سفارش تبلیغ
صبا ویژن
محبوب ترینِ شما نزد خداوند، خوش خوترین های شما هستند ؛ آنان که فروتنی می کنند و با دیگران الفت می گیرند و دیگران با آنان، الفت می گیرند [رسول خدا صلی الله علیه و آله]
وبلاگ تخصصی فیزیک
پیام‌رسان
پارسی بلاگ
درباره
درباره



وبلاگ تخصصی فیزیک
وضعیت من در یاهـو
مهدی
صفحه‌های دیگر
لینک‌های روزانه
پشتیبانی پارسی بلاگ
اخبار پارسی بلاگ
لینک‌های روزانه
آنالیز خاک ، پایان نامه و پروژه [48]
تجربه های مدیریت راهنمایی فاطمیه [380]
تعمیر و فروش انواع گوشی موبایل در سراسر کشور [421]
[آرشیو(3)]
پیوندها








وبلاگ شخصی محمدعلی مقامی
* مطالب علمی *
ایساتیس
آقاشیر
.: شهر عشق :.
جملات زیبا
تعقل و تفکر
دکتر رحمت سخنی
بیگانه ، دختری در میان مردمان
تا ریشه هست، جوانه باید زد...
اس ام اس عاشقانه
خاطرات خاشعات
اس ام اس سرکاری اس ام اس خنده دار و اس ام اس طنز
وسوسه عقل
پرهیزکار عاشق است !
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
آموزش
وبلاگ تخصصی کامپیوتر
هک و ترفند
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
انجمن فیزیک پژوهش سرای بشرویه
عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق®
وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشین)
باید زیست
دست نوشته های دو میوه خوشمزه
در دل نهفته ها
روزگاران(حتما یه سری بهش بزن ضرر نمی کنی)
فقط برای ادد لیستم...سند تو ال
تجربه های مدیریت
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
ارزانترین و بزرگترین مرکز سوالات آزمون دکترا
عکس و اس ام اس عشقولانه
دانلود نرم افزار های روز دنیا
شاهرخ
مکانیک هوافضا اخترفیزیک
مکانیک ، هوافضا ،اخترفیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک و اختر فیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک جامدات
همه با هم برای از بین نرفتن فرهنگ ایرانی
انتخاب
فیزیک و واقعیت
ترجمه متون کوتاه انگلیسی
دنیای بیکران فیزیک
لیست یادداشت‌ها
سایت برای خرید
فضانوردان در کام آتش
جایگاه ما در کهکشان
پرتوهای رنگی به نانوذرات شکل میدهند
نانو سرامیک
نانو الماس چیست؟
آشنایی با فیوز ها و حفاظت از مدارهای الکتریکی
[عناوین آرشیوشده]
آرشیو یادداشت‌ها
نانو تکنولوژی
هسته ای
کوانتوم
الکترو مغناطیس
هوا شناسی و اختر فیزیک
اپتیک
حالت جامد
سرگرمی های فیزیک
فیزیک نوین
ترمو دینامیک
فلسفه و متافیزیک
آهنگ وبلاگ
معیاری برای دقت - استاندارد واحد جرم و زمان
   در زمانه کاهش وزن و تناسب اندام، حتی خود وزن هم نگران وزن خود است. دانشمندان می گویند کیلوگرم استاندارد سبک تر می شود و این امر می تواند باعث ایجاد اشتباهات بالقوه ای در بسیاری از تحقیقات علمی شود. کیلوگرم به وسیله استوانه ای از جنس پلاتین ـ ایریدیم که در سال 1889 در انگلستان ساخته شده است، تعریف می شود. هیچ کس نمی داند دلیل این کاهش وزن چیست، یا حداقل چرا وزن این استوانه در مقایسه با سایر وزنه های مرجع کاهش می یابد، اما در هر صورت این تغییر وزن عاملی شد تا یک جست وجوی بین المللی برای یافتن تعریف دقیق تری از وزن صورت گیرد.

پیتر بیکر یکی از دانشمندان آزمایشگاه استانداردهای فدرال، که موسسه ای با 1500 محقق است و کارش اختصاصاً توسعه روش های جدید برای اندازه گیری هرچه دقیق تر کمیت هاست، در این مورد می گوید: «مطمئناً داشتن استانداردی که به طور مرتب در حال تغییر است، مفید نخواهد بود. » حتی تغییری به اندازه 50 میکروگرم ـ کمتر از وزن یک دانه نمک ـ در یک کیلوگرم برای ایجاد خطا در محاسبات دقیق علمی کافی است.

دکتر بیکر سرپرست یک گروه بین المللی از محققانی است که در جست وجوی راهی برای ارائه تعریف جدیدی از کیلوگرم برپایه تعداد اتم های یک عنصر خاص هستند. سایر دانشمندان از جمله محققان انستیتو ملی و فناوری در واشنگتن، در حال توسعه فناوری دیگری هستند که کیلوگرم را با استفاده از مکانیسم پیچیده دیگری که با عنوان ترازوی وات شناخته می شود تعریف کنند. تصمیم نهایی نیز برعهده کمیته بین المللی اوزان و مقادیر، سازمانی که طی یک معاهده بین المللی در سال 1865 به وجود آمده است، قرار دارد. این سازمان حفاظت از کیلوگرم مرجع بین المللی را برعهده دارد و آنرا تحت تدابیر شدید امنیتی در شاتو واقع در حومه پاریس نگهداری می کند. این استاندارد سالی یک بار تحت تدابیر شدید امنیتی توسط تنها سه نفری که کلید آن را در اختیار دارند، مورد بازبینی قرار می گیرد. اما تغییر وزن ایجاد شده خاطرنشان کرده است که زمان کنار گذاشتن این استاندارد برای انجام اندازه گیری ها فرا رسیده است. دکتر ریچارد دیویس رئیس قسمت جرم در بخش تحقیقات کمیته بین المللی می گوید: «این کار قسمتی از وظایف ماست. اگر نتوان به مفاد پیمان نامه پایبند بود، لازم است که تغییراتی در آن صورت گیرد. »

کیلوگرم تنها مورد از هفت واحد اصلی اندازه گیری است که از زمان تعریف آن در قرن نوزدهم تاکنون بدون تغییر مانده است. طی سالیان گذشته، دانشمندان در تعریف واحدهایی نظیر متر (که در اصل بر مبنای محیط زمین تعریف شده بود) و ثانیه (که بر اساس کسری از یک روز تعریف شده بود) تجدیدنظر کرده اند. هم اکنون متر بر اساس فاصله ای که نور طی یک ـ 458/692/299ام ثانیه طی می کند، و ثانیه بر اساس مدت زمانی که طول می کشد، اتم سزیم 660/631/192/9 مرتبه ارتعاش کند، تعریف می شود.

هرکدام از این کمیت ها را می توان با دقت بسیار اندازه گرفت و نکته دیگری که از اهمیت مشابهی برخوردار است آنکه در هر کجای جهان می توان آنها را دوباره ایجاد کرد. در ابتدا کیلوگرم بر اساس جرم یک لیتر آب تعریف شده بود، اما بعدها مشخص شد، که اندازه گیری دقیق جرم یک لیتر آب بسیار مشکل است. در عوض قرار شد یک طلاساز انگلیسی استخدام شود تا یک استوانه از جنس پلاتین ایریدیم بسازد که برای تعریف کیلوگرم استاندارد به کار رود. یکی از عواملی که باعث شد تا کیلوگرم از این لحاظ از سایر واحدها عقب بماند، این بود که، سود عملی فوری برای افزایش دقت آن متصور نبود. با این همه انحراف در وزن کیلوگرم استاندارد باعث ایجاد خطا در سایر اندازه گیری ها می شد. برای مثال ولت بر اساس کیلوگرم تعریف می شود، بنابراین تعریفی بر مبنای کیلوگرم پایدار منجر به آن می شود که تعریف ولت بر مبنای واحدهای اصلی اندازه گیری با دقت هرچه بیشتر صورت گیرد.

حدود هشتاد نسخه از روی کیلوگرم مرجع ،تولید و بین کشورهای امضاکننده معاهده سیستم متریک توزیع شد. تاریخ پرشور این استوانه کوچک فلزی بیانگر آن است که کل جهان طی مدت های مدیدی از تعریف واحدی برای کیلوگرم استفاده کرده است. بعضی از این نمونه های فلزی که به کشورهای امضاکننده اختصاص یافته بود بعدها ناپدید شد، از جمله نمونه ای که در اختیار صربستان بود. ژاپن نیز پس از جنگ جهانی دوم مجبور شد نمونه خود را تسلیم کند. آلمان نیز چند نمونه از آن را تحویل گرفت، از جمله یکی که در سال 1889 به ایالت باواریا اختصاص یافت و نمونه دیگری که به آلمان شرقی تعلق گرفت.

آلمان ضمن همکاری با دانشمندان سایر کشورها از جمله استرالیا، ایتالیا و ژاپن سرگرم ساخت یک کریستال دقیقاً کروی یک کیلوگرمی از جنس سیلیکون برای روزآمد کردن کیلوگرم است. ایده ساخت این نمونه بر این مبنا قرار دارد که با دانستن تعداد دقیق اتم های موجود در کریستال، فاصله آنها از یکدیگر و اندازه کره، تعداد دقیق اتم های موجود در آن را می توان حساب کرد. دکتر بیکر و همکارانش برای جداسازی سه ایزوتوپ سیلیکون به کارخانه های قدیمی ساخت سلاح های هسته ای شوروی روی آورده اند. سانتریفوژهای موجود در این کارخانه زمانی برای تولید اورانیم غنی شده به کار می رفت و امروزه نیز می تواند سیلیکون با خلوص مورد نظر را تولید کند. دکتر بیکر می گوید: «ما به حدود نه تا از این دستگاه ها نیاز داریم. » تجهیزات غنی سازی اورانیم یکی از مکان هایی است که می توان از این گونه دستگاه ها استفاده کرد. دکتر بیکر در ادامه می گوید: «قرار است از چهار تا از این دستگاه ها استفاده کنیم. » و بدین ترتیب می توان سیلیکون 28 را با خلوص 99/99 درصد تولید کرد. پیش از این یک بلور آزمایشی ساخته شده بود. دکتر آرنولد نیکلاس یکی دیگر از دانشمندان آزمایشگاه استانداردهای آلمان مسئولیت تحقیق در مورد اینکه آیا این کره واقعاً گرد است یا خیر را برعهده داشت. وی حدود نیم میلیون مکان مختلف از این کریستال را اندازه گرفت تا شکل آن را مشخص کند. این کره شاید گردترین چیزی باشد که بشر تاکنون ساخته است. دکتر نیکلاس می گوید: «اگر کره زمین هم همین قدر گرد بود، آن وقت کوه اورست فقط چهار متر ارتفاع داشت. » یکی از مشخصات جالب این کره واقعاً صاف این است که راهی برای تشخیص چرخش یا سکون آن وجود ندارد. مگر آنکه لکه کوچکی را روی سطح آن ایجاد کنیم تا چشم بتواند مسیر حرکت آن را ردیابی کند. دانشمندان ایالات متحده، انگلستان، فرانسه و سوئیس مدعی هستند که محاسبه تعداد دقیق اتم های سیلیکون موجود در کریستال با استفاده از فناوری امروز از دقت کافی برخوردار نیست و به همین دلیل آنها سرگرم ابداع روشی برای محاسبه کیلوگرم با استفاده از ولتاژ هستند.

دکتر ریچارد اشتاینر، یکی از دانشمندان، انستیتو استانداردها و فناوری واشنگتن، که سرپرست یک طرح بین المللی برای ساخت ترازوی وات است، در این زمینه می گوید: «اندازه گیری انرژی آسان تر از شمارش اتم هاست. »

وی طی هفته گذشته گزارشاتی ارائه داد مبنی بر اینکه داده هایی که به دست آورده اند دقیقاً همان چیزی است که به آن نیاز دارند. وی می گوید: «خطایی که در محاسبات ما وجود دارد بسیار ناچیز است. » چرا که خطای آنان حدود 10 قسمت در ده میلیون است. ایده ترازوی وات بر مبنای اندازه گیری نیروی الکترومغناطیسی مورد نیاز برای برقراری تعادل با یک کیلوگرم استاندارد است. از آنجایی که میدان گرانشی مکانی که آزمایش در آن انجام می گیرد با دقت زیاد مشخص شده است، جرم مورد نظر را می توان به قدرت الکترومغناطیسی مربوط ساخت.

(اندازه گیری میدان مغناطیسی بسیار پیچیده است و به اطلاعات زیادی از جمله تغییرات هر روزه نیروی جاذبه نیاز دارد. ) بنابراین تعریف کیلوگرم باید براساس اندازه گیری آن نیرو یا برحسب چیز دیگری که از آن کمیت اخذ شده است، مثلاً جرم یک الکترون تعریف شود. این آزمایش ها در واشنگتن در حال پیگیری است، اما علی رغم پیچیدگی آنها و مسیر پرپیچ وخم محاسبات جرم، دکتر اشتاینر می گوید وی مطمئن است که گروه وی به زودی خواهد توانست اطلاعات مجاب کننده را ارائه دهد. وی می گوید: «خلاصه بگویم، فکر می کنم ما برنده ایم. »

دکتر دیویس که عضو گروهی است که تصمیم گیری نهایی سرنوشت کیلوگرم را بر عهده دارند می گوید، وی هنوز هم از سرنوشت این طرح مطمئن نیست.

بسیاری از دانشمندان بر این عقیده اند که بهترین روش برای تعریف کیلوگرم شمارش تعداد کلی اتم های یک عنصر خاص است. طرحی نیز در دست اجراست که در آن تعداد اتم های طلا شمارش می شود. اما تعداد بسیار زیاد اتم های موجود در یک کیلوگرم، عددی تقریباً 25 رقمی، باعث می شود انجام این کار را در آینده نزدیک غیرممکن جلوه دهد. وی مایل است دیدگاه خود را وارد دنیای اندازه گیری های بسیار دقیق کند. او می گوید: «بسیار عالی خواهد بود اگر دو روش آزمایش متفاوت داشته باشیم که یکدیگر را تایید کنند. »

کلمات کلیدی: فیزیک حالت جامد


نوشته شده توسط مهدی 86/3/5:: 9:36 عصر     |     () نظر
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. میکروسکوپ STM این امکان را به دانشمندان داد که برای اولین بار اتم ها و ملکول ها را ببینند. تصاویر این میکروسکوپ به زیبایی و وضوح تصاویر طبیعت اما در مقیاس تصورناپذیر نانومتر بود.

یک نانومتر یک میلیاردیم متر یا حدوداً به طول 10 اتم هیدروژن است. با وجودی که دانشمندان از سال های دهه 1950 درباره بررسی مواد در این مقیاس تلاش کرده بودند، آنان ناچار شدند تا اختراع میکروسکوپ STM صبر کنند تا به هدف خود برسند.

عموماً در این باره توافق وجود دارد که نانوتکنولوژی اشیاء بین یک تا 100 نانومتر را در بر می گیرد، هر چند که این تعریف تا حدی قراردادی است. برخی افراد اجسامی به کوچکی یک دهم نانومتر را نیز در نظر می گیرند که به اندازه پیوند بین دو اتم کربن است. در دیگر سوی این گستره در اجسام بزرگتر از 50 نانومتر قوانین فیزیک کلاسیک صدق می کند.

مواد بسیاری هستند که دارای خواص اجسام در مقیاس نانو هستند اما اسم نانوتکنولوژی به آنها اطلاق نمی شود. نانوتکنولوژی در پی آن است تا از خواص عجیب اجسام در مقیاس بسیار کوچک استفاده کند.

جورج اسمیت سرپرست بخش علم مواد در دانشگاه آکسفورد گفت در مقیاس نانو، خواص «جدید، هیجان انگیز و متفاوتی» یافت می شود. با کوچک تر شدن اجسام، نسبت بین فضای سطح و حجم آن افزایش می یابد. این امر بدان علت مهم است که اتم های موجود در سطح یک ماده معمولاً بیشتر از اتم های مرکز آن واکنش نشان می دهند. از این رو، اگر نقره به ذرات بسیار کوچک تبدیل شود، خواص ضدمیکروبی پیدا می کند که در حجم انبوه آن وجود ندارد. یک شرکت با تولید ذرات ریز از ترکیب اکسید سدیم از این خاصیت استفاده می کند و ماده ای تولید می کند که خاصیت کاتالیزوری آن بیشتر است.

در این جهان نادیدنی، ذرات کوچک طلا در دمای چند صد درجه پایین تر ذوب می شود و مس که معمولاً رسانای خوب الکتریسیته است، ممکن است در لایه های نازک و در مجاورت میدان مغناطیسی مقاوم شود.

الکترون ها (مانند همان توپ تنیس خیالی) می توانند از نقطه ای به نقطه دیگر بجهند و ملکول ها می توانند همدیگر را از مسافت های متوسط جذب کنند. این خاصیت به برخی حشرات اجازه می دهد روی سقف راه بروند، چون موهای ریز کف پایشان به سقف می چسبد.

اما یافتن خواص جدید در مقیاس نانو گام نخست است. گام بعدی استفاده از این دانش است. توانایی ساخت اجسام با دقت اتمی این امکان را به دانشمندان می دهد که موادی با خواص بهتر یا جدید نوری، مغناطیسی، حرارتی یا الکتریک تولید کنند.

اکنون انواع جدیدی از ماده تولید می شود. مثلاً شرکت نانوسونیک در ویرجینیا لاستیک فلزی تولید کرده است. این ماده مانند لاستیک انعطاف و انحنا می پذیرد اما الکتریسیته را مانند فلزی محکم منتقل می کند. مرکز تحقیقاتی جنرال الکتریک در پی ساخت سرامیک انعطاف پذیر است. در صورت موفقیت، از این ماده می توان در ساخت قطعات موتور جت استفاده کرد و موتورهایی ساخت که در دمای بیشتر با کارایی بهتری کار کند. چندین شرکت مشغول کار روی موادی هستند که روزی به صورت رنگ به سلول های خورشیدی بدل خواهد شد.

از آنجایی که نانوتکنولوژی کاربردهای گسترده ای دارد، بسیاری از افراد فکر می کنند این علم اهمیتی به مانند برق یا پلاستیک پیدا کند. مطالعات نشان می دهد نانو تکنولوژی با بهبود مواد و محصولات و تولید مواد کاملاً جدید بر تمام صنایع تأثیر خواهد گذاشت. افزون براین، فعالیت در حد کوچکترین مقیاس ها به پیشرفت های مهم در عرصه هایی مانند الکترونیک، انرژی و پزشکی زیستی خواهد انجامید.

آغاز نانوتکنولوژی

نانو تکنولوژی از یک رشته علمی خاص مشتق نمی شود. با وجودی که نانو تکنولوژی بیشترین وجه مشترک را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملکول شالوده بسیاری از علوم است و در نتیجه دانشمندان حوزه های علمی به آن جذب می شوند. برآورد می شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تکنولوژی کار می کنند. تحقیقات در مقیاس بسیار ریز در رشته های الکترونیک، نوروبیوتکنولوژی به ترتیب نانوالکترونیک، نانو اپتیکس و نانو بیوتکنولوژی نیز نامیده می شود.

پیشوند نانو از کلمه یونانی به معنای کوتوله مشتق می شود. براساس برآورد شرکت لاکس ریسرچ در نیوریورک، بودجه کل تحقیق و توسعه نانو تکنولوژی دولت ها و شرکت ها در سراسر جهان در سال 2004 بیش از 6/8میلیارد دلار بود. نیمی از این بودجه از جانب دولت ها تأمین می شد. اما به پیش بینی لاکس ریسرچ در سال های آینده، شرکت ها احتمالاً بودجه بیشتری از دولت ها صرف این علم خواهند کرد.

در آمریکا، پس از طرح فرستادن انسان به کره ماه، نانو تکنولوژی بیشترین بودجه را از دولت فدرال دریافت کرده است. در سال ،2004 دولت آمریکا 6/1میلیارد دلار صرف نانو تکنولوژی کرد، یعنی دو برابر بودجه طرح ژنوم انسان در اوج انجام آن. در سال 2005 قرار است 982میلیون دلار دیگر صرف آن شود. در مکان دوم بودجه نانو تکنولوژی ژاپن قرار دارد. بسیاری از کشورهای در حال توسعه مانند هند، چین، آفریقای جنوبی و برزیل جزو کشورهایی هستند که بیشترین بودجه را در این زمینه صرف می کنند.

در خلال شش سال پیش از ،2003 سرمایه گذاری در نانو تکنولوژی توسط سازمان های دولتی هفت برابر شده است. این حجم سرمایه گذاری انتظارات را به اندازه ای افزایش داده است که شاید قابل تحقق نباشد. برخی معتقدند شرکت های نانو تکنولوژی مانند حباب شرکت های اینترنت در سال های اخیر از بین خواهند رفت. اما دلایلی وجود دارد که نشان می دهد درباره مخاطرات آن گزافه گویی شده است. سرمایه گذاران خصوصی اکنون بسیار محتاط تر از دوره رونق شرکت های اینترنت هستند و بیشتر پولی که دولت ها در این زمینه اختصاص می دهند، صرف علوم پایه و فناوری هایی می شود که تا سال ها در اختیار همگان قرار نخواهد گرفت.

با این حال کیفیت برخی محصولات موجود با کاربرد نانو تکنولوژی بهبود یافته است و در چند سال آینده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ریز نقره، بانداژ ضد سوختگی خاصیت ضد میکروبی پیدا کرده است. با اتصال ملکول های ایجاد کننده مانع به فیبر پنبه، پارچه هایی تولید شده است که ضد لکه و بو است. راکت های تنیس با افزودن ذرات ریز تقویت شده است. در درازمدت نانو تکنولوژی به نوآوری های بزرگتری خواهد انجامید، از جمله انواع جدید حافظه کامپیوتر، فناوری پزشکی و روش های تولید انرژی بهتر مانند سلول های خورشیدی.

طرفداران این فناوری می گویند نانو تکنولوژی به تولید انرژی پاک و تولید بدون مواد زائد و غیره خواهد انجامید. مخالفان آن معتقدند نانوتکنولوژی باعث ایجاد نوعی نظام شناسایی بین المللی و آسیب به فقرا، محیط زیست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر می رسد هر دو گروه در مورد استدلال های خود گزافه گویی می کنند، اما به هرحال باید از نانو تکنولوژی استقبال کرد.

کلمات کلیدی: نانو تکنولوژی


نوشته شده توسط مهدی 86/3/5:: 9:34 عصر     |     () نظر
نانوتکنولوژی و صنعت نفت
 فناوری نانو می­تواند اثرات قابل توجهی در صنعت نفت داشته باشد، در مطلب زیر بعد از اشاره به برخی از این تأثیرات، تعدادی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت نفت بویژه در بحث آلودگی محیط زیست و نیز سنسورهای نانو به طور مختصر معرفی گردیده است:

مقدمه هنگامی که ریچارد اسملی ( Richard Smally ) برندة جایزة نوبل، بالک مینسترفلورسنس را در سال 1985 در دانشگاه رایس کشف نمود،‌ انتظار اندکی داشت که تحقیق او بتواند صنعت نفت را متأثر سازد. سازمان انرژی آمریکا ( DOE ) سرمایه‌گذاری خود را در قسمت فناوری نانو با 62 درصد افزایش داد تا مطالعات لازم در زمینة‌ موادی با نام‌های باکی‌بال‌ها ( Bulky Balls ) و باکی‌تیوب‌ها ( Bulky Tubes )‌ استوانه‌های کربنی که دارای قطر متر می‌باشند صورت گیرد. نانولوله‌های کربنی با وزنی در حدود وزن فولاد، صد برابر مستحکم ­ تر از آن بوده، دارای رسانش الکتریکی معادل با مس و رسانی گرمایی هم ارز با الماس می‌باشند. نانوفیلترها می‌توانند به جداسازی مواد در میدان‌های نفتی کمک کنند و کاتالیست‌های نانو می‌توانند تأثیر چندین میلیارد دلاری در فرآیند پالایش به‌دنبال داشته باشند. از سایر مزایای نانولوله‌های کربنی می‌توان به کاربرد آن‌ها در تکنولوژی اطلاعات (‌ IT ) نظیر ساخت پوشش‌های مقاوم در مقابل تداخل‌های الکترومغناطیسی، صفحه‌های نمایش مسطح، مواد مرکب جدید و تجهیزات الکترونیکی با کارآیی زیاد اشاره نمود.

علم نانو یک تحول بزرگ در مقیاس بسیار کوچک

بسیاری از محققان و سیاستمداران جهان معتقدند که علم نانو می‌تواند تحولات اساسی در صنعت جهانی ایجاد نماید صنعت نفت نیز از پیشرفت این تکنولوژی بهره‌مند خواهد گشت.

علم نانو می‌تواند به بهبود تولید نفت و گاز با تسهیل جدایش نفت وگاز در داخل مخزن کمک نماید. این کار با درک بهتر فرآیندها در سطوح مولکولی امکانپذیر می‌باشد. با توجه به اینکه نانو مربوط به ابعادی در حدود متر می‌باشد، نانوتکنولوژی به مفهوم ساخت مواد و ساختارهای جدید توسط مولکول‌ها و اتم‌ها در این مقیاس می‌باشد.

خوشبختانه کاربردهای عملی نانو در صنعت نفت جایگاه‌ ویژه‌ای دارند. نانوتکنولوژی دیدگاه‌های جدید جهت استخراج بهبودیافتة نفت فراهم کرده است. این تکنولوژی به جدایش موثرتر نفت و آب کمک می‌کند . با افزودن موادی در مقیاس نانو به مخزن می‌توان نفت بیشتری آزاد نمود. همچنین می‌توان با گسترش تکنیک‌های اندازه‌گیری توسط سنسورهای کوچک،‌ اطلاعات بهتری دربارة مخزن بدست آورد.

مواد نانو

صنعت نفت تقریباً در تمام فرآیندها احتیاج به موادی مستحکم و مطمئن دارد. با ساخت موادی در مقیاس نانو می‌توان تجهیزاتی سبکتر، مقاومتر و محکم‌تر از محصولات امروزی تولید نمود. شرکت نانوتکنولوژی GP در هنگ‌کنگ یکی از پیشگامان توسعة کربید سیلیکون، یک پودر سرامیکی در ابعاد نانو می‌باشد.

با استفاده از این پودرها می‌توان مواد بسیار سختی تولید نمود. این شرکت در حال حاضر مشغول مطالعه و تحقیق بر روی سایر مواد مرکب می‌باشد و معتقد است که می‌توان با نانوکریستال‌ها تجهیزات حفاری بادوامتر و مستحکم‌تری تولید کرد. همچنین متخصصان این شرکت یک سیال جدید حاوی ذرات و نانوپودرهای بسیار ریز تولید نموده‌اند که به‌طور قابل توجهی سرعت حفاری را بهبود می‌بخشد. این مخلوط آسیب‌های وارده به دیوارة مخزن در چاه را حذف نموده و قابلیت استخراج نفت را افزایش می‌بخشد.

آلودگی

آلودگی توسط مواد شیمیایی و یا گازهای آلاینده یک مبحث بسیار دشوار در تولید نفت و گاز می‌باشد. نتایج بدست‌آمده از تحقیقات دانشمندان حاکی از آن است که نانوتکنولوژی می‌تواند تا حد مطلوبی به کاهش آلودگی کمک کند. در حال حاضر فیلترها و ذراتی با ساختار نانو در حال توسعه می‌باشند که می‌توانند ترکیبات آلی را از بخار نفت جدا سازند. این نمونه‌ها علیرغم اینکه اندازه‌ای در حدود چند نانومتر دارند، دارای سطح بیرونی وسیعی بوده و قادر به کنترل نوع سیال گذرنده از خود می‌باشند. همچنین کاتالیست‌هایی با ساختار نانو جهت تسهیل در جداسازی سولفید هیدروژن، آب، مونوکسیدکربن، و دی‌اکسید کربن از گاز‌طبیعی در صنعت نفت بکار گرفته می‌شوند. در حال حاضر مطالعاتی بر روی نمونه‌هایی از خاک رس در ابعاد نانو و جهت ترکیب با پلیمرهایی صورت می‌پذیرد که بتوانند هیدروکربن‌ها را جذب نمایند. بنابراین می‌توان باقیمانده‌های نفت را از گل حفاری جدا نمود.

سنسورهای هیدروژن خود تمیز کننده

خواص فوتوکاتالیستی نانوتیوب‌های تیتانیا در مقایسه با هر فرمی از تیتانیا بارزتر می‌باشد، بطوری‌که آلودگی‌های ایجادشده تحت تابش اشعة ماوراء بنفش به‌طور قابل توجهی از بین می‌روند. تا اینکه سنسورها بتوانند حساسیت اصلی خود نسبت به هیدروژن را حفظ نماید. تحقیقات انجام‌گرفته در این زمینه حاکی از آن است که نانوتیوب‌های تیتانیا دارای یک مقاومت الکتریکی برگشت‌پذیر می‌باشند، بطوری‌که اگر هزار قطعه از آن‌ها در مقابل یک میلیون‌ اتم هیدروژن قرار بگیرند، مقاومت الکتریکی آن در حدود یکصد میلیون درصد افزایش می‌یابد.

سنسورهای هیدروژن بطور گسترده‌ای در صنایع شیمیایی، نفت و نیمه‌رساناها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آنها جهت شناسایی انواع خاصی از باکتری‌های عفونت‌زا استفاده می‌گردد. به‌ هر حال محیط‌هایی نظیر تأسیسات و پالایشگاه‌های نفتی که سنسورهای هیدروژن از کاربردهای ویژه‌ای برخوردار می‌باشند، می‌توانند بسیار آلوده و کثیف باشند این سنسورهای هیدروژن نانوتیوب‌های تیتانیا هستند که توسط یک لایة غیرپیوسته‌ای از پالادیم پوشانده شده‌اند. محققان این سنسورها را به مواد مختلفی نظیر اسید استریک ( یک نوع اسید چرب )‌، دود سیگار و روغن‌های مختلفی آلوده نمودند و سپس مشاهده کردند که تمام این آلوده‌کننده‌ها در اثر خاصیت فوتوکاتالیستی نانوتیوب‌ها از بین می‌روند. حد نهایی آلودگی‌ها زمانی بود که دانشمندان این سنسورها را در روغن‌های مختلفی غوطه‌ور ساخته و سنسورها توانستند خواص خود را بازیابند. محققان سنسورها را در دمای اتاق به مقدار هزار قطعه در مقابل یک میلیون ‌اتم هیدروژن در معرض این گاز قرار دادند و مشاهده نمودند که در طرح‌های اولیة سنسور مقاومت الکتریکی آن به میزان 175000 درصد تغییر می‌کند. سپس سنسورها را توسط لایه‌ای به ضخامت چندین میکرون از روغن موتور پوشاندند تا بطور کلی حساسیت آن‌ها نسبت به هیدروژن از بین برود. سپس این سنسورها را در هوای عادی به ‌مدت 10 ساعت در معرض نور ماوراء بنفش قرار دادند و پس از یک ساعت مشاهده نمودند که سنسورها مقدار قابل توجهی از حساسیت خود را بدست آورده‌ و پس از گذشت 10 ساعت تقریباً بطور کامل به وضعیت عادی خود بازگشتند.

علیرغم قابلیت بازگشتی بسیار مناسب این سنسورها نمی‌توانند پس از آلودگی به انواع خاصی از آلوده‌کننده‌ها حساسیت خود را باز یابند برای مثال روغن WQ -40 به علت دارابودن مقداری نمک خاصیت فوتوکاتالسیتی نانوتیوب‌ها را تا حد زیادی از بین می‌برد.

با افزودن مقدار اندکی از فلزات مختلف نظیر قلع، طلا، نقره، مس و نایوبیم، یک گروه متنوعی از سنسورهای شیمیایی بدست می‌آیند. این فلزات خاصیت فوتوکاتالیستی نانوتیوب‌های تیتانیا را تغییر می‌دهند. به هر حال سنسورها در یک محیط غیرقابل کنترل در دنیای واقعی توسط مواد گوناگونی نظیر بخار‌های آلی فرار، دودة کربن و بخارهای نفت و همچنین گرد و غبار آلوده می‌گردند. قابلیت خودپاک‌کنندگی این سنسورها طول عمر آن‌ها را افزایش و از همه مهمتر خطای آنها را کاهش می‌دهد.

سنسورهای جدید در خدمت بهبود استخراج نفت

براساس آخرین اطلاعات چاپ شده توسط سازمان انرژی آمریکا، استخراج نفت در حدود دو سوم از چاه‌های نفت آمریکا اقتصادی نمی‌باشد. با توجه به دما و فشار زیاد در محیط‌های سخت زیرزمینی، سنسورهای قدیمی الکتریکی و الکترونیکی و سایر لوازم اندازه‌گیری قابل اعتماد نمی‌باشند و در نتیجه شرکت‌های استخراج‌ کنندة‌ نفت در تهیة ‌اطلاعات لازم و حساس جهت استخراج کامل و مؤثر نفت از مخازن با برخی مشکلات مواجه می‌باشند.

در حال حاضر محققان در آزمایشگاه فوتونیک دانشگاه صنعتی ویرجینیا در حال توسعة یک‌سری سنسورهای قابل اعتماد و ارزان از فیبرهای نوری جهت اندازه‌گیری فشار، دما، جریان نفت و امواج آکوستیک در چاه‌های نفت می‌باشند. این سنسورها به‌علت مزایایی نظیر اندازة کوچک ،‌ایمنی در قبال تداخل الکترومغناطیسی ، قابلیت کارآیی در فشار و دمای بالا و همچنین محیط‌های دشوار، مورد توجه بسیار قرار گرفته‌اند. از همه مهم‌تر اینکه امکان جایگزینی و تعویض این سنسورها بدون دخالت در فرآیند تولید نفت و باهزینة‌ مناسب فراهم می‌باشد. در حال حاضر عمل جایگزینی و تعویض سنسورهای قدیمی در چاه‌های نفت میلیون‌ها دلار هزینه در پی دارد. سنسورهای جدید از نظر تولید بسیار مقرون ‌به صرفه بوده و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری ارائه می‌دهند.

انتظار می‌رود که تکنولوژی این سنسورها تولید نفت را با ارائه اندازه‌گیری‌های دقیق و قابل اعتماد و کاهش ریسک‌های همراه با اکتشاف و حفاری نفت بهبود بخشد. همچنین سنسورهای جدید به‌علت برخی کاربردهای ویژه نظیر استخراج دریایی و افقی نفت، جایی که بکاربستن سنسورهای قدیمی در چنین شرایطی بسیار مشکل می‌باشد، از توجه ویژه‌ای برخوردارند.


کلمات کلیدی: نانو تکنولوژی


نوشته شده توسط مهدی 86/3/5:: 9:33 عصر     |     () نظر
تراشه هاى زیستى
  آشکار ساختن ساختار ژنتیک و کشف منشاء استیکى که جلوى ما گذاشته اند تا نوش جان کنیم...اتحاد الکترونیک و بیولوژى مى تواند حیطه هاى متنوعى چون پزشکى، علوم تغذیه، یا علوم دفاعى را دستخوش انقلاب سازد. سرعت پیشرفت ما آنچنان زیاد است که خطر زیر پا گذاشتن اخلاقیات واقعاً وجود دارد.

گرى هوپر عضو انجمن بیوتکنولوژى که کارهاى میلیون دلارى برعهده دارد، با صداى خشن، عینک کوچک هیئت کالین پاول خطاب به همکارانش که همگى مثل او قدشان حدود دو متر است، مى گوید: «بچه ها، بجنبید! اگر این کار را نکنیم، چینى ها جاى ما خواهند کرد!» این خطر را وجود یک مشت از صاحبان صنایع داروسازى که سخنرانى هاى رمزى و در لفافه شان مدت ها به درازا مى کشد، به خوبى نشان مى دهد. بر روى صندلى هاى این سالن که در سال هاى پایانى سده پیش در میدان اتحاد واقع در قلب سانفرانسیسکو ساخته شد، در پشت پرده هاى سنگین و به رنگ قرمز آتشین آن، این مردان پنجاه، شصت ساله به ناگهان از اندیشه آهسته تر کردن سرعت پیشرفت تراشه هاى زیستى به خشم مى آیند. اینجا صحبت از سیلیسیم _ همان ماده اى که سیم هاى تلفن نیز از آن ساخته مى شوند _ است که یک رشته DNA (یا رمز حیات) بر روى آن قرار داده مى شود. تراشه اى که بزرگ تر از نصف یک دانه شکر نیست قادر به کارهایى است _ از پزشکى تا کشاورزى و علوم زیبایى _ که دیوانه کننده اند.

این مجموعه سحرآمیز، آمیزه اى از بیولوژى و الکترونیک، درصدد زیر و رو کردن آن چیزى است که بیوتکنولوژى خوانده مى شود. علمى که قرار است انقلابى در زندگى ما پدید آورد ... ولى چگونه؟ چیز زیادى نمى دانیم. با این حال، ماتما کالیکورا تحلیلگر موسسه «فراست و سالیوان» مطمئن است که تا ده سال دیگر این ابتکار بازارى بزرگ تر از 10 میلیارد دلار را به روى ما خواهد گشود. گام هاى اولیه صنایعى چون هیولت _ پاکارد، موتورولا و آى بى ام تنها آغاز این راه است.

در واقع این اندیشه چندان جدید نیست. تراشه هاى زیستى در واقع حاصل ازدواج (که مسلماً قدرى دیرهنگام بود) دو کشف قدیمى است که بیش از 50 سال عمر دارند. کارهاى جیمز واتسون و فرانسیس کریک _ برندگان جایزه نوبل در رشته فیزیک در سال 1962 _ در حقیقت به سال 1953 بازمى گردد. در این سال دو پژوهشگر مولکول DNA (که تعیین کننده وراثت ژنتیک هستند) را کشف کردند. مولکول DNA تشکیل شده از دو رشته که ساختمانى مى سازند که بر روى خویش مى پیچد و هر یک از این دو رشته قرینه آن دیگرى است. در همین زمان تراشه الکترونیک که توسط رادیوسازان در ساختمان ترانزیستورها به کار مى رفت، براى نخستین بار ساخته شد. تنها کارى که باقى مانده بود، ازدواج فرخنده این دو پدیده نوین بود و استفن فودور، زیست شناس از دانشگاه پرینستون، این کار را انجام داد. اندیشه وى بسیار ساده بود: از آنجا که هر رشته DNA از یک ردیف رمز تشکیل شده که با دوقلوى خویش به صورتى کاملاً قرینه یکى مى شود لذا کافى است که یک رشته تنها را بر روى تراشه اى قرار دهیم، در این صورت به محض مواجه شدن آن با دوقلویش صدور یک پیام فلورسانت را تحریم خواهد کرد که سپس کامپیوتر مى تواند آن را دریافت کند. این تمام جادوى ازدواج فرخنده تکنولوژى هاست: تبدیل یک واکنش زیستى به سیگنال الکترونیک. این اندیشه فى البداهه بسیار جالب بود و بار دیگر در سال هاى دهه ،1990 زمانى که «پروژه ژنوم انسان» براى یافتن ژنوم کامل انسان به اوج رسید، مطرح شد. از آن زمان هیچ رازى در اینکه تراشه معجزه خواهد کرد، نبود...

نقشه ژنتیک شما فقط به قیمت 300 دلار

در ابتدا این واقعیت به ویژه براى جهان پزشکى شگفتى آور بود که با استفاده از چنین ابزارى مى توان تشخیص ها را بدون اشتباه و به نحوى بى سابقه داد. دپارتمان زیست شناسى مولکولى در دانشگاه دوک (کارولیناى شمالى) در این میان به موفقیت هایى نائل شد. یکى از پروفسورها، تحقیقاتى را بر روى بیمارى که مشکوک به ابتلا به سرطان بود، انجام داد. نمونه خونى که به کمک یک تراشه زیستى از بیمار گرفته شد، این امکان را داد که ظرف کمتر از ده دقیقه ساختمان ژنتیک بیمار به دست آید و پزشک بلافاصله توانست تصمیم بگیرد که از چه درمانى استفاده کند. جلوگیرى از اتلاف وقت که در اینجا بى اندازه ارزشمند است. هنوز هم پس از گذشت پنج سال از آن رویداد مهم، چنین تشخیصى مى تواند یک آزمایشگاه کامل را به مدت چندین روز به تکاپو اندازد. بازار جدیدى متولد شده: تاکنون چندین موسسه پیشنهاد کرده اند که نقشه ژنتیک آدم ها را به 300 تا 500 دلار در اختیارشان قرار دهند. موسسه ایسلندى DeCode Genetics در یخچال هایش ژن هاى حدود بیست بیمارى مهم، از جمله شیزوفرنى را در اختیار دارد. در فرانسه انستیتو BioMe ,rieux روى سرطان کار مى کند.

تراشه هاى زیستى که خود را با بیمارى ها و درمان آنها شناسانده اند، مى توانند به علاوه خطرناک نیز باشند، چه امروز ژن هایى که نماینده بیمارى هایى هستند، شناخته شده اند. شرکت AFFymetrix در کالیفرنیا، جزء نخستین موسساتى بوده که تراشه هاى زیستى را پذیرفت و اکنون بدین کار مشغول است. یکى از کارکنان این شرکت مى گوید: «تراشه هاى ما براى کنترل کردن ترکیب مواد غذایى اند، در واقع براى آنکه ببینیم غذاى روبه روى ما که گوشت گاو یا ماهى معرفى مى شود، همان است که از آن انتظار داریم.» براى انجام این پروژه شرکت مذکور نیاز به حمایت جامعه آمریکا دارد و شریک فرانسوى اش BioMe ,rieux نیز یکى یکى ژن هایى را که بازسازى مى کند در اختیار آن قرار مى دهد و چه بازارى! این ابزار بسیار کوچک معجزه گر قادر است تا 30 نوع گوناگون مهره داران را شناسایى کند. حتى مى تواند حیوانات را براساس جنس (پستانداران، پرندگان و ماهى ها) یا نوع (ماکیان، گوسفند، خوک، کبک، ماهى قزل آلا) شناسایى کند و حتى از میان جوندگان موش را تشخیص دهد. دانشمندان فکر همه چیز را کرده اند!

ولى قضیه به اینجا ختم نمى شود: تراشه هاى زیستى از گذشته حیوان نیز ما را آگاه مى کند. طبق قوانین فرانسه و اروپا غذایى که به چهارپایان داده مى شود، نباید منشاء حیوانى داشته باشد. توماس اشلوم برگر رئیس شرکت با فرانسه شکسته بسته اى مى گوید: «شما در فرانسه وقتى که صحبت از گاو مى کنید، به دادن این عنوان به حیوان مطمئنید.» با استفاده از این تکنولوژى مى توان از یک دانه برنج پى برد که چه نوع کود شیمیایى به آن داده اند و اینکه تحت تغییر و تبدیلات ژنتیکى قرار گرفته یا خیر ... یک کین واقعى. جنگ اطلاعات زیست شناسى آغاز شده است.

پارک منلو در حومه پالوآلتو راهروى ورودى با کپى تابلوى «مطالعه رنگ ها» اثر کاندینسکى (1913) تزئین شده اند. پژوهشگران باذوقند، آیا به همین اندازه بااستعداد نیز هستند؟ این موسسه که در سال 1997 از سوى شیمى دان آلکس زافارونى (مجله Forbes را به یاد قهرمان فقید اسکاتلندى، جیم کلارک بیوتکنولوژى نام نهاده) بنیانگذارى شده به کاربرد به کلى جدیدى از تراشه هاى زیستى مى پردازد: ردیابى اشیا. اوگوست مورتى 50 ساله که اصلاً نیویورکى است و بیش از نیمى از عمرش را در بخش زیست شناسى گذرانده اکنون به فروش تراشه هاى زیستى سنتى _ که در واقع فعالیت اصلى موسسه را تشکیل مى دهد - مشغول است. این بار او فکر مى کند، کسب و کار خوبى خواهد داشت. به تازگى یکى از مارک هاى بسیار شیک و گرانقیمت به وى مراجعه کرده و از نمونه هاى تقلیدى کیف هاى چرمى اش که از چرم نژاد خاصى از گاوهاست، شاکى است باید دید کیف هاى چرمى تقلیدى در رمز ژنتیک چه تفاوت کم وبیش اندکى با چرم اصیل دارند. مورتى تنها یک کار جزیى مى کند. وى «اثر انگشت» چرم اخیر را بر روى یک تراشه زیستى قرار مى دهد و هر بار که کیف هاى وارداتى سوءظن مأمور گمرک را برمى انگیزند، کافى است «اثر انگشت» آنها با آنچه که به عنوان نمونه موجود است مقایسه شود.

بخش خصوصى تنها کسانى نیستند که در این میان منتفع مى شوند، بلکه دولت نیز مى تواند از ثمرات این تکنولوژى بهره مند شود. بر روى تپه ماهورهاى پوشیده از درختان انگور در کالیفرنیا هزاران نفر از پژوهشگران در آزمایشگاه لارنس لیومور که در سال 1952 به بزرگداشت مخترع سیکلوترون به نام وى نامیده شد، مشغول کارند. در سالن هاى فوق سرى این آزمایشگاه _ که حتى مشاهده آنها توسط افراد خارج از آزمایشگاه مستلزم داشتن اجازه کتبى مقامات است _ پژوهشگران بر روى روش هاى مقابله با میکروب سیاه زخم مطالعه مى کنند. این پودر که مقامات و کنگره را در آمریکا پس از 11 سپتامبر سال 2001 اینچنین وحشت زده کرده، در واقع چیزى جز یک آنزیم نیست. با این حال به برکت وجود و ساخت تراشه هاى زیستى مناسب به راحتى مى توان آن را شناسایى کرد.

اما کار به اینجا ختم نمى شود. در پایان سال 2003 پنتاگون اعتبارى به مبلغ بیش از 2 میلیون دلار را در اختیار گروهى در دانشگاه ویرجینیا قرار داد که از جمله گیرنده هاى بسیار کوچکى را بر روى پوست سربازان داوطلب پیش از آغاز جنگ پیوند زند. این ترموستات هاى واقعى سلامتى سربازان، علاوه بر اندازه گیرى میزان آنتى کر (ضد باکترى یا سموم) بدن آنها این امکان را نیز به وجود مى آورد که به صورت شناسنامه هاى ژنتیکى آنها عمل کنند. این کمک ذى قیمتى به جراحانى است که ناچارند سربازان را در همان حالت بیهوشى و بى خبرى تحت عمل جراحى قرار دهند. کاربردهاى دیگرى که براى این وسیله ارزشمند متصور است، از این قرارند: سربازانى که در بیابان گم مى شوند و به واحه اى مى رسند، مى توانند تراشه را در تماس با آب قرار دهند و دریابند که آب آلوده (مثلاً بقایاى ناقلان ویروس سرخک) است یا خیر. علاوه بر میدان هاى نبرد، تراشه هاى زیستى کاربردهایى نیز در فضا دارند.

ناسا که یکى از شرکاى برنامه دانشگاه ویرجینیاست، درصدد است فضانوردان خویش را مجهز به چنین تراشه هایى سازد که بتواند از هیوستون سطح قند خون فضانوردان در مأموریت را اندازه گیرى کند. در کاپ کاناورال تاکید مى شود: «این برنامه را با میل و علاقه دنبال مى کنیم. همه اینها چراغ سبزى است براى تولید انبوه تراشه هاى زیستى.»

در ورودى AFFymetrix که در 20 کیلومترى سمت کالیفرنیا قرار دارد، نوشته اى از طلا _ که یادآور دوران هجوم براى یافتن رگه هاى طلا در زمان هاى گذشته است _ ما را باخبر مى سازد که ده سال از ساختن آن گذشته است. ولى گویى اینجا آغاز و پایان جهان است. براى آنکه به این عمل ضدعفونى شده و عارى از میکروب پا گذارید، مدیر آنجا براد کریگر از شما مى خواهد که وارد سالنى شوید که همزمان سى تایى هواکش بسیار کوچک شما را تحت بمباران هواى تصفیه و فرآورى شده قرار مى دهند. تنها چیزهایى که مى توانید با خود داشته باشید، عبارتند از یک کوله پژوهش بر دوش، یک چراغ قوه، شماره تلفن هاى اشخاصى که در موارد ضرورى مى توانید با آنها تماس بگیرید و صحنه هاى تماشایى از اینجا آغاز مى شوند.

جنگ قیمت ها در پیش است

جالب ترین قسمت داستان در سالنى اتفاق مى افتد که بسیار تحت نظر است. در اینجا یخچال هاى بزرگى قرار دارند که تورهایى از آن حفاظت مى کنند. در داخل این گاوصندوق هاست که موسسه ردیاب هایى از جنس DNA خود را ذخیره کرده است. رشته هاى تکى DNA وجود دارند که سطح گلوکز را تعیین مى کنند. نوعى سفارش کارکنان سفارش هزاران DNA از مشتریان دریافت مى کنند که آنها را به کمک روبوت ها بر روى صفحات شیشه اى رشته بسیار کوچک نگهدارى مى نمایند. این تراشه هاى زیستى که هرکدام یک در یک سانتیمتر ابعاد دارند، مى توانند چندین هزار ردیاب را در خود داشته باشند.

یک بازار واقعى که جاى خود را در بورس هم باز کرده است: افى متریکس سالانه چندین صد هزار تراشه مى فروشد. استیوم لومباردى یکى از اعضاى گروه، در حالى که تراشه اى به ابعاد دو سانتیمتر را بین انگشتان اشاره و شست خویش نگه داشته بر روى صندلى راحتى اش نشسته و در صورتش احساس رضایت یک کهنه کار به خوبى دیده مى شود. وى در گذشته به صورت دستى و با پیپت تشخیص هایش را صورت مى داد. ولى امروز کار به روشى بسیار پیشرفته صورت مى گیرد، موسسه اى که مشغول کار است شبانه روز 24 ساعت و در هفت روز هفته فعالیت مى کند. «ما کم کم داریم به صورت اینتل این صنعت در مى آییم: تراشه هاى ما در انبوهى از تکنولوژى در آینده دیگر به چشم نخواهند آمد.»

با این حال افى متریکس ناچار به مبارزه کردن است چرا که کالیفرنیا در این میان تنها نیست. دیگرانى هستند که به سرعت پیش مى روند. مثلاً در فرانسه داباگ در قطب ژن اورى (اسون) در آغاز راه است. در چین چندین صد پروژه که در ابتدا با تزریق ده ها میلیون دلار از سوى دولت کار خود را شروع کردند، اکنون اندک اندک مستقل مى شوند. علاوه بر این ما شرکت هاى بزرگى چون جنرال الکتریک، موتورولا، آى بى ام، ابزارهاى تگزاس، کورنینگ، هیتاچى- که در ساخت «مرکز حیاتى» عظیم هنگ کنگ مشارکت دارد و حتى فیلیپس هم گام در این راه گذاشته اند- همه اینها آماده وارد شدن در بازارند.

سرسخت ترین آنها Agilent نام دارد. این موسسه واقع در پالوآلتو جایگاه دوم را در این بخش به خود اختصاص داده است. دارین سولومون معاون رئیس موسسه مى گوید: «ما سال گذشته 15درصد رشد را به ثبت رساندیم.» در واقع این موسسه متکى به هیولت پاکارد است. (هیولت پاکارد پیش از استقلال آن را به وجود آورد) که با 142000 کارمند داراى قدرت واقعى است Agilent که سالانه بیش از یک میلیارد دلار خرج تحقیقاتش مى کند، امروز آزمایشگاه کاملى را بر روى یک تراشه به بازار آورده که 20 هزار ژن در آن جاى دارد. تازه واردى که میدان نبرد را- که شرط ضرورى موفقیتش است- داوطلبانه و بدون برخوردار شدن از امتیازات پذیرش صلح ترک گوید، چیزى نصیبش نمى شود. تراشه ها هنوز گرانند و گاه تا چندین ده دلار قیمت دارند. افى متریکس براساس آمار و ارقام افتخار مى کند که از سال 1996 قیمت ها را بسیار پایین آورده، در آن سال قیمت یک تراشه فراتر از 200 دلار بوده گرچه هنوز هم براى فروش به عموم مردم قدرى گران است. براى پایین آوردن قیمت هیچ راهى بهتر از تغییر روش تولید نیست. تولید کننده آمریکایى فیبرهاى نورى- کورینگ ماده اى از شیشه ساخته که داراى هزاران حفره بسیار کوچک است که ردیاب هاى DNA در داخل آنها جاى مى گیرند. به گفته شرکت مذکور، با این ماده جدید در هر دقیقه بیشتر از سابق مى توان تراشه تولید کرد و بدین ترتیب هزینه هاى تولید را کاهش داد.

تب جمع آورى و ثبت اطلاعات

حتى در شرایط ارزانى، مشکلات دیگرى در پیش پاى تراشه هاى زیستى قرار دارند، چه رشته هاى DNA مسائل و موضوعات بسیار جدى پیرامون اخلاقیات را به پیش مى کشند. اولین آنها برملا کردن، مثل دستکارى اطلاعات محرمانه خصوصى است. چگونه مى توان این بانک هاى عظیم اطلاعاتى را که هزاران اطلاعات راجع به تنوع ژنتیک را گرد آورده اند، کنترل کرد؟ در انگلستان بیوبانک این کشور نمونه هایى از DNA 500 هزار داوطلب را جمع آورى کرده است. آیا روزى سناریوى فیلم آمریکایى «خوش آمدید به گاتاکا» که در آن اوما تورمن عاشق اتان هاوک به وى کمک مى کند تا از چنگال یک دولت پلیسى که در آن موفقیت نه از کار یا دانش بلکه از رمز DNA افراد حاصل مى شد بگریزد، به واقعیت نخواهد پیوست؟ این تب حتى به کانادا نیز راه یافته، در اینجا هشت ماه است که پروژه غول آساى کارتاژن مشغول جمع آورى و ثبت اطلاعات مربوط به بیمارى هاست، اطلاعاتى که به آسانى در اختیار بخش خصوصى قرار گیرد و اما استونى، دو سال است که سرسختانه سیاست فناورى پیشرفته را در پیش گرفته و این اندیشه جاه طلبانه را در سر دارد که اطلاعات ژنتیک تمام شهروندان خویش _ و نه فقط بیماران _ را جمع آورى کند. ولى این همراهى، بسیار مهم _ جذاب ولى به همان اندازه نگران کننده _ انسان و الکترونیک است که همه را نگران مى کند و به گفته گلن مک گى مسئول مسائل و موضوعات اخلاقى در دانشگاه پنسیلوانیا: «انسان همان احساس نگرانى را دارد که در نخستین روزهاى کلون هاى ژن ها (بازسازى و کشت ژن ها در محیط مصنوعى) داشت، احساس اینکه نمى داند بالاخره کار به کجا ختم مى شود.» وى اخیراً کتابى تحت عنوان «آن سوى علم ژنتیک» منتشر کرده که در آن شدیداً به وضع موجود که در آن عموم مردم از کمبود اطلاعات و آگاهى رنج مى برند خرده گرفته است: «زمان آن فرا رسیده که پس از این همه سال تحولات بى سروصدا بالاخره در جعبه سحرآمیز را بگشائیم…»

ولى تهاجم ژن ها به دنیاى الکترونیک قصد از پاى ایستادن را ندارد. موسسه وایزمن نخستین کامپیوتر براساس DNA را به راه انداخته است. این کامپیوتر که بسیار کوچک تر از کامپیوترهاى معمولى است، احتمالاً پس از تولید انبوه بسیار ارزان تر خواهند بود. ولى در عین حال و به خصوص بسیار قدرتمندتر: داده ها در این کامپیوتر بر پایه چهار فرآورى مى شوند (الفباى ژنتیک از چهار رمز تشکیل شده است: A براى آدنین، T براى تیمین، C براى سیتوزین و G براى گوانین) و نه برپایه دوتایى (0 و 1) همچون کامپیوترهاى کلاسیک چهار در برابر دو: طرفداران این کامپیوترها لاف مى زنند که قدرت آنها چهار برابر افزایش مى یابد. یک مثال؟ مایا، نخستین کامپیوتر DNA تمام بازى هاى tic-tac-toe (بازى با شرکت دو حریف که هر یک سعى مى کند سه حرف را به صورت افقى، عمودى، یا مورب زودتر از آن دیگرى به صورت یک ردیف قرار دهد [در ایران بازى مشابه به نام «دوز بازى» از قدیم رایج بوده است]) را بى برو و برگرد مى برد، در حالى که کامپیوترهاى امروزى از هر ده مورد بازى تنها شش مورد شانس برملا شدن از حریف انسانى را دارند…

سخن آخر

در فرانسه فعالیت تراشه «کمیساریاى انرژى اتمى» 40 نفر پرسنل در ژنوپل دورى (Genopole D,Evry) دارد و مى تواند سالانه 10 هزار تراشه DNA تولید کند. بانک ژن هاى انسانى آن که در پایان ماه آوریل تکمیل شده، هم اکنون بیش از 25 هزار ژن (ردیف پیاپى باز هاى آلى تشکیل دهنده مولکول DNA) را در اختیار دارد.

کلمات کلیدی: مغناطیس


نوشته شده توسط مهدی 86/3/2:: 7:50 عصر     |     () نظر
نیمه رسانایی بنام الماس

  شاید به زودى تصور متداول درباره الماس ها، به کلى دگرگون شود. الماس هایى که به خاطر زیبایى، کمیاب بودن و زمان طولانى تولیدشان ارزش فوق العاده اى داشتند، امروزه در آزمایشگاه و در مدت زمانى حدود یک ساعت به وجود مى آیند. اینکه این دگرگونى چه تاثیرى در صنعت جواهرسازى یا قیمت الماس هاى طبیعى در بازار خواهد داشت هنوز در پرده اى از ابهام است. اما درباره نقش این الماس هاى آزمایشگاهى در تکنولوژى، شایعه هایى برخاسته از مجامع علمى به گوش مى رسد.

بیشتر از هشتاد درصد از الماس هاى معدنى طبیعى به مصارف صنعتى از قبیل ابزارهاى برش یا مواد ساینده براى تراشکارى و پرداخت دیگر سنگ هاى قیمتى، فلزات، گرانیت و شیشه مى رسند. استفاده از الماس به عنوان نیمه رسانا نیز نیازمند شرایط ویژه اى مثل بالاترین درجه خلوص، بهترین بلورینگى و تعیین اتم ها به لحاظ الکتریکى فعال براى ایجاد گذرگاه الکتریکى در وسیله مورد نظر است. اما تمامى الماس هاى طبیعى به خاطر نقص ها، ناخالصى ها و ساختار ضعیف شان براى مصارف الکترونیکى نامناسبند. حتى با اینکه الماس هاى مصنوعى و طبیعى داراى کیفیت جواهرى بسیار ارزشمند هستند، اما ممکن است به خاطر رگه هاى ناچیز ناخالصى ها براى استفاده به عنوان نیمه رسانا مناسب نباشند. در واقع تنها خالص ترین این سنگ ها در کاربردهاى الکترونیکى پرقدرت از سلفون ها گرفته تا کامپیوترهاى شخصى و خطوط ارتباطاتى قابل استفاده اند.

به گفته جیمز باتلر (J.Butler)، یکى از شیمیدانان محقق در آزمایشگاه تحقیقات نیروى دریایى ایالات متحده، به لحاظ تاریخى سه مشکل عمده سر راه استفاده از الماس هاى طبیعى در کاربردهاى الکترونیکى وجود داشته است. الماس هاى طبیعى همیشه به شکل بازدارنده اى براى استفاده همه جانبه گران بوده اند و یافتن سنگ هاى بزرگ با خلوص کافى نیز بسیار دشوار است. علاوه بر این هیچ دو سنگى دقیقاً شبیه هم نیستند و خواص منحصر به فرد در هر یک مى تواند مشکلاتى را در مدارهاى الکترونیکى به بار آورد. آخرین مشکل در استفاده از الماس براى کاربردهاى الکترونیکى و کامپیوترى نیز نیاز به دو نوع الماس یعنى سنگ هاى نوع n و p براى هدایت الکترونیکى بوده است.

در دستگاه هاى مجتمع باید از هر دو نوع الماس نیمه رساناى n و p، استفاده کرد اما الماس هاى نوع n به طور طبیعى وجود ندارند و الماس هاى نوع p الماس آبى، به قدرى نادرند که هیچ راه مقرون به صرفه اى براى استفاده از آنها پیدا نشده است. به هر حال الماس هاى مصنوعى این مشکلات را برطرف مى کنند. به گفته رابرت لینارس (R.Linares)، بنیان گذار کمپانى آپولو دیاموند براى مثال مى توان با افزودن ناخالصى فلز برون به الماس، نوع P یعنى الماس آبى را تولید کرد. به طور مشابه دانشمندان مى توانند با افزودن فسفر به الماس هاى بى رنگ، الماس نوع n را نیز تولید کنند. ما براى استفاده از الماس به نوع نیمه رسانا در دستگاه هاى الکترونیکى پرقدرت نیاز به ترکیبى لایه اى از این دو نوع الماس داریم. علاوه بر این با توجه به اینکه الماس هاى بى رنگ خالص در عمل بیشتر از آنکه رسانا باشند عایق هستند، مى توان لایه هایى از آنها را به این ترکیب افزود.

امروزه نیمه رساناهاى بسیارى مثل سیلیکون در گستره وسیعى از دستگاه هاى الکترونیکى به کار مى روند. اما الماس با توجه به دامنه تغییرات حرارتى و سرعت فوق العاده بیشترش، تنها در مقایسه با خلاء است که عنوان دومین نیمه رساناى برتر جهان را به خود اختصاص مى دهد. الماس با داشتن چنین ویژگى هایى و به خصوص امروز که آزمایشگاه قادر به تولید سنگ هاى خالص و ناخالص کنترل شده اند، مى تواند پایه گذار انواع سراسر نوینى از دستگاه هاى الکترونیکى پرقدرت باشد. با اینکه استفاده از الماس در صنایع الکترونیک به چند دهه دیگر واگذار شده است اما به اعتقاد لینارس این سنگ قیمتى صنایع نیمه رساناسازى را به کلى دگرگون خواهد کرد.

الماس به طور طبیعى تحت فشارهاى زیاد اعماق زمین و در زمانى طولانى شکل مى گیرد. اما در آزمایشگاه مى توان به کمک دو فرآیند مجزا در زمانى بسیار کوتاه تر الماس تولید کرد. فرآیند فشار بالا _ دما بالا (HP HT) اساساً تقلیدى است از فرآیند طبیعى شکل گیرى الماس در حالى که فرآیند رسوب گیرى بخار شیمیایى (CVD) دقیقاً خلاف آن عمل مى کند. در واقع CVD به جاى وارد کردن فشار به کربن براى تولید الماس با آزاد گذاشتن اتم هاى کربن به آنها اجازه مى دهد با ملحق شدن به یکدیگر به شکل الماس درآیند.

این دو تکنیک براى اولین بار در دهه 1950 کشف شدند. به گفته باتلر که هفده سال روى تولید الماس با استفاده از تکنیک CVD کار کرده است «از آنجا که پیشگامان تولید الماس بدون فشار بالا در دهه 1950 با تمسخر سایرین از میدان به در شدند. تکنولوژى CVD هنوز دوران کودکى اش را سپرى مى کند.» هر دو فرآیند قادرند با سرعتى خیره کننده الماس هایى با کیفیت جواهر تولید کنند اما در نهایت این فرآیند CVD است که به خاطر کنترل ساده ناخالصى و اندازه محصول براى تکنولوژى هاى الکترونیکى مناسب ترین خواهد بود.

فرآیند CVD با قرار دادن ذره بسیار کوچکى از الماس در خلأ آغاز مى شود. سپس گازهاى هیدروژن و متان به محفظه خلأ جریان مى یابند. در ادامه پلاسماى تشکیل شده باعث شکافته شدن هیدروژن به هیدروژن اتمى مى شود که با متان واکنش مى دهد تا رادیکال متیل و اتم هاى هیدروژن به وجود آیند. رادیکال متیل نیز به ذره الماس مى چسبد تا الماس بزرگ شود. رشد الماس در تکنیک CVD، فرآیندى خطى است، بنابراین تنها عوامل محدودکننده اندازه محصول در این روش بزرگى ذره ابتدایى و زمان قرار دادن آن در دستگاه است.

به گفته دیوید هلیر (D.Hellier)، رئیس بخش بازاریابى کمپانى ژمسیس، «فرآیند HP HT نیز با ذره کوچکى از الماس آغاز مى شود. هر ذره الماس در محفظه هاى رشدى به اندازه یک ماشین لباسشویى، تحت دما و فشار بسیار بالا درون محلولى از گرانیت و کاتالیزورى فلزى غوطه ور مى شود. در ادامه تحت شرایط کاملاً کنترل شده اى این الماس کوچک به تقلید از فرآیند طبیعى، مولکول به مولکول و لایه به لایه شروع به رشد مى کند.» گرچه جنرال الکتریک در تولید الماس ها به این روش پیشگام است و الماس هاى ساخته شده با تکنیک HP HT را براى مصارف صنعتى به بازار عرضه مى کرد اما تا پیش از آنکه کمپانى ژمسیس با ساده سازى این فرآیند امکان تولید نمونه هایى با کیفیت جواهر را فراهم کند، هرگز آن الماس ها به عنوان سنگ هاى قیمتى به فروش نرسیده بودند.

امروز هر دو کمپانى آپولو دیاموند و ژمسیس الماس هاى جواهرى مى فروشند. این الماس هاى «پرورشى» با قیمتى بسیار پایین تر از الماس طبیعى به فروش مى رسد. به گفته هلیر «کمپانى ژمسیس از سال 2003 الماس هاى مصنوعى را با قیمت یک چهارم تا یک پنجم قیمت نمونه طبیعى به بازار عرضه مى کند که از لحاظ رنگ، شفافیت، برش و قیراط مشابه سنگ هاى قیمتى طبیعى است. در واقع الماس هاى زینتى مصنوعى بخش کوچک و در عین حال پرسودى از صنعت الماس را تشکیل مى دهند. این الماس هاى رنگى که در مقایسه با همتاهاى بى رنگ شان فوق العاده کمیاب و در نتیجه بسیار گران بها ترند با توجه به نوع ناخالصى ها در رنگ هاى گوناگون از قرمز و صورتى گرفته تا آبى، سبز و حتى زرد روشن و نارنجى تولید مى شوند. به گفته لینارس: «گرچه آپولو دیاموند به زودى الماس هایى به رنگ آبى، صورتى و مشکى را عرضه خواهد کرد اما این کمپانى با فروش الماس هاى بى رنگ مسیر متفاوتى را در پیش گرفته است.» در واقع این الماس ها مى توانند چنان کیفیت بالایى داشته باشند که حتى ماشین هاى ساخته شده براى تشخیص سنگ هاى مصنوعى از طبیعى در تفکیک شان از یکدیگر دچار مشکل شوند، همان طور که امروزه برخى از بزرگ ترین الماس فروشان در صنعت نیز به زحمت از پس آن برمى آیند. شباهت فوق العاده نمونه هاى مصنوعى و طبیعى باعث شده است تا تاجران الماس براى تشخیص الماس هاى رنگى مصنوعى از سنگ هاى طبیعى دست به دامن آزمایشگاه هاى الماس بلژیک و دیگر نقاطى شوند که به طور سنتى عهده دار تجزیه و تحلیل و تایید الماس ها از نظر بزرگى قیراط، رنگ و شفافیت هستند. به گفته جف ون روین (J.Van Royen)، یکى از فیزیکدانان شوراى عالى الماس آنتورپ «وظیفه ما حمایت از انجمن هاى الماس با یافتن شیوه هایى براى شناسایى الماس هاى مصنوعى و دست کارى شده است و با تکنولوژى فعلى مان کاملاً مطمئن هستیم که مى توانیم از پس این کار بر بیاییم. اما با پیشرفته تر شدن تکنولوژى هاى رشد و دستکارى الماس، این تکنولوژى فعلى دیگر ابزار مطمئنى نخواهد بود.»

آزمایشگاه آنتورپ و چند تایى دیگر در سراسر جهان براى تشخیص الماس هاى مصنوعى به طور عمده از دو نوع دستگاه استفاده مى کنند. در دستگاه نوع اول با تابش نور به الماس مشخصات طیفى نور جذب یا ساطع شده تجزیه و تحلیل مى شود. اگر نشانه هایى از الماس مصنوعى مشاهده شد، آزمایشگاه دستگاه دوم را به کار مى گیرد که این دستگاه براى آشکار ساختن ساختار درونى کریستال از نور فرابنفش استفاده مى کند. به گفته ون روین «این دستگاه ها نقص هاى موجود در الماس را حتى در مقیاس میکروسکوپى یا اتمى نیز بررسى مى کنند. ما در اینجا ساختار هاى رشد الماس را بررسى مى کنیم.» در واقع الماس ها نیز درست مثل درختان داراى حلقه هاى رشدى در اطراف هسته درونى هستند. الماس هایى که در آزمایشگاه تولید یا براى تغییر رنگ دستکارى شده باشند، ساختار رشد متفاوتى از خود نشان مى دهند. بنابراین با اینکه آزمایشگاه ها با استفاده از این دستگاه ها قادر به تشخیص الماس هاى مصنوعى از طبیعى هستند اما نگرانى عمده در صنعت الماس جایى است که افراد بدون این دستگاه ها توانایى تشخیص سنگ هاى مصنوعى را نخواهند داشت. به گفته ون روین «بیشتر مشترى یا حتى جواهرفروشان قادر به بیان تفاوت این دو نمونه نیستند. با اینکه صنعت الماس هیچ مشکلى با الماس هاى مصنوعى ندارد، آنها مصرانه مى خواهند که این نمونه هاى مصنوعى به روشنى برچسبى داشته باشند تا مشترى نسبت به آنچه خریدارى مى کند کاملاً مطلع باشد.» بنا به اظهارات هلیر و لینارس هر دو کمپانى ژمسیس و آپولو دیاموند در تلاش اند تا اعتبار سنگ هاى پرورشى شان را تضمین کنند. براى مثال روى تمام الماس هاى پرورشى بزرگ تر از یک چهارم قیراط کمپانى ژمسیس، اسم کمپانى و شماره سریالى انحصارى با لیزر حک شده است. همچنین تمام سنگ هاى بزرگ تر از یک قیراط همراه با تایید نامه رسمى از آزمایشگاه جواهر شناسى اروپا عرضه مى شود. اما به اعتقاد ون روین هنوز این پرسش باقى است که آیا تمام تولید کنندگان الماس لزوماً با وجدان هم خواهند بود. به گفته وى «در پایان انتظار داریم الماس هاى مصنوعى جایگاه مخصوص به خودى در بازار را پیدا کنند.» برخى دیگر از دست اندرکاران صنعت الماس نیز دید بهترى نسبت به این سنگ هاى پرورشى دارند. به گفته مارتین راپاپورت (M.Rapaport)، رئیس گروه راپاپورت، شبکه اى از کمپانى هاى درگیر در صنعت الماس «از چشم انداز سیاست عمومى، انواع بیشتر محصول، انتخاب هاى بیشتر، قسمت هاى متنوع و رقابت یعنى بازار بهتر. در واقع این شانس منطقى است که بتوانیم در آینده اى قابل پیش بینى ابعاد صنعت الماس را دو برابر کنیم.» لینارس معتقد است سرانجام این میزان فروش سنگ هاى قیمتى است که تنها وسیله پایان بخش به این جدل خواهد بود و بازدهى هاى بزرگ در دل تکنولوژى هاى صنعتى است.

دورنماى الماس

ویژگى هاى ذاتى الماس خالص مثل نارسانایى و رسانایى الکتریکى فوق العاده و نیز عنوان سخت ترین و مقاوم ترین ماده شناخته شده در جهان، آن را تبدیل به ماده طبیعى مناسبى براى کاربرد هاى صنعتى و الکترونیکى کرده است. به گفته جیمز باتلر «در پنجاه سال آینده تحقیقات شیمیایى الماس در آزمایشگاه تحقیقاتى نیروى دریایى ایالات متحده احتمالاً منجر به ظهور لوازم الکترونیکى نوینى خواهد شد که به راحتى جاى سیلیکون به عنوان گزینه اى براى نیمه رساناها را اشغال مى کند. به عنوان برخى از کاربرد هاى عملى الماس مى توان به موارد زیر اشاره کرد:

- لوازم الکترونیکى ولتاژ و توان بالا مثل ترن هاى سریع السیر.

- دستگاه هاى فرکانس بالا مثل رادار هاى پرقدرت و ایستگاه هاى مخابراتى سلولى.

- دستگاه هاى میکرو و نانو الکترو مکانیکى مثل ساعت ها و فیلتر هاى تلفن هاى سلولى.

- محاسبات کوانتومى مثل موارد مورد نیاز در ارتباطات امن.

- آشکارساز پرتو هاى پرانرژى مثل پرتو سنج هاى پزشکى.

- اپتیک و لیزر هاى پرقدرت مثل آنچه در کابل و خطوط تلفن یا پنجره شاتل هاى فضایى به کار مى رود.

- الکترود هاى الماسى مقاوم به خوردگى که مى تواند محیط هاى آلوده را پاک کند.


کلمات کلیدی: مغناطیس


نوشته شده توسط مهدی 86/3/2:: 7:49 عصر     |     () نظر
<   <<   66   67   68   69   70   >>   >