برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۶/۰۹/۰۴ تا ۱۳۹۶/۰۹/۱۰

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۶,۷۷۱
  • بازدید این ماه ۳۸
  • بازدید امروز ۴
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۱۶۹
  • قبول شدگان ۱۵۳
  • شرکت کنندگان یکتا ۹۱
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۸۶
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

عمومی

امتیاز کاربران

ابعاد نانو

پیشوند نانو از واژه یونانی نانوس (Nanos) به معنای قدکوتاه (Dwarf) استخراج شده است. نانو هم اکنون واژه شناخته شده برای بیشتر علوم پیشرفته و بسیاری از نانوواژه‌ها (واژه‌های مربوط به نانو) اخیرا در فرهنگ لغات وارد شده‌اند. واژه‌هایی مانند نانومتر، نانومقیاس، نانوفناوری، نانوساختار، نانولوله، نانوسیم و نانوربات از این قبیل هستند. نانو یک پیشوند اندازه به معنی یک بیلیونیوم یا 9-10 است. همان‌طور که می‌دانید غیر از نانو پیشوندهای بسیار دیگری هم بزرگ‌تر و هم کوچک‌تر از نانو وجود دارد که در جدول 1 آمده است. اما از میان تمام این مقیاس‌ها، امروزه تنها پیشوند نانو به صورت یک علم مطرح است که دلیل آن ویژگی‌های جدیدی است که در این ابعاد حاصل می‌شود. به طور عمده، نانو به عنوان صفت مورد استفاده قرار می‌گیرد تا پدیده‌ها، سیستم‌ها و اشیاء را با ویژگی‌هایی که در ساختار نانومتری حاصل می‌شوند، توصیف کند.

جدول 1. برخی از پیشوندهای اندازه
filereader.php?p1=main_c20ad4d76fe97759a

فناوری نانو درباره ساختارها یا موادی با اندازه بسیار کوچک در حد چند نانومتر بحث می‌کند. یک نانومتر (9- 10 متر)، تقریبا معادل طول ده اتم هیدروژن یا پنج اتم سیلیکون ردیف شده در یک خط است. قطر تار موی سر انسان حدودا 60000 نانومتر است (شکل 1). اهمیت مقیاس نانو در تغییر خواص و ویژگی‌های مواد در این ابعاد است. خواصی که مواد در ابعاد معمولی دارند و مشخصه یک ماده هستند مانند استحکام، انعطاف‌پذیری، رسانایی الکتریکی، خواص مغناطیسی، رنگ، واکنش‌پذیری و غیره، در ابعاد نانو تغییر می‌کنند و ویژگی‌های جدیدی به وجود می‌آید. در نتیجه در مقیاس نانو مواد جدیدی ظهور می‌یابند که خواص قبلی خود را نداشته و دارای خواص جدیدی هستند که باید این خواص مشخص شوند. ابعاد کوچک، اجازه کارآمدی بیشتر در یک فضای معین را می‌دهند. مواد در مقیاس میکرومتر، معمولا خواص فیزیکی مشابه با حالت ماکروسکوپی (ابعاد معمولی که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده می‌باشند) را نشان می‌دهند اما مواد در مقیاس نانو خواص متفاوتی را در مقایسه با ابعاد ماکروسکوپی و معمولی نشان می‌دهند.

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 1. نمایش شماتیک اندازه یک تار موی انسان

بسیاری از مواد موجود در طبیعت دارای ساختاری در ابعاد میکرو و نانو هستند. جهان طبیعت پر از سیستم‌هایی با ساختارهای نانومتری مانند شیر (یک کلوئید نانومقیاس)، پروتئین‌ها، سلول‌ها، ویروس‌ها و غیره است که در شکل 2 برخی از آن‌ها نشان داده شده است. بسیاری از موجودات از ساختارهایی در ابعاد نانو در داخل بدن خود استفاده می‌کنند. مانند مارمولک که علت چسبندگی بالای آن به سطوح مختلف، داشتن سوزن‌های نانومتری در پنجه‌هایش می‌باشد.
پیشرفت‌های اخیر صورت گرفته در ساخت ابزارهای مشخصه‌یابی نانوساختارها (مانند میکروسکوپ الکترونی، روبشی و ...) به جهش عظیمی در مطالعه و استفاده صنعتی از این مواد منجر شده است.

filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل 2. مقایسه مواد زیستی در مقیاس نانو و میکرو

تعریف‌های مختلف فناوری نانو این واقعیت را نشان می‌دهند که این فناوری دامنه وسیعی از حوزه‌های علمی را در بر می‌گیرد و در حقیقت یک علم بین رشته‌ای است. به طور کلی، فناوری نانو می‌تواند به عنوان فناوری طراحی، تولید و کاربرد نانوساختارها شناخته شود. فناوری نانو همچنین شامل فهم بنیادی پدیده‌ها و خواص فیزیکی در ابعاد نانو می‌باشد.
مفهوم فناوری نانو اولین بار با سخنرنی آقای فاینمن (R. Feynman) در جلسه 1959 انجمن فیزیک آمریکا آغاز شد که در آنجا فاینمن گفت: «چه اتفاقی رخ خواهد داد اگر ما بتوانیم اتم‌ها را دانه به دانه به صورتی که خودمان می‌خواهیم مرتب کنیم؟»
همان‌طور که می‌دانید خواص مواد به شدت تابع نحوه کنار هم قرار گرفتن (چیدمان) اتم‌ها می‌باشد و برای مثال دو ماده الماس و گرافیت (ذغال) هر دو فقط و فقط از اتم‌های کربن تشکیل شده‌اند اما خواص کاملا متفاوتی دارند. الماس یک ماده فوق مستحکم، عایق جریان الکتریسیته می‌باشد؛ در حالی که گرافیت نرم است و تا حدی رسانای جریان الکتریسیته می‌باشد. تفاوت این دو ماده تنها در چیدمان اتم‌های کربن، طول پیوند و زاویه پیوند است. در الماس زاویه بین پیوند اتم‌های کربن حدودا 109 درجه است اما در گرافیت این زاویه 120 درجه می‌باشد که در شکل 3 نشان داده شده است. بنابراین با تغییر چیدمان اتم‌ها می‌توان به مواد جدید با خواص بهبود داده شده دست یافت. با پیشرفت علم نانو و تجهیزات مربوط به آن این امکان برای انسان‌ها فراهم شد تا بتوانند چیدمان اتم‌ها را تغییر دهند و آن‌ها را به صورت دلخواه مرتب کنند. به این کار اصطلاحا دستکاری (Manipulation) گفته می‌شود.

filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل 3. ساختار اتمی الماس و گرافیت

پس به طور خلاصه هم با ریز کردن ابعاد مواد و رساندن آن به ابعاد نانو می‌توان خواص مواد را تغییر داد و هم با چیدمان اتم‌های آن که این دو مفهوم مبنای روش‌های ساخت مواد نانوساختار است.
نظرات و سوالات

نظرات

1 -8

محمد دانشور صنعتی - ‏۱۳۹۵/۰۹/۰۳

مختصر و مفید بود اما برخی از مطالب تکرار مبحث پیش بود

14 -1

بهنیا یاری - ‏۱۳۹۵/۰۳/۲۸

بسیار اطلاعات جالب و پایه ای بود