روشی فوق سریع برای رشد نانوسیم‌های اکسید روی و تنظیم تهی‌جایی‌های اکسیژن در سطح آن‌ها برای دستیابی به نانوساختارهایی کاملا زیست‌سازگار
محورهای موضوعی : نانومواد
1 - آزمایشگاه نانوبیوالکترونیک، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
کلید واژه:
چکیده مقاله :
در این پژوهش با ارائه روشی فوق‌سریع و بهینه برای رشد نانوسیم‌های اکسید روی علاوه بر بالا بردن نرخ رشد نسبت به دیگر روش‌های موجود، زیست‌سازگاری نانوسیم‌ها بطور چشم‌گیری افزایش پیدا کرده است. روشی که در اینجا ارائه شده بر پایه هیدروترمال است؛ که ما از تابش اشعه فرابنفش با طول موج nm 365 در حین رشد، برای بالا بردن نرخ رشد نانوسیم‌ها و دستیابی به ساختارهایی کریستاله و با نقص کمتر استفاده کردیم. در این راستا با استفاده از تصاویر SEM، آزمون رامان، تصاویر TEM، آزمون XRD و الگوی پراش SAED دریافتیم که در نانوسیم‌های رشد داده شده با روش پیشنهادی به هدف مطلوب رسید. سپس، با استفاده از قرار دادن نانوسیم‌های رشدیافته در معرض پلاسمای اکسیژن، علاوه بر غیرفعال کردن سطح نانوساختارها و به حداقل رساندن تعداد تهی‌جایی‌های اکسیژن، میزان آبدوستی نانوسیم‌های رشدیافته را افزایش دادیم. در ادامه با استفاده از تصاویر SEM مشاهده کردیم که سلول‌ها به راحتی بر روی نانوسیم‌های رشدیافته زندگی کرده و می‌توانند تکثیر و تمایز یابند. علاوه بر این با استفاده از نتایج دو سنجش زیستی MTT و Annexin V/PI زیست‌سازگاری این نانوسیم‌ها بررسی شد؛ به صورتی که بر پایه سنجش MTT، 95% از سلول‌های کشت داده شده بر روی نانوسیم‌های حاصل از این روش در مقابل با 84% بر روی نانوسیم‌های عادی بعد از 24 ساعت زنده ماندند. همچنین بر اساس سنجش Annexin V/PI نیز درصد بالایی (بیشتر از 90%) از سلول‌ها بر روی نانوساختارهای حاصل از این روش در مقابل با کمتر از 60% بر روی نانوسیم‌های عادی بعد از h 24 زندگی توانستند زنده بمانند.
In this research, by presenting a super-fast and optimal method for the growth of zinc oxide nanowires, in addition to raising the growth rate compared to other existing methods, the biocompatibility of nanowires has increased dramatically. The method presented here is based on hydrothermal; that we used UV radiation with a wavelength of 365 nm during growth to increase the growth rate of nanowires and obtain crystalline structures with fewer defects.
[1] V. Gerbreders, M. Krasovska, I. Mihailova, A. Ogurcovs, E. Sledevskis, A. Gerbreders, E. Tamanis, I. Kokina, Sensing and Bio-Sensing Research, 23, 2019, 100276.
[2] B. Ortiz-Casas, A. Galdamez-Martinez, J. Gutierrez-Flores, A. Baca Ibanez, P. Kumar Panda, G. Santana, H.A. de la Vega, M. Suar, C. Gutierrez Rodelo, A. Kaushik, Y. Kumar Mishra, A. Dutt, Materials Today, 50, 2021, 533.
[3] B. Ghanbari-Shohany, A. Khorsand-Zak, Ceramics International, 46, 2020, 5507.
[4] S. Agarwal, P. Rai, E.N. Gatell, E. Llobet, F. Guell, M. Kumar, K. Awasthi, Sensors and Actuators B: Chemical, 292, 2019, 24.
[5] S. Goel, B. Kumar, Journal of Alloys and Compounds, 816, 2020, 152491.
[6] R.O. Yathisha, Y. Arthoba Nayaka, Russian Journal of Electrochemistry, 57, 2021, 784.
[7] A. Moumen, N. Kaur, N. Poli, D. Zappa, E. Comini, Nanomaterials, 10, 2020, 1940.
[8] K. Davis, R. Yarbrough, M. Froeschle, J. White, H. Rathnayake, RSC Advances, 9, 2019, 14638.
[9] Y.C. Chen, Y.H. Tu, L.W. Chen, Y.H. Lai, M.F. Tsai, Y.X. Lin, H.C. Lai, C.Y. Chiang, H.J. Liu, H.C. Pan, T.Y. Yang, D. Zhang, J. Seidel, J.M. Wu, Y.L. Chueh, W.H. Chang, C.S. Ku, S.H. Chen, L. Chang, Y.H. Chu, ACS Applied Materials & Interfaces, 13, 2021, 18991.
[10] W. Liu, W. Zhan, X. Jia, Q. Liu, R. Chen, D. Li, Y. Huang, G. Zhang, H. Ni, Applied Surface Science, 480, 2019, 341.
[11] R. Sha, S.K. Puttapati, V.V.S.S. Srikanth, S. Badhulika, Journal of Electroanalytical Chemistry, 785, 2017, 26.
[12] P.A. Uribe, C.C. Ortiz, D.A. Centeno, J.J. Castillo, S.I. Blanco, J.A. Gutierrez, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 561, 2019, 18.
[13] N. Agrawal, B. Zhang, C. Saha, C. Kumar, X. Pu, S. Kumar, J Lightwave Technol, 38, 2020, 2523.
[14] P. Soundharraj, D. Dhinasekaran, A.R. Rajendran, A. Prakasarao, S. Ganesan, New Journal of Chemistry, 45, 2021, 6080.
[15] X. Guo, L. Zong, Y. Jiao, Y. Han, X. Zhang, J. Xu, L. Li, C. Zhang, Z. Liu, Q. Ju, J. Liu, Z. Xu, H.D. Yu, W. Huang, Analytical Chemistry, 91, 2019, 9300.
[16] S. Verma, S.P. Singh, MRS Communications, 9, 2019, 1227.
[17] B. Ramya, P.G. Priya, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 32, 2021, 21406.
[18] F. Alam, A.H. Jalal, S. Forouzanfar, M. Karabiyik, A.R. Baboukani, N. Pala, IEEE Sensors Journal, 20, 2020, 5102.
[19] H.T. Hussein, M.H. Kareem, A.M. Abdul Hussein, Optik, 248, 2021, 168107.
[20] Q. Ren, Y.Q. Cao, D. Arulraj, C. Liu, D. Wu, W.M. Li, A.D. Li, Journal of the Electrochemical Society, 167, 2020, 067528.
[21] A. Narayana, S.A. Bhat, A. Fathima, S.V. Lokesh, S.G. Surya, C.V. Yelamaggad, RSC Advances, 10, 2020, 13532.
[22] Y. Liang, Physics Letters A, 383, 2019, 2928.
[23] B. ElZein, Y. Yao, A.S. Barham, E. Dogheche, G.E. Jabbour, Materials, 13, 2020, 4427.
[24] A. Galdamez-Martinez, G. Santana, F. Guell, P.R. Martinez-Alanis, A. Dutt, Nanomaterials, 10, 2020, 857.
[25] B. Abdallah, M. Kakhia, W. Zetoun, N. Alkafri, Microelectronics Journal, 111, 2021, 105045.
[26] S.I. Yun, H.M. Kim, S.K. Lee, C.W. Baek, J.H. Park, Journal of Micromechanics and Microengineering, 29, 2019, 115017.
[27] H. Guo, R. Ding, N. Li, K. Hong, L. Liu, H. Zhang, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 105, 2019, 156.
[28] H.O. Chu, W. Quan, Y. Shi, S. Song, W. Liu, Z. Shun, D. Gibson, Y. Alajlani, L. Cheng, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 30, 2020, 191.
[29] P. Obreja, D. Cristea, A. Dinescu, C. Romaniţan, Applied Surface Science, 463, 2019, 1117.
[30] J. Qiu, X. Li, F. Zhuge, X. Gan, X. Gao, W. He, S.J. Park, H.K. Kim, Y.H. Hwang, Nanotechnology, 21, 2010, 195602.
[31] C. Xu, P. Shin, L. Cao, D. Gao, Journal of Physical Chemistry C, 114, 2010, 125.
[32] H.E. Unalan, P. Hiralal, N. Rupesinghe, S. Dalal, W.I. Milne, G.A. Amaratunga, Nanotechnology, 19, 2008, 255608.
[33] S. Mahpeykar, J. Koohsorkhi, H. Ghafoori-Fard, Nanotechnology, 23, 2012, 165602.
[34] V. Lakshmi Prasanna, R. Vijayaraghavan, Langmuir, 31, 2015, 9155.
[35] X. Xu, D. Chen, Z. Yi, M. Jiang, L. Wang, Z. Zhou, X. Fan, Y. Wang, D. Hui, Langmuir, 29, 2013, 5573.
[36] T.S. Gechev, F. Van Breusegem, J.M. Stone, I. Denev, C. Laloi, Bioessays, 28, 2006, 1091.
[37] C. Karthikeyan, N. Tharmalingam, K. Varaprasad, E. Mylonakis, M.M. Yallapu, Carbohydrate Polymers, 274, 2021, 118646.
[38] A. Elbourne, S. Cheeseman, P. Wainer, J. Kim, A.E. Medvedev, K.J. Boyce, C.F. McConville, J. Van Embden, ACS Applied Biomaterials, 3, 2020, 2997.
[39] A. Kushwaha, M. Aslam, Journal of Applied Physics, 112, 2012, 054316.
[40] K. Yadav, S.K. Gahlaut, B. Mehta, J. Singh, Applied Physics Letters, 108, 2016, 071602.
[41] J.H. Tian, J. Hu, S.S. Li, F. Zhang, J. Liu, J. Shi, X. Li, Z.Q. Tian, Y. Chen, Nanotechnology, 22, 2011, 245601.
[42] R. Kumar, O. Al-Dossary, G. Kumar, A. Umar, Nano-Micro Letters, 7, 2015, 97.
[43] J. Bao, I. Shalish, Z. Su, R. Gurwitz, F. Capasso, X. Wang, Z. Ren, Nanoscale Research Letters, 6, 2011, 1.
[44] R. Mardosaitė, A. Jurkeviciute, S. Rackauskas, Crystal Growth & Design, 21, 2021, 4765.
[45] F. Yang, J. Guo, L. Zhao, W. Shang, Y. Gao, S. Zhang, G. Gu, B. Zhang, P. Cui, G. Cheng, Nano Energy, 67, 2020, 104210.
[46] E. Polydorou, A. Zeniou, D. Tsikritzis, A. Soultati, I. Sakellis, S. Gardelis, T.A. Papadopoulos, J. Briscoe, L.C. Palilis, S. Kennou, Journal of Materials Chemistry A, 4, 2016, 11844.
[47] V. Gerbreders, M. Krasovska, E. Sledevskis, A. Gerbreders, I. Mihailova, E. Tamanis, A. Ogurcovs, CrystEngComm, 22, 2020, 1346.
[48] O. Akhavan, M. Mehrabian, K. Mirabbaszadeh, R. Azimirad, Journal of Physics D: Applied Physics, 42, 2009, 225305.
[49] T. Demes, C. Ternon, F. Morisot, D. Riassetto, M. Legallais, H. Roussel, M. Langlet, Applied Surface Science, 410, 2017, 423.
[50] E. Muchuweni, T. Sathiaraj, H. Nyakotyo, Materials Science and Engineering: B, 227, 2018, 68.
[51] F. Xie, W. Hu, D. Ning, L. Zhuo, J. Deng, Z. Lu, Ceramics International, 44, 2018, 4204.
[52] S. Zhao, Y. Shen, X. Yan, P. Zhou, Y. Yin, R. Lu, C. Han, B. Cui, D. Wei, Sensors and Actuators B: Chemical, 286, 2019, 501.
[53] I.Y. Bu, Y.M. Yeh, Ceramics International, 38, 2012, 3869.
[54] C.P. Burke-Govey, N.O. Plank, Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena, 31, 2013, 06F101.
[55] Z. Cao, Y. Wang, Z. Li, N. Yu, Nanoscale Research Letters, 11, 2016, 1.
[56] K. Elen, H. Van den Rul, A. Hardy, M.K. Van Bael, D. Franco, J. Mullens, Nanotechnology, 20, 2009, 055608.
[57] Z. Han, S. Li, J. Chu, Y. Chen, Journal of Semiconductors, 34, 2013, 063002.
[58] H. Hu, X. Huang, C. Deng, X. Chen, Y. Qian, Materials Chemistry and Physics, 106, 2007, 58.
[59] C.L. Kuo, T.J. Kuo, M.H. Huang, Journal of Physical Chemistry B, 109, 2005, 20115.
[60] Z. Zhang, J. Yan, D. Hui, J. Yun, C. Zhai, W. Zhao, Journal of Alloys and Compounds, 650, 2015, 374.