سایت دانلود

تحقیق ها مقاله ها و پایان نامه ها
فیزیک

پروژه رشته فیزیک در مورد نانو فنّاوری – قسمت سوم

-9 چگالی حالتها در نانوذرّات
وضعیّت چگالی حالتها در نانوذرّات، از ویژگیهای جالب توجّه و منحصر به فرد آنها است. برخلاف مواد حجیم (که چگالی حالتهایشان با متناسب است[32]) چگالی حالتهای نانوذرّات با توابع دلتا متناسب می¬باشد. 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 است. در فصل آینده مقایسۀ میان چگالی حالتهای مواد توده¬ای، لایه¬های نازک، سیمهای کوانتومی و نانوذرّات به صورت نظری ارائه خواهد شد.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   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].

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¬شود، نانوذرّات طیف وسیعی از اندازه-ها را در بر می¬گیرند. بر این اساس می¬توان آنها را به سه دسته تقسیم کرد[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 چون تعداد ذرّات کم است کار تئوری درباره آنها نسبتاً آسان می¬باشد. اینگونه خوشه-ها با استفاده از لیزر ساخته می¬شوند.
دسته دوّم نانو ذرّات 2 تا 20 نانومتر که تعداد اتمهای کمتر از دارند را شامل می¬شود. در این دسته که دستۀ مورد علاقه ما است، 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 است. روشهای زیادی برای تولید نانو ذرّات این دسته وجود دارد.
دسته سوّم نانو ذرّات با شعاع بزرگتر از 20 نانومتر که تعداد اتمهای بیشتر از را دارند شامل می¬شود. در این دسته به دلیل اینکه هنوز نسبت سطح به حجم مقدار بزرگی است، 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 است[47].
در سال 1980 اکیمو در مؤسسه فیزیک پترزبورگ طیف های جالبی از CdS و CdSe را مشاهده کرد 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 ابتدا 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 است[55-53]. آغاز بکارگیری روش مهار کردن برای تولید نانوذرّات را می-توان سال 1985 نامید که در آن زمان "دنس" و همکارانش با استفاده از یک حلال غیر آبی به تولید نانوذرّات سولفید روی پرداختند[56].
اولين آلايش در نانوذرّات به طور اتفاقی در سال 1983 ميلادي انجام شده است[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 کرد[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 شد[60]. بررسی خواص نوری نانو ذرّات آلائیده با فلزّات واسطه ونادر خاکی از سال 1994 به بعد به شدّت دنبال شد. 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 است[65]. آلایش ZnS با Er توسط خانم مهشید احمدی در دانشگاه شیراز زیر نظر خسروی، جواد پور و غروی برای اوّلین بار انجام شده است.

1-12 روشهای توليد نانوذرّات
در سالهای اخیر تحقیقات گسترده¬ای درباره روشهای مختلف تولید نانو¬بلورها گزارش شده است. سهم زیادی از این تحقیقات به تکنیکهائی که همزمان، کنترل اندازه و داشتن توزیع اندازه باریک ذرّات را مد نظر دارد اختصاص داشته است[55-53].
به طور کلی می¬توان روشهای تولید نانوذرّات را به دو دسته روشهای فاز گازی و فاز جامد تقسیم¬بندی کرد[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 است[35]. در ادامه، ضمن معرفی دسته-بندی روشهای تولید، چند روش شیمیائی نیز به اختصار معرفی می¬شود. 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، برخی 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 است، 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 استفاده 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 است[67].

1-14 روشهای شیمیائی
از میان روشهائی که برای تولید نانوذرّات گزارش شده، روشهای شیمیائی به دلیل بی¬نیازی به تجهیزات بسیار گران قیمت، امکان تولید انبوه، دقیق و قابل کنترل بودن، و امکان آلائیدن آسان با عناصر دلخواه، بیشتر مورد توجّه قرار گرفته¬اند. در عین حال اين روشها محدوديتهايي نيز دارند. آلودگي ناشي از مواد شيميايي و واکنشهاي جانبي حين توليد که به توليد محصولات نامطلوب می¬انجامد از جمله این محدوديتها می-باشد. نانوذرّات با روشهای شیمیائی می¬توانند در حالت کلوئیدی، در دام مایسل، زئولیت، شیشه و یا به روش سول ژل تولید شوند. مهمترین روشهای شیمیائی در شکل1-8 نشان داده شده¬انذ.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا" از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل با فرمت ورد

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *