|
چشم ها و انگشت های دنیای نانو
|
دنيای کوچک نانو، فضای
دور از دسترسی است که
وارد شدن به آن و کار
کردن درون آن نيازمند
ابزارهای خاصی است. ما
بايد تجهيزاتی داشته
باشيم که بتوانند مواد
مختلف را آزمايش کنند و
واحدهای سازنده نانومتری
آنها را ببينند. آنها
بايد بتوانند اين واحدهای
سازنده را دستکاری کنند.
اولين نياز ما برای کار
کردن در فناورینانو اين
است که بتوانيم مشخصات
مواد نانومقياسی را که
توليد میکنيم، تعيين
کنيم. برای اين کار، ما
چشمهايي میخواهيم که
مقياس نانو را ببينند. در
مرحله بعد بايد بتوانيم
ساختار مواد را آنطور که
میخواهيم دستکاری کنيم.
برای اين کار بايد
انگشتانی داشته باشيم که
در حد نانومتر ظريف
باشند. تجهيزات مقياس
نانو، دنيای نانو را برای
ما قابل دسترس میکنند. |
با
فناورينانو ما میتوانيم کيفيت
تمامی اشيائی را که از آنها
استفاده میکنيم، افزايش دهيم.
میتوانيم آنها را ضدلک و ضد چرک
و ضد آب کنيم، میتوانيم در عين
اينکه آنها را سخت و مقاوم
میکنيم، آنها را سبک و ارزان
کنيم. ما همچنين میتوانيم
کالاهای جديد بسياری توليد کنيم.
میتوانيم نانولولههای کربنی
بسازيم و با آنها به فضا برويم،
میتوانيم آزمايشگاههای بزرگ را
بر روی تراشههای کوچک جا بدهيم و
... . اما دستيابی به محصولات
نانومقياس، بدون کنترل دقيق کيفيت
آنها ممکن نيست. برای اين کار
بايد بتوانيم ويژگیها و خواص
مواد را در مقياس نانو
اندازهگيری کنيم. توانايي
اندازهگيری خواص در مقياس نانو،
پايه و اساس فناورينانو است و
سرعت پيشرفت نانو در صنعت و
تحقيقات، به اين توانايي بستگی
دارد. "تجهيزات مقياس نانو" به
اين سوال ما پاسخ میدهند که
شرايط ساختمان مواد در مقياس نانو
با ويژگیهای آنها در مقياس
ماکرو (همين مقياس بزرگی که ما در
آن زندگی میکنيم) چه ارتباطی
دارد. اين تجهيزات پديدههايي را
به ما نشان میدهند که تا پيش از
اين آنها را نديدهايم. اين
پديدهها در مقياسنانو رخ
میدهند و بهطور مستقيم يا
غيرمستقيم، مشخصات يک ماده را
تعيين میکنند. برای توسعه
روشهاي اندازهگيری، در حال حاضر
گروههای تحقيقاتی بزرگی از
متخصصان مختلف تشکيل شده است. از
فيزيک و شيمي گرفته تا
ميکروالکترونيک و مهندسي،
پژوهشگران مختلفی با يکديگر کار
ميکنند تا بتوانند نيازهای
رشتههاي مختلف علمي و حوزههای
متفاوت صنعتي را تامين کنند.
دوره آموزش مقیاس و اندازهگیری
معلم محترم: این دوره مخصوص
دانشآموزان سالهای اول و دوم
دبيرستان است. البته مفاهيم کلی
آن برای دانش آموزان سالهای آخر
راهنمايی نیز میتواند مفید باشد.
یکی از سختترین مفاهیم
فيزيکی
دیدن اجسام در محدوده کوچکتر از
میلیمتر است. این موضوع اهميت
بسياری در آموزش علوم و
فناورینانو دارد. زیرا واضح است
کهه مشاهده و دیدن هر چیزی به درک
بهتر آن کمک می کند. اين دوره از
دو بخش کلی تشکيل شده است. در بخش
اول دانش آموزان نکاتی را درباره
سیستم SI میآموزند و با تلاشی که
برای تبديل اندازه اجسام به مقياس
نانو میکنند، میتوانند اندازه
اجسام را در دو مقياس میکرو و
نانو با هم مقایسه کنند. در بخش
دوم دانشآموزان با روشهای دیدن
مقیاس نانو (همانند استفاده از
میکروسکوپها و پراش نور) آشنا
میشوند، از نزدیک آنها را مورد
بررسی قرار داده و با آنها آزمايش
میکنند.
دانشآموز عزيز: اين دوره به شکلی
طراحی شده که تا حد زيادی میتوان
آنرا بهطور خودآموز دنبال کرد.
شما با ديدن فايل ارائه و انجام
فعاليتها و آزمايشها به ترتيبی
که در اين فايل آمده، میتوانيد
اين دوره را برای خود اجرا کنيد.
بعلاوه مقالههای مرتبط سايت نيز
میتوانند، به طی بهتر دوره به
شما کمک نمايند. اگر سوالی
داشتيد، میتوانيد از طريق سايت
(info@nanoclub.ir) با گروه
نويسندگان مکاتبه کنيد.
فعالیت1- تبدیل در سيستم SI
در اين بخش ابتدا دانشآموزان با
سیستم SI آشنا میشوند و با آگاهی
از مبدا پيدايش نماد علمی و
کاربری آن، اين مفهوم را
میآموزند. در ادامه اين فعاليت،
دانشآموزان با انجام چند تبديل
واحد (که تمرکز آن بر واحد طول،
حجم و جرم) با نمادنويسی علمی
آشنا میشوند.
فعالیت 2- طبقهبندی اشياء بر
اساس اندازه
هدف فعالیت دوم، توسعه مفهوم مشکل
مقیاس است. در این فعالیت ابتدا
کارتهايی در اختيار دانشآموزان
قرار داده میشود که تصاويری از
اجسام مختلف بر روی آنها وجود
دارد. در ادامه از آنها خواسته می
شود تا تصاویر اشیائی را که در
محدوده 10 تا 10(^-11) هستند را
از کوچک به بزرگ مرتب کنند.
دانشآموزان بايد بتوانند در
مرحله بعد اجسامی را که در مقیاس
نانو هستند، تشخیص دهند. در قسمت
پايانی اين فعاليت که در واقع
نقطه شروع بخش دوم دوره است،
دانشآموزان با ابزارهايی آشنا می
شوند که برای مشاهده اشیائی با
اندازههای مختلف مورد اسفتاده
قرار میگيرند.
آزمایش 1- ابزارهای اندازهگیری
در اولين آزمایش اين دوره، دانش
آموزان درباره وسایل مختلف اندازهگیری
(که در به طور معمول در آزمایشگاه
هر مدرسهای وجود دارند) نکاتی را
میآموزند و از آنها برای اندازهگیری
اشیا کوچک استفاده میکنند. این
آزمایش از سه بخش تشکيل شده است
که در طی آن دانشآموزان برای
اندازهگیری طولهای کوچک از
میکرومتر، برای اندازه گیری وزنهای
اندک از ترازو و برای اندازه گیری
حجمهای کوچک از میکروپیپت
استفاده میکنند.
آزمایش 2- استفاده از
میکروسکوپ نوری
در آزمایش دوم دانش آموزان مطالبی
را درباره میکروسکوپ نوری، اجزای
آن و چگونگی اندازهگيری موجودات
ميکرومقياس (مانند کک) به کمک آن
فراخواهند گرفت.
آزمایش 3- پراش
در آزمایش پايانی اين دوره، دانش
آموزان با اندازهگیری قطر موی
انسان به کمک پراش میآموزند که
چگونه میتوان با استفاده از نور
و الگوهای پراش، اشياء کوچک را
اندازهگیری کرد.
|
