دانلود مقاله تحولات نانوتکنولوژی

اختصاصی از زد فایل دانلود مقاله تحولات نانوتکنولوژی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 تاسیس و عضوگیری انجمن علمی نانوفناوری ایران
انجمن‌ علمی‌ نانوفناوری‌ ایران‌ با اهداف زیرتشکیل‌ ‌گردید:
 گسترش‌، پیشبرد و ارتقای‌ سطح‌ دانش‌ جامعه‌ از فناوری های‌ جدید
 کمک‌ به‌ توسعه‌ کمی‌ و کیفی‌ نیروهای‌ متخصص‌ و تشویق‌ محققان‌ و صنعتگران‌ به‌ کنکاش‌ در نانوتکنولوژی‌
 بهبود بخشیدن‌ به‌ امر آموزش‌ و پژوهش‌ در زمینه‌های‌ مربوطه
 بهره گیری هرچه بیشتر از پتانسیل علمی کشور در زمینه نانوتکنولوژی
این انجمن‌ به‌ منظور نیل‌ به‌ اهداف‌ فوق‌الذکر، اقدامات‌ زیر را به‌ عمل‌ خواهد آورد:
 ایجاد‌ فرهنگ‌ پژوهش‌ و تحقیقات‌ علمی‌ در سطح‌ ملی‌ و بین‌المللی‌ بین‌ محققان‌ و متخصصانی‌ که‌ به‌گونه‌ای‌ با علم‌ نانوتکنولوژی‌ آشنا هستند.
 همکاری‌ با نهادهای‌ اجرائی‌، علمی‌ و پژوهشی‌ در زمینه‌ ارزیابی‌ و بازنگری و اجرای‌ طرح‌ها و برنامه‌های‌ مربوط به‌امور آموزش‌ و پژوهش‌ در زمینه‌ علمی‌ موضوع‌ فعالیت‌ انجمن‌
 کمک‌ به‌ مدیران‌ و ارگانهای‌ سیاستگزار جهت‌ تدوین‌ ضوابط و آئین‌ نامه‌های‌ اجرائی‌ مربوط به‌ طرح‌تخصصی‌ موضوع‌
 ترغیب‌ و تشویق‌ پژوهشگران‌ و تجلیل‌ از محققان‌ و استادان‌ ممتاز
 اطلاع‌ رسانی‌ عمومی‌، خاصه‌ در متن‌ جامعه‌ علمی‌ از روند رو به‌ رشد فزاینده‌ فناوری های‌ جدید
 ارائه‌ خدمات‌ آموزشی‌ و پژوهشی‌
 تشکیل‌ گردهمایی‌های‌ علمی‌ در سطح‌ ملی‌، منطقه‌ای‌ و بین‌ المللی‌
 انتشار کتب‌ و نشریات‌ علمی‌ و خبری‌
درخواست تشکیل انجمن توسط تعدادی از متخصصان و صاحبنظران نانوتکنولوژی، در اسفند ماه سال 1380 به وزارت علوم، تحقیقات و فناوری ارسال گردید و در تاریخ 22/8/1381 به تصویب کمیسیون انجمنهای علمی و تائید معاونت محترم پژوهشی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری رسید.
شرایط و انواع عضویت در این انجمن مطابق فصل سوم اساسنامه بشرح ذیل می‌باشد:
- عضویت‌ پیوسته‌:
مؤسسان‌ انجمن‌ و کلیه‌ افرادی‌ که‌ دارای‌ حداقل‌ درجه‌ کارشناسی‌ ارشد در یکی‌ از رشته‌های‌ مهندسی‌، علوم‌پایه‌، علوم‌ پزشکی‌، کشاورزی‌ و دیگر رشته‌ها باشند می‌توانند به‌ عضویت‌پیوسته‌ انجمن‌ درآیند.
- عضویت‌ وابسته:
کسانی که دارای درجه کارشناسی هستند و مدت 5 سال به نحوی در یکی از رشته های مذکور در بند فوق شاغل باشند می‌توانند به‌ عضویت ‌وابسته‌ انجمن‌ درآیند.
- عضویت‌ دانشجویی‌:
کلیه‌ دانشجویان‌ رشته‌های‌ مهندسی‌ و علوم‌ پایه‌ می‌توانند به‌ عضویت‌ دانشجویی‌ درآیند.
- عضویت‌ افتخاری‌:
نخبگان‌ ویژه‌ جامعه‌ اعم‌ از شخصیتهای‌ ایرانی‌ و خارجی‌ که‌ مقام‌ علمی‌ یا اجرایی‌ آنان‌ در زمینه‌های ‌نانوتکنولوژی‌ حائز اهمیت‌ خاص‌ باشد یا در پیشبرد اهداف‌ انجمن‌ کمکهای‌ مؤثر و ارزنده‌ای‌ نموده‌ باشند می‌توانند بصورت‌ عضو افتخاری‌ انجمن‌ باشند.
- اعضای‌ مؤسسات‌ (حقوقی‌: (
سازمانهایی‌ که‌ در زمینه‌های‌ علمی‌ و پژوهشی‌ مربوطه‌ فعالیت‌ دارند می‌توانند به‌ عضویت‌ انجمن‌ درآیند.
علاقمندان به عضویت در انجمن، می‌توانند جهت دریافت و تکمیل فرم تقاضای عضویت در ساعات اداری روزهای شنبه الی دو‌شنبه به دفتر انجمن، واقع در تهران، خیابان کارگر شمالی، کوچه شهید اکبری، پلاک 8 طبقه اول مراجعه و یا با شماره تلفن [phone] تماس بگیرند.

کره و جهان نانوتکنولوژی
25 نوامبر 2002 - دولت کره در تلاش برای تقویت نانوتکنولوژی با اختصاص5/325میلیارد ون بودجه‌، قدمی ‌به سمت جلو برداشته است‌. این بودجه به محققین داخلی و آزمایشگاهها کمک می‌کند تا نسل بعدی فناوری را تا سال 2010 تعقیب نمایند‌.
با این وجود‌، این پروژه 9 ساله‌ از طرح اصلی آن که توسط وزارت علوم و فناوری برنامه ریزی شده بود‌، به شدت باز داشته شده است‌.
در اوایل سال جاری‌‌، وزارت علوم کره اعلام کرد که یک طرح سه مرحله‌ای را با اختصاص 37/1 تریلیون ون بودجه دولتی به سرمایه‌گذاران بخشهای خصوصی و ایالتی انجام خواهد داد‌.
به نظر می‌رسد این وزارتخانه موفق به متقاعد ساختن قانونگذاران برای قانونی ساختن سرمایه‌گذاری کلان روی نانوتکنولوژی نشده است‌. این وزارتخانه طبق اظهارات مقاماتش، راهی 5 ساله را جهت معرفی زیربنای نانوتکنولوژی را طی خواهد کرد‌.
سخنگوی این وزارتخانه حاضر به تشریح جزئیات عواقب کاهش در برنامه بودجه نانوتکنولوژی آن وزارتخانه نشد اما بررسی‌ها حاکی از آن است که اقتصاد نزولی جهانی و حساسیت سرمایه‌گذاری نامناسب ممکن است موجب تصمیم‌گیری جهت میانه‌روی در سرمایه‌گذاری گردد‌.
باوجودی که تخصیص بودجه‌ای ناچیز‌، این برنامة پیشگامی‌ را تا حدی آغاز نموده است‌، انتظار می‌رود محققین و دولتمردان کره‌ای همگام با طرح‌های پیشرفت نانوتکنولوژی پیش روند‌.
123 عدد از پروژه‌های نانوتکنولوژی کره که جدیداً ارائه شده است به سه طبقة مهندسی‌، زیرساختاری و پایه‌ای تقسیم می‌شوند‌.
این وزارتخانه اعلام کرد که 42 طرح در حال پیشرفت در زمینه مهندسی‌ بر اساس رشته‌، گروه بندی خواهند شد و حداکثر تا 9 سال از نظر مالی تامین خواهند بود‌.
همچنین این طرح‌ها تحت نظارت و مسئولیت یک موسسة تحقیقاتی قرار خواهند گرفت و بودجه‌های تحقیقاتی تا سقف 2 میلیارد ون جهت انجام امور خود دریافت می‌کنند‌.
38 طرح زیرساختاری مانند فناوریهای زیست تراشه موجود است که امکان ادامه کار به مدت 5 سال را برای محققین فراهم می‌سازد‌ و حداکثر بودجة آنها 1 میلیارد ون تعیین شده است‌.
وزارت علوم و فناوری اعلام کرد 43 طرح پایه‌ای‌، مانند پرتو‌های ذرات انرژی که سیستم کنترل نانو در آن بکار رفته، انتخاب شده‌است که بودجه اختصاص یافته به آن بر اساس انجام تحقیقات فردی و یا گروهی تا سقف 100 تا 300 میلیون ون برآورد شده و مدت این تحقیقات از 3 تا 6 سال تغییر می‌کند.
منابع اطلاعات این وزارتخانه اظهار داشتند که سطح تحقیقات نانوتکنولوژی در کره حدود 25 درصد سطح آن در کشورهای پیشرفته می‌باشد و در صورت اجرای بدون مشکل این پروژه‌های 9 ساله‌، این فاصله به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد‌.
وزارت علوم کره پیش از ابراز جزئیات نهایی درباره طرح‌های 9 ساله، اقدام به مشورت با وزارتخانه‌های ذیل نمود: وزارت اقتصاد‌، وزارت صنعت و انرژی‌، وزارت اطلاعات و ارتباطات‌، وزارت بهداشت و بهزیستی‌، وزارت آموزش و توسعه منابع انسانی‌.
وزارت علوم و فناوری، کمیته‌ای منتخب با 112 عضو تشکیل داد تا از بین 416 متقاضی‌، پذیرفته‌شدگان نهایی را برای طرح‌های مذکور معرفی نماید‌.
منبع: http: //www. koreaherald. co. kr

همکاری گروه‌های صنعتی MEMS امریکا و اروپا
21 نوامبر 2002 - گروه صنعتی MEMS (MIG) و شبکة Nexus‌، دو سازمان اصلی در ارتقاء سیستمهای میکروالکترومکانیکی (MEMS) که به ترتیب در آمریکای شمالی و اروپا فعال هستند‌، همکاری خود را جهت تقویت تجاری MEMS اعلام کرده‌اند‌.
انتظار می‌رود، این همکاری که در دومین نشست سالانه Nexus در بروکسل اعلام شده‌است، یک مسیرنمای فناوری برای ابزارآلات MEMS ا‌رائه نماید‌.
MIG یک انجمن تجاری در امریکای شمالی است و Nexus شبکه‌ای صنعتی در اروپا می‌باشد که فعالیتهای مربوط به میکروسیستمها را تحت حمایت خود دارد‌.
اینطور به نظر می‌رسد که این همکاری برای انجام تعدا‌دی پروژه مشترک و یا مکمل شکل گرفته‌است‌.
MIG اعلام کرد: "اولین نتیجه این همکاری، شکل‌گیری کانون مصرف کنندگان و تولید کنندگان آمریکای شمالی است‌‌. بعلاوه این دو سازمان بر روی نتایج مطالعات جهانی تجاری سازی درMEMS و صنعت میکروسیستمها کار خواهند کرد‌. این فعالیتها شامل پیگیری آمارهای صنعتی و توسعه یک مسیرنمای فناوری می‌باشد‌."
هنری کلمنت‌، مدیر عامل MIG طی بیانیه‌ای اعلام کرد: "صنعت MEMS در حال جستجوی راهی جدید می‌باشد که خریدار و فروشنده را به یکدیگر نزدیک سازد و همکاری MIG وNexus اولین گام برای بررسی احتیاجات این امر است‌."
در همان بیانیه گیتان منوزی، مدیر برنامه‌های اصلی در Memscap SA و رئیس کمیته راهبری Nexus گفت: "این همکاری به استحکام پل مابین میکرو و نانوتکنولوژی از طریق اروپا و ایالات متحده امریکا کمک خواهد کرد‌."
منبع: http: //www.eetimes.com

ایجاد رشته‌های نانولوله‌ای
30 اکتبر 2002 ـ کشیدن و به هم تاباندن رشته‌هایی از پیله‌های کرم ابریشم، این رشته‌های نازک را به نخ ابریشم تبدیل می‌کند. پژوهشگران دانشگاه تسینگهوای چین روش مشابهی را برای ایجاد رشته‌ای از دسته‌های نانولوله‌های کربنی کشف کرده‌اند.
این پژوهشگران روش ایجاد رشته را به صورت تصادفی کشف کردند. بعد از ابداع روش رشد آرایه‌ای عمودی و به هم فشرده از نانولوله‌های کربنی روی سطح سیلیکون, آنها سعی کردند انبوهی از نانولوله‌های کربنی را بصورت آرایه درآورند. اما آنها دریافتند که به جای دسترسی به یک دسته، کلافی پیوسته از نانولوله‌ها را بدست آورده‌اند. کایلی جیانگ، استاد فیزیک دانشگاه تسینگهوا گفت: "ما فهمیدیم که این آرایه‌های دقیقاً ردیف شده را می‌توان به عنوان پیله‌هایی برای دستیابی به کلافهایی از نانولوله‌های کربنی به کار گرفت."
نانولوله‌های کربنی از جمله قویترین مواد شناخته شده هستند و رشته‌های ابداعی این پژوهشگران که دارای قطری برابر دو دهم میلیمتر اما طول بیش از30 سانتیمتر هستند را می‌توان در ساخت رشته‌ها و فیبرهایی که خواص خارق‌العاده‌ای دارند مورد استفاده قرار داد.
جیانگ اظهار داشت که این رشته‌های نانولوله‌ای را می‌توان در ساخت جلیقه‌های ضد گلوله و موادی که امواج الکترومغناطیس را مسدود می‌کنند، به کار برد. او می‌گوید: "رشته نانولوله‌های کربنی ما بعد از عملیات حرارتی مناسب باید همانند نخ ابریشم مورد استفاده در صنعت پارچه‌بافی، قادر به ایجاد اشیاء ماکروسکوپی مختلف برای انواع کاربرد‌ها باشد."
دو روش ایجاد رشته‌هایی از نانولوله‌ها عبارتند از معلق ساختن نانولوله‌ها در مایع و عبور جریان از آن به منظور ردیف ساختن نانولوله‌ها, یا استفاده از جریان گاز هیدروژن برای ردیف کردن نانولوله‌ها به طوری که آنها به شکل بخاری از اتم‌های کربن درآیند. روش این پژوهشگران ساده‌تر است و به ناخالص‌های کمتری در این رشته‌ها منجر می‌شود.
شوشان فان، استاد فیزیک دانشگاه تسینگهوا می‌گوید: "خواص الکتریکی و مکانیکی منحصر به فرد نانولوله‌های کربنی عمدتاً در جهت طول آنها بروز می‌کند و این نوع جهت دهی نانولوله‌ها موجب گسترش این خواص به مقیاس های بالاتر می‌شود."
آرایة نانولوله‌ای این پژوهشگران برخلاف پیله‌های کرم ابریشم که از رشته‌های منفرد و پیوسته ابریشم ساخته می‌شود، حاوی میلیون‌ها نانولوله کربنی مجزا است. جیانگ می‌گوید، این آرایه‌ها از نانولوله‌هایی به قطر 10 نانومتر و طول چند صد میکرون تشکیل می‌شوند. این نانولوله‌ها چند دیواره هستند بدین معنی که هر یک حاوی چندین لایه از اتم‌های کربن است که به شکل لوله‌های کوچکتر در داخل هم فرو رفته‌اند.
نانولوله‌ها به واسطه نیروی واندروالس که نیروی جاذبه الکتروستاتیک طبیعی بین اتم‌ها و مولکول‌های بدون بار الکتریی است، از انتها به یکدیگر متصل می‌شوند. بارهای مثبت و منفی اتم‌ها و مولکول‌ها که با هم برابر اما از یک بخش به بخش دیگر تغییر می‌کنند، منجر به نیروی جاذبه‌‌‌ای بین اتم‌ها و مولکول‌های مجاور می‌شوند. نیروی واندروالس تنها برای اشیاء بسیار کوچک نمود پیدا می‌کند.
جیانگ می‌گوید معمولاً نیروی جاذبه واندروالس بین نانولوله‌ها در آرایه‌های این پژوهشگران نسبتاً قوی است زیرا نانولوله‌ها سطوح بسیار تمیزی دارند. این امر، تمایل نانولوله‌های این آرایه‌ها را برای اتصال انتها به انتها و تشکیل رشته‌های نانولوله‌ای، نامحدود می‌سازد.
ضخامت این کلافها بستگی به اندازه تیرک وسیله مورد استفاده برای کشیدن نانولوله‌ها دارد و با تیرک‌های بزرگتر، کلافهای ضخیم‌تری حاصل می‌شود. این پژوهشگران تخمین می‌زنند که آرایه‌ای یک سانتیمتر مربعی از نانولوله‌ها، کلافی به طول 10 متر را ایجاد می‌نماید.
این پژوهشگران پی بردند که با حرارت دادن این کلاف، پیوندهای بین نانولوله‌ها استحکام یافته و مقاومت کششی آن به بیش از شش برابر افزایش می‌یابد و هدایت آن نیز افزایش می‌یابد.
راندمان فرآیند کشیدن بستگی به یکنواختی نیروی کشش و همراستایی دقیق نانولوله‌ها دارد. فرآیند کشیدن تنها هنگامی ناکارآمد می‌شود که تغییری ناگهانی در نیروی کششی ایجاد شود. جیانگ می‌گوید: "ما معتقدیم در صورتی که فرآیند کشیدن به صورت اتوماتیک با ماشین‌های خاص صورت بگیرد تغییر نیروی کشش به ندرت اتفاق خواهد افتاد."
فیلیپ پولین، دانشمند مواد مرکز تحقیقاتی پول پاسکال فرانسه می‌گوید: "این پژوهشگران روش جالب توجهی را برای ایجاد فیبرهای نانولوله‌ای ابداع کرده‌اند." وی که رهبری تیمی تحقیقاتی را بر عهده دارد که فیبرهای نانولو‌له‌ای را با معلق ساختن نانولوله‌ها در یک مایع بدست می‌آورند گفت: "بدست آوردن فیبرها از نانولوله‌های رشد یافته بر روی یک زیر لایه، مزیت بزرگی برای خالص‌سازی و هم راستایی نانولوله‌ها است اما مشخص نیست که چگونه این روش را می‌توان برای تولید صنعتی به کار برد."
پولیکل آجایان، استاد علم و مهندسی مواد موسسه پلی‌تکنیک رنسلار: "می‌گوید بسیار جالب توجه است که آرایه‌هایی از نانولوله‌ها با نیروهای واندروالس به یکدیگر متصل شده و رشته‌های بلندی را ایجاد نمایند." وی رهبری تیمی را بر عهده دارد که برای تشکیل رشته‌های نانولوله‌ای، روش بخار کربن را اقتباس کرده‌است. وی می‌گوید: "فرآیند پژوهشگران تسینگهوا از نظر مقدار نانولوله‌های محدودیت دارد، زیرا شما نمی‌توانید نانولوله‌های زیادی را روی یک زیرلایه مسطح رشد دهید."
طبق اظهارات جیانگ، کلافهای نانولوله‌ای را می‌توان در طی پنج تا ده سال برای کاربردهای خاصی آماده نمود. او می‌گوید توسعة فرآیند تولید انبوه این کلافها نیازمند به روشی برای تولید غیر پیوستة آرایه‌ها و ماشینی برای تبدیل اتوماتیک نانولوله‌ها به صورت کلاف می‌باشد.
مراحل بعدی کار این پژوهشگران, بهبود استحکام پیوندها و توسعه کاربردهای کلافهای نانو‌لوله‌ای است.
هزینه این پژوهش توسط وزارت علوم و فناوری جمهوری خلق چین, بنیاد ملی علوم چین و گروه صنعتی Foxconn تأمین شده‌است.
منبع: http: //www. trnmag. com

شناسایی طیف نوری نانولوله‌های کربنی
28 نوامبر 2002 ـ از تابستان امسال که فلورسنت بودن نانولوله‌های کربنی کشف شد، شیمیدانان دانشگاه رایس با ابداع روش جدیدی برای بررسی نانولوله‌ها که ساده‌تر و سریع‌تر از روش‌های موجود است، علائم نوری 33 "نوع" نانولوله را با دقت شناسایی کرده‌اند.
در یک کار تحقیقاتی که در مجله Science انتشار یافته است، یک تیم تحقیقات طیف نگاری به رهبری ویسمن، استاد شیمی دانشگاه رایس طول موج‌های جذب و منتشر شده توسط هر نوع نانولولة گسیل کنندة نور را به تفصیل بررسی کردند. یافته‌های آنها برای شیمی‌دانان, فیزیکدانان و دانشمندانی که نانولوله‌ها را مطالعه می‌کنند بسیار امیدوار کننده بود, زیرا آزمایش یک نانولولة ساده با روشهای قبلی، مدت زمان زیادی به طول می‌انجامید در حالیکه با این اقدام، آزمایشهای نوری می‌تواند بسیار سریعتر و ساده‌تر صورت گیرند.
ویسمن می‌گوید: "طیف نانولوله‌های نوری، ابزاری توانمند و مهم برای تحقیقات نانوتکنولوژی است زیرا ترکیب نمونه‌های نانولوله را از طریق اندازه‌گیری‌های ساده‌ای مشخص می‌کند. شیمی دانها و بیوشیمی دانها معمولاً از تجهیزات نوری برای آنالیز نمونه‌های خود استفاده می‌کنند که در طی چند ثانیه می‌تواند مشخصات نمونه‌ها را تعیین نماید. شاید بتوان با انجام اصلاحاتی روش‌های مشابهی را برای آنالیز نانولوله‌ها به کار برد."
برای تبدیل نانولوله‌ها از یک مادة آزمایشگاهی عجیب، به محصولی قابل عرضه به بازار، باید بر نحوه طبقه‌بندی نانولوله‌ها وقوف یافت، اما تا زمانی که شیمی‌دانان از روش تجربی برای بررسی نانولوله‌ها استفاده کنند، دسترسی به هدف فوق امکان‌پذیر نیست. طبقه‌بندی نانولوله‌ها بسیار مهم است زیرا این مواد یکسان نیستند. در واقع سه گروه از نانولوله‌های کربنی وجود دارد و قطر و ساختار فیزیکی این گروهها تفاوت اندکی با هم دارد. در حالیکه این تفاوت‌های ناچیز و نامحسوس موجب پیدایش خواص شدیداً متفاوتی می‌شوند؛ مثلاً یک سوم نانولوله‌ها، فلزی و بقیه نیمه‌هادی هستند. چون هر روش تهیه نانولوله‌ها منجر به تولید انواع بسیار مختلف نانولوله‌ها می‌شود، پژوهشگران باید انواع لوله‌هایی را که علاقة بیشتری به مطالعه آنها دارند، طبقه‌بندی و گروه‌بندی کنند.
گروه ویسمن و تیم تحقیقات نانولوله‌های کربنی ریچارد اسمالی در دانشگاه رایس، گزارش کردند که همه انواع مختلف نانولوله‌های نیمه‌هادی، فلورسنس هستند. خاصیت فلورسنس هنگامی رخ می‌دهد که یک زیر لایه طول موجی را جذب می‌کند و در پاسخ، طول موج متفاوتی را گسیل می‌کند. از زمانی که فلورسنت بودن نانولوله‌ها تأیید شد، پژوهشگران گروه تحقیقاتی ویسمن و اسمالی شروع به بررسی خواص طیفی گونه‌ها و گروههای مختلف نانولوله‌ها کردند. نتایج این تحقیقات به صورت مشروح در مقاله‌ای تحت عنوان "ارتباط طیف‌ نوری نانولوله‌های کربنی تک دیواره و ساختار آنها" در مجله Science منتشر شد.
علاوه بر استفاده پژوهشگران، دانشمندان نظری نیز از این تحقیقات طیفی برای اصلاح مدل‌هایی که خواص فیزیکی، ساختاری و الکتریکی نانولوله‌ها را پیش بینی می‌کنند, استفاده خواهند کرد.
در چند مورد گروه ویسمن داده‌های آزمایشگاهی را گزارش کرد که با آنچه نظریه پردازان پیش‌بینی کرده‌اند کاملاً تفاوت داشت.
منبع: http: //www. earekalert. org

یکسو سازهای کوانتومی
نوامبر 2002 - یکسو سازها، ابزاری هستند که تنها حرکت در یک جهت را ممکن می‌سازند. نمونه‌هایی از آنها عبارتند ازساعتهای مچی خودکار و یکسوسازهای بکار رفته در مدارهای الکتریکی. با وجود تفاوت در ساز و کار هر یک از آنها، تمامی یکسوسازها از قانون یکسانی پیروی می‌کنند: عمل یکسوسازی مبتنی بر عدم تقارن در سیستم می‌باشد که ایجاد حرکت در یک جهت را نسبت به جهات دیگر ساده‌تر می‌کند.
در سالهای اخیر تمایل بسیاری جهت ساخت یکسوسازهایی که براساس نظام کوانتومی کار می‌کنند به چشم می‌خورد، که با حضور نانوساختارهای نیمه‌هادی بسیار ریز و دورنمایی از کاربردهای فنی آنها، این تمایلات بیش از پیش برانگیخته می‌شوند. اولین یکسوساز کوانتومی در سال 1999 توسط فیزیکدانانی در دانشگاه لاند سوئد و موسسه نیلز بور در کوپنهاگ ساخته شد. این وسیله تنها قادر به انتقال جریان الکتریکی بود و نمی‌توانست جهت جریان را به یک سو محدود سازد.
امروزه اونو، از دانشگاه توکیو در ژاپن، مکانیسم کاملاً متفاوتی را برای یکسوسازی ابداع نموده است که اسپین الکترونها نقش بسیار مهمی در آن ایفا می‌کند. این یکسوساز کوانتومی که شامل دو نقطه کوانتومی با کوپل ضعیف می‌باشد، دارای دو کارایی مهم است:
1- کاملاً قابل کنترل است
2- می‌تواند جریان را کاملاً در یک جهت مسدود سازد
یک نقطه کوانتومی، ناحیه کوچکی در یک ساختار نیمه‌هادی می‌باشد که الکترونها در آنجا می‌توانند محبوس شوند. این محدودیت توسط یک گیت (لایه‌ای فلزی که مانند سد پتانسیلی عمل می‌کند) ایجاد می‌شود و نقطه از طریق سدهای تونلی فوقانی و تحتانی به هادیهای چشمه و درین متصل می‌شود. در این وسیله که توسط اونو و همکارانش ساخته شده است، لایه جداساز سومی نیز نقاط را با هم جفت می‌کند. در صورتی که سدهای تونلی بلند باشند، یک چاه پتانسیل ایجاد می‌کنند و سطوح انرژی نقطه، کوانتیزه می‌گردد.
هر سطح انرژی می‌تواند حداکثر توسط دو الکترون با اسپینهای مخالف اشغال گردد زیرا اصل انحصار پائولی از اشغال یک سطح انرژی توسط دو الکترون یکسان جلوگیری می‌نماید. انتقال الکترونها از طریق نقطه، از چشمه به درین توسط ولتاژ بایاس (V) و ولتاژ گیت (Vg) کنترل می‌شود. ولتاژگیت، مکان سطوح انرژی را با توجه به پتانسیل شیمیایی هادیهای چشمه و درین، جابجا می‌کند. اونو و همکارانش، قطعه‌ای با سد تونلی بالا بین دو نقطه ساخته‌اند که انتقال از طریق این قطعه بطور دائم صورت می‌گیرد: الکترون متعلق به یکی از هادیها به یک نقطه تونل زنی می‌کند و سپس همین عمل تونل زنی را به نقطه بعدی ادامه می‌دهد.
مهم آنکه، این نقاط متقارن نمی‌باشند. دو سطح انرژی پائین در هر نقطه، سطح انرژی اشغالی توسط یک الکترون منفرد و نیز سطحS می‌باشد که متناظر با اشغال شدن نقطه توسط دو الکترون با اسپین مخالف است. اونو و همکارانش، ولتاژ گیت را به گونه‌ای تنظیم کردند که الکترون با اسپین بالا در پایینترین سطح انرژی نقطة 2 واقع شود، سپس ولتاژ بایاس را تغییر داده و به اندازه‌گیری جریان حاصل پرداختند. جریان آزادانه در یک جهت جاری شد در حالیکه جریان در جهت مخالف تقریباً همواره صفر بود. همچنین در شرایطی که الکترون با اسپین پایین در پایین ترین سطح انرژی نقطة 2 قرار گیرد، این وسیله به خوبی کار می‌کند.
هنگامیکه ولتاژ بایاس منفی است، پتانسیل شیمیایی چشمه، μs، بیش از پتانسیل شیمیایی درین، μd، است و الکترون با اسپین پایین می‌تواند از چشمه به سطح تک الکترونی، S، در نقطه 2 تونل زنی نماید و همین کار را در سطح تک الکترونی نقطه 1 و نهایتا در درین نیز انجام دهد. بنابراین انتقال الکترون از چشمه به درین در تمامی دامنه منفی ولتاژ بایاس امکانپذیر است. با این همه، هنگامیکه ولتاژ بایاس مثبت است، μd بیشتراز μs است و در دامنه وسیعی از ولتاژ بایاس، هیچ جریانی نمی‌تواند از طریق نقطه‌ها عبور کند.
برای درک این مطلب، الکترونی با اسپین بالا را در درین فرض کنید. این الکترون می‌تواند به سطح تک الکترونی نقطه 1 تونل زنی نماید در حالیکه نمی‌تواند این کار را تا نقطه 2 ادامه دهد، زیرا از قبل الکترونی با اسپین بالا در سطح تک الکترون وجود دارد و انرژی سطح بعدی نیز بسیار بالا می‌باشد. بعلاوه الکترون نمی‌تواند به هادی درین باز گردد، زیرا برای ولتاژ بایاسی که به اندازه کافی بالا است حفره‌ای که در این ناحیه پشت سر گذاشته شده است، پیش از تونل زنی معکوس الکترون، سست شده و ناپدید می‌گردد. این به معنی به دام افتادن الکترون درون نقطه1 می‌باشد و انتقال بیشتری صورت نمی‌گیرد.
این انسداد اسپین تنها با بکارگیری ولتاژ بایاس بیشتر، مرتفع می‌شود. این ولتاژ بالا، به الکترون با اسپین بالا در نقطه 2 اجازه می‌دهد تا به درون چشمه تونل زده و این سطح انرژی موجود را برای الکترون حبس شده در نقطه 1 تخلیه نماید. باید دقت داشت که برای ولتاژهای بایاس پایین، الکترون می‌تواند به درون هادی، تونل معکوس بزند که این به معنای جریان غیر صفر برای ولتاژهای بایاس مثبت می‌باشد.
هنگامیکه ولتاژ بایاس در ناحیه انسداد اسپین، کم و زیاد می‌شود و بین ولتاژ مثبت و منفی تغییر می‌کند دو نقطه کوانتومی اونو مانند یکسوسازی عمل می‌کند که در آن، جریان تنها می‌تواند در یک جهت یعنی از چشمه به درین جاری شود. میزان کنترل بی نظیر در این آزمایش، راه را برای کاربردهای بیشتری مانند ابداع فیلتر اسپین جهت انتخاب یک نوع از اسپین و یا حافظه‌ای که اسپین بتواند در آن ذخیره شود، هموار می‌سازد.
منبع: http: //nanotechweb. org

آهنرباهای دوفازی جدید
27 نوامبر 2002ـ پژوهشگران آمریکایی روش جدیدی را برای ایجاد آهنرباهای دائمی کوچک و نیرومند ابداع کرده‌اند. این آهنرباها که "نانوکامپوزیت‌های کوپل تبادلی " نامیده می‌شوند، دارای دو فاز مغناطیسی هستند که آنها را قویتر از آهنرباهای معمولی تک فاز می‌سازد.
"آهنرباهای تبادلی ـ ارتجاعی " نویدبخش گسترش کاربرد آهنرباهای دائمی در مواردی نظیر وسایل ضبط و ذخیره‌سازی اطلاعات هستند زیرا آنها قدرت تولید انرژی زیادی دارند که نمود ارزشمندی از توانمندی یک آهنرباست. تولید انرژی فراوان، نیازمند به موادی است که دارای قابلیت مغناطیس پذیری زیاد و مغناطیس زدایی باشند (میدان مغناطیسی لازم برای کاهش مغناطیسی شدن یک مادة فرومغناطیس تا حد صفر). آهنرباهای "تبادلی ارتجاعی"، دارای یک فاز مغناطیسی سخت با خاصیت مغناطیس زدایی زیاد و یک فاز نرم با خاصیت مغناطیس‌زدائی پائین هستند. این دو فاز به وسیله "کوپل تبادلی" فعل و انفعال می‌کنند. فاز سخت، ناهمگونی بالا و فاز نرم، مغناطیس‌پذیری زیادی را ایجاد می‌کند. برای اینکه کوپل تبادلی موثر باشد، ابعاد فازهای سخت و نرم باید در مقیاس نانومتری کنترل شوند که البته کار مشکلی است.
اکنون ‌هاو زنگ و همکارانش در مرکز تحقیقاتی Tj Watson شرکت IBM واقع در نیویورک به کمک همکارانی در دانشگاه صنعتی لوئیزیانا و موسسه فناوری جورجیا، روش جدیدی برای خودسامانی نانوذرات ابداع کرده‌اند. آنها از ذرات نانومتری آهن ـ پلاتین و اکسید آهن (Fe3O4) به عنوان واحدهای ساختمانی این ترکیب استفاده کردند. این ترکیبات با یکدیگر مخلوط می‌شوند و سپس به آنها اجازه خودسازمان‌دهی داده می‌شود.
مطلوبترین کوپل تبادلی و بنابراین حداکثر تولید انرژی را می‌توان با تغییر اندازه و ترکیب این واحد‌های ساختمانی خاص بدست آورد. انرژی تولیدی این ماده دو فازی ۱/۲۰ مگاگوس اورستد است که بیش از 50 درصد بیشتر از مقدرا انرژی تولیدی آهنرباهای آهن_پلاتین متعارف است.
اکنون این پژوهشگران سعی دارند این مواد را جهت ایجاد آهنرباهای فوق چگال فشرده سازند و با بهبود هم راستایی محورهای دانه‌های فاز سخت، میزان مغناطیس‌پذیری این کامپوزیت را افزایش دهند. آنها همچنین امیدوارند مواد مغناطیسی دیگری نظیر ساماریوم کبالت و بورید آهن نئودیمیوم را بسازند.
منبع: http: //www. physicsweb

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  79  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید