نانوذرات و رفتار غیر عادی آنها

خوشه‌ها، یا نانوذرات، كلوخه‌هایی از اتم‌اند كه ابعادشان در حدود نانومتر است. این ذرات، به خاطر كوچكی اندازه‌شان، در دماهای كم رفتارهای غیرعادی اپتیكی، الكتریكی، و مغناطیسی دارند. در واقع كوبو و دیگران در دهه 1960 پیش‌بینی
دوشنبه، 10 آبان 1395
تخمین زمان مطالعه:
پدیدآورنده: علی اکبر مظاهری
موارد بیشتر برای شما
نانوذرات و رفتار غیر عادی آنها
  نانوذرات و رفتار غیر عادی آنها

 

مترجم: زهرا هدایت‌منش
منبع:راسخون



 

خوشه‌ها، یا نانوذرات، كلوخه‌هایی از اتم‌اند كه ابعادشان در حدود نانومتر است. این ذرات، به خاطر كوچكی اندازه‌شان، در دماهای كم رفتارهای غیرعادی اپتیكی، الكتریكی، و مغناطیسی دارند. در واقع كوبو و دیگران در دهه 1960 پیش‌بینی كردند كه رفتار ترمودینامیكی خوشه‌ها در دماهای كم كاملاً با رفتار فلزات در ابعاد ماكروسكوپی متفاوت است، و در خوشه‌ها نیز رفتار خوشه‌های با تعداد فردی الكترون كاملاً با رفتار خوشه‌های با تعداد زوجی الكترون متفاوت است. پیش بینی‌های مربوط به گرمای ویژه الكترونی و پذیرفتاری مغناطیسی خوشه‌ها، سال گذشته تأیید شدند.
در فلزات عادی، پذیرفتاری مغناطیسی در دمای كم مستقل از دما، و گرمای ویژه متناسب با دماست. هردوی اینها نتیجه آمار فرمی – دیراك برای الكترون‌هایی است كه چگالی حالت‌هایشان محدود و كند تغییر است. اما حالت‌های انرژی خوشه‌های كوچك گسسته‌اند و مقداری گسستگی به طور متوسط متناسب است با عكس تعداد الكترون‌های خوشه. در مورد خوشه‌هایی كه فقط چند هزار الكترون ظرفیت دارند، این گسستگی در حدود میلی الكترون ولت است. در دماهای كم، اثر این گسستگی در كمیت‌های فیزیكی ظاهر می‌شود. از سوی دیگر، خاصیت مغناطیسی خوشه‌های فردالكترون با خوشه‌های زوج الكترون متفاوت است. انرژی تغییر جهت اسپین برای برانگیختگی‌های كوچك، در مورد خوشه‌های فردالكترون با مقدار شكافتگی ترازها در اثر میدان مغناطیسی تعیین می‌شود. در صورتی كه در مورد خوشه‌های زوج الكترون با فاصله بین ترازهای شكافته نشده تعیین می‌شود به همین علت است كه در خوشه‌های فردالكترون، پذیرفتاری در دمای كم با عكس دما متناسب است (مشخصه مواد پارامغناطیس) در حالی كه در خوشه‌های زوج الكترون، پذیرفتاری در دمای كم واگرا نمی‌شود. آثار كوانتومی اندازه خوشه‌ها قبلاً در بعضی از خواص (غیر ترمودینامیكی) خوشه‌ها دیده شده است. در مورد خواص ترمودینامیكی، مهم‌ترین مشكل تجربی نداشتن نمونه‌های خوب است؛ نمونه‌هایی دارای چگالی زیادی از خوشه‌های مجزای یكنواخت (از نظر تعداد اتم‌ها و تركیب).
اما با به بار آمدن روش شیمیایی برای تهیه تركیبات شیمیایی شامل خوشه‌های فلزی، این مشكل حل شده است. این تركیبات شامل یك هسته پكیده اتم‌های فلز با لیگاندهایی در سطح هستند. در آزمایش ولوكیتین و همكارانش، تركیباتی شامل خوشه‌هایی با پنج، هفت، و هشت لایه از اتم‌های پالادیم (به ترتیب، دارای 561، 1415، و 2057 اتم) به كار رفته است. همچنین، یك كلوئید پالادیم شامل حدودا 105×25ر1 اتم بر خوشه نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در بررسی‌ها رفتار واگرای پذیرفتاری در دماهای كم مشاهده شده است. و دیده شده است كه این رفتار به تعداد اتم‌های خوشه بستگی دارد. در مورد گرمای ویژه دیده می‌شود كه رفتار گرمای ویژه در ابتدا خطی است، شبیه گرمای ویژه كپه‌های ماكروسكوپی فلزات، اما در دماهای كم، زیر K1 در مورد خوشه‌های 5 لایه‌ای، گذاری رخ می‌دهد و رفتار گرمایی ویژه متناسب با T2 می‌شود.
كار ولوكیتین و همكارانش نخستین بررسی تجربی رفتار ترمودینامیكی نانوذرات است. با افزایش توانایی بشر برای ساخت كنترل شده این نوع ساختارها، و نیز ساختارهایی مانند نقاط كوانتومی، فولرن‌ها، نانولوله‌ها و نانوبلورها، دریچه جدیدی در پژوهش‌های بنیادی و كاربردی ذرات در مقیاس نانومتری گشوده شده است.

 

تبلیغات در راسخون
ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
موارد بیشتر برای شما
ششمین جشنواره سراسری مهدویت
play_arrow
ششمین جشنواره سراسری مهدویت
صوت کامل روضه‌خوانی آقای حنیف طاهری در دومین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها
music_note
صوت کامل روضه‌خوانی آقای حنیف طاهری در دومین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها
صوت کامل سخنرانی حجت‌الاسلام والمسلمین علی علیزاده در دومین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها
music_note
صوت کامل سخنرانی حجت‌الاسلام والمسلمین علی علیزاده در دومین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها
صوت کامل روضه‌خوانی آقای سعید حدادیان در دومین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها
music_note
صوت کامل روضه‌خوانی آقای سعید حدادیان در دومین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها
تقوای دیجیتال؛ آیا لایک‌ها و کامنت‌های ما حساب و کتاب دارند؟
تقوای دیجیتال؛ آیا لایک‌ها و کامنت‌های ما حساب و کتاب دارند؟
انیمیشن لگویی از داستان یک اسطوره ایران
play_arrow
انیمیشن لگویی از داستان یک اسطوره ایران
شکست در جنگ، جمهوری‌خواهان را مقابل ترامپ قرار داد
play_arrow
شکست در جنگ، جمهوری‌خواهان را مقابل ترامپ قرار داد
تعرض صهیونیست‌ها به مسجدالاقصی
play_arrow
تعرض صهیونیست‌ها به مسجدالاقصی
تصاویری از هدف قرار گرفتن مزدوران سعودی در تعز
play_arrow
تصاویری از هدف قرار گرفتن مزدوران سعودی در تعز
فرار بامزه یک پنگوئن از محل نگهداری‌اش در پارک قطبی چین + فیلم
play_arrow
فرار بامزه یک پنگوئن از محل نگهداری‌اش در پارک قطبی چین + فیلم
نمایندگان عرب کنست هنگام نواختن سرود رژیم اسرائیل سالن را ترک کردند + فیلم
play_arrow
نمایندگان عرب کنست هنگام نواختن سرود رژیم اسرائیل سالن را ترک کردند + فیلم
جلیلی: دشمن در میانه مذاکرات به ایران حمله کرد؛ حرف از گفتگو فریب است + فیلم
play_arrow
جلیلی: دشمن در میانه مذاکرات به ایران حمله کرد؛ حرف از گفتگو فریب است + فیلم
کارشناس عرب: جنگ آمریکا علیه ایران به نابودی کشورهای خلیج فارس منجر می‌شود
play_arrow
کارشناس عرب: جنگ آمریکا علیه ایران به نابودی کشورهای خلیج فارس منجر می‌شود
نفت ایران تنها نفتی است که به‌طور مداوم از تنگه هرمز صادر نمی‌شود + فیلم
play_arrow
نفت ایران تنها نفتی است که به‌طور مداوم از تنگه هرمز صادر نمی‌شود + فیلم
روبیو: فشار اقتصادی تحریم‌ها علیه ایران روزبه‌روز افزایش می‌یابد + فیلم
play_arrow
روبیو: فشار اقتصادی تحریم‌ها علیه ایران روزبه‌روز افزایش می‌یابد + فیلم