پاسخ به:فناوری نانو
پنج شنبه 12 بهمن 1391 8:24 PM
|
|
|
از روش های مناسب برای درك مفاهيم نانويي، مطالعه نقاط شروع اين فناوري در دنياي علم است. در قرن بيستم، با كشف قابليت هاي گسترده مولكول ها در ساختن مواد جديد، دانش هاي مرتبط با ذرات ريز توسعه يافت. يكي از اين يافته ها كه امروزه توسعه چشمگيري یافت، كلوييد و انواع گوناگون آن است. كلوييد چيست؟ اگر در يك لوله آزمايش تا يك سوم گنجايش آن الكل معمولي بريزيم و به آن نصف قاشق چايخوري گَرد گوگرد اضافه كنيم و سپس مخلوط حاصل را با ملايمت داخل بِشِر آب داغ حرارت دهيم و هم بزنيم، مي بينيم كه گوگرد در الكل حل مي شود. اما اگر چنين محلولي را در يك ظرف سرد خالي كنيم، مي بينيم كه پديد‌ه ديگري به وجود مي آيد. در مخلوط جديد، گوگرد به صورت ذرات ريزي درمي آيد و هر ذره با آنكه خيلي ريز است، از صدها و گاهی هزاران اتم تشكيل شده است. اين ذرات را «كلوييد» مي نامند. كلوييد چگونه كشف شد؟ «توماس گراهام»، در سال 1861، عبور مواد گوناگون را از درون غشاي «تراوا» آزمايش كرد. او دريافت كه گروهي از اجسام به آساني از درون غشا عبور مي كنند و گروه ديگر به هيچ وجه از آن نمي گذرند. اين دانشمند، اجسام گروه اول را «كريستالوئيد» (شبه بلور) و گروه دوم را «كلوييد» (شبه چسب) ناميد. كلوييدها محلول نيستند كلوييدها در ظاهر به صورت محلول به نظر می آیند؛ يعني به ظاهر همگن و شفاف هستند و مانند محلول ها از منافذ كاغذ صافي مي گذرند. با این حال، چهار تفاوت اساسي ميان كلوييدها و محلول ها هست که عبارت است از: 1_ در كلوييدها، اندازه ذرات پخش شده، از اندازه ذرات حل شده در محلول ها، يعني مولكول ها و يون ها، بزرگتر و بين 7 تا 10 و 8 تا 10 سانتي متر است؛ در حالي كه اندازه ذرات حل شده در محلول ها در حدود 9 تا 10 متر (نانومتر) است؛ يعني ابعاد يونها. 2_ اگر چه به طور معمول، اندازه ذرات سازنده كلوييدهای آن قدر كوچك است كه از منافذ كاغذ مي گذرد، اما آن قدر بزرگ هم هست كه وقتي در مسير نور قرار گيرد، بتواند نور را به اطراف پخش کند. اگر در جاي تاريكی، دو ظرف، يكي شامل محلولي مانند آب نمك و ديگري شامل كلوييدي مانند FeCl3 را در آب جوش، در كنار يكديگر قرار دهيد و نوري باریکی به آن بتابانيد و از پهلو به آن دو نگاه كنيد، مي بينيد كه مسير عبور نور در داخل محلول مشخص نيست، ولي در داخل كلوييد كامل مشخص است. 3_ كلوييدها بر خلاف محلول ها حالت پايدار ندارد، بلكه با گذشت زمان تغيير مي كند. 4_ ذرات سازنده كلوييدها بر خلاف ذرات سازنده محلول ها، در شرايط معينی برای نمونه، بر اثر سرد كردن يا گرم كردن يا در مجاورت با برخي از ذرات ديگر، به يكديگر متصل مي شود و ذرات بسيار بزرگتري را تشكيل مي دهد؛ در اين صورت، كلوييد حالت «نيمه جامد» يا «ژله» به خود می گيرد يا اينكه لخته مي شود. اندازه هاي كلوييدي اگر جسمي را - كه نرم ساييده شده است - در آب بريزيم، يكي از این سه حالت را می بینیم: 1_ ممكن است «محلول حقيقي» تشكيل شود كه نتيجه پراكنده شدن اتم ها، مولكول ها يا يون هاي آن جسم در حلال است. اندازه ذرات در اين محلول از حدود یک نانومتر تجاوز نمي كند. 2_ اين امكان وجود دارد كه ذراتِ بزرگتر از حدود 100 نانومتر باقي بماند. اين ذرات ميكروسكوپي، بتدريج ته نشين مي شود. از آن جایی كه اين ذرات به طور موقت معلق هستند و بر اثر ماندن، ته نشين مي شوند، به آن مخلوط، «مخلوط معلق» يا «سوسپانسيون» مي گويند. 3_ ذراتي كه اندازه آنها از یک نانومتر تا حدود 100 نانومتر تغيير مي کند، به طور معمول، به صورت پراكنده در همه جاي محيط باقي مي ماند. اين نوع مخلوط «كلوييد» ناميده مي‌شود؛ به عبارت ديگر، در هر مخلوط كلوييدي «نانوذرات» وجود دارند. كلوييدها در ميانه سوسپانسيون ها و محلول ها قرار مي گيرند، ولي ناهمگن به شمار مي روند. محيط هاي پيوسته ــ همچون آب يا الكل ــ و جسم پراكنده، هر كدام وضعيت جداگانه اي به وجود مي آورند. چند نكته الف) حركت براوني ذرات كلوييدي اگر يك قطره شير را با ميكروسكوپ نوري، با دقت ببینيد، ذرات تشكيل دهنده آن را در حال حركت دایم مي بينيد. اين ذرات پيوسته و به طور نامنظم تغيير جهت مي دهند. ذرات كلوييدي هنگامي كه به هم مي رسند، در برخورد با يكديگر تغيير مسير مي دهند؛ به اين حركت دایمي و نامنظم ذرات كلوييدي «حركت براوني» مي گويند. ب) دستگاه الكتروفورِز دستگاهي است كه براي مطالعه حركت ذرات كلوييدي در ميدان الكتريكي استفاده مي گردد. ج) دياليز فرايند جدا كردن يون ها از ذرات كلوييدي «دياليز» ناميده مي شود. به طور معمول اين كار به كمك غشاي مناسبی صورت مي گيرد. امروزه از دياليز به طور گسترده براي تصفيه خون استفاده مي شود. مطالعه و آزمايش بر روي انواع كلوييدهاي جامد در مايع آسان و ارزانتر از زمينه هاي ديگر نانوفناوري به نظر مي رسد. شايد شما هم بتوانيد نانوذرات مفيدي بسازيد! حال كه مي دانيد سابقه و ريشه نانوذرات همان كلوييدها هستند، منابع علمي بيشتري در اختيار داريد. |
کریمی که جهان پاینده دارد تواند حجتی را زنده دارد
دانلود پروژه و کارآموزی و کارافرینی
