دانلو پاورپوینت آماده درسی و دانشگاهی

نام فایل : نانوتكنولوژي8

فرمت : .ppt

تعداد صفحه/اسلاید : 17

حجم : 1319 کیلوبایت

بنام خدا
براي اولين بار ريچارد فينمن برنده جايزه نوبل فيزيك پتانسيل نانوعلم را در يك سخنراني تكان‌دهنده با نام " درپايين اتاقهاي زيادي وجود دارد"، مطرح كرد . فينمن اصرار داشت، كه دانشمندان ساخت وسائلي را،كه براي كار در مقياس اتمي لازم است، شروع كنند. اين موضوع مسكوت ماند، تا اينكه اريك دركسلر (دانشجوي تحصيلات تكميليMIT) نداي فينمن را شنيد و يك قالب‌كاري براي مطالعه "وسايلي كه توانايي حركت دادن اشياء مولكولي و مكان آنها را با دقت اتمي دارند" ايجاد كرد، كه در سپتامبر 1981 در مقاله‌اي با نام " پروتئين راهي براي توليدانبوه مولكولي ايجاد ميكند" آن را ارائه داد. دركسلر آن را با كتابي بنام " موتورهاي افرینش" دنبال كرد و توسعه مفهوم نانوتكنولوژي را همانند يك كوشش علمي ادامه داد. اولين نشانه هاي ثبت‌شده از اين مفهوم نانوتكنولوژي تغيير مكان دادن اشيا مولكولي، در سال 1989 بود، موقعي كه دانشمندي در مركز تحقيقات آلمادنIBM اتمهاي منفرد زنون را روي صفحه نيكل حركت داد، تا نام IBM را روي سطح نيكل نقش كند.
نانو كلمه‌اي يوناني به معني كوچك است و براي تعيين مقدار يك ميليارديم يك كميت استفاده مي‌شود. چون يك اتم تقريباً 10 نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولكولي بكاربرده ميشود.
از اهداف مهم فناوري نانو ــ و شايدمهم‌ترين آنها ــ به وجود آوردن ساختارهايي از مواد است كه در آنها آرايش مولكول‌ها از پيش طراحي شده باشد. روش‌هاي مرسوم توليد، مثل روش ذوب فلزات و سرد كردن آنها در قالب، چنين امكاني را فراهم نمي‌كنند. پس چگونه مي‌توان چنين ساختارهايي را به وجود آورد؟
فرض كنيد تعدادي آجر خانه‌سازي داريد و مي‌خواهيد با آن چيزي ــ بهتر است بگوييم «ساختاري» ــ مانند شكل 1 بسازيد.

چگونه اين كار را انجام مي‌دهيد؟ احتمالاً روش شما هم با ما يكي است: چهار آجر دو در دو را كنار هم مي‌گذاريد و بعد چهار آجر دو در دوي ديگر را به صورت عمودي به آنها متصل مي‌كنيدتا ساختار مورد نظر شكل بگيرد.
بسيار خوب، حالا فرض كنيد كه وقتي آجرهاي خانه‌سازي را از فروشگاه مي‌خريد، آنها به شكل يك مكعب بزرگِ پيش‌ساخته مثل شكل دو باشند.
حالا اگر بخواهيم به شكل يك برسيم چه كنيم؟ اجازه دهيد جواب را ما به روش خودمان بدهيم: آجرهاي اضافيِ مكعب بزرگ را حذف كنيد تا شكل يك كم‌كم خودش را نشان بدهد. (مثل شكل 3)
در روش اول با استفاده از قطعات كوچك يك قطعة بزرگتر ساختيم. به اين روش، «ساختن از پايين به بالا» مي‌گوييم. در روش دوم قطعات زائدِ يك قطعة بزرگ را حذف كرديم تا به ساختار مورد نظر برسيم. به اين روش، «ساختن از بالا به پايين» مي‌گوييم.

حالا فرض كنيد يك ساختار جديد براي ساختن پيشنهاد شود، مثل شكل 4.
سؤال: از كدام روش براي ساختن اين ساختار استفاده كنيم؟ نظر شما چيست؟ اوضاع كمي پيچيده شد، اما غم به خود راه ندهيد! اين مقاله براي ساده كردن همين پيچدگي نوشته شده است. يكي از عوامل تعيين‌كننده ی جواب، اين است كه ماده‌ي اوليه‌ي ما به چه شكل است؟ اگر مادة دمِ دست ما تعدادي قطعه‌ي كوچك و ريز باشد، از روش پايين به بالا استفاده مي‌كنيم؛ اگر مادة اوليه يك قطعه‌ي بزرگ باشد، از روش بالا به پايين استفاده مي‌كنيم. در عين حال، ممكن است هر دو روش هم به كار رود. مثلاً اگر ماده‌ي اوليه براي ساختن شكل پنج به صورت مكعب بزرگي با آجرهاي دو در چهار، يعني همان شكل دو باشد، نمي‌توان با حذف بعضي آجرها مستقيماً به ساختار نهايي رسيد. در اين حالت، مي‌توانيم آجرهاي بالا و پايين ساختار شكل چهار را برداريم (ساختن از بالا به پايين) و بعد دو آجر دودردوي مورد نياز را به جاي آنها متصل كنيم. ( ساختن از پايين به بالا)
.1 ساخت مواد بسيار سبك و محكم براي مصارف مرسوم يا نو .2ورشكستگي صنايع قديمي همچون فولاد با ورود تجاري مواد نو .3كاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت هاي فسيلي .4همه گير شدن ابر كامپيوترهاي بسيار قوي، كوچك و كم مصرف .5سلاحهاي سبك تر، كوچكتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئي تر براي رادار .6شناسائي فوري كليه خصوصيات ژنتيكي و اخلاقي و استعدادهاي ابتلا به بيماري .7ارسال دقيق دارو به آدرس هاي مورد نظر در بدن و افزايش طول عمر .8از بين بردن كامل عوامل خطرناك جنگ شيميائي و ميكروبي
9ا.ز بين بردن كامل ناچيز ترين آلاينده هاي شهري و صنعتي
.10سطوح و لباسهاي هميشه تميز و هوشمند .11توليد انبوه مواد و ابزارهائي كه تا قبل از اين عملي و اقتصادي نبوده اند ، و بسياري از موارد غير قابل پيش بيني ديگر! - سفرهاي فضايي امن و مقرون به صرفه .12دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه‌هاي دنيا - احياء و سازماندهي اراضي
1 - نانوتكنولوژي مرطوب: اين شاخه به مطالعه سيستم هاي زنده اي مي پردازد كه اساسا در محيطهاي آبي وجود دارند. در اين شاخه ساختمان مواد ژنتيكي، غشاءها و ساير تركيبات سلولي در مقياس نانومتر مورد مطالعه قرار مي گيرد. پژوهشگران موفق شده اند ساختارهاي زيستي فراواني توليد كنند كه نحوه عملكرد آنها در مقياس نانويي كنترل مي شود. اين شاخه دربرگيرنده علوم پزشكي،دارويي و به طور كلي علوم و روشهاي مرتبط با زيست فناوري است.
2- نانوتكنولوژي خشك: اين شاخه از علوم پايه شيمي و فيزيك مشتق مي شود و به مطالعه تشكيل ساختارهاي كربني، سيليكون و مواد غير آلي و فلزي مي پردازد. نكته قابل توجه اينست كه الكترونهاي آزاد كه در فناوري مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واكنشها مي گردند، در فناوري خشك خصوصيات فيزيكي ماده را پديد مي آورند. در نانوتكنولوژي خشك كاربرد مواد نانويي در الكترونيك، مغناطيس و ابزارهاي نوري مورد مطالعه قرار مي گيرد. براي مثال طراحي و ساختن ميكروسكوپ هايي كه بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانومتر ديد.
3 - نانوتكنولوژي محاسبه اي: در بسياري از مواقع ابزار آزمايشگاهي موجود براي انجام برخي از آزمايشها در مقياس نانومتر مناسب نيستند و يا آنكه انجام اين آزمايشها بسيار گران تمام مي شود. در اين حالت از رايانه ها براي شبيه سازي فرآيندها و واكنش هاي اتم ها و مولكول ها استفاده مي شود. شناختي كه به وسيله محاسبه به دست مي آيد، باعث مي شود كه زمان پيشرفت نانوتكنولوژي خشك به چند دهه كاهش يابد و البته تأثير مهمي در نانوتكنولوژي مرطوب نيز خواهد داشت.

مواد نانوساختار: ماده نانوساختار به هر مادهای اطلاق می شود که ابعاد ان در مقیاس نانومتری باشد ”مانند نانوذرات و نقاط کوانتمی“ مواد در مقیاس نانومتری رفتاری کاملا متفاوت دارند.
2. مواد نانوبلوری: اگر اندازه بلور در یک فلز به سمت نانومقیاس حرکت کند نسبت اتم های موجود بر روی مرزهای دانه های این جسم جامد افزایش پیدا می کند و انها رفتاری کاملا متفاوت از اتم هایی که روی مرز نیستند بروز می دهند. رفتار انها شروع به تحت تاثیر قرار دادن رفتار ماده می نماید. نتیجه ان در فلزات شامل افزایش استحکام/ سختی/ مقاومت الکتریکی/ ظرفیت حرارتی ویژه و بهبود انبساط حرارتی و خواص مغناطیسی و کاهش رسانایی حرارتی است.
نانو ذرات: نانو ذرات در زمینه های زیست پزشکی/ داروسازی/ حامل های دارو/ تشخیص بیماری ها/ صفحات خورشیدی کاربرد دارد و همچنین در صیقل دهنده ها/ رنگها/ روکش های عینک/کاشی ها و... مورد استفاده قرار می گیرد. نانو ذرات دارای ابعاد کمتر از طول موج نور مرئی هستند.
4.نانو کامپوزیت ها: کامپوزیتها موادی ترکیبی هستند که از دو فاز پیوسته و پراکنده تشکیل شده اند. در صورتیکه فاز پراکنده مورد استفاده در کامپوزیت نانوذره باشد ماده ترکیبی یک نانوکامپوزیت است.
5.نانوکپسولها: لفظ نانوکپسول شامل هر نانوذره ای است که دارای یک پوسته و یک فضای خالی جهت قرار دادن مواد مورد نظر باشد.
....