نسل دوم و سوم هارمونیک برای سوسپانسیون غیر رقیق ذرات پوشش داده شده با ناهمسانگردی دی الکتریک شعاعی

Second- and third-harmonic generations for a nondilute suspension of coated particles with radial dielectric anisotropy

1- مقدمه
2- پذیرفتاری های غیرخطی موثر برای SHG و THG
3- پذیرفتاری های SHG و THG برای مدل A
4- پذیرفتاری های SHG و THG برای مدل B
5- بحث و نتیجه گیری
منابع

چکیده
ما عبارت هایی را برای تانسورهای پذیرفتاری غیرخطی موثر برای تولید هارمونیک دوم (SHG) و تولید هارمونیک سوم القایی (THG) ذرات کامپوزیت غیرخطی را استخراج می کنیم، که در آن ذرات پوشش دار غیرآبکی با ناهمسانگردی دی الکتریک شعاعی بطور تصادفی در میزبان خطی قرار داده شده اند. دو نوع از ذرات پوشش دار در نظر گرفته شده اند. اولین نوع نوعی است که هسته دارای یک پذیرفتاری غیرخطی مرتبه دوم است و پوسته خطی و بطور شعاعی ناهمسانگرد است، درحالیکه دومین نوع نوعی است که هسته با ناهمسانگردی شعاعی خطی است و پوسته یک پذیرفتاری غیرخطی مرتبه دوم دارد. ما تاحدزیادی پذیرفتاری SHG و THG بهبود یافته ای را در چندین فرکانس تشدید پلاسمون خطی مشاهده می کنیم. برای مدل دوم، با توجه به فلزی بودن ماده پوششی، دو فرکانس تشدید بنیادی ωc1 و ωc2 وجود دارند، که اختلاف آن ωc2−ωc1 قویا وابسته به پارامتر بین سطحی و ناهمسانگردی دی الکتریک شعاعی می باشد. به علاوه، در هر دو سیستم، تنظیم ناهمسانگردی دی-الکتریک منجر به بهبود پذیرفتاری های SHG و THG القایی در فرکانس های تشدید پلاسمون سطحی نسبت به سیستم های همسانگرد متناظر می شود. بنابراین، هردو ساختار هسته پوسته و ناهمسانگردی دی الکتریک نقش مهمی در تعیین بهبود غیرخطی و فرکانس های تشدید سطحی ایفا می کنند.

2- پذیرفتاری های غیرخطی موثر برای SHG و THG
ما یک ماده بطور ماکروسکوپیکی ناهمگن شامل یک تعلیق غیرآبکی از ذرات پوشش دار غیرخطی واقع در یک میزبان خطی با ثابت دی الکتریک را در نظر می گیریم. هسته (یا پوسته) بصورت غیرخطی مرتبه دوم فرض می شود با توجه به این واقعیت که تقارن وارون در سطح شکسته شده است ]25،26[. رابطه مشخصه بین میدان جابجایی D و میدان الکتریکی E هسته و پوسته در مورد استاتیک بصورت زیر است

که در آن و iامین مولفه E و D هستند و مولفه های تانسور پذیرفتاری غیرخطی مرتبه دوم هسته یا پوسته می باشد. هنگامی که از یک میدان خارجی تکفام در امتداد محور z برای سیستم کامپوزیت استفاده می کنیم، پتانسیل ها و میدان های محلی در تمام فرکانس های هارمونیک ناشی از غیرخطیت درجه دوم ترکیبات درون کامپوزیت تولید خواهند شد. بنابراین در فرکانس های محدود، رابطه مشخصه در ذرات بصورت زیر خواهد بود ]22[

که در آن ثابت دی الکتریک وابسته به فرکانس در مولفه را نشان می دهد، در حالیکه پذیرفتاری های غیرخطی مرتبه دوم را ارائه می کند.هدف ما مطالعه پذیرفتاری های هارمونیک دوم و سوم موثر سیستم کامپوزیت می باشد. پذیرفتاریSHG غیرخطی موثر می تواند در شکل زیر نوشته شود ]21[

که در آن برای متوسط فضایی ارائه می شود، کسر حجمی مولفه است و فاکتور میدان محلی ارائه دهنده lامین مولفه کارتزین میدان الکتریکی خطی درون ذرات است هنگامیکه میدان خارجی درامتداد iامین جهت در فرکانس اعمال می شود. در اینجا، می خواهیم یادآوری کنیم که باید روی شاخص های تکراری مانند l و m و n در معادله (3) جمع زده شود.

تأثیر سینتیک تجمع بر رسانایی حرارتی محلول های کلوئیدی در مقیاس نانو (نانوسیال)

Effect of Aggregation Kinetics on the Thermal Conductivity of Nanoscale Colloidal Solutions (Nanofluid)

چکیده
رسانندگی گرمایی، k، تعلیق های کلوئیدی نانومقیاس (شناخته شده به عنوان نانوسیال)، شامل نانوذرات معلق در یک مایع بازی، بسیار بالاتر از رسانندگی گرمایی مایع بازی در کسرهای حجمی بسیار کوچکی از نانوذرات می-باشد. اما، نتایج تجربی از گروه های مختلف درسراسر جهان ناهنجاری های مختلفی مانند یک پیک در بهبود k با توجه به اندازه نانوذره، یک افزایش و همچنین یک کاهش در نسبت k این محلول های کلوئیدی با k سیال بازی با افزایش دما، و یک وابستگی k به pH و زمان را نشان داده اند. در این مقاله، سینتیک انباشتگی محلول های کلوئیدی نانومقیاس با فیزیک انتقال حرارتی برای گیرانداختن تاثیرات انباشتگی بر k ترکیب می شوند. نتایج نشان می دهند که ناهنجاری های مشاهده شده گزارش شده در کار تجربی می توانند به خوبی با درنظر گرفتن سینتیک انباشتگی توصیف شوند. درنهایت، نشان می دهیم که شیمی کلوئیدی نقش مهمی در تصمیم گیری درباره k نانوتعلیق های کلوئیدی ایفا می کند.

داده های تجربی ]1-7[ نشان داده اند که محلول های کلوئیدی نانومقیاس، شناخته شده به عنوان نانوسیال ها (NFها)، رسانندگی گرمایی (k) بسیار بالاتری نسبت به رسانندگی که می تواند با استفاده از مدل های رسانش کلاسیکی، مانند مدل ماکسول-گرانت (MG) برای کامپوزیت های ذره ای خوب پراکنده شده پیش بینی شود خواهد داشت. درحال حاضر، دو نوع تفکر برای توضیح بهبود در k وجود دارد: (1) k توسط ریزرسانش ایجادشده توسط حرکت براونی (BM) نانوذرات ]8-12[ بهبود می یابد و k با توجه به انباشتگی نانوذرات که منجر به رفتار تراوایی محلی می شود بهبود می یابد ]13-15[. هردوی این توصیفات برای k مستقل از یکدیگر می باشند، درحالیکه مقاله کلوئیدی بطور واضح نشان می دهد که BM و انباشتگی مرتبط هستند ]16-17[. وابسته به شیمی سیستم، انباشتگی سریع ذره می تواند اتفاق بیفتد. شکل 1 بطور سیستماتیک انباشتگی را نشان می دهد. احتمال انباشتگی با کاهش اندازه ذره در کسر حجم ثابت افزایش می یابد، چونکه فاصله بین ذره ای متوسط کاهش می یابد، که باعث می شود نیروی واندروالس جاذب مهمتر شود ]16-17[. انباشتگی BM را ناشی از افزایش در جرم سنگدانه ها کاهش خواهد داد، درحالیکه این می تواند k را ناشی از تاثیرات تراوایی در سنگدانه ها افزایش دهد، چونکه ذرات با رسانندگی بالا یکدیگر را در سنگدانه نابود می کنند. اما، مدل های ریزرسانش BM موجود انباشتگی را درنظر نمی گیرند ]8-12[، و مدل های انباشتگی موجود برای k سینتیک انباشتگی را درنظر نمی گیرند.

بوردی و همکاران (18) بطور تجربی نشان دادند که رسانندگی الکتریکی کلوئیدها وابسته به سینتیک انباشتگی سیستم می باشد. انباشتگی یک پدیده وابسته به زمان است ]15-17[. بنابراین، درابتدا ذرات به خوبی در t=0 پراکنده هستند (t=زمان) و سپس شروع به تجمع برای تشکیل چندین سنگدانه بصورت نشان داده شده در شکل 1 خواهند کرد. سنگدانه ها توسط شعاع چرخش شان بصورت نشان داده شده در شکل 1 مشخص می شوند. این سنگدانه های منحصربه فرد رسانندگی بالاتری از مایع خواهند داشت؛ آن ها می-توانند بصورت ذرات جدید با یک شعاع موثر درنظر گرفته شوند و آن ها k مربوط به NF را بهبود خواهند داد. اما، این بهبود با تجمع بیشتر سنگدانه ها برای تشکیل سنگدانه های بزرگتر کاهش خواهد یافت. با ، تمام نانوذرات برای تشکیل یک سنگدانه بزرگ جمع خواهند شد، در همین اثنا نانوذرات دیگر k را بهبود نخواهند داد. بنابراین، بهبود در k ناشی از انباشتگی برای سنگدانه های خوب پراکنده شده در جایی بین دو اکستریم در (بدون انباشتگی) و (انباشتگی کامل) ماکزیمم خواهد بود. مدل های انباشتگی NF در مقالات تاکنون این جنبه را نادیده گرفته اند. اگر کسر حجمی ذرات اولیه، کسر حجمی ذرات در سنگدانه ها و کسر حجمی ذرات در سنگدانه ها باشد، آنگاه . توجه کنید که سنگدانه توسط یک کره به اندازه -بزرگتر از شعاع یک نانوذره تک-بصورت نشان داده شده در شکل 1 توصیف می شود. رابطه نشان می دهد که، برای یک سیستم خوب پراکنده شده است، چونکه تنها یک ذره در هر سنگدانه وجود دارد و ، درحالیکه برای یک سیستم کاملا انباشته شده و می باشد. k ماکزیمم ناشی از رسانش بین این دو حد رخ خواهد داد.

نانوذرات آلیاژ Pd-Sn جهت اکسیداسیون متانول الکتروکاتالیستی: تکامل فاز از محلول جامد به ترکیبات بین فلزی

Pd-Sn alloy nanoparticles for electrocatalytic methanol oxidation: Phase evolution from solid solution to intermetallic compounds

چکیده

1 مقدمه

2 آزمایشگاهی

3 نتایج و بحث

4 نتیجه گیری

تقدیر و تشکر

منابع

چکیده

     توسعه سودمند کاتالیست‌ها با فعالیت بالا و پایداری از طریق روش آلیاژ سازی، مسئله ای ضروری برای تبدیل انرژی در واکنش های الکتروکاتالیستی است. در میان ساختار های آلیاژی متفاوت ترکیب های بین فلزی(IMCs) بیشتر توجهات اخیر را به واسطه هندسه خاص و تاثیرات الکترونیکی، فعالیت عالی و پایداری که بخاطر ساختار منظم آنهاست، به خود جلب کرده است. در اینجا یک سری از ساختارهای حفره های نانو کریستال های آلیاژ شامل محلول جامد مکعبی با وجوه مرکز دار(Sn)Pd ،ترکیبات بین فلزیPd2Sn و ترکیبات بین فلزی Pd3Sn2از طریق یک روش حلالیت به وسیله گرما با تغییر نسبی پالادیوم و Sn تولید می شوند. تفاوت ساختار نانو کریستال ها از طریق میکروسکوپی الکترون و طیف سنجی به کمک آنالیز جداسازی عنصری محلی و طیف سنجی ایکس ری مورد تحقیق قرار گرفته است.از نظر فعالیت توده‌ای و فعالیت اختصاصی، در میان همه Pd3Sn2 واکنش اکسیداسیون متانول(MOR) فوق‌العاده‌ای را از خود نشان داد. عملکرد این آلیاژ از طریق شبیه سازی محاسبات تئوری تابع دانسیته(DFT) بر روی ۳ مدل آلیاژ Pd-Sn مختلف به خوبی درک شده است.در مقایسه با (Sn)Pd و Pd2Sn سینتیک بالای Pd3Sn2 به وسیله جذب ضعیف ترCO و جذب مطلوب CO-OHمشخص میشود.

آزمایشگاهی
مواد و مواد شیمیایی
     همه واکنش گر ها دارای درجات تحلیلی بودند و بدون خلوص سازی بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند. پالادیوم استیل ازAldrich chemistry و قلع کلرید آّب پوشیده (SnCl2·2H2O) از سینوفارم، پلی وینیل از Macklin ،N,N-dimethylformamide (DMF)از Tianjin Yuanli ،Vulcan XC-72R کربن توسط کمپانی cabot ، پتاسیم هیدروکسید(KOH 95%) ازMeryer ، متانول محلول از shanghai Aladdin ،Nafion با درصد وزنی 5% از Sigma-Aldrich و آرگون (99.999) از Tianjin Yekong خریداری شد.

سنتز کاتالیست های NP PdxSny
     نانوذرات آلیاژ PdxSny با ارجاع به سنتز آلیاژ پلاتین _قلع آماده شد. Pd3Sn2 با یک پیش‌ساز Sn/Pd با نسبت 1:1 سنتز شد. در یک راکتور سنتز هیدروترمال ۱۲ میلی لیتر ازDMF 0.02 میلی مول Pd(acac)2 ،0.02 از SnCl2.2H2O و 0.3 گرم PVP افزوده شد.پس از اختلاط و حل شدن مواد اتوکلاو به یک اجاق ۲۰۰ درجه منتقل می شود و به مدت ۶ ساعت واکنش می دهد. محلول به دست آمده سانتریفیوژ شده و با آب دیونیزه شستشو داده شده و در وکیوم خشک شد. Pd(Sn) و Sn2Pd وSn(Pd) با متد مشابه به نسبت 1:4(0.008mmol از SnCl2.2H2Oو0.032mmol از Pd(acac)2) و 2:3 (0.016mmol از SnCl2.2H2Oو0.024mmol ازPd(acac)2) و 4:1 (0.032mmol از SnCl2.2H2O و0.008mmol ازPd(acac)2) همگی با همان شرایط ثابت سنتز شدند. سنتز Pd خالص( یا Sn) به منظور حذف پیش‌ساز Sn (یاPd) تحت شرایط یکسان است.

ویژگی های مواد
     از میکروسکوپی الکترون عبوری(TEM,JEOL-1230) برای تعیین مورفولوژی محصولات استفاده شد. TEMبا رزولوشن بالا(HRTEM) اسکن سالانه با زمینه تیره و زاویه بالا(HAADF-STEM) و طیف سنجی با انرژی های بالای ایکس(EDS) بر روی یک میکروسکوپ الکترونی عبوری ۲۰۰F صورت گرفت. ساختار کریستالی نمونه با استفاده از پراش سنجی ایکس ری(XRD) در دمای اتاق آنالیز شد که برای این کار از دیفراکتومترD8(Bruker AXS) و با منبع تشعشع Cu ka (40Kv,40mA,λ=1.5418A)استفاده کردیم. XPS با استفاده از یک طیف سنج ESCALAB-250XI و ایکس ری Al Ka انجام شد. مقادیر سه نمونه Pd-Sn برای واکنش الکتروکاتالیست با استفاده از طیف سنجی نوری پلاسمای دوتایی مشخص شد.(ICP-OES, Aglient720)

متد رسوب دهی شیمیایی بخار بدون هیدروژن و پرومتر در ترکیب لایه اتمی MoS2 دو بعدی در اندازه بزرگ

Synthesis of large-scale 2-D MoS2 atomic layers by hydrogen-free and promoter-free chemical vapor deposition

چکیده

1. مقدمه

2. آزمایش

3. نتایج و بحث

4. خلاصه

چکیده

به عنوان یکی از دی کالگونیدهای فلزات واسطه 2 بعدی، مولیبدنیوم دی سولفید نازک اتمی (MoS2) در کاربردهای میکرو و نانوالکترونیک، توجه تحقیق را به خود جلب کرده است. در این راستا تلاشهایی در جهت توسعه شیوه های مختلف دستیابی به MoS2 لایه اتمی صورت گرفته است که از این جمله می توان به پوسته پوسته شدن، سنتز شیمیایی و فرایندهای رسوب دهی فیزیکی یا شیمیایی بخار (CVD) اشاره نمود. در این مقاله، رشد CVD بدون هیدروژن و بدون پرومتر برای سنتز لایه های اتمی MoS2 در مقیاس بزرگ را گزارش می کنیم. از تکنیک های گوناگونی مثل میکروسکوپی نوری (OM)، میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM)، نگاشت فوتولومینسانس (PL)، طیف بینی فوتوالکترونی اشعه x و رامان (XPS)، میکروسکوپی الکترونی با وضوح بالا (HREM) ، و میکروسکوپی الکترون روبشی عبوری (STEM) برای توصیف کیفیت فیلم، یکنواختی و تعداد لایه استفاده گردید. لایه های اتمی MoS2 در اندازه سانتی متر با کیفیت بالا شرح داده شدند، آنها بنیانی برای توسعه پلتفرم ماده ای در اندازه ویفر برای ساخت و تولید وسیله تشکیل می دهند.

4. خلاصه

در این مقاله، روش تهیه MoS2 در مقیاس بزرگ و با کیفیت بالا در بلورها با فرایند CVD را مطرح کردیم. فیلم های MoS2 تک لایه و چند لایه برروی زیرلایه SiO2/Si در اندازه سانتی متر، سنتز شدند. اندازه و یکنواختی فیلم ها، ضخامت و تعداد لایه، کیفیت بلور، خصوصیات نوری، و پیکره بندیهای شیمیایی با تکنیک های گوناگونی توصیف شدند. نتایج بدست آمده تائید می کند که رشد فیلم MoS2 در مقیاس ویفر، برای تحقق کاربردهایش در الکترونیک، امیدوارکننده است.

Abstract

As one of the two-dimensional (2-D) transition metal dichalcogenides, atomically thin molybdenum disulfide (MoS2) has attracted significant attention and research interests for micro and nanoelectronic applications. Significant efforts have been made to develop different approaches in order to obtain atomic layer MoS2, such as exfoliation, chemical synthesis, and physical or chemical vapor deposition (CVD) processes. In this paper, we report a hydrogen-free and promoter-free CVD growth to synthesize large-area MoS2 atomic layers. A variety of techniques including optical microscopy (OM), atomic force microscopy (AFM), photoluminescence (PL) mapping, Raman and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), high resolution electron microscopy (HREM) and scanning transmission electron microscopy (STEM) were applied to characterize the film quality, uniformity and layer numbers. High quality centimeter-sized MoS2 atomic layers were demonstrated, which form a foundation to develop wafer-sized material platform for device fabrication and production.

4. Summary

In this paper we presented preparation of high quality and large area MoS2 at crystals by CVD process. Monolayer and fewlayered MoS2 films were synthesized on a centimeter-sized SiO2/Si substrate. The size and uniformity of the films, the thickness and layer numbers, crystal quality, optical property and chemical configurations were characterized by a variety of techniques. The results confirm that it is promising to grow wafer scale MoS2 film to realize its applications in electronics.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

متد رسوب دهی شیمیایی بخار بدون هیدروژن و پرومتر در ترکیب لایه اتمی MoS2 دو بعدی در اندازه بزرگ

Synthesis of large-scale 2-D MoS2 atomic layers by hydrogen-free and promoter-free chemical vapor deposition

تأثیر ترکیبات غشایی و مورفولوژی روی تکنیک امولسیون سازی غشایی چرخشی برای امولسیونهای درجه مواد غذایی

The effects of membrane composition and morphology on the rotating membrane emulsification technique for food grade emulsions

چکیده
1- مقدمه
2- بخش آزمایشی
1-2- سیستم های امولسیون سازی غشایی
2-2- مواد
3-2- تحلیل امولسیون
4-2- غشاهای امولسیون سازی
3- نتایج و بحث
1-3- اثرات امولسیون کننده
2-3- اثرات برش
3-3- اثرات فشار
4-3- اثرات حجم فاز
5-3- اثرات ویسکوزیته
6-3- امولسیون آب در روغن و سایر امولسیون ها
4- نتیجه گیری

چکیده

اثرات استفاده از مواد و مورفولوژی های متفاوت غشا در فرآیند امولسیون سازی با استفاده از پارامترهای عملیاتی و هندسه سیستم مشابه مشاهده شد که امکان مقایسه مستقیم نه فقط خود غشاها، بلکه بین دستگاه امولسیون سازی غشایی جریان متقاطع و دستگاه امولسیون سازی غشایی چرخشی را نیز فراهم کرد. هر نوع غشای تست شده مشخصات متمایزی داشت و اندازه قطره تولید شده پاسخ متفاوتی به تغییرات در شرایط عملیاتی داد.
غشای چرخشی اندازه قطره ای مشابه سیستم غشای جریان متقاطع ایجاد کرد اما سرعت برشی آن بسیار پایین تر بود. این نشان می دهد که جداسازی قطرات به دلیل نیروی گریز از مرکز اضافی و لرزش سیستم، زودتر رخ می دهد. غشای شیشه متخلخل شیراسو (SPG) کوچک ترین اندازه قطره (> 1 میکرومتر از غشای 1 میکرومتری) را تهیه کرد؛ هرچند، غشای فولاد ضد زنگ به دلیل هندسه استوانه ای منفذ خود برخلاف هندسه های پیچاپیچ سایر غشاهای به کار رفته، کوچک ترین نسبت اندازه قطره به اندازه منفذ (~ 5/0: 1) را حاصل کرد. اندازه قطره تولید شده در فشارهای مختلف بین امولسیون سازی غشای چرخشی و جریان متقاطع مشابه است و افزایش در فشار باعث زیاد شدن اندازه قطره و توزیع آن می شود. ویسکوزیته فاز پیوسته روی اندازه قطره اثر می گذارد؛ افزایش ویسکوزیته با زیاد کردن برش اعمال شده، باعث کاهش اندازه قطره می شود که تطبیق دقیق اندازه قطره تولیدی را امکان پذیر می کند و فاز پیوسته ویسکوزتر باعث کاهش اندازه قطره از تقریبا 4 میکرومتر به تقریبا 1 میکرومتر با افزایش ویسکوزیته 100 میلی پاسکال/ثانیه می گردد.
امولسیون سازی غشای چرخشی مشخصاتی با پتانسیل تولید میکروساختارهای امولسیون حساس برشی و اندازه های کوچک قطره دارد. میکروساختارهای امولسیون مثل امولسیون های مضاعف (دوتایی)، مهره های ساختار هسته/پوسته و غیره می توانند در تولید ساختارهای نوین غذایی به کار روند.

1- مقدمه

تولید امولسیون ها بخش مهمی از بسیاری فرآیند ها در بخش های صنعتی متعدد است؛ هرچند، فرآیند امولسیون سازی اغلب هنوز هم بر سیستم های تفکیک قطره سنتی استوار است که طی آن قطرات با تفکیک مکرر قطرات بزرگ به قطرات کوچک تر تولید می شوند تا محدوده اندازه مطلوب حاصل شود. چند دهه گذشته پیشرفت های زیادی در تولید قطرات با گستره توزیع اندازه دقیقا کنترل شده به ارمغان آورده است که در محصولات با ارزش زیاد مثل فضاگذارهای نمایشگرهای کریستال مایع و مهره های پوشش ستون کروماتوگرافی به کار رفته است. این قطرات با تکنیک های امولسیون سازی دقیق تر تولید شده اند که قطراتی با اندازه مورد نیاز را به جای تفکیک آن ها از قطرات بزرگ تر ابتدایی، تهیه می کنند. امولسیون سازی غشایی یک تکنیک از این نوع می باشد و با هدف تولید قطرات با پراکنش تقریبا یکنواخت مورد بررسی قرار گرفته است.

4- نتیجه گیری

امولسیون سازی غشای چرخشی از بسیاری جهات نسبت به امولسیون سازی غشای جریان متقاطع مطلوب است. قطر میانگین قطره مشابهی را با سرعت برشی بسیار پایین تر نسبت به سیستم جریان متقاطع مشابه تهیه می کند اگرچه این امر با هزینه گستره بزرگ تر توزیع اندازه قطره می باشد. این امر روش مذکور را برای کاربردهای احتمالی در صنایع غذایی مطلوب می کند که در آن اندازه ذره با پراکنش یکنواخت اهمیت کمتری نسبت به سرعت تولید دارد و حداقل کردن آشکار شدن ساختارهای حساس در برابر برش (برای مثال در پوشش دادن طعمی نوتراسوتیکال ها) مهم تر است.

Abstract

The effects of using different membrane materials and morphologies in the membrane emulsification process were observed using similar operating parameters and system geometry, allowing a direct comparison of not only the membranes themselves but also between both a stationary cross-flow membrane emulsification device and a rotated membrane emulsification device. Each membrane type tested had distinct characteristics, and the droplet sizes produced responded differently to changes in operating conditions.
The rotating membrane produced similar droplet sizes to the cross flow membrane system, but at a much lower shear rate. This suggests that the detachment of the droplets occurs sooner due to the additional centrifugal force and system vibration. The Shirasu porous glass (SPG) membrane produced the smallest droplet sizes (<1 µm from a 1 µm membrane), however the stainless steel membrane produced the lowest droplet size to pore size ratio (~0.5:1) due to its cylindrical pore geometry as opposed to the tortuous geometries of the other membranes used. The droplet sizes produced at different pressures are similar between rotated and cross-flow membrane emulsification, with increases in pressure increasing droplet size and size distribution. The viscosity of the continuous phase has an effect on the droplet size; increasing the viscosity decreases the droplet size by increasing the applied shear, allowing fine tailoring of the size produced, with a more viscous continuous phase reducing the droplet size from ~4 µm to ~1 µm with an increase in viscosity of 100 mPa s.
Rotating membrane emulsification has properties with potential to produce shear sensitive emulsion microstructures with small droplet sizes. Emulsion microstructures such as duplex emulsions, core/shell structures beads etc. can be used in the production of novel food structures.

1- Introduction

The manufacture of emulsions is an important part of many processes across many industry sectors; however, the emulsification process often still relies on traditional droplet break-up systems during which droplets are produced by repeatedly breaking large droplets into smaller ones until the desired size range is reached [1]. The last few decades have brought many advances in producing droplets with very tightly controlled size distribution spans, which find uses in high value products such as spacers for liquid crystal displays [2] and packing beads for chromatography columns [3]. These droplets are produced by more careful emulsification techniques, producing the droplets at the size that is required rather than breaking them up from pre-existing larger droplets [4,5]. One such technique is that of membrane emulsification, and this has been explored with the aim of producing near mono-disperse droplets [6,7].

4- Conclusions

Rotating membrane emulsification compares favourably in many respects to cross-flow membrane emulsification. It produces similar droplet mean diameters at much lower shear rates than the comparable cross-flow system, although at the expense of having larger droplet size distribution spans. This makes it suitable for possible applications in the food industry, where mono-disperse droplet size is less important than production rate and minimising the exposure of sensitive structures to shear (for example in flavour masking of neutraceuticals) is more relevant

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تأثیر ترکیبات غشایی و مورفولوژی روی تکنیک امولسیون سازی غشایی چرخشی برای امولسیونهای درجه مواد غذایی

The effects of membrane composition and morphology on the rotating membrane emulsification technique for food grade emulsions

انبساط کنترل شده محلول فوق بحرانی: یک روش مقاوم برای تولید نانوذرات دارویی خالص با توزیع-اندازه باریک

Controlled Expansion of Supercritical Solution: A Robust Method to Produce Pure Drug Nanoparticles With Narrow Size-Distribution

Abstract

We introduce a robust, stable, and reproducible method to produce nanoparticles based on expansion of supercritical solutions using carbon dioxide as a solvent. The method, controlled expansion of supercritical solution (CESS), uses controlled mass transfer, flow, pressure reduction, and particle collection in dry ice. CESS offers control over the crystallization process as the pressure in the system is reduced according to a specific profile. Particle formation takes place before the exit nozzle, and condensation is the main mechanism for postnucleation particle growth. A 2-step gradient pressure reduction is used to prevent Mach disk formation and particle growth by coagulation. Controlled particle growth keeps the production process stable. With CESS, we produced piroxicam nanoparticles, 60 mg/h, featuring narrow size distribution (176 ± 53 nm).

1 Introduction

Introduction Particle production based on supercritical carbon dioxide (scCO2) is efficient, inexpensive, and ecological.1 These kinds of bottom-up technologies form particles by recrystallization.2 CO2 is the most common solvent in supercritical processes because its critical temperature and pressure are relatively low, 31
C and 74 bar.3 Furthermore, CO2 is “Generally Recognized As Safe” by the Food and Drug Administration; it is neither flammable nor toxic. The prepared particles are pure, and the obtained polymorph can be controlled.4-6 Supercritical particle production allows using a 1-step preparation process.2 This simplifies the particle production, which, for example, in common industrial ball milling techniques requires many steps and excipients. Moreover, current nanoparticle technologies feature limited batch size and often require organic solvents.7

Particle production techniques using scCO2 use scCO2 as solvent, as solute, or as antisolvent.5,8 Rapid expansion of supercritical solutions (RESS) is a solvent- and excipient-free production method.9 It has been used to micronize pharmaceutics1,4,10 and to produce nanomicron- and submicron-size drug particles.11-21 For example, piroxicam, the model compound in our research, has been micronized with RESS resulting in particles with Ø ¼ 1.52-8.78 mm.22

The processes using scCO2 as a solvent have been modified by changing process parameters (e.g., ultrahigh pressure,23 nozzle construction,24 or by expanding the scCO2 in a liquid environment25). However, since invented, particle production using scCO2 as solvent is based on rapidly decreasing the pressure.26 Although promising also for nanoparticle production, the results have not always been satisfactory regarding particle size and product uniformity.27

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی

بررسی رسانایی یونی لنتانیوم سریم اکسید در پودر نانو بلور ترکیب شده با روش ته نشینی مشترک

Investigation of ionic conductivity of lanthanum cerium oxide nano crystalline powder synthesized by co precipitation method

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی

بررسی رسانایی یونی لنتانیوم سریم اکسید در پودر نانو بلور ترکیب شده با روش ته نشینی مشترک

Investigation of ionic conductivity of lanthanum cerium oxide nano crystalline powder synthesized by co precipitation method

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

شبیه سازی عنصر محدود میکرو حسگرهای pH-ElecFET

Finite-element simulations of the pH-ElecFET microsensors

چکیده
1- مقدمه
2- ارائه مدل شبیه‌سازی
A- هندسه ElecFET: مقایسه میان مدل واقعی و مدل شبیه‌سازی‌شده
B- مدل‌سازی واکنش‌های الکتروشیمیایی (H_2 O و H_2 O_2)
C- مدل‌سازی پدیده پخش در آب
D- شرایط اولیه و مرزی
E- روش عددی
3- نتایج و بحث
A- حساسیت مش
B- مطالعه تأثیرات پارامترهای اصلی
C- مقایسه با نتایج آزمایشگاهی
4- نتیجه‌گیری

چکیده

این مقاله یک مدل متقارن محوری دوبعدی در نرم‌افزار COMSOL Multiphysics از یک میکرو سنسور PH-ElecFET (ترانزیستور تحت تأثیر میدان الکتروشیمیایی حساس به PH) ارائه می‌دهد. این دستگاه یک میکرو الکترود یکپارچه را با یک ترانزیستور تحت تأثیر میدان شیمیایی (PH-ChemFET) ترکیب می‌کند؛ بنابراین، در اثر پدیده تحریک الکترولیز بر میکرو الکترود یکپارچه، به لطف کنترل میکرو دستگاهPH-ChemFET، با تغییرات PH موضعی در میکرو حجم‌ها مرتبط می‌شوند. با احتساب واکنش‌های (الکترو) شیمیایی و پدیده پخش در فاز مایع، مدل پیشنهادی به نقش طراحی هندسی ElecFET (عرض میکرو الکترود w، شعاع مؤثر ورودیr_e و فاصله میان ورودی PH-ChemFET و میکرو الکترود d)، و همچنین پارامترهای قطبش، (ولتاژ قطبش V_p و زمان قطبش t_p)، بر پاسخ میکرو سنسور اشاره دارد. در ابتدا الکترولیز آبی به‌منظور صحت سنجی تغییرات آنی PH در میکرو حجم اعمال شد. سپس، اکسیداسیون هیدروژن پروکسید در حلال بافر فسفات (PBS,PH_0=7.2) موردبررسی قرار گرفت، که تشخیص پتانسیومتری H2 O2 را در محدوده غلظت [10-100mN] اثبات می‌کرد. این مدل توسعه‌یافته راه جدیدی را در کاربردهای سنسوری هموار نمود، که چند فرصت جدید برای دستگاه PH-ElecFET در تشخیص آنزیمی مولکول‌های زیستی H2 O2 فراهم می‌کند.

1- مقدمه

در دهه اخیر، میکرو سنسورهای الکتروشیمیایی در محدوده وسیعی از کاربردها مانند تشخیص بالینی، تجزیه‌وتحلیل مواد غذایی، کنترل زیست‌محیطی به دلیل هزینه کم، کاربرد آسان، اندازه کوچک، و سرعت، حساسیت و زمان سریع پاسخ، موردتوجه قرار گرفتند[1-3]. سنسورهای الکتروشیمیایی را بسته به سیگنال الکتریکی اندازه‌گیری شده می‌توان به سه دسته تقسیم نمود [4-6]: آمپرسنج، ولتاژسنج و رسانایی سنج. حتی، ترکیب تکنیک‌های آمپرسنجی و ولتاژ سنجی ازلحاظ تشخیص روشی خیلی نویدبخش است[7-10]. Diallo و همکارانش، میکرو سنسور ترانزیستوری تحت تأثیر میدان الکتروشیمیایی (ElecFET) را بر اساس این تکنیک ایجاد نمودند [8,9]. این دستگاه از طریق ادغام یک الکترود مسطح فلزی خاص اطراف سطح ورودی دی‌الکتریک یک میکرو دستگاه ChemFET حساس به PH به دست می‌آید. با تحریک واکنش الکتروشیمیایی در PH مربوطه، به قطبش میکرو الکترود کمک می‌کند و به لطف کنترل تغییرات PH به‌دست‌آمده در PH-ChemFET، پدیده الکترولیز و اندازه‌گیری PH تقریباً در مقیاس میکرو انجام می‌شود، که قابلیت تشخیص الکتروشیمیایی جدیدی را فراهم می‌سازد. در میان کاربردهای میکرو دستگاه ElecFET، رایج‌ترین کاربرد، ساخت سنسور آنزیمی PH سنج می‌باشد. در این مورد، ChemFETتغییرات PH ناشی از واکنش آنزیمی در غشایی که سنسور می‌پوشاند را تشخیص می‌دهد[11]. ولتاژ خروجی ChemFET جریان موجود را از طریق سیستم عملگر سنسوری کنترل می‌کند[12]. ElecFET به‌طور موفقیت‌آمیزی در تعیین غلظت اسید یا باز [13] استفاده شد، که باعث ایجاد گرما در سنسور کربن دی‌اکسید شده [14] و مولکول‌های زیستی مختلف را تشخیص می‌دهد [8,11].

4- نتیجه‌گیری

در این مقاله، ما مدل‌سازی میکرو دستگاه ElecFET را با احتساب انتقال جرم در نمونه‌های مختلف، واکنش الکتروشیمیایی روی الکترود و واکنش اسیدی/بازی در کوپل های (H3 O^+/H2 O) و (H2 O/OH^-)، بررسی نمودیم. روش pH-ElecFET برای کنترل الکترولیز آب پایه توسط ChemFET به کار گرفته شد و برای هیدروژن پروکسید به‌منظور تعیین تغییر ولتاژ آستانه (یعنی PH موضعی) بسط داده شد. تأثیر طراحی هندسی ElecFET، یعنی مشخصات عرض میکرو الکترود w، شعاع مؤثر ورودی r_e و فاصله میان شعاع مؤثر ورودی و میکرو الکترود d، همچنین پارامترهای قطبش، یعنی ولتاژ قطبش V_p، زمان قطبش t_p، بر روی رفتار پاسخ بررسی شد. تعیین تغییرات ناگهانی PH در میکرو حجم به‌وضوح به دست آمد و تشخیص پتانسیومتری هیدروژن پروکسید H2 O2 در محدوده غلظت [10-100mM]، به دست آمد. در آینده نزدیک، قصد داریم دستگاه ElecFET را برای تشخیص آنزیمی لاکتات و گلوکز در مختصات استوانه‌ای مدل‌سازی کنیم.

Abstract

This paper presents a COMSOL Multiphysics 2-D axisymmetric model of a pH-sensitive electrochemical field effect transistor (pH-ElecFET) microsensor. This device combines an integrated microelectrode with a pH-sensitive chemical field effect transistor (pH-ChemFET). Thus, by triggering electrolysis phenomena owing to the integrated microelectrode, associated local pH variations in microvolumes are monitored thanks to the pH-ChemFET microdevice. Taking into account (electro) chemical reactions and diffusion phenomena in the liquid phase, the proposed model points out the role of the ElecFET geometrical design (microelectrode width w, gate sensitive radius r e and distance between the pH-ChemFET gate and the microelectrode d), as well as polarization parameters, (polarization voltage V p and time t p ), on the microsensor response. It is first applied to water electrolysis in order to validate pH impulsional variations in microvolume. Then, the oxidation of hydrogen peroxide in phosphate buffer (PBS, pH 0 = 7.2) solutions is studied, evidencing the H 2 O 2 potentiometric detection in the [10-100 mM] concentration range. This developed model paves new ways for sensor applications, opening several new opportunities for pH-ElecFET devices for H 2 O 2 -related enzymatic detection of biomolecules.

I- INTRODUCTION

n the last decade, the electrochemical microsensors have received an increasing interest in a wide range of applications such as clinical diagnostics, food analysis, environmental monitoring due to their low cost, simple operation, small size, and rapidity, sensitivity and real-time [1- 3]. The electrochemical sensors can be divided into three groups depending on the measured electrical signal [4-6]: amperometric, potentiometric, and conductometric. Even so, the combination of amperometric and potentiometric techniques is a very promising method in terms of detection [7-10]. Diallo et al. have developed an electrochemical field effect transistor (ElecFET) microsensor based on this technique [8, 9]. This device is achieved through the integration of a planar noble metal electrode around the dielectric gate area of a pH-sensitive ChemFET microdevice. By triggering pH-related electrochemical reactions thanks to the microelectrode polarization and by monitoring the so obtained pH variations thanks to the pH-ChemFET, electrolysis phenomena and pH measurement are closely embedded at the microscale, enabling new electrochemical detection potentialities. Among the ElecFET microdevice applications, the most frequent is the manufacturing of a pHrelated enzyme sensor. In this case, the ChemFET detects the pH change resulting from the enzymatic reaction in the membrane that covers the sensor [11]. The output voltage of the ChemFET controls the current flowing through the sensoractuator system [12]. ElecFET has been successfully used to determine acid or base concentration [13], to form the heart of a carbon dioxide sensor [14] and detect different biomolecules [8, 11].

IV- CONCLUSION

In this study, we have investigated the modelling of the ElecFET microdevice, taking into account the mass transport for different species, electrochemical reactions on the microelectrode and acid/basic reactions for couples (H3O + /H2O) and (H2O/OH- ). The pH-ElecFET techniques were used for monitoring the water-based electrolysis by pHChemFET and extended to the hydrogen peroxide in order to obtain the threshold voltage (i.e local pH) variation. The influence of the ElecFET geometrical design, i.e. characteristic width of the microelectrode w, gate sensitive radius re and distance between the gate sensitive radius and the microelectrode d, as well as polarization parameters, i.e. polarization voltage Vp and time tp, on its response behavior was studied. So, the obtaining of pH impulsional variations in microvolumes was clarified and the potentiometric detection of hydrogen peroxide H2O2 was evidenced in the [10–100 mM] concentration range. In the near future, we intend to model the ElecFET device for the enzymatic detection of lactate and glucose in cylindrical coordinates.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شبیه سازی عنصر محدود میکرو حسگرهای pH-ElecFET

Finite-element simulations of the pH-ElecFET microsensors

نانوذرات ZnO به دست آمده با استفاده از لیزر پالسی و ترکیب آنها با پارچه نخی: آماده سازی و مطالعه فعالیت های ضد باکتریایی

ZnO nanoparticles obtained by pulsed laser ablation and their composite with cotton fabric: Preparation and study of antibacterial activity

Abstract

A simple deposition method was used to prepare a ZnO/cotton fabric composite from water and ethanol dispersions of ZnO nanoparticles obtained by the pulsed laser ablation method. The structure and composition of the nanoparticles from dispersions and as-prepared composites were studied using electron microscopy, X-ray diffraction, and spectroscopy. The nanoparticles and composite obtained exhibited antibacterial activity to three different pathogenic microorganisms—Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Bacillus subtilis. An attempt to understand a mechanism of bactericidal effect of ZnO nanoparticles was made. It was shown that zinc ions and hydrogen peroxide were not responsible for antibacterial activity of the particles and the composite, and surface properties of nanoparticles played an important role in antibacterial activity of zinc oxide. The proposed composite is a promising material for use as an antibacterial bandage.

1 Introduction

Semiconductor nanosized particles are widely used in different fields such as optoelectronics, catalysis, and sensorics. One of such materials is a wide-gap semiconductor (band gap of 3.37 eV), zinc oxide [1]. One more prospective application of ZnO is in biomedicine. Among antimicrobial agents, inorganic so-called “nanoantibiotics” [2] have attracted more and more attention. They exhibit great stability, high activity at low concentrations, and long shelf-life [3–5]. Zinc oxide is known as one of the most promising inorganic antibacterial agents. ZnO was found to demonstrate strong antibacterial and antifungal activity [6–10]. It was also shown [11] that after contact with ZnO slurry the sensitivity of Escherichia coli to some organic antibiotics increased. In addition, ZnO nanoparticles are active at pH values from 7 to 8 [12], which is suitable for use in water for washing and drinking. But despite the abundance of research in this area, the mechanism of antibacterial action of the zinc oxide is still not completely investigated [5,9,11]. ZnO nanoparticles can be used for disinfection purposes not only in the form of dispersions but also as a component of different materials, for example as filler for polymer film or as a coating [13]. Different materials covered with ZnO have been reported, including polymers [14], nano-fiber [15], silk [16], wool fibers [17], and cotton fabric [18–22]. It seems that antibacterial bandages based on different materials covered with ZnO nanoparticles have a great potential for hygienic and medical applications. Cotton fabric has many advantages in this area, such as natural composition, hypoallergenicity, and accessibility, and also it is an air penetrable material. Thus, this material is a very attractive as a basis for bandages containing ZnO.

The method that is the most frequently used for obtaining ZnO/cotton fabric composites is in situ synthesis of zinc oxide on the surface of the fabric. Zinc nitrate [18,20,23], zinc acetate [24], and zinc sulfate [21] are usually used as the source of zinc. Moreover,there is research in which pre-prepared ZnO was deposited on the cotton fabric from its dispersions using a pad-dry cure method [19,23] or layer-by-layer deposition [22]. In our opinion, using preprepared nanoparticle dispersions for obtaining ZnO/cotton fabric composites is more attractive from the practical point of view, since it does not require as precise control of the conditions as in situ methods require.

استفاده های خود تمیز شونده TiO2 به وسیله آبدوستی نور القا شده و فتوکاتالیستی

Self-cleaning applications of TiO2 by photo-induced hydrophilicity and photocatalysis

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

استفاده های خود تمیز شونده TiO2 به وسیله آبدوستی نور القا شده و فتوکاتالیستی

Self-cleaning applications of TiO2 by photo-induced hydrophilicity and photocatalysis

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.