مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

فصل اول: فن آوری نانو

1-1 مقدمه....... . 2

1-2 تعریف نانو تکنولوژی. ..3

1-3 نانو مواد..... ..8

1-3-1 خواص نانو مواد. ...9

1-3-2 دسته بندی نانومواد.... ..12

1-4 زیرساختارها درنانو تکنولوژی... ...17

1-5 مواد نانو بلوری..... ..18

1-6 نانوذرات.. ...19

1-7 نانو کامپوزیت ها..... ...19

1-8 نانو کپسول ها.. ....19

1-9 مواد نانو حفره ای..... .20

1-10 نانو الیاف.. .....21

1-11 نانو سیم ها... ...22

1-12 فولرین ها....... ...22

1-13 نانو لوله های کربنی. ..23

فصل دوم: فریت ها

2-1مقدمه.........................................................................................................................................26

2-1-1 تاریخچه... ............................................................................................................................26

2-1-2 خواص وکاربردها..................................................................................................................27

2-2 سرامیکهای مغناطیسی چیستندوچه کاربردهایی دارند.................................................................. 27

2-3 ساختار اسپینلی............................................................................................................................30

2-4 ساختار اسپینلی معکوس..............................................................................................................31

2-5 چند نکته در مورد فریتها.............................................................................................................31

 

فصل سوم: روش های ساخت فریت ها و دستگاه های اندازه گیری

3-1 روش تهیه نانو ذرات...................................................................................................................36

3-1-1روش فیزیکی.........................................................................................................................36

3-1-2 روش فیزیکی- شیمیایی.........................................................................................................37

3-1-3 روش شیمیایی........................................................................................................................37

3-1-3-1 همرسوبی شیمیایی.............................................................................................................37

3-1-3-2 روش هیدروترمال..............................................................................................................39

3-1-3-3 روش سل-ژل....................................................................................................................40

3-1-3-4 روش مایسل معکوس.............................................................................................................................................41

3-2 وسایل اندازه گیری نانو ذرات بکارگرفته شده دراین پایان نامه و شناسای آنها.............................43

3-2-1 میکروسکوپ الکترون روبشی(SEM)....................................................................................43

3-2-2 میکروسکوپ الکترون عبوری (TEM)...................................................................................44

3-2-3 دستگاه پراش اشعه ایکس(XRD)..........................................................................................45

 

فصل چهارم ساخت نانو ذرات فریتNi-Znبه روش هم رسوبی

4-1 مقدمه.........................................................................................................................................49

4-2 ساخت نمونه هایی از نانو ذرات فریتNi-Znبه روش هم رسوبی................................................51

4-2-1 تهیه نمونه (1).........................................................................................................................52

4-2-2 تهیه نمونه (2).........................................................................................................................55

4-2-3 تهیه نمونه (3).........................................................................................................................57

4-2-4 تهیه نمونه (4).........................................................................................................................59

4-2-5 تهیه نمونه (5).........................................................................................................................65

4-3 ساخت نانو ذرات فریت Zn به روش همرسوبی...........................................................................70

4-4 بیان مشکلات.............................................................................................................................71

4-5 پیشنهادات..................................................................................................................................72

4-6 نتیجه گیری................................................................................................................................72

 

1-1 مقدمه

یک نانومتر یک میلیاردممتر (m ^9-10) است. این مقدار حدوداً چهار برابر قطر یک اتم هیدروژن است. مکعبی با ابعاد5/2نانومتر ممکن استحدود 1000 اتم را شامل شود. کوچکترین مدار های تجمعی امروزی باابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم ، حدود یک میلیون اتم رادر بردارند. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه‌ای حدود 10 نانومتر، هزار برابرکوچکتر از قطر یک موی انسان است و قطر هر گلبول قرمز خون nm7000 و قطر هر مولکول آب برابر با nm3/0 است [1].

اهمیت مقیاس نانو در این است که در این مقیاس، مواد خواص کاملاً متفاوتی از خود نشان می دهند. دو دلیل عمده برای متمایز شدن خواص مواد در مقیاس نانو وجود دارد، اول افزایش قابل توجه سطح واحد جرم مواد است این ویژگی باعث بهبود استحکام، خواص الکتریکی و افزایش واکنش پذیری مواد می گردد. برخی مواد در مقیاس نانو واکنش پذیر هستند در حالیکه در مقیاس بزرگتر جزو مواد خنثی محسوب می شوند. دلیل دوم آشکار شدن تاثیرات کوانتومی در این مقیاس است، که باعث تغییر در خواص الکتریکی، اپتیکال و مغناطیسی مواد می شود. مواد می توانند یک بعد (پوششها و لایه ها)، دو بعد (نانو سیم ها و نانو تیوبها) و یا سه بعد (نانو ذرات) در مقیاس نانو داشته باشند.

خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی) الکترونهای داخل ماده و اثرمتقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می‌پذیرند. با تولیدساختارهایی 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 منتهیمی‌شود که پیش از این میسر نبود. نظام سیستماتیک مادهدر مقیاس نانومتری، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است [2].

1-2 تعریف نانو تکنولوژی

نانو تکنولوژی محدوده ای از تکنولوژی است که در این محدوده انسان می تواند انواع ترکیبات، آلیاژها، وسایل و ابزارها به طور کلی، سیستم ها و سازه های گوناگون را در مقیاس اتمی و مولکولی و در ابعاد نانومتری (یک میلیاردم متر) طراحی کرده و به مرحله ساخت برساند. روش ساخت در اکثر موارد، بصورت جابجا نمودن اتم ها و مولکل ها و قرار دادن آنها در موقعیت های مناسب می باشد. همچنین می توان نانو تکنولوژی را بر اساس اجزا تشکیل دهنده این نامگذاری، یعنی (نانو) و (تکنولوژی)، تعریف نمود. تکنولوژی در کل به معنی ساخت ابزارهای کاربردی با استفاده از قوانین علمی می باشد؛ همانطور که گفته شد، یک نانومتر به معنی یک میلیاردم متر است. محدوده ابعادی مورد بحث در نانو تکنولوژی عبارت است از ابعادی بین ۱تا ۱۰۰ نانومترمی باشد. اما این محدوده، بخش زیادی از محدوده ابعادی علوم مختلف، از بلورشناسی با اشعه X گرفته تا فیزیک اتمی و مباحث شیمی و... را شامل می شود، لذا برای مشخص کردن محدوده کاری فرض می کنیم که نانو تکنولوژی تنها شامل ساخت و تولید در محدوده تعریف شده با استفاده از وسایل مخصوص می باشد.

بطور خلاصه نانو تکنولوژی شامل دستکاری مواد در مقیاس اتم ها بوده؛ که شامل قرار دادن اتم ها در جای خاص خود می باشد و اجازه می دهد تا موادی سبکتر، محکم تر، ارزان تر، تمیزتر و با دقت ابعادی بالاتر ساخته شوند. به زبان ساده تر می توان گفت که اجسام و مواد نانومتری، تعداد زیاد ولی قابل شمارشی از اتم ها و مولکول ها را دارا می باشند [3].

درباره نانو تکنولوزی بیشتر بدانیم:

نانوتکنولوژي يکي از جديدترين و مدرن ترين علومي است که امروزه در جهان مطرح است. عمر اين فناوري چيزي کمتر از 10 سال است، ولي محققان پيش بيني مي کنند ظرف 5 سال آينده تحولات بسيار عظيمي در اين زمينه صورت خواهد گرفت. دکتر سامر مي گويد: [3]

((نانوتکنولوژي يکي از فناوري هايي است که نسبت به سال هاي ابتدايي تحقيقات صنعتي و دانشگاهي آن در مقايسه با ساير علوم بسيار بسيار سريعتر دستخوش تغييرات و پيشرفت هاي فراوان شده است.))

دکتر تيمپ نيز در کتاب نانو تکنولوژی مي نويسد: [3]

((نقشي که نانوتکنولوژي در توسعه پيشرفت بشر ايفا خواهد کرد بسيار بيشتر و تأثير گذارتر از نقشي است که مارکوپولو و سفرهايش به شرق در توسعه و پيشرفت غرب ايفا نمود. چرا که مارکوپولو ذهني خلاق و نگاهي دقيق و موشکافانه داشت و تمام آنچه را که در طول سفر تا چين در نقاط مختلف مي ديد به دقت يادداشت مي کرد و الگو گرفتن از همان نوشته ها باعث شروع توسعه و پيشرفت در غرب شد.))

از نظر تاريخي آنچه باعث ظهور نانوتکنولوژي شد، کشف خاصيت نسبت سطح به حجم (A/V) بسيار بالاي مواد با ساختار نانو بود. اين جرقه اي بود که به کشف خصوصيات منحصر به فرد و شگفت انگيز نانوتکنولوژي منجر شد، چرا که اين خاصيت ويژه (يعني نسبت سطح به حجم زياد) باعث مي شود تا مواد توليد شده با اين روش داراي خصوصياتي از قبيل وزن بسيار کم، مقاومت و سختي بسيار بالا و هزينه هاي توليد بسيار پائين باشند. دربارة اين خصوصيت جالب در قسمت ماهيت و ساختار توضيحات بيشتري ارائه شده است.

وقتي گفته مي شود نسبت (A/V) در اجسام با مقياس نانو به مراتب بيشتر از حالت عادي است، يعني با تغيير در مقياس اتمي (يا کوچکتر)، اجزاء سازنده ي ماده به گونه اي در کنار هم قرار مي گيرند که بيشترين سطح ممکن را ايجاد کنند و چون اين حالت در مقياسي است که اندازه ها بسيار بسيار کوچکند، به همان نسبت افزايش سطح بسيار بسيار زياد مي شود که نتيجه ي آن هم اغلب سبکتر شدن ماده و خواهد بود، چرا که مثلاً وقتي gr1 گرم از يک جسم معمولي، سطحي برابر² cm1 دارد(مقياس ها فرضي اند)، در مقياس نانو همان gr 1سطحي به مراتب بيشتر توليد مي کند؛ مثلاً ² cm10. پس اگر بتوان در مقياس نانو به غلط سطح را با عکس جرم متناسب دانست، به اين معني است که وقتي در يک حجم ثابت سطح افزايش يابد، مي توان آن را به صورت کاهش جرم بيان کرده و نتيجه گرفت که نسبت m/V کوچک مي شود و اين هم يعني کاهش چگالی ماده که نتيجه آن سبک تر شدن ماده خواهد بود. حال به عنوان يک پيش فرض براي اثبات رياضي فرض کنيد لوله اي توپر به طول cm1 در اختيار داريم. اين لوله داراي مساحت سطح معيني است، اگر اين لوله را به 100 قسمت تقسيم کنيم، آيا سطح موثر آن کاهش مي يابد يا افزايش؟ اگر به 10⁹ قسمت تقسيم شود چطور؟

در ابتداي بررسي ويژگي (A/V) توصيه مي شود منطق صرف رياضي را کنار گذاشته و آن را با مقداري استدلال و قوه ي تجسم در آميزيم. مي خواهيم نسبت سطح به حجم در يک استوانه به قطر r و ارتفاع یک واحد (شکل 1-1) را با n استوانه با همان قطر ولي به ارتفاع n/1 (شکل 1-2) مقايسه کنيم (اگر اين n استوانه به طول n/1 را در کنار هم قرار دهيم، يک استوانه با طول 1 بدست مي آيد).

براي مساحت و حجم استوانه داريم:

 

 

 

²r 2rl + 2A=

l²r V=

 

 

 

 

شکل 1- 1:استوانه اي به شعاع r شکل 1- 2: استوانه اي به

وارتفاعn/l شعاع r و طول واحد

از تقسيم اين دو مقدار بر هم نسبت سطح به حجم استوانه بدست مي آيد:

(1) l/2+r/2=l²r/(r2+l2)rl=²r/(²r2+rl2)=A/V

همين محاسبات را براي بدست آوردن نسبت A/V در n استوانه داريم:

(²r2+n/rl2) A =n

(n/l²r)V =n

(2) l/n2+r/2=l²r/(rn2+l2)rl=²r/(n²r2+rl2)= (A/V)

حال از مقايسه ي (1) و (2) داريم:

> A/V (A/V)L /2+r/2 l >/n2+r/2

از طرفي چون 1> n، نامساوي بالا هميشه بر قرار است.

بسته به مقدار n و شرایط خاص ديگري که باعث پيچيده شدن محاسبات و در عين حال افزايش اين نسبت مي شود، تفاوت بارز اين ويژگي منحصر به فرد و جالب اجسام نانو و مواد معمولي نمايان تر مي شود [2،3].

 

ماهيت و ساختار نانوتکنولوژي:

ساختار عملي نانوتکنولوژي از دستکاري در اتم ها يا مولکول هاي مواد شکل گرفته است. از طرفي توليد محصولات نيز به اتم ها وابسته است و خصوصيات آنها به چگونگي نظم بين اتم هايشان بستگي دارد. مثلاً اگر بتوان اتم هاي درون يک معدن را بازآرايي کرد، مي توان الماس بدست آورد، اگر مي شد اتم هاي موجود در شن را بازآرايي کرد (و به آن مقداري عناصر افزود) تراشه هاي کامپيوتري توليد مي شدند و اگر امکان پذير بود اتم هاي موجود در گرد و غبار يا آب و هوا را بازآرايي کرد مي توانستيم سيب زميني داشته باشيم!

نوع ديگر رويکردهاي نانوتکنولوژي کشف ساختارهاي اسپين مولکول است که به فهم و درک قابل توجهي از نقل و انتقالات قابل کنترل در ترازهاي مولکولي مواد مختلف منجرمي شود. هريک از دو رويکرد فوق (اتمي و مولکولي) کاربردهاي بسيار وسيعي در قلمرو پزشکي، شيمي، فيزيک، الکترونيک و تکنولوژي اطلاعات بر عهده دارند.

از سوي ديگر براي کارکردن در مقياس اتمي و مولکولي بايد از وسائل بخصوصي استفاده کرد (بهترين روش استفاده از ميکروسکوپ تحقيقاتي است). حرکت کردن اتم ها به صورت انفرادي در حول يک سطح، خيلي آهسته و مشکل است، براي انجام اين کار محققان دانشگاه هاروارد انبردست هايي با نوک نانوتيوپ ساخته اند که قادر به حرکت دادن اشيايي کوچکتر از سلول هاي بيو شيميايي هستند. آنها معتقدند اين ابزارها قادر به منظم کردن تک تک مولکول ها هستند [2،3].

اهميت و ضرورت نانوتکنولوژي:

امروزه علم و فن آوري در بسياري از زمينه ها تقريباً به مرز نهايي خود نزديک مي شود و شايد ديگر جوابگوي توقعات روزافزون بشر نباشد. اينجاست که نانوتکنولوژي قابليت هاي نهفته ي خود را يکي پس از ديگري به بشر عرضه نموده و به يکي از مهمترين و جذابترين زمينه هاي تحقيقاتي بشر در سال هاي اخير تبديل شده است. شايد به اين جهت که مي توان با آن به بسياري از روياهاي ديرين بشر دست يافت.

آيا کسي تصور مي کرد که روزي متخصصان نانوتکنولوژي بتوانند ماشين هاي بسيار کوچکي را بسازند که در درون بدن در حال گشت و گذارند و به تعقيب باکتري ها و ويروس هاي بد و مضر مي پردازند؟ و مي توانند مشکلات ما را با کلسترول ها و چربي ها حل کنند؟ يا ماشين هاي کوچکي که لخته هاي خوني را مي شکنند و موجب افزايش متوسط طول عمر مي شوند؟

نه مطمئناً سال ها پيش زماني که ريگول ولچ در فيلم سينمايي خيره کننده اش ((سفر دريايي خيالي)) داستان يک کشتي مينياتوري را به تصوير کشيد که جريان خون را درمي نورديد و با گلبول هاي قرمز روبرو مي شد و.هرگز چنين روزي را پيش بيني نمي کرد [1،3].

نانو تکنولوژی و چشم اندازهای آینده:

بطورکلی در نانو تکنولوژی چهار موضوع اساسی مورد بحث قرار می گیرد که عبارتند از:

۱. کوچک سازی سیستم ها.

۲. بدست آوردن مواد جدید در این ابعاد نانو متری

۳. افزایش کارایی و اتوماسیون سیستم ها و تجهیزات.

۴. افزایش قابلیت ذخیره اطلاعاتی [3].

1-3 نانو مواد

فناوری نانو به سه سطح قابل تقسیم است: مواد، ابزارها و سیستم ها. موادی راکه در سطح نانو در این فناوری به کار می رود، نانو مواد می گویند. ماده ی نانو ساختار، به هر ماده ای که حداقل یکی از ابعاد آن در مقیاس نانومتری (زیر 100 نانومتر) باشد اطلاق می شود. این تعریف به وضوح انواع بسیار زیادی از ساختارها، اعم از ساخته دست بشر یا طبیعت را شامل می شود. منظور از یک ماده ی نانو ساختار، جامدی است که در سراسر بدنه آن انتظام اتمی، کریستال های تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در مقیاس چند نانومتری گسترده شده باشند. در حقیقت این مواد متشکل از کریستال ها یا دانه های نانومتری هستند که هر کدام از آنها ممکن است از لحاظ ساختار اتمی، جهات کریستالوگرافی یا ترکیب شیمیایی با یکدیگر متفاوت باشند. همه مواد از جمله فلزات، نیمه هادی ها، شیشه ها، سرامیک ها و پلیمرها در ابعاد نانو می توانند وجود داشته باشند. همچنین محدوده فناوری نانو می تواند به صورت ذرات بی شکل (آمورف)، کریستالی، آلی، غیرآلی و یا به صورت منفرد، مجتمع، پودر، کلوئیدی، سوسپانسیونی یا امولسیونی باشد [4].

1-3-1 خواص نانو مواد

با گذر از مقیاس میکرو به نانو، با تغییر بر خی از خواص فیزیکی و شیمیایی روبه رو می شویم که دو مورد مهم از آنها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی.

افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازه ی ذره رخ می دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم های واقع در سطح ذره به رفتار اتم های درونی می شود. این پدیده بر خصوصیات ذره در حالت انزوا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می گذارد. افزایش سطح، واکنش پذیری نانو مواد را به شدت افزایش می دهد زیرا تعداد مولکولها یا اتمهای موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتمها یا مولکولهای موجود در توده ی نمونه بسیار زیاد است، به گونه ای که این ذرات به شدت تمایل به کلوخه ای شدن دارند. به عنوان مثال در مورد نانوذرات فلزی، به محض قرار گیری در هوا، به سرعت اکسید می شوند. در بعضی مواقع برای حفظ خواص مطلوب نانومواد، جهت پیشگیری از واکنش بیشتر، یک پایدار کننده به آنها اضافه می شود که آنها را قادر می سازد تا در برابر سایش، فرسودگی و خوردگی مقاوم باشند.

البته این خاصیت مزایایی هم در بر دارد. مساحت سطحی زیاد، عاملی کلیدی در کارکرد کاتالیزوها و ساختارهایی همچون الکترودها می باشد. به عنوان مثال با استفاده از این خاصیت می توان کارایی کاتالیزورهای شیمیایی را به نحو مؤثری بهبود بخشید و یا در تولید نانوکامپوزیت ها با استفاده از این مواد، پیوندهای شیمیایی مستحکم تری بین ماده زمینه و ذرات برقرار شده و استحکام آن به شدت افزایش می یابد. علاوه بر این، افزایش سطح ذرات، فشار سطحی را کاهش داده و منجر به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتم های ذرات می شود. تغییر در فاصله بین اتم های ذرات و نسبت سطح به حجم بالا در نانوذرات، تأثیر متقابلی در خواص ماده دارد. تغییر در انرژی آزاد سطح، پتانسیل شیمیایی را تغییر می دهد. این امر در خواص ترمودینامیکی ماده (مثل نقطه ذوب) تأثیر گذار است. به محض آنکه ذرات به اندازه کافی کوچک شوند، رفتار کوانتومی از خود نشان می دهند. خواص نقاط کوانتومی مثالی از این دست است. نقاط کوانتومی کریستال هایی در اندازه نانو می باشد که از خود نور ساطع می کنند. انتشار نور توسط این نقاط در تشخیص پزشکی کاربرد های فراوانی دارد [5 ،6]. این نقاط گاهی اتم های مصنوعی نامیده می شوند؛ چون الکترونهای آزاد آنها مشابه الکترونهای محبوس در اتمها، حالات گسسته و مجازی از انرژی را اشغال می کنند. علاوه بر این، کوچک تر بودن ابعاد نانوذرات از طول موج بحرانی نور، آنها را نامرئی و شفاف می نماید. این خاصیت باعث شده است تا نانو مواد برای مصارفی چون بسته بندی، مواد آرایشی و روکش ها مناسب باشند [5 ،6]. مواد در مقیاس نانو، رفتار کاملاً متفاوت، نامنظم و کنترل نشده ای از خود بروز می دهند. با کوچکتر شدن ذرات خواص نیز تغییر خواهد کرد. مثلاً فلزات، سخت تر و سرامیک نرم تر می شود. بر خی از ویژگیهای نانو مواد در جدول 1 به طور خلاصه آمده است: [4-6]

جدول(1-1): بر خی از ویژگیهای نانو مواد

خصوصیات	مثال ها
کاتالیستی	اثر کاتالیستی بهتر، به دلیل نسبت سطح به حجم بالاتر
الکتریکی	افزایش هدایت الکتریکی در سرامیک هاو نانو کامپوزیت های مغناطیسی،افزایش مقاومت الکتریکی در فلزات
مغناطیسی	افزایش مغناطش با اندازه بحرانی دانه ها، رفتار سوپر پارامعناطیسی
نوری	خصوصیات فلوئورسنتی، افزایش اثر کوانتومی وبلور های نیمه هادی
بیولوژیکی	افزایش نفوذ پذیری از بین حصارهای بیولوژیکی(غشاء و سد مغز خون و غیره)و بهبود زیست سازگاری

 

 

 

1-3-2 دسته بندی نانو مواد

مواد در مقیاس نانو به دسته های زیر قابل تقسیم می باشد:

1- نانو لایه ها،2- نانو پوشش ها، 3- نانو خوشه ها، 4- نانو سیم ها، 5- نانو لوله ها، 6- مواد نانو حفره ای ، 7- نانو ذرات.

1- نانولایه ها

در دنیای کنونی تغییرات سطحی به یک فرایند مهم و اساسی تبدیل شده است. در این مورد روش هایی شامل ایجاد لایه های نازک یا پوشش ها بر روی سطوح، افزایش کارآیی و محافظت سطوح را به دنبال دارد. رسوب یک لایه نازک (نانولایه) برای پوشش دهی در اکثر صنایع جایگاه مهمی یافته است. نانولایه ها دارای یک ساختار نانو ذره ای می باشند که این ساختار یا از توزیع نانوذرات در لایه ایجاد می شود و یا به وسیله یک فرایند کنترل شده، یک نانو ساختار در حین رسوب ایجاد می شود. فیلم های نانویی لایه نازک، که بر روی سطح یک زیر پایه نشانده می شوند کاربردهای عمدتاً الکترونیکی دارند. همانند زیرلایه ها، خازن ها، قطعات حافظه، آشکارسازهای مادون قرمز و راهنماهای موجی.

2- نانو پوشش ها

پوشش ها دارای کاربردهای متنوعی از صنایع اتومبیل گرفته تا صنایع لوزام خانگی هستند. این پوشش ها سطوحی را که در معرض آسیب های محیطی مانند باران، برف، نمک ها، رسوب های اسیدی، پرتو فرا بنفش، نور آفتاب و رطوبت می باشند را محافظت می نماید. ضمناً پوشش ها قابلیت خش برداشتن، تکه تکه شدن و یا آسیب دیدگی در زمان استفاده، ساخت و حمل و نقل را دارند. با یافتن راه هایی می توان از آسیب دیدن روکش ها جلوگیری کرد. فناوری نانو ایجاد نانو پوشش ها را پیشنهاد می کند.

نانو پوشش های حفاظتی برای افزایش مقاومت در مقابل خوردگی، افزایش سختی سطوح و حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی می باشند. علاوه بر آن، فناوری نانو از خش برداشتن، تکه تکه شدن و خورده شدن روکش ها جلوگیری می کند. از موارد استفاده نانو پوشش ها می توان به روکش های ضد انعکاس در مصارف خودرو سازی و سازه ای، روکش های محافظ (ضد خش، غیر قابل رنگ آمیزی، و قابل شستشوی آسان) و روکش های تزئینی اشاره کرد.

3- نانو خوشه ها

در اوایل دهه 80 میلادی، فیزیکدانان کشف کردند که اتم های گازی فلزی به شکل حباب هایی پایدار و با تعداد اتم های مشخصی، مجتمع می شوند. در دهه 90، آنها اثر مشابهی را در کار برد روی سطوح مشاهده کرده اند که اتم های گازی می توانند به شکل خوشه هایی با اندازه های ویژه روی سطح بچسبند. [5 ،6] با توجه به تحقیقات و محاسبات، محققین به این نتیجه رسیدند که اتم ها، سطح را برای پیدا کردن مکانی که به کمترین مقدار انرژی برسند جست و جو می کنند. آرایش های 1 تا 2 نانومتری از این خوشه ها برای وسایل پیشرفته ی نوری و الکترونیکی مناسب هستند؛ چون الکترون های محبوس شده در این فضاها مجبورند که فوتون هایی با طول موج سفید ایجاد کنند. اگر خوشه ها، دارای خاصیت مغناطیسی شوند، می توانند برای وسایل ذخیره اطلاعات که بسیار فشرده هستند و کاتالیست ها برای واکنش های شیمیایی، استفاده شوند. تصویر شماتیکی از یک نانو خوشه در شکل(1-3 )مشاهده می شود [5 ،6].

 

شکل1-3 : تصویر شماتیکی از یک نانو خوشه

4- نانو سیم ها

شاید هنوز ساخت تراشه های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده می کنند، تشخیص انواع سرطان و سایر بیماریهای پیچیده فقط با گرفتن یک قطره خون، بهبود و اصلاح کارت های هوشمند و نمایشگرهای LCD، تنها یک رؤیا برایمان باشد اما محققین آینده قادر خواهند بود تمام این رؤیاها را به واقعیت تبدیل کنند و دنیایی جدید از ارتباطات و فناوری را بواسطه معجزه نانوسیم ها به ارمغان آورند.

عموماً سیم به ساختاری گفته می شود که در یک جهت (جهت طولی) گسترش داده شده باشد و در دو جهت دیگر بسیار محدود شده باشد. یک خصوصیت اساسی از این ساختارها که دارای دو خروجی می باشند رسانایی الکتریکی می باشد. با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو انتهای این ساختارها و در امتداد طولی شان انتقال بار الکتریکی اتفاق می افتد.ساخت سیم هایی در ابعاد نانومتری، هم از جهت فن آوری و هم از جهت علمی بسیار مورد علاقه می باشد، زیرا در ابعاد نانومتری خواص غیر معمولی از خود بروز می دهند. نسبت طول به قطر نانوسیم ها بسیار بالا می باشد. (L>>D) در شکل 1-4 تصویری از یک نانو سیم آورده شده است [5 ،6].

 

مثال هایی از کاربرد نانوسیم ها عبارتند از: ابزارهای مغناطیسی، حس گرهای شیمیایی و بیولوژیکی، نشانگرهای بیولوژیکی و اتصالات داخلی در نانوالکترونیک مانند اتصال دو قطعه ابر رسانای آلومینیومی که توسط نانوسیم نقره صورت می گیرد [5 ،6].