المپیاد المپیاد نانو را با هم بخوانیم

[baseri]

تصمیم گرفتیم بیایم منابع المپیاد رو اینجا مرور کنیم و مسائل آموزشی رو مطرح کنیم و میتونیم از کتب و مقالات مربوطه هم استفاده کنیم
در کل تر (!) یجورایی خودمونو واسه المپیاد آماده تر کنیم
و هدف، آشنایی با فناوری نانو هستش

یه فهرست کلی از منابع المپیاد رو من میگم و پیشنهاد میکنم اینجوری پیش بریم تا یه برنامه مشخص واسه تاپیک داشته باشیم

[list type=decimal]
[*]تاریخچه نانو
[*]مفهوم نانو
[*]فناوی نانو و کاربرد ها آن
[*]روش های ساخت
[*]مواد نانو ساختار
[*] روش های مشخصه یابی مواد نانو ساختار ( که البته این بخش رو به صورت جداگانه منتقل میکنیم تو تاپیک وسایل آزمایشگاهی فناوری نانو و مفصل در مورد بحث میکنیم )
[*] نانو بیولوژی
[*] فناوری های حوضه نانو
[*] مدیریت فناوری نانو
[/list]

فعلا این لیست کلی ما هستش , اگر موضوع دیگه ای هست که جا افتاده بگید که تکمیل کنم !


خب حالا میتونیم شروع کنیم به ترتیب مباحث رو مطرح کنیم ...
و همینطور از قوانین کلی سایت هم پیروی کنیم و مطالب رو کپی نکنیم , جاهایی که واقعا لازم هست که کپی بشه رو مشکلی نداره ولی سعی کنید برداشت خودمونو از متن به زبان ساده بیان کنیم!

تا الان 4 نفر اعلام آمادگی کردن ^-^ کسی دیگه هم اگر خواست میتونه طبق برنامه مطالعه کنه و برداشتش رو بنویسه

در ضمن نظر و پیشنهادی هم در مورد مطالعه گروهی بود میتونید تو تاپیک نظرات و پیشنهادات مطرح کنید

برنامه کلی رو بالا مشخص کردم ، ولی به زودی برنامه دقیق رو هم میذارم که کاملا طبق برنامه پیش بریم ^-^

ممنون , موفق باشیم \/

 

[baseri]

پاسخ : المپیاد نانو را با هم بخوانیم

خب حالا شروع کنیم در مورد , مورد اول یعنی تاریخچه نانو بخونیم ! چون مبحث خیلی طولانی و سختی نیست زمان زیادی لازم نیست بزاریم براش!

کسایی که کتاب دارن که راحت از رو کتاب میتونن بخونن , اونایی هم که ندارن سرچ کنن مطالبش پیدا میشه

 

[baseri]

پاسخ : المپیاد نانو را با هم بخوانیم

خب فکر میکنم برای مطالعه تاریخچه نانو این مدت زمان کافی باشه !
حالا من یه خلاصه ای رو میگم , امیدوارم مفید باشه !

خب میدونید که پدر نانو تکنولوژی ریچارد فایمن هستش که سال 1960 تو سخرانیش به نکته هایی اشاره کرد که علم نانو رو پایه ریزی کرد...
خب تو سخنرانی هاش مهم ترین نکانتش اینجوریه !

[list type=decimal]
[*] معرفی مقیاس نانو و کاربرد های تکنیکی این حوزه
[*] اینجا نقش های مختلف بر روی پیش زمینه های نانویی ( مثل نگاشتن متن کتاب مقدس رو سر سوزن )
[*] قطعات الکتریکی ذخیره کننده در مقیاس نانو
[*] بیان ارتباط فیزیک و شیمی و زیست با استفاده از فناوری نانو
[*] اشاره به میکروسکوپ های الکترونی
[*] اشاره به حوزه ی نانو زیست فناوری
[*] اشاره به نانو ماشین ها که الان رو مواردی مثل ترانزیستور های مولکولی , ترانزیستور های تک الکترونی و اسپینترونیک کار میکنن !
[*] کنار هم قرار گرفتن اتم ها به صورت دلخواه
[/list]

که همه ی این ها تا الان به وقوع پیوسته یا در آینده ای نزدیک اجرا میشه !

منبع این قسمت : کتاب مجموعه مقالات باشگاه نانو ! کسی خواست متن سخنرانی رو تو کتاب گذشته !

حالا یسری شواهد وجود داره که قبل از فاینمن چه خواسته چه ناخواسته از فناوری نانو استفاده میکردن البته این قسمت فکر نکنم تو المپیاد باشه ولی فکر میکنم اطلاعات کلیش خیلی به دردمون میخوره :

[list type=decimal]
[*] از 30 سال قبل میلاد تا 640 سال بعد از میلاد: جام ليكورگوس از رومی ها که در موزه برتانیا لندن نگهداری میشه =>> ویژگی : وقتی نور از بیرون بهش میتابه سبز میشه و وقتی تابش از دورنه قرمز رنگه! ( در واقع از نانو ذرات طلا و نقره ساخته شده )
[*] از سال 500 تا 1450 : وجود شیشه های رنگی هستش که به رنگ های سرخ یاقوتی ( وجود نانو ذرات طلا ) و زرد پر رنگ ( وجود نانو ذرات نقره ) و رنگهای مختلفش هم به دلیل تفاوت اندازه نانو ذرات بوده !
[*] از سال 1450 تا 1600 : سراميك هایی به اسم دروتا =>> ویژگی : رنگ رنگین کمانی که بر اثر تابش طول موج های مختلف نور بوجود میومد ( که از نانو ذرات مس و نقره استفاده کرده بودند )
[*] سال 1827 : فیلم عکاسی : فیلم های عکاسی دارای لایه ای از نمک های نانو ذرات نقره بودن
[*] سال 1857 : كشف كلوئيد هاي طلا : الان هم کلئید ها از کاربردی ترین نانو ذرات فلزی هستن !
[*] سال 1867 : دانشمندی به اسم جيمز مكسول موجودات خیلی ریزی رو به عنوان اهريمن مكسولي معرفی میکنه ( نمیدونم دقیقا منظورش چی بوده , فهمیدید به منم بگید لطفا )
[*] بعدشم دستاورد های قرن بیستم هستش که خیلی زیاده و زیادی مطلب طولانی میشه واسه همین فقط عنوانشونو میگم و توضیح نمیدم , فکر کنم توضیحشون دیگه مشخص باشه !

• تئوري مـاي
• ساخت اولين ميكروسكوپ الكتروني
• ساخت ميكروسكوپ الكتروني با زمينه يوني اروين مولر
• کشف DNA
• کشف پديده تونلينگ که به ساخت ابزار خیلی کمک کرد
• چاپ مقاله ریچارد فیمن به عنوان فناوري نانو در آينده
• ساخت فروفلويدها ( سیال فلزی )
• سازماندهنده هاي زئوليتي
• قانون مور
• نرم افزار سر جان پاپل
• اولين استفاده از از كلمه نانوتكنولوژي
• الكترونيك مولكولي
• اسپكتروسكوپي SERS
• ميكروسكوپ اسكنينگ تونلينگ
• کشف باكي بال
• ساخت ميكروسكوپ نيروي اتمي
• ساخت ترانزيستور تونلينگ تك الكتروني
• كشف نقطه هاي كوانتوم
• دست ورزي اتمي
• کشف نانولوله هاي كربني
• بكارگيري DNA و كلوئيد هاي طلا براي گردآوري مواد غير آلي
• اختراع DPN

[*] و اما قرن 21 که در حاضر قرار داریم و بیشتر خواهد شد :

• ليتوگرافي بازخورد – كنترل شده
• بنيان گذاري مؤسسه نانو تكنولوژي

[/list]
کامل این قسمت رو اگر کسی دوست داشت میتونه از اینجا بخونه


در آخر مواردی که در گذشته ایرانیان از این فناوری استفاده میکردن میشه به تزئین سفال ها اشاره کرد که از نانو ذرات نقره و مس استفاده کرده بودند که جالبیش اینجاس که این طرز استفاده به طور عجیبی دقیق بوده !

تصاویر ارائه شده در این مقاله ، حاکی از پخش‌ شدن نانو ذرات هم‌ اندازه نقره با قطر حدود 20 نانومتر در پایة شیشه‌ای لعاب روی سفال‌ هاست...

مقاله : محققانی از کشور ایتالیا به همراه مهندس فرح شکوهی، مهندس پروین اولیایی، دکتر جواد رهیقی و دکتر محمد لامهی رشتی از سازمان انرژی اتمی


اوووووووف خسته شدم , امیدوارم مفید باشه ! جمع آوریش هم با خودم بودا , گفتم بدونید کپی پست نیست بزنید پاک کنید دو ساعت تایپ کردم ! اعتراف میکنم کار خیلی سختیه !

 

[mohandes leily]

پاسخ : المپیاد نانو را با هم بخوانیم

الان یه سوالایی مطرحه این وسط:
باید عدد سال هارو برای المپیاد بلد باشیم؟؟؟
من همه ی سایتارو خوندم واسه تاریخچه نانو ولی اصن این مطالبو به عمرم هم ندیده بودم
نمونه سوالات سومین المپیاد نانو رو کسی داره؟؟؟ ( خودم دوره 1تا 4 رو دارم همراه با پاسخ نامه اگه کسی خواست در خدمتیم B-))

 

[baseri]

پاسخ : المپیاد نانو را با هم بخوانیم

الان یه سوالایی مطرحه این وسط:
باید عدد سال هارو برای المپیاد بلد باشیم؟؟؟
من همه ی سایتارو خوندم واسه تاریخچه نانو ولی اصن این مطالبو به عمرم هم ندیده بودم
نمونه سوالات سومین المپیاد نانو رو کسی داره؟؟؟ ( خودم دوره 1تا 4 رو دارم همراه با پاسخ نامه اگه کسی خواست در خدمتیم B-))

اون قسمت مشکی اول واسه المپیاد هستش بقیه رو گفتم که تو منابع المپیاد من ندیدم ولی به نظرم خیلی مهمه و تو قسمت های بعدی میتونه کمکمون کنه به هر حال ! لینک سایتش رو هم که گذشتم
سومین المپیاد هم سوال هم جوابشو میخوای؟!

 

[baseri]

پاسخ : المپیاد نانو را با هم بخوانیم

خب تا آخر این ماه(یعنی آخر دی )، تا اخر صفحه 74 مجموعه مقالات (یعنی آخر فصل 2 ) رو مطالعه میکنیم هر کی هم مشکلی داشت همینجا میتونه بپرسه، و چیزی که از این مبحث میفهمید رو هم از نظر خودتون اینجا بگید .

 

[Leila.]

پاسخ : المپیاد نانو را با هم بخوانیم

سلام دوست گرامی اینجا دقیقا چه افرادی هستن؟چن نفرید؟من امسال دیگه وقت هماهنگ خوندن ندارمو سعی میکنم تو وقتای پرتم نانو مطالعه کنم. اگه کاری بود هستم

 

[baseri]

پاسخ : المپیاد نانو را با هم بخوانیم

سلام دوست گرامی اینجا دقیقا چه افرادی هستن؟چن نفرید؟من امسال دیگه وقت هماهنگ خوندن ندارمو سعی میکنم تو وقتای پرتم نانو مطالعه کنم. اگه کاری بود هستم

خب کسایی که اینجا هستن که با هم بخونیم : (تا الان که قطعیه)
Lovesky
Prof.M.D
و خودم
یک نفر هم انصراف داد

ولی حدودا دو نفر هم هستن که پشتیبانی میکنن .

 

[baseri]

پاسخ : المپیاد نانو را با هم بخوانیم

خب یه بخشی از فصل 2 در مورد رسانا ها و نارسانا ها و نیمه رسانا هاست
سعی میکنم به صورت مقایسه ای بنویسم.

خب میدونیم شرط رسانایی وجود الکترون آزاده ولی فقط این نیست و باید ماده تراز نیمه پر داشته باشه تا بتونه تغییر تراز بده و دارای رسانایی الکتریکی باشه. یعنی الکترون هایی که تو تراز نیمه پر هستن تو رسانایی اون جسم نقش دارن در ضمن نوار تراز های انرژی نزدیک به هم نوار هایی رو تشکیل میدن که میگن نوار انرژی و بین این نوار های فضای خالیه که تراز انرژی وجود نداره و به این ها میگن گاف انرژِی

در رسانا ها نوار نیمه پر وجود داره و الکترون هایی که و این نوارن، الکترون های رسانش و خود نوار نیمه پر، نوار رسانش میگن .
با افزایش دما ، مقاومت ویژه الکتریکی هم افزایش پیدا میکنه ، چون جنبش ذرات زیاد میشه و شدت برخوردشون به هم بیشتر میشه و این یعنی مانع رسانایی الکتریکی هم بیشتر میشه ، پس رسانایی الکتریکی کم میشه .
در نارسانا ها نوار نیمه پر وجود نداره و فاصله بین نوار های انرژی یعنی همون گاف انرژی زیاده پس الکترون رسانش و نوار رسانش هم وجود نداره ، پس رسانایی الکتریکی هم وجود نداره دیگه اصولا
در نیمه رسانا ها هم نوار نیمه پر وجود نداره ولی اندازه گاف انرژی نسبتا کمتر و اگر انرژی لازم رو بگیره میتونه به نوار خالی بالاتر از خودش بره و رسانایی الکتریکی ایجاد کنه ، که به آخرین نوار پر ، نوار ظرفیت و به اولین نوار خالی ، نوار رسانش میگن ؛ پس به این صورت میتونن رسانایی ایجاد کنن .
با افزایش دما ، مقاومت ویژه الکتریکی کم میشه پس رسانایی الکتریکی زیاد میشه . تو نیمه رسانا ها اگر دما پایین باشه مثل نارسانا عمل میکنه ولی با افزایش دما الکترون ها از نوار ظرفیت میتونن به نوار رسانش برن و چون با این کار نوار نیمه پر بوجود میاد میتونن به صورت رسانا عمل کنن .
وقتی الکترون ها از نوار ظرفیت به نوار رسانش میرن جای خودشون خالی میشه دیگه ، به این جاهای خالی حفره میگن که به صورت قرار دادی بار مثبت دارن . پس در رسانایی اجسام نیمه رسانا ها هم الکترون های نوار رسانش و هم حفره ها نقش دارن.

حالا خود نیمه رسانا ها به چند دسته تقسیم میشن که به 3 بخشش تو کتاب صحبت شده ...

• نیمه رسانای ذاتی : نیمه رسانایی که نا خالصی نداشته باشه . تعداد حفره ها با تعداد الکترون های نوار رسانش برابره .
  دو عامل هم باعث افزایش رسانایی الکتریکی میشه : افزایش دما و اضافه کردن ناخالصی(آلایش نیمه رسانا) مثل سیلیسیوم (Si) و ژرمانیوم (Ge)
• نیمه رسانای غیر ذاتی : با اضافه کردن نا خالصی به نیمه رسانا ، نیمه رسانای غیر ذاتی بوجود میاد که شامل:
  • نیمه رسانای نوع n : یک الکترون ظرفیت بیشتر از اتم نیمه رسانای ذاتی داشته باشه . مثل فسفر (P) و آرسنیک (As) برای سیلیسیوم یا ژرمانیوم . توی اتم ، الکترون ها رو به اشتراک میذارن و فقط یه الکترون میمونه . یه تراز اضافه هم تو گاف انرژی نزدیک به نوار رسانش به نام "تراز دهنده" تشکیل میشه و اون الکترون اضافی توی تراز دهنده قرار میگیره و با گرفتن انرژی کمی به نوار رسانش میره و تو رسانایی الکتریکی شرکت میکنه . به اتم های ناخالصی هم "ناخالصی دهنده" میگن . چون حاملان بار الکترون نوار رسانش و منفی هستن "Negative" بهش نیمه رسانای نوع p میگن.
  • نیمه رسانای نوع p :یک الکترون ظرفیت کمتر از اتم نیمه رسانای ذاتی داشته باشه . مثل بور (B) و آلومینیوم (Al) برای سیلیسیوم یا ژرمانیوم . باز هم الکترون ها رو به اشتراک میذارن و چون ناخالصی 1 الکترون کمتر داره 1 حفره بوجود میاد . و باز هم تراز انرژی در گاف انرژی نزدیک نوار ظرفیت بوجود میاد که بهش میگن " تراز پذیرنده " و الکترون ها از نوار ظرفیت به این تراز میرن و حفره بوجود میاد . به این اتم های ناخالصی هم " ناخالصی پذیرنده " میگن . چون حاملان بار الکتریکی حفره ها و مثبت هستن "Positive" بهش نیمه رسانای نوع p میگن .

تو پست بعدی سعی میکنم ترکیب نیمه رساناها و ترانزیستور ها رو به صورت مقایسه ای بگم
موفق باشیم

 

[baseri]

پاسخ : المپیاد نانو را با هم بخوانیم

ترانزیستور
از اتصال نیمه رسانا های p و n ترانزیسوتر ساخته میشه که معروف ترین هاش که تو کتاب نام برده شده BJT و MOSFET هست.
ترانزیستور ها از چند بخش نقسیم میشن : بدنه، دو قسمت نیمه رسانا به نام درین و سورس، بخش نارسانا از جنس اکسید سیلیسم، گیت از جنس سیلیسیم غیربلوری

MOSFET رو به طور مخففMOS به کار میبریم و به دو دسته تقسیم میشن :

• NMOS:بدنه این نوع ترانزیستور از نوع نارسانای p و دو ناحیه سورس و درین از نوع نارسانای n هستند. گیت+ ، درین+ ، سورس به زمین متصل =>> بار مثبت در گیت جمع میشه و با القا حفره ها رانده میشن و الکترون ها زیر گیت جمع میشن =>> بدنه - . با افزایش ولتاژ الکترون های بیشتری از سورس میان توی بدنه و زیر گیت جمع میشن و باعث ایجاد جریان میشن که به این ولتاژ، ولتاژ آستانه میگن و در این حالت میگن ترانزیستور روشنه.
  ولتاژ پایین =>> ترانزیستور خاموش
  ولتاژ بالا =>> ترانزیستور روشن
  
  
  
  

  
• PMOS:بدنه این نوع ترانزیستور از نوع نارسانایn و دو ناحیه سورس و درین از نوع نارسانای p هستند. گیت- ، درین- ، سورس به زمین متصل =>> بار منفی در گیت جمع میشه و با القا الکترون ها رانده میشن وحفره ها زیر گیت جمع میشن =>> بدنه + . با افزایش ولتاژ الکترون های بیشتری رانده میشن و حفره های از سورس میان توی بدنه و زیر گیت جمع میشن و باعث ایجاد جریان میشن.
  ولتاژ پایین =>> ترانزیستور روشن
  ولتاژ بالا =>> ترانزیستور خاموش
  
  
  
  

  

این بخش هم هست و دونستنش ضرر نداره ولی اونقدر هم که درگیرش بشیم مهم نیست
میدونیم سیستم های دیجیتالی بر مبنای 2 کار میکنن ( 0 و 1) دلیلش هم اینه که ترانزیستور یا میتونه خاموش باشه یا روشن ، حالت دیگه این که نداره

وقتی ترانزیستور ها رو به همن متصل میکنن به دستگاه حاصل گیت میگن که به چند موردش تو کتاب اشاره شده و توضیح داده. (توضیح : ولتاژ بالا رو 1 و ولتاژ پایین رو 0 در نظر میگیرن.) :

• NOT: اگر ولتاژ ورودی پایین =>> ولتاژ خروجی بالا است و برعکس . به همین دلیل این نوع رو معکوس کننده میگن.
• OR : اگر ولتاژ ورودی هر یک از ورودی ها یا همه ورودی ها 1 باشه =>> ولتاژ خروجی 1 است. و چون فقط کافیه یکی از ورودی ها 1 باشه تا خروجی 1 بده بهش میگن OR ، "یا".
• AND : اگر همه ی ورودی ها 1 باشد=>> خروجی 1 است. بخاطر همین میگم AND، "و"
• XOR : اگر تعداد 1 های وردی فرد باشد =>> خروجی 1 و برعکس .