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
نجوای شبانه حیدر: مرثیه‌ای در سوگ یاس نبوی
نجوای شبانه حیدر: مرثیه‌ای در سوگ یاس نبوی
شایعات نگران‌کننده درباره حمله هسته‌ای از کجا نشئت می‌گیرد؟
play_arrow
شایعات نگران‌کننده درباره حمله هسته‌ای از کجا نشئت می‌گیرد؟
لحظاتی از تحقیر نتانیاهو به دست مردان ایران ‌زمین!
play_arrow
لحظاتی از تحقیر نتانیاهو به دست مردان ایران ‌زمین!
تصاویری از سوختن دو فروند نفتکش متخلف در تنگه هرمز
play_arrow
تصاویری از سوختن دو فروند نفتکش متخلف در تنگه هرمز
داستان موشک، در بازدید فرمانده
play_arrow
داستان موشک، در بازدید فرمانده
آیا داشتن خانه و خودرو باعث حذف کالابرگ می‌شود؟
play_arrow
آیا داشتن خانه و خودرو باعث حذف کالابرگ می‌شود؟
۴ شرط تعطیلی مدارس به روایت سخنگوی دولت
play_arrow
۴ شرط تعطیلی مدارس به روایت سخنگوی دولت
مراسم بدرقه مرحوم کوروش زارعی در حوزه هنری
play_arrow
مراسم بدرقه مرحوم کوروش زارعی در حوزه هنری
تصاویر قبل و بعد از انهدام سامانه‌های ناوبری دشمن در تنگه هرمز
play_arrow
تصاویر قبل و بعد از انهدام سامانه‌های ناوبری دشمن در تنگه هرمز
آیا قیمت بنزین تغییر می‌کند؟
play_arrow
آیا قیمت بنزین تغییر می‌کند؟
صوت کامل روضه‌خوانی عباس حیدرزاده در اولین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها از طرف رهبر معظم انقلاب در زینبیه
music_note
صوت کامل روضه‌خوانی عباس حیدرزاده در اولین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها از طرف رهبر معظم انقلاب در زینبیه
صوت کامل سخنرانی حجت‌الاسلام والمسلمین مهدی اصلانی در اولین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها از طرف رهبر معظم انقلاب در زینبیه
music_note
صوت کامل سخنرانی حجت‌الاسلام والمسلمین مهدی اصلانی در اولین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها از طرف رهبر معظم انقلاب در زینبیه
صوت کامل روضه‌خوانی حاج منصور ارضی در اولین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها از طرف رهبر معظم انقلاب در زینبیه
music_note
صوت کامل روضه‌خوانی حاج منصور ارضی در اولین شب مراسم عزاداری ایام شهادت حضرت فاطمةالزهرا سلام‌الله‌علیها از طرف رهبر معظم انقلاب در زینبیه
انهدام تجهیزات نظامی مزدوران سعودی در «الجوف» یمن
play_arrow
انهدام تجهیزات نظامی مزدوران سعودی در «الجوف» یمن
مسیر شهادت حضرت فاطمه زهرا (س)؛ از سقیفه تا شهادت
مسیر شهادت حضرت فاطمه زهرا (س)؛ از سقیفه تا شهادت