• بازدید : 46 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

تفاوت میان خواص مواد در مقیاس نانو و توده¬ای در حوزه¬های مختلف علوم و مهندسی مورد مطالعه محققان قرار گرفته است. در این فصل پس از معرفی مختصر ضرورتهای فنّاوری نانو، برخی از این ویژگیهای متفاوت که دانستن آنها در درک مطالب بعدی این پایان¬نامه ضروری است، معرفی می¬شوند. موضوع دیگر این فصل ارائۀ یک دسته¬بندی کامل از روشهای گوناگون تولید نانوذرّات است. همچنین برای فراهم آوردن امکان مقایسه بین روشهای شیمیائی تولید نانوذرّات CdS، چند روش گزارش شده از آنها معرفی می¬گردد
در حال حاضر علوم بدون کمک گرفتن از فنّاوری نانو، قدرت جوابگوئی به نیازهای روز افزون بشر را ندارند. علی رغم رشد قابل ستایشِ شاخه¬های مختلف علوم، دانشمندان با چالشهای اساسی نیز روبرو هستند. برای مثال رايانه¬ها با وجود نزديك شدن به سرعتهاي بحراني پردازش، با توقعات بشر همخوانی ندارند. در داروسازی، داروها عوارض جانبی شدید به همراه داشته و برخی نیز به دليل نامحلول و يا كم¬محلول بودن در خون از چرخۀ مصرف كنار گذاشته می¬شوند. از این گونه مشکلات، در بخشهای دیگر علوم نیز به وفور مشاهده می¬شود. فنّاوری نانو برای غلبه بر این چالشها، قابليتهای فراوانی را به بشر عرضه نموده است. 
در پزشکی به کمک این فنّاوری، نانوذرّاتي ابداع شده که به توزيع آسان دارو در قسمتهاي مختلف بدن کمک مي‌کند. در پوشش‌ زخمهاي خاص نظير زخمهاي سوختگي، از برخی نانوذرّات به‌ عنوان عامل ضدميكروب، ضدالتهاب و التيام‌بخش استفاده مي‌شود. غذاهاي غني‌شده نیز بوسیله این فنّاوری تولید شده¬اند[۵-۱] و ….
در حوزۀ نانو مواد، به دلیل اینکه مواد حجیمی که از ترکیبات نانوساختار تشکیل شده¬اند از نظر مقاومت در برابر خوردگی، کشسانی و ایمنی در برابر آتش سوزی، مزیّتهای قابل ملاحظه¬ای نسبت به مواد دیگر دارند، دانشمندان به دنبال چنین نانوساختارهای سبك و مقاوم در برابر حرارت هستند که براي هواپيماها، راكتها، ايستگاه‌هاي فضايي و …. مورد نياز می¬باشند. برای مثال، ساخت موادي که يک ششم چگالی فولاد را دارند ولی مقاومت آنها ۵۰ الي ۱۰۰ برابر فولاد است، یکی از موفقیّتهای پژوهشگران در این زمینه می¬باشد[۵]. 
در صنايع الکترونيک، توليد کامپيوتر‌هاي سريع‌ موسوم به کامپيوترهاي کوانتومي، تراشه‌هاي حافظه با اندازه نانو که هزاران برابر تراشه¬های فعلي قدرت ذخيره‌سازي دارند و… مدنظر هستند. شركت سامسونگ، توسعه نيمي از محصولات ساخته ‌شده توسط اين شركت را به دليل نوآوريهاي ناشي از نانوذرّات نقره می¬داند[۳]. به جرأت می¬توان گفت: فنّاوری نانو  (NT) به همراه فنّاوری اطلاعات  (IT) و پروژه ژنوم انساني  (BT) همزمان شكل دهنده سوّمين انقلاب صنعتي جهان هستند[۶-۱]. 

۱-۲ نانوذرّات 
باورها بر این است که سهم زیادی از توفیق نانوتکنولوژی در بهبود آینده بشر، به حوزه نانوذرّات تعلق خواهد داشت. نانوذرّات(حبس حاملهای بار در سه بعد) که به صورتهای گوناگون دسته بندی می¬شوند( فلزّی، نیم¬رسانا، پوسته- هسته  و …)، به همراه سیمهای کوانتومی (حبس حاملهای بار در دو بعد) و لایه¬های نازک یا چاه¬های کوانتومی (حبس حاملهای بار در یک بعد) تشکیل ¬دهندۀ نانومواد هستند[۷].
شکل۱-۱) روند حبس حاملهای بار در نانو مواد[۸].

نانوذرّات که از آنها به عنوان نانوبلورها  ، نانوخوشه¬ها  و نقاط کوانتومی  هم یاد می¬شود، در مقایسه با مادّۀ حجیم خودشان، خواص متفاوتی بروز می¬دهند. این خواص منحصر به فرد، قابلیتهای فراوانی را برای بهره¬برداری از آنها در اختیار دانشمندان قرار داده است. در ادامه، برخی از این ویژگیها و منشأهای آنها معرفی می¬گردد.

۱-۳   خواص تابع اندازه نانوذرّات
مطالعه و تحقیق در مورد نانوذرّات به این دلیل که فرصتی برای درک خواص فیزیکی مواد با ابعاد کاهش یافته و همچنین مطالعه خواص سطوح به شمار می¬آید از موضوعات جالب و مورد علاقۀ محققان از دو دهۀ پیش تاکنون بوده است[۱۲-۹]. مهمترین ویژگی نانوذرّات، تابع اندازه بودن خواص  آنها است. هنگامی که اندازه ذرّات به یک مقدار بحرانی برسد، خواصی نظیر خواص ترمودینامیکی، مغناطیسی، مکانیکی، ساختاری، نوری و الکتریکی آنها دچار تغییر و تابع اندازه می¬شوند. برای مثال، نقطه ذوب ذرّاتCdS  و طلا با کوچک شدن اندازه¬شان کاهش می-یابد(شکل۱-۲ “الف” و “ب”). می¬توان وضعیّت ظرفیت گرمائی هلیوم مایع و هلیوم هنگامی که در خوشه¬های ۶۴ اتمی است را در شکل۱-۲ “ج” مشاهده نمود. برخی دیگر از کمیتهای ترمودینامیکی نظیر انرژی چسبندگی، ظرفیت گرمایی، طول و قدرت پیوند و… نيز تابع اندازه هستند
  • بازدید : 57 views
  • بدون نظر
این فایل قابل ویرایش می باشد وبه صورت زیر تهیه شده:

              نانوتكنولوژي يا به عبارتي فناوري مادون ريز در دو دهه اخير پيشرفتهايي را در تكنولوژي وسايل و مواد با ابعاد بسيار كوچك به دست آورده است و به سوي تحولي فوق العاده كه تمدن بشري را تا پايان اين قرن دگرگون خواهد كرد، پيش مي رود.                   
           براي احساس اندازه هاي مادون ريز ، قطر موي سر انسان را كه يك دهم ميلي متر است در نظر بگيريد ، يك نانو متر ۱۰۰ هزار برابر كوچك تر است. تكنولوژي و مهندسي در قرن جديد با وسايل اندازه گيري و توليداتي سر و كار خواهند داشت كه چنين ابعاد مادون ريزي دارند .     
            در حال حاضر پروسه هايي در ابعاد چند مولكولي قابل طراحي و كنترل است . همچنين خواص مكانيكي ، شيميايي ، الكتريكي ، مغناطيسي ، نوري و … مواد در لايه ها در حدود ابعاد نانو متر قابل درك و تحليل و سنجش است 
    در بياني كوتاه نانوتكنولوژي يك فرآيند توليد مولكولي است . همان طور كه طبيعت مجموعه ها را به طور خودكار مولكول به مولكول ساخته و روي هم مونتاژ كرده است . ما هم بايد براي توليد محصولات جديد با اين اعتقاد كه هر چه در طبيعت توليد شده ، قابل توليد در آزمايشگاه نيز هست ، نظير طبيعت راهي پيدا كنيم . البته منظور اين نيست كه چند هسته از مواد را توليد كنيم و با رساندن انرژي و خوراك پس از چند سال يك نيروگاه از آن بسازيم كه شهري را برق دهد . بلكه براي تركيب و تكامل خودكار توليدات مادون ريز كه به نحوي در مجموعه هاي بزرگ تر مصرف دارد راهي بيابيم . در اندازه هاي مادون ريز روشها و ابزار آلات متعارف فيزيكي جوابگو نيستند . براي ساختن ماشينهاي مولكولي بايد روش پروسه هاي طبيعي را دنبال كرد كه بحث هاي مفصل و كارشناسانه اي را در پي دارد .
نانوتكنولوژي يك فناوري عام و فراگير مي باشد كه در بسياري از فناوري هاي ديگر كاربرد داشته و در بعضي از آنها ايجاد تحول مي كند . برخي از تأثيرات نانوتكنولوژي به اختصار در زير آمده است :
–  تأثير زياد نانوتكنولوژي در توليد خلاقيت و كارآفريني
–  تأثير زياد نانوتكنولوژي در رفاه و زندگي مردم 
– تأثير زياد نانوتكنولوژي بر امنيت و دفاع ملي
– تأثير نانوتكنولوژي در حفظ محيط زيست 
–  نانوتكنولوژي تمام دستاوردهاي گذشتة بشر را كه در ماده تحقق يافته است ، متحول مي سازد .
–  نانوتكنولوژي باعث همگرايي رشته هاي علمي و تخصص هاي مختلف مي شود .
–  نانوتكنولوژي رقيب ساير فناوريها نيست بلكه مكمل آنهاست .
       كاربردهاي نانوتكنولوژي همه جا همراه با هزينة كمتر ، دوام و عمر بيشتر ، مصرف انرژي كمتر ، هزينة نگهداري كمتر و خواص بهتر است .
نانوتكنولوژي مولكولي ، علمي است كه ما را قادر به ساختن مواد از اتم ها مي سازد و در اين صورت ما توانايي آرايش دوبارة مواد را با دقت اتمي خواهيم داشت .
نانوتكنولوژي ، توانمندي توليد مواد ، ابزارها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطوح مولكولي واقعي و استفاده از خواصي است كه در آن سطوح ظاهر مي شود .
انقلابي كه توسط نانوتكنولوژي در دهه هاي آينده به وجود خواهد آمد ، پيشرفتهاي غيرمنتظره اي را در عرصه هاي مختلف وعده مي دهد . تحولات اقتصادي ، صنعتي و روشهاي مناسب حفظ سلامتي و ايجاد محيطي دلپذير از پيامدهاي اين تكنولوژي است .
به كمك نانوتكنولوژي در آينده اي نه چندان دور !!!
– خانه هايي ساخته خواهد شد كه آجرهاي آن در صورت بروز هرگونه ترك خوردگي ، خودشان را ترميم و بازسازي مي كنند .
–  اتومبيل ها با لايه اي نازك اما به استحكام الماس پوشانده مي شود كه در مقابل هرگونه خراش و ضربه محافظت مي شوند .
–  پزشكان صدها نوع بيماري را تنها با قرار دادن يك قطره خون در يك دستگاه تشخيص داده و پس از چند ثانيه نتيجه را دريافت مي كنند .
–  لباس هايي توليد مي شود كه در سرما و گرما دماي بدن را همواره در حالت تعادل نگه داشته و در تمام فصول قابل استفاده مي باشند و به دليل كيفيت بافت مولكولي كثيف نشده و نيازي به شستشو ندارند .
–  ظروف غذاخوري و لوازمي توليد مي شود كه براي تميزكردن آنها نياز به هيچ گونه مادة شوينده اي نيست و تنها با آب پاك مي شوند .
–  كفش هايي توليد مي شوند كه با وجود صاف بودن كف آن هرگز بر روي يخ و برف نمي لغزند .
–  با استفاده از نانوتكنولوژي قادر خواهيم بود يك گلولة كاليبر ۴۵ را با يك سطح نازك و سبك مثل ورق كاغذ متوقف كنيم .
–  آسانسور فضايي از ديگر دستاوردهاي نانوتكنولوژي است كه انسان را از زمين به فضا مي برد و از نظر تئوري مي توان اين آسانسور را با استفاده از CNT ساخت (CNT لوله هاي استوانه اي با ضخامت يك اتم هستند كه داراي خاصيت فلزي يا نيمه فلزي هستند)
–  به كمك نانوتكنولوژي مي توان حدود ۲۵۰ ميليون حرف نانومتري را كه معادل ۳۰۰ كتاب ۳۰۰ صفحه اي است . بر روي سطح مقطع يك موي انسان نوشت .
       نانوتكنولوژي مي تواند تغييرات اساسي در زمينة توليد ، سلامتي بشر ، ذخاير انرژي ، پزشكي ، دارويي ، حمل و نقل ، كشاورزي ، ارتش و … ايجاد كند .بسيار مهم است كه مردم براي پيشرفتي غيرمنتظره و تكنولوژيكي آماده شوند اين موج به آرامي در راه است .
    دانشمندان نيز به تازگي بر اين باورند كه دوره كشف علوم جديد به پايان رسيده است. شايد موقع آن فرا رسيده، تا از زاويه اي ديگر به علوم مختلف نگاه كنيم. آنها معتقدند ما مي توانيم با تغيير در خواص مولكولي مواد كاراييشان را بهبود دهيم. به همين دليل از نانو بعنوان يك تكنولوژي و يا يك فن آوري نوين نام برده مي شود، نه علمي كه تازه بشر آنرا كشف كرده است. نانو تكنولوژي با نگاهي مجدد به وسايل، سيستم ها و موادي كه تاكنون ساخته شده اند، سعي در برطرف كردن عيوب آنها دارد.
با توجه به مطالب بالا مي توان گفت كه نانو تكنولوژي مهمترين دغدغه بشر در قرن بيست و يكم خواهد بود. نانو تكنولوژي نگاهي تازه به علوم از زواياي مرموز طبيعت مي باشد. اين نگاه تازه به جهان هستي، تمدن بشر را متحول خواهد ساخت به طوريكه شايد بتوان “راه هزار ساله را يك شبه پيمود”.
– تعريف فناوري نانو از منابع مختلف
           يك نانومتر يك هزارم ميكرون است و اگر بخواهيم احساس فيزيكي نسبت به آن داشته باشيم مي‌توان گفت كه يك نانومتر ۸۰۰۰۰/۱قطر موي انسان مي‌باشد اما اين تعريف مقياس نانو، نميتواند مقايسه درستي باشد چرا که ضخامت موي انسان با توجه خصوصيات فردي هرانسان از چند ده ميكرو متر تا چند صد ميكرومتر متغير مي باشد.
            بنابراين نياز به يك استاندارد براي بيان مفهوم مقياس نانو وجود دارد. با ايجاد ارتباط ميان اندازه اتم‌ها و مقياس نانو مي‌توان يك نانومتر را راحت‌ترتصوركرد. يك نانومتر برابر قطر ۱۰ اتم هيدروژن و يا ۵ اتم سيلسيم مي‌باشد. درك اين موضوع براي افراد معمولي نيز راحت‌تر مي‌باشد. علي‌رغم اينكه درك اندازه يك اتم براي افراد غيرعلمي ساده نمي‌باشد، با اينحال اندازه دقيق اتم براي فهماندن اين مقياس زياد اهميت ندارد. چيزي كه با اين تشابه مشخص مي‌شود، اين است كه نانوفناوري

تعريف فناوري نانو: توسعه و استفاده از ادوات و قطعاتي كه اندازه آنها تنها چند نانومتر است. تحقيق بر روي قطعات و ادوات بسيار كوچك كه خواصشان به خواص الكترونيكي اين قطعات وابسته است و خواص الكتريكي آنها احتمالاً متأثر از حركت تعداد معدودي الكترون در طي عملكرد قطعه مي‌باشد. اين ادوات، سريع‌تر از ادوات بزرگتر عمل مي‌كنند. مسأله قابل توجه اين است كه مي‌توان چنين ساختارهاي در ابعاد مولكولي را به كمك انتخاب مناسب مراحل واكنش‌هاي شيميايي توليد كرد. همچنين مي‌توان چنين ساختارهايي را از طريق دستكاري اتم‌ها روي سطح به وسيله ميكروسكوپ‌هاي نيروي اتمي بدست آورد.

شاخه‌اي از علوم كه هدف نهايي آن كنترل بر روي تك‌تك اتم‌ها و مولكول‌ها مي‌باشد تا بتوان به كمك آن تراشه‌هاي كامپيوتري و ساير ادواتي توليد كرد كه هزاران بار كوچكتر از ادوات فعلي باشند كه فناوري امروز امكان ساخت آنها را براي ما فراهم آورده است. در فناوري فعلي توليد مدارات نيمه هادي از روش ليتوگرافي براي ايجاد طرح مدار بر روي مواد نيمه هادي استفاده مي‌شود. پيشرفت شگرفي كه در ليتوگرافي طي ۲ دهه اخير رخ داده است به ما اين امكان را مي‌دهد كه با بهره‌گيري از دستگاه‌هاي جديد بتوانيم مداراتي كوچكتر از ۱ ميكرون (۱۰۰۰ نانومتر) را توليد كنيم. البته بايد توجه داشت كه اين مدارات هنوز از ميليون‌ها اتم تشكيل شده‌اند. بيشتر دانشمندان بر اين باور هستند كه ليتوگرافي به مرزهاي محدودكننده فيزيكي خود نزديك شده است. بنابر اين براي كوچكتر كردن اندازه نيمه‌هادي‌ها مي‌بايست از فناوري‌هاي جديدي كه مي‌توانند تك‌تك اتم‌ها را سازماندهي كنند، استفاده كرد و طبعاً چنين فناوري جزء محدوده فناوري نانو محسوب مي‌شود. اگر چه تحقيق در زمينه فناوري نانو به زماني باز مي‌گردد كه ريچاردپي فاينمن طي سخنراني كلاسيك خود در سال ۱۹۵۹ به اين فناوري اشاره كرد اما عبارت فناوري نانو اولين بار توسط كي‌اريك دركسلر در سال ۱۹۸۶ در كتابي از وي با عنوان موتورهاي آفرينش بسط داده شد. در مقالات و نوشته هاي عمومي واژه فناوري نانو گاهي به هر فرآيند كوچكتر از اندازه‌هاي ميكرون اطلاق مي‌گردد كه مي‌تواند فرآيند ليتوگرافي را نيز شامل شود. به خاطر همين بسياري از دانشمندان هنگامي كه مي‌خواهند درباره فناوري نانو به معني واقعي و علمي كلمه صحبت كنند از آن به عنوان فناوري نانومولكولي ياد مي‌كنند كه به معني فناوري نانو در ابعاد مولكولي مي‌باشد.

عتیقه زیرخاکی گنج