دانلود تحقیق در مورد معرفی نانوتكنولوژی فایل ورد (word)

توضیحات

  تحقیق در مورد معرفی نانوتكنولوژی فایل ورد (word) دارای 22 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد تحقیق در مورد معرفی نانوتكنولوژی فایل ورد (word)  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی تحقیق در مورد معرفی نانوتكنولوژی فایل ورد (word)،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن تحقیق در مورد معرفی نانوتكنولوژی فایل ورد (word) :

معرفی نانوتكنولوژ

نانوتكنولوژی یافن آوری نانو به ساخت وكاربرد مواد یا ابزارها در مقیاس بسیار كوچك می پردازد. این مواد یا ابزارها از نظر ابعادی در محدوده ی 1تا100 نانومتر قرار دارند یك نانومتر معادل یك بیلونیوم متر یعنی 10 به توان 9- متر می باشد كه ایم مقدار 50بار كوچك تر از قطر تارموی انسان است. دانشمندان محدوده ی ابعادی بین 1تا 100 نانومتر رابه عنوان مقیاس نانومتر معرفی می كنند وموادی راكه دراین محدوده قرار دارند نانوكریستال یا مواد نانویی می نامند. مقیاس نانو منحصر به فرداست. زیراد هیچ ماده ی جامدی را نمی توان پایین تر از این

مقیاس به وجود آورد. دلیل دیگر منحصر به فرد بودن آن، انجام بسیاری از طازوكارهای زیستی وفیزیكی درمقیاس ابعادی بین 1تا100نانومتر می باشد. لازم به اشاره است كه موادی بااین ابعاد از نظر خواص فیزیكی رفتار متفاوتی رااز خود نشان می دهند، بنابراین دانشمندان منتظرند كه اثرات جدید بسیاری رادر مقیاس نانو كشف نمایند واز آنها برای شكستن مرزهای تكنولوژی استفاده كنند. تاكنون اكتشافهای بسیار مهمی در حوزه ی نانوتكنولوژی رخ داده است. چنین پیشرفت هایی را می توان در فرآورده هایی كه در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد مشاهده نمود. به عنوان مثال از مبدل های كاتالیزوری كه در خودروها برای پالایش هوا استفاده می شوند می توان نام برد. همچنین از ابزارهایی كه در كامپیوترها برای نوشتن وخواندن از روی سخت دیسك بكار می روند می توان یادكرد. بسیاری از لایه های محافظ پوست و مواد آرایشی كه شفاف بوده وباقرار گرفتن روی پوست از پرتوهای زیان آور

خورشید جلوگیری می كنند ویا پوشش های ویژه یی كه در لباس هاس ورزشی مورد استفاده قرار می گیرند وكارآیی قهرمانان رابالا می برند، از كاربردهای فناوری نانو محسوب می شوند. هنوز بسیاری از دانشمندان مهندسان وتكنولوژیست ها براین باورند كه فقط توانسته اند به فناوری نانو ناخنك بزنند و تنها با گوشه یی ازاین فناوری اشنایی حاصل نموده اند.

فناوری نانو فعلا دوران عدم بلوغ خودرا می گذارند وهنوز هیچكس نمی تواند پیش بینی كند كه ظرف دهها سال آینده، شكوفایی این فناوری چه نتایجی رابرای بشر به ارمغان خواهد آورد. بسیاری از دانشمندان گفته ی فوق را در حوزه های داروسازی بهداشت. تولید وصرفه جویی انرژی، حفاظت وپاكسازی محیط زیست، الكترونیك كامپیوتر ، سنسورها دفاع وامنیت ملی از خود برجای گذاشته است.

نانو تكونولوژی چیست؟
برای درك بهتر مقیاس نانو، بهتر است قطراتم را كه كوچك ترین جزء سازنده مواد می باشد در نظر آورید. اتم هیدروژن یكی از كوچكترین اتم های طبیعی ست كه قطر آن برابر 1/0 نانومتر می باشد. در حقیقت تقریبا كلیه ی اتم ها قریب به اتفاق اندازه یی برابر 1/0 نانومتر دارند وبه همین دلیل آنقدر كوچك هستند كه باچشمان معمولی دیده نمی شوند. از پیونداتم ها بایكدیگر، مولكول پدید می آیند. مولكول ها كوچكترین جزء یك تركیب شیمیایی محسوب می شوند. قطر مولكولهاییكه بالغ بر30اتم دارند فقط برابر 1 نانومتر است. سلول ها كه كوچك ترین

واحد حیات محسوب می شوند از مولكول ها تشكیل شده اند. سلول های بدن انسان از نظر ابعادی بین 5000 تا 200000 نانومتر می باشند كه از مقیاس نانو بزرگترند. گرچه پروتئین ها كه فعالیت های داخلی سولها را عهده دار هستند، از نظر ابعادی فقط 3تا20 نانومتر می باشند ودر مقیاس نانو قرار دارند. همچنین ابعاد ویروس هایی كه به سلول های بدن حمله ور می شوند حدود 10تا200 نانومتر است ومولكولهایی كه در داروها برای حمله به ویروس بكار می روند ابعادی معادل 5نانومتر دارند. امكان ساخت مواد وابزارهای جدیدی كه بتوانند در مقیاس هایی مشابه با طبیعت عمل كنند، بیانگر آن است كه چرا توجه به مقیاس های كوچك تر از 100 نانومتر تااین اندازه حائز اهمیت می باشد. اما 100 نانومتر مرز اختیاری نمی

باشد. این مقدار محدوده یی ست كه درآن خواص ویژه یی درمواد بروز می كند و خواص مورد نظر باآنچه كه در مقیاس غیرنانو اتفاق می افتد، متفاوت است. در بعضی مواقع انسانها بدون آن كه خود بدانند ویاعلت اصلی به وجود آمدن این گونه مواد را بشناسند، دانسته هایی رادر باره ی خواص ویژه ی این مواد به دست آورده اند. به عنوان مثال شیشه گران قرون وسطی، می دانستند كه باخرد كردن طلا به صورت ذرات ریز وپاشیدن آنها در شیشه، بسته به اندازه ی ذرات طلا، رنگ آن از زرد به ابی، سبز ویا قرمز می گراید. آنها ازاین ذرات رنگی برای ساخت شیشه های الوان كه در پنجره ها به كار می رفتند استفاده می كردند كه نمونه هایی ازآن را می توان در كلیساهای جامع سراسر اروپا مانند كلیسای نوتردام پاریس

مشاهده نمود. این شیشه گران بدون آن كه خود بدانند، در زمانهای پیشین نانوكریستال ساخته اند. در مقیاس های بالاتر از 100تانومتر طلا به رنگ زرد ودر مقیاس های پایین تر از آن، رنگ های دیگری از خودبروز می دهد. نانو تكنولوژیست بافراهم آوردن امكان ساخت ابزارهای مصنوعی در مقیاس مولكولی، شگفتی می آفرینند. به همین دلیل حوزه ی نانوتكنولوژی گاهی اوقات نانوتكنولوژی مولكولی، نامیده می شود. برخی نانوتكنولوژیست ها، باز تولید این ابزارها را توسط خود ابزارها هدف قرار داده اند به گونه یی كه این ابزار ضمن انجام وظایف

محوله ، تعدادشان افزایش یافته و مانند موجودات زنده دوباره تكثیر می شوند. باتوجه به قدمت این حوزه، این جنبه از نانوتكنولوژی از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد. به لحاظ اصولی، اگر واحدهای كوچكی كه هر یك وظایفی به عهده دارند در كنار یكدیگر قرار گیرند وتحت شرایط كنترل شده یی بازتولید شوند، به كارایی های بسیار زیادی دست خواهیم یافت. گرچه بسیاری از دانشمندان به امكان بازتولید نانو ساختارها با دیده ی شك می نگرند.

رویكرد به نانوتكنولوژی:
اصولا دانشمندان بادو رویكرد برای ساخت ابزارها ومواد در مقیاس نانو دست به آزمایش می زنند. یكی از این روشها رویكرد از بالا به پایین [ Top –down] و دیگری رویكرد از پایین به بالا [ Down- Top] می باشد.
الف- رویكرداز بال به پایین: دراین فرآیند، نانوتكنولوژیست ها كار خود را با موادی كه نسبتا جثه ی بزرگتری دارند آغاز می كنند واز طریق آنها موادی رابا ساختار ریزتر كه در مقیاس نانو می باشد، به دست می آورند. این همان روشی ست كه امروزه تراشه های كامپیوتری رابه طور گسترده توسط آن تولید می كنند. منظور از تراشه های كامپیوتری ، واحدهای منطق وحافظه های بسیار كوچكی ست كه به آنها مدارهای مجتمع نیز می گویند و عملكرد كامپیوتر به آنها بستگی دارد. برای تولید تراشه ی كامپیوتری ، روی یك قرص نازك از جنس سیلیكون رابایك

لایه ی نازك از مواد كه به ماسك معروف است می پوشانیم وسپس قسمت های غیرضروری آن را جدا می كنیم. تقریبا ابعاد كلیه ی تراشه های كامپیوتری كه امروزه ساخته می شود از 100 نانومتر بیشتر است. هرچند كه تكنولوژی ساخت تراشه های كامپیوتری كوچك تر از 100 تانومتر نیز گسترش یافته است. هرچه تراشه ها كوچك تر وسریع تر باشد. این امكان فراهم می شود كه كامپیوترهایی با حجم كوچك تر وسرعت پردازش بیشتر ساخته شود. رویكرد از بالا به پایین كه گاهی اوقات نامهای دیگری مانند ساخت در مقیاس میكرو یا ساخت در مقیاس نانو به آن داده شده است، ار شیوه های لیتو گرافی پیشرفته برای تولید ساختارهای كوچك تر از تراشه های كامپیوتری استفاده می نماید. این شیوه های لیتوگرافی

پیشرفته شامل لیتوگرافی نوری ولیتوگرافی پرتو- الكترونی می باشند. لیتو گرافی نوری معمولا برای تولید ساختارهای كوچكتر از 100 نانومتر به كار می رود وتلاش های بسیاری در دست انجام است كه بتوانند ساختارهای كوچكتر از مقدار فوق رابا این روش تولید كنند. لیتوگرافی پرتو- الكترونی می تواند ساختارهایی به اندازه ی 20نانومتر را تولید نماید. ولی روش لیتوگرافی پرتو- الكترونی برای تولید در مقیاس های بزرگتر مناسب نمی باشد، زیرا بسیار گران تمام می شود واز نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. هم اكنون هزینه ی تجهزیات مورد نیاز برای ساخت تراشه های كامپیوتری كه از روش لیتوگرافی نوری استفاده می كنند بالغ بر7میلیارد دلاز می باشد. نهایتا باید گفت كه رویكرد از بالا به پایین برای تولید نانو ساختارها نه تنها احتمالا خیلی گران خواهد بود بلكه از نظر فنی امكان پذیر نمی باشد.مونتاژ تراشه های كامپیوتری وسایر موادی كه در مقیاس نانو تولید شده اند به دلایل اصولی قابل انجام نمی

باشند. در روش های طراحی ویژه یی كه برای كوچك كردن ابعاد مواد به كار می بریم، باید ابزارهایی كه برای این منظور به كار می روند از نظر دقت وابعاد از قطعه یی كه قرار است كوچك تر شود، ظریف تر باشند. بنابراین لبه ی برنده ی ماشین افزار مورد استفاده باید از لبه ی قطعه ی مورد نظر كه قرار است بریده شود تیزتر باشد. همچنین ماسك لیتوگرافی كه به واسطه ی آن روی قرص سیلیكونی عملیات كنده كاری صورت می گیرد وموقعیت های لازم روی آن ایجاد می شود باید از مواد كنده شده از نظر ساختاری ظریف تر باشد. در مقیاس نانو، در مواردی كه می خواهیم یك اتم یا مولكول رااز محل خود خارج سازیم، تامین چنین شرایطی امكان پذیر نمی باشد.

ب) رویكرد از پایین به بالا:
طبق نتایج به دست آمده، دانشمندان برای ایجاد ساختارها در مقیاس نانو به رویكرد دیگری كه به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد علاقه مند شده اند. این رویكرد را فرایند از پایین به بالا می نامند. دراین رویكرد، برای ایجاد نانو ساختارها ، اتم ها و مولكول ها را دست كاری می كنند. در رویكرد مزبور با مشكلاتی كه در رویكرد قبلی هنگام كوچك كردن اندازه ی مواد باآن مواجه می شویم روبه رو نمی شویم وبه جای آن از روی هم چیدن اتم ها و مولكول ها، همانگونه كه در طبیعت مرسوم است، نانو ساختارها رادر مقیاس نانو ایجاد می كنیم،

هرچند كه روی هم چیدن مونتاژ اتم ها ومولكول ها در مقیاس نانو، چالش های خاص خود را به همراه خواهد داشت. در مدرسه وقتی كه حركت براونی رابه مادرس می دادند با برخی ازاین چالش ها كه مربوط به حركات اتفاقی ونامنظم ذرات مواد در داخل آب بود، مواجه می شدیم. این ذرات خودبه خود حركتی ندارند بلكه این مولكول های آب هستند كه دائما درحال جنب وجوش می باشند وذرات موجود در آب را محاصره می كنند واز برخورد آنها با ذرات مربوطه ، حركاتی اتفاقی ونامنظم در آنها به وجود می آورند. اتم ها نیز به خاطر این كه دارای

انرژی جنبشی هستند دارای چنین حركات اتفاقی ونامنظم می باشند كه میزان دما وانرژی پیوند بین اتم ها درجه ی آزادی وتحرك آنها را مشخص می كند. اجسام جامد، مانند صندلی كه روی آن نشسته اید. حتی در دماهای معمولی اتم هایشان نسبت به یكدیگر می لغزند كه به این پدیده ، فرآیند انتشار [ diffusion] می گویند. این توانایی اتم ها كه می توانند روی یكدیگر بلغزند، هنگام تبدیل مواد از جامد به مایع واز مایع به گاز افزایش می یابد.اگر دانشمندان ومهندسان بتوانند اتم ها رادر مقیاس اتمی به طور موفقیت آمیز روی هم بچینند، آنها

توانسته اند به گونه یی عمل كنند كه براین رفتار اتم ها غلبه نمایند. مثال مشخص دراین باره اتفاقی ست كه در سال 1990 رخ داد. در آن مقطع زمانی، دانشمندانی از شركت ماشین های تجاری بین المللی [ IBM] بااستفاده از ابزارهای پیشرفته توانستند اتم های گزنون را روی هم بچینند وبه واسطه ی آن حروف كلمه ی IBM را روی یك سطح نیكلی چاپ نمایند. آنها برای جلوگیری از جابه جایی اتم ها از موقعیت هایی كه برایشان مشخص شده بود، سطح فلز میكل را سرد كرده وآن را به دمایی نزدیك به صفر مطلق –27315 C رساندند. این دما صفر مطلق پایین ترین دمایی ست كه از نظر تئوری می تواند وجود داشته باشد ودراین دما هیچگونه گرمایی وجود ندارد. در چنین دمایی اتم ها انرژی جنبشی بسیار اندكی دارند

وضرورتا بی حركت وبی جنب وجوش در جای خود می ایستند هرچند كه دستیابی به دمای مطلق برای انجام عملیات لازم در دستگاههای تجاری كاری غیر عملی وغیر اقتصادیست، بااین اوصاف، توانایی دانشمندان برای دست كاری اتم ها یكی از اولین نشانه هایی بود كه رویكرد از پایین به بالا را عملی می ساخت وشاوهد وقراین موجود نشان داد كه نانوتكنولوژی به عنوان یك دانش تجربی ظهور خواهد كرد.

ظهور نانوتكنولوژی:
مفهوم نانوتكنولوژی در ابتدا توسط فیزیكدان امریكایی به نام Richard p. Feynman مطرح گردید. اودر گفت وگویی كه در دسامبر 1959 تحت عنوان خبرهایی از اعماق (دعوت همگانی برای ورود به شاخه یی جدید از علم فیزیك) با انجمن فیزیك امریكا انجام داد این مفهوم را تبیین نمود. او مثال هایی از مزایای تولید مواد با ساختارهای بسیار كوچك را مطرح نمود. اوبا محاسبه نشان داد كه می توان كل محتویات دانشنامه ی بریتانیكا را فشرده كرد وآن را در نوك یك سوزن جای داد. او تخمین زد كه كل دانش مكتوب بشر را می توان فشرده كرد وآن را

در 35 صفحه كاغذ معمولی جاداد. اگرچه سكه ی نانو تكنولوژی به نام او زده نشد ولی حقیقتا جنبه های كلیدی نانوتكنولوژی مانند اهمیت میكروسكوپ های پیشرفته وتوسعه ی روش های جدید ساخت را به لحاظ نظری او پیش بینی نمود. او همچنین در باره ی اهمیت تجمیع دانش ها، ابزارها وروش هایی كه توسط فیزیكدانان، شیمیدانان وزیست شناسان به كار گرفته می شود تاكید نمود.دراین رابطه Feynman به جهان طبیعت اشاره نمود كه چگونه این همه اطلاعات وعملیات در حجم بسیار كوچك می تواند فشرده ومتمركز شود. به عنوان

مثال:یك سلول منفرد می تواند جابه جا شود وفرآیندهای زیست – شیمیایی را انجام دهد واین همه رااز طریق مولكول های DNA كه دانش كامل طراحی وعملیاتی موجودات پیچیده در آن نهفته است تحت مراقبت و كنترل قرار دهد. Feynman براین باور بود كه تولید ابزارها در مقیاس نانو از طریق مرزهایی كه قوانین فیزیك مشخص نموده است امكان پذیر می باشد. اوبه طور مشخص امكان روی هم چیدن تك به تك اتم ها راكه توسط پیوندهای شیمیایی به یكدیگر متصل شده وساختارها را به وجود می آورند به عنوان نمونه بیان می نمود. این امكان یعنی چیدن اتم ها روی یكدیگر، مارا به ساخت یك ابزار مونتاژ كننده ی جهانی یعنی ابزارهای كامپیوتری كه در مقیاس نانو ساخته شده ومی توانند اتم ها رابه طور اتوماتیك روی هم بچینند

هدایت می كند، به عنوان مثال، چنین ابزاری می تواند اتم های كربن را آن چنان روی هم بچینند كه قطعات بزرگ الماس با قیمت ارزان به دست آید. باید توجه داشت كه الماس یك ماده ی مهم صنعتی ست كه به خاطر هزینه های زیاد استخراج، در مقیاس محدود مورد استفاده قرار می گیرد. این گونه الماس های مصنوعی می توانند كاربردهای صنعتی وشخصی متفاوتی داشته باشند، برای این كه همچنان سخت وسبك هستند وجریان برق رااز خود عبور نمی دهند ولی هادی خوبی برای گرما می باشند. ایده ی اسخت ابزارهای مونتاژ

كامپیوتری در مقیاس نانو توسط برخی از پژوهشگران دنبال شد، گرچه هنوز بحث های زیادی در رابطه با این كه آیا واقعا امكان ساخت چنین ابزارهایی با قوانین شناخته شده ی شیمی ، فیزیك وترمودینامیك وجوددارد یا خیر، وجود دارد. نانوتكنولوژی از اواخر سال 1970 به عنوان یكی از محورهای اصلی تكنولوژی آینده، روبه رشد وپیشرفت بوده است. واژه ی نانوتكنولوژی برای اولین بار توسط دانشمند ژاپنی به نام Norio Taniguchi در مقاله یی تحت عنوان در باره ی مفاهیم اساسی نانوتكنولوژی مورد استفاده قرار گرفت. گرچه این واژه توسط مهندس امریكایی به نام Erice Drexler نیز در كتاب آفرینش 1986 كه تاثیر وكمك زیادی در رشد این حوزه از دانش داشته است بكار گرفته شده است. تاكنون اكتشافهای عمده یی مانند

تشكیل كاتالیزورهای نانو ذره یی كه از فلزات غیر فعال ساخته شده ودر مبدل های كاتالیزوری موجود در خودروها مورد استفاده قرار می گیرند، در صنایع به دست آمده است. این كاتالیزورهای شیمیایی، اكسید نیتروژن زیان آور رابه گاز نیتروژن احیا می كنند وبه طور همزمان منواكسیدكربن سمی را اكسید نموده وآن را به دی اكسید كربن تبدیل می كنند.

برای دریافت اینجا کلیک کنید