به گزارش زیپو كالا محققان دانشگاه الزهرا سامانه ای برای خالص سازی هوا بر اثر فوتوكاتالیستی نانوذرات دی اكسید تیتانیوم ارائه كردند كه قادر به از بین بردن خانواده ویروس كرونا است.
به گزارش زیپو كالا به نقل از ایسنا، دكتر عزیزالله شفیع خانی، استاد فیزیك و عضو هیات علمی و پژوهشگر آزمایشگاه كربن دانشكده فیزیك دانشگاه الزهرا موفق به ساخت سامانه خالص سازی هوا بر اثر فوتوكاتالیستی نانوذرات دی اكسید تیتانیوم شد. این سامانه دارای چهار بخش “دمنده”، “یون ساز كمكی”، “هسته نانوساختاری” و “مدار الكترونیكی” شامل پنل كنترل، مدار یون ساز و ترانس ها، لامپ فرابنفش است.
از خصوصیت ها و مزایای اصلی این سامانه می توان به آنتی باكتریال و آنتی ویروسی محیطی، طول عمر بیشتر هسته اصلی سامانه، خاصیت خود تمیز شوندگی سطوح هسته، خاصیت آبگریزی سطوح هسته، راندمان بالاتر نسبت به موارد مشابه، كاهش دهنده آلاینده های محیطی VOC همچون HN۳ (آمونیاك)، NOX (ناكس)، CO۲ (دی اكسید كربن) و آرماتیك ها و قابل استفاده در محیط های مسكونی، آزمایشگاه ها، بیمارستان ها و صنعت بدون هیچ گونه عوارض جانبی اشاره نمود.
شفیع خانی در تشریح جزئیات بیشتر این سامانه، اظهار داشت: ویروس خانواده كروناویروس ساختمان مشابهی دارند و همگی دارای یك غشای لیپیدی بسیار نازك هستند. در زیر این غشا دارای تعداد بی شماری پروتون آزاد (H+) ناشی از تركیبات بیوشیمی درون سلولی هستند.
وی ادامه داد: اگر بتوان به روشی این پروتون ها را از غشای ویروس خارج كرد، سبب به هم خوردن توازن آن شده و غشاء شكاف برداشته و RNA منفجر می شود (تصویر ذیل). اندازه پروتون ها در حدود یك فرمی (۶ تا ۱۰ نانومتر) است كه می توان با كمترین نیروی كولمبی آنرا جذب و از غشا خارج كرد. بر همین مبنا حال باید به روش و مكانیزمی بار الكتریكی منفی در مجاورت این ویروس ها ایجاد كرد. بعد از جذب رادیكال با بار الكتریكی منفی توسط غشاء، بر اثر نیروی كولمبی، به آسانی بار مثبت و یا همان پروتون زیر غشای لیپیدی جذب می شود.
این استاد فیزیك دانشگاه الزهرا افزود: برای این منظور بر مبنای مطالعات چندین ساله صورت گرفته و نتایج پژوهش من در مقاله چاپ شده در Scientific Reports Nature، ۲۰۱۹، Vol. ۹، ۱۶۶۴۸ می توان از اثر فوتوكاتالیستی دی اكسید تیتانیوم بعنوان یك نیمه هادی با گاف انرژی حدود ۳.۲ eV كه به روش ویژه ای با ساختار كریستالی anatas بر روی مش های آلومینیومی در یك فرایند چند مرحله ای ساخته می شوند، بهره برد.
وی با اشاره به اینكه بعد از سنتز این ساختار، بر اثر تابش فوتون های فرابنفش به این لایه ها یك الكترون و یك حفره به ترتیب در باند هدایت و باند والانس ایجاد می شود، تصریح كرد: از آنجائیكه در محیط اطراف همواره مولكول آب وجود دارد، الكترون ها در محیط واكنش احیا و حفره ها واكنش اكسایش انجام می دهند. در نتیجه در این زنجیره واكنشی، رادیكال های هیدرواكسیل و سوپراكسیل تولید شده نقش بار منفی را بازی كرده و در مدت زمان كمتر از پیكوثانیه سبب نابودی ویروس می شوند و آخر فرایند مولكول آب اولیه مورد استفاده قرارگرفته و در نهایت به آب و یا هیدروژن و اكسیژن تبدیل می شود.
عضو هیئت علمی دانشگاه الزهرا در ادامه با اشاره به اینكه یك پرسش مهم آن است كه چرا ماده فوتوكاتالیست نسبت به موادی مانند كلر، واكنش پذیری بیشتری دارد؟ توضیح داد: در پاسخ این پرسش باید اظهار داشت كه مواد فوتوكاتالیست قدرتمندترین ابزار در فرایند اكسایش هستند كه این توانمندی در تولید رادیكال های OH- (هیدرواكسیل) نهفته است. آنها می توانند چند میلیون بار آهنگ واكنش را بیش تر تسریع كنند. این واكنش بر اساس تبدیل حالت شیمیایی عناصر از حالت پایه به ترازهای بالاتر است.
شفیع خانی افزود: در حالتی كه مولكول و یا اتم در حالت برانگیخته توان تركیب شیمیایی بیشتری دارند، بدین ترتیب قدرت واكنش با مولكول ها طی چند مرحله در ترازهای بالاتر به محصولات اكسیدی تبدیل می شوند. رادیكال ها یكی از عوامل قدرتمند در فرایند اكسایش هستند و نسبت به كلر Cl، فلور F و ید I پتانسیل خیلی بیشتری دارند.
وی خاطرنشان كرد: تابحال آزمایش های بسیاری با برخی از میكروارگانیزم هایی هم چون E-coli، مواد آلی هم چون Methyl Orange و تركیبات آلی مانند بنزن، دی اكسید كربن و اتانول نتایج بسیار بالاتر از حد انتظار را به دنبال داشته است.
به گزارش زیپو كالا به نقل از ایسنا، پیش تر هم این استاد دانشگاه الزهرا موفق به طراحی و ساخت دستگاه خالص ساز هوا بر اساس نانو ذرات و طراحی، ساخت دستگاه منحصر به فرد لیزر دی اكسید كربن در آزمایشگاه های این دانشگاه شده است.
