مقدمه
سیلیسیم دی اکسید یا سیلیکا فراوانترین ترکیب اکسیدی پوسته زمین محسوب می شود و عموماً به شکل کوارتز، ماسه، ماسه سنگ و فلینت در طبیعت وجود دارد. سیلیکا در تولید فروسیلیس، شیشه، کاشی و سرامیک، آجر و بسیاری از محصولات صنعتی دیگر کاربرد دارد. سیلیکا در طبیعت به شکل بلوری و غیر بلوری و به صورت آزاد یا ترکیب با سایر عناصر یافت می شود. با استفاده از روش های سنتز شیمیایی می توان به سیلیکای خالص دست یافت. سیلیکای حاصل از سنتز شیمیایی ساختار غیربلوری دارد و تحت عنوان سیلیکای غیربلوری سنتزی (SAS- Synthetic Amorphous Silica) شناخته می شود. امکان تولید سیلیکای غیربلوری سنتزی در ابعاد نانو و یا غیرنانو وجود دارد.
در سال های اخیر با توجه به رشد چشمگیر فناوری نانو، امکان تولید صنعتی نانوذرات سیلیس میسّر گردیده است و در حال حاضر، نانوذرات سیلیس در بخش های مختلف صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. نانوذرات مبتنی بر سیلیس به دلایلی نظیر سهولت فرآیند سنتز، پایداری کلوئیدی، امکان تنظیم اندازه ذرات، سهولت فرآیند اصلاح و عامل دار کردن سطح، زیست سازگاری و امکان سنتز در مقیاس های متنوع، در حوزه های مختلف پژوهشی و صنعتی، توجه زیادی را به خود جلب نموده اند. نانو سیلیکا به صورت پودر، کلوئید و ژل در مقیاس صنعتی قابل تولید هستند.
تاریخچه
پژوهش های انجام شده توسط Graham در سال 1861، نقطه آغازی بر توسعه صنعتی سیلیکا کلوئیدی محسوب می شود. در سال 1933، سیلیکا کلوئیدی حاوی 10% از ذرات SiO2 برای نخستین به صورت تجاری در دسترس قرار گرفت. در سال های بعد تلاش هایی در راستای تولید سیلیکا کلوئیدی پایدار و حاوی درصد بالاتری از ذرات SiO2 صورت پذیرفت. سرانجام در سال 1956 روشی برای تهیه سیلیکا کلوئیدی پایدار و حاوی 30% از ذرات SiO2 با قطر کمتر از nm 10 ارائه گردید. به این ترتیب نانوذرات سیلیکا در نیمه قرن 20 میلادی برای نخستین بار معرفی گردیدند.
Werner Stober در سال 1968 با ارائه روشی تحت عنوان “فرآیند استوبر” یکی از پیشگامان در زمینه سنتز نانو سیلیکا شناخته می شود. اندازه نانوذرات سیلیکا حاصل از روش استوبر یکنواخت است. قطر این ذرات در گستره nm 20-2000 قابل تنظیم می باشد. فرآیند استوبر مبتنی بر روش سل – ژل است. روش سل – ژل، بر مبنای واکنش یک پیش ماده سیلیکاتی نظیر تترا اتیل ارتو سیلیکات در محلول آب و الکل حاوی آمونیاک استوار است.
در سال 1983، گروه پژوهشی Klaus unger در آلمان موفق به سنتز سیلیس کلوئیدی و متخلخل آمورف در ابعاد میکرومتری و با اندازه ذرات غیر یکنواخت شدند. این گروه از ذرات سیلیس متخلخل به عنوان حامل در دارورسانی هدفمند و به عنوان عامل پایدارکننده استفاده نمودند.
در 50 سال اخیر، انواع متنوعی از نانوذرات سیلیکا در شکل و اندازه های مختلف و حفراتی که ساختارهای متفاوتی دارند، سنتز شده اند.
