
ออกไซด์เหล็ก (Iron Oxide) เป็นกลุ่มของสารประกอบทางเคมีที่มีสูตร FexOy ซึ่ง x และ y แทนจำนวนอะตอมของธาตุเหล็ก (Fe) และออกซิเจน (O) ตามลำดับ เราสามารถพบออกไซด์เหล็กได้ในธรรมชาติในรูปแบบแร่เช่น ธาตุเหล็กสีแดงและแม่เหล็กไหล และยังถูกสังเคราะห์ขึ้นในห้องปฏิบัติการเพื่อประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีขั้นสูง
ออกไซด์เหล็กมีคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายอย่างที่ทำให้เป็นวัสดุที่น่าสนใจสำหรับการวิจัยและพัฒนานาโนเทคโนโลยี:
-
แม่เหล็ก: ออกไซด์เหล็กบางชนิด เช่น แมกไนต์ (Fe3O4) และ เฮอมาไทต์ (α-Fe2O3) เป็นตัวกลางแม่เหล็ก ซึ่งหมายความว่า它們สามารถถูกดึงดูดด้วยสนามแม่เหล็กได้ คุณสมบัติแม่เหล็กนี้ถูกนำมาใช้ในหลากหลายแอปพลิเคชัน เช่น การแยกและสกัดสาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการแพทย์
-
สมบัติทางแสง: ออกไซด์เหล็กบางชนิดแสดงคุณสมบัติการดูดกลืนและสะท้อนแสงที่เฉพาะเจาะจงขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาค และรูปร่าง คุณสมบัตินี้ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการใช้งานในเซลล์สุริยะ โซล่าเซลล์ สีทาบ้าน ที่สามารถควบคุมได้
-
ความเป็นพิษต่ำ: ออกไซด์เหล็กมักถูกมองว่าเป็นวัสดุที่ปลอดภัยทางชีวภาพ และมีอัตราการย่อยสลายสูง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในระบบส่งยาและอุปกรณ์ทางการแพทย์
ประเภทของออกไซด์เหล็ก
ออกไซด์เหล็กมีหลายชนิดที่แตกต่างกันในโครงสร้างคริสตัล และสมบัติ
ชนิด | สูตร | โครงสร้าง | คุณสมบัติ |
---|---|---|---|
เฮอมาไทต์ | α-Fe2O3 | 삼각형 | สีแดง, แม่เหล็กอ่อน |
แมกไนต์ | Fe3O4 | ก้อน | สีดำ, แม่เหล็ก |
เกโมไทต์ (γ-Fe2O3) | γ-Fe2O3 | ลงตัว | สีแดงอิฐ |
การผลิตออกไซด์เหล็กแบบนาโน
วิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการสังเคราะห์ออกไซด์เหล็กแบบนาโน ได้แก่:
- เทคนิคการเผาไหม้ (Combustion method): วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้สารตั้งต้นของธาตุเหล็กและตัวออกซิไดซ์ เช่น ไนเตรตของเหล็ก
- วิธีการแยกตัว (Hydrothermal method): ออกไซด์เหล็กแบบนาโนถูกสร้างขึ้นในสภาพความร้อนสูง และความดันสูง
- เทคนิคการตกตะกอน (Precipitation method): สารละลายของเกลือเหล็กถูกเติมด้วยสารเคมีที่ทำให้เกิดการตกตะกอนออกไซด์เหล็ก
แอพลิเคชันของออกไซด์เหล็กแบบนาโน
ออกไซด์เหล็กแบบนาโนแสดง promise ในหลากหลายสาขา:
-
การแพทย์:
- การส่งยารักษาวิธีเป้าหมาย (Targeted drug delivery)
- การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก (MRI contrast agents)
- เทคโนโลยีฟื้นฟูเนื้อเยื่อ
-
วิศวกรรม:
- สารตัวเร่งในปฏิกริยาเคมี
- วัสดุสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง
- เครื่องตรวจจับก๊าซ
-
อุตสาหกรรม:
- การกำจัดมลพิษ (Pollution remediation)
- การบำบัดน้ำ (Water treatment)
ออกไซด์เหล็กแบบนาโนเป็นวัสดุที่น่าตื่นตาตื่นใจและมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงหลายๆ สาขาในอนาคตอันใกล้ ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่น และความเป็นพิษต่ำ นักวิจัยกำลังดำเนินการอย่างแข็งขันเพื่อค้นพบแอพลิเคชันใหม่ๆ ของออกไซด์เหล็กแบบนาโน