میکروسکوپ های نانو
معرفی چند میکروسکوپ نانو
در امر فناوری نانو ابزار و تجهیزات نقش مهمی را ایفا می کنند چرا که بدون ابزار مسلما فعالیت در حوزه نانو امری غیرممکن است. در گذشته به علت ضعف فناوری و نیز نبودن وسایل اندازه گیری و آنالیز بسیاری از محققان حتی نمی دانستند که تحقیقی که انجام می دهند در حوزه فناوری نانو است. مثالی از این مورد را می توان در شیشه های رنگی کلیسا ها پیدا کرد که مربوط به چند صد سال قبل است و امروزه محققان با کمک ابزارهای بررسی و آنالیز به این امر پی برده اند که در ساخت این شیشه ها فناوری نانو بکار رفته است.در این سری از مقالات سعی می شود تا تجهیزات و ابزارهای مورد استفاده در این فناوری برای محققان و علاقمندان به تحقیق در این حوزه معرفی شود. در این مقاله به معرفی میکروسکوپ پیمایشگر تونلی میپردازیم که جدیدا توسط آقای دکتر صابر در مرکز تحقیقات علوم و تکنولوژی در پزشکی ساخته و ارائه شده است. شکل 1) نمایی از NAMA-STM ساخته شود توسط محقق ایرانی میکروسکوپ پیمایشگر تونلی (Scanning Tunneling Microscopy) که به طور اختصار به آن STM گفته می شود برای بررسی و تصویربرداری از سطوح صلب و فلزی که الکتریسیته را عبور می دهند بکار می رود. این میکروسکوپ نتیجه تحقیقات Russell Young و همکارانش در فاصله 1965-1971 در مرکز تحقیقات ملی است. در این میکروسکوپ از نوعی جریان الکتریسیته (جریان تونلی) استفاده می شود که علت نامگذاری آن است. زمانی که نوک میکروسکوپ در مجاورت سطح رسانا و در فاصله یک نانومتری آن حرکت میکند جریان برقرار می شود (شکل 2). شکل 2) نوک قلم STM آنقدر تیز و باریک است که به راحتی در بین اتم ها بالا و پایین می رود نوک قلم بر روی یک تیوب فیزوالکتریک قرار دارد. زمانی که ولتاژ به الکترودهای متصل به این تیوب داده می شود با اندک تنظیماتی می توان جریان ثابت تونلی ایجاد کرد و در هنگام اسکن، نوک را در فاصله ثابتی از نمونه سطح قرار داد. حرکت تیوب فیزوالکتریک ثبت می شود و به صورت یک تصویر به نمایش در می آید. با استفاده از میکروسکوپ پیمایشگر تونلی می توان اتمهای منفرد روی سطح نمونه را به صورت سه بعدی مشاهده کرد. از این تکنیک برای اجسامی مانند مواد رسانا و مولکول های DNA استفاده می شود (شکل3). شکل 3) نمای شماتیک از نحوه کارکرد STM مزیت این نوع تصویربرداری این است که نیاز نیست با کار در خلاء انجام شود (در اکثر موارد از خلاء برای جلوگیری از آلوده شده نمونه استفاده می شود) بلکه می توان از آن برای آنالیز اجسام در هوا یا مایعات نیز استفاده کرد. شکل 4 نمایی از سطح فلز مس را نشان می دهد که توسط M. F. Crommie, C. P. Lutz, and D. M. Eigler در مرکز تحقیقات IBM گرفته شده است. این محققان توانستند با وضعیت دهی به اتمها از نمونه ...
میکروسکوپ الکترونی عبوری (1)
چرا از الکترونها استفاده میکنیم؟ همانگونه که احتمالا میدانید، استفاده از باریکههای الکترون به عنوان جایگزینی برای پرتوهای نوری بسیار متداول است. استفاده از پرتوهای نوری در بررسی مواد زیستی و مهندسی سابقهی بسیار طولانی در علوم دارد. از نظر تاریخی، دلیل روی آوردن به استفاده از الکترونها را باید در محدودیت «حد تفکیک» یا «رزولوشن» تصاویر در میکروسکوپهای نوری دانست. این محدودیت به دلیل اندازهی طول موج پرتوهای نور مرئی ایجاد میشود. گرچه پس از اینکه میکروسکوپهای الکترونی توسعه یافتند، دلایل بیشتری برای استفاده از الکترونها به جای پرتوهای نور به دست آمد. برخی قابلیتهای میکروسکوپهای TEM کنونی مرهون این ویژگیهای متمایز الکترونهاست. پرسش 1: آیا میتوانید ویژگیهای ممتاز الکترونها در برابر نور مرئی را نام ببرید؟مختصری موجز از تاریخچهی TEM همانطور که در کتاب شیمی سال دوم دبیرستان اشاره شده است، در سال 1925 دانشمندی به نام لویی دوبروی به الکترون که ذرهای بودن آن قبلا به اثبات رسیده بود، طول موجی نسبت داد. این طول موج مقدار بسیار کمتری از طول موج نور مرئی دارد. پرسش 2: در کتاب شیمی سال دوم دبیرستان، از نسبت دادن رفتار دوگانهی موج-ذره به ماده گفته شده است. آیا شما نیز رفتار موجی دارید؟ اگر چنین است، طول موج شما چقدر است؟در سال 1927 دانشمندانی از دو گروه تحقیقاتی به تجربیاتی از پدیدهای مشهور به تفرق الکترونی دست یافتند. این پدیده رفتار موجی الکترونها را تایید نمود. دیری نگذشت که ایدهی طراحی یک میکروسکوپ الکترونی شکل گرفت. اصطلاح میکروسکوپ الکترونی برای اولین بار در مقالهای که آقایان نول و روشکا در سال 1932 به چاپ رساندند، به کار رفت. در این مقاله ایشان موفقیت خود را در زمینهی لنزهای الکترونی توضیح دادند و همچنین تصاویری را که توسط میکروسکوپ ابداعی خود تهیه کرده بودند، نمایش دادند (شکل 1). شکل 1- میکروسکوپ الکترونی ساخته شده توسط روشکا (با لباس آزمایشگاه) و نول در برلین این کار قدم بزرگی بود که منجر شد روشکا دو سال قبل از وفات، به دریافت جایزهی نوبل در سال 1986 مفتخر گردد. پرسش 3: در مورد پدیدهی تفرق یا پراش الکترونی چه میدانید؟ آیا این پدیده تنها در مورد الکترونها رخ میدهد؟ چرا مشاهدهی پدیدهی تفرق، موجب اثبات ماهیت موجی الکترونها شد؟پس از آن اولین نمونهی تجاری این دستگاه در سال 1936 به بازار ارائه شد. این دستگاه ایرادات بسیاری داشت و اولین نمونهی مورد قبول از TEM در سال 1939 عرضه شد. در اواسط دههی 1950 دانشمندانی به نام بولمن در سوئیس و هیرش در انگلستان ...
دنیای نانو و الماسواره ها
نام كتاب: دنیای نانو و الماسواره ها ناشر: انتشارات انديشهسرا (با ﻣﺴﺅوليت بهزاد پاكروح) تالیف: دکتر مجید منجمی، شکوفه ممقانی راد، گلایل اسدیان حاج آقایی پیشگفتار سیر تحول و پیشرفت علوم و فنون در عصر حاضر شتابی روز افزون یافته است. تجربه انقلاب های بزرگی نظیر انقلاب کشاورزی، صنعتی، فناوري زيستي و فناوري اطلاعات نشان می دهد که چگونه چنین تحولاتی زندگی بشر را تحت تاثیر قرار داده و باعثپيشرفت هاي عظيم اقتصادي در كشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين كشورهايجهان شده است. علم بشري اينك در آستانه چنگ اندازي به عرصه جدیدی از فناوری است که فناوری نانو نامیده می شود. در راستای این تحول كشورهاي در حال توسعه مي كوشند با سرمايهگذاري در اين قلمرو، عقب ماندگي خود را جبران كنند. علم و فناوري نانو توانائي به دست گرفتن كنترل ماده درابعاد نانومتري و بهره برداري از خواص و پديده هاي اين بعد در مواد،ابزارها و سيستم هاي نوين است و در واقع رویکردی جدید در تولید محصولات مورد نیاز انسان است. به نظر می رسد علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند. صدها سال است که شیمیدانان ازتکنيکهايی در کار خود استفاده میکنند کهبیشباهت به تکنيکهای امروزی نانو نيست. پنجره هایرنگارنگ کلیساهای قرون وسطی و شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمانهمگی گویای این مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینهکردن فرایندها و ساخت اشیاء با کیفیت بالاتر بهره می برده اما تنها به دلیل پیشرفتکم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ تونلیپیمایشی نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند. شاید بتوان گفت اين فناوری در شکل نوین خود ريشه در پنجاه سال گذشته دارد و در علوم فيزيك و شيمي ردپای آن دیده می شود. مسیر تحول و شکل گیری علم نانو به شکل امروزی، با کشف محلول کلوئيدي طلا در سال 1857 توسط فارادی آغاز شد تا سال1959، که فاينمن ايده "فضاي زياد در سطوح پايين" را براي کار با مواد در مقياس نانو مطرح کرد. در سال 1974 براي اولين بار واژه فناوري نانو توسط تانيگوچي بر زبان ها جاري شد و در دهه 1980 این ایده به گونه وسیع تری توسط دکتر درکسلر مورد بررسی قرار گرفت. فناوری نانو و نانوعلوم در اوایل دهه 1980 با تولد علم کلاستر و اختراع میکروسکوپتونلی پیمایشی آغاز به کار کرد. این توسعه سبب کشف فلورن در سال 1986 و نانولولههای کربنی و تولید نقاط کوانتومی با کیفیت بالا، در چندین سال بعد شد. پنج سال پس ...
تجهیزات شناسایی نانو مواد
اجزای سازنده مواد و نیروی بین آنهابرای درک اجزای طبیعت ، باید به این نکته توجه کرد که اتمها ، بلوکهای سازنده مواد هستند و هر ماده از اتمهای خاص تشکیل شده که وقتی در کنار یکدیگر قرار میگیرند مولکولها را شکل میدهند. تعداد این اتمها محدود است (بیش از صد نوع اتم) ولی وقتی کنار هم قرار میگیرند صدها هزار مولکول که هر کدام خواص متفاوتی دارند را تشکیل میدهند.چیزی که اتمها را در یک مولکول و مولکولها را در یک ماده کنار هم حفظ میکند نیروهایی است که مانند جاذبه و دافعه دو آهنربا عمل میکنند. این نیروها بین الکترونها و هسته اتمها وجود دارند و در نوع خود بسیار قوی هستند.شنیدهاید که یک مورچه میتواند چند برابر وزن خودش را حمل کند! آیا شما میتوانید دوبرابر وزن خود را حمل کنید؟ با این حساب مورچه قویتر است یا شما؟ اینکه میگوییم پیوند بین اتمها در نوع خود خیلی قوی و مستحکم است؛ دقیقاً مانند همین مثال قدرت مورچهها است.گفتیم که از اتصال مولکولها ماده ساخته میشود، در واقع شدت پیوند بین مولکولی و نیروی بین مولکولها سبب میشود تا ماده به شکل مایع، جامد یا گاز باشد. البته نوع پیوندها نیز در رفتار ماده تاثیر زیادی دارند. برای مثال بعضی پیوندها که به پیوند یونی معروف هستند، باعث میشوند ماده رسانای جریان برق باشد. تعداد و جهت و زاویه متفاوت یک نوع پیوند نیز سبب بروز خواص متفاوت میشود. برای مثال الماس و گرافیت هر دو از اتمهای یک عنصر یعنی کربن تشکیل شدهاند، ولی از آنجایی که تعداد و نحوه قرارگیری پیوندها بین اتمهایِ آن متفاوت است، الماس بسیار مستحکم است و گرافیت بسیار نرم.مشاهده مولکولها با استفاده از میکروسکوپمیکروسکوپی که شما در مدرسه از آن استفاده میکنید تا سلولهای موجودات زنده را مشاهده کنید بسیار ساده است و برای مشاهده دنیای نانو کارآمد نیست. امروزه انواع گوناگونی میکروسکوپ وجود دارد که قادر است اطلاعات مفیدی از ابعاد نانو به ما بدهد. هر کدام از این دستگاهها، پیچیدگی خود را دارند و از ترفندهای مختلفی بهره میگیرند تا از ابعاد ریز و در حد و اندازه مولکولها به ما اطلاعات بدهند.علاوه بر پیچیدگی و پر رمز و راز بودن این میکروسکوپها، تفاوت ...
میکروسکوپ پروبی روبشی Scanning Probe Microscopy
میکروسکوپ های پروبی روبشی انواع گوناگونی دارند که از آنها می توان به میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) ، میکروسکوپ تونلی روبشی(STM) و میکروسکوپ نیروی پروبی کلوین(KPFM) نام برد. بطور کلی مطالعات تجربی سطوح با رزلوشن (تفکیک پذیری) در حد اتم، به جهت تفسیر و تهیه شبیه سازی های مربوط به تصاویر اندازه گیری شده و توپوگرافی سطح و ساختار الکترونی سخت می باشد. اما میکروسکوپ های پروبی با قدرت تفکیک بالا این امکان را فراهم می کنند. تکنیک های SPM برای مطالعه تنوع عظیمی از سیستم ها، شامل سطوح ایده آل و معیوب، جاذب های مولکولی، فیلم های ارگانیکی(غشاء آلی) ، DNA ،پروتئین ها و... می توانند بکار گرفته شوند. در میکروسکوپ های روبشی از یک پروب که شبیه سوزن هست برای روبش استفاده می شود. در واقع سطح توسط این پروب جاروب می شود و پس از پردازش سیگنال ها توسط کامپیوتر تصویری سه بعدی از سطح بدست می آید. میکروسکوپ پروبی روبشی (SPM) ابزاری نافذ برای طراحی و تولید وسایل در حد نانو می باشد. بوسیله چنین میکروسکوپی می توان یک سیستم نانوی را جز به جز ساخت. و توسط عملکرد تیپ می توان اتم ها یا مولکول ها را جابجا کرد. همچنین در این میکروسکوپ ها به خلا نیاز نیست و بدین سبب میکروسکوپ های پروبی روبشی در علوم زیستی به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند. (زیرا خلأ به بافت های موجودات زنده آسیب می رساند)
میکروسکوپ الکترونی (EM)
میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپی است که با استفاده از باریکه ای از الکترون ها کار می کند. میکروسکوپ الکترونی (EM) قدرت تفکیک بالاتری نسبت به میکروسکوپ اپتیکی نوری دارد. زیرا الکترون ها طول موج های 100000 بار کوتاهتر از نور مرئی(فوتون ها) دارند و می توانند به رزولوشن(تفکیک) بیش از 0.2 نانومتر و بزرگنماییX 2000000 دست پیدا کنند. این در حالیست که میکروسکوپ های نوری قابلیت تفکیک 200 نانومتر و بزرگنماییX 2000 را دارند. میکروسکوپ الکترونی دو نوع دارد: 1-میکروسکوپ الکترونی عبوریTEM (Transmission Electron Microscope) 2- میکروسکوپ الکترونی پویشی یا روبشیSEM (Scanning Electron Microscope)
دورهي آموزشي عمومي و تخصصي فناوري نانو
شرکت نواندیشان فناور نانو اقدام به برگزاری دومین مرحله از دورههای آموزشی عمومی و تخصصی نموده است. در این مرحله تجهیزات ساخت و شنناسایی مواد نانو ساختار تدریس خواهند شد. شرکت نواندیشان فناور نانو اقدام به برگزاری دومین مرحله از دورههای آموزشی عمومی و تخصصی نموده است. در این مرحله تجهیزات ساخت و شنناسایی مواد نانو ساختار تدریس خواهند شد. محتوای این مرحله ی آموزشی عبارتند از: تجهیزاتشناسایی: AFM , TEM , SEM , STM تجهیزات ساخت: روشهای فیزیکی (ion Implantation و PVD و...) و روشهای شیمیایی (CVD و...) تجهیزات سیستمها: LOC , NEMS , MEMS گارگاه آموزش عملی تجهیزاتشناسایی بعد از برگزاری کلاسهای تئوری در مرکز تحقیقات فناوری نانو و مهندسی بافت دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی تهران برگزار خواهد شد. محتوای این کارگاه عملی عبارت است از: کارگاه آموزش یک روزه ی میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) : میکروسکوپهای پروبی روبشی میکروسکوپهای نیروی اتمی نکات اساسی و وجوهات روش مدهای دینامیکی (تغییر دامنه و فرکانس و مد استاتیک) در AFM مباحث کاربردی اندازهگیری جابهجایی و نیرو در میکروسکوپهای نیروی اتمی کارگاه آموزش یک روزه ی میکروسکوپ پروبی روبشی (SEM) : میکروسکوپهای الکترونی میکروسکوپهای الکترونی روبشی: نکات اساسی و کاربردها مکانیزمهای تصویرسازی و آشکار سازیهای سیگنال در SEM تکنیکهای ایجاد و تباین در میکروسکوپهای الکترونی روبشی (SEM) نکات تکنیکی در تصویربرداری SEM همچنین دوره ی مقدماتی نیز برای علاقمندان بهصورت مجازی برگزار خواهد شد. محتوای این دوره شامل عناوین زیر خواهد شد: تاریخچه ی فناوری نانو خواص مواد شامل خواص فیزیکی، شیمیایی، نوری، مکانیکی، مغناطیسی و... مواد نانو ساختار بر اساس محدودیتهای کوانتومی: در پایان این دوره ی آموزشی مدرک معتبر بین المللی از UNA – Iran و با تایید نواندیشان فناور نانو اعطا خواهد شد. محل برگزاری: تهران - امیر آباد شمالی - پارک علم و فناوری دانشگاه تهران زمان ثبت نام تا تاریخ 10/12/1388 زمان برگزاری کلاسهای تئوری: به مدت سه روز در تاریخ 13/12/88 و 14/12/88 و 21/12/88 زمان برگزاری کارگاه عملی: اردیبهشت 1389 هزینه ی ثبت نام برای دورههای حضوری: برای دانشجویان 650000 ریال و برای افراد عادی 790000 ریال هزینه ی ثبت نام کلاسهای غیر حضوری مرحله دوم: برای دانشجویان 350000 ریال و برای افراد عادی 450000 ریال هزینه ی ثبت نام کلاسهای غیر حضوری مرحله اول: برای دانشجویان 290000 ریال و برای افراد عادی 350000 ریال همکاران این دوره ی آموزشی مرکز پژوهشی فناوریهای نوین در مهندسی علوم زیستی ...
نانو چای
سلنیوم عنصر مهمی است که در تنظیم مکانیسم و افزایش سیستم ایمنی بدن نقش فعالی دارد. فقدان سلنیوم موجب بروز بیماریهای قلبی، مغزی، عروقی، فشار خون بالا،بیماری های معده و روده، دیابت،آسم،هپاتیت،سرطان و.. خواهد شد. عنصر سلنیم در چای معمولی وجود دارد. حال اگر ذرات چای را در حد نانو کوچک کنیم سلنیوم بیشتری آزاد می گردد.این محصول ساخت کشور چین می باشد. این چای قابلیت آماده شدن با آب سرد را نیز دارد(به علت کوچک مقیاس بودنش) این چای انواع مختلفی از قبیل چای سفید،چای سبز،چای سیاه و چای زرد را دارا می باشد.الشاي النانوي : هذا النوع من الشاي من إنتاج الصين , و الفكرة هي انه عبارة عن بودرة نانوية من الشاي مما يجعل تحرير السيلينيوم أكثر ( و السيلينيوم مادة مفيدة صحياً ) . كذلك فإن هذا الشاي قادر على الانحلال في الماء البارد . و هو متوفر بعدة أنواع : شاي أخضر , شاي أسود و شاي أصفر .ترجمه عربی: فدا الطرشة
نانو باکتری
ساختارهای نانوباکتریایی سطح شهابسنگ مارتیانALH84001 نانو باکتری نام عمومی است که به طبقهای از میکروارگانیسمها بویژه میکرو ارگانیسمهای واجد دیواره سلولی با اندازهای بسیار کوچکتر از کرانهای پایینی پذیرفته شده برای حیات اطلاق میشود. نانو باکتریها اندازهای در حدود ۲۰۰ نانومتر دارند؛ این اندازه از میکرو ارگانیسمها در واقع کوچکترین مقداری است که از طریق میکروسکوپ نوری استاندارد قابل مشاهدهاست. چنانچه اعضای متعلّق به این دسته واجد ویژگیهای عمومی حیات نظیر هموستازی، رشد، تکثیر و تولید مثل باشند در اینصورت فرم جدیدی از حیات زنده محسوب میشوند، از اینرو اطلاق واژهٔ میکرو ارگانیسم به اعضای این دسته همچنان به عنوان موضوعی بحث برانگیز مطرح است.جهت ارجاع به اعضای متعلّق به این شکل ویژه و منحصر به فرد از حیات واژهٔ نانو ذرات طبقه بندی شده (Calcifying nanoparticles) نیز بکار رفتهاست. نکتهٔ قابل توجه در رابطه با نانو باکتریها این است که هرچند نانوبها در مواردی همراه با نانو باکتریها مشاهده میشوند و همراه آنها به فعالیّت میپردازند ولی اشتباهاً واژهٔ نانو باکتری نیز به آنها اطلاق میگردد. این در حالی است که طی پژوهشهای اخیر هیچ مستنداتی مبتنی بر وجود ارتباط حیاتی مابین اعضای این دو دسته ارائه نشدهاست. تاریخچه کشفیات سالهای ۱۹۸۱ تا ۱۹۹۲ در سال ۱۹۸۱ دو دانشمند به نامهای Torella و Morita، واژهٔ Ultramicrobacteria را جهت ارجاع به سلولهای بسیار کوچک باکتریایی با اندازهای کوچکتر از ۳۰۰ نانومتر بکار بردند. مشاهدات مک دونل و هود در سال ۱۹۸۲ توانایی عبور این دسته از سلولها را از خلال یک غشای ۲۰۰ نانومتری آشکار ساخت. در اوایل سال ۱۹۸۹ زمین شناسی به نام رابرت ال. فالک به هنگام بررسی نمونه سنگهای تراورتن چشمههای آب داغ Viterbo در ایتالیا، نانو ذراتی را استحصال نمود که بعداً آنها را Nannobacteria نامید. (وی از دو حرف n جهت نامگذاری این نانو ذرات استفاده کرد) تحقیات ابتدایی در رابطه با باکتریایی بودن علّت ته نشینی تراورتن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی اسکن کننده بر روی نمونههای معدنی که ظاهراً فاقد هر گونه آلودگی باکتریایی بودند حضور ذرات بسیار ریزی را آشکار ساخت که دارای خصوصیات حیاتی بودند. فالک در نخستین سخنرانی خود در سال ۱۹۹۲ تحت عنوان«Elicited mostly a stony silence» در گردهمایی سالیانه انجمن زمین شناسی آمریکا با اطلاق واژهٔ نانو باکتری به این دسته از نانو ذرات، آنها را به عنوان ذرات بنیادی در فرآیند ته نشینی (Precipitation) همه مواد معدنی و کریستالهایی که در آب تشکیل میشوند معرّفی نمود. او همچنین علّت تمامی ...