شیمی

فناوری نانو
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۳:۱۳ ‎ب.ظ روز شنبه ۳٠ آذر ،۱۳۸٧




 

 

 

 




فناوری نانو واژه ای است کلی که به تمام فناوری های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می شود.


معمولا منظور از مقیاس نانو ابعادی در حدود1 نانو متر تا 100 نانومتر است.(1نانومتر 1 میلیاردیم متر است)

در سال 1959  ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی به عنوان  " فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد "ایده

فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را داد که در آینده ای نزدیک می توانیم مولکول ها و اتم ها را به

صورت مستقیم دستکاری کنیم .

واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 برزبانها جاری شد.

او این واژه را برای توصیف ساخت مواد ( وسایل ) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می باشد، به

کاربرد. در سال 1986 این واژه توسط کی اربک درکسلر در کتابی تحت عنوان»: موتورآفرینش : آغاز دوران

فناوری نانو«بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق تری در رساله دکترای خود مورد

بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان» نانوسیستم ها ماشین های مولکولی چگونگی ساخت و

محاسبات آنها«توسعه داد.

در نانو به طور کلی عناصرپایه با دو رویکرد «بالا به پایین» و «پایین به بالا»قابل ساخت می باشد.

در رویکرد بالا به پایین :برای تولید محصول،یک ماده توده ای شکل دهی واصلاح می کنند. در حقیقت

در این روش ، یک ماده بزرگ را بر میداریم و با کاهش ابعاد وشکل دهی آن ،به یک محصول با ابعاد

نانو می رسیم .به عبارت دیگر ،اگر اندازه یک ماده توده ای را به طور متناوب کاهش دهیم تا به یک

ماده با ابعاد نانو متری برسیم ،از رویکرد بالا به پایین استفاده کرده ایم . این کار اغلب و نه همیشه

شامل حذف بعضی از مواد به شکل ضایعات است،مثل ماشین کاری  یک بخش فلزی از یک موتور

و یا نانو ساختاری کردن فلزات به طریق تغییرشکل دهی که شامل ضایعات نیست.

رویکرد پایین به بالا درست عکس رویکرد بالا به پایین می باشد .در این رویکرد،محصول از طریق

کنار هم قرار دادن مواد ساده تر به وجود می آید ،مانند ساخت  یک مو تور از قطعات آن. در حقیقت

  کاری که در اینجا انجام می شود،کنار هم قرار دادن اتم ها ومولکول ها که ابعادی کوچکتر از مقیاس

نانو دارند،برای ساخت محصول نانومتری است .تصور کنید که قادریم اتم ها ومولکول ها را به طور

 واقعی ببینیم وآنها رابه طور دلخواه کنار هم قرار دهیم ،تا شکل مورد نظر حاصل شود. معمولا روشهای

پایین به بالا ضایعاتی ندارند.

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری دیگر در مقیاس مواد وساختار هایی است که در این فناوری مورد استفاده

قرار می گیرند .البته تنها کوچک بودن اندازه مدنظر نیست ،بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرار

می گیرد. خصوصیات ذاتی آنها از جمله : رنگ ،استحکام ،مقاومت خوردگی و.....تغییر می یابد.  

در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری دیگربه صورت قابل ارزیابی بیان کنیم،می توانیم وجود

عناصر پایه را به عنوان یک معیار ذکر کنیم .عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانو مقیاسی هستند ،که

خواص آنها در حالت نانو مقیاس با خواص شان درمقیاس بزرگتر فرق می کند.ومهمترین عنصر پایه نانو ذره

است.منظور از نانو ذره ،همانگونه که از نام آن مشخص است،ذراتی باابعاد نانومتری در هر سه بعد می باشد.

نانوذرات می توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند،مانند نانو ذرات فلزی،سرامیکی،.....

 

 

 




دومین عنصرپایه ،نانو کپسول است.همان طوری که از اسم آن مشخص است.-کپسول هایی هستند که قطر

نانومتری دارند ومی توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار دادوکپسوله کرد.سالهاست که نانو کپسول هادر

طبیعت تولید می شوند،مولکول هایی موسوم به فسفولیپیدها که یک سرآنها آبگریز وسردیگر آنها آبدوست

است.وقتی در محیط آبی قرار می گیرند،خود به خود کپسول هایی را تشکیل می دهندکه قسمتهای آبگزیر

مولکول در درون آنهاواقع می شود واز تماس با آب محافظت می شود.حالت بر عکس نیز قابل تصور

است.





عنصر پایه بعدی نانو لوله کربنی است. درحقیقت لوله هاییاز کرافیت می باشند. اگر صفحات گرافیت را پیچیده 

به شکل لوله در بیاوریم به نانولوله های کربنی می رسیم. این نانو لوله ها دارای اشکال واندازه های مختلفی

هستند . می توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند.این لوله ها خواص بسیار جالبی دارند،که منجر به ایجاد

کاربردهای جالب توجهی از آنها می شود.

 
















 فولرین ها:
 

ترکیباتی در شیمی هستندکه به ساختار های کروی که اغلب از جنس کربن هستند اطلاق می شود.ولی امروزه از

معدنی  وفولرین های( C 48 N 12 ) عناصر دیگر نظیر نیتروژن نیز در ساختار آنها استفاده شده است. آزا فولرین

نمونه ای از آنها هستند.

کاربرد های فولرین ها:

1)روان کننده های جامد

2)روغن موتور های بسیار کاراتر

3) ارسال هدفمند داروها

4)درمان ایدز و سرطان با فولرین های حساس به نور

5)لاستیک های سبک تر ،مقاومتر ،الاستیک تر

6)جلوگیری از رشد باکتری ها

7) دیود های نور افشان آلی با طول عمر وعملکرد بالا

انواع فولرین ها:

1) فولرین های کربنی

2) فولرین های درون وجهی

3) فولرین های چند لایه

4) فولرین های غیر کربنی

فولرین های کربنی:

 فولرین های کربنی،از کربن نظیر الماس و گرافیت هستند.این ترکیبات ازکربن ساخته شده اند و فرم های کروی
بیضوی به خودمی گیرند.که به فرم های کروی باکی بال می گویند. درآوریل2003  این نوع فولرین ها درزمینه


دارویی مورد مطالعه قرار گرفتند.در خصوص آنتی بیوتیک هایی که برای مقابله با باکتری های مقاوم وحتی

سلول های سرطانی مصرف می شود. فولرین ها فعالیت شیمیایی زیادی نداشته و در چندین حلال نظیر تولوین

وکربن دی سولفید حل می شوند.



فولرین های درون وجهی:

فولرین های درون وجهی اتم های مختلف را درون خود محصور می کنند.نانو ساختار های حاصله برای ردیابی

 

عناصر و فرایند های بیولوژیکی بکار می برند.

 

 




 


فولرین های چند لایه:

فولرین های چند لایه شامل چندین فلورین که در داخل یکدیگر قرار دارند .به همین دلیل به این ساختار نانو پیاز

هم گفته می شود.



فولرین های غیر کربنی:

فولرین های غیر کربنی ،ساختاری مشابه فولرین ها را بوجود می آورند،ساختار شیمیایی این فولرین ها اغلب

اکسید فلزی می باشد ،اکسیدوانادیوم یک نمونه از آنهاست.


 )     C 60 نمایش انواع واکنشهاروی(  












مشتقات شیمیایی فولرین ها:

جایگزین شدن عناصر دیگر نظیر نیتروژن و گوگرد به جای کربن مشتقات شیمیایی گوناگونی را به وجود

می آورد.آزافلورین یکی از این ترکیبات است.مشتقات شیمیایی دیگر بااضافه شدن ترکیبات شیمیایی توسط

یک گروه عاملی به فلورین به وجود می آیند.بدیهی است ایجاد چنین ساختاری نوعی اصلاح شیمیایی به

حساب می آید.


comment نظرات ()
 

javascripts



google
بزرگترین سایت جاوا اسکریپت ایران
Clock And Date