انواع نانو ساختارها بر حسب تعداد ابعاد آزاد (مهندسی نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
نکته : هر جرم و ماده ای که در دنیای فانی بوجود آمده دارای ابعاد مختلف فیزیکی ؛ شیمیایی؛ ساختاری؛ میباشد و این مهم در علوم نانو به ویژه نانو الکترونیک برای بوجود آوردن ادوات و نانو مواد جدید nanoporuos بیشتر مورد توجه قرار گرفته است .
نانومواد صفر بعدی (D1:)
موادی که در هر سه بعد دارای اندازه ی نانومتری می باشند و هیچ بعد آزادی ندارند. بر اساس برخی دستهبندیها به این دسته از نانوساختارها، نانو ذرات نیز گفته می شود. عوامل تاثیرگذار بر خواص نانو ذرات، اندازه و جنس ذرات هستند. نانوذرات کاربردهای مختلفی در صنایع مختلف مانند اتومبیل (ضد خش کردن بدنه، ضد بخار کردن شیشه ها، الستیک های مقاوم و...(، پزشکی )ساخت دارو های جدید، تشخیص عالیم بیماری ها و ...(، تصفیه آب و فاضلاب، الکترونیک، صنایع نظامی) و... دارند. نانو ذرات میتوانند بسته به کاربردشان در اشکال مختلف مانند کروی، بیضوی، مکعبی، منشوری، ستونی و... ساخته شوند. نانوذرات ممکن است از یک جزء تشکیل شده باشند یا اینکه ترکیبی از چند جزء ماده باشند. همچنین نانوذرات میتوانند به صورت خالص و یا ترکیبی از چند ماده مختلف باشند.
نانومواد تک بعدی (D1 :)
نانو مواد تک بعدی دارای دو بعد در مقیاس نانو و یک بعـد آزاد می باشند. نانو سیم ها، نانو میله ها، نانو لوله ها، نانو الیاف همگی جز مواد نانو ساختار تک بعدی می باشند. عوامل تاثیرگذار روی خواص نانو ساختارهای تک بعدی، جنس و نسبت طول به قطر)d/L )آن می باشند. مهمترین ویژگی نانو ساختارهای تک بعدی فلزی هدایت الکتریکی آنها در راستای محور سیم است. نانوسیم ها کاربرد های زیادی در بخش های مختلف مانند ساخت رایانه های بسیار کوچک با سرعت بسیار بالا، ساخت لیزرهای بسیار کوچک، تشخیص بیماری ها، حافظه های مغناطیسی و ... دارند. نانو سیم ها نیز می توانند به صورت خالص و یا ترکیبی از چند نوع ماده مختلف باشند.
نانومواد دو بعدی (D2:)
این مواد دارای دو بعد آزاد و یک بعد در مقیاس نانو می باشند. مواد با یک بعد در مقیاس نانو عمدتا شامل الیه های نازک )Films Thin ) یا پوشش های سطحی می باشد. عوامل تاثیرگذار در خواص نانو پوشش ها، جنس و ضخامت آنها می باشد. برای مثال سلفون های نگه دارنده مواد غذایی یک نوع پوشش هستند. حال اگر ضخامت آنها در ابعاد نانو باشد، به آنها نانوپوشش گفته می شود. نانوپوشش ها الیه هایی با ضخامت 0 تا 011 نانو متر هستند که به صورت پوشش روی مواد دیگر قرار می گیرند و باعث تغییر خواص و ویژگی های آنها می شوند. الیه های نازک نیز می توانند به صورت خالص و یا ترکیبی از چند ماده مختلف باشند.
نانو مواد سه بعدی (D3:)
یعنی هر سه بعد آنها در مقیاس آزاد است. این تعریف با تعریف مواد نانو ساختار در تناقض است، زیرا هیچ یک از سه بعد آن در مقیاس نانو نیست. این دسته شامل نانوکامپوزیت ها )مواد مرکبی که شامل چند ماده است( و مواد حجیم نانو ساختار )یا مواد تودهای نانوساختار( می باشد. مواد حجیم نانوساختار موادی هستند که اندازه واحدهای سازنده مجزای آنها حداقل در یک بعد کمتر از 011 نانومتر باشد. بعضی مواد یک سری خواص را ندارند. برای مثال پالستیک خاصیت رسانایی الکتریکی ندارد. اما اگر مادهای همانند ذرات فازی که خاصیت رسانایی دارند را به آن اضافه کنیم، ماده مخلوط تولید شده میتواند خاصیت رسانایی داشته باشد. به این مواد کامپوزیت یا ماده مرکب گفته میشود. ماده مرکب ممکن است از بیش از دو ماده تشکیل شده باشد که هر یک از مواد اضافه شده میتواند قابلیت تقویت یکی از خواص را داشته باشد.
در صورتی که حداقل یکی از اجزای کامپوزیت نانوساختار باشد، به آن نانو کامپوزیت میگوییم. به عنوان مثال میتوان رسانایی پلیمرها را با استفاده از نانو لوله های کربنی افزایش داد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )