مقدمه:
نانوذرات به علت کاربردهای متعدد در صنایع مختلفی مانند صنایع آرایشی ـ بهداشتی، صنایع اُپتیکی و الکترونیکی، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته‌اند.
دانشمندان در دهههای گذشته نیز با فناوری تولید نانوذرات آشنا بودند، اما از آنجا که ابزارهای آزمایشگاهی لازم هنوز اختراع نشده بود، نمی‌توانستند به اقدامات عملی در این زمینه دست بزنند. در دهة 1990، محققانی که ذرات میکرومتری را تهیه میکردند، در گزارش توزیع اندازة ذرات آزمایش‌شده، به وجود ذرات نانومتری نیز اشاره نموده‌اند.
سؤال جالب این است که دانشمندانِ یادشده، در چه شرایطی و با چه ابزاری ذرات نانومتری را سنتز کرده‌اند. شما در کتابهای شیمی خود با مفاهیم «هیدرولیز» (هیدرولیز واکنشی است که در محیط آبی منجر به یونیزاسیون ماده میشود) و «پلیمراسیون» آشنا شده‌اید. این دو فرآیند وقتی با هم صورت می‌گیرند، فرآیند ترکیبی جدیدی را ایجاد می‌کنند که «روش سُل ـ ‌ژِل» نامیده می‌شود. این روش مدتهای طولانی برای تولید سرامیکهای غیرآلی و شیشه‌ای مورد استفاده قرار میگرفت و تا اواسط دهة 90 همچنان روشی مقرون به صرفه به نظر میرسید. از آن به بعد دانشمندان مختلف توانستند این نانوذرات را از روشهای گوناگون تهیه کنند. بنابراین، دیگر این روش اقتصادی به نظر نمیرسید. از آنجا که بسیاری از دانشمندان توانستند نانوذرات سیلیس را از منابع طبیعی تهیه کنند، از آن پس دیگر نیازی به استفاده از این روش با موادّ اولیة گران‌قیمت نبود.

کاربرد نانوذرات سیلیس
سیلیس در ایران به‌وفور یافت می‌شود. این ماده از دو عنصر سیلیسیوم و اکسیژن تشکیل شده و از لحاظ ساختاری شبیه ساختار مولکول آب است.
ذرات سیلیس در صنایعی چون الکترونیک، کاتالیزورها، پوششها و رنگدانهها کاربرد وسیعی دارند. اما استفادة بسیار از این ماده خطرناک است و برای کسانی که در معرض آن قرار می‌گیرند مشکلات تنفسی به وجود می‌آورد.

 

ذرات سیلیس

روشهای شیمیایی سنتزِ نانوذراتِ سیلیس پرهزینه‌اند، زیرا مواد مورد نیاز در این روش‌ها گران‌قیمت‌اند. بنابراین، دانشمندان تلاش می‌کنند تا روش‌ها و منابع مقرون به‌صرفه بیابند.
در سال 2004 زونگ هرنگ لیو (Tzong Horng Liou)، پژوهشگر تایوانی، برای اولین‌بار این ذرات را از شلتوک برنج سنتز کرد که از روش‌های بسیار ارزان‌قیمت به شمار می‌رود.
همان‌طور که گفته شد، در ایران معادن متعددی وجود دارند که کلوخههای سیلیس را می‌توان از آنها استخراج کرد. برای تبدیل این کلوخه‌ها به ذرات ریز چه می‌توان کرد؟ شاید تصور کنید که با آسیابهای پرقدرت می‌شود این کلوخهها را آن‌قدر ریز کرد تا به اندازة نانومتری برسند. گرچه این روش به نظر معقول و مقبول می‌آید، ولی تا به حال آسیابی ساخته نشده است که بتواند پیوندهای کووالانسی بسیار قوی سیلیس را بشکند. بنابراین، برای ریز کردن کلوخة سیلیس باید چارة دیگری کرد. اعضای گروه شیمی دانشگاه تربیت مدرس موفق شده‌اند با استفاده از پراکندههای شیمیایی به ذرات نانومتری سیلیس دست یابند. پراکندهها موادی هستند که مانندِ پلی میان اتمها و مولکولها قرار میگیرند و از ایجاد پیوندهای قوی بین آنها جلوگیری میکنند.

کاربردهای نانوذرات سیلیس
اکنون سراغ کاربردهای نانوذرات سیلیس میرویم. سیستم کلوئیدی پراکنده‌ها، یعنی محلول حاوی ذرات پراکندة سیلیس، در صنایع مختلف از جمله در رنگدانهها و کاتالیزورها کاربرد دارد. همچنین از نانوذرات سیلیس می‌توان برای سختی و استحکام پوششهای صنعتی استفاده کرد.
یک شرکت ژاپنی با استفاده از این نانوذرات در محصولات مرطوب‌کنندة خود، مشاهده کرد که کرمهای جدید خشکی پوستِ مشتریان را درمان می‌کند. بنابراین، یکی دیگر از زمینه‌های کاربرد این نانوذرات میتواند داروها و لوازم آرایشی و بهداشتی باشد.
کاربرد دیگر نانوذرات، در عایقهای حرارتی و عایقهای الکتریکی است. با اعمال شرایط خاص، میتوان از این ذرات که به صورت پودر هستند، ساختارهای متخلخل به دست آورد. ساختار متخلخل کاربردهای جالبی دارد و از جمله میتوان از آنها به عنوان تصفیه‌کننده استفاده کرد.

سیلیس با ساختار متخلخل

امروزه توانسته‌اند از نانوپودر سیلیس با توزیع اندازة ذرات کم، پولیشرهای مکانیکی و شیمیایی تولید کنند. در این روش، مشکلاتی که در پولیش سطوح با استفاده از اسیدها و پولیشرهای دیگر وجود داشت، رفع شده است.