<
X
تبلیغات
پیکوفایل
رایتل
دوشنبه 9 شهریور‌ماه سال 1388 @ 14:33

نانو دانش و فنون مقیاس نانو

هیچ کس نمی‌داند که اولین پدرها و مادرهای ما چه زمانی فهمیدند که نیازمند اندازه‌گیری بعضی چیزها هستند، اما گویا از اولین چیزهایی که توانستند آنرا اندازه بگیرند (بخوانید کمیت)، فاصله یا طول بود. انسان‌ها در ابتدا با استفاده از اعضای بدن خود این کمیت را اندازه‌گیری می‌کردند. طول ساعد، طول پا و طول دست‌های بازشده از هم، اولین مبناهای اندازه‌گیری (بخوانید واحد اندازه‌گیری) بودند. اندک اندک با پیشرفت زندگی انسان و افزایش شناخت او از طبیعت و محیط اطرافش، واحدهای اندازه‌گیری نیز دقیق‌تر شدند. امروز دستگاه‌های اندازه‌گیری معینی تعریف شده‌اند و همگی ما از واحد‌های مشخصی (بخوانید استاندارد) استفاده می‌کنیم.

شما می‌دانید که متر، یکی از شناخته شده‌ترین واحدهای اندازه‌گیری طول است. این اندازه به حدی برای ما شناخته شده است که به راحتی می‌توانیم با طول یک گام‌ بلند آنرا نشان دهیم. بیشتر آنچه که ما به طور روزمره با آن مواجه هستیم، اندازه‌ای بین صد متر تا یک صدم متر (بخوانید سانتی‌متر) دارند. در حقیقت زندگی معمول ما در اندازه بزرگی متر (بخوانید مقیاس ماکرو) می‌گذرد. اما این محدوده، بخش بسیار بسیار کوچکی از اندازه‌های موجود در طبیعت پیرامون زندگی انسان است. او بر روی کره زمین زندگی می‌کند که قطری معادل 12760000 متر (76/12 میلیون متر) دارد و موجودات کوچکی (بخوانید باکتری) به اندازه 000001/0 متر (یک میلیونیم متر) می‌توانند به آسانی سلامت و حتی حیات و بقای او  را تحت تاثیر قرار دهند. به نظر می‌رسد که ما در خواندن و نوشتن این اندازه‌ها هم مشکل داریم، چه برسد به اینکه بتوانیم آنها را به خوبی تصور کنیم!

ریاضیدانان سعی نموده‌اند که این مشکل ما را حل کنند. آنها با استفاده از نمادگذاری و ارائه یک روش مقایسه‌ای، تصور اندازه‌های بسیار کوچک و بسیار بزرگ را آسان‌تر نموده‌اند. ما می‌توانیم روش پیشنهادی آنها را با یک آزمایش ساده ارزیابی کنیم. نمی‌دانم کی و کجا این مقاله را می‌خوانید، اما اگر پشت یک میز و روبروی نمایشگر یک رایانه نشسته‌اید، احتمالا میزی که رایانه شما بر روی آن قرار دارد طولی حدود یک متر دارد. اگر طول این میز را 10 بار کوچک کنید، برابر قطر یک سی-دی (بخوانید لوح فشرده) می‌شود. اگر قطر لوح فشرده را 10 بار کوچک کنید، برابر قطر یک تیله می‌شود و اگر تیله را 10 بار کوچک کنید، به اندازه یک دانه نمک درمی‌آید (شکل 1). حالا اگر دانه نمک را سه مرتبه و هر مرتبه 10 بار بزرگ کنید، می‌توانید از آن به عنوان میز استفاده نمایید. ریاضیدانان برای نمایش این نسبت میان دانه نمک و میز از نماد 3-10 (سه مرتبه و هر مرتبه 10 بار کوچک سازی) استفاده کرده‌اند. البته آنها از این روش برای توصیف اندازه‌های بزرگ نیز بهره برده‌اند. به طور مثال می‌توان منظومه شمسی با اندازه 1013 متر (13 مرتبه و هر مرتبه 10 بار بزرگ‌نمایی) و کهکشان راه شیری با اندازه 1021 متر (21 مرتبه و هر مرتبه 10 بار بزرگ‌نمایی) را نیز با این روش توصیف کرد.   

شکل (1) 

 

حالا که می‌توانیم اندازه‌های کوچک و بزرگ بسیاری را تصور کنیم، بد نیست که بدانیم دانشمندان برای بعضی اندازه‌ها نام مشخصی تعیین کرده‌اند. به طور مثال اندازه‌هایی را که 1000 برابر بزرگتر از متر می‌باشند، کیلومتر نامیده‌اند و اندازه‌هایی را که هزار برابر کوچکتر از متر هستند، میلی‌متر می‌خوانند. جدول زیر برخی از این نام‌ها را مشخص کرده است.

واحد

اندازه عددی

اندازه نمادی

مقدار

گیگا متر

1000000000

109

یک میلیارد متر

مگا متر

10000000

106

یک میلیون متر

کیلو متر

1000

103

هزار متر

هکتو متر

100

102

صد متر

دکا متر

10

101

ده متر

دسی متر

1/0

1-10

یک دهم متر

سانتی متر

01/0

2-10

یک صدم متر

میلی متر

001/0

3-10

یک هزارم متر

میکرو متر

000001/0

6-10

یک میلیونم متر

نانو متر

000000001/0

9-10

یک میلیاردم متر

در میان اندازه‌های کوچک، نانومتر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است که بعدها بیشتر در مورد علت آن صحبت می‌کنیم. اما پیش از آن لازم است که درک صحیحی از این اندازه داشته باشیم. برای این منظور می‌توانیم آزمایش بالا را ادامه دهیم. تا آنجا پیش آمدیم که دانه‌های نمک را به اندازه‌ یک میز بزرگ کردیم. با این بزرگ‌نمایی (1000 برابر)، تار موی شما قطری معادل یک طناب بسیار کلفت خواهد داشت، می‌توانید از گلبول‌های قرمز برای تیله بازی استفاده کنید و باکتری‌ها نیز همچون دانه‌های نمک قابل رویت می‌شوند (شکل 2).

شکل (2) 

 

 

اما ما هنوز هم نتوانسته‌ایم یک نانومتر را ببینیم.این بار باکتری‌های کوچک نمکین را دوباره 1000برابر بزرگتر می‌کنیم. باکتری‌ها دیگر آنقدر بزرگ شده‌اند که می‌توانید به عنوان یک مبل راحت به آنها تکیه دهید. در این دنیای جدید می‌توانید با ویروس‌ها تنیس بازی کنید، پروتئین‌ها را به دور انگشتتان بپیچید و اتم‌ها و مولکول‌های کوچک را لمس کنید (شکل 3). به مقیاس نانو خوش آمدید.

شکل (3) 

 

مرجع: http://www.nanoclub.ir/modules.php?name=News&file=article&sid=170