Ceramic nanoparticle
સિરામિક નેનોપાર્ટિકલ એ એક પ્રકારનો નેનોપાર્ટિકલ છે જે સિરામિક્સથી બનેલો છે, જેને સામાન્ય રીતે અકાર્બનિક, ગરમી-પ્રતિરોધક, બિન-ધાતુયુક્ત ઘન પદાર્થો તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે જે ધાતુ અને બિન-ધાતુયુક્ત સંયોજનો બંનેમાંથી બની શકે છે. સામગ્રી અનન્ય ગુણધર્મો પ્રદાન કરે છે. મેક્રોસ્કેલ સિરામિક્સ બરડ અને કઠોર હોય છે અને અસર પર તૂટી જાય છે. જો કે, સિરામિક નેનોપાર્ટિકલ્સ ડાઇલેક્ટ્રિક, ફેરોઇલેક્ટ્રિક, પીઝોઇલેક્ટ્રિક, પાયરોઇલેક્ટ્રિક, ફેરોમેગ્નેટિક, મેગ્નેટોરેસિસ્ટિવ, સુપરકન્ડક્ટિવ અને ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ સહિત વિવિધ પ્રકારના કાર્યો કરે છે. સિરામિક નેનોપાર્ટિકલની શોધ 1980ના દાયકાની શરૂઆતમાં થઈ હતી. તેઓ સોલ-જેલ નામની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને રચાયા હતા જે દ્રાવણમાં નેનોપાર્ટિકલ્સ અને જેલને ભેળવીને નેનોપાર્ટિકલ બનાવે છે. પછીની પદ્ધતિઓમાં સિંટરિંગ (દબાણ અને ગરમી, દા. ત. ગરમ આઇસોસ્ટેટિક દબાવીને) નો સમાવેશ થાય છે. સામગ્રી એટલી નાની છે કે તેમાં મૂળભૂત રીતે કોઈ ભૂલો નથી. મોટા પ્રમાણની સામગ્રીમાં ભૂલો હોય છે જે તેમને બરડ બનાવે છે. 2014માં સંશોધકોએ નેનોટ્રસ બનાવવા માટે પોલિમર અને સિરામિક કણોને સમાવતી લેઝરિંગ પ્રક્રિયાની જાહેરાત કરી હતી. આ માળખું વારંવાર કચડી નાંખ્યા પછી તેના મૂળ સ્વરૂપને પુનઃપ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ હતું. સિરામિક નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ બેક્ટેરિયલ ચેપ, ગ્લુકોમા સહિતના ઘણા રોગોમાં દવા વિતરણ પદ્ધતિ તરીકે કરવામાં આવે છે અને સૌથી સામાન્ય રીતે, પ્રાયોગિક કેન્સરની સારવારમાં કિમોચિકિત્સા પહોંચાડે છે. સૌથી જૂના જાણીતા સિરામિક નેનોપાર્ટિકલ્સ ભારતના કીલાડીના માટીના વાસણોના ટુકડાઓમાં મળી આવ્યા છે, જે ઇ. સ. પૂર્વે છઠ્ઠી સદીના છે. સિરામિક નેનોપાર્ટિકલના ગુણધર્મો તેમના કદ અને પરમાણુ માળખાને કારણે અનન્ય ગુણધર્મો ધરાવે છે. આ ગુણધર્મો ઘણીવાર વિવિધ વિદ્યુત અને ચુંબકીય ભૌતિકશાસ્ત્રની ઘટનાઓના સંદર્ભમાં દર્શાવવામાં આવે છે જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ વિદ્યુતક્ષેત્ર દ્વારા વિદ્યુત અવાહક કે જેને ધ્રુવીકૃત કરી શકાય છે (ઇલેક્ટ્રોનને સંરેખિત કરીને જેથી સંયોજનની નકારાત્મક અને હકારાત્મક બાજુ હોય) વિદ્યુત પ્રવાહમાં ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફરનું અંતર ઓછું કરવા માટે ફેરોઇલેક્ટ્રિક-ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી કે જે એકથી વધુ દિશામાં ધ્રુવીકરણ કરે છે (નકારાત્મક અને સકારાત્મક બાજુઓને વિદ્યુત ક્ષેત્ર દ્વારા ફેરવી શકાય છે) પીઝોઇલેક્ટ્રિક-એવી સામગ્રી કે જે યાંત્રિક દબાણ હેઠળ વિદ્યુત ચાર્જ એકઠા કરે છે પાયરોઇલેક્ટ્રિક-એવી સામગ્રી કે જે તાપમાનમાં ફેરફારને ધ્યાનમાં રાખીને કામચલાઉ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરી શકે છે ફેરોમૅગ્નેટિક-એવી સામગ્રી કે જે ચુંબકત્વ પછી ચુંબકીય ક્ષેત્રને ટકાવી શકે છે-એવી સામગ્રી કે જે બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર સુપર હેઠળ વિદ્યુત પ્રતિકારને બદલે છે. ફ્રેક્ટલ નેનોટ્રસ એ એલ્યુમિના અથવા એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડથી બનેલું નેનોસ્ટ્રક્ચર આર્કિટેક્ચર છે. તેનું મહત્તમ સંકોચન 50 નેનોમીટરની જાડાઈથી લગભગ 1 માઇક્રોન છે. તેના સંકોચન પછી, તે કોઈપણ માળખાકીય નુકસાન વિના તેના મૂળ આકારમાં પાછા આવી શકે છે. સંશ્લેષણ સોલ-જેલ નેનોસેરામિક્સ બનાવવા માટેની એક પ્રક્રિયા સોલ-જેલ પ્રક્રિયા છે, જેને રાસાયણિક દ્રાવણ જમા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. આમાં પ્રવાહી તબક્કામાં નેનોપાર્ટિકલ્સથી બનેલા રાસાયણિક દ્રાવણ અથવા સોલ અને દ્રાવકમાં ડૂબી ગયેલા અણુઓથી બનેલા અગ્રદૂત, સામાન્ય રીતે જેલ અથવા પોલિમરનો સમાવેશ થાય છે. સોલ અને જેલને ઓક્સાઇડ સામગ્રી બનાવવા માટે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે જે સામાન્ય રીતે સિરામિકનો એક પ્રકાર હોય છે. વધારાની પેદાશો (પ્રવાહી દ્રાવક) બાષ્પીભવન થાય છે. પછી ઘન ઉત્પાદન ઉત્પન્ન કરવા માટે ઘનતા નામની પ્રક્રિયામાં કણોની ઇચ્છાઓને ગરમ કરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિને પાતળા પટલ પર જેલને ગરમ કરીને નેનોકોમ્પોઝિટ બનાવવા માટે પણ લાગુ કરી શકાય છે જેથી પટલની ટોચ પર નેનોસેરામિક સ્તર બને. બે-ફોટોન લિથોગ્રાફી આ પ્રક્રિયા પોલિમરને ત્રિ-પરિમાણીય માળખામાં કોતરવા માટે બે-ફોટોન લિથોગ્રાફી નામની લેસર તકનીકનો ઉપયોગ કરે છે. લેસર જે ફોલ્લીઓને સ્પર્શે છે તેને સખત બનાવે છે અને બાકીનાને કઠણ વગર છોડી દે છે. પછી કઠણ સામગ્રીને ઓગાળીને "શેલ" બનાવવામાં આવે છે. શેલ પછી સિરામિક, ધાતુઓ, ધાતુના કાચ વગેરે સાથે કોટેડ કરવામાં આવે છે. તૈયાર સ્થિતિમાં, સિરામિકના નેનોટ્રસને સપાટ કરી શકાય છે અને તેની મૂળ સ્થિતિમાં પાછા આવી શકાય છે. સિંટરિંગ અન્ય અભિગમમાં સિંટરિંગનો ઉપયોગ ઊંચા તાપમાનનો ઉપયોગ કરીને નેનોસેરામિક પાવડરને મજબૂત કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. આના પરિણામે ખરબચડી સામગ્રી બની જે સિરામિક્સના ગુણધર્મોને નુકસાન પહોંચાડે છે અને અંતિમ ઉત્પાદન મેળવવા માટે વધુ સમયની જરૂર પડે છે. આ તકનીક સંભવિત અંતિમ ભૂમિતિઓને પણ મર્યાદિત કરે છે. આવી સમસ્યાઓને દૂર કરવા માટે માઇક્રોવેવ સિંટરિંગ વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. મેગ્નેટ્રોનમાંથી કિરણોત્સર્ગ ઉત્પન્ન થાય છે, જે પાવડરને કંપાવવા અને ગરમ કરવા માટે વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે. આ પદ્ધતિ ગરમીને બહારથી અંદર જવાને બદલે સામગ્રીના સમગ્ર જથ્થામાં તરત જ સ્થાનાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. નેનોપાઉડરને નીચા ઇન્સ્યુલેશન બોર્ડથી બનેલા ઇન્સ્યુલેશન બોક્સમાં મૂકવામાં આવે છે જેથી માઇક્રોવેવ્સ તેમાંથી પસાર થઈ શકે. આ બોક્સ શોષણમાં મદદ કરવા માટે તાપમાનમાં વધારો કરે છે. બૉક્સની અંદર સસ્પેક્ટર્સ હોય છે જે સિંટરિંગ પ્રક્રિયાને શરૂ કરવા માટે ઓરડાના તાપમાને માઇક્રોવેવ્સને શોષી લે છે. માઇક્રોવેવ સસ્પેક્ટર્સને આશરે 600 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી ગરમ કરે છે, જે માઇક્રોવેવ્સને શોષવા માટે નેનોસેરામિક્સને ટ્રિગર કરવા માટે પૂરતું છે. 1980ના દાયકાની શરૂઆતમાં સોલ-જેલનો ઉપયોગ કરીને પ્રથમ નેનોપાર્ટિકલ્સ, ખાસ કરીને નેનોસેરામિક્સની રચના કરવામાં આવી હતી. આ પ્રક્રિયાને 2000ના દાયકાની શરૂઆતમાં સિંટરિંગ અને પછી માઇક્રોવેવ સિંટરિંગ દ્વારા બદલવામાં આવી હતી. આમાંથી કોઈ પણ તકનીક મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે યોગ્ય સાબિત થઈ નથી. 2002 માં, સંશોધકોએ સિરામિક્સને મજબૂત કરવા માટે સીશેલ્સના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને રિવર્સ એન્જિનિયર કરવાનો પ્રયાસ કર્યો. તેઓએ શોધ્યું કે સીશેલ્સની ટકાઉપણું તેમના "માઇક્રોઆર્કિટેક્ચર" માંથી આવે છે. સિરામિક્સ કેવી રીતે આવા સ્થાપત્યનો ઉપયોગ કરી શકે છે તેના પર સંશોધન ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાનું શરૂ કર્યું. 2012 માં સંશોધકોએ સિરામિક્સ અને નેનોટ્રસ નામના નેનોઆર્કિટેક્ચરનો ઉપયોગ કરીને દરિયાઈ સ્પોન્જની રચનાની નકલ કરી. 2015 સુધીમાં સૌથી મોટું પરિણામ 1 મીમી ક્યુબ છે. જાળીનું માળખું તેની મૂળ જાડાઈના 85 ટકા સુધી સંકોચાય છે અને તેના મૂળ સ્વરૂપમાં પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકે છે. આ જાળીઓને માળખાકીય અખંડિતતા અને લવચીકતા માટે ક્રોસ-મેમ્બર્સ સાથે ત્રિકોણમાં સ્થિર કરવામાં આવે છે. એપ્લિકેશન્સ તબીબી તકનીકમાં હાડકાના સમારકામ માટે સિરામિક નેનોપાર્ટિકલનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ઊર્જા પુરવઠો અને સંગ્રહ, સંદેશાવ્યવહાર, પરિવહન પ્રણાલીઓ, બાંધકામ અને તબીબી ટેકનોલોજી સહિતના ક્ષેત્રો માટે સૂચવવામાં આવ્યું છે. તેમના વિદ્યુત ગુણધર્મો ઊર્જાને 100% ની નજીકની કાર્યક્ષમતામાં સ્થાનાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપી શકે છે. નેનોટ્રસ આખરે બાંધકામ સામગ્રી માટે લાગુ થઈ શકે છે, કોંક્રિટ અથવા સ્ટીલને બદલે. સંદર્ભો સિરામિક ઇજનેરી સિરામિક સામગ્રીની રચના દ્વારા નેનોપાર્ટિકલ્સ