0

فناوري نانو چيست؟

 
samsam
samsam
کاربر طلایی1
تاریخ عضویت : بهمن 1387 
تعداد پست ها : 50672
محل سکونت : یزد

فناوري نانو چيست؟

فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (1 نانومتر يک ميليارديم متر است).
اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم.
واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در کتابي تحت عنوان : «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو»بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آنرا در کتابي تحت عنوان «نانوسيستم‌ها ماشين‌هاي مولكولي چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.

چهار راه برای رسیدن به آرامش:
1.نگاه کردن به عقب و تشکر از خدا  2.نگاه کردن به جلو و اعتماد به خدا  3.نگاه کردن به اطراف و خدمت به خدا  4.نگاه کردن به درون و پیدا کردن خدا

پل ارتباطی : [email protected]

تالارهای تحت مدیریت :

مطالب عمومی کامپیوتراخبار و تکنولوژی های جدیدسیستم های عاملنرم افزارسخت افزارشبکه

 

سه شنبه 26 آبان 1388  7:57 PM
تشکرات از این پست
takhtejamshid
takhtejamshid
کاربر برنزی
تاریخ عضویت : مهر 1388 
تعداد پست ها : 494
محل سکونت : اصفهان

پاسخ به:فناوري نانو چيست؟

كاربرد نانو تكنولوژي در كامپيوتر و الكترونيك؛ انقلابي در فناوري نانو

هدف از نگارش اين نوشتار، مرور يكي از روش هاي بكارگيري فناوري نانو است. براي مثال اين فناوري نسبتاً نو، در كامپيوتر و قطعات الكترونيكي كاربرد بسياري دارد. از مثالي كه ريچارد فايمن در سخنراني خود استفاده كرد، شروع مي كنيم. در واقع با اين مثال ميخواهيم ابعاد و اندازه هاي نانويي را با اندازه هاي خيلي كوچكي كه تكنولوژي آنها هم اكنون در دسترس است، مقايسه بكنيم. او كه جايزۀ نوبل فيزيك را دريافت كرده بود، در كنفرانس سال 1960 تحت عنوان «فضاي زيادي وجود دارد» به بحث در مورد توانايي ها و امكان ساخت مواد نانو مقياس پرداخت. او به گونه اي خيال پردازانه، خطوطي حكاكي شده با به كارگيري باريكۀ الكتروني و با عرضي به اندازۀ چند اتم را فرض كرد كه در واقع وجود ليتوگرافي توسط باريكۀ الكتروني را پيش بيني مي كرد. در واقع فاينمن با اين سوال شروع كرد: "چرا نمي توانيم بيست و نه پوشينۀ دايره المعارف بريتانيكا را به سر يك سوزن بنويسيم؟" و ادامه داد "قطر ته سوزن 1/16 اينچ است. اگر آن را بيست و پنج هزار بار بزرگ كنيم سطح آن با كل سطح صفحات دايره المعارف برابر مي شود. پس كافي است همه نوشته ها را بيست و پنج هزار بار كوچك كنيم." اگر چه انديشه هاي فاينمن بازتاب چنداني توسط دانشمندان آن زمان نداشت؛ هم اكنون بسياري از فرضيات او به واقعيت پيوسته اند.
ريچارد فاينمن به پاس كمك هاي شايانش به الكتروديناميك كوانتومي (موضوعي بسيار دور از فناوري نانو) جايزۀ نوبل فيزيك را دريافت كرده بود. همگام با او، رويا پردازان ديگري نيز مشغول به فعاليت بودند. راف لندور فيزيكداني نظري بود كه در سال 1957 براي IBM كار مي كرد. وي ايده هايي در پيرامون نانو الكترونيك داشت و به ارزش اثرات مكانيك كوانتومي در اين زمينه پي برده بود.


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.


سيم چي،ع. آشنايي با نانو ذرات، انتشارات موسسۀ انتشاراتي دانشگاه صنعتي شريف،1387، 23-76 

حبيبي، س. محمدي شادپور،م. نانو تكنولوژي و پيدايش كاربردهاي جديد، انتشارات الماس دانش، 1387، 23-55.

جهانشاهي،م. نانو فناوري زيستي و نانو فناوري مولكولي، انتشارات جهان نو، 1388، 10-12.

انجمن علمي دانشجويي نانوتكنولوژي دانشكده فني دانشگاه تهران، نانوتكنولوژي آئينه تكنولوژي آفرينش، كميتة مطالعات سياست نانوتكنولوژي، 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
mobile
سلام
چهارشنبه 27 آبان 1388  3:51 AM
تشکرات از این پست
takhtejamshid
takhtejamshid
کاربر برنزی
تاریخ عضویت : مهر 1388 
تعداد پست ها : 494
محل سکونت : اصفهان

پاسخ به:فناوري نانو چيست؟


محاسبه انتقال گرما در سطوح نانومقياس

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.

 
mobile
سلام
چهارشنبه 27 آبان 1388  3:53 AM
تشکرات از این پست
دسترسی سریع به انجمن ها