شهريار

جواني حسرتا با من وداع جاوداني کرد
وداع جاوداني حسرتا با من جواني کرد

بهار زندگاني طي شد و کرد آفت ايام
به من کاري که با سرو و سمن باد خزاني کرد

قضاي آسماني بود مشتاقي و مهجوري
چه تدبيري توانم با قضاي آسماني کرد

شراب ارغواني چاره‌ي رخسار زردم نيست
بنازم سيلي گردون که چهرم ارغواني کرد

هنوز از آبشار ديده دامان رشک دريا بود
که ما را سينه‌ي آتشفشان آتشفشاني کرد

چه بود ار باز مي‌گشتي به روز من توانائي
که خود ديدي چها با روزگارم ناتواني کرد

جواني کردن اي دل شيوه‌ي جانانه بود اما
جواني هم پي جانان شد و با ما جواني کرد

جواني خود مرا تنها اميد زندگاني بود
دگر من با چه اميدي توانم زندگاني کرد

جوانان در بهار عمر ياد از شهريار آريد
که عمري در گلستان جواني نغمه خواني کرد

         ***************************************

 

                    ***************************************************

تا کی در انتظار گذاری به زاريم

 

باز آی بعد از اين همه چشم انتظاريم

 

 

 

ديشب به ياد زلف تو در پرده‌های ساز

 

جانسوز بود شرح سيه روزگاريم

 

 

 

بس شکوه کردم از دل ناسازگار خود

 

ديشب که ساز داشت سر سازگاريم

 

 

 

شمعم تمام گشت و چراغ ستاره مرد

 

چشمی نماند شاهد شب زنده‌داريم

 

 

 

 

 

شرمم کشد که بی تو نفس می‌کشم هنوز

 

تا زنده ام بس است همين شرمساريم

 

شیمی بلورها

مقدمه:

در بلورها پراکندگی و فاصله اجزا ٬ دارای نظم هندسی ویژه‌ای است که معمولا" در تمام جهتها یکسان نیست. برخلاف بلورها در جامدهای بی شکل یا غیر بلورین پراکندگی و فاصله اجزای سازنده آنها در همه جهتها یکسان است. از اینرو بعضی از خواص فیزیکی جامدهای غیر بلورین ٬ مانند رسانایی گرمایی ٬ انتشار نور و رسانایی الکتریکی نیز در همه جهتها یکسان است. به این جامدهای غیر بلورین همسانگرد (ایزوتروپ) می‌گویند. چون خواص فیزیکی بیشتر جامدهای بلورین در جهتهای مختلف متفاوت است به آنها ناهمسانگرد می‌گویند. تنها بلورهایی که در دستگاه مکعبی متبلور می‌شوند مانند اجسام غیر بلورین عمل می‌کنند، چون در سه جهت فضایی دارای ابعاد مساوی هستند.

کاربرد ناهمسانگردی

پدیده ناهمسانگردی سبب پیدایش خواصی در بلورها می‌شود که کاربردهای مختلف و مهمی در صنعت دارند. مثلا" اگر بلورهایی مانند کوارتز و یا تورمالین را از دو طرف بکشیم و یا فشار دهیم در جهت عمود بر فشار یا کشش دارای بار الکتریکی مخالف یکدیگر می‌شوند. اگر جهت این فشار یا کشش را عوض کنیم نوع بار الکتریکی تغییر می‌کند، به این پدیده پیزوالکتریک می‌گویند.
گرما در بعضی از بلورها الکتریسته ایجاد می‌کند و سبب می‌شود یک سوی آنها بار مثبت و سوی مقابل بار منفی بیابد. در نتیجه میان این دو سو اختلاف پتانسیل الکتریکی بوجود می‌آید. همچنین اگر به این بلور جریان الکتریکی متناوب وصل کنیم، بلورها به تناوب منبسط و منقبض می‌شوند و بر اثر ارتعاش ٬ صوت تولید می‌کنند. از این خاصیت برای تولید صوت ٬ ماورای صوت ٬ نوسانهای الکتریکی ٬ ساختن میکروفونهای بلوری و سوزن گرامافون استفاده می‌شود.

خواص نیم رسانایی :

بعضی از بلورها مانند بلور عنصرهای ژرمانیم ٬ سیلیسیم و کربن خاصیت نیم رسانایی دارند و تا اندازه‌ای جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهند. اگر بلورهای نیم رسانا را گرما دهیم و یا در مسیر تابش نور قرار دهیم٬ مقاومت الکتریکی آنها کم می‌شود و الکتریسیته را بهتر عبور می‌دهد. نیم رساناها در صنایع الکترونیک و مخابرات بصورت دیود و ترانزیستور و قطعه‌های دیگر الکترونیکی بکار می‌روند. دیود یا یکسو کننده از دو قطعه بلور نیمه رسانا ساخته می‌شود و برای یکسو کردن جریانهای متناوب بکار می‌رود. ترانزیستور از سه قطعه بلور نیم رسانا تشکیل می‌شود و برای تقویت جریانهای ضعیف و یکسو کردن جریان متناوب بکار می‌رود. دیودها و ترانزیستورها از قسمتهای اصلی گیرنده‌ها و فرستنده‌های رادیو و تلویزیون هستند.

پدیده دو شکستی :

بعضی از بلورها نور را به دو دسته پرتو تقسیم می‌کنند، بر اثر این پدیده در کانیهای شفاف ٬ مانند کربنات کلسیم شکست مضاعف ایجاد می‌شود. اگر نوشته‌ای را زیر کربنات کلسیم قرار دهیم بصورت دو نوشته دیده می‌شود.
بعضی از بلورها خاصیت جذب انتخابی دارند. مانند بلور تورمالین که پرتوهای نور را به دو دسته تقسیم می‌کند. یک دسته آنها را جذب می‌کند و دسته دیگر را از خود عبور می‌دهد. از این خاصیت برای ساختن فیلمها و عدسیهای قطبنده (پلاریزان) و برای کاهش شدت نور چراغهای اتومبیل استفاده می‌شود. عدسیهای قطبنده را در ساختن ابزارهای نوری مانند میکروسکوپهای قطبنده (پلاریزان) را از ورقه نازک پولاروید (ورقه شفاف و نازک نیترات سلولز) می‌پوشانند.

خواص ساختاری :

بعضی از ویژگیهای بلورها به نوع و موقعیت پیوند بین مولکولهای آنها بستگی دارد. مثلا" هر چه پیوند اجزای یک بلور قویتر باشد نقطه ذوب آن بالاتر و سختی و مقاومت آن بیشتر است، مانند بلورهای الماس و گرافیت که از نظر ترکیب شیمیایی یکسان هستند و هر دو از کربن تشکیل شده‌اند، اما به دلیل تفاوت در پیوند شیمیایی میان اتمهای آنها سختی و مقاومت گرافیت کم ، اما سختی و مقاومت الماس بسیار زیاد است. بعضی از بلورها به سبب شکل پیوندهای داخلی ٬ در امتدادهای معینی به آسانی می‌شکنند، مانند بلور نمک طعام و بعضی به آسانی ورقه ورقه می‌شوند، مانندبلورهای میکا. از خاصیت سختی و مقاومت بلورها در ساختن انواع کاغذها و تیغه‌های سمباده و همچنین در ساعت سازی استفاده می‌کنند.

بلور شناسی :

 

نگاه اجمالی

بلور شناسی ، علم مطالعه بلورهاست. با ارائه روشی برای توضیح چگونگی تعیین خواص فیزیکی ماده از روی سطح آن ، یعنی اصل تقارن بلور شناسی بصورت علمی مستقل در آمد. در دهه 1880 ، فیزیکدانان شواهد کافی گرد آورده بودند که پدیده‌های مختلفی از قبیل در شکستگی ، انبساط گرمایی ، وقف الکتریسیته و پیزو الکتریسیته را باید با استفاده از شکل بلور توضیح داد. برای مطالعه بلورها روشهای مختلفی وجود دارد که از مهمترین آنها بلور شناسی توسط اشعه ایکس و روشهای پراش الکترون.

سیر تحولی و رشد:

مطالعه بلورها به دوران یونانیها و رومیها و مطالعات کوارتزهای گوناگون ، توسط ننوفراستو و پلینیو ، باز می‌گردد. در سده هفدهم نخستین تلاشها برای توصیف نظم ساختاری بلورها به عمل آمد. رابرت هوک اظهار داشت که مشکل کوارتز را با فرض این که کوارتز از آرایش تناوبی کره‌هایی تشکیل شده باشد، می‌توان توضیح داد. کریستیان هویگنس به منظور توصیف پدیده دو شکستی نور ، فرض کرد که کلسیت از آرایش تناوبی بیضیهای دوار تشکیل شده است. در سال 1784 ، ژنه ژوست هادی این فرض را مطح کرد که در بلورها مولکولها در گروههایی به شکل متوازی السطوح قرار گرفته‌اند. در آرایش فضایی این گروهها می‌تواند شکل بلوری ماکروسکوپیکی مشاهده شده را توضیح دهد.

در سال 1827 اوگوست کوشی معادله مربوط به کشسانی را بدست آورد و با این مطالعات و با استفاده از بیست و یک پارامتر توانست شرح دهد، چگونه جسم جامد تحت اثر کنش خارجی معلوم کرنش می‌کند. او به مطالعات خود ادامه داد و دریافت که برای توصیف بلورها با توجه به طبیعت شبکه‌ای‌ آنها به پارامترهای کمتری نیاز است. پنج سال بعد توانست ارنست نویمن این نتیجه‌ها را برابر مطالعه برهمکنش میان نورد ماده بر اساس مکانیک بکار برد. او فرض کرد که نور از ذرات خردی درست شده است. دانشجوی وی والدر سار فوگست که بعدها استاد دانشگاه کوتینگتون شد، نخستین کسی بود که تمام اطلاعات و دستاوردهای مربوط به ارتباط میان خواص فیزیکی و ساختار بلورها را در تناوبی گرد آورد.

 

ادامه مطلب

 

سختی آب

ادامه مطلب

سختی آب (Hardner) ، اساسا به معنی ظرفیت آن در ترسیب صابون است.

عناصر ایجاد کننده سختی آب

صابون عمدتا توسط کلسیم و منیزیم قابل ترسیب است، ولی به غیر از آنها فلزات دیگری نظیر آلومینیوم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم و روی نیز در ایجاد سختی آب شرکت می‌کنند، ولی از این نظر که دو عنصر اولی در مقادیر زیاد در آبهای طبیعی وجود دارند، لذا سختی آب بطور عمده بر اساس این دو سنجیده می‌شود. ولی با وجود این ، اگر مقادیر فلزات دیگر قابل توجه باشد، باید آنها را نیز محسوب داشت.

 

 

 

 

 

ادامه مطلب

 

پایین آوردن سختی آب

برای پایین آوردن سختی آب بهترین روش استفاده از صمغ شیمیایی و یا همان رزین می باشد. برای این کار مقداری رزین با حداقل ۳ یا ۴ سایز تهیه نمایید . دقت کنید که رزین یک ماده صنعتی ست. یک تکه لوله پلیکا و یا هر چیز دیگری که می توان از آن به عنوان محفظه استفاده کرد تهیه و سر و ته آن را ببندید و درون آن را از لایه های رزین با لایه های دانه بندی متفاوت پر کنید. سپس  روی درپوش سر وکف آن را به اندازه شیلنگ آب سوراخ نمایید و درست زیر در پوش ها یک تکه توری سیمی برای جلوگیری از خروج دانه ها قرار دهید و سپس ۲ تکه شیلنگ را بر روی سوراخ ها محکم کنید به طوری که هیچ منفذی بین محفظه رزین و شیلنگ ها باقی نماند.

ادامه مطلب

صدمات آب سخت و نحوه رفع آن

آب سخت آبی است که حاوی نمك‌هاي معدني از قبيل ترکیبات کربنات‌های هیدروژنی٬ کلسیم ٬ منیزیم و ... است.

سختی آب بر دو نوع است: دایمی و موقت.

تغییرات سختی آب

بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولاً سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود. و بعضی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غار ها ایجاد شود.

 

 

ادامه مطلب

 

 

بیوشیمی

بیوشیمی:

 

بیوشیمی علمی است که درباره ترکیبات و واکنشهای شیمیایی در موجودات زنده بحث می‌کند.

دید کلی

اساس شیمیایی بسیاری از واکنشها در موجودات زنده شناخته شده است. کشف ساختمان دو رشته‌ای دزاکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) ، جزئیات سنتز پروتئین از ژنها ، مشخص شدن ساختمان سه بعدی و مکانیسم فعالیت بسیاری از مولکولهای پروتئینی ، روشن شدن چرخه‌های مرکزی متابولیسم وابسته بهم و مکانیسمهای تبدیل انرژی و گسترش تکنولوژی Recombinant DNA (نوترکیبی DNA) از دستاوردهای برجسته بیوشیمی هستند. امروزه مشخص شده که الگو و اساس مولکولی باعث تنوع موجودات زنده شده است.

تمامی ارگانیسمها از باکتریها مانند اشرشیاکلی تا انسان ، از واحدهای ساختمانی یکسانی که به صورت ماکرومولکولها تجمع می‌یابند، تشکیل یافته‌اند. انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به ریبونوکلئیک اسید (RNA) و پروتئین در تمامی ارگانیسمها به صورت یکسان صورت می‌گیرد. آدنوزین تری فسفات (ATP) ، فرم عمومی انرژی در سیستمهای بیولوژیکی ، از راههای مشابهی در تمامی جانداران تولید می‌شود.

تاثیر بیوشیمی در کلینیک

مکانیسمهای مولکولی بسیاری از بیماریها ، از قبیل بیماری کم خونی و اختلالات ارثی متابولیسم ، مشخص شده است. اندازه گیری فعالیت آنزیمها در تشخیص کلینیکی ضروری می‌باشد. برای مثال ، سطح بعضی از آنزیمها در سرم نشانگر این است که آیا بیمار اخیرا سکته قلبی کرده است یا نه؟بررسی DNAدر تشخیص ناهنجاریهای ژنتیکی ، بیماریهای عفونی و سرطانها نقش مهمی ایفا می کند. سوشهای باکتریایی حاوی DNA نوترکیب که توسط مهندسی ژنتیک ایجاد شده است، امکان تولید پروتئینهایی مانند انسولین و هورمون رشد را فراهم کرده است. به علاوه ، بیوشیمی اساس علایم داروهای جدید خواهد بود. در کشاورزی نیز از تکنولوژی DNA نوترکیب برای تغییرات ژنتیکی روی ارگانیسمها استفاده می‌شود.

گسترش سریع علم و تکنولوژی بیوشیمی در سالهای اخیر ، محققین را قادر ساخته که به بسیاری از سوالات و اشکالات اساسی در مورد بیولوژی و علم پزشکی جواب بدهند. چگونه یک تخم حاصل از لقاح گامتهای نر و ماده به سلولهای عضلانی ، مغز و کبد تبدیل می‌شود؟ به چه صورت سلولها با همدیگر به صورت یک اندام پیچیده درمی‌آیند؟ چگونه رشد سلولها کنترل می‌شود؟ علت سرطان چیست؟ مکانیسم حافظه کدام است؟ اساس مولکولی اسکیزوفرنی چیست؟

مدلهای مولکولی ساختمان سه بعدی

وقتی ارتباط سه بعدی بیومولکولها و نقش بیولوژیکی آنها را بررسی می‌کنیم، سه نوع مدل اتمی برای نشان دادن ساختمان سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مدل فضا پرکن (Space _ Filling)

این نوع مدل ، خیلی واقع بینانه و مصطلح است. اندازه و موقعیت یک اتم در مدل فضا پرکن بوسیله خصوصیات باندها و شعاع پیوندهای واندروالسی مشخص می‌شود. رنگ مدلهای اتم طبق قرارداد مشخص می‌شود.

مدل گوی و میله (ball _ and _ Stick)

این مدل به اندازه مدل فضا پرکن ، دقیق و منطقی نیست. برای اینکه اتمها به صورت کروی نشان داده شده و شعاع آنها کوچکتر از شعاع واندروالسی است.

مدل اسکلتی (Skeletal)

ساده‌ترین مدل مورد استفاده است و تنها شبکه مولکولی را نشان می‌دهد و اتمها به وضوح نشان داده نمی‌شوند. این مدل ، برای نشان دادن ماکرومولکولهای بیولوژیکی از قبیل مولکولهای پروتئینی حاوی چندین هزار اتم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فضا

در نشان دادن ساختمان مولکولی ، بکار بردن مقیاس اهمیت زیادی دارد. واحد آنگستروم ()، بطور معمول برای اندازه‌گیری طول سطح اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال ، طول باند C _ C ، مساوی 1،54 آنگستروم می‌باشد. بیومولکولهای کوچک ، از قبیل کربوهیدراتها و اسیدهای آمینه ، بطور تیپیک ، طولشان چند آنگستروم است. ماکرومولکولهای بیولوژیکی ، از قبیل پروتئینها ، 10 برابر بزرگتر هستند. برای مثال ، پروتئین حمل کننده اکسیژن در گلبولهای قرمز یا هموگلوبین ، دارای قطر 65 آنگستروم است. ماکرومولکولهای چند واحدی 10 برابر بزرگتر می‌باشند. ماشینهای سنتز کننده پروتئین در سلولها یا ریبوزومها ، دارای 300 آنگستروم طول هستند. طول اکثر ویروسها در محدوده 100 تا 1000 آنگستروم است. سلولها بطور طبیعی 100 برابر بزرگتر هستند و در حدود میکرومتر (μm) می‌باشند. برای مثال قطر گلبولهای قرمز حدود 7μm است. میکروسکوپ نوری حداقل تا 2000 آنگستروم قابل استفاده است. مثلا میتوکندری را می‌توان با این میکروسکوپ مشاهده کرد. اما اطلاعات در مورد ساختمانهای بیولوژیکی از مولکولهای 1 تا آنگستروم با استفاده از میکروسکوپ الکترونی X-ray بدست آمده است. مولکولهای حیات ثابت می‌باشند.

زمان لازم برای انجام واکنشهای بیوشیمیایی

راکسیونهای شیمیایی در سیستمهای بیولوژیکی به وسیله آنزیمها کاتالیز می‌شوند. آنزیمها سوبستراها را در مدت میلی ثانیه () به محصول تبدیل می‌کنند. سرعت بعضی از آنزیمها حتی سریعتر نیز می‌باشد، مثلا کوتاهتر از چند میکروثانیه (). بسیاری از تغییرات فضایی در ماکرومولکولهای بیولوژیکی به سرعت انجام می‌گیرد. برای مثال ، باز شدن دو رشته هلیکسی DNA از همدیگر که برای همانندسازی و رونویسی ضروری است، یک میکروثانیه طول می‌کشد. جابجایی یک واحد (Domain) از پروتئین با حفظ واحد دیگر ، تنها در چند نانوثانیه () اتفاق می‌افتد. بسیاری از پیوندهای غیر کووالان مابین گروههای مختلف ماکرومولکولی در عرض چند نانوثانیه تشکیل و شکسته می‌شوند. حتی واکنشهای خیلی سریع و غیر قابل اندازه گیری نیز وجود دارد. مشخص شده است که اولین واکنش در عمل دیدن ، تغییر در ساختمان ترکیبات جذب کننده فوتون به نام رودوپسین می‌باشد که در عرض اتفاق می‌افتد.

انرژی

ما بایستی تغییرات انرژی را به حوادث مولکولی ربط دهیم. منبع انرژی برای حیات ، خورشید است. برای مثال ، انرژی فوتون سبز ، حدود 57 کیلوکالری بر مول (Kcal/mol) بوده و ATP ، فرمول عمومی انرژی ، دارای انرژی قابل استفاده به اندازه 12 کیلوکالری بر مول می‌باشد. برعکس ، انرژی متوسط هر ارتعاش آزاد در یک مولکول ، خیلی کم و در حدود 0،6 کیلوکالری بر مول در 25 درجه سانتیگراد می‌باشد. این مقدار انرژی ، خیلی کمتر از آن است که برای تجزیه پیوندهای کووالانسی مورد نیاز است، (برای مثال 83Kcal/mol برای پیوند C _ C). بدین خاطر ، شبکه کووالانسی بیومولکولها در غیاب آنزیمها و انرژی پایدار می‌باشد. از طرف دیگر ، پیوندهای غیر کووالانسی در سیستمهای بیولوژیکی بطور تیپیک دارای چند کیلوکالری انرژی در هر مول می‌باشند. بنابراین انرژی حرارتی برای ساختن و شکستن آنها کافی است. یک واحد جایگزین در انرژی ، ژول می‌باشد که برابر 0،239 کالری است.

ارتباطات قابل بازگشت بیومولکولها

ارتباطات قابل برگشت بیومولکولها از سه نوع پیوند غیر کووالانسی تشکیل شده است. ارتباطات قابل برگشت مولکولی ، مرکز تحرک و جنبش موجود زنده است. نیروهای ضعیف و غیر کووالان نقش کلیدی در رونویسی DNA ، تشکیل ساختمان سه بعدی پروتئینها ، تشخیص اختصاصی سوبستراها بوسیله آنزیمها و کشف مولکولهای سیگنال ایفا می‌کنند. به علاوه ، اکثر مولکولهای بیولوژیکی و پروسه‌های درون مولکولی ، بستگی به پیوندهای غیر کووالانی همانند پیوندهای کووالانی دارند. سه پیوند اصلی غیر کووالان عبارت است از: پیوندهای الکترواستاتیک ، پیوندهای هیدروژنی و پیوندهای واندروالسی آنها از نظر ژئومتری ، قدرت و اختصاصی بودن با هم تفاوت دارند. علاوه از آن ، این پیوندها به مقدار زیادی از طرق مختلف در محلولها تحت تاثیر قرار می‌گیرند.

 

 

بیوشیمی بالینی :

 

دید کلی

اینک در عصر تسخیر فضا و پیوند اعضا ، بیوشیمی یکی از پیشرفته‌ترین علومی است که دنیای بی‌جان شیمی را را با دنیای زیست شناسی پیوند داده و ثابت کرده است که بسیاری از بیماریها حتی بازتابهای روانی ، نتیجه تغییرات شیمیایی مواد تشکیل دهنده بدن انسان است و فیزیو پاتولوژی این مواد و ارگانهای وابسته به شناخت بیماریها و درمان آنها کمک شایانی می‌کند.

امروزه دانش جدید بیوشیمی بالینی به مثابه چراغ پرفروغی ، فرا راه پزشکان در شناخت بسیاری از بیماریها قرار گرفته است. پیشرفتهای تکنیکی و فنی در اندازه‌گیری آنزیمها ، هورمونها ، الکترولیتها و متابولیتهای با مقادیر کم و رابطه انکار ناپذیر تغییرات این مواد با ایجاد بیماریهای گوناگون وسعت بی‌نظیری به این رشته از علوم پزشکی داده است.

آب مورد استفاده در آزمایشگاههای بالینی

آب بر حسب درجه خلوص و نوع آن که در آزمایشگاهها مصرف می‌شوند عبارتند از: آب معمولی ، آب مقطر ، آب دیونیزه و آب استریل . برای حل نمودن سرمهای تجارتی که جهت کنترل بکار می‌روند، ساختن محلولهایی استاندارد ، محلولهای مورد آزمایش الکترولتها و رقیق نمودن سرم بیماران باید از آب دیونیزه استفاده کرد. آبی که در آزمایشگاههای تشخیص طبی بکار می‌رود باید دارای خواص زیر باشد: فلزات سنگین آن از 0.01 میلیگرم در لیتر بیشتر نباشد و PH آن بین 7 - 6 باشد.

ادامه مطلب:

 

بیوشیمی گیاهی :

 

دید کلی

گیاهان که منبع غذاها ، داروها و تعداد بیشماری از مواد آلی گوناگون هستند، در حقیقت گنجینه‌ای عظیم از ثروت پنهانی بشمار می‌روند که پیوسته تجدید می‌شوند. گیاهان علاوه بر آنکه نقش تلمبه آب بی‌اندازه پرتوانی را میان خاک و جو ایفا می‌کنند. با بقایای فسیلی خود منشا منابع لازم برای تمدن کنونی هستند. سلول گیاهی آزمایشگاه بنیادی این کارخانه شگرف ترکیبات آلی است. مهم آن است که تعیین شود گیاه با چه فرآیندهایی (فتوسنتز ، تعرق و (واکنشهای متابولیسمی|متابولیسم))) دگرگونی‌های متعددی را باعث می‌شود که از چند ماده ساده آغاز می‌شوند و به تعداد بیشماری از پیچیده‌ترین مواد آلی حاصل از متابولیسم گیاهی می‌رسند.

برخی از فرآیندها مانند فتوسنتز یا چرخه‌های تحولات نیتروژن و گوگرد ، خصلتی عام دارند که به مولکولهای ساده متابولیسم اولیه مانند قندها و آمینو اسیدها و ... که در همه گیاهان مشترک هستند منجر می‌شوند. فرایندهای دیگر ، برعکس ، اختصاصی‌تر هستند و به فرآورده‌های متابولیسم ثانویه حاصل از استفاده مواد متابولیسم اولیه ، می‌انجامد. چنین است قلمرو بیکران و هیجان ‌انگیز بیوشیمی گیاهی که هدف آن پاسخ به این پرسش معقول است که پدیده‌ها چگونه روی می‌دهند، بی‌آنکه بخواهد به پرسش غایت‌گرانه چرا پاسخ دهد. مباحثی که در بیوشیمی گیاهی بحث می‌شوند، در زیر شرح داده می‌شوند.

نقش آب در گیاهان

آب لازمه زندگی است. زندگی در دریاها تولد ‌یافته و واکنشهای متابولیسمی ، مانند ساختارهایی که پایه و اساس این واکنشها هستند فقط در محیط آبکی انجام ‌پذیر هستند. آب در گیاهان علفی و اندامهای جوان در نگهداری حالت تورژسانس دخالت دارد. آب به عنوان متابولیت در تهیه هیدروژن لازم برای ساختن زنجیره‌های هیدروکربنی دخالت دارد. آب در پدیده فتوسنتز نقش کلیدی دارد. آب از طریق تارهای کشنده ریشه جذب شده و از طریق آوندهای چوبی به تمام قسمت‌های گیاه منتقل شده و اعمال خود را انجام می‌دهد.

 

ادامه مطلب:

 

اتوآنالایزر بیوشیمی:

یک وسیله الکترو شیمیایی است که شیمی خون را اندازه میگیرد. عملکرد دستگاه به این صورت است که با تعیین کردن آزمایش مورد نظر برای کامپیوتر دستگاه ، دستگاه محل قرارگیری نمونه را در یک لوله خاص مشخص میکند. سپس توسط پمپ متناسب کننده ، نمونه با معرف های مخصوص آزمایش خاص مخلوط میشود. لازم به ذکر است که مایعات به طور مداوم درون حمام داخل دستگاه در دمای º 37 گرم میشوند .سپس در قسمت رنگسنج دستگاه تغییرات چگالی نوری که در اثر عبور نور از محلول حاصل شده ، توسط یک اشکارساز نوری به سیگنال الکتریکی تبدیل میشود و پردازش میشود تا شیمی مورد نظر را ثبت کند

Dezmed

 

بیوشیمی ساختمانی:

 

 

دید کلی

سلولها از بیومولکولهای متعددی ساخته شده‌اند که هر کدام دارای وظایف منحصر به فردی هستند. بین ساختمان و عملکرد ماکرومولکولها ارتباط مستقیمی وجود دارد. پروتئینها از ترکیب اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند که بسته به توالی اسیدهای آمینه و پیوندهای شرکت کننده در ساختمان آنها به شکلهای مختلف دیده می‌شوند و وظایف مربوط بخود را انجام می‌دهند. بطور مشابه ، اعمال اختصاصی پلی‌ساکاریدها ، اسیدهای نوکلئیک و لیپیدها را می‌توان به عنوان نمای مستقیمی از ساختمان شیمیایی آنها به همراه زیر واحدهای مونومری مشخص آنها درک نمود که به شکل پلیمرهای وظیفه‌دار دقیقی به یکدیگر متصل شده‌اند.

برای هر کلاس مولکولها ، یک سلسله مراتب ساختمانی وجود دارد که در آن زیر واحدهایی با ساختمان مشخص توسط پیوندهایی با انعطاف پذیری محدود به یکدیگر متصل شده تا ماکرمولکولهایی ایجاد نماید که ساختمان سه بعدی آنها توسط واکنشهای متقابل ضعیف تعیین می‌گردد. سپس این ماکرومولکولها با یکدیگر واکنش نموده تا ساختمانهای سوپرامولکولی و اندامکهای سلولی را ایجاد نمایند که به سلول امکان انجام اعمال متابولیکی متعدد را بدهند.

هیدراتهای کربن

هیدراتهای کربن از مولکولهای مهم حیاتی هستند که به شکل ذخایر انرژی ، سوخت ، واسطه‌های متابولیکی و همچنین در ساختار RNA ، DNA و دیواره سلولی باکتریها ، گیاهان و اسکلت خارجی سخت پوستان یافت می‌شوند. همچنین به شکل متصل به چربیها و پروتئینها در سلول وجود دارند. هیدراتهای کربن در سه گروه عمده مونوساکاریدها ، اولیگوساکاریدها و پلی‌ساکاریدها ، قرار می‌گیرند.

مونوساکاریدها آلدئید یا کتونهایی هستند که دارای دو یا چند گروه هدروکسیل می‌باشند. از مهمترین مونوساکاریدها می‌توان به گلوکز ، فروکتوز و گالاکتوز اشاره کرد. ساکارز ، لاکتوز و مالتوز از فراوانترین دی‌ساکاریدها در طبیعت هستند. از پلی‌ساکاریدهای مهم می‌توان گلیکوژن ، نشاسته و سلولز را نام برد. علاوه بر این قندها ، مشتقات قندها نیز به صورت فراوان یافت می‌شوند.

ادامه مطلب:

نخستین اطلس خون شناسی فارسی / انگلیسی :

ثبت یک اثر

 

 

 

Student : What is a CBC

 

دانش پژوه : آزمایش CBC چه جور آزمایشی است ؟

? Student:What is a CBC

آموزشیار آزمایشگاه : یکی از آزمایش هایی که به طور معمول  انجام آن  توسط پزشکان در خواست می شود . آزمایش ( سی , بی , سی ) است .

One of the most commonly ordered laboratory tests, a blood count, also called a complete blood count (CBC)

CBC حروف اول سه کلمه انگلیسی زیر است.  

کامل=C) COMPLETE)، خونBLOOD  B)) ، شمارشCOUNT=  C))

درنتیجه : CBCبه معنای شمارش کامل  گویچه های خون است

 CBCشامل :

1- شمارش تعداد گویچه های سفید خون در میلی متر مکعب ازخون

It measures White blood cells (WBC)- 1

2- شمارش تعداد گویچه های قرمز خون در میلی متر مکعب ازخون

2- It measures Red blood cell count (RBC )

3- شمارش تعداد پلاکت های خون در میلی مترمکعب ازخون

platelet count-3

4- شمارش افتراقی گویچه های سفید خو ن( تعیین Diff)

4-Count white blood cell differential 

5 - اندازه گیری هماتوکریت  خون    1 *  2  * 3  *  4

5-Hematocrit (HCT) measure

6- تعیین مقدار هموگلوبین خون 

measure (Hemoglobin (HGB- ۶

7- تعیین اندیکس های  (index)  گویچه های قرمز خون

7- RBC Index

الف: تعیین میانگین حجم یک گویچه قرمز

A-The size of the red cells (MCV)

ب: تعیین میانگین مقدار هموگلوبین در یک گویچه قرمز و غیره.....

etc،B -As well as the mean cell hemoglobin(MCH)

ج : گزارش مرفولوژی گویچه های قرمزخون  

C -Red Blood Cell morphology report

د: گزارش سلولهای نارس

D -Immature cells report

ه: گزارش انگل خونی از جمله انگل مالاریا در صورت مشاهده 

E - Malaria Parasit report

ادامه مطلب

 

نانو ذرات

 

نانو پودر ها

پودر‌ها ذرات ريزي هستند كه از خُرد كردن قطعات جامد و بزرگ، يا ته‌نشين شدن ذرات جامدِ معلق در محلول‌ها به دست مي‌آيند. بنابراين، نانوپودرها را ميتوان مجموعه‌ي از ذرات دانست كه اندازه‌ي آنها كمتر از 100 نانومتر است.

ادامه

[ نانو تکنولوژی » نانو ذرات ] [ دوشنبه 1 مرداد 1386 ] [ بازدید: 58 ]

 

كلوييدها - نانوذرات قديمي

يك روش خوب براي درك مفاهيم نانويي، مطالعه‌ي نقاط شروع اين فناوري در دنياي علم است. در قرن بيستم، به دنبال كشف قابليت‌هاي گسترده‌ي مولكول‌ها در ساختن مواد جديد، دانش‌هاي مرتبط با ذرات ريز توسعه يافتند. يكي از اين يافته‌ها كه امروزه توسعه‌ي چشمگيري پيدا كرده استُ

ادامه مطلب

 

 

استفاده از فناوري نانو به منظور شناسايي پروتئين‌ها

زيست‌نشانگرها در پزشكي مدرن بدليل كاربرد آنها در شناسايي و تشخيص زودهنگام بيماريها از جمله سرطان بسيار مهم مي‌باشند. اكثر اين زيست‌نشانگرها از جنس پروتئين مي‌باشند. بعنوان مثال، حضور PSA در خون احتمالا نشاندهنده وجود سلولهاي سرطاني مختص پروستات است.

با وجود مزاياي زياد روشهاي تشخيص مبتني بر پروتئين، موضوعاتي چون تنوع ساختاري و پيچيدگي هدف مورد آزمايش (پروتئين‌ها) از جمله مشكلات اين نوع روشها مي‌باشد.

اين مشكل در محدوديت تشخيص فقط يك تا چند نشانگر خاص خودنمايي مي‌كند. از اين رو فرد مي‌تواند فقط همان نشانگر مدنظر را بررسي كند و امكان ارزيابي تمام پروتئين‌هاي خون وجود ندارد. يك آرايه شناساگر پروتئين‌ها مبتني بر فناوري نانو مي‌تواند اين مشكل را برطرف سازد.

به گفته محققين دانشگاه ماساچوست نياز به ساخت يك روش فراگير جهت شناسايي و تشخيص پروتئين‌ها باعث ايجاد انگيزه در انجام اين كار گرديد. آنها در ادامه افزودند اين مطالعه اولين بكارگيري نانوذرات در ساخت حسگرهاي مبتني بر آرايه‌ها است.

در حال حاضر دو مشكل اساسي در راه ساخت حسگرهاي پروتئين‌ها وجود دارد.
1- ساخت موادي داراي ويژگيهاي مناسب براي اتصال به سطوح خارجي پروتئين‌ها
2- پيام‌رساني متعاقب اتصال.

نانوذرات يك چهارچوب همه‌كاره براي قراردادن زيست‌ملكولهاي متناسب با اندازه پروتئين‌ها مي‌باشند. در اين حالت از سطوح نانوذرات براي تشخيص پروتئين‌ها با جابجايي يك سيستم مولد فلورسانس جهت ساخت حسگرهاي پروتئين استفاده مي‌شود.

براي اين منظور محققان از شش تركيب نانوذره طلا – پليمر فلورسانت استفاده كردند. نانوذرات هم به عنوان عوامل تشخيص دهنده اختصاصي و هم محلي براي قرار دادن پليمر مي‌باشند. با اتصال پروتئين‌هاي مورد ارزيابي، رنگ‌ها جابجا شده و فلورسانس مجددا ايجاد مي‌شود كه به كمك آن مي‌توان بين پروتئين‌ها تمايز داد.

روش جابجاسازي آشكارسازي فلورسانت نياز به ابزار خاصي ندارد و حساسيت آن (به خاطر سطح گسترده ايجاد شده بوسيله نانوذرات) و سرعت بالاي روش باعث تسهيل تشخيص پروتئين‌ها مي‌شود.

دوتلو از محققان اين مطالعه مي‌گويد: غلظتهاي مختلف پروتئين‌ها باعث تغيير قابل توجه الگوهاي فلورسانس ايجاد شده بوسيله پروتئين‌ها مي‌شود و تشخيص پروتئين‌هاي ناشناخته با غلظت نامعلوم ممكن مي‌شود.

در اين سري از آزماشات محققان از تعدادي پروتئين ناشناخته جهت تشخيص كيفي استفاده كردند. از بين 52 نمونه پروتئين، فقط سه نمونه به درستي تشخيص داده نشد يعني روش2/94% صحت داشته است.

نتايج اين مطالعه در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.
 

 

ادامه مطلب

تکنولوژی نانو

دیدکلی

در دو دهه اخیر ، پیشرفتهای تکنولوﮋی وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک بدست آمده است و بسوی تحولی فوق‌العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد ، ﭘیش می‌رود. برای احساس اندازه‌های فوق ریز ، قطر موی سر انسان را که یک دهم میلیمتر است در نظر بگیرید، یک نانومتر صد هزار برابر کوچکتراست (). تکنولوﮋی و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل ، اندازه گیریها و تولیداتی سر و کار خواهد داشت که چنین ابعاد فوق ریزی دارند. درحال حاضر ﭘروسه‌های در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است.

تاریخچه

تکنولوﮋی در قرن گذشته در هر چه ریزتر کردن دانه‌های بزرگتر ﭘیشرفت چشمگیری داشت، بطوری که به مزاح گفته شد که دیگر کشف ذرات ریز اتمی (Sub - Atomic) نه تنها جایزه نوبل ندارد، بلکه به آن جریمه هم تعلق می‌گیرد. تکنولوﮋی نو درقرن حاضر مسیر عکس را طی می‌کند. یعنی مواد فوق ریز را باید ترکیب کرد تا دانه‌های بزرگتر و کارآمد بوجود آ ورد. درست همان روشی که در طبیعت برای تولید کردن حاکم است. مجموعه‌های طبیعی ، ترکیبی از دانه‌های فوق ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه‌هایی در حدود نانو است.

ادامه مطلب

نانوتکنولوژی

یک نانومتر چقدر است؟

یک نانومتر یک میلیاردم متر (10^-9 m) است. این مقدار حدودا چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد 2.5 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. کوچکترین آی سیهای امروزی با ابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم ، حدود یک میلیون اتم را در بردارند. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه‌ای حدود 10 نانومتر ، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است.

امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman) ، برنده جایزه نوبل فیزیک مطرح شد. فاینمن طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی‌کند. وی اظهار داشت که می‌توان با استفاده از ماشینهای کوچک ماشینهایی به مراتب کوچکتر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد.

همین عبارتهای افسانه وار فاینمن راهگشای یکی از جذابترین زمینه‌های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روباتهایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانو ماشینهایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند، هر دانشمندی را به وجد می‌آورد. در رویای دانشمندانی مثل جی استورس هال (J.Storrs Hall) و اریک درکسلر (E.Drexler) این روباتها یا ماشینهای مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی در می‌آیند. شاید در آینده‌ای نه چندان دور بتوانید به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر ، تخت خوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید.

چرا این مقیاس طول اینقدر مهم است؟

خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می‌پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب ، خواص مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می‌آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژیهای جدیدی با کارآیی بالا منتهی می‌شود که پیش از این میسر نبود.

نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری ، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه می‌دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای جدید خود_اسمبلی بسازیم. در روش خود_اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست. این ترکیب پر قدرت علم مواد و بیوتکنولوژی به فرآیندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد.

ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه‌ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت ، واکنشهای شیمیایی ، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده‌ال می‌سازد. سرامیکهای نانوساختاری غالبا سخت‌تر و غیرشکننده‌تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می‌کنند. وسایل الکترونیکی جدید ، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر می‌توانند با کنترل واکنشها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است.

ادامه مطلب

بلورشناسی

خواص بلورها در بلورها پراکندگی و فاصله اجزا ٬ دارای نظم هندسی ویژه‌ای است که معمولا" در تمام جهتها یکسان نیست. برخلاف بلورها در جامدهای بی شکل یا غیر بلورین پراکندگی و فاصله اجزای سازنده آنها در همه جهتها یکسان است. از اینرو بعضی از خواص فیزیکی جامدهای غیر بلورین ٬ مانند رسانایی گرمایی ٬ انتشار نور و رسانایی الکتریکی نیز در همه جهتها یکسان است. به این جامدهای غیر بلورین همسانگرد (ایزوتروپ) می‌گویند. چون خواص فیزیکی بیشتر جامدهای بلورین در جهتهای مختلف متفاوت است به آنها ناهمسانگرد می‌گویند. تنها بلورهایی که در دستگاه مکعبی متبلور می‌شوند مانند اجسام غیر بلورین عمل می‌کنند، چون در سه جهت فضایی دارای ابعاد مساوی هستند. کاربرد ناهمسانگردی پدیده ناهمسانگردی سبب پیدایش خواصی در بلورها می‌شود که کاربردهای مختلف و مهمی در صنعت دارند. مثلا" اگر بلورهایی مانند کوارتز و یا تورمالین را از دو طرف بکشیم و یا فشار دهیم در جهت عمود بر فشار یا کشش دارای بار الکتریکی مخالف یکدیگر می‌شوند. اگر جهت این فشار یا کشش را عوض کنیم نوع بار الکتریکی تغییر می‌کند، به این پدیده پیزوالکتریک می‌گویند. گرما در بعضی از بلورها الکتریسته ایجاد می‌کند و سبب می‌شود یک سوی آنها بار مثبت و سوی مقابل بار منفی بیابد. در نتیجه میان این دو سو اختلاف پتانسیل الکتریکی بوجود می‌آید. همچنین اگر به این بلور جریان الکتریکی متناوب وصل کنیم، بلورها به تناوب منبسط و منقبض می‌شوند و بر اثر ارتعاش ٬ صوت تولید می‌کنند. از این خاصیت برای تولید صوت ٬ ماورای صوت ٬ نوسانهای الکتریکی ٬ ساختن میکروفونهای بلوری و سوزن گرامافون استفاده می‌شود. خواص نیم رسانایی بعضی از بلورها مانند بلور عنصرهای ژرمانیم ٬ سیلیسیم و کربن خاصیت نیم رسانایی دارند و تا اندازه‌ای جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهند. اگر بلورهای نیم رسانا را گرما دهیم و یا در مسیر تابش نور قرار دهیم٬ مقاومت الکتریکی آنها کم می‌شود و الکتریسیته را بهتر عبور می‌دهد. نیم رساناها در صنایع الکترونیک و مخابرات بصورت دیود و ترانزیستور و قطعه‌های دیگر الکترونیکی بکار می‌روند. دیود یا یکسو کننده از دو قطعه بلور نیمه رسانا ساخته می‌شود و برای یکسو کردن جریانهای متناوب بکار می‌رود. ترانزیستور از سه قطعه بلور نیم رسانا تشکیل می‌شود و برای تقویت جریانهای ضعیف و یکسو کردن جریان متناوب بکار می‌رود. دیودها و ترانزیستورها از قسمتهای اصلی گیرنده‌ها و فرستنده‌های رادیو و تلویزیون هستند. پدیده دو شکستی بعضی از بلورها نور را به دو دسته پرتو تقسیم می‌کنند، بر اثر این پدیده در کانیهای شفاف ٬ مانند کربنات کلسیم شکست مضاعف ایجاد می‌شود. اگر نوشته‌ای را زیر کربنات کلسیم قرار دهیم بصورت دو نوشته دیده می‌شود. بعضی از بلورها خاصیت جذب انتخابی دارند. مانند بلور تورمالین که پرتوهای نور را به دو دسته تقسیم می‌کند. یک دسته آنها را جذب می‌کند و دسته دیگر را از خود عبور می‌دهد. از این خاصیت برای ساختن فیلمها و عدسیهای قطبنده (پلاریزان) و برای کاهش شدت نور چراغهای اتومبیل استفاده می‌شود. عدسیهای قطبنده را در ساختن ابزارهای نوری مانند میکروسکوپهای قطبنده (پلاریزان) را از ورقه نازک پولاروید (ورقه شفاف و نازک نیترات سلولز) می‌پوشانند. خواص ساختاری بعضی از ویژگیهای بلورها به نوع و موقعیت پیوند بین مولکولهای آنها بستگی دارد. مثلا" هر چه پیوند اجزای یک بلور قویتر باشد نقطه ذوب آن بالاتر و سختی و مقاومت آن بیشتر است، مانند بلورهای الماس و گرافیت که از نظر ترکیب شیمیایی یکسان هستند و هر دو از کربن تشکیل شده‌اند، اما به دلیل تفاوت در پیوند شیمیایی میان اتمهای آنها سختی و مقاومت گرافیت کم ، اما سختی و مقاومت الماس بسیار زیاد است. بعضی از بلورها به سبب شکل پیوندهای داخلی ٬ در امتدادهای معینی به آسانی می‌شکنند، مانند بلور نمک طعام و بعضی به آسانی ورقه ورقه می‌شوند، مانندبلورهای میکا. از خاصیت سختی و مقاومت بلورها در ساختن انواع کاغذها و تیغه‌های سمباده و همچنین در ساعت سازی استفاده می‌کنند. +تعريف بلور شناسي تصوير نمادين براي منشاء كانيها بلور شناسي مدرن به آرايش ويژه اتم ها در مواد condense ، تغييرات ساختاري و همچنين خصوصيات فيزيكي ، شيميايي و تكنيكي جامدات مي پردازد. شاخه هاي مختلفي از بلور شناسي متكامل شده اند كه از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد : -بلور شناسي هندسي ( تقارن ) -شيمي ساختاري غير آلي بلور شناسي كانيايي -بلور شناسي زيستي -رشد بلوري -فيزيك بلوري -فيزيك پراش بلور شناسي در شاخه ها و علوم مختلف از جمله شيمي و فيزيك و كاني شناسي كاربرد دارد . كاربرد بلور شناسي در كاني شناسي و بطور كلي علوم زمين درك بهتر ساختار پوسته زمين و مانتل بالايي زمين ، ماه و متئوريت ها مي باشد . ژئوشيمي از نتايج بلور شناسي براي درك بارومتر هاي حرارتي ، ايجاد مدل هايي براي ماه و سيارات و اخيرا" جهت درك محيط زيست استفاده مي كند . مينرالوژي كاربردي از متدهاي بلور شناسي براي پيشرفت مواد و روش هاي تكنيكي استفاده مي كند . بلور شناسی به سه بخش ( مبحث ) تقسیم می شود : 1)هندسی 2) فیزیکی 3) شیمیایی بلور شناسی از علوم تجربی است که نحوه آرایش اتم ها را در مواد جامد مشخص می کند. در گذشته با استفاده از این علم به مطالعه بلور ها می پرداختند. تمام شیوه های بلور شناسی بر الگوهای پرانش استوار هستند که با تابش اشعه بر روی نمونه ایجاد می شود. این اشعه همیشه از نوع اشعه الکترو مغناطیسی نیست بلکه از اشعه های x نیز به طور متداول استفاده می شود. بلور شناسان اغلب نوع پرانش را در یک شیوه مشخص می کنند مثلاً پرانش x-ray ، پرانش نوترونی و پرانش الکترونی. اشعهx برای تجسم ابر الکترونی اطراف اتم ها به کار می رود و پرانش نوترونی هسته های اتم ها را نشان می دهد در حالی که کاربرد پرانش الکترونی چندان وسیع نیست. بلور شناسی تصویری از نحوه آرایش اتم ها را در یک کانی ایجاد می کند که برای این منظور متداولترین شیوه استفاده از لنز ها است مانند لنز هایی که برای دیدن نمونه های بسیار کوچک بکار می رود. اما طول موج اشعه میکروسکوپ با طول پیوندهای اتمی ونیز اندازه اتم ها مقایسه می شوند ،لذا نمی توان آنها را با تصاویر میکروسکوپ های الکترونی قدیمی و نوری تفکیک کرد. تفکیک پذیری تصاویر میکروسکوپی بستگی به ویژگیهای موادی دارد که برای متمرکز کردن طول موج ها مورد استفاده قرار می گیرند. عموماً در تصاویر پرانشی تنها طول موج هایی بکار می رود که بسیار کوتاه اند. بلور شناسی نوعی ابزار است که اغلب توسط دانشمندان مواد بکار می رود. در یک تک بلور، تاثیر نحوه آرایش بلوری اتم ها را از نظر ماکروسکوپی به آسانی می توان بررسی کرد زیرا شکل طبیعی بلورها نشانی از ساختار اتمی آنهاست. برخی ویژگیهای فیزیکی نیز به بلورشناسی کانی ها مربوط می شود برای مثال کانی های رسی ساختارهای کوچک و مسطح ایجاد می کنند که باعث می شوند رس ها به آسانی روی هم بلغزند. بلورشناسی اشعه x نخستین شیوه ای است که برای تعیین شکل پروتئین ها و دیگر ماکرو ملکول های بیوزستی بکار می روند( ساختار مارپیچی DNA ،برای مثال ، بوسیله پرانش اشعه x مشخص شده است). الگوهای پرانش بلورهای پروتئینی بسیار پیچیده هستند و آنالیز آنها نیاز به تکنیک های کامپیوتری پیشرفته دارند. سینکروترون ها به دلیل الگوهای کامل تری که ایجاد می کنند جزء منابع اشعه x به حساب می آیند.

تبلور دستگاههای بلورشاختی :

دستگاه مربعی دستگاه راست لوزی دستگاه تک شیب دستگاه سه شیب دستگاه شش وجهی بلور شکلی از ماده جامد است که در آن مولکولها ٬ اتمها و یونها با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار دارد . تکرار این آرایش منظم در سه جهت فضایی سبب بزرگتر شدن بلور می شود . نظم بیرونی بلورها ٬ بر اثر نظم درونی آنهاست. بدلیل همین نظم ٬ سطحهای خارجی بلورها صاف و هموار هستند . این سطحهای صاف با یکدیگر زاویه هایی می سازند که اندازه های آنها در بلورهای یک ماده همواره ثابت است . یکی از راههای تشخیص بلورها ٬ از یکدیگر اندازه گیری زاویه بین سطحهای آنهاست . بلورها به شکلهای مکعب ٬ منشور ٬ هرم و چند وجهی های مختلف هستند و معمولا" سطحها و زاویه های هر شکلی از آنها مشابه و قرینه یکدیگرند. تبلور بلورها بر اثر تغییر فشار و دما در محلولها ٬ مواد مذاب ٬ مواد جامد و بخار بوجود می آید . مثلا" بر اثر کاهش دما بلورهای برف ٬ از ابر و بلورهای نمک طعام از آب شور دریاچه های نمکی جدا می شوند . غلظت آب این دریاچه های شور ٬ بر اثر تبخیر یا کاهش دما ٬ به حالت اشباع و فوق اشباع در می آید و بلورهای نمک از آن جدا می شود . بلورهای تشکیل دهنده سنگهای آذرین از سرد شدن ماگما ( سنگهای ذوب شده درون زمین ) به وجود می آیند . بلورهای سنگهای دگرگونی مانند سنگ مرمر از تاثیر دما و فشار زیاد بر سنگهای دیگر شکل می گیرند . به فرآیند تشکیل بلورها تبلور گفته می شود . هنگامی که دما یافشار تغییر می کند و یا تبخیر روی می دهد و شرایط مناسب تبلور ایجاد می شود ٬ اتمهای مواد به یکدیگر می پیوندند . این اتمها معمولا" در اطراف ذرات موجود در محیط جمع می شوند . این ذرات هسته تبلور نامیده می شوند . هسته تبلور از ذرات ناخالص یا بلورهای خرد شده یک ماده تشکیل می شود . گاهی نیز شماری از اتمهای ماده اصلی کنار هم قرار می گیرند و هسته تبلور را می سازند . اتمهای دیگر نیز به تدریج در اطراف این هسته جمع می شوند و با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار می گیرند . کوچکترین واحد ساختاری منظم هر بلور را سلول اولیه آن بلور می نامند . دستگاههای بلورشاختی در طبیعت شکل سلول اولیه در بلور کانیهای مختلف تفاوت دارد . به طور کلی شش نوع سلول اولیه در نتیجه شش نوع بلور کانی وجود دارد . هر یک از این شش نوع بلور متعلق به یک دستگاه بلور شناختی است . دستگاههای بلور شناختی عبارتند از (مکعبی ٬مربعی ٬راست لوزی ٬تک شیب ٬سه شیب ٬. شش وجهی . در دستگاه مکعبی هر سه محور ( سه جهت فضایی ) یا هم مساوی و بر هم عمود هستند مانند بلورهای نمک طعام و سولفید آهن . دستگاه مربعی :فقط دو محور با هم مساوی هستند اما اندازه محور سوم با آنها یکی نیست . این سه محور نیز بر هم عمود هستند . در این دستگاه ساده ترین بلور به شکل منشور است که سطح قاعده آن مربع است مانند بلورهای اکسید قلع و اکسید تیتان . دستگاه راست لوزی :محورها نا مساوی اما بر یکدیگر عمود هستند . ساده ترین بلور در این دستگاه منشوری است که قاعده آن به شکل لوزی یا مستطیل است . مانند بلورهای گوگرد و کربنات کلسیم . دستگاه تک شیب :سه محور نابرابرند و دو تا از آنهابر هم عمودند مانند بلورهای میکا٬ تالک و گچ آبدار. دستگاه سه شیب :سه محور نابرابرند و هیچیک بر هم عمود نیستند . در بلور ساده سه شیب همه وجه ها متوازی الاضلاع هستند . مانند بلورهای گروهی از فلدسپاتها . دستگاه شش وجهی :چهار محور وجود دارد که طول سه محور آن برابر است . این سه محور در یک صفحه قرار دارندو با هم زاویه ١٢٠ درجه می سازند . محور چهارم عمود بر آنهاست مانند بلورهای کوارتز . در هر یک از دستگاهها ٬ بلورها را بر اساس تقارن موجود در آنها به رده هایی تقسیم می کنند . در شش دستگاه بلور شناختی ٣٢ رده بلوری تشخیص داده شده است . هنگام تشکیل بلورها ٬ اگر فضا و زمان و شرایط مناسب وجود داشته باشد بلورهای درشتی بوجود می آیند . این بلورها را بصورت تک بلور می توان مشاهده و بررسی کرد و رده و دستگاه بلور شناختی آنها را مشخص کرد . اگر شرایط مناسب نباشد ٬ بلورها به اندازه های کوچکتر و بصورت مجموعه ها و توده های ریز تشکیل می شوند . گاهی بلورها به قدری ریزهستند که نمی توان آنها را با چشم دید و برای مطالعه آنهاازذره بین ٬ میکروسکوپهای نوری و الکترونی و اشعه ایکس استفاده می شود .

ترکیبات نیتروژن دار

 

	ترکیبات نیتروژن دار
نگاه کلی نیتروژن با اینکه بعد از فلور و اکسیژن بیشترین الکترونگاتیوی را دارد اما بدلیل پیوند سه گانه مستحکم بین دو اتم آن N≡N غیر فعال است. انرژی لازم برای شکستن پیوند cal/mol 225 است. به همین دلیل نیتروژن موجود در هوا مولکول بی‌اثری است. نیتروژن هوا فقط بر فلز لیتیم اثر کرده و یک ترکیب غیر استوکیومتری ایجاد می‌کند. اغلب واکنش‌های نیتروژن در دماهای بالا انجام می‌گیرد. نیتریدها نیتروژن در دماهای بالا با اکثر فلزات و غیر فلزات ترکیب شده و ترکیباتی به نام نیترید ایجاد می کند. در نیتریدها اتم نیتروژن حالت اکسایش (3-) دارد. نیترید فلزات قلیایی بجز لیتیم به روش غیر مستقیم تهیه می‌شود. نیتروژن با فلزات قلیایی خاکی هم ترکیب شده و نیتریدهایی به فرمول ایجاد می‌کند. ترکیب نیتروژن با عناصر گروه سوم مانند بور و آلومینیوم ترکیبات سختی ایجاد می‌کند. بور نیترید در دماهای بالا و فشار زیاد ساختاری مانند ساختار الماس پیدا می‌کند و سختی آن بیشتر از الماس است. نیتریدهای فلزات واسطه بخاطر رسانایی خوب جریان الکتریکی ، سختی بالا ، دمای ذوب خیلی بالا و مقاومت در برابر عوامل شیمیایی اهمیت فراوانی دارند. اکسیدهای نیتروژن‌دار نیتروژن دارای اکسیدهای متنوعی است. اکسیدهای استاندارد آن و است که ناپایدار و قابل انفجار هستند. در آب اسید نیتریک تولید می‌کند که عامل اکسنده خوبی است و همچنین در آب اسید نیترو تولید می‌کند. سایر اکسیدهای نیتروژن عبارتند از : NO یا مونوکسید نیتروژن یکی از آلاینده‌های هوا است و از اگزوز اتومبیل‌ها تولید می‌شود. در هوا خود بخود با ترکیب شده و ایجاد می‌کند. همچنین از واکنش اسید نیتریک با فلزاتی مانند مس و نقره هم ایجاد می‌شود. NO2 گازی قرمز یا قهوه‌ای مایل به نارنجی است دارای بوی تندی است که تنفس آن برای انسان خطرناک است. تمایل به دیمر شدن و ایجاد دارد. N2O این گاز در دمای اتاق گازی بی‌رنگ و غیر قابل اشتعال است دارای بویی اندکی خوشایند بوده و در اثر تنفس آن حالت شادی و خنده به انسان دست می‌دهد به همین سبب به گاز خنده آور مشهور است از در جراحی و دندانپزشکی بعنوان بی‌حس کننده استفاده می‌کنند. آزید آزید آنیون است و عامل واکنش‌پذیر شیمی آلی در ترکیباتی که نیتروژن جایگزین کربن شده است ( ). آزیدها معمولا ترکیباتی سمی هستند. آزیدهای آلی ترکیباتی پایدار بوده و اغلب در واکنش‌های الکترو فیلی بخوبی شرکت می‌کنند. برخی از نمک‌های معدنی آزید مانند در اثر حرارت یا ضربه قابلیت انفجار دارند. اسیدهای نیتروژن نیتروژن دارای دو اسید است که اسید نیتریک اسیدی قوی ، خورنده و سمی است در دمای اتاق دود زرد یا قرمز قهوه‌ای از آن متصاعد می‌شود، بعنوان معرف در آزمایشگاه‌ها و در ساخت مواد منفجره و کودهای شیمیایی در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در آب تفکیک شده و H+ و یون نیترات تولید می‌کند. از انحلال در آب اسید نیتریک تولید می‌شود. اسید نیتریک اسید ضعیف است که فقط در محلول و بصورت نمک نیتریت وجود دارد. اسید نیترو معمولا در واکنش‌های ایجاد آمین‌ها برای تولید دی آزیدها استفاده می‌شود. هیدریدهای نیتروژن آمونیاک مهمترین ترکیب هیدروژنی است. آمونیاک اندکی خصلت بازی بیشتری نسبت به آب دارد. در آب یون آمونیوم ایجاد می‌کند ( ). در دما و فشار استاندارد آمونیاک بصورت گازی با بوی تند و زننده است. در تهیه کود شیمیایی و مواد منفجره و پلیمرها استفاده می‌شود. امروزه آنرا با روش هابر از واکنش مستقیم و و در مجاورت کاتالیزور و دما و فشار بالا تولید می‌کنند. هیدرازین هم یکی از هیدریدهای نیتروژن به فرمول است قدرت بازی ضعیف‌تری نسبت به آمونیاک دارد. بعنوان سوخت موشک و همچنین در تهیه آنتی اکسیدان‌ها و کودهای شیمیایی استفاده می‌شود. از اکسیداسیون آمونیاک در مجاورت هیپوکلریت سدیم حاصل می‌شود. تنفس آن برای سلامتی مضر بوده و باعث ایجاد سرفه و سوزش در گلو و تشنج و رعشه (اگر مدت تنفس طولانی باشد) می‌شود. نیترات نیترات‌ها نمک‌های نیتریک اسید هستند. نمک‌های نیترات مثل پتاسیم و آمونیوم نیترات از مهم‌ترین ترکیبات نیتروژنی مورد استفاده در صنایع حاصل خیز کننده‌ هستند. نیترات عامل اکسنده قوی است در ترکیب با هیدروکربن‌ها می‌توانند مخلوط قابل اشتعال یا منفجر شونده ایجاد کنند. نیتریت نیتریت‌ها نمک اسید نیترو هستند. نیتریت فلزات قلیایی و قلیایی خاکی از واکنش مخلوط NO و با محلول هیدوکسید فلزی سنتز می‌شوند. نیتریت‌های دیگر را از کاهش نیترات بدست می‌آورند. سدیم نیتریت به محصولات گوشتی اضافه می‌شود تا از رشد باکتری‌ها جلوگیری کند و همچنین در اثر واکنش با پروتئین گوشت رنگ قرمز خوش رنگی به آن می‌بخشد به خاطر سمی بودن نیتریت میزان مجاز استفاده از آن در محصولات گوشتی ppm 200 است.

	چرخه نیتروژن
چرخه نیتروژن نیتروژن یک بخش اساسی در ساختمان همه موجودات زنده است. نیتروژن در پروتئین ها، واحدهای ساختاری و شیمیایی همه موجودات زنده ، و در مولکولهای DNA ، که دستورات راهنمای ضروری برای همه فعالیتهای زندگی را حمل می کنند ، یافت می شود. هر چند نیتروژن 80 درصد اتمسفر را تشکیل می دهد ، حیوانات و گیاهان نمی توانند مستقیماَ از آن استفاده کنند . باکتریهای موجود در خاک در رابطه با چرخه مجدد نیتروژن از طریق تبدیل آن به شکلی که برای موجودات زنده دیگر قابل استفاده باشد ، نقش حیاتی بازی می کنند. هنگامی که گیاهان و حیوانات می میرند ، باقیمانده اجساد انها بوسیله موجودات ذره بینی موجود در خاک ، تجزیه می شود و ترکیبات نیتروژن درست می شود. غده ریشه لوبیا این غده ها حاوی میلیونها باکتری تجزیه کننده نیتروژن بوده که نیترات تولید می کنند که توسط گیاهان خورده می شوند. این ترکیبات همچنین توسط رعد و برق در هوا ایجاد می شوند . این ترکیبات به هنگام باران در آب حل شده ، و در خاک جذب می شوند . در درون خاک ، باکتریهای نیترات کننده این ترکیبات نیتروژنی را به نیترات تبدیل می کنند ، که توسط گیاهان ازطریق ریشه جذب می شوند . حیوانات با خوردن گیاهان نیتروژن به دست می آورند باکتریهای تجزیه کننده نیتروژن ، نیتروژن را مستقیماَ از هوا دریافت کرده و نیترات درست می کند . انها از ریشه نخود فرنگی ، لوبیا و گیاهان دیگر تغذیه می کنند باکتریهای تجزیه کننده نیترات این مراحل را بر عکس انجام می دهند . انها برای تامین انرژی از نیترات استفاده می کنند و نیتروژن را مجددا به هوا باز می گردانند.

	طبقه بندی اتم های کربن ونیتروژن
- 3-11- انواع اتمهای کربن و اتمهای هیدروژن طبقه‌بندی هر اتم کربن از یک آلکان با توجه به تعداد اتمهای کربن متصل به آن فوق‌العاده مفید است. یک اتم کربن نوع اول (1) فقط به یک اتم کربن دیگر وصل است؛ کربن نوع دوم (2) به دو اتم کربن دیگر؛ و کربن نوع سوم (3) به سه اتم کربن دیگر متصل است. به همین ترتیب، هر اتم هیدروژن را نیز با در نظر گرفتن نوع اتم کربنی که به آن متصل است به نوع اول، دوم، یا سوم، طبقه‌بندی می‌کنند. از این طبقه‌بندی به طور مداوم در بررسی واکنش پذیری نسبی قسمت‌های مختلف یک مولکول آلکان استفاده خواهیم کرد.

نیتروژن

Carbon - Nitrogen - Oxygen

 
N
P  
 
 

جدول کامل

عمومی

نام, علامت اختصاری, شماره

Nitrogen, N, 7

گروه شیمیایی

نافلز

گروه, تناوب, بلوک

15 «VA), 2 , p

جرم حجمی, سختی

1.2506 kg/m³(273K), NA

رنگ

بی رنگ

خواص اتمی

وزن اتمی

14.0067 amu

شعاع اتمی (calc.)

65 (56) pm

شعاع کووالانسی

75 pm

شعاع وندروالس

155 pm

ساختار الکترونی

He]2s²2p³]

^-e بازای هر سطح انرژی

2, 5

درجه اکسیداسیون «اکسید)

±3,5,4,2 «اسید قوی)

ساختار کریستالی

شش گوش

خواص فیزیکی

حالت ماده

gas __)

نقطه ذوب

63.14 K (-345.75 ?F)

نقطه جوش

77.35 K (-320.17 ?F)

حجم مولی

13.54 ש»10^-3 ««متر مکعب بر مول

گرمای تبخیر

2.7928 kJ/mol

گرمای هم جوشی

0.3604 kJ/mol

فشار بخار

Pa at K

سرعت صوت

334 m/s at 298.15 K

متفرقه

الکترونگاتیویته

3.04 «درجه پائولینگ)

ظرفیت گرمایی ویژه

1040 J/«kg*K)

رسانائی الکتریکی

__ 10⁶/m اهم

رسانائی گرمایی

0.02598 W/«m*K)

1^st پتانسیل یونیزاسیون

1402.3 kJ/mol

2^nd پتانسیل یونیزاسیون

2856 kJ/mol

3^rd پتانسیل یونیزاسیون

4578.1 kJ/mol

4^th پتانسیل یونیزاسیون

7475.0 kJ/mol

5^th پتانسیل یونیزاسیون

9444.9 kJ/mol

6^th پتانسیل یونیزاسیون

53266.6 kJ/mol

7^th پتانسیل یونیزاسیون

64360 kJ/mol

پایدارترین ایزوتوپها

ایزو	وفور طبیعی	نیمه عمر	DM	DE MeV	DP
^13N	{syn.}	9.965 m	e capture	2.220	^13C
^14N	99.634%	N با 7 نوترون پایدار است
^15N	0.366%	N با 8 نوترون پایدار است

واحدهای SI& STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

نیتروژن یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن N و عدد اتمی آن 7 است. نیتروژن معمولا به صورت یک گاز،غیر فلز، دو اتمی بی اثر، بی رنگ، بی مزه و بی بو است که 78% جو زمین را در بر گرفته و عنصر اصلی در بافتهای زنده است. نیتروژن ترکیبات مهمی مانند آمونیاک اسید نیتریک و سیانیدها را شکل میدهد.

خصوصیات قابل توجه

نیتروژن از گروه غیر فلزات بوده و دارا بار الکترون منفی 3.0 می باشد. نیتروژن پنج الکترون در پوسته خود داشته و در نتیجه در اکثر ترکیبات سه ظرفیتی میباشد. نیتروژن خالص یک نیتروژن یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن N و عدد اتمی آن 7 است. نیتروژن معمولا به صورت یک گاز،غیر فلز، دو اتمی بی اثر، بی رنگ، بی مزه و بی بو است که 78% جو زمین را در بر گرفته و عنصر اصلی در بافتهای زنده است. نیتروژن ترکیبات مهمی مانند آمونیاک اسید نیتریک و سیانیدها را شکل میدهد.

کاربردها

مهمترین کاربرد اقتصادی نیتروژن برای ساخت آمونیاک از طریق فرایند هابر (Haber) میباشد. آمونیاک معمولا برای تولید کود و مواد تقویتی و اسید نیتریک استفاده میشود. نیتروژن همچنین بعنوان پر کننده بی اثر، در مخزنهای بزرگ برای نگهداری مایعات قابل انفجار، در هنگام ساخت قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور، دیود و مدار یکپارچه و همچنین برای ساخت فلزات ضد زنگ استفاده میشود. نیتروژن همچنین به صورت ماده خنک کننده، برای هم منجمد کردن غذا و هم حمل و نقل آن، نگهداری اجساد و سلولهای تناسلی (اسپرم و تخم مرغ)، و در بیولوژی برای نگهداری پایدار از نمونه های زیستی کاربرد دارد.

نمک اسید نیتریک شامل ترکیبات مهمی مانند نیترات پتاسیوم و سدیوم و نیترات آمونیوم میباشد. که اولی برای تولید باروت و دومی برای تولید کود به کار میرود. ترکیبات نیترات شده مانند نیتروگلیسرین و تری نیترو تولوئن «TNT) معمولا منفجر شونده هستند.

اسید نیتریک به عنوان ماده اکسید کننده در مایع سوخت راکتها استفاده میشود. هیدرازین و مشتقات آن نیز در سوخت راکتها بکار میروند.
نیتروژن اغلب در مبردها (Cryogenic)، به صورت مایع (معمولا LN₂) استفاده میشود. نیتروژن مایع با عمل تقطیر هوا به دست می آید. در فشار جو، نیتروژن در دمای -195.8 درجه سانتیگراد (-320.4 درجه فارنهایت) مایع میشود.

تاریخچه

نیتروژن (که لاتین آن nitrum و یونانی آن Nitron به معنی "جوش شیرین محلی"، "شکل دادن" و "ژن یا عامل" میباشد) توسط شخصی به نام Daniel Rutherford که آن را هوای مهلک نامید، در سال 1772 کشف شد. دو اواخر قرن 18 شیمیدانان بخشی از هوا را یافتند، که عمل احتراق را همراهی نمیکرد. در همان زمان نیتروژن توسط Carl Wilhelm Scheele، Henry Cavendish و Joseph Priestley که آن را هوای سوخته نامیدند مطالعه و برسی شد. گاز نیتروژن به قدری بی اثر بود که Antoine Lavoisier آن را ازت که به معنی بدون زندگی است، نام نهاد.

ترکیبات نیتروژن در قرون وسطی شناخته شده بود. کیمیا گران اسید نیتریک را به عنوان بازدم آب میشناختند. ترکیب نیتریک و اسید هیدروکلریک به عنوان تیزاب سلطانی شناخته شده بود، برای آب کردن طلا مشهور بود.

پیدایش

نیتروژن بیشترین عنصر جو کره زمین از نظر حجم میباشد. (78.1 % حجمی) و برای اهداف صنعتی با عمل تقطیر هوای مایع بدست می آید. ترکیباتی که حاوی این عنصر هستند در فضای بیرونی نیز مشاهده شده اند . نیتروژن -14 در اثر عمل هم جوشی هستهای در ستارگان، تولید میگردد. نیتروژن از ترکیبات عمده ضایعات حیوانی(مانند چلغوز یا کود) بوده و معمولا به صورت اوره، H₃)، البته هیدرازین (N₂H₄) نیز مشهور است. ترکیب آمونیاک ساده تر از آب بوده و در محلول یونهای آمونیاک (NH₄⁺) را تشکیل میدهد. آمونیاک مایع در حقیقت کمی آمفیروتیک بوده و آمونیاک و یونهای آمینه (NH₂^-) را بوجود می آورد؛ که البته هر دو نمک آمیدها و نیترید شناخته شدهاند، ولی در آب تجزیه می شوند. ترکیبات جانشین آمونیاک به تنهایی یا باهم، آمینها نامیده میشوند. زنجیره ها، حلقه ها و ساختارهای بزرگتر هیدریدهای نیتروژنی نیز شناخته شده اند، ولی در واقع ناپایدار هستند.

گروههای دیگر آنیونهای نیتروژن، آزیدین ها (N₃^-) هستند، که خطی بوده و نسبت به دی اکسید کربن ایزو الکتریک میباشند. مولوکول دیگر با ساختار مشابه، مونوکسید دی نیتروژن N₂O یا گاز خنده میباشد، و یکی از اکسیدهای گوناگون بوده و برجسته تر از مونوکسید نیتروژن (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO₂) است، که هر دوی آنها الکترون غیر زوج دارند. که دومی تمایلی را به dimerize نشان داده و از اجزای تشکیل دهنده هوای آلوده است.

اکسیدهای استاندارد بیشتری مانند تری اکسید دی نیتروژن (N₂O₃) و پنتاکسید دی نیتروژن (N₂O₅) معمولا تا حدی نا پایدار و قابل انفجار هستند. اسیدهای متناظر آنها نیتروس (HNO₂) و اسید نیتریک (HNO₃) بوده با نمکهای متناظر که نیتریتها و نیتراتها نامیده میشوند. اسید نیتریک یکی از چند اسیدی است که از هیدرونیوم قوی تر میباشد.

نقش بیولوژیکی

نیتروژن عنصر اصلی اسیدهای آمینه و اسیدهای هسته ای که نیتروژن را ماده ای حیاتی برای ادامه زندگی میکنند، میباشد. لوبیا مانند اکثر گیاهانی که دانه های سبوسی دارند میتواند عمل بازیافت نیتروژن را به طور مستقیم از هوا انجام دهد، چراکه ریشه های آنها دارای برآمدگی هایی، برای نگهداری میکروبهایی است که عمل تبدیل به آمونیاک را فرایندی به نام تثبیت نیتروژن انجام میدهد، می باشد. این گیاهان آمونیاک را به اکسیدهای نیتروژن و آمینو اسید تبدیل کرده و چچپروتئینجج میسازند.

ایزوتوپها

نیتروژن دو ایزوتوپ پایدار دارد: (N-14 , N-15). که مهمترین آن دو N-14 (99.634%) میباشد که در چچچرخه CNOجج در ستارگان تولید میشود. مابقی، ایزوتوپ N-15 میباشد. یکی از ده ایزوتوپی که به صورت مصنوعی تولید میشوند دارای چچنیمه عمرجج نه دقیقه ای داشته و ایزوتوپهای دیگر نیمه عمر چند ثانیه یا کمتر دارند.

واکنشهای بیولوژیکی-واسطهای (مانند همانند سازی، جذب و ترکیب نیترات سازی) و ... پویایی نیتروژن در خاک را به شدت کنترل میکنند. این ترکیبات معمولا باعث عمل غنی سازی N-15 لایه زیرین و تخلیه محصول میشود. البته این فرایند سریع اغلب مقادیری از آمونیام و نیترات نیز در بر دارد، زیرا آمونیوم بصورت ترجیحی بوسیله سایبان جو نیترات، نکهداری می شود. خاک نیتراتی نسبت به خاک آمونیومی، توسط ریشه درختان بهتر جذب و ترکیب میشود.

هشدارها

کودهای نیتراتی شسته شده منبع اصلی آلودگی رودها و آبهای زیر زمینی است. سیانو (-CN) حاوی ترکیباتی است که بی نهایت سمی بوده و برای حیوانات و همه چچپستاندارانجج کشنده است.

 

---

 

 ساختار بلوري جامدات

 

ديد کلي

از لحاظ ترموديناميکي پايدارترين الگوهاي انباشتگي متعاق به گونه اي است که انرژي آزاد آن در دما و فشار مورد نظر حداقل باشد.ارزيابي انرژي آزاد معمولا مشکل است،اما تجزيه و تحليل سهم هاي مر بوط بر حسب اندر کنشهاي کولمبي بين يونهاکاملا ممکن مي باشد.از آنجائيکه فاکتورهايي که يک ساختمان را بر ديگري مطلوب مي کنند نهايتا بايکديگر متعادل ميشوند،بسياري از جامدات بلوري در فرمهاي متفاوت وجود دارنديا اصطلاحا پلي مورف مي باشند.پلي مورفيسم خاصيتي از تمام جامدات و نه تنها تر کيبات يوني است.مثالي از اين خاصيت ،وجود فازهاي سفيد وسياه از فسفر عنصري و فازهاي کلسيت و آرگونيت و از کربنات کلسيم است.

تقسيم بندي پيوند ها

نيروهاي بين اتم ها را مي توان به چهار دسته تقسيم کرد:

1-پيوند کوالانسي: زماني اين پيوند ايجاد مي شود که اوربيتال لايه ظرفيت در اتم هاي غير فلز به گونه اي هم پوشاني کنند که دانسيته الکترون بين اتم ها افزايش يابد (همپوشاني مثبت ) چون اين اتم ها جاذبه مشابه يا يکساني براي الکترونها دارند انتقال الکترون از يک اتم به اتم دیگر صورت نمی گیرد بلکه الکترونها بین آنها به اشتراک گذاشته می شود . یک پیوند کوالانسی مشتمل بر یک جفت الکترون با اسپین های مخالف است و دو اتم در آن نیز سهیم هستند این نیرو در حقیقت نیروی نگهدارنده بین اتم ها در یک مولکول است.

2-پیوند یونی :پیوند حاصل از نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی (کولمبی ) بین یک فلز و یک غیر فلز است. در پیوند های یونی خالص بین اتم ها اشتراک الکترون وجود ندارد مثلاً در واکنش بین سزیم وفلوئور یک الکترون از یک اتم سزیم به یک اتم فلوئور منتقل می شود و ذرات بارداری به نام یون تولید می شود.

3-پیوند اندروالس: این پیوند را نیروی پراکندگی لندن می نامند و در مولکولهای فاقد دو قطبی دائمی موجب می شود به صورت مایع درآیند منشاء این نیرو حرکت الکترونها است از واپیچش ابر الکترونی مولکول دو قطبی لحظه ای به وجود می آید و در هر لحظه موقعیت قطبهای مثبت و منفی به دلیل حرکت الکترونها تغییر می کند. در نتیجه مولکول در کل فاقد گشتاور دو قطبی است.نیروی لندن شامل جاذبه بین این دو قطبی های لحظه ای است. این نیرو در مولکولهای بزرگ و پیچیده ای که دارای ابر الکترونی بزرگی هستند
و به راحتی قطبیده (پلاریزه )می شوند به سرعت افزایش می یابد نیروی اصلی افزایش می یابد نیروی اصلی در آرگون و تتراکلرید کربن جامد همین نیرو است.

4-پیوند فلزی: این نوع پیوند شبکه های منظم از اتم هایی که کمبود الکترون دارند یا گروهی از اتم ها مانند فلز است و آلیاژها را در کنار یکدیگر نگه می دارند بارزترین خصوصیت این پیوند این است که الکترونهای پیوندی در تمام سطوح کریستال به طور نسبتاً سستی به اتم وابسته اند و آزادانه در سراسر بلور فلزی حرکت می کنند زیرا پتانسیل یونیزاسیون و الکترونگاتیوی فلزات بسیار کم است . یونهای مثبت فلزی نقاط شبکه ای ثابت را در بلور اشغال می کنند و ابر منفی الکترونهای آزاد بلور را به هم نگه می دارد .

تقسیم بندی بلور ها :

بهترین تقسیم بندی بلور ها بر حسب نوع ذرات تشکیل دهنده و نیروهای نگهدارنده آنهاست:
کوالانسی، یونی، و اندوالسی، فلزی

1-بلورهای کوالانسی ،(مشبک): ذرات تشکیل دهنده این بلور اتم ها هستند که با شبکه ای از پیوند های کوالانسی به یکدیگر متصل هستند این مواد بسیار دیر گداز و سخت بوده و برای از بین بردن ساختار بلوری باید تعداد زیادی پیوند کوالانسی شکسته شود الماس که در آن اتم های کربن به وسیله پیوند های کوالانسی به یکدیگر متصل شده و ساختار سه یعدی به وجود می آورد. نمونه ای از این نوع بلورها است.شکل زیر یک نوع بلور کوالانسی را که مربوط به کوارتز (سیلسیم دیوکسید sio₂

بلورهای یونی: عامل نگهدارنده یونهای مثبت و منفی در ساختار بلورها وجاذ به الکترواستاتیکی است و به دلیل قوی بودن این نیرو ها نقطه ذوب بالایی دارند سخت و شکننده اند در حالت مذاب یا محلول رسانای خوبی برای جریان الکتریسیته اند اما در حالت جامد یونها آزادی حرکت ندارند. و نارسانا هستند.شکل زیر بلور یونی فلورئوریت را نشان می دهد.

3-__بلورهای مولکولی_: ذرات تشکیل دهنده این بلور ها مولکول هستند و قدرت نگهدارنده آنها به اندازه نیروهای الکترواستاتیکی در بلورهای یونی نیست و در نتیجه بلورهای مولکول نرم هستند و دمای ذوب پایین تر از300 دارند.
نیروهای پراکندگی لندن مولکول های غیر قطبی را در ساختار بلوری نگه می دارد و بلور مولکولهای قطبی نیروهای دو قطبی_ دو قطبی و همچنین نیروهای لندن وجود دارند و دمای ذوب این ترکیبات بیش تر از ترکیبات غیر قطبی با ساختمان یکسان است.
برخی از ترکیبات مولکولی مانند آب به مقدار ناچیز تفکیک شده و رسانای ضعیف جریان الکتریسیته هستند به طور کلی بلورهای مولکولی رسانای جریان الکتریسیته در حالت مذاب یا مایع نیستند.شکل زیر بلور مولکولی ،برف دانه آب را نشان می دهد.

4-بلورهای فلزی: الکترونهای لایه ظرفیت اتم های فلز در ساختار بلور فلزی حرکت می کنند و بقیه اتم های فلز یعنی یون های مثبت در بلور موقعیت ثابتی دارند ابر منفی الکترون های در حال حرکت که دریای الکترون نامیده می شود اجزای بلور را به یکدیگر متصل می کنند این نیروی اتصال دهنده قوی به پیوند فلزی مشهور است دمای ذوب و چگالی اغلب فلزات بالا است و یون های مثبت تشکیل دهنده ساختار آنها آرایش فشرده دارند. برخلاف بلورهای یونی موقعیت بلورهای مثبت در بلورهای فلزی را می توان بدون از بین بردن بلور تغییر داد زیرا بار منفی الکترونها آزاد به طور یکنواختی پراکنده شده است به همین دلیل اغلب بلورهای فلزی چکش خوار (شکل پذیر) و مفتول پذیر (قابل تبدیل به سیم) هستند اغلب فلزات رسانای خوب جریان الکتریسیته هستند.شکل زیر بلور فلزی روی را نشان می دهد.

انباشتگی کره ها

ساختمان اغلب جامدات برحسب انباشتگی کره هایی که نمایشگر یونها یا اتمها هستند قابل توضیح است. فلزات بویژه از این نقطه نظر بسیار ساده اند زیرا (برای فلزاتی نظیر سدیم و آهن)، تمام اتمها مساوی هستند. در بسیاری از موارد، اتمها آزادند تا حدی که هندسه آنها اجازه دهد به یکدیگر متراکم شوند، به همین دلیل گفته می شود که فلزات ساختار، انباشتگی نزدیک دارند، ساختمانهایی که دارای حداقل فضای زائد و حداکثر تعداد همسایه برای هر کره می باشند.
عدد کئوردیناسیون برای هر اتم عبارتست از تعداد نزدیکترین همسایه ای که در شبکه دارا می باشد. عدد کئودیناسیون معمولا برای فلزات بزرگ (8 تا 12) است، برای جامدات یونی متوسط (4 تا 8) و برای جامدات مولکولی پایین (1 تا 6) می باشد.

الف) انباشتگی نزدیک کره ها: ساختار انباشتگی نزدیک کره ها یکسان معمولا به صورت چیدن لایه های انباشته ـ نزدیک بر بالای یکدیگر می باشد. ساختمان توسط جای دادن هر کره در فرورفتگی میان دو کره مماسی، به طوری که یک مثلث را تشیل دهندشکل (1) شروع می شود. لایه اول با ادامه پیدا کردن این فرایند تشکیل می شود. لایه انباشته ـ نزدیک کامل شامل کره هایی است که هر یک در تماس با شش همسایه از نزدیکترین فاصله در صفحه می باشند لایه توسط قراردادن کره ها بر روی فرورفتگی های لایه اول تشکیل می شود.
سومین لایه در یکی از دو طریق ممکن تشکیل می شود که تمام ساختارهای و در دوبعد کاملا یکسان می باشند.
عدد کئوردیناسیون برای هر ساختار 12 می باشد. در یک ساختار، کره های لایه سوم مستقیما در بالای کره های لایه اول است. الگویABAB.... لایه ها شبکه ای با سل واحد شش گوشه ای می دهد و بنابراین انباشتگی ـ نزدیک ش گوشه ای یا hcp نامیده می شود.(شکل 3a ) درنوع دیگر، کره های لایه سوم در بالای شکاف های لایه اول قرار داده می شود. بنابراین دومی لایه نیمی از حفره های موجود در لایه اول را می پوشاند و لایه سوم در بالای حفره های غیر پوشیده باقیمانده قرار می گیرد. این آرایش منجر به الگویABCABC..... می شود و مطابق با شبکه ای است با سل واحد مکعبی مرکز وجه ـ پر که انباشتگی ـ نزدیک مکعبی(ccp) با ویژه تر، مکعبی مرکز وجه ـ پر(fcc) نامیده می شود.(شکل3b)

ب ) حفره ها در ساختار های انباشته ـ نزدیک: یک مشخصه از هر ساختار انباشته ـ نزدیک که توسط مجموعه ای از کره های سخت ایجاد می شود، وجود دو نوع حفره هست. حفره به معنای فضای غیر اشغال شده می باشد. ( فضای ترسیم شده توسط حفرات در واقع خالی نیست زیرا دانسیته الکترونی همچنانکه مدل کره سخت پیشنهاد می کند پایان ندارد). نوع حفره ها و توزیع آنها اهیمت دارد، زیرا بسیاری از ساختمانها، شامل ساختارهای برخی از آلیاژها و بسیاری از ترکیبات یونی، به گونه ای هستند که در آنها اتمها با یونهای اضافی برخی از حفره ها را اشغال می کنند.
یک نوع از حفره ها، حفره هشت وجهی می باشد.(شکل4a) چنین حفره ای میان دو مثلث مسطح از کره ها که در لایه های مجاور به طور معکوس جهت یافته اند قرار می گیرد. اگرN اتم در کریستال وجود داشته باشد. حفره اکتاهدرال نیز وجود خواهد داشت.
یک حفره چهار وجهی ،T(شکل4b) توسط یک مثلث مسطح از کره های مماس که یک کره منفرد بر روی فرورفتگی میان آنها قرار می گیرد، تشکیل می شود. در کریستال محور چهار وجهی ممکن است به سمت بالا(T) و یا پایین(T) باشد. از هر نوع حفره چهار وجهی، Nتاوجود دارد.(مجموعا 2Nحفره چهار وجهی)

 

	بلور
بلور شکلي از ماده جامد است که در آن مولکولها ٬ اتمها و يونها با آرايشي منظم در کنار يکديگر قرار دارد . تکرار اين آرايش منظم در سه جهت فضايي سبب بزرگتر شدن بلور مي شود . نظم بيروني بلورها ٬ بر اثر نظم دروني آنهاست. بدليل همين نظم ٬ سطحهاي خارجي بلورها صاف و هموار هستند . اين سطحهاي صاف با يکديگر زاويه هايي مي سازند که اندازه هاي آنها در بلورهاي يک ماده همواره ثابت است . يکي از راههاي تشخيص بلورها ٬ از يکديگر اندازه گيري زاويه بين سطحهاي آنهاست . بلورها به شکلهاي مکعب ٬ منشور ٬ هرم و چند وجهيهاي مختلف هستند و معمولا" سطحها و زاويه هاي هر شکلي از آنها مشابه و قرينه يکديگرند. تبلور بلورها بر اثر تغيير فشار و دما در محلولها ٬ مواد مذاب ٬ مواد جامدو بخار بوجود مي آيد . مثلا" بر اثر کاهش دما بلورهاي برف ٬ از ابر و بلورهاي نمک طعام از آب شور درياچه هاي نمکي جدا مي شوند . غلظت آب اين درياچه هاي شور ٬ بر اثر تبخير يا کاهش دما ٬ به حالت اشباع و فوق اشباع در مي آيد و بلورهاي نمک از آن جدا مي شود . بلورهاي تشکيل دهنده سنگهاي آذرين از سرد شدن ماگما ( سنگهاي ذوب شده درون زمين ) به وجود مي آيند . بلورهاي سنگهاي دگرگون مانند سنگ مرمر از تاثير دما و فشار زياد بر سنگهاي ديگر شکل مي گيرند . به فرآيند تشکيل بلورها تبلور گفته مي شود . هنگامي که دما يافشار تغيير مي کند و يا تبخير روي مي دهد و شرايط مناسب تبلور ايجاد مي شود ٬ اتمهاي مواد به یکدیگر می پیوندند . این اتمها معمولا" در اطراف ذرات موجود در محیط جمع می شوند . این ذرات هسته تبلور نامیده می شوند . هسته تبلور از ذرات ناخالص یا بلورهای خرد شده یک ماده تشکیل می شود . گاهی نیز شماری از اتمهای ماده اصلی کنار هم قرار می گیرند و هسته تبلور را می سازند . اتمهای دیگر نیز به تدریج در اطراف این هسته جمع می شوند و با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار می گیرند . کوچکترین واحد ساختاری منظم هر بلور را سلول اولیه آن بلور می نامند . دستگاههای بلورشاختی در طبیعت شکل سلول اولیه در بلور کانیهای مختلف تفاوت دارد . به طور کلی شش نوع سلول اولیه در نتیجه شش نوع بلور کانی وجود دارد . هر یک از این شش نوع بلور متعلق به یک دستگاه بلور شناختی است . دستگاههای بلور شناختی عبارتند از مکعبی ٬مربعی ٬راست لوزی ٬تک شیب ٬سه شیب ٬. شش وجهی . در دستگاه مکعبی هر سه محور ( سه جهت فضایی ) یا هم مساوی و بر هم عمود هستند مانند بلورهای نمک طعام و سولفید آهن . دستگاه مربعی :فقط دو محور با هم مساوی هستند اما اندازه محور سوم با آنها یکی نیست . این سه محور نیز بر هم عمود هستند . در این دستگاه ساده ترین بلور به شکل منشور است که سطح قاعده آن مربع است مانند بلورهای اکسید قلع و اکسید تیتان . دستگاه راست لوزی :محورها نا مساوی اما بر یکدیگر عمود هستند . ساده ترین بلور در این دستگاه منشوری است که قاعده آن به شکل لوزی یا مستطیل است . مانند بلورهای گوگرد و کربنات کلسیم . دستگاه تک شیب :سه محور نابرابرند و دو تا از آنهابر هم عمودند مانند بلورهای میکا٬ تالک و گچ آبدار. دستگاه سه شیب :سه محور نابرابرند و هیچیک بر هم عمود نیستند . در بلور ساده سه شیب همه وجه ها متوازی الاضلاع هستند . مانند بلورهای گروهی از فلدسپاتها . دستگاه شش وجهی :چهار محور وجود دارد که طول سه محور آن برابر است . این سه محور در یک صفحه قرار دارندو با هم زاویه ١٢٠ درجه می سازند . محورچهارم عمود بر آنهاست مانند بلورهای کوارتز . در هر یک از دستگاهها ٬ بلورها را بر اساس تقارن موجود در آنها به رده هایی تقسیم می کنند . در شش دستگاه بلور شناختی ٣٢ رده بلوری تشخیص داده شده است . هنگام تشکیل بلورها ٬ اگر فضا و زمان و شرایط مناسب وجود داشته باشد بلورهای درشتی بوجود می آیند . این بلورها را بصورت تک بلور می توان مشاهده و بررسی کرد و رده و دستگاه بلور شناختی آنها را مشخص کرد . اگر شرایط مناسب نباشد ٬ بلورها به اندازه های کوچکتر و بصورت مجموعه ها و توده های ریز تشکیل می شوند . گاهی بلورها به قدری ریزهستند که نمی توان آنها را با چشم دید و برای مطالعه آنهاازذره بین ٬ میکروسکوپهای نوری و الکترونی و اشعه ایکس استفاده می شود . خواص بلور مقدمه در بلورها پراکندگی و فاصله اجزا ٬ دارای نظم هندسی ویژه‌ای است که معمولا" در تمام جهتها یکسان نیست. برخلاف بلورها در جامدهای بی شکل یا غیر بلورین پراکندگی و فاصله اجزای سازنده آنها در همه جهتها یکسان است. از اینرو بعضی از خواص فیزیکی جامدهای غیر بلورین ٬ مانند رسانایی گرمایی ٬ انتشار نور و رسانایی الکتریکی نیز در همه جهتها یکسان است. به این جامدهای غیر بلورین همسانگرد (ایزوتروپ) می‌گویند. چون خواص فیزیکی بیشتر جامدهای بلورین در جهتهای مختلف متفاوت است به آنها ناهمسانگرد می‌گویند. تنها بلورهایی که در دستگاه مکعبی متبلور می‌شوند مانند اجسام غیر بلورین عمل می‌کنند، چون در سه جهت فضایی دارای ابعاد مساوی هستند. کاربرد ناهمسانگردی پدیده ناهمسانگردی سبب پیدایش خواصی در بلورها می‌شود که کاربردهای مختلف و مهمی در صنعت دارند. مثلا" اگر بلورهایی مانند کوارتز و یا تورمالین را از دو طرف بکشیم و یا فشار دهیم در جهت عمود بر فشار یا کشش دارای بار الکتریکی مخالف یکدیگر می‌شوند. اگر جهت این فشار یا کشش را عوض کنیم نوع بار الکتریکی تغییر می‌کند، به این پدیده پیزوالکتریک می‌گویند. گرما در بعضی از بلورها الکتریسته ایجاد می‌کند و سبب می‌شود یک سوی آنها بار مثبت و سوی مقابل بار منفی بیابد. در نتیجه میان این دو سو اختلاف پتانسیل الکتریکی بوجود می‌آید. همچنین اگر به این بلور جریان الکتریکی متناوب وصل کنیم، بلورها به تناوب منبسط و منقبض می‌شوند و بر اثر ارتعاش ٬ صوت تولید می‌کنند. از این خاصیت برای تولید صوت ٬ ماورای صوت ٬ نوسانهای الکتریکی ٬ ساختن میکروفونهای بلوری و سوزن گرامافون استفاده می‌شود. خواص نیم رسانایی بعضی از بلورها مانند بلور عنصرهای ژرمانیم ٬ سیلیسیم و کربن خاصیت نیم رسانایی دارند و تا اندازه‌ای جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهند. اگر بلورهای نیم رسانا را گرما دهیم و یا در مسیر تابش نور قرار دهیم٬ مقاومت الکتریکی آنها کم می‌شود و الکتریسیته را بهتر عبور می‌دهد. نیم رساناها در صنایع الکترونیک و مخابرات بصورت دیود و ترانزیستور و قطعه‌های دیگر الکترونیکی بکار می‌روند. دیود یا یکسو کننده از دو قطعه بلور نیمه رسانا ساخته می‌شود و برای یکسو کردن جریانهای متناوب بکار می‌رود. ترانزیستور از سه قطعه بلور نیم رسانا تشکیل می‌شود و برای تقویت جریانهای ضعیف و یکسو کردن جریان متناوب بکار می‌رود. دیودها و ترانزیستورها از قسمتهای اصلی گیرنده‌ها و فرستنده‌های رادیو و تلویزیون هستند. پدیده دو شکستی بعضی از بلورها نور را به دو دسته پرتو تقسیم می‌کنند، بر اثر این پدیده در کانیهای شفاف ٬ مانند کربنات کلسیم شکست مضاعف ایجاد می‌شود. اگر نوشته‌ای را زیر کربنات کلسیم قرار دهیم بصورت دو نوشته دیده می‌شود. بعضی از بلورها خاصیت جذب انتخابی دارند. مانند بلور تورمالین که پرتوهای نور را به دو دسته تقسیم می‌کند. یک دسته آنها را جذب می‌کند و دسته دیگر را از خود عبور می‌دهد. از این خاصیت برای ساختن فیلمها و عدسیهای قطبنده (پلاریزان) و برای کاهش شدت نور چراغهای اتومبیل استفاده می‌شود. عدسیهای قطبنده را در ساختن ابزارهای نوری مانند میکروسکوپهای قطبنده (پلاریزان) را از ورقه نازک پولاروید (ورقه شفاف و نازک نیترات سلولز) می‌پوشانند. خواص ساختاری بعضی از ویژگیهای بلورها به نوع و موقعیت پیوند بین مولکولهای آنها بستگی دارد. مثلا" هر چه پیوند اجزای یک بلور قویتر باشد نقطه ذوب آن بالاتر و سختی و مقاومت آن بیشتر است، مانند بلورهای الماس و گرافیت که از نظر ترکیب شیمیایی یکسان هستند و هر دو از کربن تشکیل شده‌اند، اما به دلیل تفاوت در پیوند شیمیایی میان اتمهای آنها سختی و مقاومت گرافیت کم ، اما سختی و مقاومت الماس بسیار زیاد است. بعضی از بلورها به سبب شکل پیوندهای داخلی ٬ در امتدادهای معینی به آسانی می‌شکنند، مانند بلور نمک طعام و بعضی به آسانی ورقه ورقه می‌شوند، مانندبلورهای میکا. از خاصیت سختی و مقاومت بلورها در ساختن انواع کاغذها و تیغه‌های سمباده و همچنین در ساعت سازی استفاده می‌کنند.

	از تبديل گاليله تا تبديل لورنتس
ديدکلي مي‌دانيم که تمام قوانين حرکت ، چه قوانين نيوتن و چه قوانين ماکسول براي ميدانهاي الکترومغناطيسي متحرک ، بايد با يک چارچوب مرجع همراه باشند. در عين حال ، يک فرآيند فيزيکي نبايد به چارچوبي که ناظر براي مشاهده آن انتخاب کرده است، وابسته باشد. پس قوانين فيزيکي را بايد به صورتي نوشت که در سيستم‌هاي مختصات مختلف شکلشان حفظ شود. بنابراين تبديلي که با اعمال آن فرم رياضي قانون فيزيکي در چارچوب‌هاي مختلف لخت ، ثابت بماند، اهميت اساسي دارد. تبديل که در زمان نيوتن رواج داشت، تبديلات گاليله بود: اين تبديل در اينجا براي دو چارچوب لخت ، پريم‌دار و بدون پريم ، که نسبت به هم با سرعت در جهت x حرکت مي‌کنند، بيان شده است. تاريخچه اينکه قوانين نيوتن تحت تبديلات گاليله ناوردا هستند، مطلبي شناخته شده بود. با وجود اين نيوتن معتقد بود که قوانينش به يک چارچوب مرجع مطلق وابسته است. البته اين فکر کاملا متافيزيکي است، چون خود او اصل نسبيت در مکانيک را وضع کرده بود که بر طبق آن ، تعيين حرکت مستقيم الخط يک جسم متحرک ، يا يک چارچوب مرجع ، نسبت به اين سيستم مطلق غير مطلق ناممکن است. براي مثال شتاب و نيرو در اين دو چارچوب مرجع مشابه‌اند، چون طبق روابط (1) داريم: پس F"=ma تحت تبديلات گاليله به صورت F=ma در مي‌آيد، يعني تحت اين تبديلات ناوردا است. دليل اين ناوردايي عدم ظهور سرعت در معادله حرکت است. معادلات ماکسول و تبديلات گاليله اگر تبديلات گالیله را در مورد معادلات ماکسول اعمال کنیم، شکل معادلات در سیستم‌های مختصات مختلف فرق خواهد کرد، چون سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در معادلات ظاهر می‌شود، لذا وقتی این سرعت به صورت برداری جمع شود، در سیستم‌های مختصات مختلفی که نسبت به هم حرکت می‌کنند، مقادیر مختلفی خواهد داشت. تفاوت سرعت چند مفهوم ضمنی دارد، اول اینکه تشخیص چارچوب مرجع مطلق به روش الکترومغناطیسی یا نوری ممکن خواهد بود. در آن زمان فرض می‌شد که نور برای انتشار نیاز به محیط خاصی دارد، و این محیط اتر نامیده می‌شد. این حقیقت که معادلات ماکسول تحت تبدیلات گالیله تغییر می‌کنند، مستلزم این بود که سیستم مرجعی وجود داشته و اتر نسبت به آن ساکن باشد. سرعت نور در این چارچوب مطلقا ساکن ، C است و احتمالا در یک چارچوب مرجع دیگر C نخواهد بود. اینکه سرعت نور در دو سیستم مختصات مختلف تحت تبدیلات گالیله متفاوت است، از رابطه (1) پیداست. اگر سرعت نور در یک چهارچوب S (بدون پریم) dx/dt باشد، در چهارچوب "S که نسبت به S با سرعت حرکت می‌کند، به صورت خواهد بود. ثابت بودن سرعت نور با این حال آزمایش فیزو ، آزمایش مایکلسون - مورلی و آزمایشهای متعدد دیگری که هدفشان بررسی دقت معادلات ماکسول در چارچوبهای مرجع متحرک بود، نشان داد که بی‌شک سرعت نور در تمام جهتها و در تمام سیستم‌های مرجع متحرک یکسان است. بنابر این نتیجه می‌گیریم که معادلات ماکسول باید در تمام مختصات لخت شکل خود را حفظ کند. تبدیلات لورنتس لورنتس که سعی می‌کرد تبدیلات گالیله را بهبود بخشد، تبدیل جدیدی یافت که تحت آن معادلات ماکسول در سیستم‌های مختصات مختلفی که نسبت به هم حرکت دارند، تغییر نمی‌کرد و به این ترتیب اساس نسبیت خاص بنا نهاده شد. این تبدیل اکنون تبدیلات لورنتس نامیده می‌شود: کمی‌ بعد پوانکاره نشان داد که تمام معادلات الکترودینامیک تحت تبدیلات لورنتس شکل خود را حفظ می‌کند. یک امتحان ساده نشان می‌دهد که در تبدیلات لورنتس . انیشتین در سال 1905 این فکرها را تعمیم داد و به صورت نسبیت خاص فعلی در آورد. او نشان داد که با پذیرفتن نسبیت نیوتن ، می‌توان تبدیلات لورنتس را بدست آورد. انیشتین فرض کرد که سرعت نور یک ثابت جهانی و مستقل از حرکت چشمه آن است. گرچه ریشه نسبیت خاص در الکترومغناطیس بود، ولی روش انیشتین وابستگی صریحی به الکترودینامیک نداشت. چون معادلات ماکسول تنها یکی از قوانین فیزیکی است که اصول نسبیت خاص آن را در بر می‌گیردف بنابر این نسبیت خاص نتایج وسیعی داشت. به این ترتیب مفهوم اتر از بین رفت. مفهوم زمان در نسبیت خاص بر اساس اصل دوم نسبیت خاص مفهوم کلاسیکی زمان ، به عنوان یک متغیر مستقل از دستگاه مختصات و حرکت نسبی از بین رفت و مفهوم پیچیده و مشکل فضا_زمان جانشین آن شد. در همزمانی وقایع باید تجدید نظر کرد. وقایعی که در یک سیستم مختصات همزمان هستند، لزوما در سیستم دیگری که نسبت به اولی حرکت دارد، همزمان نیستند. این ایده‌ها چنان تکان دهنده بود که خیلی‌ها به تندی با آن مخالفت کردند و شاید هنوز هم می‌کنند. برای ارائه فرضیه‌ای که به اصل موضوع دوم محتاج نباشد، کوشش‌های هوشمندانه بسیاری شد. تاکنون آزمایشهای مختلف و متعددی پیش‌بینی‌های نسبیت خاص را تصدیق کرده‌‌اند، طوری که تنها می‌توان فرضیه‌های سازگار با نسبیت خاص را در نظر گرفت. قوانین کلاسیک و تبدیلات لورنتس قوانین کلاسیک الکترودینامیک که تحت تبدیلات گالیله ناوردا هستند، با تبدیلات لورنتس نیز ناوردا می‌مانند. ولی معادلات مکانیک کلاسیک که تحت تبدیلات گالیله ناوردا بودند، اکنون با تبدیلات لورنتس ناوردا نیستند، یعنی یا باید آنها را دور ریخت و یا با معادلات نسبیتی جایگزین کرد. در معادلات نسبیتی جرم یک جسم m که با سرعت v حرکت می‌کند، با جرم آن در حالت سکون ، ، به صورت زیر مرتبط است: خوشبختانه این تنها تصحیح لازم برای قوانین مکانیک است. در سرعتهای کم که معادلات نسبیتی به قوانین حرکت نیوتن تبدیل می‌شوند. لزوم تصحیح نسبیتی در قوانین حرکت خیلی زود با آزمایش تائید شد. برای مثال الکترونها را می‌توان در یک شتابدهنده شتاب داد و سرعتشان را نزدیک به سرعت نور رساند، طوری که جرمشان چند هزار برابر شود. انرژی سکون با بسط رابطه (4) یک جمله نتیجه می‌شود که انیشتین ، لویس و دیگران آن را انرژی سکون تشخیص دادند. پیش‌بینی این انرژی بسیار زیاد جرم ، در آزمایش‌های شکافت (فیزیون) و ابزارهای هسته‌ای تایید شد. شاید بهترین و ساده‌ترین مثال نشان دهنده هنگامی ‌باشد که یک الکترون و پاد الکترون (پوزیترون) ، که جرم هر دو است، ترکیب می‌شوند. این دو همدیگر را نابود می‌کنند و دو اشعه گاما بوجود می‌آید. انرژی اشعه گاما با انرژی سکون دو ذره قبل از برخورد ، ، برابر است.   تبديلات گاليله دید کلی در برسی حرکت هر ذره باید یک چارچوب مرجع تعین کنیم که این چارچوب به عنوان ناظر در فیزیک تعبیر می‌شود. بعد از تعیین چارچوب مرجع به راحتی می‌توانیم حرکت را مورد برسی قرار دهیم. البته لازم به ذکر است که در مورد هر حرکت ، چارچوب خاصی متناسب با نوع حرکت باید بکار ببریم. این مسئله نه تنها در مورد حرکت بلکه در مورد تمام رویدادها و پدیده‌های فیزیکی مطرح است. به عنوان مثال برای اینکه بتوانیم در الکترو مغناطیس مقدار نیروی وارد بر یک جسم باردار را محاسبه کنیم، ابتدا باید یک چارچوب متناسب با سیستم تعریف کرده ، سپس پدیده را مورد برسی قرار دهیم. حال سوال این است که اگر این چارچوب مرجع تغییر بکند (به عنوان مثال اگر چارچوب مرجع منتقل شود) ، در این صورت چه تغییری در برسی حاصل خواهد شد. این مسئله بوسیله قواعد تبدیل بیان می‌شود. تعریف معادلاتی که در فیزیک کلاسیک مختصات فضا و زمان دو دستگاه مختصات را ، که با سرعت ثابت نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند به هم مربوط می‌سازند، تبدیلات گالیله یا نیوتنی نامیده می‌شوند. هر ناظر با مشخص کردن مکان و زمان یک پدیده فیزیکی ، مانند یک بمب کوچک ، هر رویدادی را می‌تواند توصیف کند. اگر مختصات فضایی و زمانی یک رویداد ، از نظر ناظر S1 بصورت: (t1 x1 y1 z1) و از نظر ناظر S2 بصورت: (t2 x2 y2 z2) باشد، و ناظر دوم نسبت به ناظر اولی با سرعت یکنواخت v حرکت بکند، در این صورت تبدیلات گالیله به شرح زیر خواهد بود: تبدیلات گالیله x2 = x1 - vt1 y2 = y1 z2 = z1 t2 = t1 لازم به ذکر است که تبدیلات سرعت و شتاب نیز با مشتق گیری از روابط فوق حاصل می‌شود. هموردایی مکانیک کلاسیک در تبدیلات گالیله در فیزیک به عنوان یک اصل پذیرفته می‌شود که ، قوانین فیزیک در تمام دستگاههای لخت یکسان ، یا هموردا ، هستند. یعنی شکل ریاضی یک قانون فیزیکی یکسان باقی می‌ماند. به عبارت دیگر می‌توان گفت که باید قوانین فیزیک تحت تبدیلات گالیله یکسان باقی بمانند. از جمله قوانین فیزیکی که تحت این تبدیلات فرم ریاضی خود را حذف می‌کنند، قوانین بقای اندازه حرکت خطی و قانون بقای انرژی است. همچنین قانون دوم نیوتن نیز که قانون بقای اندازه حرکت خطی از آن نتیجه می‌شود، فرم ریاضی خود را حفظ می‌کند. به عبارت دیگر می‌توان گفت که تبدیلات گالیله و مکانیک کلاسیک مستلزم آن هستند که سه کمیت اساسی در آزمایشهای فیزیکی ، یعنی طول ، زمان و جرم همگی از حرکت نسبی هر ناظری مستقل باشد. البته فیزیک نسبیت انیشتن در این عقیده تجدید نظر می‌کند. و بجای طول ، زمان ، جرم و انرژی، دو قانون بقای جدید بوجود می‌آورد. یعنی طول و زمان را باهم ادغام کرده و یک کمیت ناوردا در فضای چهار بعدی بوجود می‌آورد و نیز قانون بقای جرم و انرژی را هم یکجا در رابطه هم ارزی جرم و انرژی بیان می‌کند. الکترو مغناطیس و تبدیلات گالیله در اوایل توسعه نظریه موجی نور این سوال مطرح شد که آیا امواج الکترومغناطیسی در محیط واقعی منتشر می‌شوند یا در اتر. اگر انتشار در اتر انجام می‌شد، در آن صورت فرض بر این بود که محور‌های مختصات واقع در آن محیط باید چارچوب مشخصی را تشکیل دهند، بطوری که همه ناظرها نسبت به آن ساکن یا در حرکت نسبی باشند. حال به خوبی می‌دانیم که همه کوششهای تجربی برای کشف وجود یک محیط ساکن که در آن امواج الکترومغناطیسی منتشر شوند با شکست مواجه شد. لذا نتیجه می‌گیریم که از نظر هر ناظر لخت ، نور در فضا با تندی استاندارد c ، بدون توجه به حالت یکنواخت او نسبت به هر چارچوب مختصات دیگر بطور همسانگرد منتشر می‌شود. ناوردایی سرعت نور بر این شرط فیزیکی دلالت دارد که معادله‌های الکترومغناطیس باید در اثر تبدیل مختصات هر چارچوب مرجع ، در حرکت یکنواخت نسبت به چارچوب اصلی به طریقی تبدیل شوند، که صورت اصلی‌شان حفظ شود. اما معادله موج که از معادلات ماکسول حاصل می‌شود ، تحت تبدیلات گالیله شکل ریاضی خود را حفظ نمی‌کند. بنابراین ، بجای استفاده از تبدیلات گالیله از تبدیلات لورنتس که یک جایگزین قوی برای تبدیلات گالیله است، استفاده می‌کنیم. دلایل ضعف تبدیلات گالیله براساس تبدیلات گالیله جرم ، زمان و طول همواره مستقل از حرکت نسبی ناظر ناوردا می‌باشند. در صورتی که می‌دانیم در سرعتهای نزدیک به سرعت نور در اثر حرکت ، انقباض طولی و اتساع زمان خواهیم داشت. جرم ذره نیز با جرم در حالت سکون آن متفاوت خواهد بود. بر اساس تبدیلات گالیله صورت و فرم معادلات ماکسول هنگام تبدیل مختصات تغییر می‌کنند. بر اساس تبدیلات گالیله سرعت نور نمی‌تواند مستقل از حرکت نسبی ناظرها باشد. در صورتی که می‌دانیم بر اساس اصل موضوع نسبیت خاص ، سرعت نور باید مستقل از حرکت نسبی ناظرها مقداری ثابت باشد. نتیجه‌گیری نهایی بر اساس دلایل فوق می‌توان چنین نتیجه گرفت که ، تبدیلات گالیله نمی‌توانند یک تبدیل جامع و کامل باشد. لذا باید از یک تبدیل جامعتر که قادر به توضیح تمام قوانین فیزیک باشد، استفاده کنیم. چنین تبدیلی ، تبدیلات لورنتس می‌باشد. این تبدیل بر اساس دو اصل ، ناوردایی سرعت نور و اصل هم ارزی ایجاد شده است. تبدیلات لورنتس (Lorentz transformations) اطلاعات اولیه در اواخر قرن نوزدهم ، بعد از اینکه نظریه الکترومغناطیس کلاسیک به صورت کنونی اش توسعه یافت، نیاز به یک نظریه نسبیت رضایتبخش در فیزیک احساس شد. در آن زمان آشکار شد که مشاهدات تجربی انتشار نور در ارتباط با اثر‌های حرکت ناظر نسبت به محیطی که فرض می‌شد نور در آن حرکت می‌کند تناقض‌هایی با عقاید رایج آن زمان دارد. برای داشتن توصیفی از حرکت نور که با تجربه سازگار باشد، لازم شد قانون تبدیل پیشنهادی لورنتس که مختصات چارچوبهای دارای حرکت نسبی یکنواخت را به هم مربوط می‌سازد، پذیرفته شود. این قانون تبدیل ، به نام تبدیلات لورنتس معروف است. تعیین تبدیلات لورنتس به طور خلاصه می‌توان گفت که ، تبدیل مختصات در چارچوبهای لخت که از نظر نسبیت صحیح باشد، توسط دو اصل حاکم زیر تعیین می‌شود: در تمام چارچوبهای لخت ، نور به طور همسانگرد با سرعت ثابت c میسر را می‌پیماید. تمام چارچوبهای مرجع لخت در بیان قوانین فیزیکی به طور یکسان معتبر هستند. با اعمال دو اصل فوق می‌توان تبدیلات لورنتس را به روش مقدماتی بدست آورد. بنابراین اگر دو چارچوب مختصه متعامده E1 و E2 ، را که با سرعت نسبی ثابت U در امتداد محور ایکس (X) شان حرکت می‌کنند در نظر بگیریم. در اینصورت هرگاه مختصات یک رویداد در چارچوب اول را با X1y1 z1 t1 و مختصات همان رویداد در چارچوب دوم را با x2 y2 z2 t2 نشان دهیم، در اینصورت تبدیل لورنتس که بیانگر روابط تبدیل بین مختصات رویداد مورد نظر هنگام رفتن از یک چارچوب به چارچوب دیگر است، به صورت زیر خواهد بود. X2=(vt + x1⁄1-(v/c)^2^1/2 y1=y2 Z2=z1 T2=(t1+Vx/c^2)/1-(v/c)^2^1/2 اصل توافق ملاحظه کردیم که قبل از بوجود آمدن نسبیت ، تبدیلات گالیله به عنوان یک رابطه تبدیل خوب محسوب می‌گردید. و تنها در توجیه نتایج الکترومغناطیس با شکل مواجه شد. بنابراین با پیدایش ، ضرورت ایجاد یک تبدیل مناسب در فیزیک احساس می‌شد. بنابراین جهت برآوردن این نیاز ، تبدیلات لورنتس بوجود آمد. بنابراین می‌توان گفت که نظریه نسبیت ، نسبت به مکانیک کلاسیک که بر اساس قوانین نیوتن بنا نهاده شده بود، حالت کلی و جامع‌تر داشت. اصل توافق بیان می‌کند که یک نظریه عامتر باید در حالت جدی به نظریه قبلی تبدیل شود. و این اصل در مورد نظریه نسبیت برقرار است. یعنی اگر سرعت ذره در مقایسه با سرعت نور خیلی کوچک باشد، به راحتی و با خیال راحت می‌توانیم از قوانین نیوتن و مکانیک کلاسیک برای تشریح حرکت ذره استفاده کنیم. از طرف دیگر تبدیلات لورنتس نیز که نسبت به تبدیلات گالیله حالت عامتری دارد، بر اساس اصل فوق باید در حالت حدی به تبدیلات گالیله تحویل گردد. و اگر روابط مربوط به تبدیلات لورنتس را در نظر بگیریم ملاحظه می‌شود که در حالت حدی که سرعت ذره در مقایسه با سرعت نور خیلی کوچک باشد، تبدیلات لورنتس به تبدیلات گالیله تحویل می‌گردد. به عبارت دیگر می‌توان گفت که درست بعد از اینکه تبدیلات لورنتس برای توصیف صحیح انتشار نور از نظر ناظر در حال حرکت پذیرفته شد، دقت و تقریبی که به طور پنهان در قوانین مکانیک کلاسیک نیوتن وجود داشت، صرفا به عنوان نتیجه‌ای از کشف تبدیلات لورنتس به دست آمد. شرط تعامد تبدیلات لورنتس تبدیلات لورنتس که رابطه بین مختصات مکانی و زمانی یک رویداد را در چارچوب مرجع لخت که نسبت به یکدیگر با سرعت ثابت حرکت می‌کند، بدست می‌دهد. اما این تبدیل متعامد نیست. تعامد را اینگونه می‌توان تشریح کرد که اگر مختصات مکانی و زمانی یک رویداد را در هر چارچوب مرجع با یک ماتریس ستونی نمایش دهیم، در اینصورت رابطه تبدیل به صورت یک ماتریس 4x4 خواهد بود که هرگاه ماتریس مختصات رویداد در یک چارچوب را در آن ضرب کنیم، مختصات همان رویداد در چارچوب دیگر که نسبت به چارچوب اول با سرعت یکنواخت حرکت می‌کند، حاصل می‌گردد. این ماتریس به عنوان ماتریس تبدیل معروف است. حال اگر مختصات مکانی و زمانی یک رویداد را بصورت (t, x, y, z ) در نظر بگیریم، تبدیلات لورنتس متعامد نخواهد بود. برای حل مشکل مینکوسکی (Minkowski) ترفند استفاده از مختصه زمان موهومی را پیشنهاد کرد. به عبارت دیگر مختصات مکانی زمانی یک رویداد باید به صورت (ict,x,y,z) فرض شود. بنابراین تبدیلات لورنتس از نوع مینکوسکی متعامد خواهد بود. لازم به ذکر است که نباید به کمیت‌های موهومی که در قالب مختصات مینکوسکی (یک دستگاه متعامد قراردادی چهار بعدی) ظاهر می‌شوند. اهمیت فیزیکی قائل شد. زیرا اینها صرفا نتیجه اعمال ترفند ریاضی در نوشتن مختصات یک رویداد است. ناوردایی عنصر جهان – خط از فیزیک نوین می‌دانیم که در سرعتهای نزدیک به سرعت نور ، کمیت‌های طول ، زمان ، جرم دیگر مفهوم کلاسیکی مطلق بودن خود را به طور کامل از دست داده و تابع سرعت می‌باشند. به گونه‌ای که انقباض طول ، اتساع زمان و افزایش جرم ملاحظه می‌گردد. اما در عوض کمیتی به نام عنصر جهان خط وجود دارد که مستقل از سرعت بوده و یک کمیت ناوردا می‌باشد. شرط ناوردایی این کمیت تحت تبدیلات لورنتس ایجاب می کند که اگر مختصات فضا زمان یک رویداد را بصورت (t, x, y, z ) نشان دهیم، این کمیت ناوردا بصورت زیر باشد. S^2=(ct)^2-X^2-y^2-Z^2 کمیت فوق در چارچوبهای لخت ناوردا است. معلوم می‌شود که هرگاه کمیت فوق با نقاط واقع در مسیر باریکه نور در حال انتشار متناظر باشد، ناظرهای واقع در تمام چارچوبهای لخت مقدار ثابت مشابهی را برای آن ثبت می‌کنند. همچنین ملاحظه کردیم که به منظور استفاده از مزایای دستگاه متعامد و خواص تبدیل آنها در مختصات چهار بعدی رویدادها در فضا - زمان مینکوسکی ترفند استفاده از مختصه زمانی موهومی را پیشنهاد کرد. به عبارت دیگر مختصات فضا - زمان یک رویداد را باید به صورت (ict,x,y,z) نمایش دهیم.

	رابطه دوبروي
دوبروي با استفاده از تشابه بين اصل فرما در اپتيک و اصل کمترين عمل در مکانيک کلاسيک ، پيشنهاد کرد که قرينه طبيعت دوگانه موجي ذره‌اي تابش ، طبيعت دوگانه ذره‌اي موجي ماده است. بنابراين ذرات بايد تحت شرايط خاص خواص موجي داشته باشند. بر اين اساس دوبروي براي هر ذره موجي نسبت مي‌داد که داراي طول موج ويژه‌اي است.   تاريخچه در سال 1923 جوان 32 ساله‌اي از طبقه اشراف فرانسه ، به نام مارکي لويي دوبروي (Debroglie) ، که مطالعات خود را با تحصيل تاريخ قرون وسطي آغاز کرد و بعدها کم‌کم به فيزيک نظري علاقه‌مند شد، رساله دکترايي به دانشگاه علوم پاريس عرضه داشت که شامل نظريه‌هاي شگفتي بود. دوبروي عقيده داشت که حرکت ذرات مادي توسط امواجي همراهي و هدايت مي‌شود که همراه با ماده در فضا انتشار پيدا مي‌کند.   رابطه دوبروي در تابش الکترومغناطيسي آزمايشهاي مربوط به تداخل و پراش تابش الکترومغناطيسي را در صورتي مي‌توان توضيح داد که تابش فقط متشکل از امواج باشد. همچنين اثرهاي دقيقا کوانتومي تابش الکترومغناطيسي ، مانند اثرهای فوتو‌الکتریک و کامپتون را در صورتی می‌توان توصیف کرد که نور فقط متشکل از فوتونهای ذره گونه باشد. اگر اندازه حرکت فوتون ذره گونه را با P نشان دهیم، در این صورت بر اساس رابطه دوبروی طول موج مربوط به موج منتسب به فوتون به صورت زیر خواهد بود: اهمیت ثابت پلانک در رابطه دوبروی رابطه دوبروی نه تنها در مورد تابشهای الکترومغناطیسی بلکه در مورد ذرات دیگر مانند الکترون نیز برقرار است. یعنی در مورد هر ذره با اندازه حرکت P ، طول موجی که برای موج منتسب به آن ذره در نظر گرفته می‌شود، طبق رابطه بیان خواهد شد، که در این رابطه h ، ثابت پلانک است. در این رابطه اهمیت ثابت پلانک آشکار می‌شود. چون در طرف اول رابطه بیانگر خاصیت موجی و در طرف درP بیانگر خاصیت ذره‌ای است و نقش ثابت پلانک در ارتباط این دو کمیت (یا دو خاصیت متفاوت) است. تائید تجربی رابطه دوبروی تحقیقات دوبروی توجه زیادی را جلب کرد و دانشمندان زیادی پیشنهاد کردند که صحت و سقم این رابطه را مورد آزمایش قرار دهند در مورد تابش الکترومغناطیسی ، ماکسول و هرتز خواص موج گونه آن را کشف کردند و براین مبنا تداخل و پراش را تعبیر کردند. بنابراین ، برای اینکه ثابت کنیم که یک ذره مادی دارای طبیعت موجی است، لازم نیست که نخست طبیعت پدیده موجی را بشناسیم برای آزمایش فرضیه دوبروی کافی است که بر اساس آزمایش تعیین کنیم که آیا ذرات مادی پدیده های تداخل و پراش را نشان می‌دهند یا نه؟ یک نمونه از این آزمایشها مربوط به الکترون بود که توسط دیوسیون (Davison ) و گرومر (Germer) انجام شد طبیعت ذره‌ای الکترون خیلی بیشتر از آزمایش دیوسیون و گرومر کشف شده بود. بنابراین این آزمایش به صورت تجربی رابطه دوبروی را تایید کرد. بعداز آزمایش مربوط به پراش الکترون ، دانشمندان آزمایشهای پراش ذرات را با باریکه‌های هیدروژن مولکولی و هلیوم و نوترونهای آهسته انجام دادند. پراش نوترون به ویژه در مطالعه ساختار بلورها مفید است. تعمیم نظریه دوبروی نظریه‌های دوبروی در سال 1926 توسط اروین شرودینگر (Schrödinger) ، فیزیکدان اتریشی تعمیم داده شد و بر مبنای صرفا ریاضی قرار گرفت. شرودینگر این نظریه‌ها را در معادله معروف خود ، که قابل استفاده در حرکت ذرات میدان نیرویی بوده قرار داد. استفاده از معادله شرودینگر در مورد هیدروژن و نیز در مورد اتمی پیچیده‌تر ، نتایج نظریه مدارهای کوانتومی را دوباره تأیید کرد.

	فهرست ها
RSS  خانه ارتباط با من درباره من پارسي بلاگ 309: بازديد امروز 515: بازديد ديروز 15081: مجموع بازديدها

	منوها
» فهرست موضوعي يادداشت ها « هسته اي[52] هواشناسي و اختر فيزيك[52] اختر فيزيك[39] كوانتوم[29] اپتيك[20] فيزيك نوين[20] مغناطيس[18] نانو تكنولوژي[14] فيزيك حالت جامد[12] سرگرمي هاي فيزيك[8] ترمو ديناميك[3] [باز کردن همه] » آرشيو مطالب « نانو تكنولوژي(13) هسته اي(47) كوانتوم(27) الكترو مغناطيس(13) هوا شناسي و اختر فيزيك(55) اپتيك(20) حالت جامد(4) سرگرمي هاي فيزيك(8) فيزيك نوين(9) [باز کردن همه] » موضوعات وبلاگ « علوم(360) » لوگوي وبلاگ « » لينك دوستان « شيخ نيا عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق® روزگاران(حتما يه سري بهش بزن ضرر نمي كني) ايساتيس دانشگاه اصفهان وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشين) وسوسه عقل جملات زيبا فقط براي ادد ليستم...سند تو ال [باز کردن همه] » لوگوي دوستان « [باز کردن همه] » جستجو « » وضعيت من در ياهو « يــــاهـو ارسال كننده MRMJ.ParsiBlog.Com

 

 

	ماهواره ها و فركانس هاي مخابراتي
لايه أنيوسفر در فركانس حدود 30 مگا هرتز به صورت شفاف عمل مي كند. علائم ارسالي بر روي اين فركانس مستقيما از ميان آن مي گذرد و در فضاي بيرون گم مي شوند. اين فركانس ها همچنين در خط مستقيم ديد حركت مي كنند. به اين دلايل براي مقاصد ارتباطي آن ها را بايد به طريقه هاي گوناگون به كار گرفت. فركانسهاي 30 تا 300 مگاهرتز بسيار مفيد و كارامد هستند چون انتشار آنها با وجود محدود بودن پايدار است. اين امواج با چنين فركانسي براي امواج تلويزيون كارامدند زيرا فركانسهاي بالاي آن ها اجازه حمل مقادير فراواني از اطلاعات مورد لزوم را مي دهد و براي پخش صداي داراي كيفيت بالا نيز سودمند مي باشد. علت اين امر اين است كه در اين محدوده از فركانس براي كانالهاي پهن جا وجود دارد. قسمتي از باند UHF را كه بين 790 تا 960 مگاهرتز قرار دارد مي توان براي مرتبط ساختن ايستگاههايي با فاصله بيش از 320 كيلومتر به شيوه به اصطلاح پراكندگي در لايه تروپوسفر زمين به كار برد. اين شيوه به توانايي گيرنده دوردست در گرفتن بخش كوچكي از علائم فركانس UHF كه به دليل ناپيوستگي هاي بالاي لايه تروپوسفر پراكنده شده بستگي دارد. يعني علائم در جايي پراكنده مي شوند كه تغييرات شديدي و تندي در ضريب شكست هوا وجود دارد. امواج مايكروويو چه نوع امواجي هستند؟ فركانس هاي بين 3000 تا 12000 مگاهرتز براي رابطهاي در خط مستقيم كه در آن پيام رساني از طريق آنتن هايي بر فراز برجهاي بلند ارسال مي شود به كار مي رود. ايستگاههاي تكرار كننده را كه ساختاري برج مانند دارند نيز در فواصل 40 تا 48 كيلومتري ( معمولا بالاي تپه ها ) كار مي گذارند. اين ايستگاهها امواج را مي گيرند تقويت مي كنند و دوباره به مسير خود مي فرستند. بخش مربوط به امواج مايكروويو براي ارتباط مراكز پرجمعيت بسيار مفيد است چون فركانس بالا به معناي آن است كه امكان حمل باند عريضي از طريق مدولاسيون وجود دارد و اين نيز به اين معني است كه هزاران كانال تلفن را مي توان روي يك فركانس مايكروويو فرستاد. باند عريض اين نوع فركانس اجازه مي دهد كه علائم ارسالي تلويزيون سياه و سفيد و تلويزيون رنگي بر روي يك موج حامل منفرد ارسال شوند و چون اين امواج داراي طول موج بسيار كوتاه هستند براي متمركز كردن علائم رسيده مي توان از بازتابنده هاي بسيار كوچك و اجزاي هدايت مستقيم بهره گرفت. ماهواره چيست ؟ دستگاههاي ارتباطي ماهواره ها در باند مايكروويو عمل مي كنند در واقع ماهواره ها صرفا ايستگاه مايكروويو غول پيكري است در مدار زمين كه با كمك پايگاه زميني بازپخش مي شود. اين مدار تقريبا دايره شكل در ارتفاع 36800 كيلومتري بالاي خط استوا قرار دارد و در اين فاصله سرعت ماهواره با سرعت زمين برابر است و نيروي خود را به وسيله سلولهاي خورشيدي از خورشيد مي گيرد. نيروي جاذبه زمين شتاب زاويه شي قرار گرفته در مدار را دقيقا بي اثر مي سازد. در اين فاصله دور چرخش ماهواره ها با حركت دوراني زمين كاملا همزمان و برابر است و باعث مي شود ماهواره نسبت به نقطه مفروض روي زمين ثابت بماند. ايستگاه زميني در كشور اطلاعات را با فركانس 6 گيگاهرتز ارسال مي كند. اين فركانس فركانس UPLINK ناميده مي شود. سپس ماهواره امواج تابيده شده را گرفته و با ارسال آن به نقطه ديگر كه بر روي فركانس حامل متفاوت DownLink برابر 4 گيگا هرتز است عمل انتقال اطلاعات از فرستنده به گيرنده را انجام مي دهد. در واقع ماهواره اطلاعات گرفته شده را به سمت مقصد تقويت و رله مي كند. آنتن ماهواره ترانسپوندر نام دارد. از مدار همزمان با زمين هر نقطه از زمين بجز قطبين در Line of sight است. و هر ماهواره مي تواند تقريبا 40 % از سطح زمين را بپوشاند. آنتن ماهواره ها را طوري مي شود طراحي كرد كه علائم پيام رساني ضعيف تر به تمام اين ناحيه فرستاده شود و يا علائم قويتر را در نواحي كوچكتري متمركز كند. بر حسب مورد اين امكان وجود دارد كه از ايستگاه زميني در كشوري فرضي به چندين ايستگاه زميني ديگر واقع در كشورهاي گوناگون علائم ارسال كرد. به طور مثال : وقتي برنامه اي تلويزيوني در تمام شهر ها و دهكده هاي يك يا چند كشور پخش شود در اين حالت ماهواره ماهواره پخش برنامه است ولي وقتي علائم ارسال ماهواره در سطح گسترده اي از زمين انتشار يابد ايستگاههاي زميني بايد آنتنهاي بسيار بزرگ و پيچيده اي داشته باشند. هنگامي كه علائم ارسالي ماهواره در محدوده كوچكترين متمركز مي شوند و به حد كافي قوي هستند مي توان از ايستگاههاي زميني كوچكتر ساده تر و ارزانتر استفاده كرد. از آنجاييكه ماهواره ها براي جلوگيري از تداخل امواج راديويي بايد جدا از هم باشند لذا شماره مكان هاي مداري در مدار همزمان با زمين كه امكان استفاده آن براي ارتباطات وجود دارد محدود است. از اين رو جاي شگفتي نيست كه وظيفه مديريت در امور دستيابي به مدار و استفاده از فركانس ها براي انواع روز افزون و متنوع كاربردهاي زميني و ماهواره اي بوسيله شمار روزافزوني از كشورها بي نهايت دشوار شده است. از سويي استفاده از ماهواره ها در كش.رهاي متمدن و پيشرفته به عملكرد دقيق و عمليات روز به روز دقيق تر نه تنها از نظر به كارگيري شيوه خودشان بلكه از نظر همسايگانشان در مدار همزمان با زمين نياز مي باشد. برخي از ماهواره ها نيز در مدار ناهمزمان با چرخش زمين non- geosynchronous قرار داده مي شوند.در ماهواره هاي ناهمزمان با مدار زمين ماهواره ديگر در ديد ايستگاه زميني نيست زيرا كه سطح افق زمين را پشت سر مي گذارد و از ديررس خارج مي شود در نتيجه براي اينكه ارسال همواره ادامه يابد به چندين ماهواره از اين نوع نياز است و چون نگهداري و ادامه كار چنين شيوه ارتباطي بسيار پيچيده و گران است لذا كاربران و متخصصان طراحي ماهواره ها بيشتر جذب ماهواره همزمان با زمين مي شود. فركانس هاي بالاي فركانس مايكروويو چه نوع فركانس هايي هستند؟ با كشف ليزر براي نخستين بار آن قسمت از محدوده فركانسي كه بالاتر از باند فركانس هاي مايكروويو بودند به منظور حمل پيام هاي بي سيم در نظر گرفته شدند. پرتو هاي ليزري تحت تاثير عواملي مانند مه - غبار -- خرابي وضع هوا و روزهاي بسيار داغ به شدت ضعيف مي شوند. اگر چه ليزر براي حمل اطلاعات تا مسافت هاي كوتاه خط ارتباطي بسيار عالي ايجاد مي كند ولي چون پرتو ليزر خاصيت هدايت شونده بالايي دارد بازداشتن يا سد كردن آن بسيار دشوار است. اين امر سبب مي شود براي ارتش و بعضي از مقاصد نظامي كه شيوه هاي آن ها بايد داراي حفظ اسرار باشد بسيار سودمند است در ضمن دستگاه ليزر براي كاربردهاي ارتباط سيار از سبكي و قابليت حمل خوبي برخوردار است. برخلاف امواج راديويي امواج نوري را نمي توان با عبور دادن جريان هاي متناوب در سيم ها توليد كرد آن ها تنها با فرايند هايي كه داخل اتم روي مي دهد به وجود مي ايند فن آوري تار نوري مشابه موج رسان فلزي مايكروويو براي پرتو تاباني الكترومغناطيسي در ناحيه نور مرئي تعريف شده است. اين شيوه به طور كلي شامل رشته اي شيشه اي با نازكي موي انسان است كه از هدر رفتن انرژي نور در مسافت طولاني جلوگيري مي كند همچنين بر خلاف پرتوي نور معمولي پرتوي نور ليزري تكفام است يعني فقط داراي يك فركانس تنها است. پرتوي ليزر داراي گستره پهن فركانس است كه خاصيت گسيختگي نور را ندارد به همين دليل آن ها را مي توان دقيقا به همان طريق كه با فركانس هاي مايكروويو تعديل مي شوند و تغيير نوسان مي دهند را با پيام هاي تلفني و اطلاعات و علائم تصويري تعديل كرد. به هر حال چون فركانس آن ها خيلي بالاتر است به تناسب آن مي توان تعداد بيشتري از امواج و كانالها را انتقال دهند. به طور كلي مقايسه بين شيوه هاي مختلف ارسال امكان پذير مي باشد. روابط بين فرستنده و گيرنده خواه انتشار از روي سيم و خواه از هوا به نوع ساخت شيوه ارتباطي بستگي دارد و به همين ترتيب باند به فركانس به كار رفته به شرايط حل مساله ارتباطاتي وابسته است. بيشتر فركانسهاي در دسترس را مقررات ملي و توافق هاي بين المللي تعيين مي كنند. اگر چه تصميمات مربوط به شيوه ها و نحو ارسال امري فني به شمار مي آيد ولي در اكثر اوقات ملاحظات سياسي آن را در بر مي گيرد.

	بمبهاي الكترومغناطيسي
سلاح تازه اي كه ساخت آن بسيار ساده و تأثير آن كاملاً گسترده است ، نگراني هايي را براي دانشمندان و دولتمردان بوجود آورده است . به نوشته هفته نامه علمي نيوساينتيست اين سلاح مؤثر « بمب الكترو مغناطيسي » نام دارد كه اساس و عصاره آنها چيزي نيست جز يك پرتو شديد و آني از موجهاي راديويي يا مايكروويو كه قادر است همه مدارهاي الكتريكي را كه در سر راهش قرار گيرد ، نابود سازد . در دوراني كه بافت و ساخت تمامي جوامع تا حدود بسيار زيادي به دستاوردهاي علمي از نوع الكترونيكي وابسته است و همه امور از تجهيزات بيمارستانها تا شبكه هاي مخابراتي و از رايانه هاي بانكها و مؤسسات بزرگ مالي يا نظامي تا دستگاههاي نظارت و مراقبت ، نحوه كار ماشينها و ادوات صنعتي همگي متكي به ساختارهاي الكترونيك هستند ، كاربرد بمبهاي الكترو مغناطيس مي تواند سبب فلج شدن روند زندگي در مناطق بزرگ مسكوني شود . به اعتقاد برخي كارشناسان به نظر مي رسد كشورهاي پيشرفته پيشاپيش چنين سلاحي را تكميل كرده اند و حتي برخي بر اين باورند كه ناتو در جريان جنگ عليه صربستان از اين قبيل بمبها براي تخريب دستگاههاي رادار صربها بهره گرفته است . توجه به بمبهاي الكترو مغناطيس حدود نيم قرن قبل مطرح شد . متخصصان در آن هنگام به اين نكته توجه كردند كه اگر بمبي هسته اي منفجر شود ، امواج الكترومغناطيسي كه در اثر انفجار پديد مي آيد تمامي مدارهاي الكترونيك را نابود مي سازد . اما مسئله اين بود كه به چه ترتيب بتوان موج انفجار را ايجاد كرد بدون آنكه نياز به انجام يك انفجار هسته اي باشد ؟ دانشمندان مي دانستند كه كليد حل اين مسئله در ايجاد پالسهاي ( تپ هاي ) الكتريكي كه با عمر بسيار كوتاه و قدرت زياد نهفته است . اگر اينگونه پالسها به درون يك آنتن فرستنده تغذيه شوند ، امواج الكترومغناطيس قدرتمندي در فركانسهاي ( بسامد ) مختلف از آنتن بيرون مي آيند ، هر چه فركانس موج بالاتر باشد ، امكان تأثيرگذاري آن بر مدارهاي الكترونيك دستگاهها بيشتر خواهد شد . بزودي اين نكته روشن شد كه مناسب ترين امواج الكترومغناطيس براي ساخت بمبهاي الكترومغناطيس امواج با فركانس در حدود گيگا هرتز است . اين نوع امواج قادرند به درون انواع دستگاههاي الكترونيك نفوذ كنند و آنها را از كار بيندازند . براي توليد امواج با فركانس گيگاهرتز نياز به توليد پالسهاي الكترونيكي بود كه تنها 100 پيكو ثانيه تدوام پيدا كنند . يك شيوه توليد اين نوع پالسها استفاده از دستگاهي به نام « مولد ژنراتور ماركس » بود . اين دستگاه عمدتاً متشكل است از مجموعه بزرگي از خازنها كه يكي پس از ديگري تخليه مي شوند و نوعي جريان الكتريكي موجي شكل بوجود مي آورند . با گذراندن اين جريان از درون مجموعه اي از كليدهاي بسيار سريع مي توان پالسهايي با دوره زماني 300 پيكوثانيه توليد كرد . با عبور دادن اين پالسها از درون يك آنتن ، امواج الكترومغناطيسي بسيار قوي توليد مي شود . مولدهاي ماركس سنگين هستند اما مي توانند پشت سرهم روشن شوند تا يك سلسله پالسهاي قدرتمند را به صورت متوالي توليد كنند . اين نوع مولدها هم اكنون در قلب يك برنامه تحقيقاتي قرار دارند كه بوسيله نيروي هوايي آمريكا كانزاس در دست اجراست . هدف اين برنامه جاي دادن مولدهاي ماركس روي هواپيماهاي بدون خلبان يا در درون بمبها و موشكهاست تا از اين طريق نوعي « ميدان مين الكترومغناطيس » براي مقابله با دشمن ايجاد شود . اگر هواپيما يا موشك دشمن از درون اين ميدان مين الكترومغناطيس عبور كند ، بلافاصله نابود خواهد شد . اگر لازم باشد تنها يك انفجار عظيم به انجام رسد ، به دستگاهي نياز است كه بتواند يك پالس الكترونيكي بسيار قدرتمند را بوجود آورد ؛ اين كار را مي توان با استفاده از مواد منفجره متعارف نظير « تي . ان . تي » انجام داد . دستگاهي كه اين عمل را به انجام مي رساند ، « متراكم كننده شار » نام دارد . در اين دستگاه از انفجار اوليه يك ماده منفجره متعارف براي فشرده كردن يك جريان الكتريكي و ميدان الكترومغناطيسي توليد شده بوسيله آن استفاده مي شود. زماني كه اين جريان فشرده شد ، به درون يك آنتن فرستاده مي شود و يك موج الكترومغناطيس بسيار قدرتمند از آنتن بيرون مي آيد . نيوساينتيست مي افزايد : طرح تكميل دستگاههاي متراكم كننده شار از سوي نيروي هوايي آمريكا در ايالت نيو مكزيكو در دست تكميل است . از جمله طرحهايي كه براي كاربرد اين دستگاه در نظر گرفته شده ، جاي دادن آنها در بمبهايي است كه از هواپيما به پايين پرتاب مي شود و نصب آنها در موشكهاي هوا به هواست . امتياز بزرگ بمبهاي الكترومغناطيس در دو نكته است : نخست آنكه اين بمبها مستقيماً جان انسانها را به خطر نمي اندازد و تنها بر دستگاههاي الكترونيك اثر مي گذارد ؛ و نكته دوم آنكه ساخت آنها بسيار ساده است . بمبهاي الكترومغناطيس در صورتي مي توانند بالاترين خسارت را وارد آورند كه فركانس امواجشان با فركانس دستگاههايي كه به آنها وارد مي شوند يكسان باشد . بنابراين براي ايجاد مصونيت در دستگاههاي الكترونيكي كه در مراكز حساس كار مي كنند ، مي توان طراحي مدارها را به گونه اي انجام داد كه اولاً ميان بخشهاي مختلف ، سپرهاي محافظتي موجود باشد و ثانياً در ورودي اين قبيل دستگاهها بايد صافيها و سنجنده هايي را قرار داد كه بتواند علامتهاي مورد نياز و امواج حاصل از انفجار را تشخيص دهند و مانع ورود اين قبيل امواج شوند .

	سي تي اسكن (CT-SCAN) چيست؟
ريشه لغوي اين شيوه تصوير برداري در حقيقت به معني تصوير گيري مقطعي و عرضي از اعضاي بدن مي‌باشد. اما داراي اسامي مختلفي است كه از آن جمله مي‌توان به CAT مخفف كلمات Computerized Axial Tomography به معني توموگرافي كامپيوتري محوري مي‌باشد. CTAT مخفف كلمات Computerized trans Axial Tomography به معني توموگرافي كامپيوتري عرضي محوري مي‌باشد. CTR مخفف كلمات computerized trans Recanstration ، CDT مخفف كلمات computerized Digital Tomography به معني توموگرافي ديجيتالي كامپيوتري مي‌باشد. اما نام ترجيحي آن كه در كتابها و كاربردهاي پزشكي بكار مي‌رود كلمه CT اسكن مخفف كلمات computerized tomography scan مي‌باشد كه كلمه scan اسكن به معني تقطيع كردن و واژه توموگرافي از Tomo به معني برش يا قطعه و graphy به معني شكل و ترسيم است، گرفته شده است. در اصل به معني تصويرگيري از برشهاي قطع شده از يك عضو به صورت كامپيوتري مي‌باشد. اگر با يك درخواست سي‌تي اسكن ، به بخش سي‌تي اسكن يك بيمارستان مراجعه كرده باشيد، شايد براي شما اين سوال پيش آمده باشد كه فرو رفتن در يك دستگاه تونل مانند و بي حركت ماندن براي مدتي در داخل آن شما را دچار دلهره مي‌كند يا نه. آيا با توجه به اخبارهاي راديو و تلويزيون راجع به خطرات اشعه ايكس خطري شما را تهديد مي‌كند يا نه؟ يا اينكه چگونه يك كارشناس راديولوژي بعد از قرار دادن شما در داخل دستگاه خود به اتاق ديگري رفته و از پشت يك شيشه بزرگ و يك كامپيوتر چه كاري انجام مي‌دهد و با بلندگو با شما صحبت مي‌كند؟ تاريخچه در سال 1917 ميلادي يك رياضيدان اتريشي به نام رادون (J.Radon) ثابت كرد كه يك شيئي دو يا سه بعدي را مي‌توان با گرفتن بي‌نهايت عكس از آن در جهات مختلف به تصوير كشيد كه پايه‌اي براي سي‌تي اسكن محسوب مي‌شد. در سال 1956 دانشمندي به نام بارسول (Barcewell) نقشه خورشيدي از تصاوير شعاع‌ها درست كرد. در سال 1961 الدندرف (oldendorf) و در سال 1963 آلن كورمارك (Allencormarck) انديشه‌هايي از سي‌تي اسكن را فهميده و مدلهايي در حد آزمايشگاهي ساخته‌اند. در سال 1968 كول (kuhl) و ادواردز (Edwords) يك دستگاه اسكن مكانيكي براي تصويري از هسته ساخته‌اند كه موفق بودند. اما نتوانستند كار خود را در حد راديولوژي تشخيصي ، توسعه دهند. تا اينكه در سال 72-1970 اصول رياضي گفته ‌شده توسط رياضيدان انگليسي (God feryhaunsfield) بكار گرفته شد و توانست يك دستگاه سي‌تي اسكن را بسازد و جهت مصرف باليني معرفي كند. در سال 1979 جايزه نوبل بطور مشترك به پروفسور آلن كورمارك و گاد فري هانسفيلد تعلق گرفت. سير تحولي و رشد مانند تمام رشته‌هاي تصوير گيري پزشكي (راديولوژي) دستگاه‌هاي سي‌تي اسكن بطور مداوم تغيير كرده و بوسيله كارخانه‌ها و سازندگان مختلف پيش رفته است. دستگاه اوليه كه بوسيله هانسفيلد و توسط شركت EMI ساخته شده بود، فقط براي ارزيابي مغز طراحي شده بود، كه دستگاه نسل اول يا EMI نام داشت. مدت‌ زمان كوتاهي نگذشت كه نسل دوم دستگاه‌هاي سي‌تي اسكن با امكانات بيشتر به بازار آمد و نسل سوم اين دستگاه‌ها با امكاناتي از جمله كم شدن زمان تصوير گيري معرفي شد. هم ‌اكنون نسل چهارم با سرعت خيلي بالا و امكانات بهينه و نتايج عالي موجود مي‌باشد. ساختمان يك دستگاه سي‌تي اسكن يك دستگاه اسكن توموگرافي كامپيوتري از يك ميز براي قرار گرفتن بدن بيمار ، يك گانتري كه سر بيمار در آن قرار مي‌گيرد، يك منبع توليد اشعه ايكس ، سيستمي براي آشكار كردن تشعشع خارج ‌شده از بدن ، يك ژنراتور اشعه ايكس ، يك كامپيوتر براي بازسازي تصوير و كنسول عملياتي كه تكنولوژيست راديولوژي بر آن قرار مي‌گيرد، تشكيل شده است. اصول كار دستگاه سي‌تي اسكن پس از اينكه بدن بيمار بر روي ميز و سر آن در گانتري قرار گرفت و شرايط دستگاه بر حسب ناحيه مورد تصوير برداري تنظيم شد، يك دسته پرتو ايكس توسط كوليماتور (محدودكننده دسته اشعه) به صورت يك باريكه در آمده و از بدن بيمار رد مي‌شود (پالس مي‌شود). مقداري از انرژي اشعه هنگام عبور از بدن جذب و باقيمانده اشعه با عنوان پرتو خروجي كه از بدن بيمار عبور مي‌كند توسط آشكار سازي كه مقابل دسته پرتو ايكس قرار دارد، اندازه ‌گيري شده و بعد از تبديل به زبان كامپيوتري در حافظه كامپيوتر ذخيره مي‌شود. بلافاصله پس از اينكه اولين پالس اشعه بطرف بيمار فرستاده و اندازه‌گيري شد و لامپ اشعه ايكس يك حركت چرخشي بسيار كم انجام داد، دسته پرتو ايكس دوباره پالس شده ، مجددا اندازه‌گيري مي‌شود و در حافظه كامپيوتر ذخيره مي‌گردد. اين مرحله چند صد يا چند هزار بار بسته به نوع دستگاه تكرار مي‌شود تا تمام اطلاعات مربوط به عضو مورد نظر در حافظه كامپيوتر ذخيره شود. كامپيوتر ميزان اشعه‌اي را كه هر حجم معيني از بافت جذب مي‌كند، اندازه ‌گيري مي‌كند. اين حجم بافتي را واكسل (Voxel) مي‌نامند كه مشابه چند ميليمتر مكعب از بافت بدن مي‌باشد. در سي ‌تي ‌اسكن يك لايه مقطعي از بدن به اين واكسلهاي ريز تقسيم مي‌شود، كه با توجه به مقدار جذب اشعه‌اي كه توسط هر كدام از اين واكسلها صورت مي‌گيرد، يك شماره نسبت داده مي‌شود. اين شماره‌ها نيز بر روي تصوير كه بر صفحه تلويزيون مانند كامپيوتر مي‌افتد، يك چگالي با معيار خاكستري (از سفيد تاسياه) اختصاص داده مي‌‌شود. نمايش هر كدام از واكسلها را بر روي مونيتور يك پيكسل (Pixl) مي‌گويند. يعني واكسلها حجم سه بعدي و پيكسلها دو بعدي مي‌باشند و هر چه تعداد پيكسلها بر روي مونيتور بيشتر باشد تصوير واضح‌تر و قابل تفكيك‌تر است. اعدادي كه با توجه به مقدار جذب اشعه به هر بافت اختصاص داده مي‌شود، را اعداد سي ‌تي يا اعداد هانسفيلد مي‌نامند. بطور مثال بافت چربي كمتر از بافت عضلاني و بافت عضلاني كمتر از بافت استخواني اشعه را جذب مي‌كند. بنابراين بطور مثال استخوان 400+ ، آب صفر و چربي 50 و هوا 500 مي‌باشد كه هر چه مقدار اين اعداد كمتر باشد، بر روي فيلم سي‌تي اسكن آن قسمت طبق معيار خاكستري بيشتر به سمت سياهي تمايل دارد و برعكس هرچه عدد سي‌ تي مثل استخوان بالا باشد تصوير به سمت سفيدي تمايل دارد. گاهي براي مشخص ‌تر شدن اعضايي كه داراي چگالي شبيه به هم هستند از مواد كنتراست‌ زا استفاده مي‌شود كه تفاوت را به خوبي مشخص كند. كاربرد تشخيص بيماريهاي مغز و اعصاب چون سي ‌تي اسكن مي‌تواند تفاوت بين خون تازه و كهنه را به تصوير بكشد، به همين دليل براي نشان دادن موارد اورژانس بيماريهاي مغزي بهترين كاربرد را دارد. بيمارهاي مادر زادي مانند بزرگي يا كوچكي جمجمه . تشخيص تومورهاي داخل جمجمه‌اي و خارج مغزي . خونريزي در قسمت‌هاي مختلف مغز و سكته‌هاي مغزي . تشخيص بيماري اعضاي داخل شكمي مانند كبد ، لوزالمعده ، غدد فوق كليوي. بررسي بيماريهاي ريه.

	فهرست ها
RSS  خانه ارتباط با من درباره من پارسي بلاگ 309: بازديد امروز 515: بازديد ديروز 15081: مجموع بازديدها

	منوها
» فهرست موضوعي يادداشت ها « هسته اي[52] هواشناسي و اختر فيزيك[52] اختر فيزيك[39] كوانتوم[29] اپتيك[20] فيزيك نوين[20] مغناطيس[18] نانو تكنولوژي[14] فيزيك حالت جامد[12] سرگرمي هاي فيزيك[8] ترمو ديناميك[3] [باز کردن همه] » آرشيو مطالب « نانو تكنولوژي(13) هسته اي(47) كوانتوم(27) الكترو مغناطيس(13) هوا شناسي و اختر فيزيك(55) اپتيك(20) حالت جامد(4) سرگرمي هاي فيزيك(8) فيزيك نوين(9) [باز کردن همه] » موضوعات وبلاگ « علوم(360) » لوگوي وبلاگ « » لينك دوستان « شيخ نيا عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق® روزگاران(حتما يه سري بهش بزن ضرر نمي كني) ايساتيس دانشگاه اصفهان وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشين) وسوسه عقل جملات زيبا فقط براي ادد ليستم...سند تو ال [باز کردن همه] » لوگوي دوستان « [باز کردن همه] » جستجو « » وضعيت من در ياهو « يــــاهـو ارسال كننده MRMJ.ParsiBlog.Com

نانو تکنولوژي و ميکرو الکترونيک

 

فرصت را از دست ندهيد

وبلاگ تخصصي فيزيك

	نانو تکنولوژي و ميکرو الکترونيک
مهدي ( پنجشنبه 25/3/1385 :: ساعت 11:0 عصر)   دانش ميکروالکترونيک امروزه گسترش چشمگيري پيدا کرده است . طبق تئوري scaling که در شرکت IBM مطرح شد ، کاهش ابعاد ترانسيزتور CMOS منجر به بهبود سرعت ، قيمت و توان مصرفي مي شود بنابراين سايز ترانزيستورها هر 3 سال به طور متوسط 0.7 برابر کوچکتر شده است اما به دليل قوانين مکانيک کوانتوم محدوديت تکنيک هاي ساخت ممکن است . از کاهش بيش از اين از لحاظ اندازه در ترازيستورهاي FET معمولي جلوگيري شود و در يکي دو دهه آينده با روش هاي متداول ساخت در ابعاد زير 50 نانومتر متوقف شود به اين ترتيب کوچک سازي عناصر مدارها تا به حد نانومتري حتي در اندازه مولکولي محققان را به سمتي سوق مي دهد که در جهت افزايش قدرت و کارايي ترانزيستور ها خيلي بيشتر از حالت معمولي فعاليت مي کنند دستگاههاي نانومتري جديد مي توانند در دو حالت سوييچ و آمپلي فاير ايفاي نقش مي کنند با وجود اين بر عکس FET هاي امروزي که عمل آنها بر اساس جابه جايي اجرام الکترونها در حجم ماده مي باشند دستگاههاي جديد بر اساس پديده مکانيکي کوانتومي عمل مي کنند و در اندازه نانومتري ظاهر مي شوند. در سيستم هاي مجتمع فوق العاده فشرده امروزي ULSI که ضخامت اکسيد گيت آنها به چند لايه اتمي مي رسد . تفاوت اساسي ميان تکنولوژي ULSI و نانوتکنولوژي تفاوت ميان روش پياده سازي "بالا به پايين " و " پايين به بالا "براي توليد يک محصول است در روش بالا به پايين مساله اصلي هزينه بسيار زياد کوچک تر کردن ابعاد ترانزيستورها با روش ليتوگرافي است ، در حالي که هدف اصلي تکنولوژي ULSI کاهش هزينه ها بر بيت در حافظه ها و هزينه بر سوييچ در مدارات منطقي بوده است. از آن سو در روش پايين به بالا انتظار مي رود که با استفاده از روش هاي پيچيده شيميايي و طراحي مولکولي بتوان بلوک هاي پايه سيستم را پياده سازي کرد .اما مساله اصلي يکنواختي و قابليت اطمينان سيستم در مقياس وسيع است . اگر بتوان معماري فعلي مدارات مجتمع را بر اساس روش پايين به بالا و با قابليت اطمينان بالا پياده کرد ، نانو تکنولوژي اهميت فوق العاده در توسعه صنعت IC پيدا ميکند. در تکنولوژي ULSI از آنجايي که کارآمدي سيستم مورد نظر است بيشترين درجه آزادي در طراحي سيستم و سپس طراحي مدار وجود دارد ، لذا فرآيند ساخت و ادوات نيمه هادي مثل ترانزيستورها کمترين تنوع را دارند . متقابلا در نانو تکنولوژي بلوکهاي پايه متنوعي با کارآمدي بالا وجود دارند در حالي که معماري سيستم وارتباط بين بلوک ها به خوبي در نظر گرفته نشده است . به هر حال دو روش براي توسعه نانو الکترنيک متصور است . روش اول آن که نانو تکنولوژي با تکنولوژي موجود ULSI ترکيب شود . تلفيق رشته هايي مثل بيوتکنولوژي و الکترونيک ترکيب بازار صنعت داروسازي و صنعت نيمه هادي و نهايتا پياده سازي سيستم هاي مجتمع که از مواد و اجزا متنوعي تشکيل شده اند از نتايج اين روش به شمار مي ايند. روش دوم آن که نانوتکنولوژي جايگزين تکنولوژي ULSI شود .اين در صورتي مقدور خواهد بود که بتوان سيستم هاي فعلي را با کارکرد بهتر و قيمت پايين تر به روش پايين به بالا پياده سازي کرد. نتيجه: آنچه كه مسلم است، الكترونيك مولكولي داراي آينده‌اي درخشان است و با آهنگ بسيار سريعي در حال رشد و تكامل است. از اين رو توجه خاصي را مي‌طلبد . نتايج عملي رشد و توسعه شاخه‌هاي نانوتكنولوژي مانند نانوالكترونيك سبب ساخت تجهيزاتي خواهد شد كه در مقايسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل كاملاً جديدي با قابليت‌هاي منحصر به فرد خواهد بود . نانو لوله‌ها و DNA به عنوان دو ابزار كارآمد در توليد محصولات نانوالكترونيك از اهميت خاصي برخوردارند، وليكن در اين ميان DNA به دليل داشتن خواص محلي و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهميت بيشتري برخوردار است . نانوتكنولوژي و شاخه‌هاي كاربردي آن در علوم مختلف مانند نانوالكترونيك به عنوان پديده‌هايي نوظهور هنوز قبل از تجاري سازي محصولاتشان، احتياج به پيشرفت در هر دو زمينه علمي و تكنولوژيكي را دارد. با توجه به اينكه هم‌اكنون برخي از محصولات اين فناوري در بازار وجود دارد پيش‌بيني اينكه كداميك از محصولات آينده بهتري دارند (از نظر رقابتي) نياز به بررسي بيشتر شاخصهاي اين فناروي در بخشهاي صنعت و زيرمجموعه‌هاي اين فناوري دارد

	گامى ديگر در نانوتكنولوژى
مهدي ( دوشنبه 1/3/1385 :: ساعت 1:30 عصر)   مولكول هاى DNA به طور طبيعى از رشته هايى از چهار نوع باز متصل به يك پايه قند _ فسفات تشكيل شده اند. اين تركيب حاوى دستورالعمل ساخت پروتئين هايى است كه فرآيند حيات را ميسر مى سازند. اما مولكول هاى DNA مصنوعى را مى توان وادار به مونتاژ خود به خودى در الگوهاى گوناگون كرد. همچنين مى توان آنها را به گونه اى تحريك كرد كه به اشيايى مثل نانوتيوب هاى كربن متصل شوند. نانوتيوب هاى كربن ورقه هاى غلت خورده استوانه اى شكلى از اتم هاى كربن اند كه خواص الكتريكى فوق العاده اى دارند و مى توان آنها را در ابعادى هزار بار كوچكتر از باكترى ساخت. در واقع با اعمال طراحى درست، مولكول هاى DNA قادر به مونتاژ اشيا خواهند بود. محققان دانشگاه دوك در نظر دارند به كمك مجموعه اى از ابزارهاى CAD (طراحى به كمك كامپيوتر)، فرآيند مونتاژ اجزاى مولكولى را در طراحى مدارهاى كامپيوترى كه از نانوتيوب هاى كربن مونتاژ شده توسط DNA مصنوعى ساخته مى شوند، ساده سازى كنند. چنين مدارهايى در مقياس مولكولى كه محصول مونتاژ خود به خودى اند بايد بتوانند نسبت به كامپيوترهايى كه براساس تكنولوژى هاى امروز تراشه سازى مبتنى بر سيليكون توليد مى شوند، دستگاه هايى به مراتب ارزان تر و كارآمدتر ارائه دهند. به گفته كريس دوير (Dwyer.C)، استاديار مهندسى برق و كامپيوتر در دانشگاه دوك، «اين ابزارها امكان طراحى مدارهاى كامپيوترى كه بتوانند به طور خودكار توسط مولكول هاى DNA مونتاژ شوند را فراهم مى كند. در واقع به كمك ابزارهاى ما است كه با تكيه بر فرآيند مونتاژ خودبه خودى DNA و نانوتيوب هاى كربن، طراحى و ارزيابى مدارها امكان پذير مى شود». اين ابزارها براى ساخت مدارهاى كامپيوترى با چگالى 2500 ترانزيستور در هر ميكرون مربع طراحى شده اند. اين چگالى حدود 30 برابر بزرگتر از تراكمى است كه با استفاده از تكنولوژى هاى تراشه سازى فعلى در مدارهاى كامپيوترى اعمال مى شود. به عبارت ديگر 2500 ترانزيستور در هر ميكرون مربع يعنى 250 ميليارد ترانزيستور در هر سانتى متر مربع. ترانزيستورها به شكل گيت هاى منطقى آرايش مى يابند سپس با تلفيق ميليون ها گيت با يكديگر مدارهاى پيچيده اى به وجود مى آيند كه وظيفه ذخيره و پردازش اطلاعات در كامپيوتر را به عهده دارند. بنابراين توانايى مونتاژ ترانزيستورهاى نانوتيوبى منفرد، پيش نياز دستيابى به تكنولوژى تراشه سازى بر پايه نانوتيوب ها است. در واقع كليد اين معما دريافتن روش هايى براى تلفيق آنها به شكل مدارهاى منطقى است. به تازگى تيم تحقيقاتى ديگرى از دانشگاه دوك موفق به ساخت ابزارهايى شده اند كه از چهارچوب DNA بهره مى گيرند. در واقع مى توان اين ابزارها را پايه اى براى مدارهاى نانوتيوبى دانست. اين چارچوب محصول تور مانندى از مونتاژ خودبه خودى مولكول هاى DNA مصنوعى است كه عرض حفره هاى آن به 20 نانومتر مى رسد.به اعتقاد دوير اين تكنولوژى هنوز در آغاز راه است و اين چارچوب و ديگر ابزارها به موازات يكديگر توسعه مى يابند. به گفته وى «زمانى كه تكنولوژى چارچوب DNA مهيا شود ما بايد بتوانيم درباره كارايى اين دستگاه و نوع معمارى كامپيوترى خاصى كه ما را به آن سمت مى كشاند، به درستى بينديشيم تا امكان تصميم گيرى هاى استراتژيك سطح بالايى مثل تعيين چگونگى بازسازى جريان اطلاعات و اجراى محاسبات فراهم شود.» در معمارى مدار نانوتيوب _ DNA محققان دانشگاه دوك، براى اتصال انتهاهاى نانوتيوب هاى كربن به نقاطى در چارچوب DNA از جفت هايى از توالى هاى مكمل در DNA استفاده شده است. در واقع اتصال نانوتيوبى نيمه رسانا در امتداد خط مركزى يكى از حفره ها و اتصال نانوتيوب فلزى ديگرى در راستاى عمود بر اولى منجر به يك ترانزيستور اثر ميدانى خواهد شد. ابزارهاى اين محققان نيز مثل ابزارهاى سنتى طراحى به كمك كامپيوتر امكان طراحى منفرد قطعات دستگاه مثل گيت هاى منطقى، اتصال آنها براى تشكيل سيستم كامل، ايجاد طرح اوليه مدار و توليد يك توالى از مراحل مونتاژ را در اختيار كاربران قرار مى دهد. اين ابزار از مدل هاى تخصص يافته اى بهره مى گيرد كه مى تواند عملكرد مدارها براساس رفتار ترانزيستور نانوتيوبى در سيگنال هاى كوچك را به طور تقريبى نشان دهد. به گفته دوير «ما به كمك اين ارزيابى قادريم سرعت و ميزان مصرف انرژى طراحى هايمان را تخمين بزنيم.» براى آن كه بتوان بهترين تكنولوژى ممكن را براساس نانوالكترونيك و به ويژه فرآيند مونتاژ خودبه خودى ساخت بايد به گونه اى ديگر درباره مدارها و چگونگى انجام محاسبات انديشيد. به گفته دوير «ابزارهاى ما زيربنايى براى طراحى هاى آينده اند. گام بعدى محققان استفاده از آنها در طرح هاى ساده است. ما هم اكنون مشغول مونتاژ شبكه ساده اى از DNA هستيم كه اساساً مى تواند براى يك گيت NAND مناسب باشد.» گيت NAND يا Not AND يكى از عناصر زيربنايى در مدارهاى كامپيوترى به شمار مى رود. اين گيت شامل دو سيگنال ورودى و يك سيگنال خروجى است كه در صورت يك بودن هر يك از سيگنال هاى ورودى، سيگنال خروجى صفر خواهد بود.يكى از چالش هاى موجود در راه توسعه تكنولوژى DNA اين حقيقت است كه هر چه چارچوب DNA بزرگتر باشد، تعداد توالى هاى منحصر به فرد موردنياز براى مدار بيشتر خواهد بود. به گفته دوير «محققان به دنبال راهى هستند تا تعداد كل توالى هاى موردنياز را كاهش دهند» اما با اين حال به نظر نمى رسد ابزارهاى طراحى به كمك كامپيوتر تا پيش از پنج يا ده سال آينده قادر به ساخت نانوتيوب باشند.

	بهره‌گيري ايرانيان قديم از فناوري نانو
مهدي ( دوشنبه 25/2/1385 :: ساعت 4:11 عصر)   ايرانيان در قرن‌هاي چهارم تا هفتم هجري از نانوذرات نقره و مس براي تزيين سفال‌هاي خود استفاده مي‌كرده‌اند. محققاني از كشور ايتاليا به همراه مهندس فرح شكوهي، مهندس پروين اوليايي، دكتر جواد رهيقي و دكتر محمد لامهي رشتي از سازمان انرژي اتمي كشورمان، نتايج تحقيقات صورت‌گرفته بر روي لعاب‌هاي استفاده‌شده بر روي سفال‌هاي ايراني قرن‌هاي 4 تا 7 هجري را به صورت مقاله‌اي در مجلة Applied Physics A منتشر كرده‌اند. طبق نتايج اين تحقيق، وجود نانوذرات نقره و مس در لعاب مورد استفاده در تزئينات سفالي قرون 4 تا 7 هجري موجب پيدايش اثرات كروماتيكي مختلفي در اين سفالينه‌ها شده است. تصاوير TEM ارائه‌شده در اين مقاله، حاكي از پخش‌شدن نانوذرات هم‌اندازه نقره با قطر حدود 20 نانومتر در پاية شيشه‌اي لعاب روي سفال‌هاست.

	چه چيزي خواص مواد را مشخص مي‌‌كند؟
مهدي ( چهارشنبه 20/2/1385 :: ساعت 5:0 عصر)  مقدمه شايد تا بحال از خود پرسيده باشيد كه چرا مواد مختلف با هم متفاوتند؟ چرا برخي از آن‌ها محكم تر از سايرين هستند؟ چرا برخي از مواد رسانا و برخي نارسانا؟ چرا نور مي‌تواند از بعضي از مواد عبور ‌كند و از بعضي ديگر نه؟ سئوالاتي از اين دست ذهن را متوجه تفاوت‌‌هاي مواد از نظر خواص مي‌‌كند و ما را در رابطه با علت اين تفاوت‌‌ها، به تفكر بيشتر وادار مي‌‌كند. با اطلاعاتي كه ما از ساختمان عناصر و تفاوت‌‌هاي موجود در عناصر داريم شايد گمان كنيم كه تفاوت‌‌‌‌هاي موجود در مواد مختلف حاصل تفاوت‌‌هاي عناصر تشكيل دهنده آنها است. با اين تفكر مواد تنها متاثر از تنوع عناصر تشكيل دهنده خود خواهند بود و تمامي ويژگي‌‌هاي رفتاري مواد با شناخت عناصر تشكيل دهنده آنها روشن خواهد شد. بر اين اساس مشخص شدن عناصر تشكيل دهنده يعني تعيين تركيب شيميايي همه اسرار مربوط به خصوصيات مواد را آشكار مي‌‌كند. براستي با دانستن تركيب شيميايي، خواص مواد معلوم خواهد شد؟ با كمي دقت و توجه به تركيبات شيميايي مواد پيرامون خويش در مي‌‌يابيم كه بسياري از آنها با وجود اين كه در رفتار و خواص با يكديگر بسيار متفاوتند، داراي عناصر تشكيل دهنده و تركيب شيميايي يكسان مي‌باشند و برخي ديگراز مواد با داشتن عناصر تشكيل دهنده و تركيب شيميايي متفاوت با يكديگر، داراي خواص و رفتار مشابهي هستند. پس چه چيزي بجز تركيب شيميايي موجب تفاوت در رفتار مواد مي‌‌شود؟ براي جواب اين سئوال لازم است كه بيشتر با ساختار و ويژگي‌هاي مواد آشنا شويم. ساختار مواد چيست؟ ساختار مواد ارتباط بين اتم‌‌ها، يون‌‌ها و مولكول‌‌هاي تشكيل دهنده آن مواد را مشخص مي‌‌كند. براي شناخت ساختار مواد ابتدا بايد به نوع اتصالات بين اتم‌‌ها و يون‌‌ها پي برد. به طور حتم با پيوندهاي شيميايي آشنايي داريد. پيوندهاي شيميايي نحوه اتصال ميان اتم‌‌ها و يون‌‌ها را مشخص مي‌‌كنند. بنابراين تفاوت پيوندهاي شيميايي مختلف را در ويژگي‌هاي اين پيوندها مي‌‌توان مشاهده كرد. به عنوان مثال در نمك طعام به دليل وجود پيوند يوني كه منجر به محصور شدن الكترون‌‌ها مي‌‌شود، خاصيت "رسانايي" مشاهده نمي‌شود زيرا الكترون‌‌ها كه حامل و انتقال دهنده‌ي بار الكتريكي هستند، به دليل محصور شدن امكان حركت ندارند و چيزي براي انتقال بار الكتريكي در ميان ماده وجود نخواهد داشت. در مقابل در فلزات، مانند مس، به دليل وجود پيوند فلزي كه موجب آزادي الكترون‌‌ها مي‌‌شود و امكان تحرك الكترون‌‌ها را فراهم مي‌‌نمايد، مي‌‌توانيم خاصيت رسانايي را انتظار داشته باشيم. زيرا الكترون‌‌هاي آزاد، امكان انتقال بار الكتريكي را در طول ماده فراهم مي‌آورند. همانطور كه ذكر شد اطلاع از نوع پيوندهاي اتمي مي‌‌تواند به شناخت ما از رفتار و خواص مواد كمك كند. اما آيا تنها با دانستن نوع پيوندها تمامي خواص و رفتار يك ماده را مي‌‌توان پيش‌‌بيني كرد؟ براي روشن شدن مطلب مثال معروفي را ارائه مي‌‌كنيم. همانطور كه مي‌‌دانيد گرافيت و الماس هر دو از اتم‌‌هاي كربن تشكيل شده‌‌اند و هر دو "ريخت‌‌هاي" مختلفي از عنصر كربن هستند. اما چرا خواص گرافيت و الماس تا اين حد با يكديگر متفاوت است؟ الماس به عنوان سخت‌‌ترين ماده طبيعي معرفي مي‌‌گردد و گرافيت به دليل نرمي بسيار، به عنوان ماده "روانساز" به كار گرفته مي‌‌شود! تفاوت رفتار و خواص گرافيت و الماس را به نوع اتصال و پيوند شيميايي اتم‌‌هاي كربن نمي‌‌توان نسبت داد زيرا در هر دو شكل اين ماده - كه تنها داراي اتم‌‌هاي كربن است - يك نوع پيوند شيميايي وجود دارد. بلكه علت در "چگونگي اتصالات و پيوندهاي شيميايي" اين دو شكل كربن است. در گرافيت اتم‌‌هاي كربن شش ضلعي‌‌هاي پيوسته‌‌اي شبيه به يك لانه زنبور تشكيل مي‌‌دهند كه در يك سطح گسترده شده است. لايه‌‌هاي شش ضلعي ساخته شده با قرار گرفتن روي هم، حجمي را تشكيل مي‌‌دهند كه به آن گرافيت مي‌‌گوييم. واضح است كه در ساختار گرافيت دو نوع اتصال وجود خواهد داشت: يك نوع اتصال، اتصالي است كه بين اتم‌‌هاي كربن هر لايه لانه زنبوري وجود دارد و جنس آن از نوع پيوند كوالانسي است. نوع دوم اتصالي است كه لايه‌‌هاي لانه زنبوري را به يكديگر وصل مي‌كند. بديهي است كه اين نوع از جنس اتصالات اوليه يعني پيوندهاي اتمي نيست. بنابراين پيوند به هم پيوستگي دوم - كه قدرت به هم پيوستگي لايه‌‌ها را مشخص مي‌‌كند - ضعيف‌‌تر از اتصال اوليه كه يك پيوند كوالانسي است، خواهد بود. پس مي‌توان انتظار داشت كه گرافيت، در جهت صفهات لانه‌زنبوري به دليل داشتن پيوند قوي كووالانسي استحكام بالايي داشته باشد؛ بالعكس، اين ساختار در جهت عمود بر صفحات لانه زنبوري به علت وجود پيوند ضعيف ثانويه بين لايه‌ها، به مراتب كمتر از استحكام درون آنها، داراي مقاومت است. از طرفي به دليل پيوندهاي ضعيف بين لايه‌‌اي انتظار مي‌‌رود كه با اعمال نيرويي بيشتر، لايه‌‌هاي لانه زنبوري بتوانند بر روي يكديگر بلغزند. شكل 1- ساختار گرافيت <در مقابل ساختار لايه‌اي گرافيت، الماس داراي يك ساختار شبكه‌اي است. در گرافيت پيوندهاي اوليه يعني پيوندهاي اتمي تنها در يك سطح (در يك وجه) برقرار مي‌‌شود در حالي كه در ساختار الماس اين پيوندها به صورت شبكه‌‌اي سه بعدي فضا را پر مي‌‌كنند. در ساختار گرافيت هر اتم كربن با سه اتم كربن ديگر اتصال اتمي از جنس كوالانسي ايجاد مي‌‌كند، در حالي كه در ساختار الماس هر اتم كربن با چهار اتم كربن ديگر پيوند اتمي و از جنس كوالانسي برقرار مي‌نمايد. شكل 2- ساختار الماس با توضيحاتي كه راجع به تفاوت‌‌هاي ساختاري گرافيت و الماس داده شد مشخص مي‌‌گردد كه دليل نرمي گرافيت و سختي الماس در چيست. همانطور كه ديديد ساختار با مشخص كردن نوع، تعداد و چگونگي پيوندهاي تشكيل دهنده مواد، تاثير به سزايي در خواص مواد دارد. بنابراين از طريق مطالعه در ساختار مواد، بسياري از رفتارها و خواص آنها را مي‌‌توان پيش‌‌بيني كرد. همچنين براي دستيابي به برخي از خواص مي‌‌توان ساختار متناسب با آنها را طراحي نمود. ريزساختار چيست؟ با شناختي كه نسبت به ساختار مواد پيدا كرده‌ايد، ممكن است گمان كنيد موادي كه ما به صورت توده‌اي در اطراف خود مي‌بينيم از گسترده‌تر شدن نظم ساختاري اوليه به وجود آمده‌اند. به عبارت ديگر ممكن است تصور شود كه مواد توده‌اي، شكل گسترش يافته ساختار اوليه است و بنابراين تمامي خواص و رفتار ساختار اوليه را دارا خواهد بود. اين تصور با مشاهدات رفتاري مواد متفاوت است. به عنوان مثال در ساختار گرافيت ما انتظار داريم كه استحكام در راستاهاي مختلف متفاوت باشد زيرا ساختار اوليه در جهت صفحات لانه زنبوري داراي استحكام بالا و در جهت عمود بر صفحات داراي استحكام كمي است. بنابراين گرافيت فقط در برخي جهات خاص مي‌بايست "قابليت حركت لايه‌ها بر روي يكديگر" را داشته باشد. مي‌دانيم كه از گرافيت به عنوان ماده اصلي مغز مداد استفاده مي‌شود و اثري كه از مداد بر روي كاغذ باقي مي‌ماند در حقيقت لايه‌‌هاي نازك گرافيت است كه با مالش نوك مداد بر روي كاغذ، از سطح آن كنده شده و بر روي كاغذ مي‌چسبد و همانطور كه پيش‌تر اشاره شد لايه‌هاي گرافيت به دليل پيوند ضعيف ثانويه امكان لغزش و حتي جدا شدن از يكديگر را دارند. حالا سئوال اينجاست كه اگر توده گرافيت گسترش همان ساختار اوليه گرافيت باشد، بايد مداد تنها در يك جهت خاص قابليت نوشتن داشته باشد زيرا ساختار گرافيت تنها لغزيدن لايه‌ها بر روي هم و كنده شدن آنها از توده و چسبيدن‌شان به سطح كاغذ را در جهت خاصي ميسر مي‌سازد و در غير از آن جهات خاص به دليل وجود پيوندهاي قوي درون لايه‌ها، امكان كنده شدن وجود نخواهد داشت. اين تعبير به آن معناست كه مداد تنها در برخي جهات خاص مي‌نويسد و در ديگر جهات مداد نخواهد نوشت و اين تصور با تجربه هر روزه ما از بكارگيري مداد متفاوت و متناقض است زيرا به تجربه دريافته‌ايم كه مداد در تمامي جهات مي‌نويسد. ما مداد را در هر زاويه و هر جهتي نسبت به كاغذ حركت دهيم مداد خواهد نوشت. پس دليل اين تناقض چيست؟ آيا ساختار گرافيت آنگونه كه گمان مي‌كنيم نيست؟ و يا اينكه توده گرافيت چيزي غير از گسترش يكنواخت و هماهنگ ساختار گرافيت است؟ شكل 3- طرحي ساده از ريزساختار ايده‌آل گرافيت براي درك درست از رفتار توده‌اي مواد لازم است كه با ريزساختار آنها آشنا بشويم. با بررسي ميكروسكوپي گرافيت درمي‌يابيم‌ كه توده گرافيت يكپارچه نيست بلكه اين توده متشكل از دانه‌هاي بسياري است كه هر يك به صورت مستقل و جدا از يكديگر در درون خود داراي ساختار گرافيت هستند. به عبارت ديگر توده گرافيت را مي‌توان اجتماع بي‌نظمي از بخش‌هايي كه هر يك داراي ساختار گرافيت هستند، دانست. شكل 4- طرحي ساده از ريزساختار واقعي گرافيت تفاوت اين نوع ريزساختار از نوعي كه پيش‌تر تصور مي‌كرديم، يعني يك توده گسترده از ساختار گرافيت، در دامنه نظم آنهاست. در تصور اول ما توده گرافيت را يك ساختار يكپارچه و منظم از ساختار گرافيت كه در تمام توده گسترش يافته مي‌دانستيم در اين حالت نظم حاكم بر ساختار، يك نظم با دامنه بلند كه تمام توده را مي‌پوشاند در نظر گرفته مي‌شود اما در عمل نظم ساختار گرافيت به صورت محلي و با دامنه‌هاي كوتاه مشاهده مي‌شود. اين بي‌نظمي در قرار گرفتن توده‌هاي داراي ساختار گرافيت باعث مي‌شود. تنوع و گوناگوني فراواني در بخش‌هاي گرافيت كه هر يك زاويه و جهت خاصي دارند، وجود داشته باشد. بنابراين هميشه بخش‌هايي كه زاويه و جهت مناسب براي حركت و كنده شدن لايه‌ها را دارند، وجود خواهد داشت و ما بدون نگراني از جهت و زاويه قرار گرفتن مداد مي‌توانيم از نوشتن آن مطمئن شويم. نتيجه‌گيري عوامل تاثيرگذار در خواص توده‌اي مواد را به صورت اجمالي و ساده شناختيم. اين عوامل عبارت بودند از عناصر تشكيل دهنده مواد، ساختار مواد و ريزساختار مواد. به صورتي ساده مي‌توانيم خواص توده‌اي مواد را مشابه با خصوصيات يك شهر بدانيم. عناصر تشكيل دهنده مواد به صورت مصالح بكار گرفته شده در ساختمان‌هاي شهر، ساختار مواد كه چگونگي قرارگرفتن عناصر در كنار يكديگر و اتصالات ميان آنها را مشخص مي‌كند به صورت ساختمان‌هاي شهر و ريزساختار كه چگونگي كنار هم قرار گرفتن ساختار ميكروسكوپي را معين مي‌كند، به صورت الگوهاي شهرسازي در نظر گرفته مي‌شود. با اين تشبيه خصوصيات يك شهر نه تنها به مصالح(تركيب شيميايي بكار رفته در آن) بلكه به معماري ساختمان‌ها(ساختار) و نحوه شهرسازي(ريزساختار) نيز بشدت وابسته خواهد بود.

	نانو تكنولوژي علم خواص عجيب مواد
مهدي ( چهارشنبه 13/2/1385 :: ساعت 11:52 صبح)   نوشته: رضا محتشم از نانوتكنولوژي، بيوتكنولوژي و فناوري اطلاع رساني به عنوان سه قلمرو علمي نام مي برند كه انقلاب سوم صنعتي را شكل مي دهد. از همين روست كه كشورهاي در حال توسعه كه اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، مي كوشند با سرمايه گذاري در اين سه قلمرو، عقب ماندگي خود را جبران كنند. همان گونه كه در اين گزارش مي خوانيد، نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي در تمام حيطه هاي زندگي دارد و از اين رو توسعه آن مي تواند به بهبود و تسهيل زندگي كمك فراوان كند. اتم سنگ بناي بنيادي ماده است و در نتيجه اتم ها بسيار كوچك هستند. توصيف و تصور جهان در سطح اتم و ملكول دشوار است. اين حيطه از علم به قدري عجيب است كه بخشي خاص از فيزيك به آن اختصاص يافته شده كه مكانيك كوانتم نام دارد. هدف اين علم براي توصيف رخدادها در سطح اتم است.اگر قرار بود توپ تنيس را به طرف ديوار پرتاب كنيد و توپ از آن بگذرد و به سوي ديگر ديوار برود، حتماً تعجب مي كرديد. اما اين دقيقاً همان اتفاقي است كه در مقياس كوانتم رخ مي دهد. در مقياس بسيار كوچك، خواص ماده مانند رنگ، مغناطيس و توانايي انتقال برق نيز به شكل غيرمنتظره تغيير مي كند. ديدن جهان اتم به معناي عادي كلمه ميسر نيست، چون خواص آن كوچكتر از طول موج نور قابل ديدن است. اما در سال 1981 پژوهشگران شركت آي بي ام نوعي ميكروسكوپ ساختند كه نام آن STM بود. اسم اين ميكروسكوپ در واقع از يك خاصيت در مكانيك كوانتم گرفته شده بود كه در ميكروسكوپ ياد شده به كار مي رود. اين دستگاه مي توانست پستي و بلندي هاي در مقايس جهان نانو را نشان دهد. ميكروسكوپ STM اين امكان را به دانشمندان داد كه براي اولين بار اتم ها و ملكول ها را ببينند. تصاوير اين ميكروسكوپ به زيبايي و وضوح تصاوير طبيعت اما در مقياس تصورناپذير نانومتر بود. يك نانومتر يك ميليارديم متر يا حدوداً به طول 10 اتم هيدروژن است. با وجودي كه دانشمندان از سال هاي دهه 1950 درباره بررسي مواد در اين مقياس تلاش كرده بودند، آنان ناچار شدند تا اختراع ميكروسكوپ STM صبر كنند تا به هدف خود برسند. عموماً در اين باره توافق وجود دارد كه نانوتكنولوژي اشياء بين يك تا 100 نانومتر را در بر مي گيرد، هر چند كه اين تعريف تا حدي قراردادي است. برخي افراد اجسامي به كوچكي يك دهم نانومتر را نيز در نظر مي گيرند كه به اندازه پيوند بين دو اتم كربن است. در ديگر سوي اين گستره در اجسام بزرگتر از 50 نانومتر قوانين فيزيك كلاسيك صدق مي كند. مواد بسياري هستند كه داراي خواص اجسام در مقياس نانو هستند اما اسم نانوتكنولوژي به آنها اطلاق نمي شود. نانوتكنولوژي در پي آن است تا از خواص عجيب اجسام در مقياس بسيار كوچك استفاده كند. جورج اسميت سرپرست بخش علم مواد در دانشگاه آكسفورد گفت در مقياس نانو، خواص «جديد، هيجان انگيز و متفاوتي» يافت مي شود. با كوچك تر شدن اجسام، نسبت بين فضاي سطح و حجم آن افزايش مي يابد. اين امر بدان علت مهم است كه اتم هاي موجود در سطح يك ماده معمولاً بيشتر از اتم هاي مركز آن واكنش نشان مي دهند. از اين رو، اگر نقره به ذرات بسيار كوچك تبديل شود، خواص ضدميكروبي پيدا مي كند كه در حجم انبوه آن وجود ندارد. يك شركت با توليد ذرات ريز از تركيب اكسيد سديم از اين خاصيت استفاده مي كند و ماده اي توليد مي كند كه خاصيت كاتاليزوري آن بيشتر است. در اين جهان ناديدني، ذرات كوچك طلا در دماي چند صد درجه پايين تر ذوب مي شود و مس كه معمولاً رساناي خوب الكتريسيته است، ممكن است در لايه هاي نازك و در مجاورت ميدان مغناطيسي مقاوم شود. الكترون ها (مانند همان توپ تنيس خيالي) مي توانند از نقطه اي به نقطه ديگر بجهند و ملكول ها مي توانند همديگر را از مسافت هاي متوسط جذب كنند. اين خاصيت به برخي حشرات اجازه مي دهد روي سقف راه بروند، چون موهاي ريز كف پايشان به سقف مي چسبد. اما يافتن خواص جديد در مقياس نانو گام نخست است. گام بعدي استفاده از اين دانش است. توانايي ساخت اجسام با دقت اتمي اين امكان را به دانشمندان مي دهد كه موادي با خواص بهتر يا جديد نوري، مغناطيسي، حرارتي يا الكتريك توليد كنند. اكنون انواع جديدي از ماده توليد مي شود. مثلاً شركت نانوسونيك در ويرجينيا لاستيك فلزي توليد كرده است. اين ماده مانند لاستيك انعطاف و انحنا مي پذيرد اما الكتريسيته را مانند فلزي محكم منتقل مي كند. مركز تحقيقاتي جنرال الكتريك در پي ساخت سراميك انعطاف پذير است. در صورت موفقيت، از اين ماده مي توان در ساخت قطعات موتور جت استفاده كرد و موتورهايي ساخت كه در دماي بيشتر با كارايي بهتري كار كند. چندين شركت مشغول كار روي موادي هستند كه روزي به صورت رنگ به سلول هاي خورشيدي بدل خواهد شد. از آنجايي كه نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي دارد، بسياري از افراد فكر مي كنند اين علم اهميتي به مانند برق يا پلاستيك پيدا كند. مطالعات نشان مي دهد نانو تكنولوژي با بهبود مواد و محصولات و توليد مواد كاملاً جديد بر تمام صنايع تأثير خواهد گذاشت. افزون براين، فعاليت در حد كوچكترين مقياس ها به پيشرفت هاي مهم در عرصه هايي مانند الكترونيك، انرژي و پزشكي زيستي خواهد انجاميد. آغاز نانوتكنولوژي نانو تكنولوژي از يك رشته علمي خاص مشتق نمي شود. با وجودي كه نانو تكنولوژي بيشترين وجه مشترك را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملكول شالوده بسياري از علوم است و در نتيجه دانشمندان حوزه هاي علمي به آن جذب مي شوند. برآورد مي شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تكنولوژي كار مي كنند. تحقيقات در مقياس بسيار ريز در رشته هاي الكترونيك، نوروبيوتكنولوژي به ترتيب نانوالكترونيك، نانو اپتيكس و نانو بيوتكنولوژي نيز ناميده مي شود. پيشوند نانو از كلمه يوناني به معناي كوتوله مشتق مي شود. براساس برآورد شركت لاكس ريسرچ در نيوريورك، بودجه كل تحقيق و توسعه نانو تكنولوژي دولت ها و شركت ها در سراسر جهان در سال 2004 بيش از 6/8ميليارد دلار بود. نيمي از اين بودجه از جانب دولت ها تأمين مي شد. اما به پيش بيني لاكس ريسرچ در سال هاي آينده، شركت ها احتمالاً بودجه بيشتري از دولت ها صرف اين علم خواهند كرد. در آمريكا، پس از طرح فرستادن انسان به كره ماه، نانو تكنولوژي بيشترين بودجه را از دولت فدرال دريافت كرده است. در سال ،2004 دولت آمريكا 6/1ميليارد دلار صرف نانو تكنولوژي كرد، يعني دو برابر بودجه طرح ژنوم انسان در اوج انجام آن. در سال 2005 قرار است 982ميليون دلار ديگر صرف آن شود. در مكان دوم بودجه نانو تكنولوژي ژاپن قرار دارد. بسياري از كشورهاي در حال توسعه مانند هند، چين، آفريقاي جنوبي و برزيل جزو كشورهايي هستند كه بيشترين بودجه را در اين زمينه صرف مي كنند. در خلال شش سال پيش از ،2003 سرمايه گذاري در نانو تكنولوژي توسط سازمان هاي دولتي هفت برابر شده است. اين حجم سرمايه گذاري انتظارات را به اندازه اي افزايش داده است كه شايد قابل تحقق نباشد. برخي معتقدند شركت هاي نانو تكنولوژي مانند حباب شركت هاي اينترنت در سال هاي اخير از بين خواهند رفت. اما دلايلي وجود دارد كه نشان مي دهد درباره مخاطرات آن گزافه گويي شده است. سرمايه گذاران خصوصي اكنون بسيار محتاط تر از دوره رونق شركت هاي اينترنت هستند و بيشتر پولي كه دولت ها در اين زمينه اختصاص مي دهند، صرف علوم پايه و فناوري هايي مي شود كه تا سال ها در اختيار همگان قرار نخواهد گرفت. با اين حال كيفيت برخي محصولات موجود با كاربرد نانو تكنولوژي بهبود يافته است و در چند سال آينده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ريز نقره، بانداژ ضد سوختگي خاصيت ضد ميكروبي پيدا كرده است. با اتصال ملكول هاي ايجاد كننده مانع به فيبر پنبه، پارچه هايي توليد شده است كه ضد لكه و بو است. راكت هاي تنيس با افزودن ذرات ريز تقويت شده است. در درازمدت نانو تكنولوژي به نوآوري هاي بزرگتري خواهد انجاميد، از جمله انواع جديد حافظه كامپيوتر، فناوري پزشكي و روش هاي توليد انرژي بهتر مانند سلول هاي خورشيدي. طرفداران اين فناوري مي گويند نانو تكنولوژي به توليد انرژي پاك و توليد بدون مواد زائد و غيره خواهد انجاميد. مخالفان آن معتقدند نانوتكنولوژي باعث ايجاد نوعي نظام شناسايي بين المللي و آسيب به فقرا، محيط زيست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر مي رسد هر دو گروه در مورد استدلال هاي خود گزافه گويي مي كنند، اما به هرحال بايد از نانو تكنولوژي استقبال كرد.

	نانو تكنولوژي از ديدگاه جامعه شناختي
مهدي ( سه‏شنبه 5/2/1385 :: ساعت 11:0 عصر)   نوشته: سعيد دهنوي امروزه واژه نانوتكنولوژي براي توضيح جامع تمامي فعاليت هاي انجام شده در سطح اتمي و مولوكولي كه كاربردي در دنياي حقيقي داشته باشند به كار مي رود.از آنجا كه نانوتكنولوژي همواره در حال دگرگوني زندگي بشر است و نانوتكنولوژي جايي است كه تكنولوژي امروز ما به آن سمت حركت مي كند بنابراين علم و تكنولوژي امروز ما در مقياس نانو در بر گيرنده تحقيق و توسعه در نوك پيكان گستره وسيعي از رشته ها است.اصطلاح نانوتكنولوژي در هر جايي كه دانشمندان تكنولوژيست ما با عناصر سازنده مواد اتمها و مولوكولها سر و كله مي زنند به كار مي رود. در واقع علوم و تكنولوژي در مقياس نانو مرزهاي شيمي ،علم، مواد پزشكي و سخت افزارهاي كامپيوتر تحقيقاتي كه ادامه انقلاب تكنولوژي را ممكن مي سازد در نورديده است. نانوتكنولوژي پهنه اي از علم است كه در آن ابعاد و تلرانس هايي با دقت يك دهم تا صد نانومتر نقش حياتي ايفا مي كند.در واقع اين تعريف از Albert Franks تمامي زمينه هاي نانو را در بر مي گيرد. با پيشرفت تكنولوژي هاي در مقياس نانو توسعه توليد مولوكولي امكان پذير مي شود. نانوتكنولوژيي كه به مراتب قدرتمندتر و نظام مندتر است و در آن ماشينهايي در مقياس نانو براي توليد محصولاتي در مقياس بزرگ با دقت اتمي و هزينه پايين به كار مي روند. مكان مهندسي در مقياس مولكولي براي اولين بار توسط ريچارد فاينمن (R.Feynnman)، برنده جايزه نوبل فيزيك، مطرح شد. فين من طي يك سخنراني در انستيتو تكنولوژي كاليفرنيا در سال 1959 اشاره كرد كه اصول و مباني فيزيك امكان ساخت اتم به اتم چيز ها را رد نمي كند. وي اظهار داشت كه مي توان با استفاده از ماشين هاي كوچك ماشين هايي به مراتب كوچك تر ساخت و سپس اين كاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همين عبارت هاي افسانه وار فاينمن من راهگشاي يكي از جذاب ترين زمينه هاي نانو تكنولوژي يعني ساخت روبوت هايي در مقياس نانو شد. در واقع تصور در اختيار داشتن لشكري از نانوماشين هايي در ابعاد ميكروب كه هر كدام تحت فرمان يك پردازنده مركزي هستند ، هر دانشمندي را به وجد مي آورد. در روياي دانشمنداني مثل جي استورس هال (J.Storrs Hall) و اريك دركسلر (E.Drexler) اين روبوت ها يا ماشين هاي مونتاژكن كوچك تحت فرمان پردازنده مركزي به هر شكل دلخواهي درمي آيند. شايد در آينده اي نه چندان دور بتوانيد به كمك اجراي برنامه اي در كامپيوتر، تختخوابتان را تبديل به اتومبيل كنيد و با آن به محل كارتان برويد. ماجراي پيدايش دو عبارت (( رو- پايين )) ((زير- بالا)) در تعريف نانوتكنولوژي به جدال بزرگ اسمالي- دركسلر براي تصاحب مقام پدر خواندگي اين دنيا اسرارآميز بر مي گردد. عبارت اول بيانگر برداشت جديدتري از نانوتكنولوژي است كه به سركردگي ريچارد اسمالي برنده جايزه نوبل شيمي سال 1996 به خاطر كشف ساختار جديدي از كربن موسوم به باك ميسترفولون-c60 در مخالفت با نانوتكنولوژي دركسلري رواج يافت .اما عبارت(( زير بالا)) بر گرفته افكار راديكال كيم اريك دركسلر نخستين پروفسور نانوتكنولوژي از دانشگاه MIT و بنيان گذار واژه نانوتكنولوژي در تبيين مفهوم توليد مولوكولي است .در ميانه دهه 80دركسلر با تكيه بر نبوق خارق العاده و الهام از مقاله تاريخيrichard Feynman ((ان پايين ها يك عالمه جاهست ))، مفاهيم نويني را از كنترل و توليد مواد در سطوح اتمي و مولكول ارائه كرد. سخنان دركسلر در ابتدا به قدري حيرت آور و پيچيده به نظر مي رسيد كه بيشتر دانشمندان و كارشناسان را تنها به تحسين واداشت. اما در اواخر دهه 90 و در اوايل هزاره سوم دو جريان متفاوت متشكل از صاحبان صنايع و عده اي از دانشمندان به سركردگي ريچارد اسمالي نانوتكنولوژي دركسلري را اساسا وهم و خيال ناممكن مي دانست با استفاده از ضعف دركسلر در جلب افكار عمومي و روابط نه چندان مناسب وي با مجامع سياسي تلاش كردند پرچم نانوتكنولوژي را از چنگ دركسلر در آورد.سرانجام اين جريان نو در سال 2003 به كمك حمايتهاي سياسي و به راه انداختن جنجال ژورناليستي سناريوي توده لزج خاكستري دركسلر را از ميدان به در كنند. به عنوان يكي از ويژگي هاي نانوتكنولوژي مي توان گفت كه اين مفهوم در بردارنده زمينه تحقيق و توسعه اي كاملا چند رشته اي است.در واقع تحقيقات در مقياس نانو به بهره گيري همزمان از دانش ابزارها و تكنيكها و نيز اطلاعات درباره فيزيك واكنشهاي مولوكولي و اتمي تبديل شده است.امروزه دانشمندان علم مواد مهندسان مكانيك و الكترونيك و محققان علوم پزشكي به دنبال تشكيل تيمهاي تحقيقاتي متشكل از زيست شناسان فيزيكدانان و شيميدانان هستند. چيزي حدود سي سال پيش كمپاني فاكس قرن بيستم مشتاقان سينما را به سفري خارق العاده برد.در اين گشت و گذار سينمايي سياستمداري به نام ريكوئل ولش بر اثر لخته شدن خون در آستانه مرگ قرار گرفت تا اينكه دانشمندان از طريق تكنولوژي هاي معجزه آسايي كشتي فلزي ده متري را تا اندازه سرسوزني كوچك كرد.با شروع حركت اين كشتي در جريان خون بدن ولش تماشاچيان با نفسهايي به شماره افتاده و چهره هايي لرزان گلوبول هاي شفيدي را مشاهده كردند كه به بزرگي غولهاي عظيم الجثه در ماجراهاي گاليور بودند.خدمه اين كشتي پس از به پايان رساندن ماموريتشان به اندازه واقعي باز گشتند.در واقع اولين گام در راستاي روياهاي بشر براي كوچك كردن پزشكي تا ابعاد ميكروسكوپي بود.امروزه ما در سينما از داستانهاي به مراتب مهيجتري لذت مي بريم.داستان بچه هايي كه به اندازه مورچه در مي آيند و ماشين هاي ميكروسكوپي كه براي آلوده كردن جهان فرستاده شده اند. اين تكنولوژي جديد توانايي آن را دارد كه تاثيري اساسي بر كشورهاي صنعتي در دهه هاي آينده بگذارد . در اينجا به برخي از نمونه هاي عملي در زمينه نانوتكنولوژي كه بر اساس تحقيقات و مشاهدات بخش خصوصي به دست آمده است ، اشاره مي شود . انتظار مي رود كه مقياس نانومتر به يك مقياس با كارايي بالا و ويژگيهاي منحصربفرد ، طوري ساخته خواهند شد كه روش شيمي سنتي پاسخگوي اين امر نمي تواند باشد . نانوتكنولوژي مي تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 ميليارد دلار براي صنعت نيمه هاديها و 900 ميليون دلار براي مدارهاي مجتمع ، طي 10 تا 15 سال آينده شود . نانوتكنولوژي ، مراقبتهاي بهداشتي ، طول عمر ، كيفيت و تواناييهاي جسمي بشر را افزايش خواهد داد . تقريبا نيمي از محصولات دارويي در 10 تا 15 سال آينده متكي به نانوتكنولوژي خواهد بود كه اين امر ، خود 180 ميليارد دلار نقدينگي را به گردش درخواهد آورد . كاتاليستهاي نانوساختاري در صنايع پتروشيمي داراي كاربردهاي فراواني هستند كه پيش بيني شده است اين دانش ، سالانه 100 ميليارد دلار را طي 10 تا 15 سال آينده تحت تاثير قرار دهد . نانوتكنولوژي موجب توسعه محصولات كشاورزي براي يك جمعيت عظيم خواهد شد و راههاي اقتصادي تري را براي تصويه و نمك زدايي آب و بهينه سازي راههاي استفاده از منابع انرژيهاي تجديد پذير همچون انرژي خورشيدي ارائه نمايد . بطور مثال استفاده از يك نوع انباره جريان گذرا با الكترودهاي نانولوله كربني كه اخيرا آزمايش گرديد ، نشان داد كه اين روش 10 بار كمتر از روش اسمز معكوس ، آب دريا را نمك زدايي مي كند . انتظار مي رود كه نانوتكنولوژي نياز بشر را به مواد كمياب كمتر كرده و با كاستن آلاينده ها ، محيط زيستي سالمتر را فراهم كند . براي مثال مطالعات نشان مي دهد در طي 10 تا 15 سال آينده ، روشنايي حاصل از پيشرفت نانوتكنولوژي ،مصرف جهاني انرژي را تا 10 درصد كاهش داده ، باعث صرفه جويي سالانه 100 ميليارد دلار و همچنين كاهش آلودگي هوا به ميزان 200 ميليون تن كربن شود. در چند سال گذشته بازارچند ميليارد دلاري برپايه نانوتكنولوژي كسترش يافته اند . براي مثال در ايالات متحده ، IBM براي هد ديسكهاي سخت ، يك سري حسگرهاي مغناطيسي را ابداع كرده است . Eastern Kodak و 3M تكنولوژي ساخت فيلمهاي نازك نانو ساختاري را به وجود آورده اند . شركت Mobil كاتاليستهاي نانو ساختاري را براي دستگاههاي شيميايي توليد كرده است و شركت Merck ، داروهاي نانوذره اي را عرضه كرده است . تويوتا در ژاپن مواد پليمري تقويت شده نانوذره اي را براي خودروها و Samsung Electronics در كره ، در حال كار بر روي سطح صفحات نمايش توسط نانولوله هاي كربني هستند . بشر درست در ابتداي مسير قرار دارد و فقط چندين محصول تجاري از نانوساختارهاي يك بعدي بهره مي گيرند ( نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لايه و سوپر لاستيكها ) . نظزيات جديد و روشهاي مقرون به صرفه توليد نانوساختارهاي دو و سه بعدي از موضوعات مورد بررسي آينده مي باشند. نانو تكنولوژي يا كاربرد فناوري در مقياس يك ميليونيم متر، جهان حيرت انگيزي را پيش روي دانشمندان قرار داده است كه در تاريخ بشريت نظيري براي آن نمي توان يافت. پيشرفتهاي پرشتابي كه در اين عرصه بوقوع مي پيوندد، پيام مهمي را با خود به همراه آورده است: بشر در آستانه دستيابي به توانايي هاي بي بديلي براي تغيير محيط پيرامون خويش قرار گرفته است و جهان و جامعه اي كه در آينده اي نه چندان دور به مدد اين فناوري جديد پديدار خواهد شد، تفاوت هايي بنيادين با جهان مالوف آدمي در گذشته خواهد داشت. نانو تكنولوژي نظير هر فناوري ديگري چونان يك تيغ دولبه است كه مي توان از آن در مسير خير و صلاح و يا نابودي و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گيري از اين فناوري شناخت دقيق تر خصوصيات آن و آشنايي با قابليت هاي بالقوه اي است كه در خود جاي داده است. در خصوص نانو تكنولوژي يك نكته را مي توان به روشني و بدون ابهام مورد تاكيد قرار داد: اين فناوري جديد هنوز، حتي براي متخصصان، شناخته شده نيست و همين امر هاله ابهامي را كه آن را در برگرفته ضخيمتر مي كند و راه را براي گمانزني هاي متنوع هموار مي سازد. كساني بر اين باورند كه اين فناوري نظير هيولايي فرانكشتين در داستان مري شلي و يا همانند جعبه پاندورا در اسطوره هاي يونان باستان، مرگ و نابودي براي ابناي بشر درپي دارد. در مقابل گروهي نيز معتقدند كه به مدد توانايي هاي حاصل از اين فناوري مي توان عالم را گلستان كرد. در حال حاضر 450 شركت تحقيقاتي- تجاري در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا، آمريكا و ژاپن با بودجه اي كه در مجموع به 4 ميليارد دلار بالغ مي شود سرگرم انجام تحقيقات در عرصه نانو تكنولوژي هستند. در اين قلمرو اتمها و ذرات رفتاري غيرمتعارف از خود به نمايش مي گذارند و از آنجا كه كل طبيعت از همين ذرات تشكيل شده، شناخت نحوه عمل آنها، به يك معنا شناخت بهتر نحوه شكل گيري عالم است. به اين ترتيب دانشمنداني كه در اين قلمرو به كاوش مشغولند، به يك اعتبار با ذهن و ضمير خالق هستي و نقشه شگفت انگيز او در خلقت عالم آشنايي پيدا مي كنند، اما از آنجا كه دانايي توانايي به همراه مي آورد، شناسايي رازهاي هستي مي تواند توان فوق العاده اي را در اختيار كاشفان اين رازها قرار دهد. تحقيق در قلمرو نانو تكنولوژي از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستين نتايج چشمگير از رهگذر اين تحقيقات عايد گرديد. از جمله آنكه يك گروه از محققان شركت آي بي ام موفق شدند35 اتم گزنون را بر روي يك صفحه از جنس نيكل جاي دهند و با كمك اين تك اتمها نامي را بر روي صفحه نيكلي درج كنند. محققان ديگر به بررسي درباره ساختارهاي ريز موجود در طبيعت نظير تار عنكبوت ها و رشته هاي ابريشم پرداختند تا بتوانند موادي نازك تر و مقاوم تر توليد كنند. در اين ميان ساخت يك نوع مولكول جديد كربن موسوم به باكمينسترفولرين يا كربن- 60 راه را براي پژوهشهاي بعدي هموارتر كرد. محققان با كمك اين مولكول كه خواص حيرت انگيز آن هنوز در درست بررسي است، لوله هاي موئينه اي در مقياس نانو ساخته اند كه مي تواند براي ايجاد ساختارهاي مختلف در تراز يك ميليونيم متر مورد استفاده قرار گيرد. بررسي هايي كه در ابعاد نانو بر روي مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه اي را آشكار كرده است. به عنوان مثال ذرات سيليكن در اين ابعاد از خود نور ساطع مي كنند و لايه هاي فولاد در اين مقياس از استحكام بيشتري در قياس با صفحات بزرگتر اين فلز برخوردارند. برخي شركتها از هم اكنون بهره برداري از برخي يافته هاي نانوتكنولوژي را آغاز كرده اند. به عنوان نمونه شركت آرايشي اورال از مواد نانو در محصولات آرايشي خود استفاده مي كند تا بر ميزان تاثير آنها بيفزايد. ساخت ديودهاي نوري با استفاده از مواد نانو موجب مي شود تا 80درصد در هزينه برق صرفه جويي شود. توپهاي تنيسي كه با كربن 60 ساخته شده و روانه بازار گرديده سبكتر و مستحكمتر از توپهاي عادي است. شركتهاي ديگر با استفاده از مواد نانو پارچه هايي توليد كرده اند كه با يك بار تكاندن آنها مي توان حالت اتوي اوليه را به آنها بازگرداند و همه چين و چروكهايشان را زايل كرد. با همين يك بار تكان همه گردوخاكي كه به اين پارچه ها جذب شده اند نيز پاك مي شوند. نوارهاي زخم بندي هوشمندي با اين مواد درست شده كه به محض مشاهده نخستين علائم عفونت در مقياس مولكولي، پزشكان را مطلع مي سازند. از همين نوع مواد همچنين ليوانهايي توليد شده كه قابليت خود- تميزكردن دارند. لنزها و عدسيهاي عينك ساخته شده از جنس مواد نانو ضد خش هستند و يك گروه از محققان تا آنجا پيش رفته اند كه درصددند با مواد نانو پوششهاي مناسبي توليد كنند كه سلولهاي حاوي ويروسهاي خطرناك نظير ويروس ايدز را در خود مي پوشاند و مانع خروج آنها مي شود. مهمترين نكته درباره موقعيت كنوني فناوري نانو آن است كه اكنون دانشمندان اين توانايي را پيدا كرده اند كه در تراز تك اتمها به بهره گيري از آنها بپردازند و اين توانايي بالقوه مي تواند زمينه ساز بسياري از تحولات بعدي شود. يك گروه از برجسته ترين محققان در حوزه نانوتكنولوژي بر اين اعتقادند كه مي توان بدون آسيب رساندن به سلولهاي حياتي، در درون آنها به كاوش و تحقيق پرداخت. شيوه هاي كنوني براي بررسي سلولها بسيار خام و ابتدايي است و دانشمندان براي شناخت آنچه كه در درون سلول اتفاق مي افتد ناگزيرند سلولها را از هم بشكافند و در اين حال بسياري از اطلاعات مهم مربوط به سيالهاي درون سلول يا ارگانلهاي موجود در آن از بين مي رود. يك گروه از محققان كه در گروهي موسوم به اتحاد سيستمهاي زيستي گرد آمده اند، سرگرم تكميل ابزارهاي ظريفي هستند كه هدف آن بررسي اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعي و بدون آسيب رساندن به اجزاي دروني سلول يا مداخله در فعاليت بخشهاي داخلي آن است. ابزاري كه اين گروه مشغول ساخت آن هستند رديف هايي از لوله ها يا سيمهاي بسيار ظريفند كه قادرند وظايف مختلفي را به انجام برسانند از جمله آنكه هزاران پروتئيني را كه به وسيله سلولها ترشح مي شود شناسايي كند. گروههاي ديگر از محققان نيز به نوبه خود سرگرم توليد دستگاهها و ابزارهاي ديگر براي انجام مقاصد علمي ديگر هستند. به عنوان نمونه يك گروه از محققان سرگرم تكميل فيبرهاي نوري در ابعاد نانو هستند كه قادر خواهند بود مولكولهاي مورد نظر را شناسايي كنند. گروهي نيز دستگاهي را دردست ساخت دارند كه با استفاده از ذرات طلا مي تواند پروتئين هاي معيني را فعال سازد يا از كار بيندازد. به اعتقاد پژوهشگران براي آنكه بتوان از سلولها در حين فعاليت واقعي آنها اطلاعات مناسب به دست آورد، بايد شيوه تنظيم آزمايشها را مورد تجديدنظر اساسي قرار داد. سلولها در فعاليت طبيعي خود امور مختلفي را به انجام مي رسانند: از جمله انتقال اطلاعات و علائم و داده ها ميان خود، ردوبدل كردن مواد غذايي و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حياتي. يك گروه از روش تازه اي موسوم به الگوي انتقال ابر - شبكه استفاده كرده اند كه ساخت نيمه هاديهاي نانومتري به قطر تنها 8 نانومتر را امكان پذير مي سازد. هريك از اين لوله هاي بسيار ريز بالقوه مي توانند يك پادتن خاص يا يك اوليگو نوكلئو اسيد و يا يك بخش كوچك از رشته دي ان اي بر روي خود جاي دهند. با كمك هر تراشه مي توان 1000 آزمايش متفاوت بر روي يك سلول انجام داد. براي دستيابي به موفقيت كامل بايد بر برخي از محدوديتها غلبه شود، ازجمله آنكه درحال حاضر براي بررسي سلولها بايد آنها را در درون مايعي قرار داد كه مصنوعاً محيط زيست طبيعي سلولها را بازسازي مي كند، اما يون موجود در اين مايع مي تواند سنجنده هاي موئينه را از كار بيندازد. براي رفع مشكل، محققان سلولها را درون مايعي جاي مي دهند كه چگالي يون آن كمتر است. گروههاي ديگري از محققان نيز در تلاشند تا ابزارهاي مناسب در مقياس نانو براي بررسي جهان سلولها ابداع كنند. يكي از اين ابزارها چنانكه اشاره شد يك فيبر نوري است كه ضخامت نوك آن 40 نانومتر است و بر روي نوك نوعي پادتن جا داده شده كه قادر است خود را به مولكول مورد نظر در درون سلول متصل سازد. اين فيبر نوري با استفاده از فيبرهاي معمولي و تراش آنها ساخته شده و بر روي فيبر پوششي از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگيري به عمل آورد. نحوه عمل اين فيبر نوري درخور توجه است. از آنجاكه قطر نوك اين فيبر نوري، از طول موج نوري كه براي روشن كردن سلول مورد استفاده قرار مي گيرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهاي نور نمي توانند خود را تا انتهاي فيبر برسانند، درعوض در نزديكي نوك فيبر مجتمع مي شوند و يك ميدان نوري بوجود مي آورند كه تنها مي تواند مولكولهايي را كه در تماس با نوك فيبر قرار مي گيرند تحريك كند. به نوك اين فيبر نوري يك پادتن متصل است و محققان به اين پادتن يك مولكول فلورسان مي چسبانند و آنگاه نوك فيبر را به درون يك سلول فرو مي كنند. در درون سلول، نمونه مشابه مولكول فلورسان نوك فيبر، اين مولكول را كنار مي زند و خود جاي آن را مي گرد. به اين ترتيب نوري كه از مولكول فلورسان ساطع مي شد از بين مي رود و فضاي درون سلول تنها با نوري كه به وسيله ميدان موجود در فيبر نوري بوجود مي آيد روشن مي شود و درنتيجه محققان قادر مي شوند يك تك مولكول را در درون سلول مشاهده كنند. مزيت بزرگ اين روش در آن است كه باعث مرگ سلول نمي شود و به دانشمندان اجازه مي دهد درون سلول را در هنگام فعاليت آن مشاهده كنند. نانو تكنولوژي همچنين به محققان امكان مي دهد كه بتوانند رويدادهاي بسيار نادر يا مولكولهاي با چگالي بسيار كم را مشاهده كنند. به عنوان مثال بلورهاي مينياتوري نيمه هاديهاي فلزي در يك فركانس خاص از خود نور ساطع مي كنند و از اين نور مي توان براي مشخص كردن مجموعه اي از مولكولهاي زيستي و الصاق برچسب براي شناسايي آنها استفاده كرد. به نوشته هفته نامه علمي نيچر چاپ انگلستان يك گروه از محققان دانشگاه ميشيگان نيز توانسته اند سنجنده خاصي را تكميل كنند كه قادر است حركت اتمهاي روي را در درون سلولها دنبال كند و به دانشمندان در تشخيص نقايص زيست عصبي مدد رساند. از ابزارهاي در مقياس نانو همچنين مي توان براي عرضه مؤثرتر داروها در نقاط موردنظر استفاده به عمل آورد. در آزمايشي كه بتازگي به انجام رسيده نشان داده شده است كه حمله به سلولهاي سرطاني با استفاده از ذرات نانو 100برابر بازده عمل را افزايش مي دهد. محققان اميدوارند در آينده اي نه چندان دور با استفاده از نانو تكنولوژي موفق شوند امور داخلي هر سلول را تحت كنترل خود درآورند. هم اكنون گامهاي بلندي در اين زمينه برداشته شده و به عنوان نمونه دانشمندان مي توانند فعاليت پروتئينها و مولكول دي ان اي را در درون سلول كنترل كنند. به اين ترتيب نانو تكنولوژي به محققان امكان مي دهد تا اطلاعات خود را درباره سلولها يعني اصلي ترين بخش سازنده بدن جانداران به بهترين وجه كامل سازند. در پايان مي توان گفت مفهوم جديد نانوتكنولوژي آنقدر گسترده و ناشناخته است كه ممكن است روي علم و تكنولوژي در مسيرهاي غيرقابل پيش بيني تأثير بگذارد.

	متداولترين نانو ذرات
مهدي ( شنبه 2/2/1385 :: ساعت 12:56 عصر) نانوذرات نيمه‌رسانا(نقاط کوانتمي ) تعريف: نقطه كوانتومي يك ناحيه از بلور نيمه‌رسانا است كه الكترونها، حفرها يا هر دو آنها (كه اگزيستون خوانده مي‌شود) را درسه بعد در برمي‌گيرد. اين ناحيه از چندنانومتر تا چندصدنانومتر را شامل مي‌شود. در نقاط كوانتومي الكترونها درست مثل وضعيت يك اتم موقعيت‌هاي گسسته‌اي از انرژي را اشغال‌ مي‌كنند. به همين علت به آنها لفظ اتمهاي مصنوعي نيز اطلاق مي‌شود. در مقايسه با سيم كوانتمي که در دو بعد و لايه‌هاي كوانتومي در يک بعد نانو هستنند نقاط كوانتومي نانوساختارهاي سه بعدي هستند. همچنين اين ترکيبات به دليل بازده كوانتومي بالا در مصارف اپتيكي كاربرد زيادي دارند. کاربردها: نقاط كوانتومي نيمه‌هادي با تحريك الكتريكي يا توسط گستره وسيعي از طول موج‌ها در فركانس‌هاي كاملاً مشخصي به فلورسانس مي‌پردازند، ‌به اين شكل كه فركانسي از نور را جذب كرده و در فركانسي مشخص- كه تابع اندازه آنهاست- به نشر نور مي‌پردازند. اين ذرات همچنين مي‌توانند بر حسب ولتاژ اعمال‌شده، به انعكاس، انكسار يا جذب نور بپردازند. اين ويژگي كاربردهايي در مواد فتوكروميك و الكتروكروميك (موادي كه به ترتيب بر اثر اعمال نور يا الكتريسيته تغيير رنگ مي‌دهند) و پيل‌هاي خورشيدي خواهد داشت. علاوه بر اين، از اسپين يك الكترون در يك نقطه كوانتومي مي‌توان براي نمايش يك بيت كوانتومي- يا كيوبيت- در يك رايانه كوانتومي استفاده كرد. كاربردهاي بالقوه براي نقاط كوانتومي عبارتند از: ليزرهاي داراي طول موج‌هاي بسيار دقيق كامپيوترهاي كوانتومي نشانگرهاي زيستي روش‌هاي ساخت: سه روش عمده براي ساخت نقاط كوانتومي وجود دارد، که يكي از روش‌ها شامل رشد نقاط كوانتومي در ظرف واکنش است. در دو روش ديگر، نقاط كوانتومي را در روي سطح يك بلور نيمه‌هادي يا در نزديك آن پديد مي‌آوردند. در روش دوم از فرآيند ليتوگرافي براي خلق يك نانوساختار دوبعدي (ساختاري که در دو بعد نانو باشد) استفاده مي‌شد، سپس براي جداسازي نقاط كوانتومي روي نانوساختارهاي مذکور حكاكي صورت مي‌گيرد. در روش سوم، با رسوب‌دهي يك ماده نيمه‌رساناي داراي ثابت شبكه بزرگتر (ثابت شبكه معرف فواصل اتمها در يك ساختار بلورين منظم است) روي يك نيمه‌هادي با ثابت شبكه كوچكتر (روش موسوم به رشد همبافته تحت كرنش ) نقاط «خودآراشده» رشد داده مي‌شوند. نانوذرات سراميکي تعريف: معمول‌ترين نانوذرات، نانوذرات سراميكي هستند كه به سراميك‌هاي اكسيد فلزي، نظير اكسيد‌هاي تيتانيوم، روي، آلومينيوم و آهن و نانوذرات سيليكاتي (سيليكات‌ها يا اكسيد‌هاي سيليكون نيز سراميك هستند)، که عموماً به شكل ذرات نانومقياسي خاك رس، تقسيم مي‌شود. طبق تعريف حداقل بايد يكي از ابعاد نانوذرات كمتر از 100 نانومتر باشد. نانوذرات سراميكي فلزي يا اكسيد فلزي تمايل به داشتن اندازه يكساني در هر سه بعد، از دو يا سه نانومتر تا 100 نانومتر دارند که به وسيله نيروهاي الكترواستاتيك به يكديگر چسبيده و به شكل پودر بسيار ريزي رسوب مي‌كنند. نانوذرات سيليكاتي ذراتي با ضخامت تقريباً 1 نانومتر و پهناي 100 تا 1000 نانومتر هستند. معمول‌ترين نوع خاك رس که نانوذرات سيليكاتي هستند مونت‌موريلونيت يا آلومينو سيليكات لايه‌اي مي‌باشد کاربردها: وقتي اندازه نانوذرات كاهش مي‌يابد، نسبت سطح مؤثر به حجم ذرات افزايش يافته، اثرات سطحي قوي‌تر ‌شده و خواص کاتاليستي افزايش مي‌يابد. به همين دليل نانوذرات به عنوان کاتاليزور در زمينه‌هايي نظير باتري‌ها، پيل‌هاي سوختي و انواع فرآيند‌هاي صنعتي قابل استفاده هستند. بيشتر بودن سهم اتم‌ها در سطح نانوذرات نيز خواص فيزيكي آنها را تغيير مي‌دهد مثلا سراميك‌هايي كه به طور عادي شكننده‌اند، نرم‌تر مي‌شوند. سرانجام اين كه افزايش سطح مؤثر حلاليت را افزايش مي‌دهد، براي مثال قدرت تركيبات ضد باكتري را بهبود مي‌بخشد. اصلاح شيميايي سطح نانوذرات تاثير زيادي در کارايي و کاربرد آنها دارد. ايجاد خواص آبدوستي وآبگريزي جزء روش‌‌هاي اصلاح شيميايي نانوذرات محسوب مي‌شوند. براي نمونه، نانوذرات سيليكاتي براي به دست آوردن خاصيت آب گريزي بيشتر، بايد به صورت شيميايي اصلاح شوند، مثلاً مي‌توان با استفاده از يون‌هاي آمونيوم يا مولكول‌هاي بزرگتري نظير سيلسزكيوكسان‌هاي اليگومريك چند وجهي (POSS )، كه هم براي روكش‌دهي نانوذرات سيليكات و هم به عنوان پركننده مناسب هستند، اين اصلاح شيميايي را انجام داد. مونت‌موريلونيت يا آلومينو سيليكات لايه‌اي با پليمريزاسيون يا به وسيله آميزش ذوبي (اختلاط با يك پلاستيك مذاب) با پليمرها تركيب شوند و خواص جالب‌توجهي را حاصل مي‌آورند. روش‌هاي ساخت: نانوذرات سراميکي از روشهاي سنتز شيميايي و فرآيندهاي حالت جامد بدست ميآيند. نانوکامپوزيتهاي نانوذره‌اي سراميکي نانوکامپوزيت‌هاي نانوخوشه‌‌اي اکسيد آهن در پليمرهاي مختلف تعريف: نانوکامپوزيت نانوذره‌اي سراميکي ترکيبي است که در آن نانوذرات سراميکي در داخل يک زمينه پليمري توزيع شدهاند. خواص وکاربردها: استفاده از نانوذرات در مواد كامپوزيتي مي‌تواند استحكام آنها را افزايش و يا وزن آنها را كاهش دهد، ‌مقاومت شيميايي و حرارتي آنها را زياد کند، خصوصيات جديدي نظير هدايت الكتريكي را به آنها بيفزايد و فعل و انفعال آنها با نور يا ديگر تشعشعات را تغيير دهد. يكي از خواص كامپوزيت‌هاي نانوذره‌اي سراميکي در صنعت بسته‌بندي، كاهش نفوذپذيري گازها است. اين خاصيت ناشي از شكل دانه‌اي نانوذرات است كه مولكول‌ها را وادار به جابجايي در طول و پيچ و خم‌هاي ماده مي‌نمايند. پركننده‌هاي سيليكات دانه‌اي نيز مي‌توانند خاصيت يك پليمر را از سخت شدن صرفاً در يك جهت به دو جهت تغيير دهند. هنگامي كه نانوذرات سيليكاتي(خاك‌رس) به عنوان پركننده در پلاستيك‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند، با پراكنده‌سازي تنش‌ها استحكام فوق‌العاده‌اي را به وجود مي‌آورند، ‌آب‌رفتگي، تاب برداشتگي (در كامپوزيت‌هايي كه ضريب انبساط حرارتي كمتري دارند) و نفوذپذيري گازها كاهش مي‌يابد، مقاومت در برابر آتش و مواد شيميايي افزايش ‌يافته، بازيافت اين مواد آسانتر مي‌شود. پركننده‌هاي خاك‌رس با مقدار پركننده‌كمتري نسبت به پركننده‌هاي معمولي، استحكام را افزايش مي‌‌دهد. مثلاً با افزايش 5 درصداز پركننده‌هاي نانورُس به كامپوزيت‌ها همان نتيجه‌اي حاصل مي‌شود، كه با افزايش 20 درصد از پركننده‌هايي همچون الياف شيشه‌اي به دست مي‌آيد. همچنين ميزان پركننده را مي‌توان بدون تغيير در خاصيت چكش‌خواري محصول به 10 درصد افزايش داد، كه اين امر با پركننده‌هاي متعارف ممكن نيست نانوذرات فلزي نانوذرات آهن ساخته شده به روش چگالش گاز   تعريف: طبق تعريف عمومي نانوذرات فلزي، ذراتي به ابعاد 1 تا 100 نانومتر هستند. روش ساخت: نانوذرات فلزي با استفاده از روش‌هاي چگالش بخار و سيم انفجاري بدست ميآيند خواص و کاربرد: اين نانوذرات مي‌توانند بدون اينكه ذوب شوند ( تحت نام پخت) در دماهاي پائين‌تر از دماي ذوب فلز، در يك جامد آميخته شوند، اين كار منجر به سهل‌تر شدن فرآيند توليد روكش‌ها و بهبود كيفيت آنها، خصوصاً در كاربردهاي الكترونيكي نظير خازن‌ها مي‌گردد. همچنين نانوذرات فلزي، در دماهاي كمتر از دماي همتاهاي غير نانومقياسي خود به سطوح و مواد توده‌اي تبديل مي‌شوند و هزينه ساخت را كاهش مي‌دهند. نانوکامپوزيتهاي نانوذره‌اي فلزي تعريف: نانوکامپوزيتهاي نانوذره‌اي فلزي از آميخته شدن نانوذرات فلزي (باتوجه به خواصشان) با پليمر بدست مي‌آيند نانوکامپوزيت‌هاي نانوخوشه‌‌اي اکسيد آهن در پليمرهاي مختلف خواص و کاربرد: اين نانوکامپوزيت‌ها، به دليل ممانعت خوبي که در مقابل تداخل الکترومغناطيسي به وجود مي‌آورند، مي‌توانند در رايانه و تجهيزات الکترونيکي به کار روند. نانوکامپوزيتهاي نانوذره‌اي فلزي قابليت‌هاي ويژه‌اي در هدايت گرمايي والکتريکي دارند که کارايي آن‌ها را افزايش مي‌دهد     منبع: http://www.irannano.org

	نانو تكنولوژي به زبان ساده
مهدي ( شنبه 19/1/1385 :: ساعت 2:49 عصر)   nano کلمه‌اي يوناني به معني کوچک است و براي تعيين مقدار يک ميليارديم يا ^9-10 يک کميت استفاده مي‌شود. چون يک اتم تقريبا 10 نانو متر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولکولي بکار برده مي‌شود. مقدمه نانو تکنولوژي مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي کنترل آنهاست. هدف اصلي اکثر تحقيقات نانو تکنولوژي شکل‌ دهي ترکيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانو تکنولوژي در الکترونيک ، زيست ‌شناسي ، ژنتيک ، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بکار برده مي‌شود. در نيم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوري عمده بوديم، که باعث پيشرفتهاي عظيم اقتصادي در کشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين کشورهاي جهان شد. متأسفانه در کشور ما بدليل فقدان جرات علمي و عدم تصميم گيري بموقع ، به اين فرصتها پس از گذشت ساليان طلائي آن بها داده مي‌شد که البته سودي هم براي ما به ارمغان نمي آورد، همچون فنآوري الکترونيک و کامپيوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه عليرغم توانائي دانشگاهي و داشتن تجهيزات آن ، هيچگونه حضور تجاري در بازارهاي چند صد ميلياردي آن نداريم. فناوري نانو جديدترين اين فرصتهاست، که کشور ما بايد براي حضور يا عدم حضور در آن خيلي سريع تصميم خود را اتخاذ کند. علم و فناوري نانو (نانو علم و نانو تکنولوژی) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده‌های این بعد در مواد ، ابزارها و سیستمهای نوین است. این تعریف ساده خود در برگیرنده معانی زیادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبیعت فرا رشته‌ای خود ، در آینده در برگیرنده همه فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوریهای موجود ، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد. میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری (ملکولی) _مثل یک درخت یا یک میکروب_ ساخته می‌شود. علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی‌نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی‌شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می‌رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه بر جا می‌گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است. به عنوان مثال: ساخت مواد بسیار سبک و محکم برای مصارف مرسوم یا نو ورشکستگی صنایع قدیمی همچون فولاد با ورود تجاری مواد نو کاهش یافتن شدید تقاضا برای سوختهای فسیلی همه گیر شدن ابر کامپیوترهای بسیار قوی ، کوچک و کم مصرف سلاحهای سبکتر ، کوچکتر ، هوشمندتر ، دور بردتر ، ارزانتر و نامرئی‌تر برای رادار شناسائی فوری کلیه خصوصیات ژنتیکی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بیماری ارسال دقیق دارو به آدرسهای مورد نظر در بدن و افزایش طول عمر از بین بردن کامل عوامل خطرناک جنگ شیمیائی و میکروبی از بین بردن کامل ناچیزترین آلاینده‌های شهری و صنعتی سطوح و لباسهای همیشه تمیز و هوشمند تولید انبوه مواد و ابزارهائی که تا قبل از این عملی و اقتصادی نبوده‌اند و بسیاری از موارد غیر قابل پیش بینی دیگر! دکترDrexler در همایش جهانی نظام علمی در زمینه نانوتکنولوژی اظهار کرده است: "در جهان اطلاعات ، تکنولوژیهای دیجیتالی کپی‌ برداری را سریع ، ارزان ، کامل و عاری از هزینه‌بری یا پیچیدگی محتوایی نموده‌اند. حال اگر همین وضعیت در جهان ماده اتفاق بیافتد چه می‌شود. هزینه تولید یک تن ‌تری بیت تراشه‌های RAM تقریبا "معادل با هزینه بری ناشی از تولید همان مقدار فولاد می‌شود". دکترSmalley رئیس هیئت تحقیقاتی دانشگاه رایس و کاشف Buckyballs می‌گوید: "نانوتکنولوژی روند زیانبار ناشی از انقلاب صنعتی را معکوس خواهد کرد". در مقدمه مقاله نانوتکنولوژی که توسط آقایان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنین آمده است: "تصور کنید قادرید با نوشیدن دارو که در آب میوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه کنید. یک ابر کامپیوتر را که به اندازه یک سلول انسان است در نظر بگیرید. یک سفینه فضایی 4 نفره که به دور مدار زمین می‌گردد با هزینه‌ای در حدود یک خودروی خانوادگی تجسم کنید". موارد فوق، فقط تعداد محدودی از محصولات انتظار رفته از نانوتکنولوژی هستند. انسان در معرض یک انقلاب اجتماعی تسریع شده و قدرتمند است که ناشی از علم نانوتکنولوژی است. در آینده نزدیک گروهی از دانشمندان قادر به ساخت اولین آدم آهنی با مقیاس نانومتری می‌گردند که قادر به همانند سازی است. طی چند سال با تولید پنج میلیارد تریلیون نانو روبات ، تقریبا" تمامی فرآیندهای صنعتی و نیروی کار کنونی از رده خارج خواهند شد. کالاهای مصرفی به وفور یافت‌شده ، ارزان ، شیک و با دوام خواهند شد. دارو یک جهش سریع و کوانتومی را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهای فضایی و همانندسازی امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به این دلایل و دلائلی دیگر ، سبکهای زندگی روزمره در جهان بطور زیربنایی متحول خواهد شد و الگوی رفتاری انسانها تحت‌الشعاع این روند قرار خواهد گرفت. سه فناوری تسخیر کننده از طرفی شاید بتوان گفت تسخیر کنندگان علم و فناوری آینده در سه گروه فناوری اطلاعات ، نانو فناوری و زیست فناوری خلاصه می‌شوند. قرارگیری مقادیر و حجم زیادی از اطلاعات در فضائی کوچک از ابعاد همگرایی نانو فناوری و فناوری اطلاعات می‌باشد، از طرفی در زیست فناوری و یا به عبارتی برای زیست شناسان قرار گیری حجم زیادی از اطلاعات در یک فضای بسیار کوچک موضوعی بسیار آشنا می‌باشد. در کوچکترین سلول انسانی همه اطلاعات مربوط به یک موجود زنده از قبیل رنگ مو ، رشد استخوان و عصبها وجود دارد. حتی در قسمت بسیار کوچکی از سلول به نام DNA که شامل حدودا پنجاه اتم می‌باشد، همه این اطلاعات ذخیره می‌گردد (نه تنها سطح یا به عبارتی تعداد اتمها بلکه نحوه قرار گرفتن این زنجیره‌ها در ذخیره سازی اطلاعات زیستی اهمیت دارد). شاید یکی از علل همگرائی این فناوری و فناوری اطلاعات وجود همین مسائل مشترک این سه فناوری است. ابزارهای جدید برای کارهای ظریف اگر شما از دانشمندان علوم سطح بپرسید که چه پیشرفتهای عمده دستگاهی باعث شده‌اند تا نانوتکنولوژی در خطوط مقدم تحقیقات علوم فیزیکی قرار گیرد، تقریبا" همه آنها به داستان میکروسکوپ پروب اسکن‌کننده SPM (Scanning probe microscope) SPM: در SPM یک پروب نانوسکوپی در ارتفاع ثابتی بر بالای بستری از اتمها حفظ می‌شود. این فاصله می‌تواند آنقدر کم باشد که الکترونهای اتمهای تیرک و سطح باهم تعامل داشته باشند. این تعاملات می‌تواند آنقدر قوی باشد، که اتمها از جا کنده شده و به جای دیگری بروند) اشاره می‌کنند. علیرغم تازه واردگی به عرصه تحلیل دستگاهی ، استفاده از میکروسکوپی تونل ‌زنی اسکن‌کننده STM ، (Scanning tunneling microscope) STM : وسیله‌ای برای تهیه تصویر از اتمهای روی سطوح مواد ، که نقش مهمی در درک توپوگرافی و خواص الکتریکی مواد و رفتار قطعات میکرو الکترونیکی دارند. STM بر خلاف یک میکروسکوپ نوری ، برای تهیه تصویر نیروهای الکتریکی را با یک پروب نازک‌ شده به حد تیزی یک اتم آشکار می‌کند. پروب سطح را جاروب کرده ، بی‌نظمیهای الکتریکی حاصل از پوسته‌های الکترونی یا ابر الکترونی پیرامون اتمها را به کمک یک کامپیوتر به تصویر مبدل می‌کند. به دلیل یک اثر مکانیک کوانتومی موسوم به «تونل‌زنی» ، الکترونها می‌توانند بسادگی از تیرک به سطح و بالعکس بجهند. درجه وضوح تصاویر در حدود nm1 یا کمتر است. از STM می‌توان برای جابجایی تک به تک اتمها و تهیه نقشه‌های پر وضوح از سطوح مادی استفاده کرد) ، میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) و دیگر تکنیکهای مشتق‌ شده از این دو مورد اصلی در بسیاری از آزمایشگاهها ، به دلیل حجم زیاد اطلاعاتی که از مقیاس نانومتر بدست می‌دهند، متداول و حتی گریز ناپذیر شده است. ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی در همایش جامعه فیزیک آمریکا در 1959 در مؤسسه تکنولوژی کالیفرنیا که بعد در آنجا استاد فیزیک شد، ایده‌هایی بنیادی در زمینه کوچک ‌سازی نوشتجات ، مدارها و ماشینها ایراد کرد: " آنچه من می‌خواهم به شما بگویم ، مسئله دستکاری و کنترل اشیاء در مقیاس کوچک است. تردیدی وجود ندارد که در نوک یک سوزن آنقدر جا هست که بتوان تمام دایرة ‌‌المعارف بریتانیکا را جا داد." فاینمن برای به تفکر واداشتن محققین و تأکید نمودن بر عقیده‌اش مبنی بر امکان فیزیکی چنین معجزه‌ای ، جایزه‌هایی 1000 دلاری برای اولین افرادی که به اهداف مشخص شده‌ای در کوچک ‌سازی کتابها و موتورهای الکتریکی دست یابند تعیین کرد. فاینمن تأکید کرد: "من در حال خلق ضد جاذبه نیستم که به فرض روزی اگر قوانین (فیزیک) آنچه ما می‌پنداریم، نبودند عملی شود. من صحبت از چیزی می‌کنم اگر قوانین آنچه ما می‌پنداریم باشند، عملی خواهد بود. ما به آن دست پیدا نکرده‌ایم چون خیلی ساده هنوز در صدد انجام آن نبوده‌ایم." نانوتکنولوژی از کجا آمده است؟ برای اولین بار ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیک پتانسیل نانو علم را در یک سخنرانی تکان‌ دهنده با نام "درپایین اتاقهای زیادی وجود دارد"، مطرح کرد. فاینمن اصرار داشت، که دانشمندان ساخت وسائلی را ، که برای کار در مقیاس اتمی لازم است، شروع کنند. این موضوع مسکوت ماند، تا اینکه اریک درکسلر (دانشجوی تحصیلات تکمیلیMIT) ندای فاینمن را شنید و یک قالب ‌کاری برای مطالعه "وسایلی که توانایی حرکت دادن اشیاء مولکولی و مکان آنها را با دقت اتمی دارند" ایجاد کرد، که در سپتامبر 1981 در مقاله‌ای با نام "پروتئین راهی برای تولید انبوه مولکولی ایجاد می‌کند" آن را ارائه داد. درکسلر آن را با کتابی بنام "موتورهای خلقت" دنبال کرد و توسعه مفهوم نانو تکنولوژی را همانند یک کوشش علمی ادامه داد. اولین نشانه‌های ثبت ‌شده از این مفهوم نانو تکنولوژی تغییر مکان دادن اشیا مولکولی ، در سال 1989 بود، موقعی که دانشمندی در مرکز تحقیقات آلمادن IBM اتمهای منفرد گزنون را روی صفحه نیکل حرکت داد، تا نام IBM را روی سطح نیکل نقش کند. وضعیت جهانی نانوتکنولوژی از فناوری نانو به عنوان "رنسانس فناوری" و "روان کننده جریان سرمایه گذاری" یاد می‌شود. ورود محصولات متکی بر این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانائیهای دفاعی و زیست محیطی به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائیهای بزرگ اقتصادی خواهد شد. هم اکنون بخشهای دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان شامل ژاپن ، آمریکا ، اتحادیه اروپا ، چین ، هند ، تایوان ، کره جنوبی ، استرالیا ، اسرائیل و روسیه در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یک حوزه از این فناوری به سر می‌برند. هم اکنون روی هم رفته حدود 30 کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای "برنامه ملی" یا درحال تدوین آن هستند، وطی پنچ سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر فناوری نانو را به 3.5 برابر افزایش داده‌اند. کشورهای ژاپن و آمریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند. تفاوت بین نانو علم و نانو تکنولوژی چیست؟ نانو علم صرفا" تحقیق است، ولی نانو تکنولوژی کاربرد تحقیقات برای حل مسائل و ساخت مواد جدید است. آیا نانو تکنولوژی خیالی‌تر از علم است؟ از موقعی که اولین مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانو تکنولوژی همانند چوبدست سحر آمیزی برای ساخت کودکان طراح تا ماشینهای تولید اکسیژن برای استعمار کره مریخ ، تصور می‌شد. هیجانات از واقعیات جلوتر بود، اما پیشرفت واقعی با مسائلی پیش‌ پا افتاده شروع شد. چند سال پیش محققین در دانشگاههای کالیفرنیا، رایس وMIT موفق به ساخت نانوذراتی شدند، که به دانشمندان کمک می‌کردند. تعدادی از اساتید این دانشگاهها شرکتهایی تأسیس کردند، که وسایل موردنیاز برای تحقیقات مقیاس نانو را می‌ساختند. اکنون آنها به شدت دنبال حفاظت کارهایشان از طریق ثبت اختراع هستند، تا زمینه تولید فرآیندهایشان را فراهم کنند. کاربردهای علمی نانو علم هنوز کم است. اما مقداری از تولیدات اولیه اکنون وارد بازار می‌شوند. کارهای علمی انجام ‌شده بوسیله نانو تکنولوژی چیست؟ بیشترین کار علمی روی ایجاد تغییراتی در مواد شیمیایی یا نقشه‌ برداری از ترکیبات زیستی ، مانند DNA و سلولهای سرطانی است. بعضی از اولین محصولات تجاری، بهبود تولیدات شیمیایی کنونی یا روشهای پزشکی است.

	نانو بيوتکنولوژي
مهدي ( يكشنبه 21/12/1384 :: ساعت 9:35 صبح) ديد کلي فناوري نانو ، چنانکه از نام آن برمي‌آيد با اجسامي به ابعاد نانومتر سروکار دارد. فناوري نانو در سه سطح قابل بررسي است: مواد ، ابزارها و سيستمها. در حال حاضر در سطح مواد ، پيشرفتهاي بيشتري نسبت به دو سطح ديگر حاصل شده است. موادي را که در فناوري نانو بکار مي‌روند، نانو ذره نيز مي‌نامند. براي آنکه تصوري از ريزي نانو ذره‌ها داشته باشيم بهتر است آن را با ابعاد سلول مقايسه کنيم. اندازه متوسط سلول يوکاريوتي 10 ميکرومتر است. اندازه متوسط يک پروتئين 5 نانومتر است که با ابعاد ريزترين جسم ساخت بشر قابل مقايسه است. بنابراين مي‌توان با بکارگيري نانو ذره‌ها نوعي مامور مخفي به درون سلول فرستاد و به کمک آن از بعضي رازهاي نهفته در سلول پرده برداري کرد. اين ذرات آنقدر ريزند که تداخل عمده‌اي در کار سلول بوجود نمي‌آورند. پيشرفت در زمينه نانو فناوري نيازمند درک وقايع زيستي در سطح نانوهاست. از ميان خواص فيزيکي وابسته به اندازه ذرات نانو ، خواص نوري (Optical) و مغناطيسي اين ذرات ، بيشترين کاربردهاي زيستي را دارند. استفاده از فناوري نانو در علوم زيستي به تولد گرايش جديدي از اين فناوري منجر شده است يعني نانوبيوتکنولوژي. کاربردهاي نانو ذره‌ها در زيست شناسي و پزشکي عبارتند از: نشانگرهاي زيستي فلورسنت ، ترابري دارو و ژن ، تشخيص زيستي پاتوژنها ، تشخيص پروتئينها ، جستجو در ساختار DNA ، مهندسي بافت ، تخريب تومور از طريق گرمادهي به آن و بهبود تباين (کنتراست).   رابطه نانوتکنولوژي و بیوتکنولوژی نانوتکنولوژی مجموعه‌ای است از فناوریهایی که به صورت انفرادی یا باهم در جهت بکارگیری و یا درک بهتر علوم مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیوتکنولوژی جزء فناورهای در حال توسعه می‌باشد که با بکارگیری مفهوم نانو به پیشرفتهای بیشتری دست خواهد یافت. نانوبیوتکنولوژی به عنوان یکی از حوزه‌های کلیدی قرن 21 شناخته شده است که امکان تعامل با سیستمهای زنده را در مقیاس مولکولی فراهم می‌آورد. بیوتکنولوژی به نانوتکنولوژی مدل ارائه می‌دهد، در حالی که نانوتکنولوژی با در اختیار گذاشتن ابزار برای بیوتکنولوژی آن را برای رسیدن به اهدافش یاری می‌رساند. نشانگرهای زیستی از آنجا که انداه نانو ذرات ، در محدوده اندازه پروتئینهاست، می‌توان از آنها برای نشاندار کردن نمونه‌های زیستی استفاده کرد. برای این کار ، باید نانو ذره بتواند به نمونه زیستی هدف متصل شود و نیز راهی برای دنبال کردن و شناسایی نانو ذره وجود داشته باشد. به منظور ایجاد میان کنش بین نانو و نمونه زیستی ، نانو ذره را با پوشش بیولوژیکی مانند آنتی بادیها ، بیوپلیمرهایی مانند کلاژنها که نانو ذره ها را از نظر زیستی سازگار می‌کند، می‌پوشانند. می‌توان نانو ذره‌ها را فلورسنت کرده یا خواص نوری آنها تغییر داد. نانو ذره‌ها در مرکز نشانگر زیستی قرار می‌گیرند و بقیه اجزا روی آنها قرار داده می‌شوند و این ساختار غالبا کروی است. کنترل دقیق بر اندازه متوسط ذرات امکان ایجاد کاوشگرهای فلورسنت را که باریکه‌های نوری را در طیف وسیعی از طول موج گسیل می‌دارند، فراهم می‌آورند. این امکان به تهیه نشانگرهای زیستی با رنگهای فراوان و قابل تشخیص ، کمک شایانی می‌کند. ذره مرکزی معمولا توسط چندین تک لایه از موادی که تمایل به واکنش ندارند مثل سیلیکا محافظت می‌شود.   مهندسی بافت Tssue engeering سطح استخوان از ترکیباتی تشکیل شده است که حدودا 100 نانومتر عرض دارند. اگر سطح یک عضو مصنوعی به استخوان طبیعی پیوند بخورد بدن آن را پس می‌زند. دلیل امر تولید بافت مصنوعی در محل استخوان طبیعی و سطح مصنوعی می‌باشد. استئوبلاستها در بافت پیوندی استخوان وجود دارند و بخصوص در استخوانهای در حال رشد دارای فعالیت چشمگیری هستند. با ایجاد ذراتی در اندازه نانو در سطح مفاصل و استخوانهای مصنوعی احتمال دفع عضو جایگزین به دلیل تحریک سلولهای استئوبلاست کمتر می‌شود. ایجاد این ذرات با ترکیب مواد پلیمری ، سرامیکی و فلزی چندی پیش توسط دانشمندان به اثبات رسید. مواد مورد استفاده در ترمیم استخوان تیتانیوم ماده شناخته شده‌ای برای ترمیم استخوان است و به دلیل ترکیبات خاص و وزن زیادش جهت بالا بردن میزان استحکام بطور وسیع در دندانپزشکی و ارتوپدی استفاده می‌شود. ولی متاسفانه به دلیل آنکه بخش چسبنده‌ای که با Apatite (بخش فعال استخوان) پوشیده شده با تیتانیوم سازگار نیست فاقد فعالیت زیستی می‌باشد. استخوان واقعی نانوکامپوزیتی از موادی است که از ترکیب بلورهای هیدروکسید Apatite در ماتریکس آلی بوجود آمده و به حالت منفرد یافت می‌شود. استخوان طبیعی از نظر مکانیکی ، ضخیم و در عین حال دارای الاستیسیته می‌باشد و در نتیجه قابل ترمیم است. ساخت یک دندان مکانیسم نانویی دقیقی که منجر به تولید ترکیباتی با خواص مفید شود، همچنان مورد مطالعه و بررسی قرار دارد. اخیرا با استفاده از روش tribology یک دندان مصنوعی به صورت viscoelastic ساخته شده و دارای روکش نانویی می‌باشد. از خواص منحصر به فرد این دندان مصنوعی می‌توان به عایق بودن آن در مقابل خراش و افزایش التیام دندان اشاره کرد. معالجه سرطان به روش فتودینامیک معالجه سرطان با استفاده از روش فتودینامیک بر اساس نابودی سلولهای سرطانی بوسیله لیزری است که تولید اکسیژن اتمی می‌کند. به این طریق که اکسیژن اتمی رنگ خاصی را تولید می‌کند و سلولهای سرطانی بیش از سلولهاهای دیگر آن را جذب می‌کنند. در نتیجه فقط سلولهای سرطانی توسط اشعه لیزر نابود می‌شوند. البته یکی از معایب این روش آن است که به دلیل آب گریز بودن مواد رنگی ، این مواد به سمت پوست و چشمها حرکت می‌کند و در صورتی که شخص در معرض نور خورشید قرار گیرد باعث حساسیت در پوست و چشمها می‌شود. برای این حل مشکل صورتهای آب گریز مولکول رنگها را داخل ذرات نانویی متخلخل مثل ormosil nano partical که دارای منافذی در حدود یک نانومتر می‌باشند قرار می‌دهند که این دارای دو مزیت است اولا از انتقال مواد رنگی به سایر نقاط بدن جلوگیری می‌کنند و ثانیا امکان ورود و خروج آزادانه اکسیژن را مهیا می‌سازد.   کاربردهای اکسید تیتانیوم اکسید تیتانیوم (Tio2) می تواند به عنوان کاتالیزور نوری عمل نماید. هنگام تابش نور جذب فوتونها با انرژی بالا ، باعث برانگیختگی الکترونها و ایجاد رسانایی در مولکول می‌گردد. شکاف ایجاد شده بین دو جفت الکترون به مشابه یک جریان الکتروپوزیتیو در طول مولکول DNA باعث باز شدن دو رشته DNA از یکدیگر می‌گردد. در واقع تغییرات ایجاد شده بوسیله فوتونهای نور در مولکول Tio2 باعث می‌شود که این مولکول به شکل یک آنزیم آندونوکلئاز عمل نماید. این تواناییها در آینده می‌تواند تغییرات زیادی را در استفاده از داروها و ژن درمانی ایجاد نماید و توانایی پیوند Tio2 با بیومولکولهای مختلف راه را در ژن درمانی هموار خواهد نمود. یکی از بزرگترین اشکالات دستکاری داخل سلول بوسیله این ریز ابزار این است که این ذرات به اندازه کافی توانایی کنترل ماده ژنتیکی داخل هسته را ندارند. ترکیب مولکول DNA با Tio2 در محیط خارج سلول نشاندهنده این مشکل است. به ازای اتصال Tio2 به هر 60 - 50 جفت باز فقط یک ناحیه ژنی در سلول پستانداران تحت پوشش قرار می‌گیرد که دانشمندان امیدوارند این مشکل نیز در آینده نزدیک حل شود. همچنین تحقیقاتی در زمینه استفاده از این ذرات به عنوان جایگزینی در توقف سنتز RNA به عنوان بازدارنده‌های سنتز RNA با مکانیزم ایجاد شکاف در RNA صورت گرفته که می‌تواند در صورت تکمیل شدن، امکان استفاده از این ذرات را در توقف سنتز RNA در سلولهای سرطانی فراهم نماید. چشم انداز بحث با توجه به پیشرفت سریع و دامنه گسترده بیوتکنولوژی زمینه‌های بروز انقالاب بیوتکنولوژی عصر جدیدی در علوم مختلف مانند بیولوژی ، پزشکی ، فارماکولوژی و مهندسی ژنتیک فراهم گردیده است. به علاوه حوزه‌های دیگری مانند اقتصاد و سیاست نیز از آن تاثیر بسزایی پذیرفته است. هم اکنون از دیدگاه اخلاق زیستی در این رابطه سوالات مهم و اساسی مطرح شده است که علاوه بر اثرات بسزایی که بر پیشرفتهای علمی و سایر زمینه‌های علوم زیستی دارد، نسلهای آینده بشر را نیز به صورت گسترده‌ای تحت‌الشعاع قرار می‌دهد. در این باره مشارکت مداوم دانشمندان کنجکاو و خردمندی می‌تواند راه گشا بوده و بایستی با در نظر گرفتن این منابع و پیشرفتهای جدید و با امید به حل چنین مشکلات و مسائلی با فائق آمدن بر همه محدودیتها در جهت گسترش این دانش فعالیت نمود.

	فناوري نانو
مهدي ( يكشنبه 21/12/1384 :: ساعت 9:33 صبح) تاريخچه در حدود سال 1950 ميلادي ، فيزيکدان معروف آمريکايي ، پروفسور ريچارد فاينمن پيشنهاد ساخت يک موتور الکتريکي با ابعاد کمتر از 1.64 اينج را داد و براي اولين بار کسي که موفق به ساخت آن شود جايزه 1000 دلاري تعيين نمود. سرانجام ويليام مک ليلان با زحمت فراوان توانست بوسيله يک انبرک دستي و يک ميکروسکوپ اين کار را به انجام برساند. در واقع هدف فاينمن از اين کار ايجاد انگيزه در موسسات آموزشي و تحقيقاتي بود تا توجه آنها را به دنياي ميکروها و نانوها جلب کند. فاينمن براي اولين بار و بطور جدي اين بحث را در سال 1960 و در تکنولوژي کاليفرنيا (Caltech) طي يک سخنراني با عنوان (There is plenty of 200m at the Bottom) مطرح کرد. در طي اين سخنراني فاينمن طريقه نگارش 24 جلد دايره المعارف Britanica را به صورت تئوري بر نوک يک سوزن توضيح داد و بدين ترتيب شاخه جديدي از دانش پا به عرصه ظهور گذاشت. چقدر کوچک؟ تا به اينجا متوجه شديم که علم فناوري نانو که مورد بحث ما مي‌باشد، در مورد بسيار کوچکها صحبت مي‌کند. اما مي‌خواهيم بدانيم چقدر کوچک؟ يک نانو عبارتست از ^9-10 متر ، اگر بخواهيم اين اندازه را در ذهن خود مجسم کنيم بايد بدانيم که اگر تعداد يک ميليون ذره يک نانومتري را در کنار هم قرار دهيم تنها طولي برابر با يک ميليمتر بدست مي‌آيد. به صورت کاملا دقيق هنگامي که ما از ابعاد نانومتري صحبت مي‌کنيم. منظور ما ابعادي در اندازه اتمها و مولکولها مي‌باشد. نانو تکنولوژي يک علم هست؟ قبل از اينکه به توانمنديهاي علم نانو تکنولوژي بپردازيم بهتر است که تعريف جامع و دقيقي از اين علم ارائه دهيم تا چهارچوپ بحثمان مشخص گردد. نانو تکنولوژي عبارتست از توانمندي توليد مواد ، ابزارها و سيستمهاي جديد در اندازه‌هاي مولکولي و اتمي و در دست گرفتن کنترل اين ساخته‌ها و استفاده از ويژگيهايي که در اين ابعاد ظاهر مي‌شود. با استفاده از همين تعريف ساده مشخص مي‌شود که نانو تکنولوژي کاربردهاي متعددي را در زمينه‌هاي مواد غذايي ، دارو ، تشخيص پزشکي ، بيوتکنولوژي تا الکترونيک و کامپيوتر در ارتباطات ، حمل و نقل ، انرژي ، محيط زيست ، مواد ، هوافضا و امنيت ملي مي‌توان برشمرد. خواننده به وضوح مشاهده مي‌کند که بشر با يک انقلاب ديگري در تکنولوژي روبرو است. انقلابي که بسيار وسيعتر و گسترده‌تر از دو انقلاب ديگر (کشاورزي و صنعتي) است. البته گفتني است که نانو تکنولوژي در کنار دو تحول عظيم ديگري يعني ژنتيک و فناوري اطلاعات گام بسوي اين انقلاب بر مي‌دارد. پيشرفت بشر با نانو تکنولوژي حال مفيد به نظر مي‌رسد که به گوشه‌اي از تحولاتي که پيش رو خواهيم داشت بپردازيم: فناوري نانو الکترونيک سازندگان تجهيزات الکترونيکي ، علاقه بسياري به کوچک کردن ابعاد و بالا بردن قدرت محاسبات اين تجهيزات دارند. ولي اين امر با استفاده از فناوريهاي معمولي تقريبا به مرز نهايي خود نزدیک شده است. اما فناوری نانو ، راه دیگری را پیش پا گذاشته و می‌توان گفت دنیای الکترونیک را دگرگون ساخته است. با استفاده از این فناوری ، نسل جدیدی از رایانه‌ها به نام رایانه کوانتومی به بازار خواهد آمد، که تقریبا 1000 برابر رایانه‌های امروزی قدرت خواهد داشت! با استفاده از این رایانه‌ها ، سرعت دستیابی به اطلاعات صدها برابر شده و طبعا برتری اطلاعاتی با دارندگان این تجهیزات خواهد بود. فناوری نانو و شیمی با استفاده از فناوری نانو می‌توان کاتالیزورهایی با نسبت سطح به حجم بسیار بالا تولید کرده و راندمان را در واحدهای شیمیایی به میزان بسیار زیادی افزایش داد. سلولهای خورشیدی کوانتومی با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت تمیز ، نسل جدید باتریها ، پوششهای بسیار مقاوم ، رنگهای بی‌نیاز از شستشو و تحولات خارق‌العاده دیگر در دنیای شیمی و تولید ، از دیگر کاربردهای فناوری نانو ، می‌باشند که قابلیت ایجاد تحول در نحوه زندگی انسان خواهد داشت. به همین ترتیب ، می‌توان کاربردهای بسیاری را در سایر شاخه‌های علوم و فناوری برای فناوری نانو نام برد. فناوری نانو و پزشکی همانگونه که می‌دانید روش معمولی درمان دارویی ، بدین صورت است که ماده موثر را وارد بدن می‌کنند و این ماده علاوه بر سلولهای مریض به سلولها و بافتهای سالم بدن نیز سرایت می‌کند. این امر ، باعث مصرف بسیار بالای دارو شده و مهمتر اینکه موجب آسیب رساندن به بافتهای سالم بدن نیز می‌گردد. محققان با استفاده از فناوری نانو ، در حال ساخت کپسولهایی با ابعاد نانومتری هستند که علاوه بر اندازه غیر قابل تصورشان قدرت تشخیص بافتهای مریض را داشته ، دقیقا روی این بافتها قرار گرفته و مقدار داروی لازم را به آنها می‌رسانند. این پدیده را دارو رسانی (drug delivery) گویند. فناوری نانو همچنین راه را برای ساخت اندامکهای سازگار با بدن بسیار هموارتر ساخته و بسیاری از امراض غیر قابل علاج را درمان پذیر خواهد کرد. در مورد درمان سرطان نیز محققان در حال ساخت نانو ذراتی هستند که به محض ورود به بدن ، بافتهای سرطانی را حتی اگر به اندازه چند سلول باشند، شناسایی کرده و از بین می‌برند. این امر موجب خواهد شد که بافتهای سرطانی در همان روزهای ابتدای شکل گیری ، شناسایی شده و از بین بروند. بطور کلی در سالهای آینده پیشگیری ، تشخیص و درمان بیماریها نسبت به آنچه امروزه به عنوان پزشکی خوانده می‌شود، بسیار متفاوت خواهد شد. فناوری نانو و حمل و نقل مواد جدیدی که از نانو ذرات ساخته شده‌اند، به میزان چشم گیری موجب کاهش وزن وسایل نقلیه خواهند شد. در خودروهای نسل آینده ، بجای فولاد ، از مواد مرکب یا نانو کامپوزیتهایی استفاده می‌شود که وزنی بسیار ناچیز و استحکام حیرت انگیز دارند (نسبت استحکام به وزن در این مواد در مقایسه با فولاد چند صد برابر بیشتر است). کاهش وزن در وسایل نقلیه یعنی دستیابی به سرعتهای بالاتر ، کاهش مصرف سوخت ، کاهش تولید آلاینده‌ها و هزاران منفعت دیگر که به یمن کاهش آلودگی ، عاید بشر خواهد شد. هم‌اکنون با استفاده از این فناوری ، لاستیکهایی ساخته می‌شود که با دارا بودن درصدی از خاک رس ، مقاومت به سایش بسیار بالایی داشته و عمری چند برابر لاستیکهای معمولی دارند.

	جاي پاي نانو تکنولوژي در علوم
مهدي ( يكشنبه 7/12/1384 :: ساعت 5:36 عصر) ديد کلي هنگامي که درباره نانو فناوري شروع به جستجو و مطالعه کنيد، به موضوعات و مواد مختلفي بر مي‌خوريد مانند:"نانولوله‌ها ، شبيه سازي مولکولي ، نانو داروها ، سلولهاي سوختي ، کاتاليزورها ، نانو ذرات و ..." ، بنابراين ممکن است نانو فناوري رشته‌اي کاملا گسترده به نظر آيد که موضوعات آن ربط چنداني به هم ندارند. بطور کلي مطالعات نانو فناوري را مي‌توان به سه دسته تقسيم کرد. اگر چه روشهاي تحقيقاتي در آنها با يکديگر متفاوت است، اما اين سه شاخه کاملا به يکديگر مرتبط هستند و پيشرفت در يکي از شاخه‌ها مي‌تواند در شاخه‌هاي ديگر نيز کاملا مؤثر باشد. اين سه شاخه عبارتند از: نانوتکنولوژي مرطوب اين شاخه به مطالعه سيستمهاي زنده‌اي مي‌پردازد که اساسا در محيطهاي آبي وجود دارند. در اين شاخه ساختمان مواد ژنتيکي ، غشاها و ساير ترکيبات سلولي در مقياس نانومتر مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. پژوهشگران موفق شده‌اند ساختارهاي زيستي فراواني توليد کنند که نحوه عملکرد آنها در مقياس نانويي کنترل مي‌شود. اين شاخه در برگيرنده علوم پزشکي ، دارويي و بطور کلي علوم و روشهاي مرتبط با زيست فناوري است. نانوتکنولوژي خشک اين شاخه از علوم پايه شيمي و فيزيک مشتق مي‌شود و به مطالعه تشکيل ساختارهاي کربني ، سيليکون و مواد غير آلي و فلزي مي‌پردازد. نکته قابل توجه اين است که الکترونهاي آزاد که در فناوري مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واکنشها مي‌گردند، در فناوري خشک خصوصيات فيزیکی ماده را پدید می‌آورند. در نانو تکنولوژی خشک کاربرد مواد نانویی در الکترونیک ، مغناطیس و ابزارهای نوری مورد مطالعه قرار می‌گیرد. برای مثال طراحی و ساختن میکروسکوپهایی که بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانومتر دید. نانوتکنولوژی محاسبه‌ای در بسیاری از مواقع ابزار آزمایشگاهی موجود برای انجام برخی از آزمایشها در مقیاس نانومتر مناسب نیستند و یا آنکه انجام این آزمایشها بسیار گران تمام می‌شود. در این حالت از رایانه‌ها برای شبیه سازی فرآیندها و واکنشهای اتمها و مولکولها استفاده می‌شود. شناختی که بوسیله محاسبه بدست می‌آید، باعث می‌شود که زمان پیشرفت نانو تکنولوژی خشک به چند دهه کاهش یابد و البته تأثیر مهمی در نانو تکنولوژی مرطوب نیز خواهد داشت. فناوری نانو و فیزیک الکترونیک سازندگان قطعات الکترونیکی علاقه بسیاری به کوچک کردن ابعاد و بالا بردن قدرت محاسبات این تجهیزات دارند. این امر با استفاده از فناوریهای معمولی ، تقریبا به مرز نهایی خود نزدیک شده است. اما فناوری نانو تکنولوژی ، راه دیگری را پیش پا گذاشته است، که می‌تواند دنیای الکترونیک را دگرگون سازد. از جمله وسایل الکترونیکی که با استفاده از این فناوری ساخته شده است، می‌توان به دیود‌های نوری ، رایانه‌های کوانتومی و ترانزیستورهای نانو اشاره کرد. ساخت دیودهای نوری با استفاده از مواد نانو موجب می‌شود تا 80 درصد در هزینه برق صرفه جویی شود. یک گروه دیگر از محققان روش تازه‌ای موسوم به الگوی انتقال ابر شبکه استفاده کرده‌اند، که ساخت نیم هادیهای نانومتری به قطر تنها 8 نانومتر را امکان پذیر می‌سازد. نانو تکنولوژی در صنعت توپهای تنیسی که با استفاده از کربن 60 ساخته شده و روانه بازار گردیده سبکتر و مستحکمتر از توپهای عادی است. شرکتهای دیگر با استفاده از مواد نانو پارچه‌هایی تولید کرده‌اند که با یک بار تکان دادن آنها می‌توان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و همه چین و چروکهایشان را از بین برد. با همین یکبار تکان همه گرد و خاکی که به این پارچه‌ها جذب شده‌اند نیز پاک می‌شوند. همچنین با استفاده از فناوری نانو لیوانهایی تولید شده که قابلیت خود تمیز کردن دارند. فناوری نانو و زیست شناسی یک گروه از محققان سرگرم تکمیل فیبرهای نوری در ابعاد نانو هستند که قادر خواهند بود مولکولهای مورد نظر را شناسایی کنند. گروهی نیز دستگاهی را در دست ساخت دارند که با استفاده از ذرات طلا می‌تواند پروتئینهای معینی را فعال سازد یا از کار بیندازد. به اعتقاد پژوهشگران برای آنکه بتوان از سلولها در حین فعالیت واقعی آنها اطلاعات مناسب بدست آورد، باید شیوه تنظیم آزمایشها را مورد تجدید نظر اساسی قرار داد. سلولها در فعالیت طبیعی خود امور مختلفی را به انجام می‌رسانند. از جمله این امور می‌توان به انتقال اطلاعات و علائم و داده‌ها میان خود ، رد و بدل کردن مواد غذایی و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حیاتی اشاره کرد. گروه دیگری از محققان تا آنجا پیش رفته‌اند که درصد هستند با مواد نانو پوششهای مناسبی تولید کنند که سلولهای حاوی ویروسهای خطرناک نظیر ویروس ایدز را در خود می‌پوشاند و مانع خروج آنها می‌شود. نانو تکنولوژی در پزشکی محققان با استفاده از فناوری نانو در حال ساختن کپسولهایی با ابعاد نانومتر هستند که علاوه بر اندازه غیر قابل تصور ، قدرت تشخیص بافتهای مریض را داشته و دقیقا روی این بافت قرار گرفته و مقدار داروی لازم را به آنها می‌رساند. این پدیده را دارو‌سازی می‌گویند. در آزمایشی که به تازگی به انجام رسیده نشان داده شده است که حمله به سلولهای سرطانی با استفاده از ذرات نانو 100 برابر بازده عمل را افزایش می‌دهد. همچنین با استتفاده از فناوری نانو ، نوارهای زخم بندی هوشمندی درست شده است، که به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولکولی ، پزشکان را مطلع می‌سازد. فناوری نانو و شیمی با استفاده از فناوری نانو می‌توان کاتالیزور‌‌هایی با نسبت سطح به حجم بسیار بالا تولید کرده و راندمان را در واحد‌های شیمیایی به میزان بسیار زیادی افزایش داد. سلولهای خورشیدی کوانتومی ، استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت تمیز ، نسل جدید باتریها ، پوششهای بسیار مقاوم فرنگهای بی نیاز از شستشو و تحولات خارق العاده دیگر در دنیای شیمی و تولید از کاربرد‌‌های فناوری نانو در شیمی می‌باشد.

	انقلاب نانو تكنولوژي
مهدي ( يكشنبه 7/12/1384 :: ساعت 5:35 عصر) مقدمه ريچارد فاينمن طي يک سخنراني در همايش جامعه فيزيک آمريکا در 1959 در مؤسسه تکنولوژي کاليفرنيا که بعد در آنجا استاد فيزيک شد، ايده‌هايي بنيادي در زمينه کوچک‌سازي نوشتجات ، مدارها و ماشينها ايراد کرد: "آنچه من مي‌خواهم به شما بگويم، مسئله دستکاري و کنترل اشياء در مقياس کوچک است. ترديدي وجود ندارد که در نوک يک سوزن آنقدر جا هست که بتوان تمام دايرة ‌‌المعارف بريتانيکا را جا داد." فاينمن براي به تفکر واداشتن محققين و تأکيد نمودن بر عقيده‌اش مبني بر امکان فيزيکي چنين معجزه‌اي ، جايزه‌هايي 1000 دلاري براي اولين افرادي که به اهداف مشخص شده‌اي در کوچک‌ سازي کتابها و موتورهاي الکتريکي دست يابند تعيين کرد. فاينمن تآکيد کرد: "من در حال خلق ضد جاذبه نيستم که به فرض روزي اگر قوانين (فيزيک) آنچه ما مي‌پنداريم، نبودند عملي شود. من صحبت از چيزي مي‌کنم اگر قوانين آنچه ما مي‌پنداريم باشند، عملي خواهد بود. ما به آن دست پيدا نکرده‌ايم چون خيلي ساده هنوز در صدد انجام آن نبوده‌ايم." جمله معروف ريچارد فاينمن فيزيکدان برجسته در اين زمينه که مي‌فرمايد: فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد، بيانگر اين مدعاست. هر کشوري در پي آن است که فرصتها را کشف کند تا بتواند پیشرفت کند. تاریخ کشورهایی که امروزه ما آنها را کشورهای پیشرفته و ثروتمند می‌دانیم هم حاکی از همین مسئله است، کشورهایی که به انقلاب صنعتی روی خوش نشان دادند، کشورهایی که با فناوری دیجیتال همگام شدند، کشورهایی که از همان ابتدا کامپیوتر و جهان پس از آن را باور کردند و ... . این فرصتها هر چندین سال یک بار اتفاق می‌افتند و هر کشوری که گوش به زنگ باشد می‌تواند از آثار مثبت آنها برخوردار شود. اکنون نانو تکنولوژی هم یک فرصت است، فرصتی که اگر به آن بها داده شود می‌تواند یک جهش علمی و اقتصادی در پی داشته باشد بخصوص برای کشور ما. ما باید علوم و فناوریهای جدید را با آغوش باز بپزیریم و برای آن هزینه کنیم. اما متأسفانه به نظر نمی‌رسد که در کشور ما توجه خاصی به این مسئله شده باشد، اما حقیقتا درصد بسیار کمی از این حرفها راهی بسوی عملی شدن پیدا می کنند. هر کشوری در پی آن است که فرصتها را کشف کند تا بتواند پیشرفت کند. در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفتهای عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. متأسفانه در کشور ما بدلیل فقدان جرات علمی و عدم تصمیم گیری به موقع ، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طلائی آن بها داده می‌شد که البته سودی هم برای ما به ارمغان نمی‌آورد، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانایی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن ، هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن نداریم. فناوری نانو جدیدترین این فرصتهاست، که کشور ما باید برای حضور یا عدم حضور در آن خیلی سریع تصمیم خود را اتخاذ کند. نانو بیوتکنولوژی نانو ذرات بخاطر ریز بودن می‌توانند به درون سلولها نفوذ کرده و پرده از رازهای درون آنها برداشته ، بدون آنکه تداخل عمده ای در کار سلول بوجود آید. این فناوری در علوم زیستی و پزشکی بخصوص با فراهم آوردن امکان ایجاد تغییرات در مکانیسمهای بدن انسان ، تصحیح نقصها و درمان بیماریها کاربردهای فراوانی دارد. استفاده از این فناوری در علوم زیستی به تولد و گرایش جدیدی از این فناوری منجر شده است: نانو بیوتکنولوژی. برخی از کاربردها در زمینه بیوتکنولوژی نشانگرهای زیستی فلورسنت ترابری دارو و ژن (طراحی داروهایی با هدف گیری بسیار مطلوب که از نانو ماشینهای پروتئینی بهره می‌برند و ...) تشخیص زیستی پاتو ژنها تشخیص پروتئینها جستجو در ساختار DNA ابداع روشهایی برای استفاده از RNA در فناوری ‌نانو حرکت رباتهای زنده با نیروی ماهیچه مهندسی بافت تخریب تومور از طریق گرما دهی به آن بهود تباین (کنتراست) روشهای بیولوژیکی ذخیره کردن و بازیابی اطلاعات به منظور حل مسائل محاسباتی و دیگر کاربردها تحت کنترل در آمده‌اند. ساخت سلولهای مصنوعی (با ساختارهای محدود خود تکثیر شونده و مولکولهای اطلاعاتی خود تکرار شونده) فرآیندهای تشخیص و ردیابی مقادیر بسیار کم ماده شناسایی و درمان بیماریها و کشف داروها ساخت حسگرها (استفاده از حسگرهای مغناطیسی جهت شناسایی ویروسها) ساخت میکرو آرایه‌های DNA با نانومُهر زنی نتایج بررسی بالینی فناوری Nano - JETA RT- PCR توسط شرکت Acrongenomics طراحی و ساخت کارتهای نانویی برای کاهش درد و افزایش شادابی انسان و ... . نانو کامپوزیتهای خاک رس _ پلیمر نانو کامپوزیتهای خاک رس _ پلیمر بهبود فوق العاده‌ای در بسیاری از خواص فیزیکی و مهندسی پلیمرهایی که در آنها از مقدار کمی پر کننده استفاده می‌شود، ایجاد می‌کند. در این نوع مواد از خاک رسهای نوع اسمکتیت (Smectite - type) از قبیل هکتوریت ، مونت موریلونیت و میکای سنتزی به عنوان پر کننده برای بهبود خواص پلیمرها استفاده می‌شود. خاک رسهای نوع اسمکتیت ساختاری لایه‌ای دارند و با توجه به طبیعت پیوند بین اتمهای این لایه‌ها ، این مواد خواص فوق العاده‌ای را در جهت موازی لایه‌ها نشان می‌دهند. در نانو کامپوزیتهای خاک رس نه تنها دانه‌های خاک رسی را از هم جدا می‌کنند، بلکه لایه‌های هر دانه را نیز از هم جدا می‌کنند. با انجام این عمل ، خواص مکانیکی فوق العاده هر دانه نیز بطور موثر بکار می‌آید و این در حالی است که در اجزای تقویت شده نیز بطور چشمگیری افزایش پیدا می‌کند، زیرا هر جزء خاک رس خود از صدها تا هزاران لایه تشکیل شده است. خواص مهندسی و فیزیکی بهبود قابل توجهی می یابند، مانند: افزایش ضریب یانگ ، قدرت کشسانی ، مقاومت در برابر تغییر شکل بر اثر گرما ، مقاومت در برابر آتش ، مقاومت باریر (barrier resistance) ، هدایت یونی و شکل‌پذیری. امتیاز دیگرشان این است که تأثیر قابل توجهی بر خواص اپتیکی پلیمر ندارند. ضخامت یک لایه خاک رس منفرد ، بسیار کمتر از طول موج نور مرئی است. از نظر اپتیکی شفاف و تقریبا بی رنگ هستند. کاربردها نایلون 6 به عنوان روکش نوار زمان سنج خودروها ، محافظ روی موتورها و استفاده در قسمتهای مختلف خودروها از جمله: بدنه ، صندلی ، سی ستم سوخت رسانی و ... . بسته بندی نوشیدنیها ساخت بطریهای چندلایه صنعت لاستیک (کاربرد تجارتی) افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش افزایش استحکام مکانیکی (افزایش مقاومت در برابر نفوذ پذیری) افزایش مقاومت گرمایی کاهش قابلیت اشتعال بهبود بخشیدن اعوجاج گرمایی کاهش وزن افزایش مقاومت محققین دانشگاه لندن در انگلستان و دانشگاه Paris Sud در فرانسه ، شبیه‌ سازیهایی براساس مکانیک کوانتوم برای مطالعه نانو کامپوزیتهای خاک‌رس – پلیمر بکار برده‌اند. امروزه این ترکیبات یکی از موفقترین مواد نانوتکنولوژی هستند، زیرا بطور همزمان مقاومت بالا و شکل‌پذیری از خود نشان می‌دهند؛ خواصی که معمولا در یکجا جمع نمی‌شوند. چشم انداز بحث تغییرات در مقیاس نانومتری برخواص موج ‌گونه الکترونهای درون مواد اثر می‌گذارد. با جابجا کردن اتمها در این مقیاس می‌توان خواص اصلی مواد (به عنوان مثال دمای ذوب ، اثرات مغناطیسی ، ظرفیت بار) را بدون تغییر کلی ترکیب شیمیایی مواد ، دگرگون ساخت. پیش‌بینی رفتار و خواص در محدوده­ای از ابعاد برای نانوتکنولوژیستها حیاتی است. خوشبختانه در طول دو دهه قبل روشهای تحلیلی به حدی از تکامل رسیده‌اند که می‌توانند تمام مقیاسهای طول و زمان را از ابعاد الکترونی تا ابعاد بزرگ پوشش دهند. مدل‌سازی رایانه‌ای با بکارگیری قوانین اولیه مکانیک کوانتوم و یا شبیه‌سازیهای مقیاس میانی ، دانشمندان را به مشاهده و پیش‌بینی رفتار در مقیاس نانو و یا حدود آن قادر می‌سازد. مدلهای مقیاس میانی با بکارگیری واحدهای اصلی بزرگتر از مدلهای مولکولی که نیازمند جزئیات اتمی است، به ارائه خواص جامدات ، مایعات و گازها می­پردازند. روشهای مقیاس میانی در مقیاسهای طولی و زمانی بزرگتری نسبت به شبیه­ سازی مولکولی عمل می‌کنند. می‌توان این روشها را برای مطالعه مایعات پیچیده ، مخلوطهای پلیمر و مواد ساخته‌ شده در مقیاس نانو و میکرو بکار برد.

	معجزه نانو تکنولوژي
مهدي ( يكشنبه 7/12/1384 :: ساعت 5:34 عصر) ديدکلي در دو دهه اخير ، پيشرفتهاي تکنولوﮋي وسايل و مواد با ابعاد بسيار کوچک بدست آمده است و بسوي تحولي فوق‌العاده که تمدن بشر را تا پايان قرن دگرگون خواهد کرد ، ﭘيش مي‌رود. براي احساس اندازه‌هاي فوق ريز ، قطر موي سر انسان را که يک دهم ميليمتر است در نظر بگيريد، يک نانومتر صد هزار برابر کوچکتراست (). تکنولوﮋي و مهندسي در قرن پيش رو با وسايل ، اندازه گيريها و توليداتي سر و کار خواهد داشت که چنين ابعاد فوق ريزي دارند. درحال حاضر ﭘروسه‌هاي در ابعاد چند مولکول قابل طراحي و کنترل است. تاريخچه تکنولوﮋي در قرن گذشته در هر چه ريزتر کردن دانه‌هاي بزرگتر ﭘيشرفت چشمگيري داشت، بطوري که به مزاح گفته شد که ديگر کشف ذرات ريز اتمي (Sub - Atomic) نه تنها جايزه نوبل ندارد، بلکه به آن جريمه هم تعلق مي‌گيرد. تکنولوﮋي نو درقرن حاضر مسير عکس را طي مي‌کند. يعني مواد فوق ريز را بايد ترکيب کرد تا دانه‌هاي بزرگتر و کارآمد بوجود آ ورد. درست همان روشي که در طبيعت براي توليد کردن حاکم است. مجموعه‌هاي طبيعي ، ترکيبي از دانه‌هاي فوق ريز قابل تشخيص با خواص مشابه و يا متفاوت با اندازه‌هايي در حدود نانو است. معجزه نانو تکنولوژي به احتمال زياد قبل از پايان هزاره سوم انسان در بدن خود انواع لوازم مصنوعي و ديجيتالي را خواهند داشت. از بيماري ، پيري ، درد ستون فقرات ، کم حافظه‌اي و ... رنج نخواهد برد. قابليت فهم و تحليل اطلاعات در مغز آنها در مقايسه با امروز بينهايت خواهد شد. در هزاره‌هاي آينده انسانهاي طبيعي مانند امروز احتمالا براي مطالعات پژوهشي نگهداري شده و به نمونه‌هاي آزمايشگاهي و بطور حتم قابل احترام تبديل خواهند شد و مردمان آينده از اين همه درد و ناراحتي که اجداد آنها در هزاره‌هاي قبل کشيده‌اند، متعجب و متأثر خواهند بود. تازه‌هاي نانو تکنولوژي اکنون جا دارد همگام با تحولات جديد در مهندسي و علوم ، دانشگاهها و مراکز تحقيقاتي بطور جدي به پژوهشهاي تکنولوﮋي فوق ريز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانيم مرزهاي دانش روز را به نسلهاي آينده تحويل دهيم و در تشکلهاي جديد هستي سهمي داشته باشيم. بايد هرچه زودتر به خود آييم و عمق شکوهمند و معجزه آساي انديشه بشر را دريابيم و از کوتاه بيني و افکار فرسوده موروثي فاصله بگيريم. در ايالات متحده ، IBM براي هد ديسکهاي سخت ، يک سري حسگرهاي مغناطيسي را ابداع کرده است. Eastern Kodak و 3M تکنولوﮋي ساخت فيلمهاي نازک نانو ساختاري را بوجود آورده‌اند. شرکت Mobil کاتاليستهاي نانو ساختاري را براي دستگاههاي شيميايي توليد کرده است و شرکت Merck ، داروهاي نانو ذره‌اي را عرضه کرده است. شرکت تويوتا در ﮋاپن مواد پليمري تقويت شده نانو ذره‌اي را براي خودروها ، سامسونگ الکترونيک در کره ، در حال کار بر روي سطح صفحات نمايش توسط نانو لوله‌هاي کربني هستند. چشم انداز فناوري نانو تکنولوژي انتظار مي‌رود که مقياس نانو متر به يک مقياس با کارايي بالا و ويژگيهاي منحصر بفرد ، طوري ساخته خواهند شد که روش شيمي سنتي ﭘاسخگوي اين امر نمي‌تواند باشد. نانو تکنولوﮋي می‌تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادیها و 900 میلیون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی 10 تا 15 سال آینده شود. نانو تکنولوﮋی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، کیفیت و تواناییهای جسمی بشر را افزایش خواهد داد. تقریبا نیمی از محصولات دارویی در 10 تا 15 سال آینده متکی به نانو تکنولوﮋی خواهد بود که این امر ، خود 180 میلیارد دلار نقدینگی را به گردش در خواهد آورد. کاتالیستهای نانو ساختاری ، در صنایع ﭘتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که ﭘیش‌بینی شده است این دانش ، سالانه 100 میلیارد دلار را طی 10 تا 15 سال آینده تحت تأثیر قرار دهد. نانو تکنولوﮋی موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راههای اقتصادی‌تری را برای تصفیه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راههای استفاده از منابع انرژيهاي تجديد پذير همچون انرژي خورشيدي ارائه خواهد نمود. انتظار می‌رود که نانو تکنولوﮋی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده‌ها ، محیط زیستی سالمتر را فراهم کند.

	فهرست ها
RSS  خانه ارتباط با من درباره من پارسي بلاگ 302: بازديد امروز 515: بازديد ديروز 15074: مجموع بازديدها

	منوها
» فهرست موضوعي يادداشت ها « هسته اي[52] هواشناسي و اختر فيزيك[52] اختر فيزيك[39] كوانتوم[29] اپتيك[20] فيزيك نوين[20] مغناطيس[18] نانو تكنولوژي[14] فيزيك حالت جامد[12] سرگرمي هاي فيزيك[8] ترمو ديناميك[3] [باز کردن همه] » آرشيو مطالب « نانو تكنولوژي(13) هسته اي(47) كوانتوم(27) الكترو مغناطيس(13) هوا شناسي و اختر فيزيك(55) اپتيك(20) حالت جامد(4) سرگرمي هاي فيزيك(8) فيزيك نوين(9) [باز کردن همه] » موضوعات وبلاگ « علوم(360) » لوگوي وبلاگ « » لينك دوستان « شيخ نيا عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق® روزگاران(حتما يه سري بهش بزن ضرر نمي كني) ايساتيس دانشگاه اصفهان وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشين) وسوسه عقل جملات زيبا فقط براي ادد ليستم...سند تو ال [باز کردن همه] » لوگوي دوستان « [باز کردن همه] » جستجو « » وضعيت من در ياهو « يــــاهـو ارسال كننده MRMJ.ParsiBlog.Com

غنی سازی اورانیوم

سانتریفیوژ دستگاهی است که برای جدا سازی مواد از یکدیگر بر اساس وزن آنها استفاده می شود. این دستگاه مواد را با سرعت زیاد حول یک محور به گردش در می آورد و مواد متناسب با وزنی که دارند از محور فاصله می گیرند.

در واقع در این روش برای جدا سازی مواد از یکدیگر از شتاب ناشی از نیروی گریز از مرکز استفاده می گردد، کاربرد عمومی این دستگاه برای جداسازی مایع از مایع و یا مایع از جامد است.

سانتریفیوژ هایی که برای غنی سازی اورانیوم استفاده می شود حالت خاصی دارند که برای گاز تهیه شده اند که به آنها Hyper-Centrifuge گفته می شود. پیش از آنکه دانشمندان از این روش برای غنی سازی اورانیوم استفاده کنند از تکنولوژی خاصی بنام Gaseous Diffusion به معنی پخش و توزیع گازی استفاده می کردند.

http://samir.persiangig.com/image/enrichment-process1.jpg

Gaseous Diffusion
در روش Gaseous Diffusion، گاز هگزافلوراید اورانیوم (UF6) را با سرعت از صفحات خاصی که حالت فیلتر دارند عبور داده می شود و طی آن این صفحات می توانند به دلیل داشتن منافذ و خلل و فرج زیاد تا حدی می توانند اوانیوم 235 را از 238 جدا کنند. (به شکل بالا دقت کنید)

در این روش با تکرار استفاده از این صفحات فیلتر مانند، بصورت آبشاری (Cascade)، میزان اورانیوم 235 را به مقدار دلخواه بالا می بردند. این روش اولین راهکارهای صنعتی برای غنی سازی اورانیوم بود که کابرد عملی پیدا کرد.

Gaseous Diffusion از جمله تکنولوژی هایی بود که ایالات متحده طی جنگ جهانی دوم در پروژه ای بنام منهتن (Manhattan) برای ساخت بمب هسته ای، با کمک انگلیس و کانادا به آن دست پیدا کرد.

نمونه ای از سانتریفیوژهای گازی آبشاری که برای غنی سازی اورانیوم از آنها استفاده می شود. Hyper-Centrifuge
اما در روش استفاده از سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم، تعداد بسیار زیادی از این دستگاهها بصورت سری و موازی بکار می برند تا با کمک آن بتوانند غلظت اورانیوم 235 را افزایش دهند.


گاز هگزافلوراید اورانیوم (UF6) در داخل سیلندرهای سانتریفیوژ تزریق می شود و با سرعت زیاد به گردش در آورده می گردد. گردش سریع سیلندر، نیروی گریز از مرکز بسیار قوی ای تولید می کند و طی آن مولکولهای سنگین تر (آنهایی که شامل ایزوتوپ اورانیوم 238 هستند) از مرکز محور گردش دور تر می گردند و برعکس آنها که مولکول های سبک تری دارند (حاوی ایزوتوپ اورانیوم 235) بیشتر حول محور سانتریفیوژ قرار می گیرند.

در این هنگام با استفاده از روشهای خاص گازی که حول محور جمع شده است جمع آوری شده به مرحله دیگر یعنی دستگاه سانتریفیوژ بعدی هدایت می گردد. میزان گاز هگزافلوراید اورانیوم شامل اورانیوم 235 ای که در این روش از یک واحد جداسازی بدست می آید به مراتب بیشتر از مقداری است که در روش قبلی (Gaseous Diffusion) بدست می آید، به همین علت است که امروزه در بیشتر نقاط جهان برای غنی سازی اورانیوم از این روش استفاده می کنند.

بزرگترین دستگاههای آبشاری سانتریفیوژ در کشورهایی مانند فرانسه، آلمان، انگلستان و چین در حال غنی سازی اورانیوم هستد. این کشورها علاوه بر مصرف داخلی به صادرات اورانیوم غنی شده نیز می پردازند. کشور ژاپن هم دارای دستگاههای بزرگ سانتریفیوژ است اما تنها برای مصرف داخلی اورانیوم غنی شده تولید می کند

 

سایت

سایت

آشکار ساز الکترومغناطیسی

آشکار ساز الکترومغناطیسی آشکارسازهای فروسرخ :‏ آشکارسازی در ناحیه فروسرخ مسئله مشکل تری است زیرا در طول موج های بالای حدود 13000 ‏آنگستروم ، فوتون ها انرژی کافی برای خروج الکترون از کاتد یا فعال ساختن امولسیون را ندارد. و ‏منابع نوری نیز ضعیف اند. در طول موجی حدود 1mm آشکارسازهای بلوری روش کهموج قابل استفاده اند، لذا در اینجا فاصله ‏‏ 1μmالی 1000μm را بررسی می کنیم. آشکارسازهای گرمایی و فوتورسانا ، تقسیم بندی کرد. در هر ‏دو دسته ، جواب حاصل متناسب با توان جذبی w است. با این تفاوت که آشکارسازهای گرمایی ‏آهنگ انرژی جذب شده را مستقل از طول موج آن اندازه می گیرند. در صورتی که آشکارسازهای ‏فوتورسانا ، مانند تکثیرکننده های فوتون ، میزان جذب فوتون ها را اندازه می گیرند. ‏ بنابرین به طور مطلوب ، جواب آنها برای یک توان مطلوب در گستره حساسشان ، به طور خطی با ‏طول موج افزایش می یابد. این دو نوع از لحاظ زمان تغییرات علامت سرعت متفاوتی دارند. بصورت ‏یک دستور کلی می توان گفت که این مقدار در مقایسه با نانو ثانیه برای تکثیرکننده های فوتون ، ‏برحسب میلی ثانیه برای آشکارسازهای گرمایی ، میکرو ثانیه برای آشکارسازهای فوتورسانا اندازه ‏گیری می شود. ‏ قیاس آشکارساز فروسرخ با سایر آشکارسازها: در مقایسه با تکثیر کننده های فوتون ، آشکارسازهای فروسرخ در طول موج های کوتاه تر هم نوفه ‏دارند و هم کندتر هستند. از آنجایی که توان تابشی منابع فروسرخ نسبتا پایین است، لذا تراز نوفه این ‏آشکارساز یک سرشتی بسیارمهم است. آشکارسازهای گرمایی برای تمامی ناحیه فروسرخ حساس اند. ترموکوپل ها و ترموپیل ها افزایش ‏دمای حاصل از جذب تابش را به صورت نیروی محرکه الکتریکی ترموالکتریک اندازه گیری می کنند. ‏و بولومترها آن را از روی تغییر مقاومت اندازه می گیرند. بولومترها عموما بیشتر مورد استفاده اند. ‏و جهت کاهش نوفه گرمایی و افزایش حساسیت ، آنها را اغلب در دمای هلیوم مایع به کار می برند.‏ یک نوع آشکارساز نسبتا متفاوتی ، سلول گولای براساس انبساط یک گاز نادر در اثر گرمای حاصل ‏از تابش فرودی کار می کند. یکی از دیوارهای سلول کوچک حاوی گاز از یک غشای قابل انعطاف ‏باریکه نور باز تابیده ازآن دریافت می شود. سلول گولای یک مرتبه مقداری آهسته تر و ناحساس تر ‏از یک بولومتر خنک شده است. اما منیمم علامت آشکارسازی توسط آن زیاد متفاوت نیست و سلول ‏گولای دارای مزیت کار در دمای اتاق است. سلول های فوتورسانا عبارت از نیم هادیهایی است که مقاومت الکتریکی آنها در اثر نوردهی کم می ‏شود. تغییر در مقاومت متناسب با آهنگ جذب فوتون هاست و می توان آن را به صورت یک تغییر ‏ولتاژ در دو سر یک مقاومت بار ، سری با دستگاه فوتورسانا ، اندازه گیری کرد. این ساز و کار را ‏می توان به صورت یک اثر فوتو الکتریک داخلی توصیف کرد. ‏ آشکارساز فوتونی:‏ برخلاف فوتوسل یا فوتوکاتد یک تکثیرکننده فوتونی ، فوتون ها دارای انرژی کافی برای خارج کردن ‏مستقیم الکترون ازسطح نیستند ولی آنها پایدارتر از طول موج های قطع مشخصی انرژی کافی برای ‏آزاد ساختن یک الکترون از شبکه بلور را به دست می آورند و لذا باعث افزایش تعداد الکترون ها و ‏یا حفره های آزادی می شوند که به عنوان حاملین بار عمل می کنند. این اثر با پر کردن نیمه هادی ، ‏جهت کاهش تعداد الکترون های برانگیخته گرمایی تقویت می یابد. تا این اواخر دستگاه های ‏فوتورسانا فقط می توانستند در ناحیه فروسرخ نزدیک کار بکنند. که طول موج قطع برای این بلورها ‏مانند سولفور سرب در حدود چند میکرومتر است. ‏ اما انواع جدید نیمه هادی نا خالص شده یعنی بلورهای شامل مقدار کمی از ناخالصی های برگزیده ، ‏می توانند ( در دمای هلیوم ) تا حدود 100μm کار بکنند. در واقع ، اینک معلوم شده است که آشکارسازهای bs – nI می توانند تا درون ناحیه موج میلی متری هم کار کنند. زیرا قابلیت حرکت الکترون های آزاد با جذب انرژی فوتون افزایش می یابد و این الکترون ها می توانند در دمایی بالا تر ‏از دمای بلور وجود داشته باشند. به این دلیل این آشکارسازها به آشکارسازهای با الکترون گرم ‏موسومند.‏ آشکارساز امواج فرابنفش: علاوه بر صفحات عکاسی مخصوص و تکثیرکننده های فوتون که می توانند تا ناحیه فرابنفش به کار ‏برده شوند. برای طول موج های کمتر از حدود 1300 آنگستروم که انرژی فوتون تا حد یونیدن ‏گازهای پایدار بالاست ( E<9ev) می توان به وسیله نور آشکارسازی کرد. برای آشکارسازی مداوم از یک اتاقک یونش استفاده می شود. اتاقک در ناحیه مسطح یا اشباع ‏منحنی جریان برحسب ولتاژ کار می کند. که در آن جریان یون مستقل از ولتاژ اتاقک بوده و متناسب ‏با شدت فرودی است. کارآیی آشکارساز ، برحسب زوج های یون به ازای هر فوتون می تواند به سادگی تا %100‏برسد. در واقع اگر انرژی فوتون تا حد یونش مضاعف بالا باشد، ممکن است کار آیی بیشتر از این نیز ‏شود. ‏ آشکارساز گایگر مولر:‏ از آشکارسازهای پالسی یک نوعش شمارنده گایگر مولر است. فوتوالکترون اولیه حاصل از فوتون ‏فرودی شتاب داده می شود تا با برخوردهای متوالی با مولکول های گاز بهمنی را به وجود بیاورد، که ‏این تقویت گازی است. به علت نبودن مواد برای ایجاد پنجره ، استفاده از هر دو نوع مزبور در ناحیه ‏طول موج های 1040 – 300 آنگستروم مشکل است. این امر مخصوصا در مورد شمارنده گایگر یا ‏شمارنده فوتون ، که در فشارهای گاز نسبتا زیاد ( حدود 100 تور ) فلزی نازک قابل عبور می شوند ‏و از این ناحیه یک راست تا ناحیه اشعه ایکس می توان از آشکارساز مزبور استفاده کرد. گاز به کار برده شده در طول موج های بلند معمولا اکسید نیتریک یا مولکول های مشابه است، اما در ‏طول موج های کوتاه گازهای نادر به علت بالا بودن پتانسیل یونش آنها ترجیح داده می شوند. با ‏انتخاب زیرکانه ماده پنجره و گاز محتوی می توان نقطه نقطه قطع طول موج های کوتاه و بلند را ‏طوری مرتب کرد که نوار باریکی از حساسیت به وجود آید. آشکارسازهای برگزیده ای از این قبیل ‏جایگزین طیف سنج در پاره ای از آزمایش های اختر پاراکت رها گشته است. ‏ آشکارسازی نور قطبیده:‏ آشکارسازهای نور یونش هم چنین برای اندازه گیری های شدت های مطلق و برای درجه بندی منابع ‏به صورت استانداردهای شدت در فرابنفش خلا به کار برده شده اند. اگر هر فوتون جذب شده یک ‏فوتوالکترون تولید کند، جریان خروجی یک اطاقک یونی برابر تعداد فوتون های جذبی می شود. ‏گازهای نادر این شرط را به جا می آورند. و به علاوه ضرایب جذب آنها به قدری بالاست که فشار ‏کمی از گاز برای جذب کامل کافی می باشد. اتاقک یونی را می توان در این طریق با گازهای نادر به ترتیب کاهش وزن اتمی آنها از 1022 ‏آنگستروم ، حد یونش گزنون تا 250 آنگستروم که در آن فوتوالکترون های خروجی دارای انرژی ‏کافی برای ایجاد یونش ثانوی در هلیوم است، به کار برد. به هر حال شمارنده فوتونی می تواند در این ‏نقطه کار را به عهده گیرد. زیرا این آشکارساز به جای تعداد الکترون ها ، پالس حاصله از هر فوتون ‏جذب شده را ثبت می کند.‏ __________________ کلیک نکنید

tanha.bikas

View Public Profile

Find More Posts by tanha.bikas

04-24-2006, 12:54 AM	#5
tanha.bikas ایول بابا پروفشنال     تاريخ عضويت: Feb 2006 پست ها: 777	آهن ربای مولکولی فیزیکدانان دانشگاه اوهایو با همکاری دیگر دانشمندان برای اولین بار نوعی از خاصیت آهن ربایی را به نمایش درآوردند که 50 سال قبل پیش بینی شده بود. این خاصیت عبارت است از یک نوع خاص از گذار انرژی که برای اتم های موجود در یک آهن ربای کوچک روی می دهد. این نوع آهن ربا های بسیار کوچک کرومیوم ۸ (Cr8) نامیده می شوند. دانشمندان انتظار داشتند این اثر از قوانین مکانیک کوانتومی تبعیت کند، اما در عمل خواص آهن ربایی مشاهده شده، نشان از قوانین فیزیک کلاسیک داشت. قوانین کلاسیکی حرکت و انرژی را مردم در زندگی روزانه خودتجربه می کنند. این قوانین درباره اجسامی صدق می کنند که به اندازه کافی بزرگ هستند تا با چشم غیرمسلح دیده شوند. اما مکانیک کوانتومی علمی است که برهمکنش میان ذرات کوچک (در اندازه اتم) را بررسی می کند. آهن رباهای مولکولی Cr8 تا آن اندازه کوچک هستند که باید برای توصیف خواص آنها از مکانیک کوانتومی استفاده کرد. یافته های اخیر می تواند به پر شدن شکاف میان مکانیک کلاسیک و کوانتوم درباره توصیف ساختارهای ریز کمک کند. همچنین از نتایج به دست آمده می توان برای ساخت تجهیزات آتی بر پایه نانوتکنولوژی استفاده کرد. یکی از این اهداف ساخت کامپیوتر هایی در اندازه کوچک با توان بسیار بالاست. الیور والدمن (Oliver Waldmann) از دپارتمان فیزیک دانشگاه اوهایو می گوید: این آزمایش نشان داد که می توان جنبه های مهمی از خواص مکانیک کوانتومی را با معلومات کلاسیکی درک کرد. نتایج به دست آمده توسط والدمن و همکارانش در شماره اخیر مجله فیزیکال ریو لترز (Physical Review Letters) منتشر شده است. مولکول هایی همچون Cr8 را آهن رباهای مولکولی می نامند. این ترکیبات هر چند از تعداد کمی اتم تشکیل شده اند اما مولکول بزرگی را تشکیل می دهند. آنچه باعث ایجاد خاصیت آهن ربایی می شود اسپین الکترون های اتم است اما کل مولکول همانند یک آهن ربای مجزا عمل می کند. Cr8 شامل هشت اتم باردار کروم است که به صورت حلقه ای به هم متصل شده اند و اندازه حلقه کمتر از یک نانومتر است. اسپین این هشت اتم به گونه ای است که چهار اتم دارای اسپین هم جهت (به عنوان مثال جهت بالا) و چهار اتم دیگر دارای اسپین در جهت مخالف (پایین) هستند. اسپین های بالا و پایین اثر هم را خنثی می کنند و باعث می شوند که Cr8 به عنوان ماده ای آنتی فرومغناطیس شناخته شود. محققان ساختارهای متشکل از اسپین بالا و پایین را به عنوان ساختار نیل (Neel) می شناسند. لوئیس نیل فیزیکدان فرانسوی در سال 1970 به خاطر کشف اثر آنتی فرومغناطیس جایزه نوبل را دریافت کرد. در سال 1952 فیزیکدان دانشگاه پرینستون و برنده جایزه نوبل فیلیپ آندرسون (Philip Anderson) پیش بینی کرد که اگر اتم ها در یک ماده آنتی فرومغناطیس اندکی از حالت تعادل اسپین های بالا و پایین خارج شوند، گذار های انرژی آنها همانند یک ساختار موج مانند خواهند بود. اما نظریه آندرسون پیشنهاد می کند که وقتی در این نوع آهن رباها، الکترون ها در پایین ترین حالت انرژی باشند نوع دومی از القا که القای نیل نامیده می شود به وقوع خواهد پیوست. این نوع از القای نیل تا به حال مشاهده نشده بود.هنگامی که والدمن در دانشگاه نورنبرگ آلمان بود اساس تئوری این تحقیق را بنا نهاده بود و دیگر همکارانش در اروپا در پی انجام آزمایش های مربوطه بودند.این قبیل آهن رباهای مولکولی با ساختار های گوناگون می توانند اثرات جدیدی را نشان دهند که یکی از آنها مشاهده القای نیل بود. تحقیق درباره آهن رباهای مولکولی می تواند امکان استفاده از شیمی تجزیه را در شناخت خصوصیات آهن رباها فراهم کند و برخی از ویژگی هایی را که قبلاً ناشناخته بودند، معرفی کند. این روش می تواند منجر به پیدایش علوم بنیادی جدید و تکنولوژی نوینی گردد. برای انجام دادن آزمایش دانشمندان نمونه Cr8 را تا دمای چند درجه کلوین سرد کردند. در این حالت الکترون ها به احتمال زیاد در پایین ترین تراز انرژی قرار می گیرند. سپس نمونه ها را با استفاده از نوترون ها طوری بمباران کردند که الکترون ها انرژی لازم را برای بروز القای نیل کسب کنند. با انجام بسیار ماهرانه آزمایش تعدادی از اتم ها نوترون ها را جذب کردند و سیگنال های ضعیفی از اثرات انرژی پایین آشکار شد، که القای نیل هم یکی از این اثرات بود. فیزیکدانان از این جهت Cr8 را برای انجام آزمایش انتخاب کرده بودند که توانایی تولید سیگنال ضعیف را دارا بود. هنگامی که والدمن سیگنال های مربوط به سطوح انرژی را پس از انجام آزمایش بررسی می کرد، مشاهده کرد که نتیجه آزمایش با آنچه که نیم قرن پیش توسط آندرسون پیش بینی شده بود مطابقت دارد و همه چیز سر جای خودش قرار گرفته است. والدمن در این باره می گوید: من مدت زیادی امیدوار بودم که القای نیل را مشاهده کنم. این پروژه از چهار سال قبل آغاز شده بود با این حال رسیدن به جواب برای ما موفقیت و پیروزی ناگهانی بود و این نتایج بسیار هیجان انگیز بودند، زیرا با وجود آنکه القای نیل یک اثر کوانتوم مکانیکی است اما فیزیکدانان قبلی توانسته بودند آن را با استفاده از مکانیک کلاسیک تبیین کنند. این ایده می تواند در تولید نوع جدیدی از الکترونیک به کار آید. در الکترونیک معمولی اطلاعات بر پایه کد باینری (Binory) که از صفر و یک تشکیل می شود، کدگذاری می شوند. صفر یا یک بودن که وابسته به این است که الکترون در ماده ای از قبیل سیلیکون حضور داشته باشد یا نه. اما می توان از جهت اسپین الکترون ها که هم شامل جهت بالا و هم پایین و هم جهات مابین این دو را شامل می شوند، استفاده کرد. از نظر تئوری این روش کدگذاری اطلاعات بسیار بیشتری را تدارک می بیند، طوری که یک الکترون به تنهایی می تواند انواع مختلفی از اطلاعات را ذخیره کند. این قبیل کامپیوتر های کوانتومی از نظر حجمی بسیار کوچک تر از کامپیوتر های معمول امروزی خواهند بود اما در عمل بسیار توانمند تر. در این قبیل کامپیوتر ها به جای تراشه های سیلیکونی از آرایه های مولکولی همانند Cr8 استفاده خواهد شد. البته تولید این نوع کامپیوتر ها نیاز به تکنولوژی خاص دارد که شاید تا چند دهه آینده به طول انجامد. این تحقیق نشان داد که القائاتی از این دست را می توان با استفاده از استدلال های کلاسیکی درک کرد و این روش می تواند برای درک دیگر اثر ها در این قبیل مواد کمک موثری باشد. __________________ کلیک نکنید

tanha.bikas

View Public Profile

Find More Posts by tanha.bikas

04-28-2006, 01:09 AM

کبالت 60

کبالت

Cobalt

عمومی	نام, علامت اختصاری, شماره	Cobalt, Co, 27
	گروه شیمیایی	فلز انتقالی
	گروه, تناوب, بلوک	9 , 4 , d
	جرم حجمی, سختی	8900 kg/m^3, 5.0
	رنگ	فلزی با ته مایه خاکستری

خواص  اتمی	وزن اتمی	58.933200 amu
	شعاع اتمی (calc.)	135 «152» pm
	شعاع کووالانسی	126 pm
	شعاع واندروالس	n/a pm
	ساختار الکترونی	Ar]3d^74s^2]
	^-e بازای هر سطح انرژی	2, 8, 15, 2
	درجه اکسیداسیون (اکسید)	2,3 (آمفوتریک)
	ساختار کریستالی	شش گوش

 

 

خواص  فیزیکی	حالت ماده	جامد (فرومغناطیس)
	نقطه ذوب	1768 K (2723 °F)
	نقطه جوش	3200 K (5301 °F)
	حجم مولی	ש»10^-6 * 6.67««متر مکعب بر مول
	گرمای تبخیر	376.5 kJ/mol
	گرمای هم جوشی	16.19 kJ/mol
	فشار بخار	175 Pa at 1768 K
	سرعت صوت	4720 m/s at 293.15 K

متفرقه	الکترونگاتیویته	1.88 (درجه پائولینگ)
	ظرفیت گرمایی ویژه	420 J/(kg*K)
	رسانائی الکتریکی	17.2 10^6/m اهم
	رسانائی گرمایی	100 W/(m*K)
	1^st پتانسیل یونیزاسیون	760.4 kJ/mol
	2^nd پتانسیل یونیزاسیو.ن	1648 kJ/mol
	3^rd پتانسیل یونیزاسیون	3232 kJ/mol
	4^th پتانسیل یونیزاسیون	4950 kJ/mol

 

پایدارترین  ایزوتوپها	ایزو	وفور طبیعی	نیمه عمر	DM	DE MeV	DP
	^56Co	{syn.}	77.27 روز	e capture	4.566	^56Fe
	^57Co	{syn.}	271.79 روز	e capture	0.836	^57Fe
	^58Co	{syn.}	70.86روز	e capture	2.307	^58Fe
	^59Co	100%	Co با 32 نوترون پایدار است
	^60Co	{syn.}	5.2714 سال	β^-	2.824	^60Ni

واحدهای SI & STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

کبالت عنصر شیمیایی است که با نشان Co و عدد اتمی 27 در جدول تناوبی قرار دارد.
 

ویژگیهای قابل توجه

کبالت عنصر فرومغناطیس سختی است که دارای رنگ خاکستری براقی می باشد. دمای کوری آن K1388 با ممنتم بور 6/1 – 7/1 در هر اتم است. این عنصر اغلب با نیکل همراه است وهر دوی آنها از اجزا مشخص آهن شهاب سنگی می باشند. پستانداران نیازمند مقدار بسیار کمی از نمکهای کبالت هستند. کبالت 60 که ایزوتوپ رادیواکتیو و مصنوعی کبالت است یک ردیاب رادیواکتیو مهم و عامل معالج سرطان به شمار می آید. نفوذ پذیری نسبی کبالت دو سوم آهن است. کبالت فلزی عموماً دارای مخلوطی از دو ساختار شکل بلورین fcc و hcp با دمای انتقال fcc -> hcp K722 می باشد. حالات اکسیداسیون عادی کبالت شامل 2+ و3+ است گرچه 1+ نیز دیده شده است.

کاربردهـــــــــا

آلیاژهایی از قبیل : آلیاژهای دیرگداز ، برای قطعات توربین گاز موتورهای هواپیما آلیاژهای مقاوم در مقابل فرسایش و آسیب بر اثر کارکرد بالا. فولاد، در سرعتهای بسیار زیاد کاربیدهای روکشدار( فلزات سخت هم نامیده می شوند) و ابزارهای الماسه. آهن ربا و واسطه ضبط مغناطیسی (ازقبیل نوار کاست و ویدئو). کاتالیزور برای مصرف در صنایع شیمیایی و نفتی. در آبکاری الکتریکی برای ظاهر، استحکام و مقاوت در برابر اکسیاسیون . عامل خشک کننده در رنگها، جوهر و براق کننده ها. لایه زیرین در لعابهای چینی. رنگدانه( کبالت آبی و سبز). الکترودهای باطری. تایرهای رادیال تسمه فولادی. کبالت –60 بعنوان منبع اشعه گاما دارای چندین کاربرد است : در پرتو درمانی (رادیوتراپی) بکار می رود. در استرلیزه کردن غذاها با روش تابشی (پاستوریزه کردن سرد) بکار می رود. در رادیوگرافی صنعتی به منظور تشخیص عیوب ساختاری قطعات فلزات به کار می رود.

 

کاربردهای پزشکی

کبالت 60 ( Co-60) فلزی رادیواکتیو است که در پرتودرمانی کاربرد دارد. کبالت 60 دو اشعه X گاما با انرژیهای 1.17MeV و 1.33MeV تولید می کند. منبع کبالت 60 تقریباً به قطر 2 سانتیمتر است که نتیجه آن تشکیل یک نیم سایه هندسی می باشد، که لبه میدان تشعشع را نامشخص می کند. از ویژگیهای بد این فلز تولید مقدارکمی غبار رقیق است که باعث بروز مشکلاتی در حفاظت مقابل اشعه می گردد. منبع کبالت 60 تقریباً برای 5 سال مفید است اما بعد از این مدت هم بسیار رادیواکتیو می باشد و بنابراین دستگاههای کبالت در جوامع غربی که لیناکس متداول است، کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. اولین دستگاه کبالت 60 درمانی (بمب کبالت) برای اولین در کانادا ساخته و نیز برای اولین بار در همانجا مورد استفاده قرار گرفت. در واقع اولین دستگاه در مرکز سرطانی Saskatoon به نمایش در آمده است – هنگام ورود به سالن به این دستگاه توجه کنید. دومین دستگاه خارج از سالن ، کنار دالان ورود به مرکز قرار گرفته است.

 

تاریخچه

کبالت و ترکیبات آن در دوران باستان شناخته شد که برای آبی کردن رنگ شیشه ازآنها استفاده می کردند. George Brand به خاطر کشف کبالت شهرت یافت. تاریخ کشف این عنصر در منابع مختلف ، متفاوت است امااین کشف بین سالهای 1730 و 1737 اتفاق افتاده است. او موفق به اثبات این نکته شد که منبع رنگ آبی شیشه ها کبالت است ،قبلاً بیسموت همراه کبالت را عامل رنگ آبی شیشه ها می دانستند. در خلال قرن نوزدهم کبالت آبی (80-70% کبالت جهان) در Blaafarvaerket در نروژ، به رهبری صنعتگر پروسی Benjamin Wegner تولید شد. John Livingood و Glenn Seaborg در سال 1938 کبالت 60 را کشف کردند. کلمه کبالت از واژه آلمانی kobalt یا kobold ،به معنی روح شیطان گرفته شده ، این نام را کارگران معدن به علت سمی و دردسرساز بودن (کبالت سایر عناصر معدن را آلوده و کم عیار می کرد) این عنصر برای آن انتخاب کردند.

 

نقش بیولوژیک

مقادیر کم کبالت برای بسیاری از موجودات زنده از جمله انسان حیاتی است. وجـــــــــــــــــود 0.3 تا 0.13 قسمت در میلیون کبالت در خاک برای سلامتی حیوانات علف خوار مفید است. این عنصر جزء اصلی ویتامین کبالامین یا ویتامین B-12 می باشد.

 

پیدایش

کبالت بصورت فلز آزاد وجود ندارد و عموماً به صورت سنگ معدن یافت می شود. کبالت معمولاً به تنهایی استخراج نمی شود و به عنوان محصول جانبی فعالیتهای استخراج مس و نیکل به دست می آید. سنگ معدنهای اصلی کبالت عبارتند از کبالتیت، اریتریت، گلائوکودوت و اسکوترودیت. عمده ترین تولید کنندگان کبالت در جهان چین، زامبیا ، روسیه و استرالیا هستند.

 

ترکیبات

به علت وجود حالتهای اکسیداسیون مختلف ، تعداد زیادی از ترکیبات کبالت وجود دارد. هر دو اکسید در دمای پایین ضدفرومغناطیس می باشند:  CaO.(Neel temperature: 291 K) and Co3O4 (Neel temperature: 40 K).

 

ایزوتوپها

کبالت بصورت طبیعی دارای 1 ایزوتوپ پایدار ( 59 Co-) می باشد. 22 رادیوایزوتوپ نیز شناخته شده که پایدارترین آنها Co-60 با نیمه عمر 2714/5 سال، CO-57 با نیمه عمر79/271 روز، Co-56 با نیمه عمر 27/77 روز و Co-58 با نیمه عمر 86/70 روز می باشند. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو دارای نیمه عمری کمتر از 18 ساعت هستند که اکثریت آنها نیمه عمری کمتراز 1 ثانیه دارند. این عنصر همچنین دارای 4 حالت برانگیختگی می باشد، که تمامی آنها نیمه عمری کمتر از 15 دقیقه دارند. ایزوتوپهای کبالت از نظر وزن اتمی بین (50amu (Co-50 و (amu73 ( Co-7) قرار دارند. حالت فروپاشی اصلی قبل از فراوانترین ایزوتوپ پایدار ،59-Co ، الکترون گیری و حالت اصلی بعد از آن کاهش بتا می باشد. محصول فروپاشی اصلی پیش از 59-Co ایزوتوپهای عنصر 26 (آهن) و محصولات اصلی بعد از آن ایزوتوپهای عنصر 28 (نیکل) می باشند.

 

هشدارهـــــــا

فلز کبالت پودر شده خطر آتش سوزی به همراه دارد. بهتر است همه ترکیبات کبالت را سمی در نظر گرفت مگر اینکه خلاف آن ثابـت شده باشد. احتمالاً بیشتر ترکیبات کبالت خیلی زهرآگین نیستند. کبالت 60 ارسال کننده اشعه گامای قوی است لذا تماس با این نوع کبالت خطر ابتلا به سرطان را ایجاد می کند. بلع کبالت 60 منجر به ورود مقداری کبالت درون بافتهای بدن شده که به کندی از بدن خارج می شود. کبالت 60 در مقابله های اتمی عاملی خطرساز است چون ارسالهای نوترونی مقداری از آهن را به این ایزوتوپ رادیواکتیو تبدیل می کند. بعضی طراحیهای تسلیحات اتمی عمداً به گونه ای می باشد که ،میزان کبالت 60 را که به عنوان ذرات رادیواکتیو پراکنده می شوند ،افزایش دهند- گاهی اوقات آنها را بمب کثیف یا بمب کبالت می نامند. خطر در مواقع غیر از جنگ اتمی ،استفاده نادرست (یا سرقت) از واحدهای رادیوتراپاتیک پزشکی است.

 

http://ngdir.ir/SiteLinks/Kids/html/energy-mafahim_periodic%20table_jadvale%20tanavobi_Co.htm

 

منگنز

Manganese

عمومی	نام, علامت اختصاری, شماره	Manganese, Mn, 25
	گروه شیمیایی	فلز انتقالی
	گروه, تناوب, بلوک	7 , 4 , d
	جرم حجمی, سختی	7470 kg/m^3, 6.0
	رنگ	نقره ای فلزی

خواص  اتمی	وزن اتمی	54.938049 amu
	شعاع اتمی (calc.)	140 «161» pm
	شعاع کووالانسی	139 pm
	شعاع واندروالس	n/a pm
	ساختار الکترونی	Ar]3d^54s^2]
	^-e بازای هر سطح انرژی	2, 8,13,2
	درجه اکسیداسیون (اکسید)	7,6,4,2,3 (اسید قوی)
	ساختار کریستالی	مکعب بدنه مرکزی

خواص فیزیکی	حالت ماده	جامد (معمولاْ غیر مغناطیسی)
	نقطه ذوب	1517 K (2271 °F(
	نقطه جوش	2235 K (3564 °F)
	حجم مولی	ש»10^-6 * 7.35««متر مکعب بر مول
	گرمای تبخیر	226 kJ/mol
	گرمای هم جوشی	12.05 kJ/mol
	فشار بخار	121 Pa در1517 K
	سرعت صوت	5150 m/s در293.15 K

متفرقه	الکترونگاتیویته	1.55 (درجه پائولینگ)
	ظرفیت گرمایی ویژه	480 J/(kg*K)
	رسانائی الکتریکی	0.695 10^6/m اهم
	رسانائی گرمایی	7.82 W/(m*K)
	1^st پتانسیل یونیزاسیون	717.3 kJ/mol
	2^nd پتانسیل یونیزاسیون	1509 kJ/mol
	3^rd پتانسیل یونیزاسیون	3248 kJ/mol
	4^th پتانسیل یونیزاسیون	4940 kJ/mol
	5^th پتانسیل یونیزاسیون	6990 kJ/mol
	6^th پتانسیل یونیزاسیون	9220 kJ/mol
	7^th پتانسیل یونیزاسیون	11500 kJ/mol

 

پایدارترین  ایزوتوپها	iso	NA	نیمه عمر	DM	DE MeV	DP
	^52Mn	{syn.}	5.591 روز	ε	4.712	^52Cr
	^53Mn	{syn.}	3.74 million سال	ε	0.597	^53Cr
	^54Mn	{syn.}	312.3 روز	ε	1.377	^54Cr
	^54Mn	{syn.}	312.3 روز	β^-	0.697	^54Fe
	^55Mn	100%	Mn با30 نوترون پایدار است

واحدهای SI & STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

 

منگنز عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Mn و عدد اتمی 25 می باشد.

 

ویژگیهای قابل توجه

منگنزمانند آهن فلزی خاکستری رنگ است. فلزی است سخت و بسیار شکننده که به سختی ذوب اما به راحتی اکسیده می شود. فلزمنگنز فقط پس از پردازش خاصی فرومغناطیس می گردد. کلی ترین حالتهای اکسیداسیون منگنز6+ ،4+،3+،2+ و 7+ است اگرچه حالتهای اکسیداسیون از 7+ تا 1+ مشاهده می شـود. در سیستم بیولوژیکی+2Mn اغلب با +2Mg در تضاد است و ترکیبات منگنزی که درآنها منگنز دارای حالت اکسیداسیـــون 7+ می باشد، عاملهای اکسید کننده ای قوی هستند.

کاربردهـــــــــا

منگنز به خاطرخصوصیات ثابت کنندگی گوگرد، اکسیژن زدائی و آلیاژ سازی برای تولید آهن و فولاد ضروری است. فولادسازی - ازجمله بخش تولید آهن آن- بیشترین مقدار منگنز داخلی را نیاز دارد که اخیراً بین 90% تا 85% مقدار مورد نیاز است. از بین کاربردهای مختلف دیگر آن ، منگنز بخش اصلی فرمول های فولاد ضد زنگ ارزان قیمت و آلیاژهای آلومینیم پرکاربرد را تشکیل می دهد. از اکسید منگنز در انواع پیلهای خشک جدید استفاده می شود. انتظار می رود ماهیت و سطح کلی کاربرد منگنز در آمریکا در آینده ای نزدیک تقریباً یکسان باقی بماند. هیچ گونه فن آوری عملی برای جایگزینی مواد دیگر به جای منگنز یا استفاده از مقادیر داخلی و سایر ذخائر جهت خودکفایی آمریکا نسبـت به کانی منگنز سایر کشورها وجود ندارد. جانشینها : منگنز هیچ جایگزین مفیدی برای کاربردهای اصلی خود ندارد.

 

تاریخچه

منگنز از ماقبل تاریخ مورد استفاده بوده است. رنگهایی که از رنگدانه های دی اکسید منگنز ساخته شده اند به 17000 سال پیش برمی گردند. مصریان و رومیان ازترکیبات این عنصر در شیشه سازی چه برای رنگ آمیزی آن و چه برای از بین بردن رنگ آن استفاده می کردند. منگنز که می توان آنرا در کانیهای آهن یافت توسط اسپارتها بکار می رفت. بعضی افراد بر این باورند که سختی استثنائی فولاد اسپارتان ، ناشی از تولید ناخواسته یک آلیاژ آهن – منگنز می باشد. در قرن 17 ابتدا Glauber شیمیدان آلمانی یک معرف آزمایشگاهی سودمند به نام پرمنگنات را تولید نمود. تا اواسط قرن 18 از اکسید منگنز برای تولید کلر استفاده می شد. برای اولین بار Scheele شیمیدان سوئدی متوجه شد که منگنز یک عنصر است و همکارش J. G. Gah در سال 1774 با کاهش دی اکسید منگنز بوسیله کربن موفق به تهیه نوع خالص این عنصر گشت. تقریباً در آغاز قرن 19دانشمندان استفاده از منگنز را در فولادسازی مورد بررسی قراردادند که آن زمان حقوق انحصاری برای کاربردهای آن واگذار شد. در سال 1816 متوجه شدند افزودن منگنز به آهن بدون تغییر درمیزان شکنندگی آن باعث استحکام بیشتر آهن می شود.

 

نقش بیولوژیکی

منگنز ماده غذائی است که وجود آن به مقدار کم برای تمامی گونه های حیات ضروری می باشد. رده های آنزیمهایی که عوامل مشترک منگنز دارند بسیار گسترده است و مثلاً شامل oxidoreductases transferases ، hydrolases, lyases, isomerases, ligases, lectins, integrins می باشند. شاید آرژیناز ، دیسموتاس سوپر اکسید حاوی منگنز و سم دیفتری معروف ترین پلی پپتید های منگنز باشند.

 

پیدایش

منابع زمینی منگنز بسیار زیاد اما بطور نامنظمی پراکنده شده اند؛ منابعی که در آمریکا واقع شده اند نامرغوب بوده و تهیه آن گران است. آفریقای جنوبی و اکراین بیش از 80% منابع شناخته شده جهان را دارا هستند ؛ آفریقای جنوبی بدون در نظر گرفتن چین و اکراین بیش از 80% کل آنرا تولید می کند. منابع واردات آمریکا ( 2001- 1998) : سنگ معدن منگنز : گابن 70% ، آفریقای جنوبی 10% ، استرالـیا 9%، مکزیک 5% و سایر کشورها 6%. فرومنگنز : آفریقای جنوبی 47% ، فرانسه 22%، مکزیک 8%، استرالیا 8% و سایر کشورها 15%. منگنز موجود در کل واردات منگنز: آفریقای جنوبی 31% ، گابن 21%، استرالیا 13% ، مکزیک 8% و سایر کشورها 27%. منگنز در بورکینوفاسو استخراج می شود. مقادیر بسیار زیادی منگنز در سختگاههای منگنز واقع در کف اقیانوسها وجود دارد. در سال 1970 تلاشهایی که برای یافتن روشهای عملی و اقتصادی بهره برداری از سختگاههای منگنز انجام می شد متوقف گشت.

 

ترکیبــــــــات

پرمنگنات پتاسیم که آنرا بلورهای کاندی هم می نامند، به علت خصوصیات اکسیداسیون آن ، یک معرف آزمایشگاهی متداول است و به عنوان یک داروی محلی کاربرد دارد (مثلاً برای درمان بیماریهای ماهی). دی اکسید منگنز در پیلهای خشک کاربرد داشته و نیز می توان از آن برای کلر زدایی شیشه هایی که با مقادیر کمی آهن سبز رنگ شده اند استفاده نمود. با ترکیبات منگنز می توان شیشه ها را ارغوانی کرد و عامل رنگ ارغوانی واقعی می باشد. علاوه بر اینها از دی اکسید منگنز برای تولید اکسیژن ، کلر و رنگهای سیاه جامد استفاده می گردد.

 

ایزوتوپها

منگنز بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Mn-55 می باشد. 18 ایزوتوپ پرتوزاد هم برای این عنصر شناسایی شده که پایدارترین آنها منگنز53 با نیمه عمر 7/3 میلیون سال ، منگنز54 با نیمه عمر 3/312 روز و منگنز 52 با نیمه عمر 591/5 روز هستند. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو از نیمه عمری کمتر از 3 ساعت برخوردار بوده که نیمه عمر اکثر آنها کمتر از 1 دقیقه است. همچنین این عنصر دارای 3 meta states می باشد. منگنز جزء عناصر گروه آهنی است که تصور می شود در ستارگان بزرگ اندکی قبل از انفجار ابراختر سنتز شده اند. منگنز 53 به شکل Cr-53 با نیمه عمر 7/3 میلیون سال فرسایش می یابد. منگنز53 به علت نیمه عمر نسبتاً کوتاهش یک رادیونوکلید غیر فعال است. محتویات ایزوتوپی منگنز معمولاً با محتویات ایزوتوپی کروم ترکیب می شـــــــود که درisotope geology بکار می رود. نسبتهای ایزوتوپی منگنز – کروم شواهدی را که از آلومینیم 26 و پالادیم 107 برای تاریخ آغازین منظومه شمسی وجود دارد تقویت می کند. ایزوتوپهای منگنز از نظر وزن اتمی بین amu 46 ( Mn-46) تا amu65 ( Mn-65) قرار دارند. حالت فروپاشی اولیه قبل از فراوان ترین ایزوتوپ پایدار ( Mn-55) جذب الکترون و حالت اولیه پس از آن بتا می باشد.

 

هشدارهـــــــا

مقدار بیش از حد منگنز سمی است و به علت میزان مسمومیت زایی این عنصر تماس با گرده ، بخار و ترکیبات منگنز حتی برای زمانهای کوتاه نباید از حداکثـــر mg/m3 5 فراتر رود. محلولهای پرمنگنات اسیدی کلیه مواد معدنی را که با آنها در تماس هستند ازبین خواهند برد و قادر به سوزاندن آنها می باشند.

 

نكته هاي جالب علمي

نكته هاي جالب علمي

آزمایش قطره روغن ملیکان

---

تئوری آزمایش

در فضای پیرامون ما تعداد زیادی الکترون وجود دارد و اگر ذره‌ای با بار الکتریکی مثبت را در این فضا قرار دهیم، می‌تواند الکترون را به خود جذب کند. این کار اساس آزمایش قطره روغن ملیکان است. یعنی اگر قطرات روغن در حین سقوط در هوا یونیزه شوند و به این ترتیب باردار گردند، می‌توانند چند الکترون از محیط را جذب کنند. بنابراین می‌توان با اندازه گیری این بارها به بار الکترون پی برد. این آزمایش را رابرت ملیکان برای اندازه گیری بار یک الکترون منفرد طراحی کرد.

زمانی که یک قطره روغن بدون بار در هوا سقوط می‌کند، سه نیروی وزن ، ارشمیدس ، چسبندگی (با ویسکوزیته) بر آن وارد می‌شود. دو نیروی وزن و ارشمیدس مقدار ثابتی دارند و مستقل از سرعت قطره می‌باشند، اما نیروی چسبندگی ثابت نبوده و مقدار آن بستگی به سرعت دارد. بنابراین در هنگام سقوط قطره مقدار نیروی چسبندگی افزایش یافته و بالاخره زمانی می‌رسد که برآیند نیروهای وارد بر قطره صفر شود. در این حالت حرکت قطره یکنواخت بوده و سرعت آن مقدار نهایی و ثابت خواهد شد. در این حالت می‌توان شعاع قطره روغن را از شرط صفر شدن برآیند نیروهای وارد بر قطره بدست آورد.

حال اگر قطره روغن در حین سقوط مقداری بار الکتریکی به خود بگیرد و آن را میان دو صفحه موازی با فاصله معین که به اختلاف پتانسیل معین V وصل شده است، قرار دهیم، چون قطره روغن باردار شده است، لذا در میدان الکتریکی موجود میان صفحات بر آن نیرویی اعمال می‌شود. اختلاف پتانسیل و فاصله صفحات مقادیر معلومی هستند که خودمان تنظیم می‌کنیم. می‌توانیم به کمک این نیروی الکتریکی قطره را به حالت سکون درآوریم و چون شعاع قطره را از قبل می‌دانیم، لذا مقدار بار الکتریکی از صفر شدن برآیند کل نیروها در این حالت محاسبه می‌شود.

وسایل آزمایش

اطاقک ملیکان

محفظه کوچکی به عمق چند میلیمتر با کف و سقف فلزی که به الکترودهایی برای اعمال ولتاژ متصل شده است، اطاقک ملکیان نامیده می‌شود. این اطاقک حاوی یک لوله روشنایی ورودی از دیوار اطاقک و سوراخی در سقف آن برای پاشیدن قطرات می‌باشد.

میکروسکوپ برای مشاهده قطره‌ها

در یک سر لوله میکروسکوپ ، عدسی شیئی نصب شده است که از سوراخی واقع در یکی از دیواره‌های اطاقک به مشاهده قطرات روغن می‌پردازد. در سر دیگر لوله ، عدسی چشمی قرار دارد و طول لوله قابل تنظیم است تا تصویر قطره‌ها در چشم به حالت وضوح در آید. البته حرکت قطره توسط میکروسکوپ به صورت معکوس دیده می‌شود. در قسمت عدسی شئی یک چهارخانه نیز وجود دارد.

سیستم روشنایی

این سیستم از یک لامپ ذره‌بینی کوچک تشکیل شده است که در یک انتهای لوله روشنایی قرار دارد و نور آن پس از طی مسافت داخل لوله ، به اطاق وارد می‌شود. این سیستم فقط قادر است، اجسام واقع در امتداد لوله را روشن سازد و بعد از بازتاب نور از آن جسم ، بقیه اتاق نیز به حالت نیمه روشن در می‌آید.

قطره‌پاش

قطره‌پاش از نوع عطرپاش بوده و قطرات روغن را با فشار تلمبه لاستیکی به صورت پودر به درون اتاقک می‌پاشد. در این حالت اگر روشنایی اتاقک کافی باشد، قطرات ریز ستاره مانند را در حال حرکت به طرف بالا ، می‌توان مشاهده کرد.

منبع رادیواکتیو

این منبع برای یونیزه کردن هوا بکار می‌رود.

دستگاههای الکتریکی

این قسمت شامل منبع ولتاژ جریان مستقیم با سیستم کنترل ولتاژ متشکل از پتانسیومتر برای تغییر ولتاژ و کلید برای اعمال ولتاژ در جهت دلخواه و قطع و وصل آن می‌باشد.

شرح آزمایش

چراغ را روشن می‌کنیم. مدار الکتریکی را آماده کرده، منبع ولتاژ را روشن می‌کنیم و دکمه آن را تا حدود 200 ولت می‌چرخانیم. در حالی که پشت دوربین می‌نشینیم، دکمه کنترل را روی علامت + یا – (قطع و وصل) به اختیار قرار می‌دهیم و در حالی که دستمان روی تغییر ولتاژ کلید کنترل قرار دارد، می‌توانیم پاشیدن قطرات را شروع کنیم و بلافاصله چشمه رادیو اکتیو را روی آن در مدت چند ثانیه قرار می‌دهیم، تا محیط یونیده شود.

بلافاصله بعد از روئیت قطره‌ها ، شروع به تغییر دادن ولتاژ می‌کنیم، تا یک قطره انتخابی در پایین چهارخانه به حالت سکون درآید. (برای کنترل اینکه قطرات باردار شده یا نشده‌اند، کافیست که دقت کنیم بعضی از قطرات را که در حین حرکت لحظه‌ی متوقف شده و سپس جهت حرکت خود را تغییر می‌دهند، ببینیم.). حال فورا کلید را برگردانده و همزمان با آن کرونومتر را بکار می‌اندازیم. در حالی که با چشم آن قطره را دنبال می‌کنیم، صبر می‌کنیم تا چهارخانه را طی کند. به مجرد رسیدن قطره به انتهای خانه چهارم کرونومتر را متوقف و چشم را از دوربین جدا می‌کنیم.

نتایج

ملیکان و همکاران او بار هزاران قطره را اندازه گرفته و دریافتند که با در نظر گرفتن خطای اندازه گیری ، بار هر قطره مضرب صحیحی از بار پایه e (بار الکترون) است، یعنی بار هر قطره e ، 2e ، e و … بوده و هیچگاه 0.76 e یا 2،49 e نیست. این امر به دلیل این است که بار الکتریکی آن چنان چیزی نیست که بتوان آن را بطور نامحدودی تقسیم کرد، بلکه به صورت مضرب صحیحی از یکای طبیعی e است.

شیمی

    §      http://chemistry caltech.eduشیمی

پاد ماده

 

پاد ماده (ضد ماده)

ضدماده

ما انسانها و هر آنچه در اطراف ماست از موجودات زنده زمين و سيارات ، خورشيد و ديگر ستارگان ، همه از ماده ساخته شده‌ايم. اما با تصور وجود يك جهان ديگر كه مانند تصوير آينه‌اي جهان كنوني ما باشد، چه احساسي به شما دست ميدهد؟ البته وجود چنين جهاني پذيرفته نيست. با اين حال جهان ذرات زير اتمي (الكترون ، پروتون ، نوترون ، ...) چنين همتايي دارد و هر يك از اين ذرات براي خود همتايي در آن جهان دارند كه به اصطلاح پاد ذره آن ذرات مينامند.

تاريخچه

ديراك فيزيكدان معروف در 1928 چنين استنباط كرد كه همه مواد ميتوانند در دو حالت وجود داشته باشند. وي در آغاز نظريه خود را در مورد الكترون بيان كرد و اظهار داشت كه بايد ذراتي به نام ضد الكترون هم وجود داشته با شد. اين گفته تحقق يافت و فيزيكدان آمريكايي كارل اندرسون در 1932 ضد الكترون و يا پوزيترون را كشف كرد. پس از اكتشاف ديراك و اندرسون ، سرانجام در اكتبر 1955 اييلوگسلر ، فيزيكدان اهل ايتاليا توانست در شتابدهنده بيوترون در آزمايشگاهي در كاليفورنيا پاد پروتون و يك سال بعد 1956 پاد نوترون را آشكار كند. اما دانشمندان پارا فراتر گذاشته و در پي ساخت پاد اتم و پاد مولكول برآمدند.

مكانيزم

اينكه اصلا پاد ذرات چيستند ، چه خواصي دارند و در قياس با همتاي ماده‌اي خود چگونه رفتار ميكنند، مدتي فيزيكدان را به خود مشغول كرد؟ ابتدا اين تصور وجود داشت كه پاد ماده در واقع تصويري از ماده در آينه است. اين بدان مناست كه پاذرات ، بايد باري مخالف و هم اندازه و جرمي قرينه جرم تصويري خود در دنياي ماده داشته باشند. بحث بار الكتريكي كاملا پذيرفته شده بود. اما جرم منفي بسيار دشوار مينمايد. ويژگي ديگر پاد ذرات ، ويژگي نابودي در صورت برخورد و تماس با پاد ماده خود است. در اين انهدام مشترك هر دو نابود ميشوند، و به مقدار قابل توجهي انرژي كه بيشتر به صورت پرتوهاي گاما ظاهر ميشود، در ميآيند. البته اگر اين انرژي به اندازه كافي زياد باشد، ميتواند به جفت ماده و پاد ماده ديگري نيز تبديل شود كه اين تصوير خوبي از تبديل ماده و انرژي به يكديگر و بيان فرمول معروف انيشتن است.

پاد ذرات از برخورد شديد ذرات ديگر بوجود ميآيند. اين وظيفه به عهده شتابدهنده‌ها است. در توضيح اينكه چرا ما بيشتر ماده را ميبينيم تا ضد ماده ، در تاريخ كيهان آمده است. در مرحله دوم از هشت مرحله يا مقطع تاريخ كيهان آمده است كه اولين سنگ بناهاي ماده (مثلا كوارك و الكترون و پاد ذرات آنها) از برخورد پرتوها ، با يكديگر بوجود ميآيند. قسمتي از اين سنگ بناها دوباره با يكديگر برخورد ميكنند و به صورت تشعشع فرو ميپاشند. در لحظه هاي بسيار بسيار اوليه ، ذرات فوق سنگين نيز ميتوانسته‌اند بوجود آمده باشند. اين ذرات داراي اين ويژگي هستند كه هنگام فروپاشي ، ماده بيشتري نسبت ضد ماده (مثلا كوارك‌هاي بيشتري نسبت به آنتي كواركها) ايجاد كنند. ذراتي كه فقط در ميان اولين اجزاي بسيار كوچك ثانيه‌ها وجود داشتند، براي ما ميراث مهمي به جا گذاردند كه عبارت از فزوني ماده در برابر ضد ماده بود.

آزمايش ساده

براي تصور جسم منفي ، ماهي باهوشي را تصور كنيد كه به سطح آب ميآيد و به قعر آن نميرود. همچنين فرض كنيد حباب‌هايي از داخل بطري كه در كف اقيانوس قرار دارد به سمت بالا حركت ميكنند. ماهي باهوش با مشاهده حباب‌ها شديدا علاقمند خواهند شد به آن جرمي منفي نسبت دهد. زيرا در خلاف جهت نيروي وارد از سوي جاذبه زمين حركت ميكنند. با اين تصورات ، فيزيكدانان وجود چنين حالتي را براي پاد ماده غير تحمل ميدانند.

آينده پاد ماده

نويسندگان داستان غير علمي ، تخيلي بر اين باورند كه ميتوان با استفاده از ماده و پاد ماده ، فضاپيماهايي را به جلو راند. يك فضاپيماي مجهز به موتور ماده - پاد ماده در كسري از مدت زمان كه امروزه يك فضاپيماي مجهز به موتور هيدروژن مايع لازم دارد تا به ستارگان همسايه خورشيد برسد، ما را به آن سوي مرزهاي منظومه شمسي (خورشيدي) خواهد برد. سرعت اين چنين فضاپيمايي در مقايسه با سرعت شاتلهاي فضاهاي كنوني هم ، چون سرعت يك يوزپلنگ در مقابل لاك پشت است. اين فضاپيما ميتواند سفر يازده ماهه جستجوگر سياره بهرام را يك ماهه به انجام رساند. ديگر توانايي پاد ماده در ايجاد سرعتهاي بسيار بالا و نزديك به سرعت نور است. اما اين بار به جاي سفر در كيهان ، سفر در زمان مورد نظر است. اين تصور جديد از زمان ، به ما ميآموزد كه ميتوان با سرعت گرفتن ، نقطه خاصي از فضا- زمان را كمتر منتظر گذاشت و اين همان جايي است كه پاد ماده به كمك ما ميشتابد.

اینترنت و پول

اینترنت و پول

صد قالب رایگان بلاگفا

صد قالب رایگان بلاگفا

پيزوالکتريک

ميکرو عملگرهاي استفاده کننده از عناصر کارا

1- عملگرهاي پيزو الکتريک PZT :

اين نوع عملگرها داراي وضوح بالا ( در حد nm ) ، پاسخ خوب (در حد KHz )  و نيروي اعمالي زياد ميباشند . از آنها بيشتر در مکانيزهاي جابجايي دقيق (servo position) استفاده مي شود مثلا در ميکرو انبرک ميکرسکوپهاي STM/AFM .مشکلات PZT خزش (creep) و هيستريزيس (hysterisis) مي باشد .

از ديگر مشکلات آنها نياز به ولتاژ بالا براي تحريک و ميزان کرنش پايين (0.1 %) مي باشد در نتيجه نياز به مکانيزمهاي چند برابر کننده جابجايي دارند . بعنوان مثال از PZT-staked در يک ميکرو ربات ماهي شکل استفاده شده است که ميزان افزايش جابجايي 250 برابر  را دارد .

نوع ديگر آن Bimorph PZT است که موارد مصرف زيادي دارد . در آينده پيشبيني مي شود از نوع PZT لايه نازک بيشتر استفاده شود . بعنوان مثال نوعي از آن با ضخامت  در يک موتور التراسونيک بر پايه لايه نازک استفاده شده است که قادر است در ولتاژ 33 volt و 300 rpm عمل کرده و يک پيچ را سفت کند .

2- ميکرو عملگرهاي نوري :

با تحريک نوري عمل مي کنند ، نيازي به اتصالات الکتريکي نداشته و مشکلات ايجاد نويز هم ندارند . اساس تغيير شکل در آنها به سه عامل بستگي دارد :

-   اثر     photostrictive که باعث ايجاد ولتاژ شده و اين ولتاژ باعث تحريک پيزوالکتريکي مي شود .

-   اثر    فتوالکتريک (photoelectric) که در اثر اختلاف دما جريان فتوالکتريک ايجاد شده باعث تحريک پيزوالکتريک مي شود .

-       کرنش گرمايي ايجاد شده در اثر اختاف دما

 PLZT ها قادرند نور را به جابجايي مکانيکي تبديل کنند . بعنوان مثال کاربرد آن در يک ميکرو gripper را مي توان نام برد .

Piezoelectric Material

کاربرد ناهمسانگردی

پدیده ناهمسانگردی سبب پیدایش خواصی در بلورها می‌شود که کاربردهای مختلف و مهمی در صنعت دارند. مثلا" اگر بلورهایی مانند کوارتز و یا تورمالین را از دو طرف بکشیم و یا فشار دهیم در جهت عمود بر فشار یا کشش دارای بار الکتریکی مخالف یکدیگر می‌شوند. اگر جهت این فشار یا کشش را عوض کنیم نوع بار الکتریکی تغییر می‌کند، به این پدیده پیزوالکتریک می‌گویند.
گرما در بعضی از بلورها الکتریسته ایجاد می‌کند و سبب می‌شود یک سوی آنها بار مثبت و سوی مقابل بار منفی بیابد. در نتیجه میان این دو سو اختلاف پتانسیل الکتریکی بوجود می‌آید. همچنین اگر به این بلور جریان الکتریکی متناوب وصل کنیم، بلورها به تناوب منبسط و منقبض می‌شوند و بر اثر ارتعاش ٬ صوت تولید می‌کنند. از این خاصیت برای تولید صوت ٬ ماورای صوت ٬ نوسانهای الکتریکی ٬ ساختن میکروفونهای بلوری و سوزن گرامافون استفاده می‌شود

 

 

پیکاپ یک وسیله برای دریافت ارتعاشات مغناطیسی هست (چیزی شبیه به میکروفن) که معمولا" برای سازهایی چون گیتار، ویلن و ... استفاده میشه و این ارتعاشات رو به جریانهای ضعیف الکتریکی تبدیل میکنه. پیکاپ های الکترو مغناطیسی همانطور که از نامشون پیداست از خاصیت القای مغناطیسی برای تولید جریان استفاده میکنند. لرزش یک صفحه باعث حرکت یک هست به دور یک سیم پیچ یا برعکس میشه و در نهایت جریان ضیعفی متناسب با لرزش سیم های ساز تولید می شود. امپدانس خروجی این پیکاپ ها معمولا" خیلی بالا و پاسخ فرکانسی نسبتا" معقولی دارند. مشکل بزگ اینها آن است که بسیار تحت تاثیر الفائات مغناطیسی محیط هستند. مثلا" تلویزیون یا لامپ و ... برای همین در مواردی که محیط نویز مغناطیسی دارد از پیکاپ های پیزوالکتریک استفاده میشود. قطعات کریستالی خاصیتی دارند که در اثر فشار و تغییر ضخامت در دو سمت خود ولتاژ های کوچک الکتریکی ایجاد می کنند که چنانچه در مدار بسته ای قرار گیرند می توانند جریان های ضعیفی تولید کنند. از همین خاصیت برای ساخت پیکاپ های پیزوالکتریک استفاده میکنند. این پیکاپ ها نسبت به امواج الکتریکی یا مغناطیسی حساس نیستند. این دسته از پیکاپ ها پاسخ فرکانسی کاملا" متفاوتی با نوع الکترو مغناطیسی مشابه دارند، حتی برخی از نوازندگان اینهارو ترجیح میدند. به هرحال باید به آن عادت کرد. اینکه کدام بهتر است بیشتر به سلیقه مربوط می شود اما در مجموع خروجی پیکاپ های الکترومغناطیسی طبیعی تر می باشد تا پیزوالکتریک.

 

 

 

روشهاي توليد امواج فراصوت

روش پيزو الكتريسيته

تاثير متقابل فشار مكانيكي و نيروي الكتريكي را در يك محيط اثر پيزو الكتريسيته مي‌گويند. بطور مثال بلورهايي وجود دارند كه در اثر فشار مكانيكي ، نيروي الكتريكي توليد مي‌كنند و برعكس ايجاد اختلاف پتانسيل در دو سوي همين بلور و در همين راستا باعث فشردگي و انبساط آنها مي‌شود كه ادامه دادن به اين فشردگي و انبساط باعث نوسان و توليد امواج مي‌شود. مواد (بلورهاي) داراي اين ويژگي را مواد پيزو الكتريك مي‌گويند. اثر پيزو الكتريسيته فقط در بلورهايي كه داراي تقارن مركزي نيستند، وجود دارد. بلور كوارتز از اين دسته مواد است و اولين ماده‌اي بود كه براي ايجاد امواج فراصوت از آن استفاده مي‌شد كه اكنون هم استفاده مي‌شود.

اگر چه مواد متبلور طبيعي كه داراي خاصيت پيزو الكتريسيته باشند، فراوان هستند. ولي در كاربرد امواج فراصوت در پزشكي از كريستالهايي استفاده مي‌شود كه سراميكي بوده و بطور مصنوعي تهيه مي‌شوند. از نمونه اين نوع كريستالها ، مخلوطي از زيركونيت و تيتانيت سرب (Lead zirconat & Lead titanat) است كه به شدت داراي خاصيت پيزوالكتريسيته مي‌باشند. به اين مواد كه واسطه‌اي براي تبديل انرژي الكتريكي به انرژي مكانيكي و بالعكس هستند، مبدل يا تراسديوسر (transuscer) مي‌گويند. يك ترانسديوسر اولتراسونيك بكار مي‌رود كه علامت الكتريكي را به انرژي فراصوت تبديل كند كه به داخل بافت بدن نفوذ و انرژي فراصوت انعكاس يافته را به علامت الكتريكي تبديل كند.

روش مگنتو استريكسيون

اين خاصيت در مواد فرومغناطيس (مواد داراي دو قطبي‌هاي مغناطيسي كوچك بطور خود به خود با دو قطبي‌هاي مجاور خود همخط شوند) تحت تاثير ميدان مغناطيسي بوجود مي‌آيد. مواد مزبور در اين ميدانها تغيير طول مي‌دهند و بسته به فركانس (شمارش زنشهاي كامل موج در يك ثانيه) جريان متناوب به نوسان در مي‌آيند و مي‌توانند امواج فراصوت توليد كنند. اين مواد در پزشكي كاربرد ندارند و شدت امواج توليد شده به اين روش كم است و بيشتر كاربرد آزمايشگاهي دارد.

 

 

تحقيقات گسترده نشان داده که مواد پيزو الکتريک داراي کاربردهاي بسيار متنوع و گوناگوني در مهندسي پزشکي هستند. در بدن مشاهده مي شود که بافت زنده انرژي مکانيکي را به سيگنال الکتريکي تبديل کرده و از طريق اعصاب به مغز مي فرستد . از طرفي مسئله تغيير ابعاد يک ماده پيزوالکتريک با قرار گرفتن در ميدان الکتريکي و بالعکس پيدايش بار الکتريکي با اعمال تغيير شکل مکانيکي به آن موقعيت مناسبي را براي طراحي ابزار آلات مفيد در مهندسي پزشکي فراهم کرده است . بنابراين امروزه کاربرد اين مواد به طور گسترده اي در شاخه هاي مختلف تشخيصي، درماني و حتي ساخت اندامهاي مصنوعي مطرح است .

 

 

نانوتکنولوژی

خواص بلورها

آنچه به اینجا پیوند دارد... ایجاد لینکهای جدید ساختار بلوری جامدات دانشنامه علوم علوم پایه بلور دانشنامه علوم پایه

علوم طبیعت > شیمی علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک جامد و الکترونیک > فیزیک الکترونیک علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک جامد و الکترونیک > فیزیک حالت جامد علوم طبیعت > شیمی > شیمی فیزیک > شیمی بلور

(cached)

---

مقدمه

در بلورها پراکندگی و فاصله اجزا ٬ دارای نظم هندسی ویژه‌ای است که معمولا" در تمام جهتها یکسان نیست. برخلاف بلورها در جامدهای بی شکل یا غیر بلورین پراکندگی و فاصله اجزای سازنده آنها در همه جهتها یکسان است. از اینرو بعضی از خواص فیزیکی جامدهای غیر بلورین ٬ مانند رسانایی گرمایی ٬ انتشار نور و رسانایی الکتریکی نیز در همه جهتها یکسان است. به این جامدهای غیر بلورین همسانگرد (ایزوتروپ) می‌گویند. چون خواص فیزیکی بیشتر جامدهای بلورین در جهتهای مختلف متفاوت است به آنها ناهمسانگرد می‌گویند. تنها بلورهایی که در دستگاه مکعبی متبلور می‌شوند مانند اجسام غیر بلورین عمل می‌کنند، چون در سه جهت فضایی دارای ابعاد مساوی هستند.

کاربرد ناهمسانگردی

پدیده ناهمسانگردی سبب پیدایش خواصی در بلورها می‌شود که کاربردهای مختلف و مهمی در صنعت دارند. مثلا" اگر بلورهایی مانند کوارتز و یا تورمالین را از دو طرف بکشیم و یا فشار دهیم در جهت عمود بر فشار یا کشش دارای بار الکتریکی مخالف یکدیگر می‌شوند. اگر جهت این فشار یا کشش را عوض کنیم نوع بار الکتریکی تغییر می‌کند، به این پدیده پیزوالکتریک می‌گویند.
گرما در بعضی از بلورها الکتریسته ایجاد می‌کند و سبب می‌شود یک سوی آنها بار مثبت و سوی مقابل بار منفی بیابد. در نتیجه میان این دو سو اختلاف پتانسیل الکتریکی بوجود می‌آید. همچنین اگر به این بلور جریان الکتریکی متناوب وصل کنیم، بلورها به تناوب منبسط و منقبض می‌شوند و بر اثر ارتعاش ٬ صوت تولید می‌کنند. از این خاصیت برای تولید صوت ٬ ماورای صوت ٬ نوسانهای الکتریکی ٬ ساختن میکروفونهای بلوری و سوزن گرامافون استفاده می‌شود.

خواص نیم رسانایی

بعضی از بلورها مانند بلور عنصرهای ژرمانیم ٬ سیلیسیم و کربن خاصیت نیم رسانایی دارند و تا اندازه‌ای جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهند. اگر بلورهای نیم رسانا را گرما دهیم و یا در مسیر تابش نور قرار دهیم٬ مقاومت الکتریکی آنها کم می‌شود و الکتریسیته را بهتر عبور می‌دهد. نیم رساناها در صنایع الکترونیک و مخابرات بصورت دیود و ترانزیستور و قطعه‌های دیگر الکترونیکی بکار می‌روند. دیود یا یکسو کننده از دو قطعه بلور نیمه رسانا ساخته می‌شود و برای یکسو کردن جریانهای متناوب بکار می‌رود. ترانزیستور از سه قطعه بلور نیم رسانا تشکیل می‌شود و برای تقویت جریانهای ضعیف و یکسو کردن جریان متناوب بکار می‌رود. دیودها و ترانزیستورها از قسمتهای اصلی گیرنده‌ها و فرستنده‌های رادیو و تلویزیون هستند.

پدیده دو شکستی

بعضی از بلورها نور را به دو دسته پرتو تقسیم می‌کنند، بر اثر این پدیده در کانیهای شفاف ٬ مانند کربنات کلسیم شکست مضاعف ایجاد می‌شود. اگر نوشته‌ای را زیر کربنات کلسیم قرار دهیم بصورت دو نوشته دیده می‌شود.
بعضی از بلورها خاصیت جذب انتخابی دارند. مانند بلور تورمالین که پرتوهای نور را به دو دسته تقسیم می‌کند. یک دسته آنها را جذب می‌کند و دسته دیگر را از خود عبور می‌دهد. از این خاصیت برای ساختن فیلمها و عدسیهای قطبنده (پلاریزان) و برای کاهش شدت نور چراغهای اتومبیل استفاده می‌شود. عدسیهای قطبنده را در ساختن ابزارهای نوری مانند میکروسکوپهای قطبنده (پلاریزان) را از ورقه نازک پولاروید (ورقه شفاف و نازک نیترات سلولز) می‌پوشانند.

خواص ساختاری

بعضی از ویژگیهای بلورها به نوع و موقعیت پیوند بین مولکولهای آنها بستگی دارد. مثلا" هر چه پیوند اجزای یک بلور قویتر باشد نقطه ذوب آن بالاتر و سختی و مقاومت آن بیشتر است، مانند بلورهای الماس و گرافیت که از نظر ترکیب شیمیایی یکسان هستند و هر دو از کربن تشکیل شده‌اند، اما به دلیل تفاوت در پیوند شیمیایی میان اتمهای آنها سختی و مقاومت گرافیت کم ، اما سختی و مقاومت الماس بسیار زیاد است. بعضی از بلورها به سبب شکل پیوندهای داخلی ٬ در امتدادهای معینی به آسانی می‌شکنند، مانند بلور نمک طعام و بعضی به آسانی ورقه ورقه می‌شوند، مانندبلورهای میکا. از خاصیت سختی و مقاومت بلورها در ساختن انواع کاغذها و تیغه‌های سمباده و همچنین در ساعت سازی استفاده می‌کنند.

مباحث مرتبط با عنوان

• الماس
• بلور‌
• بلور شناسی
• بلور معدنی
• بلور کلرید سدیم
• بلور کلرید سزیم
• بلور مکعبی مرکز حجمی
• بلور مکعبی مرکز سطحی
• خواص بلوری مواد
• دستگاه شاخص گذاری صفحات بلوری
• رشد بلور
• ساختار بلوری
• ساختار بلوری الماس
• ساختار بلوری تنگ پکیده
• ساختار مکعبی سولفید روی
• سلول یاخته بسیط
• شبکه بلوری
• شاخص میلر
• شبکه‌های چند بعدی
• نانوتکنولوژی

پیزوالکتریک در فیزیک

پیزوالکتریک در فیزیک

ژنراتور الکتریکی

ژنراتور الکتریکی

مقدمه

قبل از اینکه ارتباط بین مغناطیس و الکتریسته کشف شود، ژنراتورها از اصول الکتروستاتیک بهره می‌بردند. ماشین ویمشارت از القای الکتروستاتیک یا تأثیر کردن استفاده می‌کرد. ژنراتور واندوگراف از اثر تریبوالکتریک برق مالشی برای جدا سازی بارهای الکتریکی با استفاده از اصطکاک بین عایقها استفاده می‌کرد. ژنراتورهای الکتروستاتیک کارآمد نیستند و تنها برای آزمایشات علمی که نیازمند ولتاژهای بالا است، مناسب هستند.

فارادی

در سال 1831–1832م مایکل فارادی کشف کرد که بین دو سر یک هادی الکتریکی که بصورت عمود بر یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کند، اختلاف پتانسیلی ایجاد می‌شود. او اولین ژنراتور الکترومغناطیسی را بر اساس این اثر ساخت که از یک صفحه مسی دوار بین قطبهای یک آهنربای نعل اسبی تشکیل شده بود. این وسیله یک جریان مستقیم کوچک را تولید می کرد.

دینامو

دینامو اولین ژنراتور الکتریکی قادر به تولید برق برای صنعت بود و کماکان مهمترین ژنراتور مورد استفاده در قرن بیست و یکم است. دینامو از اصول الکترومغناطیس برای تبدیل چرخش مکانیکی به یک جریان الکتریکی متناوب ، استفاده می‌کند. اولین دینامو بر اساس اصول فارادی در سال 1832 توسط هیپولیت پیکسی که یک سازنده تجهیزات بود، ساخته شد. این وسیله دارای یک آهنربای دائم بود که توسط یک هندل گردانده می‌شد. آهنربای چرخنده بگونه‌ای قرار داده می‌شد که یک تکه آهن که با سیم پوشانده شده بود، از قطبهای شمال و جنوب آن عبور می‌کرد. پیکسی کشف کرد که آهنربای چرخنده ، هر بار که یک قطبش از سیم پیچ عبور می‌کند، تولید یک پالس جریان در سیم می‌کند. به علاوه قطبهای شمال و جنوب آهنربا جریانها را در جهتهای مختلف القا می‌کنند. پیکسی توانست با اضافه کردن یک کموتاتور جریان متناوب تولیدی به این روش را به جریان مستقیم تبدیل کند.

دیناموی گرام

به هر حال هر دوی این طرحها دارای مشکل یکسانی بودند: آنها پرشهای جریانی القا می‌کردند که از هیچ چیز پیروی نمی‌کرد. یک دانشمند ایتالیایی به نام آنتونیو پاسینوتی این مسأله را با جایگزینی سیم پیچ چرخنده توسط یک سیم پیچ حلقه‌ای که او با سیم پیچی یک حلقه آهنی درست کرده بود، حل کرد. این بدان معنی بود که آهنربا همواره از بخشی سیم پیچ عبور می‌کرد که این مسأله موجب یکنواختی جریان خروجی می‌شد. زنوب گرام چند سال بعد در حین طراحی اولین نیروگاه تجاری در پاریس در دهه 1870م ، این طرح را دوباره ابداع کرد. طراحی وی با نام دینامی گرام معروف است. نسخه‌های مختلف و تغییرات زیادی از آن هنگام تا کنون در این طراحی بوجود آمده است، اما ایده اصلی چرخش یک حلقه بی پایان از سیم ، کماکان قلب تمامی دیناموهای پیشرفته باقی ماند.

مفاهیم

دانستن این مطلب مهم است که ژنراتور تولید جریان الکتریکی می‌کنند و نه بار الکتریکی که در سیمهای سیم پیچی‌اش وجود دارد. این تا حدودی شبیه یک پمپ آب است که ایجاد یک جریان آب می‌کند اما خود آب را ایجاد نمی‌کند. ژنراتورهای الکتریکی دیگری هم وجود دارند، اما بر اساس دیگر پدیده‌های الکتریکی نظیر: پیزو الکتریسته و هیدرو دینامیک مغناطیسی ، ساختار یک دینامو شبیه یک موتور الکتریکی است و تمام انواع عمومی دیناموها می‌توانند مانند موتورها کار کنند. همچنین تمامی انواع عمومی موتورهای الکتریکی می‌توانند مانند یک ژنراتور کار کنند.

منبع: دانشنامه رشد

موتور الکتریکی

مقدمه

یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

انواع موتورهای الکتریکی

موتورهای DC

یکی از اولین موتورهای دوار ، اگر نگوییم اولین ، توسط مایکل فارادی در سال 1821م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه‌ور بود، می‌شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور می‌کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می‌آمد و نشان می‌داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم می‌شود. این موتور اغلب در کلاسهای فیزیک مدارس نشان داده می‌شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه ، از آب نمک استفاده می‌شود.

موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی ، بستگی دارد.

سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر ، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می‌کنند.
اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبکها و کموتاتور ، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.

موتورهای میدان سیم پیچی شده

آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر ، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.

موتورهای یونیورسال

یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور ینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می‌توان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان AC سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود.

مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می‌شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می‌شوند، اما عمومی‌ترین موتورهای AC در دستگاههایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی که گاهاً استفاده می‌شوند، هستند.

موتورهای AC

• موتورهای AC تک فاز:

معمولترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی ، اجاقهای ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز ، ایجاد کنند.

هنگام راه اندازی ، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار ، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.

• موتورهای AC سه فاز:

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان ، استفاده می‌کنند. اغلب ، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.

این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور ، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها ، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز ، به گردش در می‌آید. موتورهای سنکرون را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.

سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش ، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور ، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه ، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

موتورهای پله‌ای

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

موتورهای خطی

یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش ، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند

منبع: دانشنامه رشد

دیود

مقدمه

دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.6 ولت می‌‌باشد.

ولتاژ معکوس

هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌‌باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.

دسته بندی دیودها

در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.

اختراع دیود پلاستیکی (plastic diode)

محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند. این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه‌های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد. این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود. ایده اصلی از سال 2003 که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد. تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می‌شود.

منبع: دانشنامه رشد

الکترونیک

الکترونیک مطالعه و استفاده از وسائل الکتریکی ای می باشد که با کنترل جریان الکترون ها یا ذرات باردار الکتریکی دیگر در اسبابی مانند لامپ خلا و نیمه هادی ها کار می کنند. مطالعه محض چنین وسائلی ، شاخه ای از فیزیک است، حال آن که طراحی و ساخت مدارهای الکتریکی جزئی از رشته های مهندسی برق، الکترونیک و کامپیوتر می باشد.


سالهاست که واژه" الکترونیک" به طور مکرر در میان مردم استفاده می شود به طوریکه هر شخصی برداشت انفرادی خود را از این علم ویا موارد کاربردی آن مطرح می کند ، اما به صورت کلی عمدتا تعاریف و برداشتهایی که از این واژه عنوان می شود کامل نبوده و برداشتهای ظاهری عملا نمی تواند اهمیت و نفوذ روز افزون الکترونیک را در ارتباط باصنایع گوناگون بیان کند.

"الکترونیک" به طیف گسترده ای از الکتریسیته اطلاق می شود که با حرکت الکترونها در انواع مدارات نیمه هادی سر و کار دارد . اختراع ICها سبب آن شده است که دگر گونی های فراوانی در این علم پدیدار گشته و سیستمهای مدرن الکترونیکی از جمله مدارهای کنترل از راه دور ، ماهواره های فضایی ، رباتها و ... را پدید آورد.

در حال حاضر الکترونیک کلید فتح شگفتیهای جهان است و با تمام علوم و فنون موجود به نحوی پیوند خورده است . از وسائل ساده خانگی تا پیچیده ترین تکنیک های فضایی همه جا صحبت از تکنولوژی فراگیر الکترونیکی است و امروز صنعت مدرن بدون الکترونیک و تکنولوژی های وابسته به آن عملا مطرود و از کار افتاده است .

پیشرفت علم الکترونیک و وسعت حوزه عملکرد آن امروز بر همگان روشن است. علاوه بر وسائل الکترونیکی از جمله دستگاههای مخابراتی مثل رادیو ،تلویزیون ، ضبط صوت و تصویر ،انواع وسائل پزشکی ، صنعتی ،نظامی ، در دیگر وسائل غیر الکترونیکی هم ، کمتر وسیله ای را می توان یافت که الکترونیک در آن دخالتی نکرده باشد. از جمله در اتومبیل و صنایع حمل و نقل ، وسائل خانگی مثل ماشین لباسشوئی ،جاروبرقی و امثال آن نقش الکترونیک بسیار فعال و جالب توجه شده است.
با توجه به این مختصر می توان نتیجه گرفت که امروزه ، دیگر الکترونیک علم و یا تخصص ویژه افرا تحصیلکرده دانشگاهی و متخصصین این رشته نیست و بر همه افرادی که به نحوی با امور فنی درگیرند لازم است بفراخور حرفه خویش از این رشته اطلاعی داشته باشند.

مهندسان الکترونیک با خلق وعملکرد سیستمهای بسیار متنوعی سر وکار دارند که به منظور برآوردن نیازها و خواسته های جامعه طراحی می شوند. مهندسان الکترونیک در ایجاد ماشینهایی که تواناییهای بشر را در زمینه جسمی یاری و در زمینه محاسباتی افزایش می دهند نقش مهمی دارند . بخشی از طراحی و ایجاد سیستمهای الکترونیکی به توانایی ساخت مدلهای ریاضی اجزا و مدارهای الکتریکی بستگی دارد .برخی از مباحث پایه الکترونیک عبارتند از :

مدار های الکتریکی:

• المان های الکتریکی

1. مقاومت
2. خازن
3. سلف
4. ترانسفورماتور
5. دیود
6. ترانزیستور
7. IC
8. تقویت کننده های عملیاتی
9. مبدلها

نمایشگر اعداد دیجیتالی (seven segment)

الف-تعریف seven segment
1-ساعت دیجیتالی
2-ماشین حساب
3-ترازوی دیجیتالی

منبع: دانشنامه رشد

اجسام نیم رسانا

اجسام نیم رسانا

دید کلی

معمولاُ اجسام از لحاظ عبور یا عدم عبور الکتریسیته به دو دسته رسانا و عایق تقسیم می‌شود. اما گروه دیگری از اجسام نیز وجود دارد که بطور کامل رسانا و نه بطور کامل نارساناست. این گروه خاص از اجسام را نیم رسانا می‌گویند.

انواع نیم رسانا

نیم رسانای ذاتی

بخش عمده الکترونیک نوین ، وابسته به کاربرد مواد نیرم رسانا است. دیودهای نورگسیل « LEDها) ترانزیستورها و باتریهای خورشیدی از جمله عناصر الکترونیکی متداولی هستند که از نیم رساناها استفاده می‌کنند. نیم رساناهایی مانند Cds و ورمیلیون (Hgs) رنگهای درخشان دارند و هنرمندان نقاشی ، از آنها استفاده می‌کنند. آنچه که تعیین کننده خواص الکترونیکی نیم رسانا است گاف انرژی (گاف نواری). بین ظرفیت و نوار و رسانش است. در بعضی مواد مانند Cds این شکاف اندازه ثابتی دارد. این مواد ، نیم رساناهای ذاتی نامیده می‌شود.

هنگامی که نور سفید ، با نیم رسانا برهمکنش می‌کند الکترونها تحریک شده و به نوار رسانش می‌روند. Cds ، نور بنفش و تا حدودی نور آبی را در می‌آشامد. اما انرژی سایر بسامدها ، کمتر از انرژی لازم برای برانگیختن یک الکترون ورای گاف انرژی است. این بسامدها بازتاب می‌یابند و رنگی که مشاهده می‌کنیم، زرد است. در برخی نیم رساناها مانند GoAS و Pbs ، گاف نواری ، چنان کوچک است که تمام بسامدهای نور مرئی در آنها دیده می‌شوند. هیچ نور مرئی بازتابی وجود ندارد و ماده تیره رنگ است.

نیم رسانای مصنوعی

در بیشتر نیم رساناها که غیر ذاتی نامیده می‌شوند، اندازه گاف نواری ، با افزودن دقیق ناخالصیهایی کنترل می‌شود، که این فرآیند تقویت نامیده می‌شود. سیستم عمل تقویت روی سیلیکون یکی از متداولترین نیم رساناهاست.

نیم رسانای نوع n

وقتی به سیلیکون ، ناخالصی فسفر افزوده شود، تراز انرژی اتمی فسفر ، دقیقا در زیر نوار رسانش سیلیکون قرار می‌گیرد.
هر اتم فسفر ، 4 الکترون از 5 الکترون ظرفیتش را تشکیل نمونه با 4 اتم si مجاور بکار می‌برد و انرژی گرمایی به تنهایی کافی است تا باعث شود، الکترون اضافی ظرفیت به نوار رسانش بر انگیخته شده به یک یون p غیر متحرک را بر جای گذارد. اتمهای فسفر ، دهنده نامیده می‌شود. رسانش الکتریکی در این نوع نیم رسانا عمدتا در اثر حرکت الکترونهای حاصل از اتمهای دهنده در نوار رسانش، به وجود می‌آید. این نوع نیم رسانا نوع n نامیده میشود که در آن n به معنی منفی است، این نوعی بار الکتریکی که توسط الکترونها حمل می‌شود.

نیم رسانای نوع p

وقتی به سیلیکون ناخالص آلومینیم افزوده می‌شود. تراز انرژی اتمهای AL که اتمهای پذیرنده نامیده می‌شوند، درست بالای نوار ظرفیت سیلیکون قرار می‌گیرد. با سه اتم Si مجاور پیوند جفت الکترونی منظمی تشکیل می‌دهد. اما با چهارمین اتم Si فقط یک پیوند تک الکترونی تشکیل می‌دهد. یک الکترون به راحتی از نوار ظرفیت یک اتم آلومینیوم در تراز پذیرنده بر انگیخته می‌شود. در نهایت ، یک یون منفی تا A غیر متحرک بوجود می‌آمد و در نتیجه این فرآیند یک حفره مثبت در نوار ظرفیت پدیدار می‌شود. از آنجا که رسانش الکتریکی در این نوع نیم رسانا عمدتا شامل حرکت حفره‌های مثبت است این نوع نیم رسانا ، نوع P نامیده می‌شود.

کاربرد نیم رساناها در باطری خورشیدی

یک سلول خورشیدی که از نیم رساناها ساخته شده از سیلیکون استفاده می‌شود. لایه نازکی از نیم رسانای نوع P با یک نیم رسانای نوع n ، در ناحیه‌ای به نام پیوندگاه در تماس است. عمدتا عبور الکترونها و حفره‌های مثبت از میان پیوندگاه بسیار محدود است. زیرا چنین حرکتی ، منجر به تفکیک بار می‌شود: حفره‌های سبک ناشی از نیم رسانای نوع p که از پیوندگاه عبور می‌کنند ناگزیر از یونهای غیر متحرک تا A جدا خواهند شد و الکترونهای ناشی از نیم رسانای نوع n که از پیوندگاه عبور می‌کنند به ناچار از یونهای غیر متحرک ⁺P جدا می‌شوند.

حال در نظر بگیرید که نیم رسانای نوع p در معرض باریکه‌ای از نور قرار گیرد. الکترونهای واقع در نوار ظرفیت ، می‌توانند انرژی ، در آشامیده و همراه با ایجاد حفره‌های مثبت در نوار ظرفیت ، به لایه رسانش ارتقاء یابند. الکترونهای رسانش بر خلاف حفره‌های مثبت می‌توانند به راحتی از پیوندگاه عبور کرده وارد نیم رسانای نوع n شوند. این عمل ، سفارش الکترونها (جریان الکتریکی) را برقرار می‌کند. الکترونها می‌توانند توسط سیمها از میان یک مصرف کننده خارجی مانند لامپها ، موتورهای الکتریکی و … انتقال پیدا کنند و سرانجام به نیم رسانای نوع p باز گردند. جایی که آنها حفره‌های مثبت را پر می‌کنند

مقاومت الکتریکی

مقاومت الکتریکی

یک مقاومت ایده‌ال عنصری است با یک مقاومت الکتریکی که صرفنظر از ولتاژ اعمالی به دو سرش یا جریان الکتریکی عبوری از آن ، ثابت می‌ماند. اما بدلیل اینکه مقاومتهای جهان واقعی نمی‌توانند این شرایط ایده‌ال را برآورده سازند، آنها را بگونه‌ای طراحی می‌کنند که در برابر تغییرات دما و دیگر عوامل محیطی ، نوسانات کمی در مقاومت الکتریکی شان ایجاد شود. مقاومتها ممکن است که ثابت یا متغییر باشند. مقاومتهای متغیر پتانسیومتر یا رئوستا نیز خوانده می‌شوند و این اجازه را می‌دهند که مقاومت وسیله توسط تنظیم یک میله یا لغزش یک ابزار کنترلی ، تغییر کند.

تشخیص مقدار مقاومت با استفاده از نوارهای رنگی

مقاومتهای توان کم دارای ابعاد کوچک هستند، به همین دلیل مقدار مقاومت و تولرانس را بوسیله نوارهای رنگی مشخص می‌کنند که خود این روش به دو شکل صورت می‌گیرد:

1. روش چهار نواری
2. روش پنج نواری

روش اول برای مقاومتهای با تولرانس 2% به بالا استفاده می‌شود و روش دوم برای مقاومتهای دقیق و خیلی دقیق تولرانس کمتر از 2%) استفاده می‌شود. در اینجا به روش اول که معمولتر است می‌پردازیم. به جدول زیر توجه نمائید. هر کدام از این رنگها معرف یک عدد هستند:

0	سیاه
1	قهوه‌ای
2	قرمز
3	نارنجی
4	زرد
5	سبز
6	آبی
7	بنفش
8	خاکستری
9	سفید

دو رنگ دیگر هم روی مقاومتها به چشم می‌خورد: طلایی و نقره‌ای ، که روی یک مقاومت یا فقط طلایی وجود دارد یا نقره‌ای. اگر یک سر مقاومت به رنگ طلایی یا نقره‌ای بود ، ما از طرف دیگر مقاومت ، شروع به خواندن رنگها می‌کنیم. و عدد متناظر با رنگ اول را یادداشت می‌کنیم. سپس عدد متناظر با رنگ دوم را کنار عدد اول می‌نویسیم. سپس به رنگ سوم دقت می‌کنیم. عدد معادل آنرا یافته و به تعداد آن عدد ، صفر می‌گذاریم جلوی دو عدد قبلی( در واقع رنگ سوم معرف ضریب است ). عدد بدست آمده ، مقدار مقاومت برحسب اهم است. که آنرا می‌توان به کیلواهم نیز تبدیل کرد.

ساخت هر مقاومت با خطا همراه است. یعنی ممکن است 5% یا 10% یا 20%خطا داشته باشیم . اگر یک طرف مقاومت به رنگ طلایی بود ، نشان دهنده مقاومتی با خطا یا تولرانس 5 % است و اگر نقره‌ای بود نمایانگر مقاومتی با خطای 10% است.اما اگر مقاومتی فاقد نوار چهارم بود، بی رنگ محسوب شده و تولرانس آن را 20 %در نظر می‌گیریم.

به مثال زیر توجه نمایید:

از سمت چپ شروع به خواندن می‌کنیم. رنگ زرد معادل عدد 4 ، رنگ بنفش معادل عدد 7 ، رنگ قرمز معادل عدد 2 ، و رنگ طلایی معادل تولرانس ٪5 می‌باشد. پس مقدار مقاومت بدون در نظر گرفتن تولرانس ، مساوی 4700 اهم ، یا 4.7 کیلو اهم است و برای محاسبه خطا عدد4700 را ضربدر 5 و تقسیم بر 100 می‌کنیم، که بدست می‌آید: 235

4935 = 235 + 4700

4465 = 235 - 4700

مقدار واقعی مقاومت چیزی بین 4465 اهم تا 4935 اهم می‌باشد.

منبع: دانشنامه رشد

جریان مستقیم

جریان مستقیم

جریان مستقیم (DC یا جریان پیوسته) ، عبور پیوسته جریان الکتریسیته از یک هادی نظیر یک سیم از پتانسیل بالا به پتانسیل کم است. در جریان مستقیم ، بار الکتریکی همواره در یک جهت عبور می‌کند که این امر جریان مستقیم را از جریان متناوب (AC) متمایز می‌کند...............

 

 

قوس الکتریکی

قوس الکتریکی

تاریخچه :

در سال 1802 پتروف (V.P.Petrof) کشف کرد که اگر دو تکه زغال چوب را به قطب های باتری بزرگی وصل کنیم و آنها را به هم تماس دهیم و سپس کمی از هم جدا کنیم شعله روشنی بین دو تکه زغال دیده می شود. و انتهای آنها که از شدت گرما سفید شده است نور خیره کننده ای گسیل می دارد. قوس الکتریکی هفت سال بعد دیوی (H.Davy) فیزیکدان انگلیسی این پدیده را مشاهده نمود و پیشنهاد کرد که این پدیده به احترام ولتا قوس ولتا نامیده شود.

اثر پوکلز

علوم طبیعت > فیزیک > اپتیک > اپتیک هندسی

(cached)

---

دیدکلی

اثر پوکلز در برخی بلورها که فاقد یک مرکز تقارن‌اند، وجود دارد. به عبارت دیگر ، بلورها فاقد نقطه مرکزی هستند که از آن نقطه هر اتم می‌تواند به داخل یک اتم مشابه بازتاب پیدا کند. 32 رده تقارن بلوری وجود دارد و از بین آنها 20 تا ممکن است اثر پوکلز را نشان دهند. ضمنا همین 20 رده پیزو الکتریک (عایق‌هایی که در درونشان ممان دوقطبی وجود دارد و برای خنثی کردن این ممان دو قطبی‌ها ، در خلاف جهت ممان دو قطبی داخلی ، رویشان توزیع بار بوجود می‌آید) هستند. به این ترتیب بسیاری از بلورها و تمامی مایعات از نشان دادن اثر الکترونوری خطی مستثنی هستند.

تاریخچه

نخستین بار فیزیکدان آلمانی ، ((آلوین پوکلز|فردیش کارل آلوین پوکلز (Friedrich Card Alwin Pockels) در سال 1893_1272 این پدیده را در سطح وسیعی مورد مطالعه قرار داد. این پدیده یک اثر الکترونوری خطی است.

ساخت اتاقک پوکلز

برای ساختن اتاقک عملی پوکلز که به عنوان مدوله‌ساز عمل می‌کرد، می‌بایست تا سالهای 1940 انتظار می‌کشیدند، تا بلورهای مناسب تکامل پیدا کنند. اصل عمل کننده برای چنین ابزاری بطور خلاصه تغییر الکترونی دو شکستی (دو ضریب شکست متفاوت به نام ضریب شکست غیر عادی و عادی) توسط یک میدان الکتریکی اعمال شده نظام یافته تامین می‌شود. پس افت ولتاژ را می‌توان بطور دلخواه تغییر داد و از آنجا حالت قطبش موج خطی فرودی را تغییر داد. بدین طریق دستگاه به عنوان یک مدوله ساز قطبش کار می‌کند. دستگاههای قدیمی از آمونیوم دی‌هیدروژن فسفات یا ADP و پتاسیم دی‌هیدروژن فسفات به نام KDP ساخته شده‌اند، و هر دو هنوز هم در سطح وسیعی کاربرد دارند.

مشخصات اتاقک پوکلز

اتاقک پوکلز عبارت است از یک بلور مناسب فاقد تقارن مرکزی و سست یافته منفرد ، که در میدان الکتریکی قابل کنترل غوطه‌ور است. در این قبیل دستگاهها که نوعا در ولتاژهای نسبتا پایین کار می‌کنند، آنها خطی هستند. زمان پاسخ KDP خیلی کوتاه است، نوعا کمتر از 10 نانو ثانیه بوده و می‌تواند یک باریکه نور را تا فرکانس هرتز مدوله کند. از آنجا که باریکه نور الکترودها را می‌پیماید، آنها را معمولا از روکش‌های اکسید فلزی شفاف مانند ، غشای فلزی نازک ، توریها یا حلقه‌ها می‌سازند. خود بلور در غیاب میدان اعمال شده تک محور است و طوری ترازمندی می‌شود که محور نوری آن در راستای انتشار باریکه قرار گیرد.

کاربردها

اتاقک‌های پوکلز به عنوان بستاور بسیار سریع ، سوئیچ‌های Q برای لیزرها و جریان مستقیم برای مدوله کننده‌های نوری تا 30GHz بکار رفته‌اند. آنها همچنین در گستره وسعی از دستگاههای الکترو نوری مانند شیوه های نمایاندن پردازش داده‌ها بکار می‌روند.

چشم انداز

بر سر پژوهش پیرامون بلورهای الکترونوری تلاشهای فراوانی انجام شده است. گسترش این مواد بطور پیوسته اسامی بیگانه‌ای را به تکنولوژی نامانوس جدید افزده است. از جمله این اسامی می‌توان به لیتیوم تانتالات ، روبیدیوم دی‌هیدروژن فسفات ، لیتیوم نیوبات اشاره کرد.

مباحث مرتبط با عنوان

• اتاقک پوکلز
• اثر الکترونوری
• اثر کر
• انواع دستگاههای الکترونوری
• انواع لیزر
• بلور
• بلور الکترونوری
• پیزو الکتریک
• تار نوری
• تقارن بلوری
• توری پراش
• کریستال دوشکستی
• محور نوری
• ممان دوقطبی

میکروفن

آنچه به اینجا پیوند دارد... خواص بلورها امواج رادیویی آیفون انواع سیستمهای تقویت کننده دستگاه های جانبی فیزیک رادیو مقالات جدید فیزیک فرهنگ اصطلاحات و واژگاه سینمایی( ب ، پ) ردیابی صدای ناموزون

مهندسی و فن‌آوری > مهندسی > مهندسی الکترومکانیک علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک کلاسیک > آکوستیک

(cached)

---

مقدمه

میکروفوها تراگذارهایی هستند که انرژی آکوستیکی را به انرژی الکتریکی مبدل می‌سازند. این تراگذارها اگر در هوا کار کنند میکروفون و اگر در آب کار کنند هیدروفون نامیده می‌شوند. میکروفونها برای دو مقصود عمده بکار می‌روند. نخست ، برای تبدیل گفتار یا موسیقی به سیگنالهای الکتریکی که بوسیله انتقال یا بوسیله عمل دیگری گفتار یا موسیقی را دوباره تولید می‌کند. دوم ، میکروفونها را به عنوان دستگاه اندازه گیری بکار می‌برند؛ بدین سان که انرژی سیگنالهای آکوستیکی را بوسیله آنها به جریان الکتریسیته تبدیل می‌کنند و این جریان ر ا به دستگاههای اندازه گیری دیگری وارد می‌سازند.

پدیده‌های تبدیل انرژی آکوستیکی به انرژی الکتریکی

پدیده‌های فیزیک گوناگونی برای تبدیل انرژی آکوستیکی به انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این پدیده‌ها شامل ‌القای الکترومانتیتیک ، اثر پیزوالکتریک ، مغناطو تنگش ، تغییرات ظرفیت خازن و تغییرات مقاومت گرد زغال ، متراکم می‌شود. قبل از آنکه استعمال تقویت کننده‌هایی که با چراغهای تقویت کننده کار می‌کنند بسط و توسعه یابد، حساس نبودن طبیعی تمام پدیده‌های نامبرده ، بویژه پدیده آخرین ، سبب گردیده بود که آنها را در موارد عملی کمتر استعمال کنند و از اینرو پیوسته میکروفون کربن دار بکار می‌بردند.

ولی اکنون با ولتاژ و توان قابل ملاحظه‌ای که به کمک دستگاههای تقویت کننده یا لامپهای خلا بدست می‌آوریم، می‌توانیم میکروفونهایی را بکار بریم که حساسیتشان بارها کمتر است؛ مانند میکروفونهای الکترودینامیک ، میکروفونهای بلوری ، میکروفونهای خازنی ، ولی در عوض برتری اینگونه میکروفونها بر سایرین این است که پاسخ آنها خیلی یکنواخت‌تر است و نوفه که از ویژگیهای این قبیل دستگاههاست در آنها وجود ندارد. تمام میکروفونها را برای این بکار می‌برند که تغییرات متناوب فشار آکوستیکی درون محیط را تبدیل کنند به تغییرات مشابهی از ولت یا جریان در داخل مدار الکتریکی که متصل به آن است.

اگر پاسخ الکتریکی میکروفون ، مربوط به تغییرات گرادیان فشار نامیده می‌شوند. همچنین می‌توان میکروفونها را به دو دسته صوتی - توانی و صوت - کنترلی تقسیم کرد. در میکروفونهای صوت - توانی انرژی صوتی موج تابش موجب پیدایش انرژی الکتریکی در مدار میکروفون می‌گردد. در میکروفونهای صوت - کنترلی موجهای آکوستیکی فقط جریان الکتریسیته‌ای که از باتری یا منبع توان دیگری به میکروفون می‌رسد کنترل می‌کند.

میکروفونهای زغالی

میکروفونهای زغالی معمولا در دستگاههای تلفن و رادیو برای مقاصد ارتباطی بکار می‌روند. در این موارد ، باز داده الکتریکی نسبتا زیاد ، کمی قیمت و دوام آنها بیش از هماندهی پاسخ دستگاه دارای اهمیت است. عمل این میکروفونها تابع عمل تغییر مقاومت محفظه کوچکی است که از گرد زغال پر شده است و این محفظه با دکمه زغالی می‌نامند. در وسط دیافراگم زایده‌ای نصب گردیده که از طرف دیگر بر دکمه زغالی متکی است.

وقتی دیافراگم جابجا شود زایده متصل به آن ، فشار وارد به محفظه را که شامل گرد زغالی است تغییر می‌دهد و در نتیجه مقاومت الکتریکی از ذره‌ای به ذره‌ای دیگر نیز تغییر می‌کند، بطوری که مقاومت کلی دکمه زغالی ، که در حدود 100 اهم است، به پیروی از تغییر فشار آکوستیکی که بر دیافراگم وارد می‌شود تقریبا بطور خطی تغییر می‌کند.

میکروفون خازنی

میکروفون خازنی دستگاهی است که عمل آن تابع تغییرات ظرفیت الکتریکی بین یک صفحه ثابت و یک دیافراگم است که خیلی محکم از اطراف کشیده شده باشد. تکمیل این میکروفون در سال 1917 بوسیله ونت را می‌توان اساس و پایه مهمی در تاریخ الکترو آکوستیک جدید شناخت و سالهای درازی این نوع میکروفون به عنوان یک دستگاه صوتی که دارای خصوصیتهای برجسته باشد پذیرفته همگان بوده است. با این وجود میکروفون خازنی نقصهای متعددی دارد؛ از جمله اینکه امپدانس درونی آن بسیار است و بواسطه همین خاصیت لازم می‌شود که در موقع استعمال ، آنرا با یک تقویت کننده مقدماتی به طریقی بسیار نزدیک همراه سازند و این امر سبب می‌گردد که در داخل امپدانس فوق العاده زیادی که برای تریدون میکروفون با تقویت کننده مقدمتی لازم است تولید نوفه گردد.

برای این میکروفون یک ولتاژ پلاریزه کننده که بتواند در فاصله 200 تا 400 ولت تغییر کند لازم است و این ولتاژ را یا باید از باتری گرفت و یا بوسیله یک دستگاه مستقیم کننده بازاده‌شان بوسیله صافی خیلی خوب تصفیه شده باشد تأمین کرد. در نتیجه این نقصها بجای استعمال میکروفون خازنی میکروفونهای بلوردار یا میکروفونهای الکترودینامیک را در بسیاری از دستگاههای صوتی بکار می‌برند، ولی کاربرد زیاد آن به عنوان دستگاه استانده اولیه جهت تنظیم اسبابها در پژوهشهای آکوستیکی بواسطه دقت زیادی است که این میکروفون در موقع ضبط صوت دارد و از اینرو هنوز برای تأیید تجزیه و تحلیلهای تجربی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از آنجا که امپدانس درونی میکروفون از نوع ظرفیت است، اثر اولیه عمده ظرفیت کابل این است که بدون حذف بعضی از فرکانسها در آنها تنکش وارد سازد. میکروفونهای خازنی معمولی عموما برای تنظیم دستگاههای دیگر بکار می‌روند. برای این مقاصد الزام گذاشتن تقویت کننده مقدماتی در محفظه میکروفون عیبی ندارد، مگر اینکه چون اندازه فیزیکی میکروفون را زیاد می‌کند ممکن است پدیده پراش ایجاد شود و اندازه گیری موجهای صوتی را مخدوش سازد.

یکی از برتریهای میکروفون خازنی در موقعی که برای استانده کردن سایر کمیتها بکار می‌رود این است که مانند میکروفونهای الکترودینامیکی احتیاجی به ترانسفورماتور ترونده ندارد. بدین طریق از تغییراتی در نسبت ولتاژ ترانسفورماتور که سبب تغییر فرکانس و یا سبب تغییر بار می‌شود اجتناب می‌گردد و به علاوه پاسخ مدار باز میکروفون خارنی نسبت به تغییرات کمیتهای فیزیکی از قبیل مقاومت و مغناطیس شدن مستقل است. در اثر این خاصیت امکان دارد میکروفونهایی ساخت که از لحاظ فیزیکی کاملا مشابه باهم باشند و به علاوه تنظیم آنها ثابت بماند و با گذشتن زمان تغییر نکند و از آن راه بتوان دستگاهی را به کمک آن را بطور دقیقی تنظیم کرد و برای سایر کارها به کار برد.

میکروفونهای پیزوالکتریک

در میکروفونهای پیزوالکتریک بلورها یا دی الکتریکهایی بکار می‌برند که خاصیت این را دارند که وقتی تغییر شکلی در اثر فشار موجهای صوتی در آن پیدا شود، بطور الکتریکی پلاریزه شده و ولتاژی که تابع خطی تغییر شکل مکانیکی وارد است، ایجاد می‌کنند. اثر مستقیم خاصیت پیزوالکتریسیته در سال 1880 میلادی بوسیله برادران کوری کشف گردید.

اگر امتداد برش بلور چنان باشد که تراکم وارد در امتدادی که سبب گردد که سطح فوقانی نسبت به سطح تحتانی از لحاظ الکتریکی مثبت بشود، وقتی تراکم در همین امتداد به کشش تبدیل شود علامت بارهای الکتریکی روی دو سطح همچنین جهت ولتاژ روی آنها نیز تغییر علامت می‌دهند. در اثر عمل معکوس اگر بواسطه وارد کردن پتانسیل الکتریکی آن را پلاریزه کنیم، یعنی روی یکی از سطوح بار مثبت و بر روی دیگری بار منفی قرار گیرد، بلور تحت فشار واقع می‌شود.

وقتی موضوع بحث درباره میکروفونهای بلوری یا سرامیکی باشد انسان فقط علاقمند به اثر مستقیم خاصیت پیزوالکتریسته می‌شود. با این همه ، از آنجا که خاصیت پیزوالکتریسیته پدیده برگشت پذیر است، تمام انواع میکروفونهای پیزوالکتریک را می‌توان با وارد ساختن اختلاف پتانسیل متناوب به طرفین آنها به یک منبع صوتی ضعیف تبدیل کرد. نمک راشل قویترین خاصیت پیزوالکتریسیته را در میان تمام موادی که دارای این خاصیت هستند داراست و از اینرو غالبا استعمال آن را در طرحهای مربوط به میکروفونهای بلوری وارد می‌سازند. متأسفانه بریده‌های این نمک در اثر رطوبت خراب می‌شود و در دمای بیش از F 115˚ ضایع و غیر قابل استفاده می‌گردند.

برش X از این نمک که به زاویه ˚45 باشد بواسطه ضریب زیادی که در خاصیت تروش الکترومانیتیک داراد غالبا مورد استعمال دارد، ولی عیبش این است که خاصیت دی الکتریک آن بسیار متغیر است و این موضوع بر حساسیت یا بازداده ولتاژ بلور تأثیر می‌گذارد. برشهای بلوری که از بلور دی ایدروفسفات و آمونیوم مصنوعی بریده شده باشند و به اسم بلور ADP نامیده می‌شوند. عموما در ساختمان میکروفونهایی بکار می‌روند که باید در دمای زیادی استعمال گردند، زیرا اگر چه حساسیت آنها از نمک راشل کمتر است، ولی می‌توانند بدون خراب شدن در دمای بیش از F 200˚ بکار می‌روند. بعلاوه خاصیت پیزوالکتریسیته و دی الکتریک آنها هم در اثر تغییر دما خیلی کم تغییر می‌کند.

میکروفن سرامیکی

ماده پیزوالکتریک سودمند دیگری عبارت از سرامیکی است که از تیتانات دوباریم می‌سازند. این سرامیک را به این طریق پلاریزه می‌کنند که بر آن یک ولتاژ الکترواستاتیک ثابت در حدود 20000 ولت بر سانتیمتر به مدت چند دقیقه وارد می‌سازند. اگر بخواهیم که خاصیت که خاصیت پلاریزه بودن سرامیک فوق را زیاد کنیم باید دمای آن را از دمای کوری خود جسم که C 120˚ است بالاتر برده و ولتاژ خارجی پلاریزه کننده را هنگام سرد شدن سرامیک بر آن وارد سازیم.

میکروفونهایی که در آنها تیتانات دوباریم پلاریزه شده یا مواد مشابه بکار رفته باشند میکروفونهای سرامیکی نامیده می‌شوند. این گونه میکروفونها را ممکن است به نوبت همراه میکروفونهای بلوری بکار برد، ولی باید متوجه بود که حسایت آنها از میکروفونهای بلوری ADP یا میکروفونهایی که با نمک راشل ساخته شده‌اند به اندازه 10db کمتر است.

مزایا و معایب

برتری میکروفونهای سرامیکی بر میکروفونهای بلوری در این است که تحمل زیاد را دارند و در رطوبت زیاد هم ضایع نمی‌گردند. وقتی ماده خاصیت پیزوالکتریسیته را دارا باشد مقدار اختلاف پتانسیلی که در آن پیدا می‌شود، تابع نوع تغییر شکل و امتداد سطوح خارجی آن نسبت به محورهای مختلف بلور است. تغییر شکلهایی که در اثر خمش و حرکت عرضی و تراکم باشد تا بحال درباره آنها بکار رفته است. همچنین تغییر شکل را ممکن است بواسطه وارد ساختن موجهای صوتی مستقیم بر آنها بوجود آورد.

عیب عمده این قبیل میکروفونها در زیادی امپدانس مکانیکی عنصر ارتعاش کننده آنهاست. وقتی آنها را در داخل آبگونها بکار بریم زیادی امپدانس آنها اهمیتی ندارد، و به همین جهت تراگذارهایی (هیدروفونها) ساخته شده‌اند که عموما مورد استعمال دارند، ولی اگر بخواهیم آنها را در هوا بکار بریم بواسطه عدم تطبیق بسیار زیاد امپدانس مکانوآکوستیکی که موجود است، در اثر فشار معمولی موجهای آکوستیکی فقط ولتاژ بسیار کوچکی را نشان می‌دهند. در اینجا موجهای صوتی بر یک دیافراگم سبک وارد می‌شوند. وسط این دیافراگم سوزنی نصب شده که سر دیگر آن به گوشه یا کناره عنصر پیزوالکتریک متصل گشته است.

اگر چه عنصر پیزوالکتریک اینگونه میکروفونها را می‌توان فقط با یک عدد بلور به عنوان مولد ولتاژ انتخاب کرد، دو بلور به عنوان مولد ولتاژ انتخاب کرد، دو بلور را به هم می‌چسبانند و به نام بیمورف در میکروفون نصب می‌کنند. عموما امپدانس مکانیکی بیمورف از امپدانس مکانیکی یک بلور تنها که همان مقدار ولتاژ را ایجاد کند کمتر است. هر دو طرف هر کدام از بلورهای بیمورف را بوسیله روکش بسیار نازکی از فلز می‌پوشانند تا اتصال الکتریکی بهتر انجام گیرد. بلورها را می‌توان بطور سری یا موازی نسبت به یکدیگر نصب کرد. در حالتی که بطور سری نسبت به هم قرار گرفته باشند ولتاژ بیشتری تولید می‌کنند و اگر نسبت به یکدیگر موازی باشند امپدانس داخلی آنها کمتر می‌شود.

ولتاژ بازداده عنصر بیمورف متناسب است با دامنه تغییر شکل آن. بنابراین همانطوری که در مورد میکروفون خازنی عمل کردیم عنصر متحرک میکروفون را باید طوری طرح ریزی کرد که حرکت آن بوسیله سختی دستگاه نصب کنترل شود. در نتیجه باید ترتیبی بدهیم که فرکانش اصلی رزونانس مکانیکی کلی دستگاه ارتعاش ، شامل دیافراگم ، سوزن اتصال ، بیمورف تا اندازه بالاتر از فرکانسی باشد که می‌خواهیم در آن حدود پاسخ دستگاه نسبتا یکنواخت بشود. این شرط در انتخاب شایسته بیمورف و جرم کلی دستگاه حاصل می‌گردد.

موارد کاربرد

میکروفونهای پیزوالکتریک در موقع ایراد خطابه‌های عمومی استعمال فراوان دارند. همچنینی آنها را با تراز صداسنج و میکروفونهای کوچکی که درون گوش می‌گذارند، بکار می‌برند. برتری آنها در موارد استعمالی که ذکر کردیم در این است که پاسخ رضایت بخش نسبت به فرکانس ، حساسیت نسبتا زیاد ، بهای کم و حجم کوچکی دارند. می‌توان دیافراگمهای کم بهایی را که برای این کار تهیه شده پیدا کرد، که در فرکانسهای بین 20 تا 10000 سیکل بر ثانیه حداکثر تا کمتر از 5db نسبت به حساسیت متوسطشان تغییر کنند.

نمونه حساسیت متوسط 50db- برای یک ولت در هر میکروبار است. در حقیقت امپدانس الکتریکی میکروفون عبارت است از امپدانس الکتریکی ظرفیت دی الکتریک. به عنوان نمونه‌ای از مقدار این ظرفیت می‌توان 3000µf را نام برد. این ظرفیت نسبت به ظرفیت میکروفونهای خازنی بزرگتر است و از اینرو میکروفونهای پیزوالکتریک را ممکن است بوسیله کابلی که بسیار دراز نباشد به تقویت کننده مخصوص فرکانسهای شنیدنی متصل ساخت؛ پس بکار بردن تقویت کننده مقدماتی دیگر لزومی ندارد.

میکروفونهای الکترودینامیک با پیچک متحرک

میکروفون "دینامیک" یا میکروفون ساده با یک پیچک تنها شامل دیافراگم سبکی است که سیم پیچ کوچکی بطور یکپارچه به آن اتصال دارد، چنانکه دیافراگم و پیچک یک جسم سخت را تشکیل می‌دهند. اثر موجهای صوتی بر دیافراگم ، سبب می‌شود که پیچک در میدان مغناطیسی ثابت و دائمی حرکت کند، و در نتیجه نیروی محرکه الکتریکی به فرمول مقابل در آن پیدا می شود: e = Bvl.

در رابطه بالا B چگالی شار میدان مغناطیسی بر حسب وبر بر متر مربع ، l طول سیم پیچ بر حسب متر و ν سرعت حرکت سیم پیچ در داخل میدان بر حسب متر بر ثانیه است. اصولا میکروفون یا پیچک متحرک به بلندگوی با تابش مستقیم شبیه است، با فرق اینکه میکروفون بر عکس بلندگو انرژی صوتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در عمل بلندگوهای با تابش مستقیم کوچکی که در تجارتخانه‌ها یا اداره‌ها بکار می‌روند معمولا کار میکروفون را هم انجام می‌دهند.

مباحث مرتبط با عنوان

• آکوستیک
• اثر پیزوالکتریک
• الکترو آکوستیک
• بلندگو
• طول موج
• مشخصه‌های فنی بلندگو
• موج صوتی
• فرکانس
• میکروفون بلوری
• میکروفون پیزوالکتریک
• میکروفن خازنی
• میکروفون زغالی
• هیدروفن

پیزوالکتریسیته

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

(تغییر مسیر از پیزوالکتریک)

Jump to: navigation, search

در متن این مقاله یا بخش از هیچ منبعی نام برده نشده‌است. شما می‌توانید با افزودن منابع بر طبق شیوه‌نامهٔ ارجاع به منابع، به ویکی‌پدیا کمک کنید.

فهرست مندرجات

[مخفی شود]

• ۱ رفتار پیزوالکتریک
• ۲ پیزوالکتریک معکوس
• ۳ شرایط پیزوالکتریک
• ۴ مثال‌هایی از مواد پیزوالکتریک
• ۵ جستارهای وابسته

[ویرایش] رفتار پیزوالکتریک

رفتار پیزوالکتریک یا پیزوالکتریسیته عبارتست از تولید الکتریسیته (ایجاد شده توسط پلاریزاسیون) توسط یک کریستال در اثر اعمال تنش.

[ویرایش] پیزوالکتریک معکوس

زمانی که یک میدان الکتریکی به یک کریستال پیزوالکتریک اعمال شود، تحت کرنش قرار می‌گیرد که اصطلاحا آن را رفتار پیزوالکتریک معکوس می‌نامند.

[ویرایش] شرایط پیزوالکتریک

شرط ضروری برای پیزوالکتریک بودن یک کریستال، عدم وجود تقارن مرکزی در ساختار کریستالی است.

[ویرایش] مثال‌هایی از مواد پیزوالکتریک

• ترکیبات سرب-زیرکنات-تیتانات (PZT) با ساختار پروسکایت
• ZnO
• کوارتز

[ویرایش] جستارهای وابسته

• نقطه کیوری

برگرفته از «http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%BE%DB%8C%D8%B2%D9%88%D8%A7%D9%84%DA%A9%D8%AA%D8%B1%DB%8C%D8%B3%DB%8C%D8%AA%D9%87»

رده‌های صفحه: مقالات بدون منبع

اثر پوکلز

علوم طبیعت > فیزیک > اپتیک > اپتیک هندسی

(cached)

---

دیدکلی

اثر پوکلز در برخی بلورها که فاقد یک مرکز تقارن‌اند، وجود دارد. به عبارت دیگر ، بلورها فاقد نقطه مرکزی هستند که از آن نقطه هر اتم می‌تواند به داخل یک اتم مشابه بازتاب پیدا کند. 32 رده تقارن بلوری وجود دارد و از بین آنها 20 تا ممکن است اثر پوکلز را نشان دهند. ضمنا همین 20 رده پیزو الکتریک (عایق‌هایی که در درونشان ممان دوقطبی وجود دارد و برای خنثی کردن این ممان دو قطبی‌ها ، در خلاف جهت ممان دو قطبی داخلی ، رویشان توزیع بار بوجود می‌آید) هستند. به این ترتیب بسیاری از بلورها و تمامی مایعات از نشان دادن اثر الکترونوری خطی مستثنی هستند.

تاریخچه

نخستین بار فیزیکدان آلمانی ، ((آلوین پوکلز|فردیش کارل آلوین پوکلز (Friedrich Card Alwin Pockels) در سال 1893_1272 این پدیده را در سطح وسیعی مورد مطالعه قرار داد. این پدیده یک اثر الکترونوری خطی است.

ساخت اتاقک پوکلز

برای ساختن اتاقک عملی پوکلز که به عنوان مدوله‌ساز عمل می‌کرد، می‌بایست تا سالهای 1940 انتظار می‌کشیدند، تا بلورهای مناسب تکامل پیدا کنند. اصل عمل کننده برای چنین ابزاری بطور خلاصه تغییر الکترونی دو شکستی (دو ضریب شکست متفاوت به نام ضریب شکست غیر عادی و عادی) توسط یک میدان الکتریکی اعمال شده نظام یافته تامین می‌شود. پس افت ولتاژ را می‌توان بطور دلخواه تغییر داد و از آنجا حالت قطبش موج خطی فرودی را تغییر داد. بدین طریق دستگاه به عنوان یک مدوله ساز قطبش کار می‌کند. دستگاههای قدیمی از آمونیوم دی‌هیدروژن فسفات یا ADP و پتاسیم دی‌هیدروژن فسفات به نام KDP ساخته شده‌اند، و هر دو هنوز هم در سطح وسیعی کاربرد دارند.

مشخصات اتاقک پوکلز

اتاقک پوکلز عبارت است از یک بلور مناسب فاقد تقارن مرکزی و سست یافته منفرد ، که در میدان الکتریکی قابل کنترل غوطه‌ور است. در این قبیل دستگاهها که نوعا در ولتاژهای نسبتا پایین کار می‌کنند، آنها خطی هستند. زمان پاسخ KDP خیلی کوتاه است، نوعا کمتر از 10 نانو ثانیه بوده و می‌تواند یک باریکه نور را تا فرکانس هرتز مدوله کند. از آنجا که باریکه نور الکترودها را می‌پیماید، آنها را معمولا از روکش‌های اکسید فلزی شفاف مانند ، غشای فلزی نازک ، توریها یا حلقه‌ها می‌سازند. خود بلور در غیاب میدان اعمال شده تک محور است و طوری ترازمندی می‌شود که محور نوری آن در راستای انتشار باریکه قرار گیرد.

کاربردها

اتاقک‌های پوکلز به عنوان بستاور بسیار سریع ، سوئیچ‌های Q برای لیزرها و جریان مستقیم برای مدوله کننده‌های نوری تا 30GHz بکار رفته‌اند. آنها همچنین در گستره وسعی از دستگاههای الکترو نوری مانند شیوه های نمایاندن پردازش داده‌ها بکار می‌روند.

چشم انداز

بر سر پژوهش پیرامون بلورهای الکترونوری تلاشهای فراوانی انجام شده است. گسترش این مواد بطور پیوسته اسامی بیگانه‌ای را به تکنولوژی نامانوس جدید افزده است. از جمله این اسامی می‌توان به لیتیوم تانتالات ، روبیدیوم دی‌هیدروژن فسفات ، لیتیوم نیوبات اشاره کرد.

مباحث مرتبط با عنوان

• اتاقک پوکلز
• اثر الکترونوری
• اثر کر
• انواع دستگاههای الکترونوری
• انواع لیزر
• بلور
• بلور الکترونوری
• پیزو الکتریک
• تار نوری
• تقارن بلوری
• توری پراش
• کریستال دوشکستی
• محور نوری
• ممان دوقطبی

میکروفن

آنچه به اینجا پیوند دارد... خواص بلورها امواج رادیویی آیفون انواع سیستمهای تقویت کننده دستگاه های جانبی فیزیک رادیو مقالات جدید فیزیک فرهنگ اصطلاحات و واژگاه سینمایی( ب ، پ) ردیابی صدای ناموزون

مهندسی و فن‌آوری > مهندسی > مهندسی الکترومکانیک علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک کلاسیک > آکوستیک

(cached)

---

مقدمه

میکروفوها تراگذارهایی هستند که انرژی آکوستیکی را به انرژی الکتریکی مبدل می‌سازند. این تراگذارها اگر در هوا کار کنند میکروفون و اگر در آب کار کنند هیدروفون نامیده می‌شوند. میکروفونها برای دو مقصود عمده بکار می‌روند. نخست ، برای تبدیل گفتار یا موسیقی به سیگنالهای الکتریکی که بوسیله انتقال یا بوسیله عمل دیگری گفتار یا موسیقی را دوباره تولید می‌کند. دوم ، میکروفونها را به عنوان دستگاه اندازه گیری بکار می‌برند؛ بدین سان که انرژی سیگنالهای آکوستیکی را بوسیله آنها به جریان الکتریسیته تبدیل می‌کنند و این جریان ر ا به دستگاههای اندازه گیری دیگری وارد می‌سازند.

پدیده‌های تبدیل انرژی آکوستیکی به انرژی الکتریکی

پدیده‌های فیزیک گوناگونی برای تبدیل انرژی آکوستیکی به انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این پدیده‌ها شامل ‌القای الکترومانتیتیک ، اثر پیزوالکتریک ، مغناطو تنگش ، تغییرات ظرفیت خازن و تغییرات مقاومت گرد زغال ، متراکم می‌شود. قبل از آنکه استعمال تقویت کننده‌هایی که با چراغهای تقویت کننده کار می‌کنند بسط و توسعه یابد، حساس نبودن طبیعی تمام پدیده‌های نامبرده ، بویژه پدیده آخرین ، سبب گردیده بود که آنها را در موارد عملی کمتر استعمال کنند و از اینرو پیوسته میکروفون کربن دار بکار می‌بردند.

ولی اکنون با ولتاژ و توان قابل ملاحظه‌ای که به کمک دستگاههای تقویت کننده یا لامپهای خلا بدست می‌آوریم، می‌توانیم میکروفونهایی را بکار بریم که حساسیتشان بارها کمتر است؛ مانند میکروفونهای الکترودینامیک ، میکروفونهای بلوری ، میکروفونهای خازنی ، ولی در عوض برتری اینگونه میکروفونها بر سایرین این است که پاسخ آنها خیلی یکنواخت‌تر است و نوفه که از ویژگیهای این قبیل دستگاههاست در آنها وجود ندارد. تمام میکروفونها را برای این بکار می‌برند که تغییرات متناوب فشار آکوستیکی درون محیط را تبدیل کنند به تغییرات مشابهی از ولت یا جریان در داخل مدار الکتریکی که متصل به آن است.

اگر پاسخ الکتریکی میکروفون ، مربوط به تغییرات گرادیان فشار نامیده می‌شوند. همچنین می‌توان میکروفونها را به دو دسته صوتی - توانی و صوت - کنترلی تقسیم کرد. در میکروفونهای صوت - توانی انرژی صوتی موج تابش موجب پیدایش انرژی الکتریکی در مدار میکروفون می‌گردد. در میکروفونهای صوت - کنترلی موجهای آکوستیکی فقط جریان الکتریسیته‌ای که از باتری یا منبع توان دیگری به میکروفون می‌رسد کنترل می‌کند.

میکروفونهای زغالی

میکروفونهای زغالی معمولا در دستگاههای تلفن و رادیو برای مقاصد ارتباطی بکار می‌روند. در این موارد ، باز داده الکتریکی نسبتا زیاد ، کمی قیمت و دوام آنها بیش از هماندهی پاسخ دستگاه دارای اهمیت است. عمل این میکروفونها تابع عمل تغییر مقاومت محفظه کوچکی است که از گرد زغال پر شده است و این محفظه با دکمه زغالی می‌نامند. در وسط دیافراگم زایده‌ای نصب گردیده که از طرف دیگر بر دکمه زغالی متکی است.

وقتی دیافراگم جابجا شود زایده متصل به آن ، فشار وارد به محفظه را که شامل گرد زغالی است تغییر می‌دهد و در نتیجه مقاومت الکتریکی از ذره‌ای به ذره‌ای دیگر نیز تغییر می‌کند، بطوری که مقاومت کلی دکمه زغالی ، که در حدود 100 اهم است، به پیروی از تغییر فشار آکوستیکی که بر دیافراگم وارد می‌شود تقریبا بطور خطی تغییر می‌کند.

میکروفون خازنی

میکروفون خازنی دستگاهی است که عمل آن تابع تغییرات ظرفیت الکتریکی بین یک صفحه ثابت و یک دیافراگم است که خیلی محکم از اطراف کشیده شده باشد. تکمیل این میکروفون در سال 1917 بوسیله ونت را می‌توان اساس و پایه مهمی در تاریخ الکترو آکوستیک جدید شناخت و سالهای درازی این نوع میکروفون به عنوان یک دستگاه صوتی که دارای خصوصیتهای برجسته باشد پذیرفته همگان بوده است. با این وجود میکروفون خازنی نقصهای متعددی دارد؛ از جمله اینکه امپدانس درونی آن بسیار است و بواسطه همین خاصیت لازم می‌شود که در موقع استعمال ، آنرا با یک تقویت کننده مقدماتی به طریقی بسیار نزدیک همراه سازند و این امر سبب می‌گردد که در داخل امپدانس فوق العاده زیادی که برای تریدون میکروفون با تقویت کننده مقدمتی لازم است تولید نوفه گردد.

برای این میکروفون یک ولتاژ پلاریزه کننده که بتواند در فاصله 200 تا 400 ولت تغییر کند لازم است و این ولتاژ را یا باید از باتری گرفت و یا بوسیله یک دستگاه مستقیم کننده بازاده‌شان بوسیله صافی خیلی خوب تصفیه شده باشد تأمین کرد. در نتیجه این نقصها بجای استعمال میکروفون خازنی میکروفونهای بلوردار یا میکروفونهای الکترودینامیک را در بسیاری از دستگاههای صوتی بکار می‌برند، ولی کاربرد زیاد آن به عنوان دستگاه استانده اولیه جهت تنظیم اسبابها در پژوهشهای آکوستیکی بواسطه دقت زیادی است که این میکروفون در موقع ضبط صوت دارد و از اینرو هنوز برای تأیید تجزیه و تحلیلهای تجربی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از آنجا که امپدانس درونی میکروفون از نوع ظرفیت است، اثر اولیه عمده ظرفیت کابل این است که بدون حذف بعضی از فرکانسها در آنها تنکش وارد سازد. میکروفونهای خازنی معمولی عموما برای تنظیم دستگاههای دیگر بکار می‌روند. برای این مقاصد الزام گذاشتن تقویت کننده مقدماتی در محفظه میکروفون عیبی ندارد، مگر اینکه چون اندازه فیزیکی میکروفون را زیاد می‌کند ممکن است پدیده پراش ایجاد شود و اندازه گیری موجهای صوتی را مخدوش سازد.

یکی از برتریهای میکروفون خازنی در موقعی که برای استانده کردن سایر کمیتها بکار می‌رود این است که مانند میکروفونهای الکترودینامیکی احتیاجی به ترانسفورماتور ترونده ندارد. بدین طریق از تغییراتی در نسبت ولتاژ ترانسفورماتور که سبب تغییر فرکانس و یا سبب تغییر بار می‌شود اجتناب می‌گردد و به علاوه پاسخ مدار باز میکروفون خارنی نسبت به تغییرات کمیتهای فیزیکی از قبیل مقاومت و مغناطیس شدن مستقل است. در اثر این خاصیت امکان دارد میکروفونهایی ساخت که از لحاظ فیزیکی کاملا مشابه باهم باشند و به علاوه تنظیم آنها ثابت بماند و با گذشتن زمان تغییر نکند و از آن راه بتوان دستگاهی را به کمک آن را بطور دقیقی تنظیم کرد و برای سایر کارها به کار برد.

میکروفونهای پیزوالکتریک

در میکروفونهای پیزوالکتریک بلورها یا دی الکتریکهایی بکار می‌برند که خاصیت این را دارند که وقتی تغییر شکلی در اثر فشار موجهای صوتی در آن پیدا شود، بطور الکتریکی پلاریزه شده و ولتاژی که تابع خطی تغییر شکل مکانیکی وارد است، ایجاد می‌کنند. اثر مستقیم خاصیت پیزوالکتریسیته در سال 1880 میلادی بوسیله برادران کوری کشف گردید.

اگر امتداد برش بلور چنان باشد که تراکم وارد در امتدادی که سبب گردد که سطح فوقانی نسبت به سطح تحتانی از لحاظ الکتریکی مثبت بشود، وقتی تراکم در همین امتداد به کشش تبدیل شود علامت بارهای الکتریکی روی دو سطح همچنین جهت ولتاژ روی آنها نیز تغییر علامت می‌دهند. در اثر عمل معکوس اگر بواسطه وارد کردن پتانسیل الکتریکی آن را پلاریزه کنیم، یعنی روی یکی از سطوح بار مثبت و بر روی دیگری بار منفی قرار گیرد، بلور تحت فشار واقع می‌شود.

وقتی موضوع بحث درباره میکروفونهای بلوری یا سرامیکی باشد انسان فقط علاقمند به اثر مستقیم خاصیت پیزوالکتریسته می‌شود. با این همه ، از آنجا که خاصیت پیزوالکتریسیته پدیده برگشت پذیر است، تمام انواع میکروفونهای پیزوالکتریک را می‌توان با وارد ساختن اختلاف پتانسیل متناوب به طرفین آنها به یک منبع صوتی ضعیف تبدیل کرد. نمک راشل قویترین خاصیت پیزوالکتریسیته را در میان تمام موادی که دارای این خاصیت هستند داراست و از اینرو غالبا استعمال آن را در طرحهای مربوط به میکروفونهای بلوری وارد می‌سازند. متأسفانه بریده‌های این نمک در اثر رطوبت خراب می‌شود و در دمای بیش از F 115˚ ضایع و غیر قابل استفاده می‌گردند.

برش X از این نمک که به زاویه ˚45 باشد بواسطه ضریب زیادی که در خاصیت تروش الکترومانیتیک داراد غالبا مورد استعمال دارد، ولی عیبش این است که خاصیت دی الکتریک آن بسیار متغیر است و این موضوع بر حساسیت یا بازداده ولتاژ بلور تأثیر می‌گذارد. برشهای بلوری که از بلور دی ایدروفسفات و آمونیوم مصنوعی بریده شده باشند و به اسم بلور ADP نامیده می‌شوند. عموما در ساختمان میکروفونهایی بکار می‌روند که باید در دمای زیادی استعمال گردند، زیرا اگر چه حساسیت آنها از نمک راشل کمتر است، ولی می‌توانند بدون خراب شدن در دمای بیش از F 200˚ بکار می‌روند. بعلاوه خاصیت پیزوالکتریسیته و دی الکتریک آنها هم در اثر تغییر دما خیلی کم تغییر می‌کند.

میکروفن سرامیکی

ماده پیزوالکتریک سودمند دیگری عبارت از سرامیکی است که از تیتانات دوباریم می‌سازند. این سرامیک را به این طریق پلاریزه می‌کنند که بر آن یک ولتاژ الکترواستاتیک ثابت در حدود 20000 ولت بر سانتیمتر به مدت چند دقیقه وارد می‌سازند. اگر بخواهیم که خاصیت که خاصیت پلاریزه بودن سرامیک فوق را زیاد کنیم باید دمای آن را از دمای کوری خود جسم که C 120˚ است بالاتر برده و ولتاژ خارجی پلاریزه کننده را هنگام سرد شدن سرامیک بر آن وارد سازیم.

میکروفونهایی که در آنها تیتانات دوباریم پلاریزه شده یا مواد مشابه بکار رفته باشند میکروفونهای سرامیکی نامیده می‌شوند. این گونه میکروفونها را ممکن است به نوبت همراه میکروفونهای بلوری بکار برد، ولی باید متوجه بود که حسایت آنها از میکروفونهای بلوری ADP یا میکروفونهایی که با نمک راشل ساخته شده‌اند به اندازه 10db کمتر است.

مزایا و معایب

برتری میکروفونهای سرامیکی بر میکروفونهای بلوری در این است که تحمل زیاد را دارند و در رطوبت زیاد هم ضایع نمی‌گردند. وقتی ماده خاصیت پیزوالکتریسیته را دارا باشد مقدار اختلاف پتانسیلی که در آن پیدا می‌شود، تابع نوع تغییر شکل و امتداد سطوح خارجی آن نسبت به محورهای مختلف بلور است. تغییر شکلهایی که در اثر خمش و حرکت عرضی و تراکم باشد تا بحال درباره آنها بکار رفته است. همچنین تغییر شکل را ممکن است بواسطه وارد ساختن موجهای صوتی مستقیم بر آنها بوجود آورد.

عیب عمده این قبیل میکروفونها در زیادی امپدانس مکانیکی عنصر ارتعاش کننده آنهاست. وقتی آنها را در داخل آبگونها بکار بریم زیادی امپدانس آنها اهمیتی ندارد، و به همین جهت تراگذارهایی (هیدروفونها) ساخته شده‌اند که عموما مورد استعمال دارند، ولی اگر بخواهیم آنها را در هوا بکار بریم بواسطه عدم تطبیق بسیار زیاد امپدانس مکانوآکوستیکی که موجود است، در اثر فشار معمولی موجهای آکوستیکی فقط ولتاژ بسیار کوچکی را نشان می‌دهند. در اینجا موجهای صوتی بر یک دیافراگم سبک وارد می‌شوند. وسط این دیافراگم سوزنی نصب شده که سر دیگر آن به گوشه یا کناره عنصر پیزوالکتریک متصل گشته است.

اگر چه عنصر پیزوالکتریک اینگونه میکروفونها را می‌توان فقط با یک عدد بلور به عنوان مولد ولتاژ انتخاب کرد، دو بلور به عنوان مولد ولتاژ انتخاب کرد، دو بلور را به هم می‌چسبانند و به نام بیمورف در میکروفون نصب می‌کنند. عموما امپدانس مکانیکی بیمورف از امپدانس مکانیکی یک بلور تنها که همان مقدار ولتاژ را ایجاد کند کمتر است. هر دو طرف هر کدام از بلورهای بیمورف را بوسیله روکش بسیار نازکی از فلز می‌پوشانند تا اتصال الکتریکی بهتر انجام گیرد. بلورها را می‌توان بطور سری یا موازی نسبت به یکدیگر نصب کرد. در حالتی که بطور سری نسبت به هم قرار گرفته باشند ولتاژ بیشتری تولید می‌کنند و اگر نسبت به یکدیگر موازی باشند امپدانس داخلی آنها کمتر می‌شود.

ولتاژ بازداده عنصر بیمورف متناسب است با دامنه تغییر شکل آن. بنابراین همانطوری که در مورد میکروفون خازنی عمل کردیم عنصر متحرک میکروفون را باید طوری طرح ریزی کرد که حرکت آن بوسیله سختی دستگاه نصب کنترل شود. در نتیجه باید ترتیبی بدهیم که فرکانش اصلی رزونانس مکانیکی کلی دستگاه ارتعاش ، شامل دیافراگم ، سوزن اتصال ، بیمورف تا اندازه بالاتر از فرکانسی باشد که می‌خواهیم در آن حدود پاسخ دستگاه نسبتا یکنواخت بشود. این شرط در انتخاب شایسته بیمورف و جرم کلی دستگاه حاصل می‌گردد.

موارد کاربرد

میکروفونهای پیزوالکتریک در موقع ایراد خطابه‌های عمومی استعمال فراوان دارند. همچنینی آنها را با تراز صداسنج و میکروفونهای کوچکی که درون گوش می‌گذارند، بکار می‌برند. برتری آنها در موارد استعمالی که ذکر کردیم در این است که پاسخ رضایت بخش نسبت به فرکانس ، حساسیت نسبتا زیاد ، بهای کم و حجم کوچکی دارند. می‌توان دیافراگمهای کم بهایی را که برای این کار تهیه شده پیدا کرد، که در فرکانسهای بین 20 تا 10000 سیکل بر ثانیه حداکثر تا کمتر از 5db نسبت به حساسیت متوسطشان تغییر کنند.

نمونه حساسیت متوسط 50db- برای یک ولت در هر میکروبار است. در حقیقت امپدانس الکتریکی میکروفون عبارت است از امپدانس الکتریکی ظرفیت دی الکتریک. به عنوان نمونه‌ای از مقدار این ظرفیت می‌توان 3000µf را نام برد. این ظرفیت نسبت به ظرفیت میکروفونهای خازنی بزرگتر است و از اینرو میکروفونهای پیزوالکتریک را ممکن است بوسیله کابلی که بسیار دراز نباشد به تقویت کننده مخصوص فرکانسهای شنیدنی متصل ساخت؛ پس بکار بردن تقویت کننده مقدماتی دیگر لزومی ندارد.

میکروفونهای الکترودینامیک با پیچک متحرک

میکروفون "دینامیک" یا میکروفون ساده با یک پیچک تنها شامل دیافراگم سبکی است که سیم پیچ کوچکی بطور یکپارچه به آن اتصال دارد، چنانکه دیافراگم و پیچک یک جسم سخت را تشکیل می‌دهند. اثر موجهای صوتی بر دیافراگم ، سبب می‌شود که پیچک در میدان مغناطیسی ثابت و دائمی حرکت کند، و در نتیجه نیروی محرکه الکتریکی به فرمول مقابل در آن پیدا می شود: e = Bvl.

در رابطه بالا B چگالی شار میدان مغناطیسی بر حسب وبر بر متر مربع ، l طول سیم پیچ بر حسب متر و ν سرعت حرکت سیم پیچ در داخل میدان بر حسب متر بر ثانیه است. اصولا میکروفون یا پیچک متحرک به بلندگوی با تابش مستقیم شبیه است، با فرق اینکه میکروفون بر عکس بلندگو انرژی صوتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در عمل بلندگوهای با تابش مستقیم کوچکی که در تجارتخانه‌ها یا اداره‌ها بکار می‌روند معمولا کار میکروفون را هم انجام می‌دهند.

مباحث مرتبط با عنوان

• آکوستیک
• اثر پیزوالکتریک
• الکترو آکوستیک
• بلندگو
• طول موج
• مشخصه‌های فنی بلندگو
• موج صوتی
• فرکانس
• میکروفون بلوری
• میکروفون پیزوالکتریک
• میکروفن خازنی
• میکروفون زغالی
• هیدروفن

پیزوالکتریسیته

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

(تغییر مسیر از پیزوالکتریک)

Jump to: navigation, search

در متن این مقاله یا بخش از هیچ منبعی نام برده نشده‌است. شما می‌توانید با افزودن منابع بر طبق شیوه‌نامهٔ ارجاع به منابع، به ویکی‌پدیا کمک کنید.

فهرست مندرجات

[مخفی شود]

• ۱ رفتار پیزوالکتریک
• ۲ پیزوالکتریک معکوس
• ۳ شرایط پیزوالکتریک
• ۴ مثال‌هایی از مواد پیزوالکتریک
• ۵ جستارهای وابسته

[ویرایش] رفتار پیزوالکتریک

رفتار پیزوالکتریک یا پیزوالکتریسیته عبارتست از تولید الکتریسیته (ایجاد شده توسط پلاریزاسیون) توسط یک کریستال در اثر اعمال تنش.

[ویرایش] پیزوالکتریک معکوس

زمانی که یک میدان الکتریکی به یک کریستال پیزوالکتریک اعمال شود، تحت کرنش قرار می‌گیرد که اصطلاحا آن را رفتار پیزوالکتریک معکوس می‌نامند.

[ویرایش] شرایط پیزوالکتریک

شرط ضروری برای پیزوالکتریک بودن یک کریستال، عدم وجود تقارن مرکزی در ساختار کریستالی است.

[ویرایش] مثال‌هایی از مواد پیزوالکتریک

• ترکیبات سرب-زیرکنات-تیتانات (PZT) با ساختار پروسکایت
• ZnO
• کوارتز

[ویرایش] جستارهای وابسته

• نقطه کیوری

برگرفته از «http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%BE%DB%8C%D8%B2%D9%88%D8%A7%D9%84%DA%A9%D8%AA%D8%B1%DB%8C%D8%B3%DB%8C%D8%AA%D9%87»

رده‌های صفحه: مقالات بدون منبع