فایل پژوهش: دانلود پروژه رشته فیزیک در مورد نانو فنّاوری – قسمت سوم

دانلود پایان نامه

9 چگالی حالتها در نانوذرّات
وضعیّت چگالی حالتها در نانوذرّات، از ویژگیهای جالب توجّه و منحصر به فرد آنها می باشد. برخلاف مواد حجیم (که چگالی حالتهایشان با متناسب می باشد[32]) چگالی حالتهای نانوذرّات با توابع دلتا متناسب است. نانوذرّات فلزّی نیز وضعیت مشابه دارند. در شکل1-7 چگالی حالتهای نانوذرّات CdS در اندازه¬های 7.6 و 4.6 نانومتری و نانوذرّات مس در خوشه¬های 8 و 20 اتمی نشان داده شده می باشد. در فصل آینده مقایسۀ میان چگالی حالتهای مواد توده¬ای، لایه¬های نازک، سیمهای کوانتومی و نانوذرّات به صورت نظری ارائه خواهد گردید.

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

شکل1-7)شکلهای (الف) و (ب) چگالی حالتهای CdSرا برای اندازه¬های به ترتیب 7.6 و 4.6 نانومتری[44] و (ج) و (د) برای نانوذرّات مس در خوشه¬های به ترتیب 8 و 20 اتمی نشان می-دهد[45].

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

1-10 دسته بندی نانوذرّات
به این دلیل که شعاع بوهر اکسیتون در مواد مختلف با یکدیگر برابر نیست و از طرفی اندازه نانوذرّات با این شعاع تعیین می¬گردد، نانوذرّات طیف وسیعی از اندازه-ها را در بر می¬گیرند. بر این اساس می¬توان آنها را به سه دسته تقسیم نمود[17].
دسته اوّل نانو ذرّات با شعاع 1 تا 2 نانومترکه تعداد اتمهای کمتر از 50 دارند. این دسته به نوع مولکولی تمایل دارد و زیرا تعداد ذرّات کم می باشد کار تئوری درمورد آنها نسبتاً آسان است. اینگونه خوشه-ها با بهره گیری از لیزر ساخته می¬شوند.
دسته دوّم نانو ذرّات 2 تا 20 نانومتر که تعداد اتمهای کمتر از دارند را شامل می¬گردد. در این دسته که دستۀ مورد علاقه ما می باشد، ذرّات باردار در حبس کوانتومی هستند و حوزه¬ای برای مواد نیم¬رسانا به حساب می¬آید. نسبت سطح به حجم زیاد و خواص تابع اندازه برای این دسته بسیار مهم می باشد. روشهای زیادی برای تولید نانو ذرّات این دسته هست.
دسته سوّم نانو ذرّات با شعاع بزرگتر از 20 نانومتر که تعداد اتمهای بیشتر از را دارند شامل می¬گردد. در این دسته به دلیل اینکه هنوز نسبت سطح به حجم مقدار بزرگی می باشد، خواص مواد به اتمهای سطحی وابسته¬اند. این دسته برای کاتالیستها مفید می¬باشند.

تولید نانوذرّات
1-11 تاریخچه تولید نانوذرّات نیم¬رسانا
آغازگر علم نانو را می¬توان ریچارد فاینمن نامیدکه درسال 1959 مطالبی را در ارتباط با نانوفنّاوری و خصوصیات جدید مواد در مقیاس نانو مطرح نمود. اندکی بعد، ایساکی و همکارانش با ساخت نخستین چاه کوانتومی با بهره¬گیری از روش لایه نشانی پرتو مولکولی، اندیشه¬های فاینمن را به سمت واقعیت پیش بردند[46]. اگر چه بعد از فاینمن، فیزیکدانان به فکر کار با مواد در ابعاد کاهش یافته افتادند امّا شیمیدانها از مدتها قبل با کلوئیدها سر وکار داشته-اند. شیمیدان معروف، استوالد کتابی را با نام “دنیای ابعادکاهش یافته ” نوشته می باشد[47].
در سال 1980 اکیمو در مؤسسه فیزیک پترزبورگ طیف های جالبی از CdS و CdSe را نظاره نمود که این طیفها تنها با فرض اینکه ذرّات CdS و CdSe با ابعاد نانو، درون شیشه شکل گرفته¬اند قابل توجیه بود[48].
مباحث نظری نانوذرّات آغاز توسط ایفور در سال1982 مطرح گردید[49] و پس از آن لوئیز براس در سال1984 با بهره¬گیری از تقریب جرم مؤثر مجموعه مقالاتی را در باب تئوری نیم¬رساناها منتشر نمود[50]. به دلیل ضعفهایی که این مدل، بخصوص در توجیه ذرّات با اندازه-های بسیار کوچک داشت، لیپنز در سال 1989 تقریب تنگ بست را برای توجیه خواص غیرعادی نانوذرّات به کار گرفت که موفقیت بیشتری داشت[52-51].
تلاشهای زیاد برای تولید نانوذرّات در توزیع اندازه باریک در چند مورد موّفق بوده می باشد[55-53]. آغاز بکارگیری روش مهار کردن برای تولید نانوذرّات را می-توان سال 1985 نامید که در آن وقت “دنس” و همکارانش با بهره گیری از یک حلال غیر آبی به تولید نانوذرّات سولفید روی پرداختند[56].
اولين آلايش در نانوذرّات به گونه اتفاقی در سال 1983 ميلادي انجام شده می باشد[57]. وانگ و همکارانش در سال 1991 ميلادي در مورد مطالعاتي انجام دادند[58] و در سال 1994 باهارگاوا اوّلین بار، افزایش بهره نورتابی نانو بلورهایZnS در اثر آلایش با Mn را گزارش نمود[59]. البته خسروی نیز همزمان بعنوان کار پایان¬نامه دکتری، تحت نظر کولکارنی ، بدون اطلاع از کار باهارگاوا، توانست Mn را با ZnS بیالاید که حاصل کار این دو محقق با یکماه تفاوت در مجلۀ APL چاپ گردید[60]. مطالعه خواص نوری نانو ذرّات آلائیده با فلزّات واسطه ونادر خاکی از سال 1994 به بعد به گردیدّت دنبال گردید. در همين سال خسروي برای اولین بار از آلايشZnS باCu گزارش داد[61] اگر چه سان و همکارانش در سال 1999 ميلادي مطالعات بيشتري در مورد انجام داد¬ند[62].ZnS نانوساختار را بورسه و همکارانش با آهن(Fe) و نيکل(Ni) آلايش نموده و نانوساختاري در ابعاد nm2 را توليد کردند[17و 31].
آلائيدنZnS با سرب(Pb ) توسط بول و ميجرينک و بورسه در سال 2001 ميلادي انجام گرفت[63] و آلائيدن ZnS با يونهاي کمياب و نادر خاکي مانند را باهاراگاوا در سال 1996 ميلادي گزارش داد[64]، آلائيدن ZnS با توسط چن وهمکارانش در ابعاد nm 3 در سال 2000 ميلادي گزارش داده شده می باشد[65]. آلایش ZnS با Er توسط خانم مهشید احمدی در دانشگاه شیراز زیر نظر خسروی، جواد پور و غروی برای اوّلین بار انجام شده می باشد.

1-12 روشهای توليد نانوذرّات
در سالهای اخیر تحقیقات گسترده¬ای درمورد روشهای مختلف تولید نانو¬بلورها گزارش شده می باشد. سهم زیادی از این تحقیقات به تکنیکهائی که همزمان، کنترل اندازه و داشتن توزیع اندازه باریک ذرّات را مد نظر دارد اختصاص داشته می باشد[55-53].

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

به گونه کلی می¬توان روشهای تولید نانوذرّات را به دو دسته روشهای فاز گازی و فاز جامد تقسیم¬بندی نمود[35]. در روشهای فاز گازی، ذرّات در حالت گازی تولید و مورد مطالعه قرار می¬گیرند. این روشها برای تولید تعداد کمی از انواع نانوذرّات به کار می¬رود. روشهای فاز جامد بر اساس فرایندهای دخیل در توليد ذرّات به دو دسته روشهای فیزیکی و شیمیائی تقسیم بندی می¬گردد. در شکل1-8 تابلو روشهای گوناگون تولید نانوذرّات رسم شده می باشد[35]. در ادامه، ضمن معرفی دسته-بندی روشهای تولید، چند روش شیمیائی نیز به اختصار معرفی می¬گردد. آزمایشها نشان می¬دهند که خواصی مانند خواص ساختاری، نوری و… به روشی که ذرّات بوسیله آن تولید می¬گردند وابسته¬اند. گاهی نانوذرّات بوسیله فرآیندهای زیستی همانند فعالیت ویروسها هم ایجاد می-شوند[66].
شکل1-8) تابلو روشهای تولید نانوذرّات. از میان انبوه روشهای تولید، بعضی از آنها نشان داده شده¬اند.

1-13 روشهای فیزیکی
روشهای فیزیکی که در آن نانوذرّات با انجام فرایندهای فیزیکی تولید می¬شوند، معمولاً روشهای گرانی هستند و به بهره¬گیری از متخصصین باتجربه و تجهیزات بسیار دقیق نیاز دارند. از میان انبوهی از روشهای فیزیکی، مهمترین آنها عبارتند از لایه نشانی لیزری، اپیتاکسی پرتو مولکولی، تبخير در گاز بي‌اثر، آسياب مکانيکي و روش‌هاي پلاسمايي[17]. برای مثال در روش آسیاب مکانیکی که بر تغيير شکل مکانيکي مواد مبتني می باشد، ساختارهاي زبر و خشن به وسيلة آسياب گلوله‌اي پر‌انرژي يا فرايند تنشي قوي به پودرهاي بسيار ريز تبديل مي‌شوند. در توليد انبوه و تجاري می¬توان از اين روش بهره گیری نمود. در اين روش، جلوگيري از آلوده شدن محصول به گلوله‌ها که اغلب از جنس آهن هستند، یک چالش به حساب می¬آید. به ‌علاوه، کاهش ابعاد ذرّات تا زير ميکرومتر نيازمند سپري شدن زماني طولاني می باشد[67].

این نوشته در فیزیک ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید