آخرین اخبار : 

مسابقه دومینو روز اول عیدنوروز

More »

مسابقه سازه های ماکارونی

More »

المپیاد نانو

More »

کتابخانه

More »

سمینار ترویجی توانا

More »

آموزش عملی با دستگاه ههای نانو

More »

مسابقه نجات تخم مرغ

More »

سمینار ترویجی توانا ( نانو)

More »

مسابقه دومینو

More »

مسابقه دومینو

More »

مسابقه علمی \\

More »

برگزیدگانهفدهمینجشنواره خوارزمی

More »

مسابقه علمی\\

More »

بازید مدیر آموزش و پرورش در هفته پژوهش

More »

 

نانو مغناطیس و ساخت نمونه اولیه آهنربای مایع – جلسه اول

نانو مغناطیس و ساخت نمونه اولیه آهنربای مایع – جلسه اول

نانو مغناطیس و ساخت نمونه اولیه آهنربای مایع – جلسه اول

 

اهداف جلسه:

 1- نانو چیست؟
 2- معرفی واحد ها و اندازه ها
 3- به چه موادی نانو مواد یا نانو ساختار می گویند؟
 4- انواع نانو ساختار

 

۱-۱)نانو چیست؟

احتمالا تا به امروز نام نانو یا فناوری نانو را شنیده اید و هم چنین با برخی از کاربردهای آن در صنایع مختلف آشنا شده اید. در نتیجه حتما این سوالات برای شما پیش آمده است که نانو چیست؟ آیا علم نانو، علم جدیدی است؟ فناوری نانو به چه فناوری گفته می شود؟
در قدم اول اجازه دهید شما را با تعریف علم نانو آشنا کنیم. تا به امروز تعریف های مختلفی از علم نانو ارائه شده است. یکی از بهترین تعریف های علم نانو که به صورت بسیار مختصر شما را با جهان نانو آشنا می کند، بدین گونه است: علم نانو مطالعه پدیده ها و دستکاری مواد در مقیاس هایی در ابعاد اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی است که منجر به تغییر شدید خواص مواد (نسبت به مواد در ابعاد بزرگ) می شود.
همان گونه که متوجه شده اید، علم نانو به پدیده هایی اشاره می کند که در مقیاس های مشخص و احتمالا بسیار کوچک رخ می دهد. مواد توده ای (تکه ای بزرگ از مواد، همانند آن چه اطراف ماست) خواص فیزیکی مشخص و پیوسته ای دارند. به عبارت دیگر خواص فیزیکی آن ها جدای از ابعادشان برای ما شناخته شده بوده و تغییر نمی کند. حال اگر یک ماده را کوچک کنیم، خواص آن ماده در ابعاد کوچک تر و میکرومتری (به عنوان مثال به اندازه یک ذره شن) نیز تقریبا مشابه همان تکه توده ای اولیه است، ولی هنگامی که آن ماده به ابعاد بسیار کوچک تر و به اندازه ابعاد نانومتری برسد، خواص ماده به گونه ای تغییر می کند که دیگر قوانین فیزیک معمول و کلاسیک توانایی توضیح دادن آن را ندارد. آن ماده (به عنوان مثال طلا) در ابعاد نانومتری ممکن است خواص (به عنوان مثال خواص الکتریکی، نوری یا مکانیکی) بسیار متفاوتی نسبت به اندازه توده ای خود داشته باشد.
حال با درک اولیه از تعریف علم نانو می توانیم فناوری نانو را نیز این گونه تعریف نماییم: فناوری نانو طراحی، مطالعه، تولید و کاربرد ساختارها، ابزارها و سیستم ها از طریق کنترل شکل و اندازه آن ها در مقیاس نانومتری است. سوالی که مطمئنا برایتان پیش آمده است این است که کلماتی هم چون میکرومتری، نانومتری یا ابعاد نانو دقیقا به چه معناست و به چه ابعادب اشاره می کند. پس بهتر است نگاهی دقیق تر به کمیت های اندازه گیری بیاندازیم.

۲-۱) معرفی واحدها و اندازه ها (برحسب متر)

واحد

اندازه عددی

اندازه نمادی

ترامتر

۱۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰

۱۰۱۲

گیگامتر

۱۰۰۰۰۰۰۰۰۰

۱۰۹

مگامتر

۱۰۰۰۰۰۰

۱۰۶

کیلومتر

۱۰۰۰

۱۰۳

هکتومتر

۱۰۰

۱۰۲

دکامتر

۱۰

۱۰۱

متر

۱

۱۰۰

دسی متر

۰/۱

۱۰

سانتی متر

۰/۰۱

۱۰

میلی متر

۰/۰۱

۱۰

میکرومتر

۰/۰۰۰۰۰۱

۱۰

نانومتر

۰/۰۰۰۰۰۰۰۰۱

۱۰

پیکومتر

۰/۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱

۱۰-۱۲


 

۳-۱) به چه موادی نانو مواد یا نانو ساختار می گویند؟

از کتاب های شیمی و فیزیک دبیرستان با خواص برخی از عناصر و آلیاژها آشنا شدیم. به عنوان مثال، فلزات نقره و مس هدایت الکتریکی بالایی دارند. آهن، نیکل و کبالت را به عنوان موادی با قابلیت جذب آهن ربا می شناسیم. با شنیدن نام فولاد، استحکام آن به یادمان می آید. رنگ عنصر طلا کاملا برای ما شناخته شده است. از طرفی اهمیت مقیاس نانو در تغییر خواص و ویژگی مواد در این ابعاد است. خواصی مانند استحکام، انعطاف پذیری، رسانایی الکتریکی، خواص مغناطیسی، رنگ، واکنش پذیری و غیره. شروع تغییر خواص مواد با کوچک سازی آن بیش از هر چیز به نوع ماده و خاصیت مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال با کوچک شدن ابعاد یک ماده، عموما برخی از خواص مکانیکی مواد مانند استحکام بهبود می یابد. این افزایش استحکام تنها در محدوده چند نانومتر اتفاق نمی افتد و ممکن است استحکام ماده ای چند ده و حتی صد نانومتری نیز بسیار بیشتر از ماده توده ای بزرگ مقیاس باشد. از طرفی تغییر برخی خواص همانند رنگ و خواص معناطیسی ممکن است در ابعاد تنها چند نانومتر رخ دهد. در نتیجه دانشمندان بررای تعریف علم و فناوری نانو، به صورت قراردادی محدوده ۱ تا ۱۰۰ نانومتر را به عنوان محدوده نانومتری تعریف کرده اند. حال اگر به تعاریف علم و فناوری نانو در بخش قبل برگردید، بهتر متوجه “ مقیاس هایی در ابعاد اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی” در تعریف علم نانو و “  مقیاس نانو متری” در تعریف فناوری نانو می شوید.

به سوال اصلی این بخش برمی گردیم، به چه موادی نانو مواد یا نانوساختار می گویند؟ همان طور که می دانید هر ماده ای از سه بعد تشکیل شده است. اگر حداقل یکی از این ابعاد در مقیاس نانو باشد (بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر) به این ماده، یک ماده نانوساختار گفته می شود. هم چنین به بعدی که در مقیاس نانو نباشد اصطلاحا بعد آزاد گفته می شود، زیرا هر مقداری می تواند داشته باشد.

 

نانو مغناطیس و ساخت نمونه اولیه آهنربای مایع – جلسه اول

۴-۱) انواع نانو ساختار

نانومواد صفر بعدی:
منظور از نانومواد صفربعدی موادی هستند که هر سه مولفه اندازه آن‌ها (طول، عرض و ارتفاع) زیر ۱۰۰ نانومتر باشند. نانومواد صفربعدی معادل نقطه در تعریف هندسی ذکر شده هستند. نانوذرات معروف‌ترین نانومواد صفربعدی هستند.
نانومواد یک‌بعدی:
هرگاه اندازه فقط یک بعد از ماده (مثلاً طول آن) از ۱۰۰ نانومتر بیشتر شود، ولی همچنان دو بعد دیگر آن زیر ۱۰۰ نانومتر باشد، ما نانوماده یک‌بعدی خواهیم داشت. نانومواد یک‌بعدی معادل خط در هندسه می‌باشند. نانوسیم‌ها، نانومیله‌ها، نانوالیاف و نانولوله‌ها همگی از نانومواد یک‌بعدی به شمار می‌روند.

نانومواد دو‌بعدی:
اگر یک بعد دیگر از اندازه ماده نیز از ۱۰۰ نانومتر بیشتر شود و تنها یک بعد از سه بعد، اندازه‌ای کمتر از حد تعریف داشته باشد، به آن نانوماده دو‌بعدی می‌گویند که معادل صفحه در هندسه است. لایه‌های نازک و نانوپوشش‌ها از دسته نانومواد دو بعدی محسوب می‌شوند که امروزه کاربردهای وسیعی دارند.

نانومواد سه‌بعدی:
دسته آخر از نانومواد، نانومواد سه بعدی هستند که هیچ یک از ۳ بعد طول، عرض و ارتفاع آن‌ها زیر ۱۰۰ نانومتر نیست. شاید تعجب کنید که اگر چنین است، چرا این مواد را از نانومواد به شمار می‌آوریم؟ پاسخ آن است که شرط اینکه یک ماده با اندازه بیش از ۱۰۰ نانومتر در سه بعد جز نانومواد محسوب شود، وجود یکی از نانومواد صفر، یک یا دو‌بعدی در ساختار آن است. این به چه معناست؟

 

نانو مغناطیس و ساخت نمونه اولیه آهنربای مایع – جلسه دوم

نانو مغناطیس و ساخت نمونه اولیه آهنربای مایع – جلسه سوم

نانو مغناطیس و ساخت نمونه اولیه آهنربای مایع – جلسه چهارم

نانو مغناطیس و ساخت نمونه اولیه آهنربای مایع – جلسه پنجم