1-1- نانو فناوری
نانو فناوری دانش و فنی است که اخیراً توجه زیادی را به خود معطوف کرده است. این فناوری که یک رویکرد جدید در تمامی رشتههاست، توانایی تولید مواد، ابزار و سیستمهای نوین را با دستکاری در سطوح اتمی و مولکولی دارد. امروزه حوزه کاربردی این فناوری به تمامی علوم کشیده شده و محبوبیت بینرشتهای یافته است؛ به طوری که گسترهی کاربردی این فناوری در علوم پزشکی، فناوری زیستی، مواد، فیزیک، مکانیک، برق، الکترونیک و شیمی به حدی است که میتوان از آن به عنوان یکی از انقلابهای بزرگ علمی دنیا نام برد. این فناوری، روشی نو برای حل مشکلات و پاسخگویی به بسیاری از سوالات مطرح در علوم مختلف ارائه می کند که تا کنون، بشر موفق به رفع و یا پاسخ دادن به آنها نشده است.
رفتارهای جدیدی که در مقیاس نانو مشاهده می‌گردند، لزوماً براساس رفتارهای مشاهده شده در ابعاد بزرگ‌تر قابل پیش‌بینی نیستند. تغییرات مهم رفتاری که عمدتاً ناشی از اثرات کوانتومی کاهش ابعاد هستند، به علت نزدیکی و قابل مقایسه بودن اندازه ذرات یا ریزساختارها، با مقیاس طولی میانگین پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی، رخ میدهد. خصوصیات موجیشکل الکترونها (مکانیک کوانتومی) در درون مواد و اتمها، توسط تغییرات مواد در مقیاس نانومتری تحت‌تأثیر قرار می‌گیرد. با ایجاد ساختارهای نانومتری، کنترل خصوصیات اساسی مواد، مانند دمای ذوب، رفتار مغناطیسی، ظرفیت شارژ و حتی رنگ آنها بدون تغییر ترکیب شیمیایی مواد، ممکن خواهد بود[1].
1-2- تاریخچهی نانو فناوری
استفاده از نانوفناوری توسط انسان، برخلاف تصور عمومی، دارای سابقه تاریخی طولانی میباشد. در این رابطه شواهدی مبنی بر نانوساختاری بودن رنگ آبی به کار برده شده توسط قوم مایا، وجود دارد. پس از آن رومیها از این مواد در ساخت جامهایی با رنگهای زنده استفاده کردند، به این صورت که آنها از ذرات طلا برای رنگ آمیزی این جامها بهره میگرفتند. نمونه ای از این جامها که برای اولین بار کشف شد، جام لیکورگوس[1] میباشد؛ که متعلق به قرن چهارم قبل از میلاد بوده و دارای ذرات نانومتری طلا و نقره است که در هنگام قرار گرفتن در نورهای مختلف رنگهای گوناگونی را از خود نشان میدهد. بعدها در قرون وسطی از این روش برای ساخت شیشه کلیساها استفاده میکردند.
تحقیقات اولیه بر روی نانوذرات به سال ۱۸۳۱ برمیگردد، وقتی که مایکل فارادی[2] روی کلوئید قرمزرنگ طلا کار میکرد و اعلام کرد که رنگ کلوئید مزبور، به اندزه ذرات فلزی بستگی دارد. شاید بتوان بزرگترین تحول در تاریخ نانوفناوری را سخنرانی فیزیکدان بزرگ، ریچارد فاینمن[3]، درکنفرانس انجمن فیزیک آمریکا در سال ۱۹۵۹ دانست. در این کنفرانس، وی با ارائه مقالهای به نام “در آن پایین فضاهای خالی زیادی وجود دارد”[4]؛ درباره دستکاری مواد در ابعاد اتمی صحبت نمود. این مقاله امروزه به عنوان سرلوحهی انجمن نانوفناوری درآمده است. کمی بعد از آن در سال ۱۹۷۴ ناریو تانیگوچی[5]، یک محقق در دانشگاه توکیوی ژاپن، هنگام کار تحقیقاتی بر روی مواد در ابعاد نانومتری، از عبارت نانوفناوری استفاده کرد. امروزه مهندسی نانو به سرعت در حال گسترش است و امکان ادارهی قابلیتهای مکانیکی کاتالیزوری، الکتریکی، مغناطیسی، نوری و الکترونیکی را فراهم می کند[2].
1-3- اهمیت نانو تکنولوژی
شاید این ﺳﺆال در ذهن پدید آید که چه چیزی در مقیاس نانومتری وجود دارد که یک تکنولوژی بر پایه آن بنا نهادهشدهاست. آنچه باعث ظهور نانوتکنولوژی شده، نسبت سطح به حجم بالای نانومواد است. این موضوع یکی از مهمترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو میباشد. در مقیاس نانو، اشیاء شروع به تغییر رفتار می کنند و رفتار سطوح بر رفتار تودهای ماده غلبه می کند. در این مقیاس برخی روابط فیزیکی که برای مواد معمولی کاربرد دارند، نقض میشوند؛ برای مثال، یک سیم یا اجزای یک مدار در مقیاس نانو لزوماً از قانون اهم پیروی نمی کنند. قانون اهم، به جریان، ولتاژ و مقاومت بستگی دارد، اما در مقیاس نانو وقتی عرض سیم فقط به اندازه یک یا چند اتم
/%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87-%d8%af%d8%b1%d8%a8%d8%a7%d8%b1%d9%87-%d9%86%d8%a7%d9%86%d9%88%d8%b3%d8%a7%d8%ae%d8%aa%d8%a7%d8%b1%d9%87%d8%a7%db%8c-%d8%a2%d9%84/
باشد، الکترونها لزوماً باید در صف و به ترتیب و یک به یک از سیم رد شوند، بنابراین ممکن است قانون اهم در این مقیاس تا حدودی نقض شود. در حقیقت در این مقیاس، قوانین فیزیک کوانتوم وارد صحنه میشوند و امکان کنترل خواص ذاتی ماده بدون تغییر در ترکیب شیمیایی ماده وجود خواهد داشت[3].
1-4- نانومواد
نانومواد دروازهی ورود به دنیای نانو، و اولین گام برای رسیدن به اهداف بعدی نانوتكنولوژی میباشند و بدون توسعه مواد جدید نانومتری، ورود به عرصه نانوتكنولوژی غیرممكن خواهد بود. طبق یک تعریف، نانومواد، موادی هستند كه حداقل یكی از ابعاد آنها كوچكتر از ١٠٠ نانومتر باشد.. در حالت کلی بنابر دلایل زیر خواص نانومواد به ابعادشان وابسته اند:
- نسبت سطح به حجم بالا
- تغییر در ساختار كریستالی
- كاهش نقصهای شبكه[4].
1-5- تقسیم بندی نانومواد
نانومواد را میتوان برحسب ابعاد آنها به صورت زیر تقسیم بندی نمود:
الف- نانومواد صفربعدی(0D)
نانوموادی هستند كه هر سه بعد آنها كمتر از ١٠٠ نانومتر میباشد، و شامل نانوپودرها[7] و نانوذرات[8] میشوند. اگر نانومواد صفربعدی، نیمههادی باشند، به آنها نقطه كوانتومی[9] میگویند.
ب- نانومواد یكبعدی(1D)
نانوموادی هستند كه دو بعد آنها زیر ١٠٠ نانومتر بوده و در بعد دیگر بیش از 100 نانومتر میباشند. برخی از نانومواد یكبعدی عبارتند از: نانولولهها[10]، نانوسیمها[11]، نانومیلهها[12]، نانوتسمهها[13]، نانونوارها[14]، نانوكابلها[15] و نانوفنرها[16].
ج- نانومواد دوبعدی(2D)
نانوموادی هستند كه فقط یک بعد آنها زیر ١٠٠ نانومتر بوده و دو بعد دیگرشان بیش از ١٠٠ نانومتر میباشد. مانند نانولایه ها[17] و نانوحلقهها[18]
د- نانومواد سهبعدی(3D)
نانوساختارهایی هستند كه اجزاء آنها نانومواد صفر، یك، و یا دوبعدی میباشند. مثل؛ نانوكامپوزیتها، مواد نانوكریستالی و قطعاتی كه نانوذرات در آنها پراكنده شده اند[5].
[1] Lycurgus
[2] Michael Faraday
[3] Richard Feynman
[4] “There are plenty of rooms at bottom.”
[5] Norio Taniguchi
[6] Dimension
[7] Nanopowders
[8] Nanoparticles
[9] Quantum dot
[10] Nanotubes
[11] Nanowires
[12] Nanorods
[13] Nanobelts
[14] Nanoribbons
[15] Nanocables
[16] Nanosprings
[17] Nanolayers
[18] Nanorings
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فرم در حال بارگذاری ...
