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
فیلد مارشال چیست و معادل چه درجه ای است؟
فیلد مارشال چیست و معادل چه درجه ای است؟
10 تا کاری که باعث می شود هیچ وقت دچار فراموشی نشوید
10 تا کاری که باعث می شود هیچ وقت دچار فراموشی نشوید
چطور از سنگ کلیه پیشگیری کنیم؟
چطور از سنگ کلیه پیشگیری کنیم؟
حضرت فاطمه (سلام الله علیها) و شکوه قیامت؛ از شکایت تا شفاعت
حضرت فاطمه (سلام الله علیها) و شکوه قیامت؛ از شکایت تا شفاعت
آموزش ثبت درخواست بررسی مجدد دریافت کالابرگ
play_arrow
آموزش ثبت درخواست بررسی مجدد دریافت کالابرگ
موشک‌های اسرائیل‌زن را اینجا از نزدیک ببینید
play_arrow
موشک‌های اسرائیل‌زن را اینجا از نزدیک ببینید
شاهکار دیدنی زیدان پس از ۲۰ سال تکرار شد!
play_arrow
شاهکار دیدنی زیدان پس از ۲۰ سال تکرار شد!
سردار محبی: موشک‌های ایران رادارگریز شده‌اند
play_arrow
سردار محبی: موشک‌های ایران رادارگریز شده‌اند
سردار محبی: رونمایی از شهر موشکی هدیۀ ویژۀ هوافضای سپاه به مردم خواهد بود.
play_arrow
سردار محبی: رونمایی از شهر موشکی هدیۀ ویژۀ هوافضای سپاه به مردم خواهد بود.
جنگنده‌های سعودی مزدوران خود را در یمن هدف قرار دادند
play_arrow
جنگنده‌های سعودی مزدوران خود را در یمن هدف قرار دادند
شنود نیروهای امنیتی رژیم صهیونیستی توسط بادیه‌نشینان عرب
play_arrow
شنود نیروهای امنیتی رژیم صهیونیستی توسط بادیه‌نشینان عرب
تصاویر مردمی از پرواز موشک‌های ایرانی در آسمان بندرعباس + فیلم
play_arrow
تصاویر مردمی از پرواز موشک‌های ایرانی در آسمان بندرعباس + فیلم
انفجار لاستیک کامیون هنگام باد کردن در ویتنام + فیلم
play_arrow
انفجار لاستیک کامیون هنگام باد کردن در ویتنام + فیلم
لحظه هدف قرار دادن یک کشتی تجاری در خلیج عمان توسط آمریکا + فیلم
play_arrow
لحظه هدف قرار دادن یک کشتی تجاری در خلیج عمان توسط آمریکا + فیلم
لاریجانی: دعوا در آمریکا بر سر تجاوز به ایران نیست، مسئله اصلی شکست ترامپ و پیروزی ایران است + فیلم
play_arrow
لاریجانی: دعوا در آمریکا بر سر تجاوز به ایران نیست، مسئله اصلی شکست ترامپ و پیروزی ایران است + فیلم