نانو تکنولوژی(مقالات مرتبط)

[Behzad AZ]

خواص فيبركربن

فيبر كربن متشكل از مواد غير ايزوتراپي است!اين بدين معناست كه تمامي فيبرها داراي نقته تلاقي در يك جهت از فشارهستند و اگر عملي غير از اين باشد نتيجه عكس خواهد داشت.براي مثال و درك بهتر بايد بگويم كه چوب ايزوتراپ نيست يعني پس از حس كردن نيروي زياد از هم متلاشي مي شود اما آلومينيوم و مس اينگونه نيستند و در خود جمع مي شوند و بايد بگويم كه فيبر كربن 3 برابر محكمتر و 4برابر سبك تر از فولاد است! از فيبر كربن براي تقويت مواد پلاستيكي استفاده مي شود.اين مواد به مناسبت سبكي ، استحكام ، صلابت و مقاومت خود در قبال خستگي وسايل قابل توجه است كه يك نوع استفاده از آن در خودرو و نيز در تيونيگ خودروها مورد استفاده قرار مي گيرد.
تراكم و چگالي انبساط نيرو در فيبر كربن و فولاد نير در مقا يسه در جدول زير و برتري فيبر كربن كاملا مشخص مي باشد:
قدرت انبساط چگالي قدرت ويژه
فيبركربن 3.50 1.75 2.00
فولاد 1.30 7.90 0.17

توليد فيبركربن
بطورعادي فيبر كربن از پليمري به نام PAN توليد مي شود كه در صنايع مورد استفاده دارد. پيش ازانجام عمل بهينه سازي كه سبب بروز فعل و انفعال " آ مونواكسيد" بين محلول آمونياك و پروپن مي شود نتيجه توليد " اكريل لونيتريك " است كه مبدل به " پلي اكريل لونيتيريك " مي گردد . بعد ار انجام اين مراحل است كه كارخانه مشغول به توليد فيبركربن مي شود. مرحله نخست كار, منبسط نمودن اين پليمر مي باشد كه در راستاي توليد محصول است كه سرانجام آن , تبديل به محور يا قطب فيبر شود.پس از انجام آن , پليمر در هوايي 200 تا 300 درجه سانتي گراد " اكسيد زدايي " شده كه در اين فرايند هيدروزن از آن جدا و مولكولهاي اكسيژن به آن اضافه شده و سبب شكل دهي ساختمان " هگزاگونال"مي شوند كه تصوير انرا در پايين مشاهده مي نماييد.
حالا زنجيره هاي سفيد پليمر با انجام عمل كربن زدايي تصفيه شده و به رنگ سياه تغيير داده مي شوند.اين درگيرشدن سبب حرارت دادن پليمر تا دماي 2500 درجه سانتيگراد توسط نيتروژن خالص مي شود كه باعث خارج نمودن ناپاكي ها از پليمر و دسترسي به 92 تا 100% كربن خالص مي گردد كه تفاوت اين8%وابستگي مستقيم به كيفيت فيبرها دارد. حال مرحله پاياني فرارسيده و آن بافتن رگه هاي فيبر به ورقه ها و سپس جاسازي آنه در صمغهاي " اپوكسي " مي باشد كه عموما با لفظ " آهار" يا چسب زدن بيان مي شود و در پايان توليد ورقه هاي از فيبركربن مشكي است كه با آن مي توان محصولات متعددي راساخت .
تيمهاي فرمول 1
عموم تيمهاي فرمول1 از اشباع نمودن صمغهاي اپوكسي و لايه هاي طبقه بندي شده شانه عسلي آلومينيوم كه بصورت ساندويچي ميان 2 لايه از فيبركربن قرار مي گيرد استفاده مي نمايند.اين شاسي معمولا نخستين مرحله از توليد يك خودرو است و مراحل ديگري آنراتكميل مي كنند.شاسي اصلي هميشه متشكل از 8 پنل يا لايه است . بنابراين نخستين مرحله توليد شامل ساخت يك نقشه جامد براي آشنايي با ساخت قطعات ديگر است و مدل اصلي , توليدشده از10 لايه دربرگيرنده فيبر كربن با " صمغ اشباع " شده كه در بالاي هرالگو قالب اصلي را توليد مي نمايند.همچنين توليد كالبد اصلي هم شامل مراحلي همچون : درگير و پرنمودن نمودن فضاهاي خالي و انباشتن توده هاي گرم بروي يكديگر مي گردد و حال , كالبد اصلي آماده استفاده كردن است .
فاز بعدي ساخت قطعات واقعي خودرو است كه از تكه قطعات آلومينيوم و فيبر كربن اشباع شده تشكيل شده و با دقت كم نظيري درداخل قالبها ريخته مي شوند. بدين وسيله است كه ورقه هاي حياتي فيبركربن در يك جهت براي توليد جسمي با استحكام مثال زدني قرار مي گيرند و براي مثال مجموع 5 لايه از فيبركربن پوسته بيروني شاسي را تشكيل مي دهند . مرحله بعدي تقويت و بهينه سازي فيبركربن در يك زودپزبخار است كه اين عمل فيبركربن را عريان در مقبل گرما قرار داده و انرا با مواد ديگر كه مورد نياز است همگرا مي كند.در طول اين عمل " صمغ " با فيبركربن لقاح داده شده و يكبارديگر پوسته بيروني تقويت و سپس سرد شد و بعد لايه هاي آلومينيومي شانه عسلي با صمغ به پوسته بيروني چسبانده شده تا بتوانند با قراردادن مواد دركنار يكديگر از آنها محافضت نمايند . پس از آن قاب شاسي به زود پز بخار براي استحكام بيشتر برگردانده مي شوند. پس از خارج نمودن از زود پز و سرد نمودن مجد د, يك لايه متشكل از ورقه هاي اشباع شده فيبركربن بروي لايه اصلي و زنده بدنه قرار مي گيرند و براي قرار گرفتن در بار آخر در زودپز آماده مي شوند و بعد از ان آماده توليد محصول مي گردند.
شايان ذكر است هر ورقه فيبركربن از 48 لايه تشكيل شده كه به يكديگر دوخته مي شوند.هركدام از اين تكه ها سپس بريده و به شكل دلخواه درآمده ودر2بخش Tشكل جاسازي مي شوند و توسط تارهايي به هسته اصلي پليستر الحاق مي شوند.مرحله بعدي هم بافتن اين لايه توسط ماشين مخصوص بافندگي است كه از 25000 مغز تشكيل شده . اين تكنولوژي تولد كننده راقادر مي ساز دكه به اندازه نيار ضخامت و يا نازكي هر لايه را خودش تعيين كند. در برخي ديگر ازمراحل توليد نيز يك كامپيوتر مراحل پرزداركردن را كنترل مي كند .

تكنولوژي كنوني فيبركربن
براي نخستين بار در توليد سوپر جي تي ها اين كارخانه مرسدس بنز بود كه با همياري شريكش مكلارن در سري مسابقات فرمول يك اقدام به استفاده از تكنولوژي CFRP در ساخت سوپراسپرتSLR گرفت. دكتر " رودولف شونبرگ" مدير بخش كسترش ايمني در خودروهاي سواري كمپاني مرسدس بنز در اينباره مي گويد:شما نمي توانيد از سازندگان سوپراسپرتها توقع داشته باشيد كه براي حفظ جان مشتريانشان از كلاه ايمني و يا سيتمهاي pre-safe ويا neck pro در خودروهايشان استفاده كنندو به همين دليل بود كه ما پاي مواد فيبركربن درپروسه توليد خودروهاي سواري راباز نموديم.براي مثال در ساختمان جلويي SLR از 2مخروط كامپوزيتي استفاده كرده ايم كه هركدام حدود 620 ميلي متر طول و 3.4 كيلوگرم وزن دارند و همين مشخصات براي دفع نيروي حاصل از تصادفات درجلو كافي است و اين شاسي قابليتي دارد تا نيروي وارده از عقب و جلو را در نقاط مختلف تقسيم نمايد.
اما مرسدس بنز اخيرا نمونه اي جديد با نام SLR كابريولت روداستر را عرضه نموده كه همانند همان تكنولوژي هاي نمونه كوپه در آن وجود دارد. اين رود استر خوش تراش و زيبا در عقب و جلو داراي 1پوسته حلزون شكل از جنس فيبركربن است و ساير نقاطي همچون درهاي پروانه اي , درپوش ,ستون A داخلي با لايه هاي فولاد تقويت شده , فريم پهن بدنه , بال عقب و بخش عظيمي از دوردرها نيز ازفيبركربن تهييه شده اند كه چنين شاسي را قادر مي سازد 50 درصد بيش ازخودروهاي معمولي وزن را تحمل كند ونكته جالب در خصوص همين درهاي پروا نه اي آن است كه از تكنولوژيSLR افسا نه اي سال 1955 در ساخت آن استفاده شد.
متخصصين بخش ايمني دايملركرايسلر در ابتدا بروي جنس بخشهايي از هواپيما نظير ملخ , سبكان هدايت و بالچه هاي تعادلي در هنگام فرود تحقيقاتي بعمل آوردند و به اين نتيجه رسيدند كه فيبركربن 50 % از فولاد و30% از آلومينيوم مقاومتراست و با اين اوصاف مي توانستند خودرويي توليد كنند كه در كنار مقاومت و ايمني بسيار سبك بوده و البته داراي هندلينگ مثال زدني , دارا بودن پايداري استثنايي بروي زمين و مصرف سوخت كمتري باشد.با استفاده از اين تكنولوژي مهندسين مرسدس بنز و مكلارن توانستند ميزان نيروي فشار آورنده به سقف SLRكابريو را تا ميزان چشمگيري كاهش دهند و سفقي توليد نمودند كه داراي 2 فاكتور سبكي و و استحكام بود و اين مزيت SLR كابريو را قادرمي سازد كه داراي يك Soft Top ايمن باشد. كه تنها توسط يك شاسي در كنسول وسط در عرض 10 ثانيه باز شود و با چنين قاليتهايي راننده مي تواند باسقف باز مرز سرعت 300 كيلومتررادرهم شكند. شايان توجه است كه سقف SLR كابريو در جلونيز داراي يك قوس آلومينيومي است كه هنگام باز بودن كابريو آنرا در شرايط ايمني نگاه مي دارد.
در بخش عقب SLR نيز 2 لايه داخلي از ورقه هاي روي هم رفته فيبركربن كه بصورت ستبر يكديگررا قطع نموده اند و قادرهستند به ميزان چشمگيري نيروي حاصله از ضربات را جذب نمايند استفاده شده كه دركنار انها 2 لايه آلمينيومي محكم در درها هم ديده مي شود. البته جنس ديواره حائل ميان موتور با اطلاق ( Firewall ) از فيبركربن نمي باشد.همچنين نكته قابل توجه در خصوص اين محصول جديد مرسدس بنز انجام تست آيرو استاتيكس و آيروديناميك درتونل باد است كه نقاطي همچون سقف , اسپويلرهاي شكاف دهنده هوا , دفيوزرها وششهاي كنار درها مورد آزمايش قرارگرفته و سبب بروز تعادل مناسب در اكسلها و ايجاد نيروي مناسب down Force در اكسلهاي عقب و جلو شده است كه نتيجه پاياني كار دسترسي به ميزان cd 0.367باسقف بسته و 0.4078 با سقف باز شده است و اين سور اسپرت را در كنارقدرت و توان مثال زدني حركتيش از نظر ايمني يك محصول سرآمد و باكيفيت فوق العاده در سراسرجهان معرفي نموده كه اگرچه همانند فرراري , بوگاتي , لمبو , كونيخ و يا آسكاري در تعداد كميابتوليد نشده اما همانند يك اطلاقك ضد ضربه است كه هر هزارم ثانيه از جان سرنشين را بيمه مي كند.


تقسيم بندي الياف فيبر كربن:
در حال حاظر سه نوع منبع براي توليد اين الياف وجود دارد
1- الياف ساخته شده از گياهان يا سلولزي
2- الياف كربن ساخته شده از قير
3- الياف كربن ساخته شده از پلي اكريل نيتريل
به دليل ساختمان مولكولي و اتمي و همچنبين توليد مدول كششي قابل توجه با ساير انواع الياف نوع سوم از اهميت بيشتري برخوردار بوده و كاربردهاي متعددي دارد.
با مقايسه سريع بين خواص اين الياف و فولاد مي توان به اهميت اين مواد پي برد :
فيبر كربن استاندارد:
مقاومت كششي : 3.5 پاسگال
مدول كششي : 230 پاسگال
چگالي : 1.75 g/cm
فولاد با مقاومت زياد :
مقاومت كششي: 1.3 GPa
مدول كششي: 210 GPa
چگالي : 7.87 g/cm
با توجه به جدول واضح است كه الياف كربن مقاومت كششي بالاتري نسبت به فولاد دارند در حالي كه وزن تقريبا آن را دارا مي باشند . به همين دليل امروزه در صنايع مختلفي به ويژه خودروسازي سعي مي شود از الياف به جاي فلزات استفاده شود.
چند نمونه از محصولاتي كه در ساخت آنها از الياف فيبر كربن استفاده شده است :
كمپاني معروف Lamborghini در يكي از محصولات بسيار زيباي خود كه داراي طراحي بدنه كاملا جديدي مي باشد از كامپوزيت فيبر كربن ((CFC استفاده كرده است . اجزاي بيروني خودرو با اين نوع كامپوزيت و همينطور فولاد كار شده كه كاملا با يكديگر مقاوم شده است
كمپاني BMW در برخي از محصولات خود در قسمت ورودي هوا از الياف فيبر كربن استفاده كرده است مه علاوه بر زيبايي از استحكام بسيار خوبي برخوردار مي باشد .
صندلي هاي بسيار سبك وزن با ساختار فيبر كربن مجهز به كمربندهايي با شش نقطه اتصال ساخت كمپاني معروف sparco همراه با بارها ( لوله هاي واژگوني و تصادف ) علاوه بر خود نمايي ايمني راننده را تضمين مي كند .
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kavir/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif[/IMG]
استفاده از فيبر كربن در ساخت رينگهاي خودرو كه باعث شده است وزن خودرو به صورت محصوصي كاهش پيدا كند و نيز علاوه بر سبك بودن بسيار مقاوم نسبت به ذربه مي باشد .در مسابقات اتومبيلراني به دليل اين كه هر چه خودرو از وزن كمتري برخوردار باشد مي تواند سريعتر حركت كند و امتياز بيشتري را كسب كنند از اين نوع رينگها استفاده مي كنند .

در بدنه خودرو به خصوص در صنايع تيونيگ خودرو تيونرها در قسمتهاي مختلف اتومبيل از الياف فيبر كربن استفاده مي كنند به دليل شكل پذيري بيشتر نسبت به مواد فلزي و مقاومت بالا.
از اين الياف در داخل خودرو نيز استفاده مي شود قسمتهايي كه بيشتر در دسترس استفاده قرار مي گيرد مانند فرمان ، كنسول مياني ،در قسمت ركاب از داخل خودرو و ... كه نماي بسيار زيبايي به داخل خودرو مي دهد .
لامبورگيني وسبكشدن
Gallardo LP 570-4 Spyderيكيازتازهترينمحصولاتلامبورگينياستكهقراراست ازسال2011بهتوليدانبوهبرسد.اينخودرودومشخصهسبكيوزنوساختارآيروديناميكيرايكجابههمراهدارد. درمحصولجديدلامبورگينيكهنسخهبهروزشدهايازيكخطتوليدباعمرچندسالهاستبهلطفبهرهگيريازتازهتريندستاوردهايعلمموادازتركيباتمخصوصيبرايساختبدنهخودرواستفادهشدهاستكهوزنآنراتا 65 كيلوگرمنسبتبهنسخهقبليكاهشدادهوبه 1485 كيلوگرمرساندهاست. معمولادرخودروهاييكهروبازبهشمارميآيندوزنخودروقابلتوجهاست،امادراينمحصولجديدتلاشچشمگيريبرايرفعايننقيصهشدهاست.بهرهگيريازموادساختهشدهازفيبركربنيدربخشهاي زياديازقسمتهايداخليوخارجيخودروموجبشدهتا برخيحتيآنرابهعنوانيكيازسبكوزنترينخودروهاي اسپرتوسرعتيجهانبهشمارآورند. معمولادرخودروهاي اسپرتبهكارگيريموادساختهشدهازفيبركربنيبيشتر ازسايرخودروهابهشمارميآيدچونسبكيوزنخودرو موجبميشودسطحمانوردهيآنبهطرزقابلتوجهي افزايشيابد. درعينحالتوليدآلايندهدياكسيدكربننيز دراينخودرودرسطحبسيارپايينيقراردارد. 5 /2 موتوراينخودرو 10 سيلندرياستكهباگنجايش ليترتوانقابلتوجه 570 اسببخارراتوليدميكند.اينتوان برايحركتشتابانخودرووعقبنماندندركورسرقابت باخودروهايرقيبكافياست.
قبوليدرامتحانصفرتا100
از روزيكهاستارتطرحي4 LP 570- زده شدقراربودشتاباوليهچشمگيريبرايآنتعريفشود. معمولابرايخودروهاياسپرتروبازطيكردنصفرتا100 كيلومتربرساعتدركمترازچهارثانيهيكموفقيت / زمان 9 LP 570- خوببهشمارميآيدحالآنكه 3.4 ثانيه رادراختيارداردكهازايننظرميتوانآنراخودرويبرنده درامتحانصفرتا 100 عنوانكرد. دراينخودروحداكثر سرعتنيزرقميچشمگيراست. 324 كيلومتربرساعت ركوردياستكهدرآزمايشاتمختلفبهثبترسيدهاست كهتقريباميتوانآنراهمطرازبسياريازخودروهايرقيب درنظرگرفت.
درمحصولجديدلامبورگينيحتيبهسبكيتايرها نيزتوجهشدهاست. تايرهاييكهبراياينخودرودرنظر گرفتهشدهاستمحصولشركتپيرليهستند. پساز بررسيهايفراوانتايرهايمختصخودروهاياسپرت زيراينخودروبستهشدهتاآنهانيز Pirelli P Zero Corsa درسبكتركردنوزننهاييخودروسهمداشتهباشند. بايدپذيرفتدرتماميخودروهايساختلامبورگيني قدرتقابلتوجهموتوروعملكرددقيق،دومشخصهبارز بايدتمركزصورت LP 570- بهشمارميآيند،امادر 4 گرفتهبررويجوهرهزبانطراحيرانيزبهاينفاكتورها اضافهكرد. بدنهخودروساختاريكشيدهوعاريازهرگونه زوائدودكوربنديهاست. بهعبارتديگرخبريازخطوط زوائدودكوربنديهاست. بهعبارتديگرخبريازخطوط نيزدربدنهديدهميشودنشانازابتكارعمليبرايكاهش مصرفسوختودرعينحالافزايشساختارآيروديناميكي خودرودارد.
سپرسهبعدي
درسرعتهايبالاكاستنازمقاومتشديدهواتنهاابزار ممكنبرايدستيابيبهحداكثرسرعتودرعينحالكاستن ازمصرفسوختاست. مهندسانلامبورگينيبراياين منظوردرمركز Lamborghini's Centro Stile دست بهانجاميكسريآزمايشاتپيشرفتهزدندكهدرآنتونل بادنقشيككانونمركزيراداشت. آنهادراينتونل سپرجلوييلامبورگينيجديدراكهساختاريسهبعديو ذوزنقهايداردبارهاموردبررسيقراردادند. وجودحفرههاي بزرگدراينسپرموجبميشودتاجريانهواباكمترين مقاومتواردبخشموتورشدهودرعينحالبهخنكسازي آننيزكمككند سريبهقسمتهايداخليخودروميزنيم دراينبخشوسيعنيزردپايفيبركربنيديدهميشود. مهندسانلامبورگينيازپنلهايدرگرفتهتاپوشش اطرافكنسولمياندوصندلي،ازفيبركربنيبرايساخت قسمتهايمختلفاستفادهكردهاندتابدينترتيبگرمبهگرم ازوزننهاييخودروكاستهشود. صندليهايخودرونيزازاين ابتكارعملبينصيبنبودهاندبهطوريكهبااستفادهازاين موادنهتنهااحتمالتعريقپشتبدنرانندهوسرنشينبسيار كمميشودبلكهبازهمبهكاستنازوزننهاييخودروكمك ميشود. بابهرهگيريازتازهتريندستاوردهايعلممواد، بهجاياستفادهازچرمبرايپوششصندليهاازمادهاي موسومبه Alcantara استفادهشدهاستكهنهتنهاوزن بسياركميداردبلكهطولعمرمفيدچشمگيرينيزداشته ودرعينحالبهزيباييفضايداخليخودروكمكميكند. البتهتلاشبرايدستيابيبهخودروييباوزنبسياركمبه معنايآننبودهاستكهتوجهيبهبرخينكاتوامكانات موردنيازدرونخودرونشود. درهمينراستاسيستمهاي تهويهمطبوعهواوشيشهالكتريكيخودروهمچونبسياري ازبخشهايديگرسرجايخودقراردارند. استفادهازعنصر گرانقيمتتيتانيومدرساختپيچهاوبخشهاييازسيستم نگهدارندهچرخهاباايننگرشانجامشدهاستكهخودرونه تنهااستحكامبيشتريپيداكندبلكهباوزنكمتريدرجاده بهحركتخودادامهدهد. درنگاهكليميتوان Gallardo LP 570-4 Spyder راتلاشيبرايرسيدنبهسبكيوشتابمضاعفدانست

[Behzad AZ]

كشف ساختارهاي قفسي در خوشه هاي طلا

شناسايي C60 و فولرين‌هاي بزرگتر تلاش براي دستيابي و شناسايي ساختارهاي قفسه‌اي مشابه از عناصر ديگر را افزايش داده است. محققان دانشگاه Nebraska Lincoln (UNL) و دانشگاه واشينگتن (WSU) ادعا مي‌كنند مدارك تئوري و تجربي دال بر وجود ساختارهاي پايداري از طلا در اختيار دارند.
اين كشف هنگام بررسي چگونگي تبديل ساختار Au13 مسطح به Au20 چهاروجهي صورت گرفت. X.C. Zeng. از UNL مي‌گويد: ما فقط مي‌خواستيم بدانيم چه زماني اين ساختار مسطح شروع به تغيير شكل به ساختار توده‌اي مي‌كند.
اطلاعات تجربي اين پروژه در آزمايشگاه ملي Pacific Northwest به دست آمد. محققان wsu از يك منبع تبخير ليزري براي توليد خوشه‌هاي طلا با 15 الي 19 اتم طلا استفاده كردند. آنها طيف فوتوالكترون (PES) اين خوشه‌ها را در 226nm (4/661ev) و 193nm 6/424ev)( اندازه گرفتند.
اين محققان با تركيب محاسبات شيمي كوانتوم با يك روش جستجوي كامپيوتري قدرتمند، پايدارترين حالت‌هاي خوشه‌هاي آنيوني ‌Au را در محدوده 15 تا 19 اتم شناسايي كردند. داده‌هاي تئوري PES براي پايدارترين ساختارها شامل يك ساختار براي حالت5;n=19ساختار براي حالت n=16 و n=15 و 6 ساختار براي حالت n=17 و n=18مي‌باشد.
اين مطالعه تئوري نشان مي‌دهد كه تقريب اً يكي از كم انرژي‌ترين خوشه‌ها با 16، 17 يا 18 اتم Au بايد ساختار قفس توخالي داشته باشد. اين ساختارها مطابقت خوبي با داده‌هاي تجربي PES داشتند. فضاي خالي درون قفس Au حدود 6 آنگستروم تخمين زده مي‌شود كه براي پذيرفتن يك اتم خارجي كافي است.
اين امر مي‌تواند باعث پايداري اين ساختارها شود كه ممكن است در اثر تماس با سطح يك ماده ديگر تغيير شكل پيدا كنند. تمام اطلاعات تئوري و تجربي كه تاكنون به دست آمد بر اين فرض استوارند كه هيچ كدام از خوشه‌ها به يكديگر متصل نبوده و همگي در خلأ قرار دارند.
در برگرفتن يك اتم خارجي توسط قفس طلا مي‌تواند در توليد كاتاليست‌هاي سوختي در آينده مورد استفاده قرار گيرد. قفس‌هاي خالي خوشه‌هاي طلا نيز مي‌توانند به عنوان يك سيستم جديد رهاسازي و حمل عوامل دارويي در خون بكار روند.
نتايج كار اين محققان در Proc. Natl. Acad. Sci. USA, (2006) 103. 8326 به چاپ رسيده است.

[Behzad AZ]

تقليد از طبيعت توسط نانو لوله ها

دانشمندان موسسه California Nanosystems در دانشگاه كاليفرنيا (UCLA) با استفاده از ترانزيستورهاي اثر ميدان (FETs) ساخته شده از نانولوله هاي كربني تك جداره (SWNT) عامل دار شده توسط مشتقات روي پورفيرين، سيستمي را توسعه داده اند كه مي تواند به طور مستقيم انتقال الكترون القاء شده توسط نور را درون يك سيستم دهنده-گيرنده تشخيص دهد. اين تحقيق مي تواند مبنايي براي كاربردهايي همچون فتوسنتز مصنوعي و منابع جديد انرژي همانند پيل هاي خورشيدي باشد.
تبديل مستقيم تغييرات محيطي به پالس هاي الكتريكي مكانيسم اصلي سيستم حسي بدن مي باشد و كار اين محققان، قدمي در مسير ايجاد يك ابزار پيچيده مبتني بر اين اصل مي باشد. اين محققان پورفيرين (يك مولكول جاذب نور كه موجب آغاز واكنش نوآرايي بار در گياهان مي شود) را با يك ترانزيستور تركيب نمودند. كانال رساناي ترانزيستور توسط شبكه اي از نانولوله هاي كربني ايجاد مي شود. اين سيستم بخشي از فرآيند طبيعي فتوسنتز، يا به صورت دقيق تر، استفاده از مواد جاذب نور براي آغاز انتقال الكترون را تقليد مي كند. با اين حال، بر خلاف فرآيند فتوسنتز، جذب نور در اين سيستم به جاي آغاز فرآيند انتقال الكترون ها از پورفيرين، موجب شروع فرآيند انتقال حفرات مي گردد. با اندازه گيري پاسخ الكترونيكي به عنوان تابعي از طول موج و شدت نور، و مقايسه آن با طيف جذب نوري پورفيرين مي توان فرآيند نوآرايي الكتروني را به طور مستقيم تشخيص داد.
George Gruner از UCLA مي گويد: «با استفاده از ترانزيستور (مثلاً به جاي ماده عايق) مي توان به طور مستقيم انتقال بار القا شده توسط نور از ماده به ابزار الكترونيكي را اندازه گيري كرد. آزمايشات ما مدرك مستقيمي بر اين امر ارائه مي دهد. اين كار امكان حسگري نوري و همچنين توليد انواع مختلفي از ابزارهاي اپتوالكترونيكي مبتني بر فرآيند شناخته شده انتقال بار را نشان مي دهد. به عنوان مثال مي توان اين كار را اولين گام توليد چشم مصنوعي به حساب آورد».
محققان همچنين نشان دادند كه اين ترانزيستورها را مي توان روي هر بستري (حتي يك بستر زيست سازگار) توليد نموده و آنقدر كوچك هستند كه مي توان آرايه اي متشكل از تعداد زيادي ترازيستور توليد نمود.

[Behzad AZ]

پرتوهاي رنگي به نانوذرات شكل مي‌دهند

پژوهشگران در روشي ساده‌تر از روش تغييرات حرارتي، توانستند با تاباندن پرتوهاي رنگي نور به محلول نقره، نانوذرات نقره را به شكل ميله، مثلث، 6ضلعي، 12ضلعي و دايره درآورند و ذرات يك‌دست‌تري بدست آورند.
ابوالفضل كريمي: چه تعداد شيمي‌دان لازم است تا رنگ لامپ ال.اي.دي را تغيير بدهيم ؟دو نفر! اما دو نفر از همين شيمي‌دان‌ها نشان داده‌اند كه مي‌توان با انتخاب رنگ، شكل نانوذرات محلول نقره را تغيير داد.
به گزارش نيوساينتيست، كوين استمپلكوسكي و جوآن اسكايانو از دانشگاه اوتاوا واقع در كانادا توانسته‌اند با تاباندن نورهاي سبز، قرمز، نارنجي، بنفش و آبي به محلول يون نقره، ذرات نقره را به ترتيب به شكل‌هاي شش ضلعي، ميله‌اي، مثلثي، كروي يا دوازده وجهي درآورند.
انتخاب شكل نانوذرات بسيار مهم است، زيرا به اين وسيله مي‌توان خصوصيات آنها را تغيير داد. براي مثال نانوذرات نقره براي ساخت پارچه‌هاي ضد باكتري به كار مي‌رود و ذرات مثلثي شكل، كشنده‌ترين نوع را تشكيل مي‌دهند.
تغيير شكل ساده
استمپلكوسكي و اسكايانو از محلول نيترات نقره با دو ماده افزودني استفاده كردند. يكي از آنها شكل‌دهي ذره را آغاز مي‌كند، در حالي‌كه ديگري از بزرگ‌شدن بيش از حد آنها جلوگيري مي‌كند.
اين ذرات با استفاده از نور فرابنفش به وجود مي‌آيند كه باعث مي‌شود ذرات كوچك نقره كه هر كدام 3 نانومتر از يكديگر فاصله دارند، در محلول ته‌نشين شوند. تغيير دادن رنگ ال.اي.دي به يك فركانس مشخص براي 24 ساعت باعث مي‌شود اين نانوذرات به شكل دلخواه و با فاصله بين 50 تا 200 نانومتر از يكديگر در بيايند.

اما چرا تابش نور بايد منجر به تغيير شكل اين نانوذرات شود؟ نورهاي رنگي، ميدان الكترومغناطيسي در اطراف ذرات نقره به وجود مي‌آورند كه باعث مي‌شود آن‌ها به نزديك‌ترين همسايه خود بچسبند.
استامپلكوسكي در اين باره گفت: «نور باعث شكل‌دهي ذراتي مي‌شود كه طول‌موج مشخصي دريافت مي‌كنند و اين پروسه تا زماني كه همه ذرات اين نور جذب شده را به اشتراك بگذارند، ادامه پيدا خواهد كرد».
هر رنگ خاص، ميدان الكترومغناطيسي خاصي را القا مي‌كند كه باعث مي‌شود نانوذرات به يك شكل مشخص در كنار يكديگر قرار بگيرند. اين بدان دليل است كه انرژي نوراني جذب شده به گرما تبديل مي‌شود و اين ذرات را به شكل معيني در جاي خود تثبيت مي‌كند. از آن‌جاكه ذرات، نور را در فركانس معيني جذب مي‌كنند، رنگ محلول نيز تغيير مي‌كند؛ براي مثال 12 ضلعي‌ها نور آبي را جذب مي‌كنند و درنتيجه، محلول به رنگ زرد پرتغالي (يعني مكمل آن) درمي‌آيد.
استمپلكوسكي مي‌گويد: «روش فعلي براي شكل دادن به نانوذرات نقره، گرم كردن آنها در يك دماي مشخص است. اما تغيير دادن ناگهاني دماي محلول دشوار است و اين روش باعث به وجود آمدن مخلوطي از شكل‌هاي گوناگون مي‌شود. اين درحالي است كه تغيير پرتوهاي رنگي آسان‌تر است و مي‌تواند نتيجه يكنواخت‌تري به ما بدهد».
تيم جورج شاتز از دانشگاه نورث‌وسترن در ايلي‌نوي آمريكا، اولين شخصي بود كه نشان داد نور مي‌تواند باعث تغيير رشد ذرات نقره شود. اما او مي‌گويد: «اين موضوع كه شما مي‌توانيد با استفاده از اين روش شكل ذرات را تغيير دهيد، بسيار هيجان‌انگيز است. نانوذراتي كه شكل و ابعاد دقيقي داشته باشند، در سنجش و تشخيص پزشكي مورد توجهند».
جان كلي، نور-شيمي‌دان در ترينيتي كالج دوبلين واقع در ايرلند كه در زمينه نانوذرات نقره نيز فعاليت مي‌كند، در اين باره گفت: «به دليل اين‌كه اين روش با نور كار مي‌كند، مي‌توان آن را در دماي اتاق يا حتي پايين‌تر به كار برد».

[Behzad AZ]

آناليز شكست( Failure analysis)



آناليز شكست و پيشگيري از آن ، كار مهمي است كه براي تمام سازه هاي مهندسي ضروري مي باشد . يكي از رشته هاي مهندسي كه نقش بسيار مهمي در آناليز و تحليل شكست دارد مهندسي مواد است . خواه يك قطعه يا جزء در هنگام كار كردن شكسته شود . و يا در هنگام توليد ( در طي پروسه ي ساخت ) ، در هر مورد بايد علت شكست براي پي بردن به نحوه ي جلوگيري از اتفاق دوباره در آينده ، تعيين گردد . يكي ديگر از موارد مورد بررسي تعيين نحوه ي به كارگيري از وسايل ، اجزاء و ساختارها مي باشد كه بايد مورد بررسي و مطالعه قرار گيرد .
يكي از مثال هاي بسيار محسوس از كاربرد آناليز شكست در صنايع هوايي مي باشد . سوانح هوايي در ذهن افكار عمومي مي ماند كه علت آن از دست رفتن غير عادي جان افراد زيادي به طور آني و آسيب روحي بسيار زيادي است كه اين نوع خاص از حوادث دارد .
در 19 دسامبر 2005 ، همين كه يك هواپيماي دريايي با نام Grumman G73T Turbo Mallard از ساحل ميامي در فلوريدا عبور كرد ، منفجر شد و اين سقوط هنگامي اتفاق افتاد كه هواپيما در حال بلند شدن بود.
هواپيما حامل پانزده مسافر ، 3 كودك و دو خدمه بود . در هنگام وقوع حادثه ، انفجاري اتفاق افتاد و هواپيما آتش گرفت و بال سمت راست هواپيما ، پيش از برخورد هواپيما با سطح آب از آن جدا شد . آزمايشات انجام گرفته بر روي لاشه ي هواپيما نشان داد كه ترك هاي ناشي از خستگي در بال راست هواپيما موجب بروز حادثه شد . اما علت حادثه هنوز در دست بررسي مي باشد . به هر حال شكست در ساختار هواپيما كه در ابتدا با خستگي شروع شد مورد شك است .
يكي ديگر از سوانح هوايي فاجعه ي پرواز 800 خطوط هوايي Trans world Air lines بود ( اين شركت يكي از گسترده ترين شركت هاي هوايي در ايالات متحده ي آمريكاست ) اين اتفاق هنگامي رخ داد كه يك هواپيماي بويينگ 747 در Long Island ( ايسلندي كه متعلق به ايالت نيويورك آمريكاست ) در حال پرواز بود . تلاش هاي گسترده اي براي پيدا كردن علت اين تصادف انجام شد ولي تا كنون علت خاصي براي وقوع اين فاجعه پيدا نشده است ؛ اما محتمل ترين علت اين حادثه فرسودگي سيم هاي سنسور مخزن سوخت اين هواپيما پيش بيني مي شود .
بسياري از مردم عكس هايي از حادثه ي بازسازي شده ديدند .
بازسازي حادثه يك مرحله اصلي در بررسي سوانح هوايي مي باشد . بررسي سوانح هوايي به صورت كلاسيك با بررسي بر روي سوانح هوايي De Havilland Comet در ابتداي دهه ي 1950 آغاز شد .
Comet اولين خط هوايي بود كه از جت هاي تجاري استفاده كرد . بسياري از Comet ها در ساختمان نشان شكستگي پيدا مي كردند كه اين امر به خاطر عيوب طراحي بود . تلاش هاي انجام گرفته منجر به آگاهي از علت اين سوانح هوايي شد . آناليز متالورژيكي شكست نقش تعيين كننده اي در فهميدن مكانيزم و توالي شكست داشت و سرانجام باعث شناخت علت سوانح هوايي شد .

تازه ترين سوانح هوايي كه باعث ايجاد پيامدهاي اساسي شد شامل : پرواز 261 خطوط هوايي آلاسكا ( Alaska Air lines ) است كه در اين حادثه يك هواپيماي بويينگ McDonnell Douglas MD-83 در اقيانوس آرام سقوط كرد . اين هواپيما عازم كاليفورنيا بود و در 31 ژانويه ي 2000 سقوط كرد .
همچنين پرواز 587 خطوط هوايي آمريكا American Air lines ، كه در اين حادثه يك هواپيماي ايرباس A-300 در ابتداي كوپينز جنوبي Southern Queens در مجاورت شهر نيويورك و در 12 نوامبر 2001 سقوط كرد . در شكل 1 عكس هايي از سقوط هواپيماها و يا انهدام آنها را مي بينيد .
يكي ديگر از مثالهاي مورد بررسي سوانح در بخش حمل و نقل ريلي مي باشد . كه در اين حادثه كه در سوم ژوئن 1998 اتفاق افتاد ، يك قطار سريع السير در كشور آلمان از ريل خارج شد . قطار در حال طي مسير ميان مونيخ و هامبورگ بود كه قبل از ساعت 11 صبح در Eschede كه در 35 مايلي شمال هانوفر واقع است از خط خارج شد . بر اساس گزارش به دست آمده تعدادي از مسافران قطار پيش از واژگوني قطار صداي تغ تغ كردن قطعه اي از قطار را شنيده بودند . با بررسي هاي انجام گرفته علت تغ تغ كردن ها مشخص شد . مأمورين تحقيق مي گويند كه يكي از چرخهاي قطار پيش از واژگوني شكسته بوده . البته اين محتمل ترين علت شناخته شد .
آناليز شكست به تحقيقات درزمينه ي سوانح قطارها و هواپيماها محدود نمي شود . در اينجا من اميدوارم كه بتوانم در مورد معناي آناليز شكست توضيحاتي بدهم .
آناليز شكست (Failure analysis)گاهي اوقات با نام جلوگيري از شكست ( Failure Prevention) ناميده مي شود . اين واژه در صنعت الكترونيك با نام Reliability Physics نام گذاري شده است . از آنجايي كه مهندسين مواد نقش عمده اي در پروسه ي آناليز شكست ايفا مي كنند . مطالعه در زمينه ي مهندسي و علم مواد دري است كه به سوي دنياي آناليز شكست باز مي گردد .
شكست خط لوله ي گاز طبيعي در ونزوئلا ( Venezuelan Natural Gass Pipeline Rupture ) :

در دسامبر 1993 يك لوله ي گاز طبيعي در كنار بزرگراهي در ونزوئلا تركيد . ( شكل 2 الف ) احتراق سريع گازهاي پخش شد ه باعث پديد آمدن چنان جهنمي شد كه حداقل 50 نفر در آن حادثه كشته شدند . مهندسين انجمن آناليز شكست با متخصصين خود در زمينه هاي مواد ، احتراق و مكانيزم شكست براي بررسي علت و چگونگي وقوع اين حادثه به ونزوئلا سفر كردند تا بتوانند علت وقوع چنين حادثه اي را پيدا كنند .

البته لازم به ذكر است كه علت وقوع چنين حادثه اي مي تواند بدي طراحي ، مواد اوليه ي نامرغوب در تهيه ي لوله ها و يا پروسه ي معيوب اتصال لوله ها به وسيله ي جوش و يا حتي خوردگي در بخشي از اين لوله باشد . همچنين در شكل 2 ب شكست در نردبان ماشين آتش نشاني هوريل ( Heverill fire department) را مي بينيد . شكستن نردبان هرگز يك واقعه ي غير عادي نيست و مانند حادثه ي خط لوله ي گاز طبيعي در ونزوئلا مي توانند به دليل عواملي همچون : اشتباهات طراحي ، استفاده از مواد نامرغوب و يا به علت روش توليد باشد . يكي از عوامل ديگر كه بر شكست قطعات موثر است ، شكست بر اساس پديده اي به نام خستگي ( Fatigue) مي باشد .
خستگي يك طريقه ي ايجاد شكستگي در قطعات است . كه در مواد به كار رفته در ساختار ماشين ها ، در جاهايي كه بارگذاري مداوم داريم اتفاق مي افتد . هنگامي كه در مورد خستگي فكر مي كنند واقعاً به يك نردبان هوايي ، يك ميله ي متحرك در اتومبيل و يا يك بال هواپيما احتياج پيدا مي كنيد . در اين مقاله شما مي توانيد بفهميد كه يك نفر چگونه مي تواند شكست ناشي از خستگي را از انواع ديگر شكست ها تشخيص دهد . براي آناليز شكست در ساختار قطعات ، ما نيازمند تست هاي مكانيكي هستيم . براي مثال بياييد در مورد احتمال شكست بر اساس پديده ي خستگي در يك فنر مورد استفاده در درب يك گاراژ صحبت كنيم . براي پيش بيني عمر يك چنين فنري ، بايد بدانيم كه هنگام قرارگيري اين فنر در درب گاراژ چه مقدار نيرو بر آن اعمال مي شود . همچنين بايد تعداد دفعاتي كه اين نيرو مثلاً در مدت يك سال بر قطعه وارد مي شود . را بدانيم با استفاده از روش هاي تحليلي و روش هاي مدل سازي كامپيوتري مي توان به سوال خودمان پاسخ دهيم و پيش بيني كنيم كه خستگي در اين فنر پس از گذشت چند دفعه و يا سيكل اتفاق مي افتد . با مقايسه ي نتايج حاصل از مدل سازي با نتايج حاصل از آزمون خستگي مي توان درستي روش مدل سازي را بررسي كرد . تست خستگي با آزمون كشش تك محوري و بر روي نمونه ي فنر انجام مي شود . ( در شكل 3 )

يك نمونه سيستم براي تست مواد ساختماني نشان داده شده است . اين دستگاه مخصوص خستگي است كه براي نيروهاي كوچك و كاربردهايي كه خستگي دوره اي ( ديناميك ) است ، ساخته شده است .
همچنين اين دستگاه در دو حالت كشش و فشار كار مي كند . اين سيستم بر اساس گزارش داده شده براي آزمايشات بيومكانيك بر روي مواد استخواني مورد استفاده در صنعت پزشكي در مدرسه ي پزشكي هاروارد ( Harvard Medical School) طراحي و ساخته شده است .
در بخش هاي قبلي امكان وقوع شكستگي در ساختمان يك نردبان به وسيله ي پديده ي خستگي اشاره شد . حال چگونه كسي مي تواند بگويد كه شكستگي به وجود آمده به علت خستگي رخ داده و به علت ساير مكانيزم هاي ترد شدن فلزات نيست ؟
جواب به سوال بالا اين است كه بايد قطعه را فراكتوگرافي ( Fractography) كنيم .

فراكتوگرافي يك بررسي مقطع شكست با يك ميكروسكوپ است . كه تا پيش از ظهور ميكروسكوپ هاي الكتروني ( TEM,SEM) انجام فراكتوگرافي بسيار مشكل بود . در شكل 4 يك سطح مقطع شكست كه با SEM تصويربرداري شده را مي بينيد ( بزرگنمايي تقريباً 5000x است ) . در اين تصوير ترك هاي موازي نمايش داده شده است كه اين خطوط به خطوط خستگي معروف اند و مشخصه ي رشد ترك هاي حاصل از خستگي در يك ماده ي نرم ( داكتيل ) .
حال به سانحه ي هوايي Grumman G73T Turbo Mallard كه در بالا بدان اشاره شد بر مي گرديم . پس از انجام آزمايشات فراكتوگرافي بر روي لاشه ي هواپيما مامورين متوجه ايجاد خستگي بر روي ديرك عقبي بال سمت راست هواپيما شدند ؛ كه همين خستگي موجب شكسته شدن ديرك و جدايش بال هواپيما شد .
بازرسي قطعات غير فلزي ( Inspection of Non-Metallic Components) :

اكنون بياييد بر روي قطعه اي غير فلزي كه يك مهندس مواد بايد آن را براي بهينه سازي كارايي تحليل و بررسي كند ، متمركز شويم . براي مثال : معمولي ترين نوع از واشرهايي كه در موقعيت هاي ديناميكي كاربرد دارند ، واشرهاي تهيه شده از مواد آلي هستند . ( مثلاً واشر شافت متحرك ) . در حالي كه قيمت اين واشرها مينيمم است ، برخي از خواص اين لاستيك ها نيز بسيار خوب است . و اين امر باعث كاربرد وسيع اين نوع واشر در صنايع مختلف شده است .

در كنار تمام خصوصيات اين نوع از واشرها ، يك تركيدگي زود هنگام ، مي تواند بهترين برنامه ريزي كاري را نيز خراب كند . شكل 5 دو تصوير از ايجاد ترك در مواد پليمري نشان داده شده است .
در شكل 5 الف يك پيغام مهم در مورد هر آناليز شكست آورده شده است . كه اين پيام بررسي دقيق نمونه با چشم غير مسلح و يا با ذره بين با بزرگنمايي 5x يا 10x است . نكته ي مهم در مورد مواد پليمري اين است كه هر شكست و تركي از سطح جسم پليمري شروع مي شود . در شكل 5 ب يك نوع خاص از مكانيزم هاي شكست نشان داده شده است . ضمناً هنگامي كه سرعت دستگاه ( شافت متحرك ) افزايش يابد دماي لبه هاي واشر افزايش يافته ، كه يكي از نتايج دماي بالا خشكي و نتيجه ي ديگر شكنندگي لبه هاي واشر است . كشيدن لبه هاي واشر ممكن است ترك هاي به وجود آمده در قطعه را بهتر آشكار كند . نشانه ي ديگر اين تخريب ( ايجاد ترك ها ) يك لايه ي نازك حلقوي است كه درطول لبه واشر تشكيل مي شود . درحقيقت افزايش دما موج تخريب مواد نرم كننده موجود در لاستيك شده و ترك ايجاد مي كنند . اطلاعات ارائه شده در بالا مانند كليدي در پي بردن به خراب شدگي واشر به ما كمك مي كنند . البته در بررسي عمر واشرها توجه به محيطي كه واشرها در حال كارند ، نيز بايد توجه كرد .
آناليز شكست در وسايل ( Failure Analysis of Devices) :

اكنون بياييد بحث را عوض كنيم و در مورد روش هاي آناليز شكست در وسايل جامد صحبت كنيم .
وسايل الكترونيكي ، مغناطيسي و اپتيكي نيز مي توانند شكسته شوند . ما براي افزايش ضريب قابليت اطمينان و يا ايجاد تغييرات در پروسه ي توليد ، نيازمند آگاهي از علت شكست ، نحوه ي شكست و مقدار آن هستيم . در اينجا مثال هايي آورده شده است كه به شما در مورد فيزيك قابليت اطمينان ( Reliability physics ) ويا آناليز شكست در وسايل اطلاعاتي مي دهد .
ميكروسكوپ هاي پروبي روبشي ( SPM ) و ميكروسكوپ هاي نيروي اتمي ( AFM ) در آناليز شكست قطعات و وسايل كاربرد دارد . مثلاً در بررسي يك مدار مجتمع ، ما مي توانيم با گرفتن عكس هايي از سطح مدار به وسيله ي AFM، عيوب موجود بر روي IC را شناسايي و با بزرگنمايي مناسب علت آن را پيش بيني و رفع كنيم . ميكروسكوپ نيروي الكتروني ( Electron Force Microscopy) نيز مي توانند در تحليل علت وقوع يك خرابي كوچك در ساختار IC به ما كمك كنند كه با استفاده از تصاوير واضح ايجادي به وسيله ي اين دو تكنيك ، حتي اشتباهات توليد نيز قابل رديابي است . همچنين با پي بردن به جزئيات مدارهاي مجتمع توليدي با عكس ها و تصاوير حاصل از اين ميكروسكوپ ها ، مي توان تكنولوژي مدارهاي مجتمع را به آساني در جهان منتقل كرد . و به آساني هر كس به مطالعه ي شكست در قطعات بپردازد و احتمالات و پي آمدن هاي وجود انواع شكست در قطعات را مورد بررسي قرار دهد . همچنين آزمون هاي غير مخرب ديگري براي تحليل شكست در قطعات ميكروالكترونيكي موجود است . كه از جمله ي اين آزمون ها مي توان به موارد زير اشاره كرد :
1 ـ ميكروسكوپ اكوستيك روبشي نوع (c ( C-SAM
2 ـ ميكروسكوپ مادون قرمز روبشي ( SIR)
اميدوارم كه با اطلاعات داده شده در اين مقاله توانسته باشيم براي پيشرفت روش هاي تحليل و تحقيق در شكست مواد گامي هر چند ناچيز برداريم و افقي جديد در جهت تحقيقات در سطح كشور عزيزمان ايران باز كرده باشيم .

[Behzad AZ]

فاطمه محمدي‌نژاد: در كتاب‌هاي فيزيك و شيمي، غالبا تصاويري از اتم‌ها با حدس و گمان ترسيم مي‌شود. در اين تصاوير معمولا هسته اتم در محاصره مدارهاي الكتروني ترسيم شده، اما اين شكل‌ها بيشتر براساس احتمال يافتن اتم در نقطه‌اي خاص در اطراف اتم رسم شده تا شكل واقعي اتم.

به گزارش ساينتيفيك‌امريكن، محققان موفق شده‌اند با تهيه تصاويري واقعي از مدارهاي الكتروني، نشان دهند كه اين مدارها از يك جهت واقعا شبيه تصاوير چاپ شده در كتاب‌ها هستند.

ايگور ميخائيلوفسكي و همكارانش در موسسه فيزيك و فناوري خاركوف اوكراين، با استفاده از يك شيوه‌ تصويرپردازي قديمي به نام ريزبيني گسيل ميداني، شكل اين مدارها را در اتم‌هاي كربن به تصوير كشيده‌اند.

براي اين تصويربرداري، محققان زنجيره‌اي از اتم‌هاي كربن را توليد و آن را از يك قلم گرافيتي آويزان كردند. سپس آن را در مقابل صفحه آشكارساز قرار دادند. وقتي پتانسيل الكتريكي چند هزار ولتي بين گرافيت و صفحه آشكارساز برقرار شد، الكترون‌ها يكي‌يكي ميان گرافيت و حلقه كربن جريان يافتند و در نهايت، ميدان الكتريكي، آن‌ها را به سمت آخرين اتم حلقه كشاند. دانشمندان از روي نقاطي كه الكترون‌ها روي صفحه به جا گذاشته بودند، توانستند مكان‌هايي را كه الكترون‌ها مدار خود را در آخرين اتم ترك كرده بودند شناسايي كنند. قسمت‌هايي كه تراكم بيشتري داشتند، از امكان بيشتري براي تابش الكترون برخوردار بودند. تلفيق اطلاعات بدست آمده از الكترون‌هاي بسيار، شكلي ابرمانند را ترسيم كرد.
ميخائيلوفسكي در اين رابطه گفت:« ما واقعا تصوير يك اتم واحد را در اختيار داريم.»

با اين حال اين تصاوير تنها مدارهاي بيروني‌اي را نشان مي‌دهند كه مدارهاي داخلي و هسته را دربر گرفته‌اند. با تغيير شدت جريان، گروه قادر خواهد بود نيروي خارجي‌ترين الكترون آخرين اتم را از سطح پايين به سطحي بالاتر برساند. در نتيجه شكل مدار از كروي به دمبل تغيير پيدا خواهد كرد.

يكي ديگر از مشاهدات گروه اين بود كه الكترون‌ها خود به خود از يك وضعيت به حالت ديگر تغيير پيدا مي‌كردند. دليل اين اتفاق از نظر ميخائيلوفسكي نامعلوم است. همچنين اشكال غريب كه تحت تاثير ناخالصي‌هايي از اتم‌هاي ديگر مانند هيدروژن بود نيز در اين آزمايش ديده شد.

دانشمندان پيش از اين نيز با استفاده از ابزارهايي چون ميكروسكوپ الكتروني فراگسيل يا ميكروسكوپ‌هاي تصويربرداري تونلي (اس.تي.ام) استفاده كرده بودند. ميكروسكوپ الكتروني فراگسيل الكترون‌ها را به سمت هدف شليك مي‌كند و با تحليل ميزان انحراف آن‌ها، ساختار هدف را آشكار مي‌كند. ميكروسكوپ‌هاي اس.تي.ام نيز با اندازه‌گيري تغييرات جزيي فاصله، سطح نمونه را لمس مي‌كند.

اما اغلب اتم‌ها شكلي غير از گلوله دارند. از سوي ديگر در روش ريزبيني گسيل ميداني، الكترون‌ها از جسمي كه تحت تصويربرداري است، خارج مي‌شوند. الكس زتل از دانشگاه كاليفرنيا در بركلي معتقد است اين تفاوت ممكن است انحرافات يا تفاسير غلط را در مورد علائم كاهش دهد. وي مي‌گويد: «اين مسئله درست مثل اين است كه يك كلمه را درست از زبان سخن‌گو بشنويم، نه يك مترجم يا مفسر.»

اين شيوه، علاوه بر تاييد تصاوير كتاب‌ها، مي‌تواند خصوصيات اتم‌هاي كربن را نيز كه تاكنون كاملا ناشناخته مانده‌اند، مشخص كند. فيزيك‌دانان گمان مي‌كنند اين اتم‌ها، رساناهاي قدرتمند با ساختاري مستحكم باشند و در آينده در كامپيوترهاي مقياس اتمي آينده مورد استفاده قرار گيرند.

[Behzad AZ]

نقش فناوري نانو در توسعة صنعت مغناطيس


يكي از حوزه هايي كه انتظار مي رود فناوري نانو اثر فراواني بر پيشرفت آن داشته باشد، مغناطيس ها و مواد مغناطيسي است. با ورود نانوفناوري به علم و صنعت مغناطيس، بهبود زيادي دركيفيت مغناطيس ها ايجاد شده است و مغناطيس هايي با ابعاد كوچك و نيروي مغناطيسي بزرگ ساخته شده اند.




مغناطيس‌هاي كوچك و مثال موتور ساعت مچي



نانوفناوري با قابليت ها و توانايي هايي كه دارد، نقش مهمي را در توسعه و پيشرفت علوم و صنايع ايفا خواهد كرد و كارهايي را انجام خواهد داد كه قبلاً انجام آن ممكن نبوده است؛ به عنوان مثال، شما مي‌خواهيد موتوري را براي يك ساعت مچي طراحي نماييد، طبعاً اين موتور كوچك خواهد بود و اندازة اجزاي آن نيز كوچك‌تر خواهد شد و نمي‌توان از مغناطيس‌هاي معمولي و بزرگ براي ساخت آن استفاده كرد. براي ساخت اين موتور بايد از مغناطيس‌هاي قوي و كوچك استفاده نمود. اما ساختن اين مغناطيس‌هاي كوچك با فناوري معمولي ممكن نيست و احتياج به فناوري پيشرفته‌تري دارد. يكي از توانايي‌هايي كه نانوفناوري ايجاد مي‌نمايد، قابليت ساختن مغناطيس‌هاي كوچك است. در بعضي از پودرهاي مغناطيسي، كيفيت مغناطيسي با كاهش ابعاد ذره‌هاي پودر بهبود مي‌يابد. فريت‌هاي مغناطيسي كه مواد مغناطيسي سراميكي هستند از اين دسته‌اند. اين فريت‌ها شامل مغناطيس‌هاي سخت (مغناطيس‌هاي دايمي) و مغناطيس‌هاي نرم (مغناطيس‌هاي موقتي) هستند. در اين فريت‌ها، با كاهش ابعاد ذره‌هاي پودر تا ابعاد 500 تا 100 نانومتر، مي‌توان به مغناطيس‌هايي با كيفيت بسيار خوب دست يافت.
در بعضي از پودرهاي مغناطيسي، كيفيت مغناطيسي با كاهش ابعاد ذره‌هاي پودر بهبود مي‌يابد. فريت‌هاي مغناطيسي كه مواد مغناطيسي سراميكي هستند از ين دسته‌اند. ين فريت‌ها شامل مغناطيس‌هاي سخت (مغناطيس‌هاي ديمي) و مغناطيس‌هاي نرم (مغناطيس‌هاي موقتي) هستند. در ين فريت‌ها، با كاهش ابعاد ذره‌هاي پودر تا ابعاد 500 تا 100 نانومتر، مي‌توان به مغناطيس‌هاي با كيفيت بسيار خوب دست يافت.

كاربردهاي نانومغناطيس‌ها


امروزه نانومغناطيس‌‌ها همچون ساير مغناطيس‌ها گسترة كاربرد وسيعي دارند. يكي از كاربردهاي اصلي نانومغناطيس‌ها، استفاده از آنها در محيط‌هاي ذخيره‌سازي اطلاعات (Recording media) است. صفحه‌هاي مغناطيسي ذخيره‌سازي اطلاعات، مثالي از اين محيط‌ها هستند. سطح اين صفحه‌ها از جنس ذره‌هاي مغناطيسي است. اين ذره‌ها بايد بسيار ريز و داراي دانه‌بندي يكنواخت باشند. با استفاده از نانوفناوري امكان ساخت اين ذره‌‌ها فراهم شده است.كاربرد ديگر نانو مغناطيس‌ها در ساخت موتورهاي الكتريكي كوچك است. هنگامي كه اين موتورها كاربردهايي ظريف و حساس دارند، مغناطيس‌هاي استفاده شده در آنها با فناوري نانو ساخته مي‌شود.
نانومغناطيس‌ها در صنايع الكتروفتوكپي نيز استفاده مي‌شود. جوهرهاي استفاده شده در اين صنايع، داراي پودرهاي نانومغناطيس هستند.
از زمينه‌هاي جديد براي كاربرد نانوذره‌هاي مغناطيسي، توليد مايع‌ها و سيال‌هاي مغناطيسي است. اين مواد در براده‌برداري از سطوح و تصفيه آب مطرح هستند. صنايع پزشكي و بيولوژي يكي از زمينه‌هاي بزرگ براي استفاده از نانومغناطيس‌ها هستند كه در آنها نانوفناوري و زيست‌فناوري با هم تلاقي پيدا مي‌كنند. علاوه بر اين موارد، نانومغناطيس‌‌ها در صنايع نظامي، رايانه،‌ برق و خودرو نيز كاربرد دارند.
در بسياري از كاربردهايي كه ذكر گرديد،‌ محصولات نانومغناطيس‌ها وارد بازار شده‌اند.‌ متأسفانه در كشور ما به علت ضعف صنعت مغناطيس و عدم آشنايي توليدكننده‌ها با فناوري نانو،‌ توليد نانومغناطيس‌ها مطرح نيست.

انقلاب نانوفناوري در صنعت مغناطيس


امروزه بيشترين استفاده از نانومغناطيس‌ها به توليد نانوپودرهاي مغناطيسي مربوط مي‌شود. البته در كنار اين پودرها،‌ قطعه‌هاي مغناطيسي هم مورد استفاده هستند،‌ اما چون با كاهش ابعاد ذره‌هاي پودر، كيفيت قطعه‌هاي مغناطيسي هم بهبود مي‌يابد، بيشتر روي پودرها تكيه مي‌شود. ساخته‌شدن پودرهاي مغناطيسي در ابعاد نانو مي‌تواند انقلابي در صنعت مغناطيس ايجاد نمايد.
راهكارهاي توسعه تحقيقات نانو مغناطيس در كشور


براي توسعة صنعت نانومغناطيس در كشور بايد مشكلات توسعة فناوري نانو حل شود. براي برطرف‌كردن برخي از اين مشكلات، بايد تعريف مناسبي از جايگاه تحقيقات در دانشگاه‌ها ارايه شود. در حال حاضر بودجه‌هاي تحقيقاتي بين وزرات‌خانه‌هاي مختلف توزيع مي‌شود و دانشگاه‌ها براي كسب بودجه براي تحقيقات مجبور به مراجعه به اين وزارت‌خانه‌ها هستند. مبحث نانوفناوري، مبحثي است كه در چند سال اخير مطرح شده است و حتي در كشورهاي پيشرفته هم موضوعي نو شمرده مي‌شود؛ براي پيشرفت در اين فناوري بايد به دانشگاه ها مراجعه نمود چون دانشگاه‌ها در صف مقدم علمي كشور هستند و براي پرداختن به مباحث علمي روز دنيا بيشترين صلاحيت علمي را دارند.
از طرف ديگر فعاليت هاي ستاد نانوفناوري بايد پايدار و هدفمند باشد. تصميم هاي اين ستاد بايد به صورت متمركز باشد و از اعمال سليقه در آنها و تعدد مراكز تصميم‌گيري دوري شود. اولويت‌ها در اين مركز مشخص شود و بودجه‌ها و كمك‌هاي تعيين‌شده از جانب اين مركز به طور مناسبي توزيع گردد. به اين شكل متخصصان و پژوهشگران دلگرم مي‌شوند و در نتيجه نانوفناوري در كشور پيشرفت مي‌نمايد.
علاوه بر آنچه گفته شد براي پيشبرد صحيح فناوري نانو بايد تمامي اطلاعات مربوط به آن را تا حد ممكن گردآوري كرده و در اختيار افراد توانايي قرار داد كه بتوانند آينده را ترسيم و برنامه‌اي مشخص براي آينده فناوري نانو در كشور ارايه نمايند.

[Behzad AZ]

1. الكترونيك و فناوري اطلاعات

انقلاب اطلاعات، جهان پيرامون ما را به شيوۀ گسترده اي تحت تاثير قرار داده است و هوده هاي آن از اثرات انقلاب صنعتي نيز پيشي گرفته است. كليد توسعه و پيشرفت در فناوري اطلاعات، دستيابي به رايانه هايي با توان بيشتر، حجم كوچك تر و قيمت ارزان تر است. در ادامه به كاربردهاي بيشتري از اين فناوري در الكترونيك و كامپيوتر مي پردازيم.

2.1 ذخيره سازي و حافظه ها
با استفاده از اين فناوري مي توان ظرفيت ذخيره سازي اطلاعات را در حد هزار برابر يا بيشتر افزايش داد. ذخيره سازي اطلاعات مبحثي بسيار مهم و ضروري است كه مي تواند به روش هاي مختلفي انجام شود. هم اكنون ظرفيت ديسك هاي مغناطيسي رايانه ها با استفاده از قانون مور افزايش يافته است و بازاري در حدود چهل ميليارد دلار را در اختيار دارد.

2.1 ساخت ماشين هاي شبيه سازنده
نانو كامپيوتر و نانو اسمبلر، دو مفهوم جديدي هستند كه در "علم نانو" مطرح مي شوند. ساخت نانو اسمبلر در واقع يك هدف نهايي و مهم در نانو تكنولوژي است. نانو اسمبلر در واقع امكان تهيۀ ماشين يا مكانيك ساختاري شبيه خودش را به وجود مي آورد. زماني كه يك نانو اسمبلر كامل در دسترس باشد تقريباً همه چيز ممكن مي شود و اين مهمترين و بزرگترين خواسته دانشمندان نانو تكنولوژي است. كدام ساده تر است؛ تهيه كپي از ماشين، يا تهيۀ ماشيني كه خودش را كپي كند؟ در مقياس ماكرو مولكولي ساختن يك كپي خيلي ساده تر از ساختن ماشيني است كه بتواند خودش را كپي كند اما در تراز مولكولي اين مساله واژگونه است؛ يعني ساختن ماشيني كه بتواند خود را كپي كند كار را براي ما بارها ساده تر از ساختن ماشين ديگر مي كند و اين مهم ترين كاربرد نانو اسمبلر مي باشد. به اين ترتيب ساختن اتوماتيك محصولات بدون نيروي كار سنتي، همانند عمل كپي در ماشين هاي زيراكس، آسان مي شود.

3.1 نيمه هادي ها؛ اساس صنعت الكترونيك كنوني
مطابق قانون مور، نعداد ترانزيستور ها در يك مدار الكترونيكي، در هر 12 تا 24 ماه دو برابر مي شود. به اين معني كه مدارها با گذر زمان فشرده و پيچيده تر خواهند شد. اگر چه اين قانون در دهه هاي گذشته راست بود، اما فناوري ليتوگرافي با محدوديت براي كوچك تر كردن عناصر است؛ به طوري كه پيش بيني مي شود صنعت نيمه هادي در 10 سال آينده به مرز كوچك سازي برسد. به اين ترتيب نياز است كه فناوري جديدي وارد عمل شود تا كوچك سازي مدارها را انجام دهد. از دهۀ 1920 دانشمندان دريافتند كه ويژگي هاي مواد مانند استحكام و قابليت هدايت الكتريكي با ساختار اتمي و مولكولي آنها تعيين مي شود. بعد ها دانش فوق منجر به ساخت مواد نيمه هادي شد كه پايۀ صنعت الكترونيك كنوني است. در صنعت كامپيوتر، قابليت نانو ماشين ها براي كوچك كردن ترانزيستورها رو تراشه هاي سيليكوني مي تواند انقلابي در اين زمينه بوجود آورد. به اين ترتيب نياز است كه فناوري نو و تازه اي بكارگرفته شود تا كوچك سازي مدارها را انجام دهد.

4.3.1 ابر خازن هاي الكتروشيميايي
ابر خازنها داراي ظرفيت بالايي مي باشند و به صورت بالقوه قابل استفاده در قطعه هاي الكترونيكي هستند. اين ابر خازن ها داراي دو الكترود هستند كه به وسيلۀ يك مادۀ عايق كه در قطعه هاي الكترو شيميايي داراي رسانايي يوني مي باشد، از هم جدا مي شوند. ظرفيت يك ابر خازن شيميايي نسبت واژگونه با بار روي الكترود، و شمارگر بار در الكتروليت دارد. از ابر خازن هاي نانو لوله، براي ذخيرۀ انرژي استفاده مي شود. به طور كلي گفته مي شود كه توجه بيشتر در اين مورد، با ذخيرۀ بار فرق مي كند.



2. الكترونيك مولكولي

2.1 نانو تيوب هاي كربني در نانو الكترونيك
نانو تيوب هاي كربني داراي كاربردهاي بسيار در زمينۀ نانو الكترونيك و همچنين نانو كامپيوترها دارند. از كاربردهاي بي شمار نانو لوله ها مي توان به كارگيري به عنوان عايق، رسانا و نيمه رسانا و يا نيمه هادي استفاده كرد.

2.1.2 خواص رسانايي الكتريكي در نانو تيوب ها
نانو لوله ها بسته به بردار كايرالشان رسانندگي متفاوتي از خود نشان مي دهند. البته رسانايي آنها به قطر نانو لوله ها نيز بستگي دارد؛ به اين صورت كه نانو لوله هايي با قطر كوچك، رسانا يا نيمه رسانا هستند. نانو لوله هاي تك ديواره با بردارهاي كايرال متفاوت، ويژگي هاي متفاوت با يكديگر دارند. از جمله فعاليت اُپتيكي، استحكام مكانيكي و هدايت الكتريكي آن ها با هم فرق دارد. از انواع نانو لوله ها از نگر رسانايي، نانو تيوب هاي زيگزاگ، آرميچر و نا متقارن هستند. همه ي ساختارهاي ممكن نانو لوله تك ديواره با بردارهاي كايرال با انتقال يافتن دو محدوده اي كه در شكل نشان داده شده است مي تواند شكل گيرد، كه n و m صحيح اند و در نانو لوله هاي زيگزاگ، θ<30 يا m≤n مي باشد. جهت محور نانو لوله عمود بر بردار كايرال است. Ch در نانو لوله هاي كربني از na1+ma2 به دست مي آيد كه a1 و a2 بردارهاي شبكه و كوچكترين قطرهاي شش ضلعي نانو لوله ها هستند و m و n اعدادي صحيح اند. بردار كايرال با بردار Ch = na1+ma2 و زاويۀ كايرال با محور زيگزاگ تعريف مي شود.

2.4.1 انواع نانو لوله ها از نگر رسانايي
اگر زاويۀ 0=θ يا n,0 ، نانو لوله از نوع زيگزاگ خواهد بود. در صورتي كه (n-m)/3 شماري صحيح باشد نانو لوله از نوع فلزي است. در غير اين صورت از نوع نيمه هادي است.
در صورتي كه 30=θ يا n≤m باشد، نانو لوله از نوع آرميچر خواهد بود. نانو لوله هاي آرميچر همه از نوع فلزي هستند.
در غير از اين دو حالت فوق، نانو لوله از نوع متقارن يا كايرال است كه داراي خواص رسانايي بسيار كمي مي باشد. n≠m , n≠0

2.2 الكترونيك مولكولي با نانو لوله ها
مثال هايي از كاربرد بالقوۀ نانو لوله ها به عنوان قطعه هاي گسيلندۀ ميداني را مي توان نمايش دهنده هاي صفحات تخت، لوله هاي تخليۀ گاز در شبكه هاي مخابراتي، تفنگ هاي الكتروني براي ميكروسكوپ الكتروني، سوزن هاي ميكروسكوپ اتمي روبشي و تقويت كننده هاي ميكرو موج نام برد.

3.2سيستم هاي نانو الكترو مكانيكي (NEMS)
سيستم هاي ميكروالكترومكانيكي (MEMS) عمدتاً مانند ويفرهاي سيليكوني به روش فتوليتوگرافي ساخته مي شوند. اين سيستم ها در ابزارهايي مانند سنسورها، پمپ ها و روتورها استفاده مي شوند. در حال حاضر، MEMS يك صنعت 11 ميليارد دلاري است. در اين زمينه حركت از مقياس ميكرو به سمت نانو، امكانات و قابليت هاي جديدي را براي سيستم هاي الكترومكانيكي ايجاد مي كند. با وجود اين، فقدان انگيزه هاي كافي اقتصادي براي كوچك كردن ماشين ها تا مقياس نانو، باعث شده است كه تكامل سيستم هاي نانو الكترومكانيكي از روند آرامي برخوردار باشد.
يكي از اهداف نانو فناوري پيشرفت در زمينۀ الكترونيك و علوم كامپيوتر، براي ساخت حافظه ها و تراشه ها با قابليت بيشتر، و هزينۀ كمتر است. همان طور كه در بالا توضيح داده شد، دستيابي به اهداف در اين زمينه نقص هاي بسياري در ماشين ها را برطرف خواهد كرد. به خصوص حافظه ها و اسمبلرها، كه انقلاب عظيمي در صنعت الكترونيك، در حوزۀ فناوري نانو خواهد بود.

[Behzad AZ]

محاسبه انتقال گرما در سطوح نانومقياس

دانشمندان با استفاده از یک نانونوک، با منبع گرمایی نانومقیاس، توانسته‌اند یک سطح موضعی را بدون تماس با آن گرم کنند؛ این کشف راهی به سوی ساخت ابزارهای گرمایی ذخیره اطلاعات و نانودماسنج‌ها خواهد بود.
همه ساله نیاز بشر به ذخیره اطلاعات بیشتر و بیشتر می‌شود

دانشمندان با استفاده از يك نانونوك، با منبع گرمايي نانومقياس، توانسته‌اند يك سطح موضعي را بدون تماس با آن گرم كنند؛ اين كشف راهي به سوي ساخت ابزارهاي گرمايي ذخيره اطلاعات و نانودماسنج‌ها خواهد بود.
همه ساله نياز بشر به ذخيره اطلاعات بيشتر و بيشتر مي‌شود. درك چگونگي انتقال گرما در مقياس نانو لازمه كاربرد اين فناوري تأثيرگذار در ذخيره اطلاعات است. دانشمندان سراسر جهان سعي دارند تا فناوري‌هاي جايگزيني براي سيستم‌هاي ذخيره اطلاعات كنوني بيابند تا پاسخگوي نياز روزافزون جوامع امروزي به ذخيره اطلاعات باشد؛ فناوري گرمايي ذخيره اطلاعات از جمله گزينه‌هايي است كه به آن رسيده‌اند.
در اين روش، با استفاده از يك ليزر، ديسك مورد نظر براي ذخيره اطلاعات را گرم كرده و به اين ترتيب فرايند ثبت مغناطيسي پايدار مي‌شود، به طوري كه نوشتن داده‌ها روي آن آسان‌تر شده، پس از خنك شدن آن مي‌توان داده‌ها را مجدداً بازيابي نمود. با استفاده از اين روش، مشكل بحراني حد ابرپارامغناطيسي كه دستگاه‌هاي ضبط مغناطيسي با آن مواجه‌اند، برطرف مي‌شود.
در روش‌هاي كنوني دانشمندان بيت‌هاي اطلاعاتي را كه در دماي اتاق كار مي‌كنند، تا اندازه معيني كوچك مي‌كنند، اما اين بيت‌ها با اين كار از لحاظ مغناطيسي ناپايدار شده، از محل خود خارج مي‌شوند، در نتيجه اطلاعات روي آنها پاك مي‌شود.
بررسي‌هاي اخير دانشمندان فرانسوي درباره انتقال گرما بين نوك و سطح به پيشرفت مهمي در زمينه ذخيره گرمايي اطلاعات و ديگر كاربردها منجر شده است. آنها گرمايي را كه بيشتر از طريق هوا و به شيوه رسانش، بين نوك سيليكوني و يك سطح انتقال مي‌يابد، محاسبه كردند.
Pierre-Olivier Chapuis از محققان اين گروه مي‌گويد: ”انتقال گرما در سطح ماكروسكوپي به خوبي شناخته شده است (وقتي برخورد مولكول‌ها در حالت تعادل موضعي ترموديناميكي باشد با تابع پخش فوريه بيان مي‌شود). همچنين انتقال گرما را مي‌توان در يك نظام بالستيك خالص (وقتي كه هيچ برخوردي بين مولكول‌ها وجود ندارد) محاسبه نمود. اما محاسبه انتقال گرما در نظام مياني، وقتي كه مولكول‌ها با هم برخورد دارند، همچنان يك چالش به شمار مي‌آيد.“
دانشمندان در آزمايش خود از يك نوك داراي منبع گرمايي به ابعاد 20 nm كه در فاصله بين صفر تا 50 نانومتري بالاي سطح قرار مي‌گيرد، استفاده كرده‌اند.
مولكول‌هاي هواي بين نوك و سطح، در تماس با اين نوك داغ، گرم شده و روي سطح ديسك قرار مي‌گيرند و گاهي هم قبل از آن با ديگر مولكول‌ها برخورد مي‌كنند. اين محققان براي اولين بار با استفاده از قانون بولتزمن درباره حركت گازها، توانستند توزيع گرمايي در اين مقياس و نيز سطوح شارگرمايي را تعيين كنند. آنها نشان دادند كه انتقال و انتشار گرما از نوك به سطح در مدت چند ده پيكوثانيه و بدون آن كه تماس بين نوك و سطح برقرار شود، انجام مي‌گيرد. آنها همچنين دريافتند كه در فاصله كمتر از 10 nm اين نوك داغ مي‌تواند ضمن حفظ شكل، ناحيه‌اي به پهناي 35 nm را گرم كند و در بيشتر از اين فاصله، شكل از بين رفته و لكه گرمايي به طور قابل توجهي افزايش مي‌يابد.



با اين روش كه پيش‌بيني مي‌شود تا سال دو هزار و ده به بازار راه يابد، مي‌توان چگالي اطلاعاتي معادل تريليون‌ها بيت (ترابايت) را دريك اينچ مربع جا داده و چگالي جريان را هم كمتر نمود. از اين روش همچنين مي‌توان در ميكروسكوپ‌هاي گرمايي پيمايشي كه مانند يك نانودماسنج، گرما و رسانش گرمايي در مقياس نانو را حس مي‌كنند، استفاده نمود. در اين روش اطلاع از سطح شار گرمايي، براي تشخيص اين كه آيا به دماي بحراني (مانند نقطه ذوب) رسيده‌ايم يا نه، بسيار مهم است.
به گفته اين محققان در اين روش با كاهش گرماي منبع، مي‌توان به بررسي دقيق‌تر نمونه نسبت به آنچه هم‌اكنون انجام مي‌شود، پرداخت.
اين محققان نتايج كار خود را در مجله Nanotechnology به چاپ رسانده‌اند.

[Behzad AZ]

فيزيكدانان دانشگاه تورنتو موفق شدند براي اولين بار تكنيكي را براي فشردن نور ابداع كنند.

به گزارش سرويس «علمي» خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، اين دانشمند‌ان تكنيك جديدي را ابداع كرده‌اند كه به كمك آن مي‌توان نور را به اندازه كوآنتوم هاي بنيادي محدود كرد.

به گفته دانشمند‌ان، اين يافته راه را براي كاربردهاي بالقوه در اندازه‌گيري‌هاي فوق‌العاده دقيق و حساس، ساخت نسل آينده ساعت‌هاي اتمي، انجام محاسبات كوانتومي به شيوه‌هاي نوين و بالاخره اساسي‌ترين درك انسان از كائنات، هموار خواهد كرد.

كريستر شالم، راب آدامسون و آفرايم اشتنبرگ، فيزيكدانان دپارتمان فيزيك و مركز اطلاعات كوانتومي و كنترل كوانتوم در دانشگاه تورنتوي كانادا اين تحقيق را به انجام رسانده‌اند.

دكتر كريستر شالم درباره اين دستاورد استثنايي مي‌گويد: علم اندازه‌گيري دقيق در واقع قلب تمام علوم آزمايشي است. هر چه بتوانيم چيزي را دقيق‌تر اندازه‌گيري و سنجش كنيم، مي‌توانيم اطلاعات بهتري درباره آن به دست بياوريم.

در جهان كوانتوم، جايي كه اجرام و اشيا به كوچكترين اندازه خود مي‌رسند، دقت در اندازه‌گيري بسيار اهميت پيدا مي‌كند. بر همين اساس نور يكي از دقيق ترين ابزار اندازه‌گيري در دانش فيزيك محسوب مي‌شود، اما در جهان فن‌آوري مدرن كوآنتومي محدوديت‌هاي خود را نيز دارد. كوچكترين ذره نور يك فوتون است و آنقدر كوچك است كه يك لامپ معمولي در يك تريليون ثانيه ميلياردها فوتون آزاد مي‌كند، به رغم ماهيت عجيب و غير قابل تصور اين ذرات كوچك، فن‌آوري‌هاي پيشرفته كوانتومي براي ذخيره و اصلاح اطلاعات به فوتونهاي منفرد و مجزا وابسته است؛ بنابراين با دستيابي به فن‌آوري فشردن نور مي‌توان به اطلاعات جديد و بسيار متفاوت و مفيدي براي ادامه تحقيقات در عرصه علوم مختلف دست پيدا كرد.