دانشگاه علوم و تحقیقات گیلان

انجمن دانشجویی پژوهشی

+ نوشته شده در  شنبه هفتم مرداد 1391ساعت 13:34  توسط انجمن پژوهشی نانو  | 

چکيده

پيش بيني بازار عظيم براي محصولات فناوري نانو و رشد سريع آن، دولت هاي كشورهاي مختلف را بر آن داشته تا براي عقب نماندن از مسابقه اين فناوري، سرمايه گذاري هاي كلاني در تحقيق و توسعه اين حوزه انجام دهند. بازار گسترده و سرمایه گذاری های کلان در این حوزه، منجر به ظهور مفهومی جدید، به نام اقتصاد فناوری نانو (NanoEconomics) شده است.

متن کامل

پيش بيني بازار عظيم براي محصولات فناوري نانو و رشد سريع آن، دولت هاي كشورهاي مختلف را بر آن داشته تا براي عقب نماندن از مسابقه اين فناوري، سرمايه گذاري هاي كلاني در تحقيق و توسعه اين حوزه انجام دهند. بازار گسترده و سرمایه گذاری های کلان در این حوزه، منجر به ظهور مفهومی جدید، به نام اقتصاد فناوری نانو (NanoEconomics) شده است.

اقتصاد فناوری نانو، ناشی از همگرایی علوم نانو و اقتصاد بوده که از طریق آن مسیر تغییرات فناورانه تسریع می شود. اقتصاد نانو، کاربرد یک حوزه برای مطالعه ی سایر حوزه ها نیست بلکه به این معنا است که علم، فناوری و اقتصاد نمی توانند به طور کامل از هم جدا باشند.

ایجاد محیطی که در چارچوب آن دانش مورد نظر از طریق نهادهای عمومی، خصوصی و دانشگاهی به دست آمده و به ما این امکان را می دهد تا به سوالات پیچیده‌ای چون: نقش تحقیقات فناوری نانو در رشد اقتصادی و مکانیزم های توسعه نوآوری و رقابت پذیری از طریق همکاری، پاسخ دهیم، از جمله کارکردهای اقتصاد نانو محسوب می شوند.

یکی از مهمترین چالش های این رویکرد بین رشته‌ای، توسعه صحیح سرمایه انسانی است. اقتصاد نانو، نیازمند نوع جدیدی از پرسنل آموزش دیده ی حرفه ای است که ‌بتوانند نقش تمام نقش آفرینان حوزه علم، مهندسی، تحقیق و توسعه را مشخص کنند. افرادی که واجد چنین مهارت هایی باشند، جزو بهترین افراد برای راهبری دانشگاه ها، شرکت ها و کشورها در عرصه ی اقتصاد جهانی هستند.

افراد مذکور، پیشگامان کسب و کارهای جدید فناوری نانو خواهند شد و با تعیین راهبردهای جهانی، منجر به توسعه همبستگی، ایجاد کسب و کارهای جدید و توسعه مشارکت بخش دولت، دانشگاه و بخش خصوصی خواهند شد.

هدف نهایی اقتصاد نانو، تسریع رشد فناورانه و خلق ثروت نه تنها برای نقش آفرینان اقتصادی، بلکه برای کل جامعه است. فناوری نانو و اقتصاد منجر به همگرایی و به چالش کشیدن ادراکات فعلی ما درباره نحوه ی کارکرد نوآوری ها خواهد شد. محصول نهایی این همگرایی، توسعه مجموعه  عقاید جدیدی خواهد بود که باعث تسریع توسعه تغییرات فناورانه شده و منجر به شکل گیری مدل های نوآوری ای خواهد شد که رونق اقتصاد ملی و منطقه ای را  شتاب خواهد بخشید.




منبع : سایت مدیریت فناوری نانو

+ نوشته شده در  شنبه هفتم مرداد 1391ساعت 12:54  توسط انجمن پژوهشی نانو  | 

شيشه ماده‌ شفافي است که من و شما به خوبي آن‌را مي‌شناسيم و هرجا و در هر شرايطي که زندگي کنيم، براي تامين نور طبيعي ساختمان‌‌ها از آن استفاده مي‌کنيم. انواع و اقسام آن‌را ديده‌ايم و مي‌دانيم که يک جسم شيشه‌اي بسته به رنگ و صخامتي که دارد، در برابر نور رفتار متفاوتي نشان مي‌دهد. شيشه‌هاي معمولي بيش‌ترِ نور تابيده شده را عبور مي‌دهند، بخشي از آن‌را هم منعکس مي‌کنند (مانند زماني که آينه گونه عمل مي‌کنند و شما تصوير آدم‌ها يا محيط اطراف را بر روي آن مي‌بينيد) و مقدار کمي را هم جذب مي‌نمايند. اما معمولا عايق‌هاي حرارتي خوبي نيستند. در زمستان گرما داخل خانه را هدر مي‌دهند و در تابستان خنکي مطبوع آن‌را. آلودگي را هم به سرعت به خود جذب مي‌کنند، با بارش چند قطره باران و يا حتي با کوچکترين تماس دستي آلوده مي‌شوند. اين مسئله شايد براي شيشه‌هاي پنجره يک خانه مسکوني چند طبقه اهميت چنداني نداشته باشد، اما براي ساختمان‌هاي بلند مسئله قابل توجهي مي‌شود.

شيشه

کاربري فراوان شيشه در زندگي روزمره و مشکلات آن از نگاه دقيق و موشکاف فناوري نانو دور نمانده است. اين فناوري، با پوشش‌ها و لايه‌هاي نازک نانومتري خود آماده است تا شيشه‌هاي جديدي با قابليت‌هاي جديد ايجاد نمايد (اگر نمي‌دانيد نانو پوشش و لايه نازک چيست مقاله‌هاي پيش‌نياز را از کنار صفحه بخوانيد). ويژگي‌هاي ظاهري و توانمندي عبور دهي نور در شيشه‌هايي که با لايه‌هاي نازک نانومتري پوشانده مي‌شوند، حفظ مي‌گردد اما در کنار آن قابليت‌هاي جديدي پيدا مي‌کنند که بر زندگي روزمره ما تاثير دارد. بررسي دقيق‌تر اين موضوع، هم مي‌تواند ما را با دنياي اين شيشه‌هاي جديد (ويژگي‌ها، عملکرد و ...) آشنا کند و هم مي‌تواند قابليت‌هاي فناوري نانو را در تغيير خواص سطوح مختلف نشان دهد. به بياني ديگر بررسي اين موضوع، شايد بتواند به ما کمک کند تا درک خوبي از پتانسيل‌هاي فناوري نانو و تاثير آن بر محيط اطرافمان بدست بياوريم.

الف- شيشه‌هاي خودتميزشونده

نام اين شيشه‌ها شايد تا حدودي عملکرد آنها را نشان دهد. شيشه‌هايي که آلودگي چنداني را به خود نمي‌گيرند و با بارش باران و يا تابش آفتاب کاملا تميز مي‌شوند. شيشه‌هاي خودتميزشونده به دو روش سطح خود را از آلودگي پاک مي‌کنند. ما در اينجا براي اينکه بهتر بتوانيم اين دو دسته را از هم تشخيص دهيم، آنها را به دو دسته آب‌دوست و آب‌گريز تقسيم‌بندي مي‌کنيم. اما پيش از آنکه به نحوه عملکرد هر يک بپردازيم لازم است اطلاعاتمان را در مورد آب‌دوستي و آب‌گريزي با هم مرور کنيم.

فرض کنيد که کنار يک شير آب ايستاده‌ايد و شاهد چکيدن آرام آرام قطرات آب بر روي يک صفحه شيشه‌اي هستيد. قطره آب پس از جدا شدن از شير تا رسيدن به صفحه شيشه‌اي به‌صورت قطره باقي مي‌ماند. اما با برخورد به سطح شيشه حالت قطره‌اي خود را از دست داده و بر روي سطح پهن مي‌شود. در کتاب فيزيک خوانده‌ايم که آنچه باعث قطره‌اي ماندن آب در هوا مي‌شود، نوعي نيروي ربايش بين مولکول‌هاي آب است که نيروي چسبندگي ناميده مي‌شود و آنچه سبب پخش شدن آب بر روي شيشه مي‌شود، نوعي نيروي ربايش بين مولکول‌هاي آب و شيشه است که به آن نيروي چسبندگي سطحي گفته مي‌شود. در اين مثال نيروي ربايش بين مولکول‌هاي آب-آب کمتر از آب-شيشه است و اين باعث پخش شدن آب بر روي شيشه مي‌شود. حالا اگر روي همين شيشه مقداري روغن بماليد (اين کار شما شکل ساده‌اي از لايه‌ نشاني است که البته نانومتري نيست)، قطرات آب به شکل‌ کروي‌تري بر روي شيشه قرار مي‌گيرند و مانند قبل پخش نمي‌شوند. شما با ماليدن روغن بر روي شيشه نيروي ربايش بين مولکول‌هاي آب-شيشه را کم کرده‌ايد و ناخود آگاه باعث شده‌ايد که نسبت نيروي بين مولکول‌هاي آب-آب به مولکول‌هاي آب-شيشه بيشتر شود. اين امر سبب شده که آب به صورت قطره‌اي بر روي سطح قرار گيرد. در اين حالت مي‌گوييم سطح شيشه اول، آب‌دوست و سطح شيشه روغني دوم آب‌گريز است. براي تشخيص آب‌دوستي يا آب‌گريزي يک سطح، مي‌توانيم زاويه برخورد قطره آب با آن سطح را محاسبه کنيم. اگر زاويه تماس کمتر از 30 درجه باشد، سطح آب‌دوست و اگر زاويه تماس مساوي و بيش‌تر از 90 درجه باشد، سطح آب‌گريز است. البته اگر زاويه تماس بيشتر از 150 درجه باشد، مي‌گوييم سطح ابر آب‌گريز (بسيار آب‌گريز) است (شکل 1). حالا به نظر شما اين حرف‌ها چه ارتباطي با خودتميزشوندگي دارد؟ جواب اين سوال بستگي به نوع شيشه دارد. اگر موافق باشيد ابتدا شيشه‌هاي خودتميزشونده آب‌گريز را بررسي مي‌کنيم.

الف- 1- شيشه‌هاي خودتميزشونده آب‌گريز

ايده طراحي اين نوع شيشه‌ها از برگ نيلوفر آبي گرفته شده است. نيلوفر آبي (يا لوتوس) نوعي گياه آبزي است که در آب گل‌آلود مي‌رويد. اگر به تالاب انزلي سفر کرده باشيد، برگ‌هاي اين گياه را بر فراز آب گل‌آلود تالاب ديده‌ايد. برگ‌هاي نيلوفر آبي معمولا عاري از هرگونه آلودگي هستند و اگر هم آلودگي بر روي سطح اين برگ‌ها بنشيند، با بارش باران سريع تميز شده و از پاکيزگي مي‌درخشند. ازاين‌رو گفته مي‌شود که برگ‌هاي نيلوفر آبي خودتميزشونده هستند.

نيلوفر آبي

دانشمندان مدت‌هاي طولاني بررسي کردند تا توانستند راز پاکيزگي برگ‌هاي اين گياه را پيدا کنند. آزمايش‌هاي آنها نشان مي‌داد که سطح برگ نيلوفر آبي، يک سطح بسيار آب‌گريز است. اين مسئله باعث مي‌شود که نيروي چسبندگي سطحي بين آب و آلودگي بيشتر از نيروي چسبندگي سطحي ميان آلودگي و سطح باشد. از اين‌رو هنگامي‌که يک قطره آب بر روي سطح برگ مي‌غلتد، آلودگي را همراه خود حمل کرده و از سطح دور ‌مي‌کند (شکل 3). شايد اکنون اين سوال برايتان به‌وجود آمده باشد که چرا سطح برگ نيلوفر آبي تا اين حد آب‌گريز است و اين مسئله چه ارتباطي به فناوري نانو دارد؟

شکل (3)- نيلوفر آبي چگونه کار مي‌کند؟

براي يافتن پاسخ اين سوال بايد نگاه دقيقي به سطح برگ نيلوفر داشته باشيم. راستش لازم است که بتوانيم تا اندازه چند نانومتر سطح برگ را به خوبي ببينيم. دانشمندان موفق شده‌اند با کمک ميکروسکوپ‌هاي الکتروني اين کار را انجام دهند و نتيجه مشاهدات خود را در شکل (4-الف) به ما نشان داده‌اند. آنها دريافته‌اند که سطح برگ نيلوفر پوشيده از برآمدگي‌هاي ميکرومتري است. اين برآمدگي‌ها سطح تماس قطره آب با برگ را کاهش مي‌دهند و در نتيجه قطره نمي‌تواند به راحتي بر روي سطح پخش شود. براي اينکه اين موضوع را بهتر متوجه شويم، فرض کنيم که سطح برگ مانند يک صفحه چوبي بزرگ است و من و شما مانند قطراتي هستيم که روي برگ قرار دارند. در حالت عادي ما مي‌توانيم به آساني روي اين صفحه چوبي دراز بکشيم، اما اگر سطح صفحه را با تعداد زيادي ميخ بپوشانند، آيا باز هم مي‌توانيم به همان راحتي روي آن بخوابيم يا ترجيح مي‌دهيم به سرعت از روي آن عبور کنيم !؟ در کدام حالت سطح تماس بدن ما با صفحه چوبي بيشتر است ؟ وجود برآمدگي‌ها ميکرومتري سطح تماس و نيروي چسبندگي سطحي ميان قطره آب و برگ نيلوفر را کاهش مي‌دهد.

شکل (4)- الف: تصوير ميکروسکوپي برگ نيلوفر آبي ب: برآمدگي‌هاي ميکرومتري و نانومتري سطح برگ

وجود برآمدگي‌هاي ميکرومتري سطح برگ را آب‌گريز مي‌کند، اما در عمل، برگ نيلوفر از خود خاصيت ابرآب‌گريزي نشان مي‌دهد. يعني زاويه تماس بين قطره آب و سطح برگ بيش از 150 درجه است. علت اين مسئله برآمدگي‌هاي نانومتري است که بر برآمدگي‌هاي ميکرومتري قرار گرفته‌اند (شکل 4). با وجود اين برآمدگي‌ها، سطح تماس آب و برگ کاهش بيشتري مي‌يابد. اين دو نوع برآمدگي در مجموع سطح بسيار زبر و ناصافي را براي برگ نيلوفر بوجود آورده‌اند و در نتيجه سبب آب‌گريزي شديد آن شده‌اند. به اين رفتار خودتميزشوندگي نيلوفر آبي که ناشي از ساختار ميکرومتري-نانومتري آن است، "اثر لوتوس" گفته مي‌شود.

دسته‌ي اول شيشه‌هاي خود تميزشونده با الگوبرداري از "اثر لوتوس" ساخته شده‌اند. در اين نوع شيشه‌ها پوشش نازکي بر سطح شيشه قرار مي‌گيرد که ناصافي‌هاي ميکرومتري و نانومتري آن، موجب کاهش نيروي چسبندگي سطحي ميان قطرات آب و سطح شيشه مي‌شود. به عبارت ديگر در اين نوع شيشه‌ها قابليت خودتميزشوندگي، با افزايش خاصيت آب‌گريزي ايجاد مي‌شود. با افزايش ساخت و توليد اين نوع شيشه‌ها، مي‌توان منتظر حذف برف پاک‌کن از بدنه اتومبيل‌ها بود.

الف-2- شيشه‌هاي خودتميزشونده آب‌دوست

شيشه‌ها دسته دوم رفتار و عملکرد متفاوتي از شيشه‌هاي دسته اول دارند. براي فهم چگونگي کارکرد اين شيشه‌ها لازم است که با نوع خاصي از مواد شيميايي به نام "مواد فوتوکاتاليست" آشنا شويم. فوتوکاتاليست‌ها موادي هستند که در حضور نور (فوتو) از خود خاصيت کاتاليستي نشان مي‌دهند. يعني اگر اين مواد در معرض تابش نور قرار گيرند، مي‌توانند سرعت انجام يک واکنش خاص را بدون دخالت در آن افزايش دهند. يکي از اين مواد دي‌اکسيد تيتانيوم است. هنگامي‌که دي‌اکسيد تيتانيوم در معرض تابش اشعه ماوراي بنفش، که در نور خورشيد وجود دارد، قرار مي‌گيرد تغييراتي در ساختار آن به وجود مي‌آيد که آنرا به ماده‌اي بسيار فعال و بسيار آب‌دوست تبديل مي‌کند. اگر اندازه ذرات دي‌اکسيد تيتانيوم تا حد چند نانومتر کوچک باشد، اين ماده آن‌قدر فعال مي‌شود که مي‌تواند به طور کامل با آلودگي‌ها، لکه‌هاي چربي و مواد آلي (که در ديواره سلولي باکتري‌ها هم وجود دارند) روي شيشه واکنش داده و آنها را به آب و دي اکسيد کربن (CO2) تبديل کند. اين واکنش، چسبندگي ذرات آلودگي را به سطح کاهش مي‌دهد. از سوي ديگر بر روي يک سطح بسيار آب‌دوست، آب به طور کامل و به صورت يک لايه پخش مي‌شود. اين لايه يکنواخت آبي مي‌تواند ذرات و آلودگي‌هايي را که به‌طور ضعيفي به سطح متصل شده‌اند، از جا کنده و با خود پايين آورد (شکل (5)).

+ نوشته شده در  پنجشنبه پانزدهم تیر 1391ساعت 17:28  توسط انجمن پژوهشی نانو  | 

انتظار مي رود در آينده اکتشافات جديد در زمينه نانوذرات، نقش مهم و پايايي در زمينه ارتباطات بازي نمايند. قطعات و سيستم هاي مخابراتي فوق سريع دوربرد و کوتاه برد، ماشين هاي محاسباني قابل حمل و کم مصرف، حافظه و مدارات منطقي با تراکم بالا، مدارات مخابراتي فوق سريع، قطعات خودکار و پرقدرت جاذب و ذخيره ساز انرژي. وجود تمامي اينها بستگي به موفقيت هاي دانشمندان در توليد نسل جديد نانوذرات دارد. اين مقاله برخي از پيشرفت هاي هيجان انگيز اخير در زمينه نانو ذرات را که نقش مهمي در آينده شبکه ارتباطي خواهند داشت، مرور مي کند.

 

نانو

مقدمه:

در طي دو دهه اخير، پيشرفت هاي شگرفي در کنترل و مهندسي مواد جديد (در مقياس نانومتر) نظير ساختارهايي از مرتبه اتم ها، مولکول ها و ابرمولکول ها صورت گرفته است. ايجاد چنين ساختارهايي نويدبخش پديد آمدن قطعاتي مينياتوري با مقياس هاي قابل تغيير، براي سيستم هاي الکترونيکي، فوتونيک، مغناطيسي، الکترو مکانيکي با بازدهي انرژي بالا (به منظور انتقال محاسبات و ارتباطات) در آينده مي باشند. هدايت ارتباطات آينده به طور معقولانه به سويي که انتقال اطلاعات و داده ها به سادگي و با آهنگ بيشتري براي سامانه هاي فراگير در منازل و ادارات و حتي مکان هاي عمومي صورت پذيرد، کليد پيشرفت در همه زمينه مذکور مي باشد. در حال حاضر، اين نانو قطعات براي پردازنده هاي مينياتوري، حافظه، مدارها، پيونددهنده ها (Interconnects)، و سيستم هاي محاسباتي آينده با قابليت شارژ خودکار و با ظرفيت بالا و باور نکردني دريافت اطلاعات، بازدهي فوق العاده انرژي، و قابليت تغيير مقياس جاي خود را در بين مهندسان فن آوري هاي جديد باز کرده و ديگر موضوعاتي صرفا تحقيقاتي نيستند. شکي نيست که تلاش ها در زمينه هاي مختلف علمي و موفقيت هاي چشمگير در ورود نانوذرات و نانو قطعات به عرصه هاي مختلف تجارت در آينده پتانسيل زيادي را در زمينه هاي اقتصادي فراهم مي کند که مي توان آن را با فن آوري ارتباط از راه دور(Telecommunication) در دهه 90 و رشد فنآوري اطلاعات (IT) در دهه اخير قابل قياس دانست.

نانو

در اين مقاله ما تلاش خواهيم کرد تا به صورت فشرده نو آوري هاي انجام گرفته در زمينه نانو ذرات و نانو قطعات را مرور کنيم و گسترده اي از عامل هاي حياتي در تضمين موفقيت فنآوري ارتباطات آينده و شبکه حسگرهاي هوشمند را مطرح مي سازيم.

 

نانوذرات براي قطعات مورد نياز مخابرات افزايش تقاضا براي اتصال بي سيم، بوسيله سيستم هاي هوشمند فراگير و دريافت اطلاعات بطوري که شخص، محدود به مکان هاي خاصي نباشد، اين نياز را بوجود آورده است که آهنگ ارسال اطلاعات بيشتر گردد. براي دست يابي به اين مهم بايد حافظه و قابليت پردازش و محاسبات در قطعات مورد نياز در حوزه مخابرات افزايش يابد؛ در عين حال شکل کوچک اين قطعات حفظ شود و توان مصرفي آنها پايين باقي ماند براي بيشتر از يک دهه است که فعاليت هاي مربوط به اين زمينه، بر روي بهبود فناوري نقاط اتصال داخل تراشه و بين تراشه اي و ارتباطات Board- Board متمرکز شده است. اين کار بوسيله کاهش مقاومت رساناها نظير مس و هم چنين کاهش ثابت دي الکتريک مواد با بکارگيري پليمرهايي که داراي ضريب دي الکتريک پايين (Iow- K Polymers) دارند، قابل دست يابي است. چون آهنگ ارسال اطلاعات حدود ده ميليارد بر ثانيه است، از طرفي ابعاد مسير آزاد الکترون در يک سيم مسي در دماي اتاق، حدود 40 نانومتر مي باشد؛ در نتيجه مقاومت داخلي سيم هاي پيوند دهنده بين قطعات، بسيار زياد خواهد بود. دليل وجود اين مقاومت داخلي بالا در سيم مسي، وجود نقص و ناخالصي در شبکه بلوري مس مي باشد، به طوري که ارسال سيگنال ها حتي براي فاصله کوتاه 50 سانتي متر، از ميرايي بالايي برخوردار خواهد بود و اين سبب افزايش پراکندگي گرمايي مي شود (يادداشت مترجم: ساختار دروني فلزات به صورت يک شبکه کريستالي و منظم است که اتم ها در مکان هاي خاصي قرار دارند و الکترون هاي رسانشي در فضاي آزاد، بين اتم ها حرکت مي کنند ولي به سبب ناخالصي و نقص هاي شبکه، برخي اتم ها از ساير عناصر به جاي اتم اصلي در شبکه منظم بلوري قرار مي گيرند، بدين ترتيب مسيرهاي آزاد براي حرکت الکترون رسانش بوسيله اين اتم ها مختل مي گردند الکترون هاي رسانش در برخورد با اين اتم ها از مسير اوليه خود خارج مي شوند، هر چه ميزان پراکنندگي به سبب نقص شبکه بلوري فلز بيشتر باشد. جريان خروجي کمتري خواهيم داشت اين دقيقا همان مفهوم مقاومت الکتريکي مي باشد. انرژي که توسط الکترون حمل مي شد در برخورد با اتم ها جذب مي شود و اين سبب بالا رفتن دماي فلز و در نتيجه نوسانات با دامنه بزرگ تر اتم ها در جاي خود مي گردند که اين نيز به نوبه خود احتمال برخورد اتم ها با الکترون هاي ديگر رسانشي را افزايش مي دهد. يعني با بالا رفتن دما مقاومت الکتريکي بيشتر مي شود) بنابراين سيم هاي رابط بين قطعات، يکي از بزرگ ترين مشکلاتي است که سيستم ها در مقياس گيگا(Gigascale systems) با آن مواجه اند. در حال حاضر، بيشتر از 70 درصد خازن هاي موجود بر روي تراشه ها با کارآيي بالا بوسيله چنين رابطه هايي با يکديگر در ارتباطند، و توان ديناميکي پراکنده شده در چنين رابط هايي بيشتر از آنچه که در يک ترانزيستور اتفاق مي افتد، مي باشد.

با معايبي که برشمرديم، مي توان نتيجه گرفت که سيم هاي مسي، ديگر گزينه مناسبي براي اتصالات بين قطعات کامپيوتر ها نمي باشند خصوصاً اينکه هر روز بر تعداد ترانزيستورهاي داخلي کامپيوترها افزوده مي شود.

بنابراين، سيم هاي مذکور مانع بزرگي در جهت پيشرفت سيستم هاي پردازشگر بسيار بزرگ آينده خواهند بود مقاومت، ظرفيت، القاي مزاحم مربوط به پيونددهنده هاي مسي، باعث پايين آمدن کارآيي کامپيوترها مي گردد و به طور افزاينده اي سد راه توسعه فن آوري ريزپزدازنده هاي فوق العاده کوچک ULSI هستند، (ULSI Ultra-Large- Scale Integration)، ابتدا تاخير سيگنال ها در سيم هاي رابط افزايش مي يابد و اين امر تبديل به يک محدوديت ذاتي براي سرعت مدارهاي ديجيتالي مي گردد که نتيجه آن پايين آمدن سرعت ريزيزدارنده ها مي باشد. به نظر نمي رسد فناوري هاي حال حاضر راه حل مناسبي براي رفع اين مشکلات در دست داشته باشد، در نتيجه نياز به تکنيک هاي جديد و نوآوري براي شکستن سد بزرگ رابط هاي مسي احساس مي شود. يکي از راه هاي ممکن براي حل اين مشکل استفاده از رابط هاي Photonic و رابط هاي نوري فضا- آزاد (Free- Space) مي باشد.

نانو

رابط هاي فوتونيک مانند موجيرهاي اپتيکي يا فيبرهاي نوري مي توانند داده هاي ديجيتالي را با ظرفيتي تا سه برابر داده هاي منتقل شده توسط رابط هاي الکترونيکي، منتقل نمايند. بر خلاف داده هاي الکترونيکي، سيگنال هاي نوري مي توانند تا ده ها کيلومتر بدون ميرايي و يا پراکنش، به مقصد منتقل گردند (توضيح مترجم: سيگنال هاي نوري منتقل شده توسط فيبرهاي نوري در مدهاي مختلف انجام مي پذيرد، اين فيبرهاي نوري از موادي خاص و بدون هيچ گونه عامل اعوجاج توليد مي گردند، که به صورت دو لايه، سه لايه و ... ساخته مي شوند که با توجه به فرکانس نور، مد خاصي توان عبور از اين فيبرها را دارد و بر اساس قانون شکست و بازتاب کلي در بين لايه ها منتشر مي گردد، اگر درباره شفافيت اين فيبرها بخواهيم مثالي بزنيم  مي توان آن را با شيشه معمولي مقايسه کنيم، اگر شيشه اي معمولي به ضخامت 1 متر توليد کنيم و آن را در مقابل پنجره قرار دهيم درصد بسيار کمي نور از آن سوي شيشه به شما خواهد رسيد. در صورتي که شيشه ساخته شده از جنس فيبر نوري تقريباً 99 درصد از نور را به خوبي عبور مي دهد و از شدت آن نمي کاهد، حتي اگر شيشه اي به ضخامت 1 کيلومتر با اين مواد تهيه  شود باز هم تا حدود 50 درصد نور به سوي ديگر خواهد رسيد).

هر فرکانس با يک مد خاص فرستاده مي شود در واقع هر مد به عنوان يک کانال مي تواند محسوب گردد، بنابراين شما قادر خواهيد بود با داشتن يک فيبر نوري چندين کانال ارسال اطلاعات با سرعت بالا و همزمان را در اختيار داشته باشيد.

اين فناوري با نام WDM شناخته مي شود (WDM:Wavelength-Division Multiplexing). امروزه 40 سيگنال مجزا که آهنگ ارسال هر يک به تنهايي برابر 10 گيگا بايت بر ثانيه است را مي توان به طور همزمان از طريق يک فيبر نوري به قطري برابر با قطر تار موي انسان ارسال نمود. عليرغم تمام ويژگي هاي مثبتي که از پيوند دهنده هاي نوري بر شمرديم، دليل مهمي که هنوز اين پيوند دهنده ها جايگاه خود را در صنعت باز نکرده اند، قيمت بالا، ابعاد بزرگ آنها، و همچنين مشکل بکارگيري آنها با CMOS در طراحي مدار مي باشد، (CMOS.Complementary Metal Oxide Semiconductor)، قطعات پيوند دهنده نوري امروزي از مولفه هاي ويژه اي نظير آرسنيد گاليم (GaAs)، فسفيد اينديوم (InP)، نيوبات ليتيم (LiN)، و مواد عجيب و غريب ديگر ساخت مي شوند، به همين دليل نمي توان آنها را به سادگي در چيپ هاي سيليکوني بکار گرفت. اين امر سبب شده تا ساخت مدار با پيونددهنده هاي نوري مشکل باشد زيرا مسيرهايي که نور بايد در آنها منتشر شود بايد با دقتي از مرتبه ميکرومتر مشخص شوند. بايد در نظر داشت پيوند دهنده هاي نوري زماني در عرصه صنعت وارد شدند که براي نيم قرن است که صنعت الکترونيک با اختراع مدارهاي مجتمع (TC) يکه تاز ميدان است. منطقي ترين راه براي پيوند دهنده هاي نوري حرکت به سمت فروش عمده (Mass Marketing) و ارائه يک پکيج نوين، توليد انبوه آن با قيمت پايين مي باشد. خوشبختانه اخيرا، چندين نانو ذره و روش ساخت در مقياس نانو، نقش مهمي در مجتمع سازي قطعات نوري مختلف بر روي صفحه سيليکوني دارند.

 


منبع : سایت تبیان

+ نوشته شده در  دوشنبه دوازدهم تیر 1391ساعت 10:5  توسط انجمن پژوهشی نانو  | 

فناوری نانو طی سالهای گذشته رشد قابل توجهی مخصوصا در عرصه پزشکی داشته است. این مساله این اواخر با عرضه داروها و روش های جدید مبتنی بر فناوری نانو برای درمان انواع بیماریهای صعب العلاج، به نحو چشمگیری مورد توجه قرار گرفته است. بر این اساس گذری خواهیم داشت بر مهمترین داروها و روشهای مبتنی بر فناوری نانو و جدیدترین پیشرفت هایی که در درمان بیماریهایی چون سرطان با استفاده از این فناوری صورت گرفته است.

نانو ماشین پزشکی در یک رگ خونی

انتقال هدفمند داروها

رشد چشمگیر فناوری نانو طی 30 سال گذشته باعث عرضه ابداعات قابل توجهی در زمینه داروشناسی شده است که به نوبه خود تحولات گسترده ای در زمینه انتقال ترکیبات فعال زیستی بوجود آورده است. مهمترین فناوری نانو در داروشناسی، امکان انتقال دقیق داروها به هدفشان است. به طور کلی حامل های نانو ممکن است یک دارو را از تخریب محافظت کنند، جذب دارو را از طریق تسهیل توزیع آن از غشای روده افزایش دهند یا باعث تعدیل اثر بدن به دارو شده، توزیع بافتی را تغییر دهند. اصولا درمان بیماری هایی چون سرطان و بیماری های عفونی (ایدز، مالاریا و..) نیازمند استفاده از ترکیبات بسیار سمی برای بافت های سالم است و استفاده از آنها به طور کلی تحت تاثیر عوارض جانبی این مواد در اثر استفاده از فرمولاسیون های قدیمی محدود شده است. بر این اساس از فناوری نانو به عنوان یک روش جایگزین برای برطرف کردن مشکلات مربوط به تجویز پپتیدها، پروتئین ها و سایر داروهای جدیدی که کشف می شوند نیزاستفاده می شود.

واکسنها

امروزه از فناوری نانو به عنوان روشی که می تواند برخی از مشکلات فراروی طراحی واکسن های جدید را برطرف کند، یاد شده است. کما اینکه اهمیت انتقال آنتی ژن در مقیاس نانو بعد از تجویز خوراکی یا داخل بینی آشکار شده است. در مجموع، فناوری نانو ابزارهای جدید و جالبی برای مقابله با انواع بیماریهای عفونی ارائه کرده است و قابلیت های بالایی برای توسعه روشهای داروسازی و تهیه واکسن دارد.

سرطان

در صورتی که مولکول های جدیدی جهت درمان سرطان کشف شوند، کارایی بالینی این داروها تحت تاثیر عواملی چون مقاومت دارویی تومور به خاطر موانع فیزیولوژیک، مقاومت دارویی در سطح سلولی و توزیع متابولیسم و دفع داروی ضد سرطان در بدن، کاهش می یابد. به همین منظور توسعه فناوری های نانو برای انتقال مواد دارویی در سطح سلولی یا بافتی لازم است تا عوارض جانبی دارو کاهش یابد. بعد از جذب ذرات و ورود آنها به خون، این ذرات به سرعت از سوی ساز و کارهای کبدی جذب می شوند، لذا کبد در اینگونه موارد همچون مخزنی برای نانوذرات و لیپوزوم ها عمل می کند. از این روش می توان برای شیمی درمانی تومورهای متمرکز با منشا گوارشی، تناسلی و تنفسی استفاده کرد. از سوی دیگر تاکنون کوشش های زیادی جهت انتقال فعال و هدفمند داروها به سلول های سرطانی صورت گرفته که بیشترشان بر قرار دادن مولکولهای فعال مانند آنتی بادی ها جهت اتصال به سلول های سرطانی متمرکز بوده است که بر همین اساس نانوذره شکل جدیدی از یک اسید فولیک چند ظرفیتی ارائه کرده است که قادر است به گیرنده های سلول های سرطانی محکم تر متصل شود. در حوزه تصویر برداری MRI نیز نسل سوم ذرات مغناطیسی اکسید آهن با ساخت نانوذرات بسیار ریزی که قابلیت اتصال به مولکولهای هدف را دارند، معرفی شده اند که در این روش، افزایش کیفیت تصویر برداری از تومورهای حیوانات گزارش شده است.

درمان بیماریهای عفونی

از آنجایی که موضوع اصلی در درمان این بیماریها، هدف قرار دادن سلولهای بیگانه خوار برای درمان عفونت هاست، روشهای رایج در فناوری نانو بدون نیاز به تغییرات آنچنانی دارو، آنرا به سلول های بیگانه خوار منتقل می کنند.

واقعیت آنست که فرمولاسیون های دارویی که قادرند مدت زیادی در جریان عمومی خون بمانند مانند نانوذرات و لیپوزوم های روکش شده با پلی اتیلن گلیکول، در مقایسه با داروهای رایج اثرات به مراتب بهتری را در درمان بیماری های عفونی نشان داده اند.



منبع : سایت تبیان

+ نوشته شده در  جمعه نهم تیر 1391ساعت 1:50  توسط انجمن پژوهشی نانو  | 

آلودگي هوا

حفاظت از جوامع شهري و روستايي در برابر آلاينده هاي زيست محيطي مستلزم انجام تحقيقاتي براي شناخت انواع آلاينده ها، منابع توليد آنها و همچنين در نظر گرفتن راهکارهاي مناسبي براي کنترل و مهار آلودگي ها در محيط است. با توجه به اين که رفع آلودگي هاي محيط زيست که مي تواند پيامدهاي نامطلوبي را در زندگي انسان ها و ديگر موجودات زنده ساکن اين کره خاکي به همراه داشته باشد، نيازمند تعليم و آموزش نيروهاي متخصص در اين زمينه است، بنابراين انجام تحقيقات پژوهشي که بتواند به روش هاي جديد و موثر براي مبارزه با آلودگي در محيط زيست دست يابد از اهميت و ضرورت بسيار زيادي برخوردار است و به همين علت تاکنون مطالعات بسياري در اين زمينه از سوي محققان کشور انجام شده که اجرايي شدن آن مي تواند نقش مهمي در سنجش، شناخت، کنترل و کاهش آلاينده هايي مانند آلودگي هاي نفتي، شيميايي و ميکروبي و همچنين بررسي اثرات مخرب آن بر محيط زيست داشته باشد.

آلودگي يکي از مهم ترين پيامدهاي ناشي از زندگي جوامع انساني است که محيط اطراف ما را تحت تاثير خود قرار داده و زمينه مناسبي براي تهديد زندگي انسان ها به وجود آورده است، اگر چه ممکن است مفهوم آلودگي از نظر افراد مختلف متفاوت باشد، اما به طور کلي مي توان گفت هر عاملي که وجود آن در محيط زيست به نحوي در چرخه طبيعي اختلال به وجود آورد و حيات انسان، حيوان يا گياه را در معرض تهديد قرار دهد، آلودگي به شمار مي آيد. آلودگي آب ها، آلودگي هوا، آلودگي صوتي، ديداري و نوري نوعي آلودگي محسوب مي شوند که به نوعي متفاوت محيط زيست را تهديد مي کنند. با توجه به اين که آلودگي هوا و آب ها آثار جبران ناپذيري در زندگي انسان ها داشته اند بيشتر تحقيقاتي که در اين زمينه انجام شده است منابع به وجود آورنده اين 2 نوع آلودگي را مورد بررسي قرار داده اند و ديگر انواع آلودگي ها کمتر مورد توجه قرار گرفته، در نتيجه افراد کمتر با آن آشنايي دارند.

بررسي هاي انجام شده درباره غلظت آلاينده ها در نقاط مختلف شهرهاي بزرگ نشان مي دهد که در بسياري از ساعات شبانه روز هوايي را تنفس مي کنيم که از نظر سطح مونواکسيد کربن و ديگر آلاينده هاي زيست محيطي آلوده است که اين آلودگي ارمغاني از صنعت و فناوري است که نقش مهمي در رشد اقتصادي کشورها دارد.

مونواکسيد کربن گازي بي رنگ، بي بو و بي مزه است که از احتراق ناقص مواد سوختني حاوي کربن به وجود مي آيد و وسايل نقليه موتوري، منبع اصلي توليد کننده اين گاز در شهرها هستند.

اگرچه فعاليت هاي صنعتي و احتراق ناقص سوخت در تاسيسات تجاري و حرارتي نيز مي توانند منجر به توليد گاز مونواکسيد کربن شوند، اما توليد آن در مقايسه با آلودگي ناشي از مونواکسيد کربن در نتيجه عبور وسايل نقليه موتوري در سطح شهرها چندان قابل توجه نخواهد بود. ميزان ترکيب مونواکسيد کربن با هموگلوبين خون که نقش مهمي در انتقال اکسيژن به بافت هاي بدن دارد، در مقايسه با اکسيژن 200 برابر است، بنابراين تنها وجود مقادير اندکي از اين گاز در هوا و ترکيب آن با هموگلوبين خون موجب ايجاد ترکيب پايداري در خون مي شود که مقدار هموگلوبيني که اکسيژن را به بافت هاي مختلف بدن مي رساند، کاهش مي دهد و مانع از جدا شدن اکسيژن و هموگلوبين از يکديگر مي شود.

وجود گاز آلاينده منواکسيد کربن در خون، فشار نسبي گاز اکسيژن را نيز کاهش مي دهد که اين عامل سبب کاهش نيروي محرکه انتشار در بافت هاي بدن خواهد شد. چنين تغييراتي، سبب ايجاد مسموميت ها و حساسيت هايي در بدن انسان مي شود که تضعيف اعصاب مرکزي، حساسيت به نور و کاهش بينايي، عدم تشخيص زمان و کاهش توانايي در کنترل حرکات ارادي بدن از پيامدهاي آن هستند.

بهبود انتخاب پذيري کاتاليست ها

به گفته مهندس سعيد جعفري، کارشناس ارشد بهداشت حرفه اي از دانشگاه تربيت مدرس و مجري اين طرح تحقيقاتي، مواد کاتاليتيکي از قديمي ترين مواد نانوساختاري هستند و امروزه کاربرد کاتاليست ها در حوزه هاي گوناگوني مورد توجه قرار گرفته است. يکي از مهم ترين کاربردهاي کاتاليست ها، استفاده از آنها در حذف آلاينده هاي زيست محيطي و صنعتي است که کاربرد موثر اين گروه از مواد در فرآيندهاي کاتاليستي به نوع، ماده کاتاليستي مورد استفاده بستگي دارد. فعاليت، گزينش و پايداري مجموعه عواملي هستند که در موثر بودن کاتاليست ها نقش بسيار مهمي دارند. کاتاليزور نوعي ترکيب شيميايي است که اثر تسريع کنندگي و جهت دهندگي بر پشرفت واکنش هايي دارد که از نظر ترمو ديناميکي انجام آنها امکان پذير است.

کاتاليزورهاي محلول در محيط واکنش را کاتاليزور همگن و کاتاليزورهاي فازي مجزا از فاز واکنش را کاتاليزور ناهمگن مي نامند. بيشتر کاتاليزورهاي ناهمگن، کاتاليزورهاي جامدي هستند که در نتيجه تماس آن با مواد مايع يا گازي واکنش دهنده، تغييراتي در آنها ايجاد مي شود. کاتاليزورهاي ناهمگن را کاتاليست مي نامند. کاتاليستهاي پيشرفته امروزي به صورت مواد کريستالي متشکل از منافذي در ابعاد نانو طراحي مي شوند. با کنترل دقيق اندازه کريستال ها، مساحت سطوح، مواد تشکيل دهنده و همچنين ساختار و اندازه منافذ مي توان فعاليت، گزينش و پايداري اين کاتاليست ها را مؤثر براي انجام واکنش هاي گوناگون تبديل کرد. انتخاب پذيري يا گزينش مواد، يکي از مهم ترين خواص و ويژگي هاي کاتاليست هاست. به عبارت ديگر، کاتاليست ها بايد بتوانند از ميان صدها واکنشي که ممکن است انجام شود، واکنش مورد نظر را تسريع کنند.

امروزه مشکلات ناشي از آلاينده هاي زيست محيطي که از منابع مختلف در هوا منتشر مي شوند، به يک نگراني عمومي در جوامع تبديل شده است و مسوولان در تلاشند به کمک محققان و متخصصان، راهکارهايي مناسب را در اين زمينه به مرحله اجرا درآورند. گاز منواکسيد کربن که پيش از اين درباره آن توضيحاتي داده شد، يکي از مهم ترين گازهاي آلاينده هوا در شهرها و محيط هاي صنعتي است. در شهرها عمده ترين منبع توليد کننده اين گاز، خروجي خودروهاست که حدود 85 تا 95 درصد کل منواکسيد کربن موجود در محيط را توليد مي کنند. موثرترين روش حذف اين گاز، اکسيداسيون کاتاليستي آن به گاز بي اثر دي اکسيد کربن است. مبدل هايي که هم اکنون براي حذف آلاينده هاي خروجي خودروها استفاده مي شوند، محدوديت هايي دارند که يکي از مهم ترين شان عدم کارآيي آن هنگام شروع فصل سرما و کاهش دماي هواست.

غلبه بر محدوديت ها

به گفته جعفري، يکي از روش هايي که براي از ميان برداشتن چنين موانعي مورد استفاده قرار مي گيرد به کار بردن کاتاليست هاي نانوساختاري است که حتي در دماي پايين نيز از کارآيي مناسبي برخوردارند.

يکي از کاتاليست هايي که با توجه به خاصيت انتخاب پذيري مناسب و فعاليت مطلوب براي حذف کار مونواکسيد کربن بتازگي مطرح شده، نانو ذرات طلاست. مهم ترين ويژگي نانو ذرات، بالا بودن نسبت سطح به حجم در اين گروه از مواد و ذرات است. با استفاده از اين خاصيت مي توان کاتاليزورهاي قدرتمندي در ابعاد نانو توليد کرد که مي توانند عملکرد واکنش هاي شيميايي را به ميزان قابل توجهي افزايش دهند و از توليد مواد زائد در واکنش هاي جلوگيري کنند.

تغيير خواص فيزيکي مواد با آرايش اتمي، اندازه جامد و ترکيب شيميايي آنها ارتباط مستقيم دارد. نانو ذرات طلا از محلول حاصل از اسيدشويي که در مرحله نهايي طلاسازي به دست آمده توليد مي شود و امروزه از اين ذرات در وسايل نوري، الکترونيک، بيوشيمي و همچنين در زمينه بيوتکنولوژي استفاده مي شود.

ويژگي مهم کاتاليست هاي با پايه طلا، اکسيداسيون مونواکسيد کربن در دماهاي پايين است و اين نوع کاتاليست ها حتي تا دماي منفي 70 درجه سانتي گراد نيز فعاليت دارند. عوامل زيادي فعاليت کاتاليست ها را تحت تأثير قرار مي دهند که از ميان آنها مي توان به اندازه نانوذرات طلا، خصوصيات پايه، روش هاي آماده سازي و شرايط پيش ازعمليات اشاره کرد، مهم ترين عامل تأثيرگذار بر فعاليت اين کاتاليست، اندازه ذرات طلاست، به طوري که نانوذرات طلا به اندازه 3 ميلي متر در واکنش اکسيداسيون مونواکسيد کربن داراي بيشترين فعاليت هستند.

خصوصيات پايه يکي از عوامل تعيين کننده ميزان فعاليت کاتاليست هاست، موارد گوناگوني به عنوان پايه نانو ذرات طلا مورد استفاده قرار مي گيرند. اکسيد تيتانيوم و اکسيد آهن از پايه هاي فعال و هيدرواکسيد منيزم، اکسيد آلومينيوم و سيليکا، فيبرهاي کربن فعال و زئوليت (مواد معدني حاوي سيليکات) از پايه هاي خنثي هستند که در ساخت نانوذرات طلا استفاده مي شوند. ويژگي متمايز زئوليت ها در مقايسه با ديگر موادي که به عنوان پايه مورد استفاده قرار مي گيرند اين است که اين نوع پايه خنثي به دليل داشتن مساحت سطح بالا از توانايي چشمگير و قابل توجهي در تبادل يوني و پايدار کردن ذرات کوچک طلا از طريق تثبيت آنها در قفس هاي کوچک ساختار زئوليت برخوردار است و در اين طرح تحقيقاتي نيز از انواع مختلف کاتاليست زئوليت براي اکسيداسيون منواکسيد کربن استفاده شده است که هر کدام به طور جداگانه مورد بررسي قرار گرفته اند.

نتايج حاصل از ارزيابي فعاليت کاتاليست ها نشان مي دهد که وجود يون سديم سبب مي شود نانو ذرات طلا با اندازه اي بهينه و مناسب روي سطوح و همچنين درون منافذ ساختاري زئوليت ها تشکيل شوند. در صورتي که مقدار سديم مناسب باشد کاتاليست مورد نظر بدون انجام هيچ گونه مراحلي فعال شده و تنها افزايش دما سبب خواهد شد فعاليت کاتاليست تا حدودي کاهش يابد.

جعفري در پايان خاطرنشان کرد که براي فعال سازي کاتاليست هاي نانو ذرات طلا بر بعضي مواد پايه از جريان هيدروژن در دماي بالا به عنوان پيش عمليات استفاده مي شود که مي تواند نقش مهمي در بهبود عملکرد اجراي طرح براي کاهش آلودگي ناشي از انتشار گاز مونواکسيد کربن در محيط داشته باشد. اين طرح تحقيقاتي با راهنمايي دکتر حسن اصيليان و دکتر حسين کاظميان در دانشگاه تربيت مدرس انجام شده است و شايد راه جديدي را در حل مشکلات زيست محيطي باز کند.


منبع : سایت تبیان

+ نوشته شده در  چهارشنبه هفتم تیر 1391ساعت 12:16  توسط انجمن پژوهشی نانو  | 

همان طور که گفتیم فناوری نانو به بسیاری از سوالات رایج در زمینه ی تولید،مصرف وبهینه سازی انرژی پاسخ می دهد و راهکارهای جدیدی رابرای انرژی های مختلف پیش پای ما می گذارد. فناوری نانو کمک می کند تا انرژی های مختلف بازدهی بیشتری داشته باشند یا حتی روش های دیگری برای تامین انرژی ایجاد شود.

فناوری نانو ومبحث انرژی(2)

سلول های خورشیدی ارزان‌تر

همان طور که می دانیم هر سلول خورشیدی حداقل یک اتصال N-P نیاز دارد تا بتواند یک میدان الکتریکی ایجاد کند، در یک سلول خورشیدی با فقط یک اتصال N-P تنها فوتونهایی (بسته های انرژی نور) که انرژی مساوی یا بیشتری از فاصله انرژی بین لایه والانس و لایه رسانایی (گاف ممنوعه) دارند قادر به رها کردن یک الکترون آزاد برای جریان در مدار هستند. به عبارت دیگر سلول یک اتصالی تنها از آن بخش از نور خورشید الکتریسیته می سازد که انرژی بیشتری از گاف ممنوعه ماده نیمه رسانا دارد. بنابر این فوتون های کم انرژی مورد استفاده قرار نمی گیرد.

سلول های خورشیدی سیلیكونی ساخته شده براساس فناوری های رایج،حداکثر در حدود 25 درصد در مقیاس آزمایشگاهی (بدون ملاحظه هزینه) و در نوع تجاری (با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی) حدود 14 درصد بازدهی دارند.

این كارایی بسیار پایین به دو عامل بستگی دارد: عامل اول این است که سیلیكون محدوده بسیار کوچکی از طیف نور را جهت تبدیل به جریان الكتریسیته، جذب می‌كند (این محدوده به گاف ممنوعه سیلیکون ارتباط دارد)، بقیه‌ نور هم یا جذب نمی شود، یا به صورت گرما تلف می شود. عامل دوم این است که بخشی از انرژی جذب شده به علت رسانایی ضعیف و وجود مقاومت در داخل سلول خورشیدی از دست می‌رود.

فناوری نانو ومبحث انرژی(2)

نانو مواد جدید و ساختارهای خورشیدی در مقیاس نانو می‌توانند در غلبه بر هر دو مانع به ما كمك كنند. غیر از سیلیکون نیمه‌رساناهای دیگر وجود دارند که می توانند در سلول های خورشیدی استفاده شوند. گالیم، ایندیوم و ژرمانیوم از نیمه رساناها هستند. هر نیمه رسانا یا ترکیب نیمه رساناها، هرنیمه رسانا یا ترکیب نیمه رساناها، گاف ممنوعه متفاوتی دارد. اگر ترکیبی از این نیمه رساناها یک به یک روی هم به صورت فیلم های نازک استفاده شود (در ضخامتی در حد چند ده نانومتر)، هر لایه می تواند طول موج های مختلفی از طیف نور را جذب کند، بنابراین مجموع انرژی دریافت شده، افزایش می یابد. به این سلول های خورشیدی  سلول های چند اتصالی گفته می شود. در این سلول ها به جای یک اتصال N-P، چند اتصال N-P دارند. نام جدید این سلول ها، سلول های خورشیدی رنگین کمانی است چنین سلول هایی تا 35 درصد بازدهی به دست آورده‌اند. یکی از فرصت های فناوری نانو برای سلول های خورشیدی نقاط کوانتومی هستند. پیش بینی می شود که در آینده نقاط کوانتومی پربازده ترین سلول های خورشیدی را با حدود 85 درصد کارایی ایجاد کنند. نقاط کوانتومی می توانند در اندازه ها و ترکیبات شیمیایی مختلف تولید شوند تا تمام طول موج های نوری را جذب کنند. نقاط کوانتومی نانوذارتی نیمه رسانا هستند که یکی از خصوصیات آن ها داشتن فاصله انرژی (گاف ممنوعه) متناسب با اندازه است.

یکی از فناوری های جدید تولید سلول های خورشیدی ساخت لایه های بسیار نازک است. این سلول های خورشیدی هر چند کم بازده هستند اما با نصب صفحات متشکل از این سلول های منعطف در بخش فوقانی ساختمان ها یا دیوارها، به طور موثری از فضای ساختمان استفاده می شود

برای مشکل دوم که اتلاف انرژی در انتقال جریان در مدارهای سلول های خورشیدی است، ساختمان کریستالی نیمه رساناها باید برای انتقال جریان الکتریسیته مناسب باشد. نانولوله های ابررسانا در این زمینه کارایی خواهند داشت. نانولوله ها می توانند براساس خصوصیت تشعشع میدانی در سامانه ای که کارش برعکس سلول های خورشیدی است (تبدیل برق به نور) هم عمل کنند و برای تولید طول موج های نوری و رنگ های مختلف از نور در دیودهای نوری استفاده شوند.

فناوری نانو ومبحث انرژی(2)

لازم به ذکر است که سلول های خورشیدی رایج، سیلیكونی مشابه تراشه‌های كامپیوتری را مصرف می‌كنند. این امر هزینه های آن ها را گران می کند. سلول های خورشیدی همچنان پرهزینه هستند، اما فناوری نانو امکان کاهش هزینه های آن ها را خواهد داد. یکی از فناوری های جدید تولید سلول های خورشیدی ساخت لایه های بسیار نازک است. این سلول های خورشیدی هر چند کم بازده هستند اما با نصب صفحات متشکل از این سلول های منعطف در بخش فوقانی ساختمان ها یا دیوارها، به طور موثری از فضای ساختمان استفاده می شود.

سلول های خورشیدی فیلم های نازک سلول های خورشیدی جدید با اصولی مشابه فتوسنتز در گیاهان کار می کند. این نوع سلول شامل یک رنگ آلی است که به دی اکسید تیتانیوم متصل می شود. رنگ محدوده طول موج مشخصی از نور را جذب می کند و نانوذرات دی اکسید تیتانیوم الکترون ها را انتقال می دهند. این سلول ها با بازدهی کم ده درصد، به خوبی سلول های خورشیدی سیلیکونی کار نمی کند. با این حال ارزان تر هستند و می تواند روی سطحی انعطاف پذیر استفاده شوند.

فناوری نانو ومبحث انرژی(2)

انرژی باد، زیست توده و زمین گرمایی

برای منابع انرژی جایگزین متعدد دیگری نیز وجود دارد كه به کمک فناوری نانو استفاده از آنها بسیار عملی تر و معقول‌تر خواهد بود كه از آن جمله می‌توان انرژی باد زیست توده (biomass) و زمین گرمایی (geothermal) اشاره كرد.

گرچه استفاده از انرژی باد یكی از قدیمی‌ترین راه‌های تولید انرژی است اما اخیراً استفاده از دستگاه‌های بادی مولد برق در بسیاری از كشورها و با بهبود وضعیت اقتصادی آنها رشد قابل ملاحظه‌ای داشته است . در عین حال مقدار انرژی كه یك كشور به آن نیاز دارد و می‌تواند آن را تولید كند محدود است كه این امر به ویژه برای كشورهای فاقد سواحل آبی گسترده به منظور ایجاد نیروگاه‌های برق آبی حائز اهمیت بوده و می‌توانند مقدار زیادی از زمین‌های دور از ساحل را به این كار اختصاص دهند.

فناوری نانو ومبحث انرژی(2)

ممكن است به نظر عجیب برسد كه چگونه فناوری نانو كه فناوری مدرن و جدیدی است می‌تواند چیزی به قدمت نیروگاه‌های بادی را تحت تأثیر قرار دهد؟ پاسخ این سۆال در مواد مورد استفاده نهفته است. همان طور كه می‌دانیم توان یك توربین بادی متناسب با مربع طول تیغه آن افزایش می‌یابد. در حال حاضر از پیشرفته‌ترین كامپوزیت‌های فیبركربنی در این تیغه ها استفاده می‌شود اما در صورت استفاده از كامپوزیت هایی از نوع نانولوله‌های كربنی در آنها، نسبت توان به وزن آنها تا چند برابر افزایش می‌یابد.

از دیگر انرژی‌های جایگزین، زیست توده است كه توجه فزاینده‌ای را به خود جلب كرده است و فناوری‌نانو بر آن تأثیری همانند تأثیری است كه بر سوخت‌های فسیلی داشته است، می‌گذارد؛ یعنی كاتالیزورهای بهبود یافته و جدا سازی گاز.

فناوری نانو ومبحث انرژی(2)

در این بین، انرژی زمین گرمایی توجه كمتری را به خود جلب كرده است و بسیاری آن را تنها به بخش‌های معینی از دنیا چون جزایر یخی محدود می‌دانند. اما در واقع باید گفت این انرژی تقریباً یكی از ذخایر نامحدود انرژی به شمار می‌آید كه هر كجا باشید زیر پایتان قرار دارد.البته تعریفی این گونه از این انرژی را در حال حاضر می‌تواند در كتاب‌های زمین شناسی یافت . زیرا برای رسیدن به عمق مناسب و لازم جهت استفاده از گرمای درونی زمین، فناوری حفاری موجود باید بهبود یافته و یا اینكه ما به توان لازم جهت استفاده از گرمای زمین در سطوح بالاتر زمین دست یابیم. (به انرژی حرارتی که از داخل زمین به نزدیکی سطح زمین راه می یابد زمین گرمایی گفته می شود.)

از سرامیك‌ها و نانوبلورهای فلزی، مواد جدیدی در دست تهیه است كه می‌توان از آنها در فناوری حفاری استفاده نمود. اما جالب ترین پیشرفتی كه در این زمینه رخ داده استفاده از روش تونل زنی ترموالكتریكی برای تولید الكتریسیته از گرمای سطوح بالایی زمین است. هم اكنون چندین شركت برای بهره‌وری از این فناوری ایجاد شده كه اساس آنها بر استفاده از نانولایه‌های عایق الكتریسیته با ابعاد بسیار دقیق و كنترل شده می‌باشد.



منبع : سایت تبیان

+ نوشته شده در  دوشنبه پنجم تیر 1391ساعت 0:23  توسط انجمن پژوهشی نانو  | 

فاضلاب

افزايش جمعيت جهان و کاهش منابع آب آشاميدني ، نگراني هايي را در باره تامين آب آشاميدني مورد نياز کشورهاي مختلف در سراسر جهان به وجود آورده است و کمبود آب که در نتيجه افزايش آلودگي هاي زيست محيطي شدت پيدا مي کند ، سبب شده است تامين آب بهداشتي مورد نياز مردم به يکي از مشکلات اساسي  جهان امروز تبديل شود امراض ناشي از آلودگي منابع آب ، روزانه سبب کشته شدن هزاران و شايد ده ها هزار نفر از مردم جهان مي شود . اين در حالي است که امکان بازيافت آب دسترسي به يک منبع مناسب براي مصارف گوناگون را فراهم خواهد آورد . امروزه به کمک فناوري هاي نوين الکتريکي و مکانيکي ، به آساني مي توان آب آلوده را درکشاورزي و حتي مصارف خانگي استفاده کرد . استفاده از فيلترهاي نانومتري ، تحول عظيمي را در بازيافت و استفاده مجدد از منابع آب ايجاد کرده است.

فيلترهاي فيزيکي با منافذي درحد نانومتر مي توانند باکتري ها، ويروس ها و حتي واحدهاي کوچک پروتئيني را به صورت کامل و صد درصد غربال کنند؛ همچنين با استفاده از جداکننده هاي الکتريکي که به وسيله صفحات ابرخازن يون ها را جذب مي کنند ، مي توان نمک و مواد سنگين را نيز از آب جدا کرد.

بررسي فعاليت هاي پژوهشي در سطح دنيا نشان مي دهد که تصفيه آب يکي از مهم ترين زمينه هاي کاربرد فناوري نانو در صنعت آب است و با بهره گيري از آن ، هزينه هاي تصفيه آب به ميزان قابل توجهي کاهش خواهد يافت . استفاده از فيلترهاي نانومتري به منظور افزايش بازيابي آب در سيستم هاي موجود و کاربرد نانو حسگرهاي زيستي براي تشخيص سريع و کامل آلودگي آب از مهم ترين موارد کاربرد نانو فناوري در صنعت آب و فاضلاب است .

نانوفيلترها

 با استفاده از فناوري هاي نوين توليد آب نانوفيلتر شده در مقياس انبوه امکان پذير خواهد شد . اين روش مي تواند بسياري از موانع و مشکلات موجود در روش هاي قبلي را ازميان بردارد . با استفاده از نانوفيلترها ، مواد معدني مورد نياز براي سلامت انسان در آب باقي مي ماند ومواد سمي و مضر از آن حذف مي شود . دانشمندان و محققان به روش ساده اي براي توليد فيلترها با استفاده از نانولوله هاي کربني دست يافته اند که علاوه بر حذف موثر آلاينده ها در مقياس نانو و ميکرو از منابع آب مي تواند هيدروکربن هاي سنگين را نيز از نفت خام جدا کند. استفاده از نانولوله هاي کربني در ساخت فيلترها سبب سهولت در پاکسازي ، افزايش استحکام ، قابليت استفاده مجدد و مقاومت آنها در برابر گرما مي شود . اين فيلترها از دقت بسيار زيادي برخوردارند و مي توانند ويروس هايي به اندازه 25 نانومتر را بخوبي عوامل بيماري زاي بزرگتر مانند باکتري اي – کولاي از آب حذف کنند . کاهش هزينه ها و همچنين کنترل مقدار آلاينده ها در آب تصفيه شده از ديگر مزاياي کاربرد اين روش به شمار مي آيد .

شيرين کننده هايي از جنس غشاي نانومتري

محققان توانسته اند عشاهايي از نانولوله هاي کربي بسازند که به کمک آن جداسازي گاز و مايع با کمترين هزينه امکان پذير خواهد شد . امروزه بيشتر غشاها از مواد پليمري ساخته مي شوند که در دماي بالا مشکلاتي را به وجود مي آورند .در اين نوع غشاها نمي توان توازن مناسبي را ميان ورودي غشا و قابليت انتخاب آن برقرار کرد. استفاده ازنانولوله هاي کربني امکان انتخاب پذيري مناسب در ورودي هاي بالا را فراهم مي کند .غشاهاي جديد باحفره هاي کوچک تر و متراکم تر وهمچنين امکان عبور شدت جريان زياد از هر حفره ،  از نظر گذردهي آب و هوا نسبت به غشاهاي ديگر بسيار موثرتر هستند و کاربردهاي فراواني در تصفيه آب دارند .از روش جداسازي غشايي ، در شيرين سازي آب استفاده مي شود . در اين روش آب شور داغ را روي ورقه نازکي از غشاي داراي حفرات ريز موسوم به نانو حفره مي ريزند . اين حفره ها آنقدر کوچک هستندکه فقط بخار مي تواند از ميان آنها عبور کند و آب ، مايع ، نمک هاو مواد معدني ديگر در پشت غشا باقي مي مانند. در طرف ديگر غشاء محفظه هايي از آب سرد قرار دارد که بخار با عبور از آن دوباره به مايع تبديل مي شود.

• تصفيه آب به کمک نانوذرات

نانوذرات لانتانيوم ، فسفات را از محيط هاي آبي جذب مي کند .کاربرد اين نانوذرات درحوضچه ها و استخرهاي شنا مي تواند به طور موثري فسفات موجود را از ميان برده و در نتيجه از رشد جلبک ها جلوگيري کند .نانوپودرها نيز ميتوانند به عنوان مواد مناسبي براي پاکسازي خاک هاي آلوده و آب هاي زيرزميني به کار روند ؛ همچنين نانوذرات آهن سبب اکسيد شدن و درهم شکستگي ترکيبات آلوده  کننده مي شود و آنها را به ترکيبات کربني با درجه سميت بسيار پايين تبديل مي کند .ارسنيک از آلاينده هاي بسيار سمي است که به طور طبيعي با پساب هاي انساني سبب آلودگي آب مي شود .مصرف اين ماده سبب افزايش شيوع سرطان مثانه و روده مي شود .آمار مسموميت با ارسنيک در سطح جهان بسيار زياد است و در بسياري از کشورهاي درحال توسعه که بيش از 10 تا20 درصد جمعيت آنها به مسموميت ارسنيک مبتلا شده اند ، چنين اتفاقي يک فاجعه بهداشتي به شمار مي آيد . بيشتر آلايندگي هاي ناشي از ارسنيک در کشورهاي جهان سوم گزارش شده است و به همين دليل اين کشورها بشدت نيازمند فناوري هاي نوين هستند تا به کمک آن بتوان آلاينده هاي فلزي سنگين مانند ارسنيک را از آب آشاميدني حذف کرد . در روش هاي جديد از نانوبلورهاي مغناطيسي به عنوان هسته اصلي سيستم هاي تصفيه آب استفاده مي شود سطوح معدني آهني نه تنها تمايل شديدي به جذب ارسنيک دارند. بلکه با انتخاب اندازه متناسب مي توان براحتي اين ذرات مغناطيسي را که به کمک روش هاي جداسازي مغناطيسي از آب جداکرد. درحقيقت نانوذرات درجذب ارسنيک همانندتوده آهني عمل مي کنند. درواقع نه تنها ظرفيت جذب ارسنيک در نانوذرات بالاتر است بلکه به محض قرار گرفتن ارسنيک در کنار نانوذرات، جداسازي آن از اين ذرات بسختي انجام خواهد شد. با توجه به نتايج به دست آمده از بررسي ها و تحقيقات انجام شده در اين زمينه ميتوان گفت نانوذرات مغناطيسي ، جاذب هاي بسيار خوبي براي آلاينده ارسنيک بويژه در آب هاي اسيدي هستند وخاصيت جذبي غير قابل بازگشت اين ذرات ، مخزن مناسبي براي جمع آوري آلاينده ها فراهم مي کند .

• تصفيه فاضلاب

محققان به دنبال توسعه روش منحصر به فردي براي تصفيه فاضلاب هستند که بدون استفاده از مواد شيميايي گران قيمت ، کيفيت آب را در مقايسه با روش هايي که در حال حاضر مورد استفاده قرار مي گيرند ، به ميزان قابل توجهي افزايش خواهد داد . آخرين مرحله تصفيه آب ، حذف موجودات زنده بسيار ريز است در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفوني کننده استفاده مي شود . اما در اين صورت حتي پس از تصفيه نيز ترکيبات ارگانيک زيادي در آب وجود خواهد داشت . کلر موجودات زنده ريز را از آب حذف مي کند . اما با آلاينده هاي ارگانيک واکنش مي دهد و محصولات جانبي تجزيه ناپذير و سمي توليد مي کند که نمي توان آنها را از آب حذف کرد. انتقال اين مواد به محيط زيست و استفاده از آنها در کشاورزي وصنايع ديگر ميتواند مشکلات بهداشتي خطرناکي ايجاد کند .

تصفيه خانه

تصفيه فاضلاب به کمک نانو کاتاليزور نوري مي تواند جايگزين سومين مرحله تصفيه يعني ضدعفوني با کلر شود تا موجودات زنده و ترکيبات آلي را به طور همزمان حذف و فاضلاب را به يک منبع آب مناسب تبديل کند . به طور طبيعي موجودات زنده ريز ، ترکيبات ارگانيک بزرگ را به ذرات کوچک تري تبديل مي کنند. اما از آنجاييکه اين ترکيبات از نظر زيستي تجزيه ناپذيرند براي تجزيه آنها بايد از نوع انرژي استفاده کنيم . اين انرژي از اشعه فرابنفش نور خورشيد تامين شده و به همراه کاتاليزورهاي نوري مورد استفاده قرا رمي گيرد . انرژي آزاده شده از واکنش سلول کاتاليزور نوري مي تواند موجودات زنده ريز را از ميان برده و ترکيبات تجزيه ناپذير را تجزيه کند . اين فرآيند به دليل امکان استفاده  مجدد از کاتاليزورهاي نوري از نظر اقتصادي مقرون به صرفه است. ذرات کاتاليزوري يا بصورت همگن در محلول پراکنده مي شوند يا به صورت ساختارهاي غشايي رسوب داده شده هستندکه تجزيه شيميايي آلاينده ها را امکان پذير مي کنند . با توجه به کاربردها و قابليت هاي فناوري نانو در صنعت آب و فاضلاب بسياري از شرکت ها از اين فناوري در تصفيه آب و فاضلاب استفاده مي کنند وبه همين دليل امروزه استفاده از محصولات و توليدات بر پايه فناوري نانو افزايش يافته است . اين محصولات اغلب شامل نانو فيلترها وانواع حسگرهايي است که به منظور تشخيص مواد و ذرات موجود در آب مورد استفاده قرار مي گيرند.

تصفيه پساب هاي صنعتي

پساب هاي صنعتي صنايع شوينده ، حاوي اکسيژن بيوشيميايي و مواد فعال شيميايي است . که بايد در فرآيندهاي تصفيه از آب جدا شوند . يکي از ديگر موادي که در پساب هاي صنعتي يافت مي شود مواد نامحلول روغني است . حضور اين مواد فرآيند تصفيه آب را با مشکل مواجه مي کند .يکي از روش هاي اقتصادي براي تصفيه اين مواد ، استفاده از سيستم هاي ترکيبي حاوي ميکروفيلترها و نانو فيلترهاست . در اين سيستم براي حذف ذرات معلق مانند روغن ها و گريس ها از ميکروفيلترها و براي حذف پاک کننده ها از نانو فيلترها استفاده مي شود .


منبع : سایت تبیان

+ نوشته شده در  جمعه دوم تیر 1391ساعت 16:0  توسط انجمن پژوهشی نانو  | 

نانوساختار الماس

چکيده      

الماس، مهمترين ساختار سراميکي تک عنصري و يکي از سخت ترين عناصري است که از کربن خالص تشکيل شده و به طور طبيعي تحت فشارهاي زياد اعماق زمين و در زماني طولاني شکل مي گيرد. اما مي توان آنرا به طور مصنوعي در زماني بسيار کوتاه تر و به کمک فرآيند فشار بالا دما بالا که اساسا تقليدي از فرآيند طبيعي شکل گيري الماس مي باشد، توليد کرد. در سالهاي اخير پيشرفت هاي شگرفي در توليد الماس حاصل شده که نتيجه آن، توليد الماس هايي در ابعاد نانومتر بوده که به علت داشتن خصوصيات بسيار عالي مکانيکي، حرارتي، نوري و عايق بودن، کاربردهاي متنوعي را در صنايع مختلف به خود اختصاص داده است. در اين مقاله کاربردهاي نانوالماس در صنعت لاستيک، ساخت ابزار برش، همچنين استفاده از آن به عنوان نيمه رسانا مورد بحث و بررسي قرار گرفته است.

مقدمه:

الماس سخت ترين ترکيبي است که از کربن خالص تشکيل شده و تحت تاثير فشار و حرارت بسيار زياد متبلور مي شود. در طبيعت چنين ماده اي فقط در عمق 150 يا 200 کيلومتري از سطح زمين يافت مي شود. ساختار الماس را مي توان به صورت شبکه مکعبي وجوه مرکز پر، به  طوريکه نيمي از حفرات چهار وجهي آن پر شده است مشاهده کرد. در اين ساختار، اتم هاي کربن با يکديگر پيوند کووالانسي داشته و هر اتم کربن با چهار اتم کربن ديگر احاطه شده است.  پيوند بسيار قوي کووالانسي اتم هاي مجاور کربن، سبب افزايش مدول الاستيک و دماي پايداري فوق العاد بالا شده و همچنين سخت ترين ماده طبيعي را ايجاد مي نمايند. ويژگي اصلي الماس سختي بالاي آن است که در مقياس مورس بيشترين مقدار يعني 10 و در مقياس نوپ، گستره 5500 الي 7000 را به خود اختصاص داده است. رسانايي گرمايي الماس هاي زينتي در ميان تمام عناصر شناخته شده بيشترين ميزان را دارد. به همين دليل الماس در سرعت هاي بسيار بالا بدون اينکه گرماي توليد شده به آن صدمه بزند، تراش داده مي شود.

الماس در برابر مايعات معدني و اسيدهاي غير معدني در دماي اتاق مقاوم است و به وسيله برخي اکسيد کننده هاي قوي از قبيل سديم و پتاسيم نيتريد در دماي بالاي 500 درجه سانتيگراد به وسيله مخلوطي از سديم، پتاسيم کلريد و هيدروکسيدهاي مذاب از قبيل کمي NaoHحک کاري مي شود. در دماي نزديک به 1000درجه به آساني با کاربيد فلزات از قبيل Co،Ni،Al،Fe و Ta واکنش مي دهد.

حدود 45 سال پيش، در جولاي 1963 ميلادي، شوروي سابق و کشورهاي بلوک شرق موفق به کشف روش انفجاري براي توليد نانوالماس شدند. هنوز عقيده بر اين است که نانوالماس کاربردهاي وسيعي در صنعت پيدا مي کند و اين امر سبب ادامه تحقيقات در اين زمينه شده است. در بين سالهاي 1988 تا 1998 ميلادي، مطالعات گسترده اي جهت کاهش قيمت تمام شده نانوالماس با تمرکز بر روي واکنش تبديل کربن به نانوالماس انجام شد. همچنين پارامترهاي مختلف در تشکيل نانوالماس مورد مطالعه قرار گرفت. شايد به زودي تصور متداول درباره الماس ها، به کلي دگرگون شود. الماس هايي که به خاطر زيبايي، کمياب بودن و زمان طولاني توليدشان ارزش فوق العاده اي داشتند، امروزه در آزمايشگاه و در مدت زماني حدود يک ساعت به وجود مي آيند. اينکه اين دگرگوني چه تاثيري در صنعت جواهر سازي يا قيمت الماس هاي طبيعي در بازار خواهد داشت هنوز در پرده اي از ابهام است. خصوصيات ويژه و منحصر به فرد پودر نانوالماس صنعتي باعث شده است تا امروزه کاربرد بسيار وسيعي در صنعت پيدا کند. قيمت ارزان آن نيز باعث کاربرد آسانتر آن شده است و هر روز به کاربران اين ماده در صنايع مختلف افزوده مي شود.

کاربردهاي نانوالماس

هنري فورد نخستين کسي بود که پي برد با وجود هزينه زياد اوليه، الماس در حقيقت ارزان ترين ساينده صنعتي براي استفاده دراز مدت است. صنايع تراش و ماشين ابزار، شيشه و عينک سازي ها از اولين صنايعي بودند که از الماس استفاده کردند. الماس هاي بزرگتر در مته هاي الماسي کاربرد دارند که در اکتشافات مواد معدني، در استخراج کاني ها و در حفاري هاي چاه هاي نفتي و گازي استفاده مي شوند. صنعت الکترونيک و برق هر دو از مصرف کنندگان الماس اند. چاپگرهاي نساجي از الماس براي برش الگو و نيز دندانپزشکان و پزشکان براي برش ظريف استخوان و بافت ها استفاده مي کنند.

از نظر کاربرد، مي توان الماس را به انواع صنعتي جواهري و بالاس تقسيم کرد که نوع بالانس در حفاري صنعتي به کار مي رود. ترکيبات و خصوصيات فيزيکي منحصر به فرد الماس، آنرا جز مواد با تحمل بالا قرار داده است.

ويفرهاي الماس در پنجره هاي ليزر کاربرد دارد که نيازمند سطحي بسيار صاف و با ضريب جذب پايين است. الماس براي پنجره هاي ليزرهاي با قدرت بالاي Co2 به کار مي رود. همچنين براي پنجره هاي عبور دهنده طول موج هاي کوچک الکترومغناطيسي براي ژيروترون و کليسترون هاي قدرت بالا، پخش دي الکتريک براي طول موج هاي کوچک و موج هاي ميليمتري(CVD) و در استحکام چرخ ها و لاستيک ها استفاده مي شوند.

برخي از موارد استفاده مواد نانو الماس در جدول زير گزارش شده است.

کاربرد محل استفاده نمونه کاربرد
برش کاري و سنگزني تيغه هاي برش، چاقوي جراحي دريل هاي پيچشي، سنگ چاقو تيزکن، صنايع چاقوسازي
قسمت هاي در معرض سايش قسمت هاي موتور، ابزار پزشکي،قاب کشش قالب اکستروژن، پوشش ديسک کامپيوتر، ماشين هاي بافتي
صوت
ديافراگم بلندگو
نفوذ و خوردگي پوشش الياف،مخازن واکنش بوته ها، سدهاي يوني
پوشش هاي نوري ضد انعکاس حمايت کننده ليزر، فيبرنوري
رفتار حرارتي چاپگرهاي حرارتي ديودهاي فروکش حرارت
نيمه هادي حسگرهاي UV ترانزيستورهايي با نيروي بالا، ميکروويو با توان بالا

استفاده از نانوالماس به عنوان نيمه رسانا

استفاده از الماس به عنوان نيمه رسانا نيز نيازمند شرايط ويژه اي مثل درجه خلوص فوق العاده بالا و جايگزيني فعال اتم ها به لحاظ الکتريکي براي ايجاد گذرگاه الکتريکي در وسيله مورد نظر است. اما الماس هاي طبيعي با اينکه داراي کيفيت جواهري بسيار ارزشمند هستند، به خاطر نقص ها، ناخالصي ها و ساختار ضعيفشان براي مصارف الکترونيکي نامناسبند. البته با کنترل شرايط سنتز مي توان الماس ها ي مصنوعي با شرايط کاملا دلخواه توليد کرد که در کاربردهاي الکترونيکي پرقدرت از سلفون ها گرفته تا کامپيوترهاي شخصي وخطوط ارتباطي قابل استفاده هستند. به گفته جيمز باتلر يکي از شيميدانان آزمايشگاه تحقيقات نيروي دريايي آمريکا، سه مشکل عمده بر سر راه استفاده از الماس هاي طبيعي در کاربردهاي الکترونيکي وجود دارد، قيمت گران و عدم خلوص الماس هاي طبيعي. افزون بر اين هيچ دو سنگي دقيقا شبيه هم نيستند و خواص منحصر به فرد در هريک مي تواند مشکلاتي را در مدارهاي الکترونيکي به بار آورد. آخرين مشکل در استفاده از الماس براي کاربردهاي الکترونيکي و کامپيوتري، نياز به دو نوع الماس يعني سنگهاي نوع n و p براي هدايت الکترونيکي است. در مدارهاي مجتمع بايد از هر دو نوع الماس نيمه رساناي n و p استفاده کرد اما الماس هاي نوع n به طور طبيعي وجود ندارد و الماس هاي نوع p، به قدري نادرند که هيچ راه مقرون به صرفه اي براي استفاده از آنها پيدا نشده است. به هر حال الماسهاي مصنوعي اين مشکلات را برطرف مي کنند. به گفته رابرت لينارس بنيانگذار کمپاني آپولو دياموند،(براي مثال) مي توان با افزودن ناخالصي فلز بور به الماس، نيمه رساناي نوع p را توليد کرد. به طور مشابه دانشمندان مي توانند با افزودن فسفر به الماس بيرنگ، الماس نوع nرا نيز توليد کنند. براي استفاده از الماس نيمه رسانا در دستگاه هاي الکترونيکي پر قدرت نياز به ترکيبي لايه اي از اين دو نوع الماس است. امروزه نيمه رساناهاي بسياري مثل سيليکون در گستره وسيعي از دستگاه هاي الکترونيکي به کار مي روند. اما الماس با توجه به دامنه تغييرات حرارتي و سرعت فوق العاده اش، عنوان دومين نيمه رساناي برتر جهان را به خود اختصاص مي دهد. الماس با داشتن چنين ويژگيهايي و به خصوص امروز که آزمايشگاه ها قادر به توليد سنگ هاي خالص و ناخالص کنترل شده هستند، مي تواند پايه گذار انواع بسيار جديدي از دستگاه هاي الکترونيکي پرقدرت باشد.

به عنوان برخي از کاربردهاي عملي الماس مي توان به موارد زير اشاره کرد:

- لوازم الکترونيکي ولتاژ و توان بالا مثل ترن هاي سريع

- دستگاه هاي فرکانس بالا مثل رادارهاي پرقدرت و ايستگاه هاي مخابراتي سيار

- دستگاه هاي ميکرو و نانوالکترومکانيکي مانند ساعتها و فيلترهاي تلفن همراه

- آشکارساز پرتوهاي پر انرژي مثل پرتوسنج هاي پزشکي

- اپتيک و ليزرهاي پرقدرت مانند آنچه در کابل و خطوط تلفن يا پنجره شاتل هاي فضايي به کار مي رود.

- الکترودهاي الماسي مقاوم به خوردگي که مي تواند محيط هاي آلوده را پاک کند.

 کاربرد ساختارهاي نانومتري الماس در لاستيک

الماس نانومتري به طور گسترده اي در کامپوزيت ها از جمله لاستيک در مواد ضد اصطکاک و مواد روانکار به کار مي رود. اين ساختارهاي نانومتري الماس، داراي خواص برجسته اي هستند. از جمله اين خواص مي توان به موارد زير اشاره کرد:

1.ساختار کريستالي

2.شکل کاملا کروي

3.ساختمان شيميايي بسيار محکم

4. فعاليت جذب سطحي بسيار بالا

در روسيه الماس نانومتري با درصدهاي مختلف به لاستيک طبيعي، لاستيک پلي سوپرن و لاستيک فولرين براي ساخت لاستيک هايي که در صنعت کاربرد دارند، مورد استفاده قرار مي گيرد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد که با افزودن ساختارهاي نانومتري الماس به لاستيک ها خواص آنها به شکل قابل توجهي بهبود مي يابد. از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره کرد:

1. چهار الي پنج برابر شدن خاصيت انعطاف پذيري لاستيک؛

2. افزايش دو الي پنج برابري ميزان استحکام؛

3. خاصيت مقاومت در برابر گسيختگي آنها در دماي بالا و پايين به اندازه بسيار زيادي بهبود مي يابد؛

4. افزايش دماي اشتعال لاستيک، با وارد نمودن اين نانوذرات شاهد افزايش دماي اشتعال و افزايش استحکام مکانيکي در لاستيک خواهيم بود که از دلايل اصلي آن حذف مقادير زيادي دوده است؛

5. کاهش وزن لاستيک، با افزودن حدود 3 الي 5 درصد نانوذره پرکننده به لاستيک استحکام مکانيکي معادل با 40 تا45 درصد دوده و نيز کاهش وزن به مقدار قابل ملاحظه اي بدست مي آيد؛

6. افزايش مقاومت در مقابل نفوذپذيري گاز، اين نانوکامپوزيت ها به علت ضريب عبوردهي کم نسبت به گازها به ويژه هوا مي توانند در افزايش مقاومت در برابر نفوذ و عبور گازها مفيد باشند؛

7. افزايش مقاومت سايشي لاستيک؛ با افزايش نانوذره هاي پرکننده به لاستيک امکان افزايش مقاومت سايشي لاستيک وجود دارد.

نتيجه گيري:

نانوالماس به دليل خصوصيات بي نظير خود قابليت استفاده در کاربردهاي گوناگون را دارا هستند. با استفاده از نانوالماس ها در نيمه رساناها مي توان دستگاه هايي را توليد نمود که با استفاده از مواد مرسوم قادر به توليد آنها نخواهيم بود. استفاده از نانوالماس در صنايع لاستيک موجب مي شود علاوه بر کاهش وزن، خواص مورد نياز لاستيک به طور چشمگيري افزايش يابد. با اينکه هزينه اوليه استفاده از نانو الماس ها زياد است، اما کارايي نانوالماس ها در زمان هاي طولاني باعث شده تا استفاده از آنها توجيه اقتصادي داشته باشد؛ هرچند با گسترش روش هاي نوين سنتز هزينه هاي اوليه استفاده از نانو الماس ها نيز کاهش يافته است.




منبع : سایت تبیان

   

+ نوشته شده در  سه شنبه سی ام خرداد 1391ساعت 18:27  توسط انجمن پژوهشی نانو  | 

آیا می دانید که سرطان پروستات دومین سرطان شایع (بعد از سرطان پوست) و دومین سرطان مرگ آور (بعد از سرطان ریه) در مردان است. در هر 2 دقیقه یک نفر به این سرطان مبتلا می شود. بطور نمونه از کل جمعیت امریکا یک نفر از هر 6 نفر به نمونه از کل جمعیت امریکا یک نفر به این سرطان مبتلا می شود و 3 درصد این افراد نیز جان خود را بر اثر این بیماری از دست می دهند.

 

سرطان پروستات عبارت است از وجود سلولهای سرطانی در پروستات که به علت افزایش ترشح اندروژن و غدد فوق کلیوی رخ داده و باعث انسداد در دستگاه ادراری می شود. علت آن دقیقاً مشخص نیست اما زمینه ژنتیکی، عوامل هورمونی، رژیم غذایی برخی عوامل شیمیایی سرطان و نیز اشتغال به برخی مشاغل که در آنها ضرورت حضور در مجاورت مواد سرطان زایی مانند کودهای شیمیایی و غیره مطرح است، می تواند ابتلا به این بیمار را افزایش دهد.

این سرطان در صورتی که به موقع تشخیص داده شود با موفقیت قابل درمان است. از علائم این سرطان می توان درد مبهم در ناحیه لگن، تکرر ادرار، اختلالات ادراری نظیر عدم توانایی در ادرار کردن، احساس درد در هنگام ادرار کردن، ضعیف شدن جریان ادرار و وجود خون در ادرار اشاره کرد.

علاوه بر این موارد، سرطان پروستات ممکن است نشانه های دیگری از جمله بروز درد در پشت کمر، لگن و قسمتهای فوقانی اندام تحتانی، کاهش اشتها و وزن و همچنین استخوان درد دائمی را نیز به همراه داشته باشد.

با این حال طی سالهای اخیر فناوری های نوین در خدمت مبارزه با این نوع سرطان قرار گرفته و آن را با تحولات جالبی در روند پیش بینی و درمان آن، پیشرفت هایی را ارائه کرده است که شاید مروری بر آنها برایتان جالب باشد...

داروهای RNA و مرگ سلولها

داروهای شامل RNA تأثیر بسیار زیادی بر روی سلولهای سرطانی پروستات دارد. این داروها مسیر خود را بر روی سلولهای سرطانی پیدا می کند و بدون آن که به سلولها سالم آسیب برساند، باعث از بین رفتن سلولهای سرطانی می شود. آزمایش این داروها بر روی موشهایی که به این نوع سرطان مبتلا  بودند، نشان داد که این داروها اندازه تومورها را در مقایسه با موشهایی که از دارو استفاده نمی کنند، تا حد بسیار زیادی کاهش داده است. محققان با آزمایش این داروها به این نتیجه رسیدن که داروهای شامل RNA با وجود این که تأثیر بسیار زیادی بر روی سلولهای سرطانی دارند، عوارض جانبی بسیار کمی بر روی سایر سلولها و ارگان ها می گذارند.

روشهای تشخیصی مدرن

محققان دانشگاه ها هاروارد موفق شدند که از نانوسیمهای سیلیکونی به منظور تشخیص علائم مولکولی سرطان در سیالات بدن استفاده کنند. در واقع با استفاده از این نانوسیمها می توان از یک قطره خون در عرض چند دقیقه آزمایش به عمل آورد و سپس فهرستی از علائم بسیار گوناگون سرطان را در زمان اندکی فراهم کرد. این روش، ابزاری است که می تواند امکانات جدید و قابل توجهی را در زمینه تشخیص سرطان و دیگر بیماری ها به وجود آورد.

امروز محققان به روشی دست یافتند که براساس آن به طور عموم برای تشخیص سرطان پروستات، وجود آنتی ژن هایی را در خون بررسی می کنند. از مزایای این روش می توان به حساسیت بالا، قابلیت آزمایش تشخیص چندین علامت متفاوت به طور همزمان قابلیت تنظیم زمان آزمایش اشاره کرد.

نانوسیم های سیلیکونی

چاقی باعث خطا در تشخیص می شود

چاقی در مردان درصد خطا در تشخیص سرطان پروستات را افزایش می دهد. به گفته این محققان، در مردان چاق میزان پروتئینی که برای معاینه و تشخیص احتمال بروز سرطان پروستات مورد استفاده قرار می گیرد نسبت به مردانی که وزن عادی دارند کمتر است و این امر ممکن است پزشکان را در تشخیص درست بیماری به اشتباه بیندازد. این یافته می تواند پاسخی برای این پرسش باشد که چرا در مردان مبتلا به اضافه وزن اغلب این بیماری پس از پیشرفته شدن قابل تشخیص می شود. به گفته این محققان، میزان تولید پروتئینی موسوم به آنتی ژن خاص پروستات یا PSA که فقط توسط سلولهای پروستات تولید شده و در جریان خون به گردش در می اید، در صورتی افزایش پیدا می کند که پروستات به طور غیرعادی در حال رشد کردن باشد و این رشد غیر عادی می تواند نشان دهنده ابتلا به سرطان و یا حالت بی خطر اما آزار دهنده ای موسوم به هیپرتروفی خوش خیم پروستات باشد. کدام مردان بعد از جراحی یا پرتو درمانی، دچار عود سرطان می شوند و شاید بتوان گفت کدام مردان بر اثر ابتلا به سرطان پروستات می میرند.


منبع : سایت تبیان

+ نوشته شده در  یکشنبه بیست و هشتم خرداد 1391ساعت 22:7  توسط انجمن پژوهشی نانو  |