न्यानो टेक्नोलोजी तिर कदम
हजारौं वर्ष पहिले, मानिसहरूले वरपरका शरीरहरू के बनेका छन् भनेर सोच्थे। जवाफहरू फरक-फरक थिए। पुरातन ग्रीसमा, वैज्ञानिकहरूले सबै शरीरहरू साना अविभाज्य तत्वहरू मिलेर बनेका छन्, जसलाई तिनीहरूले परमाणुहरू भन्थे भन्ने धारणा व्यक्त गरे। कति थोरै, उनीहरूले निर्दिष्ट गर्न सकेनन्। धेरै शताब्दीहरूको लागि, ग्रीकहरूको विचार मात्र परिकल्पना रह्यो। तिनीहरू XNUMX औं शताब्दीमा तिनीहरूलाई फिर्ता गरियो, जब अणु र परमाणुहरूको आकार अनुमान गर्न प्रयोगहरू गरियो।
ऐतिहासिक रूपमा महत्त्वपूर्ण प्रयोगहरू मध्ये एक, जसले कण आकारहरू गणना गर्न सम्भव बनायो अंग्रेजी वैज्ञानिक लॉर्ड रेले। यो प्रदर्शन गर्न सरल र एकै समयमा धेरै विश्वस्त भएकोले, हामी यसलाई घरमा दोहोर्याउने प्रयास गरौं। त्यसपछि हामी दुई अन्य प्रयोगहरूमा फर्कन्छौं जसले हामीलाई अणुहरूको केही गुणहरू सिक्न अनुमति दिनेछ।
कण आकारहरू के हुन्?
चामल। 1. निकालिएको पेट्रोलमा तेलको घोल राख्नको लागि सिरिन्ज तयार गर्ने विधि; p - पोक्सीलिन,
c - सिरिन्ज
निम्न प्रयोग सञ्चालन गरेर यस प्रश्नको जवाफ दिने प्रयास गरौं। 2 सेमी सिरिंजबाट3 प्लन्जर हटाउनुहोस् र यसको आउटलेटलाई पोक्सिलिनले बन्द गर्नुहोस् ताकि यसले सुई घुसाउनको लागि आउटलेट ट्यूब पूर्ण रूपमा भर्छ (चित्र 1)। Poxilina कडा नभएसम्म हामी केही मिनेट पर्खन्छौं। जब यो हुन्छ, लगभग 0,2 सेन्टिमिटर सिरिन्ज मा खन्याउन3 खाद्य तेल र यो मूल्य रेकर्ड। यो प्रयोग गरिएको तेलको मात्रा हो।o। सिरिन्जको बाँकी भोल्युम पेट्रोलको साथ भर्नुहोस्। एकसमान समाधान प्राप्त नभएसम्म तारको साथ दुवै तरल पदार्थहरू मिलाउनुहोस् र कुनै पनि होल्डरमा ठाडो रूपमा सिरिन्ज फिक्स गर्नुहोस्।
त्यसपछि बेसिनमा तातो पानी हाल्नुहोस् ताकि यसको गहिराई 0,5-1 सेन्टीमिटर होस्। तातो पानी प्रयोग गर्नुहोस्, तर तातो होइन, ताकि बढ्दो बाफ देख्न सकिँदैन। अनियमित परागको सतह सफा गर्न हामी पानीको सतहमा कागजको स्ट्रिप धेरै पटक तान्दछौं।
हामी ड्रपरमा तेल र पेट्रोलको अलिकति मिश्रण जम्मा गर्छौं र ड्रपरलाई पानीको साथ भाँडोको बीचमा चलाउँछौं। बिस्तारै इरेजरमा थिचेर, हामी पानीको सतहमा सकेसम्म सानो थोपा छोड्छौं। तेल र पेट्रोलको मिश्रणको एक थोपा पानीको सतहमा सबै दिशाहरूमा व्यापक रूपमा फैलिनेछ र सबैभन्दा अनुकूल परिस्थितिहरूमा एक कण व्यास बराबर मोटाईको साथ एक धेरै पातलो तह बनाउँछ - तथाकथित। मोनोमोलिक्युलर तह। केहि समय पछि, सामान्यतया केहि मिनेटमा, पेट्रोल वाष्पीकरण हुनेछ (पानीको तापक्रम बढ्दै जाँदा) सतहमा मोनोमोलेक्युलर तेलको तह छोडेर (चित्र २)। नतिजा तहमा प्रायः धेरै सेन्टिमिटर वा बढीको व्यास भएको सर्कलको आकार हुन्छ।
चामल। 2. पानीको सतहमा तेलको मोनोमोलेक्युलर तह
m - श्रोणि, c - पानी, o - तेल, D - गठन व्यास, d - गठन मोटाई
(तेल कण आकार)
हामी टर्चबाट प्रकाशको किरणलाई विकर्ण रूपमा निर्देशित गरेर पानीको सतहलाई उज्यालो बनाउँछौं। यस कारण, तहको सीमाहरू बढी देखिन्छन्। पानीको सतहभन्दा ठीक माथि राखिएको शासकबाट हामी सजिलैसँग यसको अनुमानित व्यास D निर्धारण गर्न सक्छौं। यो व्यास थाहा पाउँदा, हामी वृत्तको क्षेत्रफलको लागि सूत्र प्रयोग गरेर तह S को क्षेत्रफल गणना गर्न सक्छौं:
यदि हामीलाई थाहा थियो कि तेल V को भोल्युम के हो1 ड्रप ड्रपमा समावेश छ, त्यसपछि तेल अणु डी को व्यास सजिलै संग गणना गर्न सकिन्छ, मानिन्छ कि तेल पग्लिएको छ र सतह S को साथ एक तह बनाइएको छ, अर्थात्:
सूत्रहरू (1) र (2) र एक साधारण रूपान्तरण तुलना गरेपछि, हामी एउटा सूत्र प्राप्त गर्छौं जसले हामीलाई तेलको कणको आकार गणना गर्न अनुमति दिन्छ:
भोल्युम V निर्धारण गर्ने सबैभन्दा सजिलो, तर सबैभन्दा सही तरिका होइन1 सिरिन्जमा रहेको मिश्रणको कुल भोल्युमबाट कति थोपाहरू प्राप्त गर्न सकिन्छ भनेर जाँच गर्न र यो संख्याद्वारा प्रयोग गरिएको तेल Vo को भोल्युमलाई विभाजन गर्ने हो। यो गर्नको लागि, हामी पिपेटमा मिश्रण सङ्कलन गर्छौं र थोपाहरू सिर्जना गर्छौं, तिनीहरूलाई पानीको सतहमा खसाल्दा उस्तै आकार बनाउन प्रयास गर्दै। सम्पूर्ण मिश्रण समाप्त नभएसम्म हामी यो गर्छौं।
अझ सटीक, तर बढी समय खपत गर्ने विधि भनेको पानीको सतहमा तेलको थोपा बारम्बार छोड्नु, मोनोमोलेक्युलर तेलको तह प्राप्त गर्नु र यसको व्यास नाप्नु हो। निस्सन्देह, प्रत्येक तह बनाउनु अघि, पहिले प्रयोग गरिएको पानी र तेल बेसिनबाट बाहिर खन्याउनुपर्छ र सफा गर्नुपर्छ। प्राप्त मापनबाट, अंकगणितीय माध्य गणना गरिन्छ।
प्राप्त मानहरूलाई सूत्र (3) मा प्रतिस्थापन गर्दै, एकाइहरूलाई रूपान्तरण गर्न र मिटर (m) र V मा अभिव्यक्ति व्यक्त गर्न नबिर्सनुहोस्।1 घन मिटरमा (m3)। मिटरमा कण आकार प्राप्त गर्नुहोस्। यो आकार प्रयोग गरिएको तेल प्रकार मा निर्भर हुनेछ। नतिजा गलत हुन सक्छ किनभने बनाइएको सरलीकरण अनुमानहरू, विशेष गरी किनभने तह मोनोमोलेक्युलर थिएन र ड्रपलेट आकारहरू सधैं समान थिएनन्। यो देख्न सजिलो छ कि एक मोनोमोलेक्युलर तहको अनुपस्थितिले d को मूल्यको अत्यधिक मूल्याङ्कन गर्दछ। तेल कणहरूको सामान्य आकारहरू 10 को दायरामा छन्।-8-10-9 m. ब्लक १०-9 m भनिन्छ न्यानोमिटर र प्रायः बूमिङ क्षेत्रमा प्रयोग गरिन्छ भनेर चिनिन्छ न्यानो टेक्नोलोजी.
तरल को "गायब" मात्रा
चामल। 3. तरल संकुचन परीक्षण पोत को डिजाइन;
g - पारदर्शी, प्लास्टिक ट्यूब, p - poxylin, l - शासक,
t - पारदर्शी टेप
निम्न दुई प्रयोगहरूले हामीलाई विभिन्न शरीरका अणुहरू फरक आकार र आकारहरू छन् भन्ने निष्कर्षमा पुग्न अनुमति दिनेछ। पहिलोको लागि, 1-2 सेन्टीमिटर आन्तरिक व्यास र 30 सेन्टिमिटर लामो पारदर्शी प्लास्टिक ट्यूबका दुई टुक्राहरू काट्नुहोस्। ट्यूबको प्रत्येक टुक्रालाई स्केलको विपरित छुट्टै रुलरको किनारमा टाँसिएको टेपको धेरै टुक्राहरू टाँसिएको हुन्छ (चित्र। ३) पोक्सीलिन प्लगको साथ नलीको तल्लो छेउ बन्द गर्नुहोस्। ठाडो स्थितिमा टाँसिएको नलीको साथ दुवै शासकहरू ठीक गर्नुहोस्। नलीको आधा लम्बाइको स्तम्भ बनाउनको लागि एउटा नलीमा पर्याप्त पानी हाल्नुहोस्, 3 सेन्टीमिटर भन्नुहोस्। दोस्रो टेस्ट ट्यूबमा एथिल अल्कोहलको समान मात्रा हाल्नुहोस्।
अब हामी सोध्छौं, दुवै तरल पदार्थको मिश्रणको स्तम्भको उचाइ कति हुन्छ? तिनीहरूलाई प्रयोगात्मक जवाफ प्राप्त गर्न प्रयास गरौं। पानीको नलीमा अल्कोहल हाल्नुहोस् र तुरुन्तै तरलको शीर्ष स्तर मापन गर्नुहोस्। हामी यो स्तरलाई नलीमा वाटरप्रूफ मार्करको साथ चिन्ह लगाउँछौं। त्यसपछि एक तार संग दुवै तरल मिश्रण र स्तर फेरि जाँच गर्नुहोस्। हामीले के नोटिस गर्छौं? यो बाहिर जान्छ कि यो स्तर घटेको छ, अर्थात्। मिश्रणको भोल्युम यसलाई उत्पादन गर्न प्रयोग गरिने सामग्रीहरूको मात्राको योगफलभन्दा कम हुन्छ। यो घटना तरल मात्रा संकुचन भनिन्छ। भोल्युममा कमी सामान्यतया केही प्रतिशत हुन्छ।
मोडेल व्याख्या
कम्प्रेसन प्रभाव व्याख्या गर्न, हामी एक मोडेल प्रयोग सञ्चालन गर्नेछौं। यस प्रयोगमा रक्सीका अणुहरू मटरको दानाले प्रतिनिधित्व गर्नेछन्, र पानीका अणुहरू खसखसको दाना हुनेछन्। पहिलो, साँघुरो, पारदर्शी भाँडोमा ०.४ मिटर अग्लो ठूला दाना भएको मटर हाल्नुहोस्, उदाहरणका लागि, एउटा अग्लो भाँडो। उही उचाइको दोस्रो समान भाँडामा खसखसको दाना हाल्नुहोस् (फोटो 0,4a)। त्यसपछि हामी मटरको साथ भाँडामा खसखसको दाना खन्याउछौं र अनाजको माथिल्लो स्तर पुग्ने उचाइ मापन गर्न एक शासक प्रयोग गर्छौं। हामी यो स्तरलाई मार्कर वा भाँडामा औषधि रबर ब्यान्डले चिन्ह लगाउँछौं (फोटो 1b)। कन्टेनर बन्द गर्नुहोस् र यसलाई धेरै पटक हिलाउनुहोस्। हामी तिनीहरूलाई ठाडो रूपमा राख्छौं र अनाजको मिश्रणको माथिल्लो स्तर कुन उचाइमा पुग्छ भनेर जाँच गर्छौं। यो बाहिर जान्छ कि यो मिश्रण अघि भन्दा कम छ (फोटो 1c)।
प्रयोगले देखाएको छ कि मिक्स गरेपछि, सानो अफिमको दानाले मटर बीचको खाली ठाउँहरू भर्यो, जसको परिणामस्वरूप मिश्रणले ओगटेको कुल मात्रा घट्यो। मदिरा र केही अन्य तरल पदार्थमा पानी मिसाउँदा यस्तै अवस्था हुन्छ। तिनीहरूका अणुहरू सबै आकार र आकारहरूमा आउँछन्। नतिजाको रूपमा, साना कणहरूले ठूला कणहरू बीचको खाली ठाउँहरू भर्छन् र तरलको मात्रा कम हुन्छ।
फोटो 1. कम्प्रेसन मोडेलको अध्ययनको निम्न चरणहरू:
क) सिमी र अफिमको दाना अलग भाँडामा,
ख) बगाएपछि दाना, ग) मिक्स गरेपछि दानाको मात्रामा कमी
आधुनिक प्रभावहरू
आज यो राम्रोसँग थाहा छ कि हाम्रो वरपरका सबै शरीरहरू अणुहरू मिलेर बनेका छन्, र ती, बारीमा, परमाणुहरू मिलेर बनेका छन्। दुबै अणुहरू र परमाणुहरू स्थिर अनियमित गतिमा छन्, जसको गति तापक्रममा निर्भर गर्दछ। आधुनिक माइक्रोस्कोपहरूको लागि धन्यवाद, विशेष गरी स्क्यानिङ टनेलिङ माइक्रोस्कोप (STM), व्यक्तिगत परमाणुहरू अवलोकन गर्न सकिन्छ। विधिहरू पनि ज्ञात छन् कि एक परमाणु बल माइक्रोस्कोप (AFM-) प्रयोग गर्नुहोस्, जसले तपाईंलाई व्यक्तिगत परमाणुहरूलाई सही रूपमा सार्न र तिनीहरूलाई प्रणालीहरूमा संयोजन गर्न अनुमति दिन्छ। nanostructures। सङ्कुचन प्रभाव पनि व्यावहारिक प्रभाव छ। आवश्यक मात्राको मिश्रण प्राप्त गर्न आवश्यक केही तरल पदार्थहरूको मात्रा चयन गर्दा हामीले यसलाई ध्यानमा राख्नुपर्दछ। तपाईले यसलाई ध्यानमा राख्नु पर्छ, सहित। भोडकाको उत्पादनमा, जुन तपाईलाई थाहा छ, मुख्यतया इथाइल अल्कोहल (रक्सी) र पानीको मिश्रण हो, किनकि परिणामस्वरूप पेयको मात्रा सामग्रीको मात्राको योग भन्दा कम हुनेछ।
