تغییر لیندِمان (change structure) در نانو ساختار ها Nano Structure برای دستیابی به اَدوات و اَفزاره های جدید نانو الکترونیکی (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : تمام اتمهای موجود در نانو ساختار ها Nano Structure در هر دمایی مقدار مشخصی از انرژی را به دلیل نوسانهای خود، به خود اختصاص میدهند. میزان دامنه این نوسان در تمام اتمهای نانو ساختار ها یکسان نیست. بلکه اتمهای سطحی به دلیل آزادی فضایی بیشتری که در اختیار دارند، دامنه نوسان بیشتری نیز دارند. به این ترتیب میتوان رفتار عجیب جامدات در کاهش دمای ذوبشان را توضیح داد.
رسیدن مقدار میانگین دامنه ارتعاشات اتمی به ضریب مشخصی از مقدار ثابت شبکه نانو ساختار ها ، این ارتعاشات دیگر نمیتوانند بدون آسیب رساندن و تخریب شبکه نانو ذرات افزایش یابند. بنابراین، با افزایش میانگین دامنه ارتعاشات به مقادیر بیشتر، نانو ساختار ها از قالب شبکه بلوری خارج شده و ذوب میشود. اتمهای سطحی، میانگین نوسانهای بالاتری دارند و اگر تعداد اتمهای سطحی زیاد شود، میتوانند بر میانگین دامنه نوسانهای کل اتمهای ماده تاثیر واضحی بگذارند. بنابراین با کوچک شدن ابعاد نانو ساختار ها تا حدی که نسبت تعداد اتمهای سطح به تعداد اتمهای حجم به مقدار چشمگیری برسد، میانگین دامنه نوسانهای نانو مولکولی افزایش قابل ملاحظه ای خواهد یافت؛ در این شرایط، با افزایش ناپایداری سطحی ماده، دمای ذوب نانو نانو ساختار ها Nano Structure کاهش پیدا خواهد کرد.
در تغییر (ساختار) نانو ساختار ها Nano Structure از پدیده های طبیعی حرارتی ناشی از کوچک شدن ساختمان مواد، ناپایداری حرارتی نانو ذرات است. همانگونه که میدانید،( گرما دارای انرژی E )است، که 03 - میزان انرژی آن متناسب با دمای محیط است. این انرژی برابر با KBT است. در این رابطه KB ثابت بولترمان و یک مقدار ثابت برابر با و T دما بر حسب کلوین است. بنابراین، وقتی نانو ساختار ها در محیطهای مختلف قرار میگیرند، در اثر گرما به الکترونها انرژی(-0 01*0/33JK)داده میشود. حال یک ویژگی از یک ذره را در نظر بگیرید که به صورت کلی به (حجم نانو ذره V) بستگی دارد. انرژی این ویژگی به صورت U و تابعی از V است. هنگامی که حجم به اندازه کافی کوچک باشد، به طوری که KBT بزرگتر از U باشد، آنگاه شرایط از نظر حرارتی ناپایدار خواهد بود.ویژگی مهم همه ی نانو ساختارها در این موضوع خلاصه شده که تعداد اتم های (سطح ) در آن ها نسبت به تعداد اتم های (حجم ) بیشتر است. این نسبت با کاهش اندازه ی( نانو ذره) افزایش می یابد. بنابراین اندازه ی نانو ذره ویژگی مهم آن محسوب می شود.اشکال و اندازه های نانو ساختارها بطور طبیعی بر اساس ترکیب و شرایط تشکیل آن ها تعیین می شود. ویژگی های نانو ساختارها نیز به نوبه ی خود اصالت ویژگی های نانو ساختار و زمینه های احتمالی کارکرد آن ها را مشخص می نماید.بازه ی 1 تا 1000nm را به عنوان محدوده ی نانو ساختارها معرفی میشود ،ویژگی مهم نانو ساختار ها کنترل فرآیند های خود سازمان است.بازه ی تغییر فعالیت نانو ساختار به ماهیت و شکل نانو ساختار بستگی دارد. با این حال، اگر انرژی میدان نانو ذره با انرژی پرتودهی الکترو مغناطیسی قابل قیاس باشد و اگر در محدوده ی معین طول موج با رخداد واکنش های شیمیایی در مواد تحت پرتودهی تغییرات چشمگیر ایجاد گردد فعالیت نانو ذره ها تا اندازه ی 100nm چشمگیر خواهد بود.
نتیجه گیری :
تمام اتمهای موجود در نانو مواد در هر دمایی مقدار مشخصی از انرژی را به دلیل نوسانهای خود، به خود اختصاص میدهند. میزان دامنه این نوسان در تمام اتمهای نانو ماده یکسان نیست. بلکه اتمهای سطحی به دلیل آزادی فضایی بیشتری که در اختیار دارند، دامنه نوسان بیشتری نیز دارند. به این ترتیب میتوان رفتار عجیب جامدات در کاهش دمای ذوبشان را توضیح داد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک