تبلیغات
دانش نانو
قالب وبلاگ
دانش نانو
دانستنی هایی درباره دانش و فناوری نانو 
نویسندگان
به نام خدا

هدف از نگارش این نوشتار، مرور یكی از روش های بكارگیری فناوری نانو است. برای مثال این فناوری نسبتاً نو، در كامپیوتر و قطعات الكترونیكی كاربرد بسیاری دارد. از مثالی كه ریچارد فایمن در سخنرانی خود استفاده كرد، شروع می كنیم. در واقع با این مثال میخواهیم ابعاد و اندازه های نانویی را با اندازه های خیلی كوچكی كه تكنولوژی آنها هم اكنون در دسترس است، مقایسه بكنیم. او كه جایزۀ نوبل فیزیك را دریافت كرده بود، در كنفرانس سال 1960 تحت عنوان «فضای زیادی وجود دارد» به بحث در مورد توانایی ها و امكان ساخت مواد نانو مقیاس پرداخت. او به گونه ای خیال پردازانه، خطوطی حكاكی شده با به كارگیری باریكۀ الكترونی و با عرضی به اندازۀ چند اتم را فرض كرد كه در واقع وجود لیتوگرافی توسط باریكۀ الكترونی را پیش بینی می كرد. در واقع فاینمن با این سوال شروع كرد: "چرا نمی توانیم بیست و نه پوشینۀ دایره المعارف بریتانیكا را به سر یك سوزن بنویسیم؟" و ادامه داد "قطر ته سوزن 1/16 اینچ است. اگر آن را بیست و پنج هزار بار بزرگ كنیم سطح آن با كل سطح صفحات دایره المعارف برابر می شود. پس كافی است همه نوشته ها را بیست و پنج هزار بار كوچك كنیم." اگر چه اندیشه های فاینمن بازتاب چندانی توسط دانشمندان آن زمان نداشت؛ هم اكنون بسیاری از فرضیات او به واقعیت پیوسته اند.
ریچارد فاینمن به پاس كمك های شایانش به الكترودینامیك كوانتومی (موضوعی بسیار دور از فناوری نانو) جایزۀ نوبل فیزیك را دریافت كرده بود. همگام با او، رویا پردازان دیگری نیز مشغول به فعالیت بودند. راف لندور فیزیكدانی نظری بود كه در سال 1957 برای IBM كار می كرد. وی ایده هایی در پیرامون نانو الكترونیك داشت و به ارزش اثرات مكانیك كوانتومی در این زمینه پی برده بود.


1. الكترونیك و فناوری اطلاعات

انقلاب اطلاعات، جهان پیرامون ما را به شیوۀ گسترده ای تحت تاثیر قرار داده است و هوده های آن از اثرات انقلاب صنعتی نیز پیشی گرفته است. كلید توسعه و پیشرفت در فناوری اطلاعات، دستیابی به رایانه هایی با توان بیشتر، حجم كوچك تر و قیمت ارزان تر است. در ادامه به كاربردهای بیشتری از این فناوری در الكترونیك و كامپیوتر می پردازیم.

2.1 ذخیره سازی و حافظه ها
با استفاده از این فناوری می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد هزار برابر یا بیشتر افزایش داد. ذخیره سازی اطلاعات مبحثی بسیار مهم و ضروری است كه می تواند به روش های مختلفی انجام شود. هم اكنون ظرفیت دیسك های مغناطیسی رایانه ها با استفاده از قانون مور افزایش یافته است و بازاری در حدود چهل میلیارد دلار را در اختیار دارد.

2.1 ساخت ماشین های شبیه سازنده
نانو كامپیوتر و نانو اسمبلر، دو مفهوم جدیدی هستند كه در "علم نانو" مطرح می شوند. ساخت نانو اسمبلر در واقع یك هدف نهایی و مهم در نانو تكنولوژی است. نانو اسمبلر در واقع امكان تهیۀ ماشین یا مكانیك ساختاری شبیه خودش را به وجود می آورد. زمانی كه یك نانو اسمبلر كامل در دسترس باشد تقریباً همه چیز ممكن می شود و این مهمترین و بزرگترین خواسته دانشمندان نانو تكنولوژی است. كدام ساده تر است؛ تهیه كپی از ماشین، یا تهیۀ ماشینی كه خودش را كپی كند؟ در مقیاس ماكرو مولكولی ساختن یك كپی خیلی ساده تر از ساختن ماشینی است كه بتواند خودش را كپی كند اما در تراز مولكولی این مساله واژگونه است؛ یعنی ساختن ماشینی كه بتواند خود را كپی كند كار را برای ما بارها ساده تر از ساختن ماشین دیگر می كند و این مهم ترین كاربرد نانو اسمبلر می باشد. به این ترتیب ساختن اتوماتیك محصولات بدون نیروی كار سنتی، همانند عمل كپی در ماشین های زیراكس، آسان می شود.

3.1 نیمه هادی ها؛ اساس صنعت الكترونیك كنونی
مطابق قانون مور، نعداد ترانزیستور ها در یك مدار الكترونیكی، در هر 12 تا 24 ماه دو برابر می شود. به این معنی كه مدارها با گذر زمان فشرده و پیچیده تر خواهند شد. اگر چه این قانون در دهه های گذشته راست بود، اما فناوری لیتوگرافی با محدودیت برای كوچك تر كردن عناصر است؛ به طوری كه پیش بینی می شود صنعت نیمه هادی در 10 سال آینده به مرز كوچك سازی برسد. به این ترتیب نیاز است كه فناوری جدیدی وارد عمل شود تا كوچك سازی مدارها را انجام دهد. از دهۀ 1920 دانشمندان دریافتند كه ویژگی های مواد مانند استحكام و قابلیت هدایت الكتریكی با ساختار اتمی و مولكولی آنها تعیین می شود. بعد ها دانش فوق منجر به ساخت مواد نیمه هادی شد كه پایۀ صنعت الكترونیك كنونی است. در صنعت كامپیوتر، قابلیت نانو ماشین ها برای كوچك كردن ترانزیستورها رو تراشه های سیلیكونی می تواند انقلابی در این زمینه بوجود آورد. به این ترتیب نیاز است كه فناوری نو و تازه ای بكارگرفته شود تا كوچك سازی مدارها را انجام دهد.

4.3.1 ابر خازن های الكتروشیمیایی
ابر خازنها دارای ظرفیت بالایی می باشند و به صورت بالقوه قابل استفاده در قطعه های الكترونیكی هستند. این ابر خازن ها دارای دو الكترود هستند كه به وسیلۀ یك مادۀ عایق كه در قطعه های الكترو شیمیایی دارای رسانایی یونی می باشد، از هم جدا می شوند. ظرفیت یك ابر خازن شیمیایی نسبت واژگونه با بار روی الكترود، و شمارگر بار در الكترولیت دارد. از ابر خازن های نانو لوله، برای ذخیرۀ انرژی استفاده می شود. به طور كلی گفته می شود كه توجه بیشتر در این مورد، با ذخیرۀ بار فرق می كند.



2. الكترونیك مولكولی

2.1 نانو تیوب های كربنی در نانو الكترونیك
نانو تیوب های كربنی دارای كاربردهای بسیار در زمینۀ نانو الكترونیك و همچنین نانو كامپیوترها دارند. از كاربردهای بی شمار نانو لوله ها می توان به كارگیری به عنوان عایق، رسانا و نیمه رسانا و یا نیمه هادی استفاده كرد.

2.1.2 خواص رسانایی الكتریكی در نانو تیوب ها
نانو لوله ها بسته به بردار كایرالشان رسانندگی متفاوتی از خود نشان می دهند. البته رسانایی آنها به قطر نانو لوله ها نیز بستگی دارد؛ به این صورت كه نانو لوله هایی با قطر كوچك، رسانا یا نیمه رسانا هستند. نانو لوله های تك دیواره با بردارهای كایرال متفاوت، ویژگی های متفاوت با یكدیگر دارند. از جمله فعالیت اُپتیكی، استحكام مكانیكی و هدایت الكتریكی آن ها با هم فرق دارد. از انواع نانو لوله ها از نگر رسانایی، نانو تیوب های زیگزاگ، آرمیچر و نا متقارن هستند. همه ی ساختارهای ممكن نانو لوله تك دیواره با بردارهای كایرال با انتقال یافتن دو محدوده ای كه در شكل نشان داده شده است می تواند شكل گیرد، كه n و m صحیح اند و در نانو لوله های زیگزاگ، θ<30 یا m≤n می باشد. جهت محور نانو لوله عمود بر بردار كایرال است. Ch در نانو لوله های كربنی از na1+ma2 به دست می آید كه a1 و a2 بردارهای شبكه و كوچكترین قطرهای شش ضلعی نانو لوله ها هستند و m و n اعدادی صحیح اند. بردار كایرال با بردار Ch = na1+ma2 و زاویۀ كایرال با محور زیگزاگ تعریف می شود.

2.4.1 انواع نانو لوله ها از نگر رسانایی
اگر زاویۀ 0=θ یا n,0 ، نانو لوله از نوع زیگزاگ خواهد بود. در صورتی كه (n-m)/3 شماری صحیح باشد نانو لوله از نوع فلزی است. در غیر این صورت از نوع نیمه هادی است.
در صورتی كه 30=θ یا n≤m باشد، نانو لوله از نوع آرمیچر خواهد بود. نانو لوله های آرمیچر همه از نوع فلزی هستند.
در غیر از این دو حالت فوق، نانو لوله از نوع متقارن یا كایرال است كه دارای خواص رسانایی بسیار كمی می باشد. n≠m , n≠0

2.2 الكترونیك مولكولی با نانو لوله ها
مثال هایی از كاربرد بالقوۀ نانو لوله ها به عنوان قطعه های گسیلندۀ میدانی را می توان نمایش دهنده های صفحات تخت، لوله های تخلیۀ گاز در شبكه های مخابراتی، تفنگ های الكترونی برای میكروسكوپ الكترونی، سوزن های میكروسكوپ اتمی روبشی و تقویت كننده های میكرو موج نام برد.

3.2سیستم های نانو الكترو مكانیكی (NEMS)
سیستم های میكروالكترومكانیكی (MEMS) عمدتاً مانند ویفرهای سیلیكونی به روش فتولیتوگرافی ساخته می شوند. این سیستم ها در ابزارهایی مانند سنسورها، پمپ ها و روتورها استفاده می شوند. در حال حاضر، MEMS یك صنعت 11 میلیارد دلاری است. در این زمینه حركت از مقیاس میكرو به سمت نانو، امكانات و قابلیت های جدیدی را برای سیستم های الكترومكانیكی ایجاد می كند. با وجود این، فقدان انگیزه های كافی اقتصادی برای كوچك كردن ماشین ها تا مقیاس نانو، باعث شده است كه تكامل سیستم های نانو الكترومكانیكی از روند آرامی برخوردار باشد.
یكی از اهداف نانو فناوری پیشرفت در زمینۀ الكترونیك و علوم كامپیوتر، برای ساخت حافظه ها و تراشه ها با قابلیت بیشتر، و هزینۀ كمتر است. همان طور كه در بالا توضیح داده شد، دستیابی به اهداف در این زمینه نقص های بسیاری در ماشین ها را برطرف خواهد كرد. به خصوص حافظه ها و اسمبلرها، كه انقلاب عظیمی در صنعت الكترونیك، در حوزۀ فناوری نانو خواهد بود.


سیم چی،ع. آشنایی با نانو ذرات، انتشارات موسسۀ انتشاراتی دانشگاه صنعتی شریف،1387، 23-76

حبیبی، س. محمدی شادپور،م. نانو تكنولوژی و پیدایش كاربردهای جدید، انتشارات الماس دانش، 1387، 23-55.

جهانشاهی،م. نانو فناوری زیستی و نانو فناوری مولكولی، انتشارات جهان نو، 1388، 10-12.

انجمن علمی دانشجویی نانوتكنولوژی دانشكده فنی دانشگاه تهران، نانوتكنولوژی آئینه تكنولوژی آفرینش، كمیتة مطالعات سیاست نانوتكنولوژی، 1387، 11.

Santos PS. Tecnologia de Argilas aplicada a Argilas Brasileiras. Sa˜o Paulo: Sa˜o Paulo University; 1975.

Ramsharan Singh and Prabir K. Dutta, MFI: A Case Study of Zeolite Synthesis,1990, 10-17

G Papaccio, B Deluca, FA Pisanti. J Cell Biochem 71:479–490, 1998.


J Capiaumont, C Legrand, D Carbonell, B Dousset, F Belleville, P Nabet. J Biotechnol 39:49–58, 1995.


Laboratoire de Mate´riaux a` Porosite´ Controˆle´e, UMR-7016 CNRS, ENSCMu, UniVersite´ de Haute Alsace,3, rue Alfred Werner, 68093 Mulhouse Cedex, France, Nanozeolites: Synthesis, Crystallization Mechanism, and Applications, Chem. Mater. 2005, 17, 2494-2513



طبقه بندی: كاربرد نانو، 
[ شنبه 21 فروردین 1389 ] [ 07:05 ق.ظ ] [ سحر ]
.: Weblog Themes By Pichak :.

درباره وبلاگ


درود بر همه ایرانیان شریف
در این وبلاگ مطالبی در مورد دانش و فناوری نانو قرار داده میشود كه امیدوارم مورد توجه شما قرار گیرد.
به این امید كه روزی ایرانی بر فراز قله های دانش قرار گیرد..

آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
بازدید ماه قبل : نفر
تعداد نویسندگان : عدد
كل مطالب : عدد
آخرین بروز رسانی :
امکانات وب