سرفصل های درس مبانی نانو تكنولوژی

نام بسته درسی: مبانی نانوتکنولوژی

——————————–

فهرست:

نانوتکنولوژی

نانوساختار ها

محدودیت کوانتومی

بلورها

عدد کئوردینانسی(CN)

روشهای ساخت مواد نانوکریستالی

اجسام رسانا و غیر رسانا

رسانایی الکترونیکی در مواد جامد

نظریه نواری جامدات و جرم موثر

مساحت سطحی نانوذرات

سنتز مواد نانو

نانوذرات صفربعدی

نانوساختار های تک بعدی

نانوساختارهای دوبعدی

نانوساختارهای سه بعدی

سل – ژل

نانوکامپوزیت ها

اصلاح سطح فاز نانو

ترمودینامیک و مکانیک آماری سیستم های کوچک

شناسایی مواد نانو

آماده سازی نمونه

میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM)

میکروسکوپ های الکترونی روبشی(SEM)

روشx-Ray

کاربردهای نانوذرات

شیمی معدنی

شیمی تجزیه

شیمی آلی

شیمی فیزیک

ریاضی

بخشی از بسته درسی مبانی نانوتکنولوژی :

نانوتکنولوژی

تعریف : نانوتکنولوژی فناوری موادی است که در ابعاد نانو می باشد. برای افزایش عملکرد نانو سایز ذرات، توزیع اندازه ذرات، نسبت سطح به حجم زیاد، مورفولوژی سطح و تغییر خصوصیات فلزی مورد بررسی هستند.

نانوساختار ها

بر اساس ابعاد تقسیم بندی می شود: 1) نانوساختار صفر بعدی. 2) نانوساختار یک بعدی. 3) نانوساختار دوبعدی. 4) نانوساختار خاص

در وهله دوم نانوساختارها باید خواص مرتبط با اندازه و متفاوت از حالت معمول یا اصطلاحاً حالت بالک ‏داشته باشند. یعنی با تغییر اندازه به ابعاد نانو تغییر خواص مواد را شاهد باشیم. عموماً خواص جدید ‏حاصل از یک یا چند پدیده زیر می باشد.‏

الف)ازدیادسطح
در هر فرایند شیمیایی که یکی از واکنش دهنده ها در آن جامد باشد، سطح اهمیت پیدا می کند. زیرا از دیدگاه ‏سینیتیک واکنش، ابتدا باید اتمهای سطح واکنش داده تا بقیه اتمها در معرض واکنش دهنده قرار گرفته ‏و واکنش ادامه پیدا کند. برای روشن شدن مطلب به مقایسه واکنش زنگ زدن یا خوردگی آهن و آلومینیم ‏می پردازیم. در فلز آهن پس از اینکه سطح آن زنگ می زند اکسید آهن متخلخل ایجاد می شود. آب و ‏اکسیژن می توانند به داخل این لایه متخلخل نفوذ کرده و با آهن واکنش داده مجدداً اکسید آهن تشکیل ‏می شود و تکرار این فرایند باعث می شود تمامی آهن به اکسید آهن مبدل شود. اما اکسید آلومینیم ‏روی سطح را طوری می پوشاند که به اکسیژن اجازه ورود نداده و باعث توقف خوردگی می شود.‏

ب)کوانتیزه شدن ترازهای انرژی

به تبدیل مقادیر پیوسته به یکسری حالات گسسته کوانتیزه شدن گفته می شود. به تعبیر ساده در یک ‏جامد بالک، ترازهای انرژی در هم فشرده و به صورت یک نوار در می آیند (شکل زیر). از دیدگاه عملی ‏یک الکترون می تواند انرژی های متفاوتی دریافت و به تراز انرژی بالاتر برود. اما در یک نانوساختار الکترون ‏باید دقیقاً مقدار مشخصی انرژی دریافت کند تا به تراز بالاتر صعود کند. ‏

شکل1. تغییر ترازهای انرژی به نوار های انرژی از اتم منفرد تا حالت بالک

پ) اهمیت یافتن نیروهای واندروالس

نیروهای واندروالس در اثر دوقطبی های لحظه ای درشت مولکولها پدید آمده و به دلیلی ضعیف بودن این ‏نیرو غالباً از آن چشم پوشی می شود. اما چندی پیش دانشمندان دریافتند تقریباً روی همه چیز در کره ‏زمین با آب پوشانده شده این امر را مرتبط با نیروی واندر والس دانستند. از دیدگاه نانو لایه آب به قدری ‏نازک است که می تواند حتی روی سطوح قائم قرار بگیرد بدون اینکه نیروی وزن آن را سرازیر کند. مورد ‏جالب دیگر تحقیقاتی بروی مارمولک بود که با عنوان نانو مکانیک عرضه شد. دانشمندان دریافتند زیر ‏پاهای مامولک با نانو الیافی پوشانده شده که در نوک این نانو الیاف یک پرچم قرار دارد. این ‏پرچم ها در حقیقت یک لایه با ضخامت نانومتری بوده و زمانی که این پرچمها کاملاً روی سطح پخش می ‏شوند (درست مثل مولکول های آب) می توانند وزن مارمولک را تحمل کنند و این حیوان قادر است حتی ‏روی شیشه های صیقلی در حالت قائم راه برود. نتایج این تحقیقات به ساخت نوعی چسب منتهی شد که ‏‏200 بار از نوع غیر نانویی آن قویتر است.‏

برای مشاوره اینجا بزنید