نانو تکنولوژی علم خواص عجیب مواد
از نانوتکنولوژی، بیوتکنولوژی و فناوری اطلاع رسانی به عنوان سه قلمرو علمی نام می برند که انقلاب سوم صنعتی را شکل می دهد. از همین روست که کشورهای در حال توسعه که اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، می کوشند با سرمایه گذاری در این سه قلمرو، عقب ماندگی خود را جبران کنند. همان گونه که در این گزارش می خوانید، نانوتکنولوژی کاربردهای گسترده ای در تمام حیطه های زندگی دارد و از این رو توسعه آن می تواند به بهبود و تسهیل زندگی کمک فراوان کند.
اتم سنگ بنای بنیادی ماده است و در نتیجه اتم ها بسیار کوچک هستند. توصیف و تصور جهان در سطح اتم و ملکول دشوار است. این حیطه از علم به قدری عجیب است که بخشی خاص از فیزیک به آن اختصاص یافته شده که مکانیک کوانتم نام دارد. هدف این علم برای توصیف رخدادها در سطح اتم است.اگر قرار بود توپ تنیس را به طرف دیوار پرتاب کنید و توپ از آن بگذرد و به سوی دیگر دیوار برود، حتماً تعجب می کردید. اما این دقیقاً همان اتفاقی است که در مقیاس کوانتم رخ می دهد. در مقیاس بسیار کوچک، خواص ماده مانند رنگ، مغناطیس و توانایی انتقال برق نیز به شکل غیرمنتظره تغییر می کند. دیدن جهان اتم به معنای عادی کلمه میسر نیست، چون خواص آن کوچکتر از طول موج نور قابل دیدن است. اما در سال 1981 پژوهشگران شرکت آی بی ام نوعی میکروسکوپ ساختند که نام آن STM بود. اسم این میکروسکوپ در واقع از یک خاصیت در مکانیک کوانتم گرفته شده بود که در میکروسکوپ یاد شده به کار می رود. این دستگاه می توانست پستی و بلندی های در مقایس جهان نانو را نشان دهد.
چکیده
تجربه پیشرفتهای سریع در دو دهه اخیردر بیو تکنولوژی, الکترونیک و سیستمهای کامپیوتری فرصتهای جدیدی را در اختیار بشر قرار داده است تا با به اشتراک گذاشتن آنها پیشرفتهای تکنولوژیکی جدیدی را فراهم سازد. نانوتکنولوژی از تلاقی این حرکتها حاصل آمده است یکی از موضوعات اصلی در نانوتکنولوژی نانوالکترونیک است که به دو بخش الکترونیک مولکولی والکترونیک بیومولکولی تقسیم میشود. در الکترونیک بیومولکولی هدف بر این اصل استوار است که امکان ایجاد سیستمها و کامپیوترهای مختلف در اثر اختلاف مبانی فیزیک و ریاضی با دانستنیهای زیست شناسی بهوجود آید.
میوکاردیت چیست؟
میوکاردیت موقعیتی است که دیواره های عضلانی قلب ملتهب می شود. میوکاردیت عموما به کاهش فعالیت قلبی منجر می گردد. علت های مختلفی برای میوکاردیت وجود دارد : اعم از عفونت ها ،مواد شیمیایی، مواد دارویی، Radiation و برخی بیماری های مشخص در بسیاری از کودکان میوکاردیت توسط عفونت مخصوصا از نوع vrial ایجاد می شود. هیچ فاکتور یا risk factor برای این بیماری در نظر گرفته نشده است. به نظر می رسد خطر بیماری بستگی زیادی به سن ، جنس و ساختار ژنتیکی سیستم ایمنی داشته باشد.
چه چیز باعث میوکاردیت می شود؟
در کودکان عفونت های ویروسی علت مهم میوکاردیت محسوب می شود ولی داروهای بخصوص یا پاسخ های اتوایمیون می تواند باعث میوکاردیت شود ویروس هایی که عموما باعث این بیماری می شوند ویروس کوکساکی،آدنوویروس و آنفولانزاویروس هستند. با این حال ویروس هایی اعم از HIV یا سرخجه و….. ممکن است میوکاردیت ایجاد کنند. این مهم است که بدانیم حتی گاهی ممکن است یک کودک این عفونت ها را داشته باشد ولی به ندرت علائم میوکاردیت را از خود نشان می دهد.
به طور کمتری باکتری هایی همچون آنهایی که باعث سندروم شوک توکسیک میشوند قارچ ها و پارازایت ها باعث میوکاردیت می شوند.
وقتی یک ارگانیسم بیماری زا عاملی برای میوکاردیت محسوب می شود اولین حادثه قابل پیش بینی حمله میکروارگانیسیم به قلب است. ارگانیسم وارد بدن می شود و توسط سیستم گردش خون خود را به قلب می رساند. این ارگانیسم درون سلولهای قلب رشد و تکثیر پیدا می کند و ممکن است در حین انتشار از یک سلول به سلول دیگر باعث تخریب سلول های بافت شود.
یکی از مهمترین میکروسکوپهای مورد استفاده در علوم بیولوژیکی میکروسکوپ فلورسانت میباشد. این میکروسکوپ دارای ویژگیهای منحصر به فردی میباشد که موجب تمایز آن از دیگر انواع میکروسکوپها میشود. با استفاده از این میکروسکوپها میتوان موادی را که فلورسانت هستند و از خود نور تولید میکنند آشکار نمود و مشاهده کرد. با استفاده از این میکروسکوپ و خاصیت فلورسانت مواد میتوان اجزای داخلی سلولها و یا مواد مختلف را بطور مجزا مشاهده نمود و تصویر گرفت و با توجه به این ویژگی که میتوان اجزای داخل سلول را رنگ آمیزی نمود میتوان مثلا قطر یک مولکول DNAS که چیزی در حدود nm 2 است را پس از رنگ آمیزی با ماده فلورسانت با میکروسکوپهای نوری بسیار کمتر از این حد nm 200 میباشد. بنابراین با این گونه میکروسکوپها میتوان نمونههای را مشاهده نمود که ابعاد آن بسیار کوچکتر از قدرت تفکیک میکروسکوپها میباشد. علاوه بر اینها با توجه به آنکه نور تابش یافته از مواد فلورسانت دارای طول موجهای مشخص میباشند میتوان از نور حاصله اطلاعات کمی و کیفی متعددی بدست آورد و در تحلیل نحوه کار سلول بکار برد.
- مقدمه
به طور کلی در میکروسکوپ های الکترونی سه نوع عدسی وجود دارد:
1-عدسی جمع کننده (Condenser Lens)
2-عدسی شیئی (Objective Lens)
3-عدسی تصویری (Projector Lens)
عدسی جمع کننده دسته الکترون را بر روی نمونه متمرکز می نماید. عدسی شیئی یک تصویر بزرگ شده اولیه ایجاد نموده، برای حصول بزرگنمایی بیشتر از عدسی تصویری استفاده می شود. تصویر نهایی بدست آمده بر روی یک صفحه فلورسنت قابل رویت است.
از انواع عدسی های شیئی مورد مصرف می توان به:
اشاره نمود. تصویری از این دو نوع عدسی در شکل مشاهده می شود. عمدتا عدسی های مخروطی در میکروسکوپ الکترونی روبشی Scanning Electron Microscope) عدسی های فروبر در میکروسکوپ الکترونی عبوری Transmission Electron Microscope یا TEM کاربرد دارند.
میکروسکوپ فاز کنتراست
احتمالا مهمترین پیشرفتی که در تکنیک میکروسکوپی در سالهای قبل از 1960 حاصل شد توسعه میکروسکوپهای فاز کنتراست و تداخلی بود. در این نوع میکروسکوپها بافتهای زنده را در حالی که ثابت نشدهاند (unstained) میتوان با کانتراست خوب و رزولوشن مناسب مشاهده نمود. برای آنکه بتوان جزئیات یک شیئی را قابل رویت نمود. این عمل را با رنگ آمیزی میتوان انجام داد. در صورتی که شیئی مورد نظر رنگ آمیزی نشده (unstained) باشد میتوان بدون دخالت در ساختمان یا حیات آن شیئی ضریب انکسار قسمتهای متعددی از آنرا کم یا زیادتر از مادهای که شیئی در آن قرار دارد نمود. در صورتی که اختلاف ضریب شکستها خیلی کم باشد. به گونهای که قابل مشاهده نباشد میتوان از میکروسکوپ زمینه تاریک استفاده نمود. میکروسکوپ زمینه تاریک عمدتا نشان دهنده لایههای سطحی نمونه بجای ساختمان داخلی میباشد.
علاوه بر آن لازمه این سیستمها استفاده از لامپهای با قدرت زیاد میباشد که بعضا وقتی که مدت زمان مشاهده زیاد باشد بایستی از سیستم خنک کننده استفاده شود. این در حالی است که میکروسکوپ فاز – کنتراست دارای این اشکالات نمیباشد و میتوان ساختمان داخلی شیئی را بخوبی مشاهده نمود.
میکروسکوپ الکترونی
1- مقدمه
به طور کلی در میکروسکوپ های الکترونی سه نوع عدسی وجود دارد:
1-عدسی جمع کننده (Condenser Lens)
2-عدسی شیئی (Objective Lens)
3-عدسی تصویری (Projector Lens)
عدسی جمع کننده دسته الکترون را بر روی نمونه متمرکز می نماید. عدسی شیئی یک تصویر بزرگ شده اولیه ایجاد نموده، برای حصول بزرگنمایی بیشتر از عدسی تصویری استفاده می شود. تصویر نهایی بدست آمده بر روی یک صفحه فلورسنت قابل رویت است.
از انواع عدسی های شیئی مورد مصرف می توان به:
اشاره نمود. تصویری از این دو نوع عدسی در شکل مشاهده می شود. عمدتا عدسی های مخروطی در میکروسکوپ الکترونی روبشی Scanning Electron Microscope) عدسی های فروبر در میکروسکوپ الکترونی عبوری Transmission Electron Microscope یا TEM کاربرد دارند.
در طول قرن هیجدهم میکروسکوپ در زمره وسایل تفریحی به شمار میآمد. با پژوهشهای بیشتر پیشرفتهای قابل توجهی در شیوه ساختن عدسی شئی حاصل شد. بطوری که عدسیهای دیگر بصورت ذره بینهای معمولی نبودند بلکه خطاهای موجود در آنها که به کجنمایی معروف هستند، دفع شدهاند و آنها میتوانستند جرئیات یک شی را دقیقا نشان دهند. پس از آن در طی پنجاه سال، پژوهشگران بسیاری تلاش کردند تا بر کیفیت و مرغوبیت این وسیله بیافزایند. بالاخره ارنست آبه توانست مبنای علمی میزان بزرگنمایی میکروسکوپ را تعریف کند.بدین ترتیب میزان بزرگنمایی مفید آن بین ۵۰ تا ۲۰۰۰ برابر مشخص شد. البته میتوان میکروسکوپهایی با بزرگنمایی بیش از ۲۰۰۰ برابر ساخت. مثلاً قدرت عدسی چشمی را بیشتر کرد. اما قدرت تفکیک نور ثابت است و درنتیجه حتی بزرگنمایی بیشتر میتواند دو نقطه از یک شی را بهتر تفکیک کند. هر چه بزرگنمایی شی افزایش یابد به میزان پیچیدگی آن افزوده میشود. بزرگنمایی شی در میکروسکوپهای تحقیقاتی جدید معمولاً ۳X، ۶X، ۱۰X، ۱۲X، ۴۰X و ۱۰۰X است. در نتیجه بزرگنمایی در این میکروسکوپ بین ۱۸ تا ۱۵۰۰ برابر است. چون بزرگنمایی میکروسکوپ نوری بدلیل وجود محدودیت پراش از محدوده معینی تجاوز نمیکند برای بررسی بسیاری از پدیدههایی که احتیاج به بزرگنمایی خیلی بیشتر دارند مفید است. تحقیقات بسیاری صورت گرفت تا وسیله دقیق تری با بزرگنمایی بیشتر ساخته شود. نتیجه این پژوهشها منجر به ساختن میکروسکوپ الکترونی شد.
فرمت : WORD تعداد صفحه :100
پیشگفتار
کره ی زمین جایی که ما اکنون به راحتی بر رویش قدم می گذاریم، مکانی است که در گذشته های دور تنها آب ها برویش شناور بودند. بعد از چندی خشکی ها بر رویش پدید آمدند و آغاز زندگی موجود سازنده، اعم از گیاهان، آبزیان و ... و انواع مختلفی که زبان آدمی قادر به نام بردن آنها نیست.
اما انسان اولیه – موجود ناآگاه که طبیعت دست نخورده را در کنار خود داشت – با مرور زمان این مطالب را درک کرد که این محیط وحشی می تواند مأمنی مناسب برایش باشد و باید از تمام پدیده هایش استفاده کند.
اما، چه کسی فکر می کرد که از باد، بتوان نیروی بس مؤثر تولید کرد. از خورشید که گرمابخش کره ی ماست انرژی بگیرد. از آب دریاها، از گرمای عمق زمین و ...
بعد از مدتی که آشنایی اش نسبت به محیط افزایش پیدا کرد، با دستگاه های ساخت خود زمین را حفر کرد و گاز طبیعی را بدست آورد. کمی که پیش رفت، نفت را کشف کرد.
اما، چه کسی می دانست که کوچکترین و ریزترین شی جهانی که با قوی ترین میکروسکوپ های الکترونیکی هم قادر به رویت آن نبوده اند، سرشار از انرژی باشد؟
نیرویی که بتوان از انرژی آن تمام مردم جهان را بهره مند ساخت.
کشف این انرژی در زمانهای دور کاری بس دشوار بود. پس چگونه خانم کوری و آقای کرل موفق به کشف آن شدند؟ شاید حدس و گمانی که پایانش به موفقیت ختم شد.
در این پژوهش دانش آموزان جستجوگری به شرح مختصری درباره ی این انرژی و کاربردهای آن (در پزشکی، صنعت، کشاورزی و....) پرداخته اند. تا افرادی که در موردش اطلاعاتی ندارند، ذهنشان آگاهی پیدا کند.
سپاس بی کران به درگاه حق تعالی و درود و سلام به کلیه ی فرستادگانش به ویژه خاتمه آنان و عترت پاکش که چراغ راه زندگی متعالی اند. بسیار شاکریم که در برهه ای از عمرمان پروردگار عالمیان توفیق به ما عنایت فرمود تا از این طریق سهیم ناچیزی از دین خود را به شهدا و مردم قهرمان کشور عزیزمان ادا کرده باشیم.
بدون شک چکامه و دستاورد موجود بی نقص نیست بنابراین از بزرگان و تمامی عزیزان که این تحقیق را مطالعه کرده و می کنند که ما را از راهنمائیهای لازم بی نصیب نفرمایند.
مقدمه :
نه تنها جهان دنش و دنیای امروز متوجه ذره که همه اشیاء عالم خلقت را تشکیل می دهد، می باشد و نیرو و خاصیت آنرا مورد بررسی قرار داده است، بلکه بشر همواره در این امر تعلق داشته و تا آنجا که محیط و وسعت دانش او اجازه میداده در شناسائی و کشف آن کوشیده است. یونانیان قدیم در طریق کشف ذره پیشقدم بوده اند. اولین فردی که در مطالعه و بحث راجع به اتم پرداخت، دمکریتوس یونانی آن هم در 2500 سال پیش بوده است.
اما دانشمندان ایرانی از قبیل ابوعلی سینا فیلسوف نامدار و طبیب حاذق و ملاصدرا و امام غزالی و غیره نسبت به ذره و خاصیت آن شرح و بسط داده اند و با عبارت طنز ادبی حقیقت علمی و تغییر ناپذیر اتم را آشکار ساخته اند.
اتم یعنی ذره کوچکترین جز شیء مادی است که منشأ تشکیل اشیاء است. همه چیز از اجتماع ذرات کوچک اتم متشکل گردیده جهان و موجودات در آن هسته مجموع اجتماع ذرات اتم هستند اتم یا ذره خود از هسته مرکزی و ذرات ریز دیگری بنام الکترون تشکیل شده اند. ذرات موجود در هسته اتم پروتون نام دارند (بار الکتریکی مثبت) اما چون طبق قانون جاذبه (هم نام دافعه) نیرویی این ذرات را به یکدیگر متصل کرده است که به آن نوترون گویند. نوترون بار الکتریکی ندارد. الکترون ها که به دور هسته در حال گردش اند دارای بار منفی اند، اگر تعداد پروتون ها و الکترون های درون یک اتم مساوی باشد، آن اتم از نظر بار الکتریکی خنثی است.
در جهان هستی سه نیرو وجود دارد نیروی جاذبه ی نیوتونی (نام کاشف نیروی جاذبه) نیروی الکترومغناطیسی و نیروی اتمی و یا انرژی ذره ای که مورد بحث این پژوهش است که دارای جرم و انرژی و نور و تشعشع می باشد و مطابق فرضیه ی آلبرت انیشتین با قابلیت تبدیل جرم و انرژی بیکدیگر تحت فرمول E=MC2 منشأ اکتشافات جدید در جهان هستی و سیر در کرات و پی بردن به اسرار آن ها گردیده است هرچند اتم موجود انرژی و نور و حرارت است اما بشر تا چند قرن قبل بعظمت و نیروی خارق العاده آن پی نبرده و خواص فراوان آن را نمی دانست.
قرن هجدهم و نوزدهم را که دوران کشف جدید و ترقی و تعالی بشر می توان نامید، مغزهای متفکر باهوش، کنجکاوی بسیار کردند و با رنج فراوان و کوشش زیاد بکشف اسرار اتم آنطور که علم و عمل خواهان آن بود، نائل آمدند. امروزه با وسع دانش و بینش نظری و علمی، استفاده از نیروی شگرف اتمی عالمگیر شده و در اقصی نقاط جهان از این منبع عظیم قدرت بهره برداری علمی، فنی، طبی، اجتماعی و غیره می شود.
از برکت این کشف مهم در زمان صلح، فواید بی شماری عاید مردم جهان گردیده است. امروزه با استفاده معقول و مفید در اثر مهار کردن اتم، بشر توانسته با نیروی درمانی بر قخطی و گرسنگی غلبه نماید، آفات نباتی را از بین ببرد، کود لازم و مقدار دقیق آنرا در ازدیاد محصول کشاورزی معلوم نماید و عملاً نظریه معروف مالتوس را مبنی بر افزایش روز افزون جمعیت کره ی زمین و محدودیت مواد خوراکی مردود اعلام دارد.
امروزه از اتم و نیروی آن بحصول اشعه ی آلفا برای کنسرو غذاها و جلوگیری از خرابی و فساد آنها استفاده می کنند و در بهداشت عمومی و دفع مرض و طول عمر از آن بهره برداری می نمایند.
در امور پزشکی اتم کمک بسیاری نموده علاوه بر استفاده های عظیم علمی و لابراتوری و تشخیص و معالجه امراض ناشناخته و صعب العلاج پزشکان را راهنمائی دقیق است.
با استفاده از اشعه رادیواکتیویته قسمت های نامرئی بدن از قبیل مغز استخوان و غیره قابل رویت است و رادیوگرافی و رادیوسکوپی امروز کمک فراوانی به تشخیص عضو مریض و درمان آن می نماید. همین کشف مهم امراض غیر قابل علاج از قبیل سرطان که قبلاً معالجه آن ها غیر ممکن بوده، درمان می شود.
اما در کنار این همه مفاد، مضرراتی هم دارد. مثلاً اشعه رادیواکتیویته با وجود اینکه سلول سرطانی را می سوزاند، بناچار ببافتهای اطراف لطمه می زند. به عبارت دیگر در عین سرطان زدایی، خود سرطان را می گیرد و مولد سرطان در پوست و عضو سرطانی می شود. در دستگاه تناسلی اثر می گذارد و کسی که در معرض مستقیم اشعه آن قرار گیرد، عقیم می شود. این اشعه موجب سوختگی بدن و کوتاهی عمر می گردد. اما با استفاده از لوازم و ابزار مناسب، انسان ها را از این بلاها حفظ می کند.
استفاده ی صنعتی از اتم امروز در کارخانجات رایج گشته، کارخانه برق اتمی، اتمی، یخ شکن عظیم و ... همه محصول این نیروی عظیم هستند.
دیگر امروز برای بکار انداختن موتور مولد برق، نیاز به سوخت زیاد و انرژی آبشاری نیست، بلکه با مهار کردن اتم بوسیله ی ایجاد در آکسیون زنجیری در رآکتورها، می توان نیروی فراوان برق تولید کرد که بمصارف روشنائی و سوخت دور افتاده ترین دهات جهان برسد.
در هنر نقاشی و حرف و صنایع سبک و سنگین، بخوبی بهره برداری می گردد. استفاده از اتم در علوم مختلف از قبیل زیست شناسی، خاک شناسی، باستان شناسی امکان پذیر است و عملاً مورد اقدام و اجراء می باشد. برای تعیین قدمت سن خاک، اشیاء، اموات، گیاهان کربن 14 ایزوتوپ کربن و رادیواکتیوتیه و خاصیت اتمی دارند، استفاده می کنند.
در علوم جنائی و جرم شناسی و کشف بزه، دقت نظر اتم قابل توجه است. در نمونه برداری آلت ناچیز جرم از قبیل مو و لکه ریز خون و عرق، در تشخیص نوع و رنگ و محتوی آن دقت نظر کامل و موشکافی دقیق دارد که در کشف حقیقت و اجرای عدالت که قوام جامعه بر پایه صحیح آن استوار است، کمک می نماید. فوائد فراوان و ارزنده اتم در این مختصر قابل برشماری نیست.
مقدمه
موشکهای فضایی مانند موشکهای آتش بازی عمل میکنند. سوخت با مادهای به نام اکسنده که حاوی گاز تسریع کننده احتراق یعنی اکسیژن است،
ترکیب میشود. آنگاه این ترکیب که یک پیشران محسوب میشود، میسوزد و
گازهای داغی را تولید میکند، این گازها منبسط شده ، از طریق یک دماغه خارج
و باعث میشوند موشک به طرف بالا حرکت کند. این واکنش برای اولین بار در
قرن هفدهم توسط دانشمند انگلیسی ، اسحاق نیوتن ، در قانون سوم حرکتش بیان شد. او اظهار داشت که برای هر عملی (خروج گازها در اینجا) عکس العملی است مساوی و مخالف جهت آن (در اینجا ، حرکت موشک.
|
نیرویی که یک موشک را به طرف جلو حرکت میدهد، نیروی پیشران نامیده میشود. قدرت نیروی پیشران به سرعت خارج شدن گاز خروجی بستگی دارد. نیروی پیشران به موشک شتاب داده ، باعث افزایش سرعت آن میشود. مقدار شتاب نیز بستگی به جرم موشک دارد. هر چه موشک سنگینتر باشد، برای رسیدن به فضا ، به نیروی پیشران بیشتری نیاز است. تا وقتی که موتورهای موشک ، روشن و در حال تولید نیروی پیشران هستند، شتاب فضا پیما نیز هر لحظه زیادتر میشود.
موتور موشک یا از پیشران مایع استفاده میکند یا جامد ، اما بعضی اوقات ، یک موشک کامل ممکن است. در مراحل مختلف از هر دو نوع پیشران استفاده کند. کارشناسان موشکهایی را پیشنهاد کردهاند که از انرژی اتمی به عنوان سوخت استفاده میکنند، چرا که آنها از نظر مصرف انرژی بسیار مقرون به صرفهاند. اما ترس از خطر استفاده از سوخت اتمی مانع استفاده از این موشکها شده است.