ٍstudent of Ferdowsi university
Using a model of conducting cylinder with a few number of impurities on its surface, we investigate the effects of magnetic impurity scattering on the conductance of metallic single-wall carbon nanotubes. The nonlinear part of conductance, which is due to the interaction of conduction electrons with impurities, is obtained. The signature of Kondo anomaly is found in the nonlinear conductance and it is shown that its amplitude strongly depends on the position of impurities and diameter of nanotube We present an analytical method for calculating the energy spectra of electron and hole in V-groove quantum wire. The carrier ground states as well as the wave functions are calculated by an effective potential model together with a suitable coordinate transformation that allows the decoupling of the twodimensional wave function. The result clearly indicates the strong confinement of both electrons and holes. The calculated energy of carrier and wave function by this analytical method are in good agreement with the earlier numerical investigations. من فكر مي كنم همه مردم مي خواهند بدانند كه ما از كجا آمده ايم و جهان چگونه آغاز شده است. فيزيكدانان در پاسخ به اين پرسش كه جهان چگونه آغاز شده است، نظريه انفجار بزرگ را مطرح مي كنند. طبق اين نظريه جهان ۷۱ ميليارد سال پيش از حالتي بسيار چگال و داغ سربر آورده است. اين نظريه بر انبساط مشاهده شده فضا و بررسي قرمزگرايي مبتني است. دانشمندان بر پايه اين مشاهده ها نتيجه گرفتند كه جهان از وضعيتي كه ماده و انرژي آن در حالتي بسيار چگال و دماي زياد قرار داشت، آغاز شده است. در عين حال دانشمندان در اين مورد كه پيش از آن جهان در چه وضعيتي بود، اتفاق نظر ندارند.نظريه انفجار بزرگ كه مبتني بر ملاحظات نظري است، تاييد مشاهده هاي تجربي را نيز به همراه دارد. به لحاظ مشاهده اي اخترشناسان دريافته بودند كه سحابي هاي مارپيچ در حال دور شدن از زمين هستند، هر چند اين رصدگران نه متوجه معني كيهان شناختي اين پديده بودند و نه اصولا مي دانستند كه اين سحابي ها، كهكشان هاي ديگري غير از كهكشان راه شيري ما است. در سال ۱۹۲۷ يك كشيش كاتوليك به نام جورج لوماتره با استفاده از رابطه هاي نسبيت عام اينشتين و مشاهده پس رفت سحابي هاي مارپيچ نتيجه گرفت كه جهان ما با انفجار «اتم اوليه» آغاز شده است. اين نظريه بعدها انفجار بزرگ نام گرفت.ادويل هابل در سال ۱۹۲۹ توانست شاهدي رصدي براي نظريه لوماتره فراهم آورد. وي كشف كرد كه نور ديگر كهكشان ها قرمزگرايي دارد كه مقدار آن متناسب با فاصله آن كهكشان از زمين است. امروزه اين قانون را به نام قانون هابل مي شناسند. طبق اصل كيهان شناسي اگر مقياس هاي بسيار بزرگ را در نظر آوريم، در جهان هيچ جهت يا مكاني بر ديگري ترجيح ندارد. هابل با توجه به اين اصل گفت كه جهان در حال انبساط است. اين ديدگاه با ديدگاه اينشتين در مورد جهان كه آن را بي پايان و ايستا مي دانست در تعارض بود.در آن زمان دو احتمال مختلف براي وضعيت جهان مطرح شد. يكي نظر انفجار بزرگ لوماتره بود كه جورج گاموف طرفدار آن بود و به گسترش آن بسيار كمك كرد و ديگر مدل حالت ايستاي فرد هويل بود. طبق اين مدل تمام نقاط جهان با گذشت زمان هيچ تغييري نمي كرد. در حقيقت هم همين فرد هويل بود كه اصطلاح انفجار بزرگ يا Big Bang را سر زبان ها انداخت. وي در يك سخنراني در سال ۱۹۴۹ بارها از نظريه لوماتره با عنوان Big Bang نام برد و آن را به تمسخر گرفت. وي سال هاي بعد هم در ديگر سخنراني هايش به تمسخر انديشه هاي لوماتره پرداخت، اما در نهايت Big Bang به عنوان نام رسمي نظريه لوماتره شناخته شد. اين دو نظريه سال هاي متمادي به موازات يكديگر گسترش يافتند و هركدام طرفداران بسياري يافتند اما با توسعه اخترشناسي شواهد رصدي از ايده انفجار بزرگ حمايت كردند و معلوم شد كه جهان از حالتي بسيار داغ و چگال آغاز شده است. از سال ۱۹۶۵ نيز كه تابش هاي ريزموج پس زمينه كيهاني كشف شد، نظريه انفجار بزرگ بهترين نظريه پردازي توجيه سرآغاز و چگونگي تكامل جهان محسوب مي شود. در حقيقت تمام كارهاي نظري در كيهان شناسي بر مبناي نظريه انفجار بزرگ يا نسخه تغيير يافته و اصلاح شده آن است. پژوهش هاي كنوني در كيهان شناسي نيز به بررسي و درك چگونگي تشكيل كهكشان ها با استفاده از نظريه انفجار بزرگ و درك رويدادها در لحظه انفجار بزرگ مربوط مي شود.طبق اين نظريه همزمان با انبساط تده اوليه چگال و داغ، دما نيز به تدريج كاهش يافت.بعد از گذشت حدود ۳۵ ۱۰ ثانيه انتقال فازي صورت گرفت كه باعث شد جهان به طور نمايي رشد كند. اين دوره را با عنوان تورم كيهاني مي شناسند.پس از آنكه تورم كيهاني متوقف شد، مواد تشكيل دهنده به صورت پلاسماي كوآرك گلوئون بودند. در اين حالت ذرات تشكيل دهنده پلاسما با سرعت هاي نسبيتي در حال حركت بودند. با گسترش و انبساط جهان دما نيز به تدريج كاهش يافت و با تركيب اجراي پلاسما با هم، پروتون ها و نوترون ها شكل گرفتند. بعدها بعضي از پروتون ها و نوترون ها با يكديگر تركيب شدند و طي فرآيندي با نام هسته زايي، هسته هاي لوتريم و هليم را به وجود آوردند. پس از گذشت حدود ۳۰۰ هزار سال از انفجار بزرگ الكترون ها نيز به اتم ها ملحق شدند و اتم ها را كه به طور عمده هيدروژن بود، به وجود آوردند. در اين زمان تابش از ماده جدا شد و در نتيجه در كل جهان مانعي در برابر نور وجود نداشت. به چنين تابش هايي، تابش ريزموج پس زمينه مي گويند.
دكتر كنجي اوتا ، مدير فناوري شركت شارپ ميگويد:"شارپ و نانوسيس پيشرفت استثنايي در زمينهي توسعه فناوري سلول سوختي براي استفاده در محصولات الكترونيكي قابل حمل داشتهاند. اين همكاري گسترده، روابط كاري موفق و اطمينان شارپ نسبت به فناوري نانوسيس براي دستيابي به فرصتهاي طلايي بازار را مورد تاكيد قرار ميدهد."
همچنين كالوين چو ، مدير اجرايي شركت نانوسيس ميگويد:"به همان ميزان كه قابليت وسايل الكترونيكي قابلحمل افزايش مييابد، نياز به افزايش توان باتريها در قالبهاي كوچكتر و سبكتر اهميت بيشتري مييابد." وي ميافزايد:"ما بسيار مفتخريم كه همكاريهاي خود را با يكي از پيشگامان صنعت نظير شارپ گسترش ميدهيم تا بتوانيم فرصتهاي اين بازار را مورد هدف قرار دهيم."
شركت نانوسيس پيشگام در زمينهي توسعهي محصولات مبتني بر فناوري نانو با استفاده از نانوساختارهاي غيرآلي با عملكرد بالا ميباشد. براي اطلاعات بيشتر در مورد اين شركت ميتوانيد به پايگاه اينترنتي www.nanosysinc.com مراجعه كنيد.
شركت شارپ نيز يكي از توسعهدهندگان جهاني در زمينهي محصولات نوآور و فناوريهاي اصلي ميباشد كه نقش كليدي در شكلدهي آيندهي وسايل الكترونيكي خواهند داشت. براي اطلاعات بيشتر در مورد اين شركت ميتوانيد به پايگاه اينترنتي http://sharp-world.com/index.html مراجعه كنيد.
اين ابزارها بگونهاي طراحي شدهاند كه بسياري از مشكلات فناوريهاي موجود را برطرف ميسازند و به جراحان قلب اين امكان را ميدهند كه تا روش درمان خود را بر اساس نيازهاي شخصي هر مريض تغيير داده و تطبيق دهند.
وسايل تشخيصي موجود فقط در ويژگيهاي ساختاري بزرگ را مشخص ميكنند، به عنوان مثال فقط ميزان گرفتگي يك رگ كرونر را نشان ميدهند. vPredict يك كاتتر نوري مبتني بر طيفسنجي رامان است كه ميتواند حتي تركيبات شيميايي پلاك مسدود كننده عروقي را تعيين نمايد.
روش طيفسنجي رامان يك روش ارزيابي شناخته شده كمي و كيفي بسيار دقيق اجزاء تشكيل دهنده مواد ميباشد. با شناخت دقيق تركيب پلاك مسدودكننده عروق كرونر و وضعيت باليني ايجاد شده در اثر تركيبات مذكور، جراح ميتواند بهترين درمان را براي مريض انتخاب نمايد. در اولين سري از اين كاتترها امكان شناسايي كلسترول، استرهاي كلسترول، تريگليسريدها، پروتئينها و خون ممكن شده است. در سري بعد اين ابزار امكان ارزيابي تعداد بسيار بيشتري از مواد مهيا خواهد شد و اينگونه امكان درك بهتر روند تصلب شرايين ممكن ميشود.
فناوري موجود در استنتها بگونهاي است كه امكان باز شدن عروق نيمهبسته يا كاملا بسته را ممكن ميسازد اما مسائل مربوط به كيفيت اين ابزارها سبب بروز مشكلاتي همچون انسداد مجدد عروق، رشد جدار عروق و انعقاد ديررس ميگردد.
vProtect ابزار جديدي است كه بگونهاي طراحي شده كه اين مشكلات را برطرف ميسازد و كاربردهاي استنتها را افزايش ميدهد. از اين ابزار در مواردي كه عروق كاملا بسته نشدهاند و جريان خون محدود نشده است نيز ميتوان استفاده كرد. از اهداف توسعه اين سيستم كاهش صدمات عروقي و افزايش ساخت عروق جديد عنوان شده است.
ادامه مطلب
اين کابل ارتعاشي شايد روزي در رايانههاي کوانتومي که براي انجام عملکردهاي خاصي همچون شکستن کد و جستجو در بانکهاي اطلاعاتي بر رفتار کوانتومي مبتني بوده و بسيار سريعتر از رايانههاي امروزي ميباشند، مورد استفاده قرار بگيرند. به علاوه، توليد اجزاي ابرهادي توسعهيافته در موسسه ملي استاندارد و فناوري ، بسيار آسانتر از کانديداهاي رقيب ديگر بوده و افزايش مقياس توليد آنها براي کاربردهاي عملي نيز امکانپذيرتر است.
بر خلاف ابزارهاي الکترونيک معمول که اطلاعات را به شکل بيتهاي ديجيتالي که ميتوانند يک يا صفر باشند، ذخيره ميکنند، هر حوزه ابرهادي به صورت يک بيت کوانتومي يا کيوبيت عمل ميکند که ميتواند مقادير صفر و يک را به صورت همزمان در خود نگهداري کند. کيوبيتهايي که در اين «ابروضعيت» متشکل از هر دو حالت قرار دارند، ميتوانند به طور همزمان محاسبات بسيار بيشتري نسبت به انواع مشابه معمول خود انجام دهند؛ اين قابليت امکان توليد رايانههاي بسيار سريعتر وقدرتمندتر را فراهم ميکند. بخش ارتعاشي کابل که اطلاعات را ميان دو حوزه ابرهادي منتقل ميکند، ميان دانشمندان به «اتوبوس کوانتومي« معروف است و اين قابليت را دارد که دادهها را ميان دو يا چند کيوبيت منتق نمايد.
کار موسسه ملي استاندارد و فناوري روي جلد مجله Nature شماره 27 سپتامبر آورده شده است. اين دانشمندان ابتدا اطلاعات را در يک کيوبيت کدگذاري نموده و سپس آن را به صورت انرژي ميکروويو به قسمت ارتعاشي کابل براي يک ذخيرهسازي کوتاه به مدت 10 نانوثانيه منتقل نموده، و در نهايت اطلاعات را به صورت موفقيتآميزي به کيوبيت دوم منتقل کردند.
ري سيموندز فيزيکدان NIST ميگويد: «ما عنصر جديدي را براي سيستمهاي اطلاعات کوانتومي آزمايش کرديم. اين امر بسيار مهم است، چرا که بدين معني است که ما ميتوانيم کيوبيتهاي بيشتري را با يکديگر مرتبط کرده و با استفاده از يک عنصر ساده، اطلاعات را ميان آنها جابهجا کنيم».
محققان آمريکايي با استفاده از کاغذ و نانولولههاي کربني، نوع جديدي افزاره ذخيره انرژي انعطافپذير و قابل حمل ساختهاند.
رابرت لينهارد و همکارانش از مؤسسه پليتکنيک رنسلار، با اشباع کردن کاغذ از نانومواد، موفق به ساخت باطري و ابرخازن شدهاند. از اين فناوري تازه ميتوان در مهيا ساختن انرژي براي افزارههاي سيار، تجهيزات زيستپزشکي و باطريهاي تعرقي قابل استفاده در بيابان به استفاده كرد.
لينهارد، يکي از اين محققان، گفت: " ما يک باطري کاغذي، ابرخازن و يک افزاره هيبريدي باطري- ابرخازن ساختهايم که بسيار کموزن و انعطافپذير است و از سلولز که يک ماده طبيعي است، تشکيل شدهاند. آنها در محدوده دمايي 73تا 176 درجه سانتيگراد قابل کاربرد بوده، ميتواند در فريزرها و فرها استفاده شود"
باطريها بهصورت شيميايي انرژي الکتريکي را ذخيره ميکنند....
ادامه مطلب
اين ماده که از عناصر پتاسيم، نيوبيوم، اکسيژن و يونهاي کروم تشکل شده است، ميتواند موجب ايجاد جهش در فناوري گرديده و منجر به توسعه فناوريهاي جديد محاسب کوانتومي گردد.
رايانههاي کوانتومي از انرژي اتمها و مولکولها براي انجام کارهاي محاسباتي يا ذخيرهسازي دادهها در مقياسي وراي رايانههاي امروزي بهره ميبرند. نتايج اين تحقيق اخيراً در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.
در رايانههاي امروزي واحد بنيادي اطلاعات بيت است که ميتواند صفر يا يک باشد. در رايانههاي کوانتومي که فعلاً وجود ندارند، واحد بنيادي اطلاعات کيوبيت (مخفف بيت کوانتومي) است. يک کيوبيت نه تنها ميتواند مقدار صفر يا يک را به خود بگيرد، بلکه به طور همزمان ميتواند ترکيبات مختلف صفر و يک (از جمله صفر و يک) را دارا باشد. بدين ترتيب رايانههاي کوانتومي ميتوانند محاسبات را بسيار موثرتر از رايانههاي امروزي به انجام برسانند.
محققان آزمايشگاه مغناطيس از يک ميدان مفناطيسي قوي و يک تابش ميکروويو براي کار کردن روي اسپين الکترونها در اين ماده جديد استفاده نمودند تا بدين ترتيب شاخصي از مدت زماني که ميتوانند اسپين را کنترل کند به دست بياورند.
بر اساس آزمايشات اين گروه، اين ماده جديد ميتواند در عرض 10 ميکروثانيه و قبل از آنکه پايداري خود را براي نگهداري اطلاعات از دست بدهد، 500 عملکرد از خود بروز دهد. اين توانايي باعث ميشود اين ماده براي کيوبيت کانديداي مناسبي باشد.
اين ترانزيستور ميتواند در 83 درصد موارد يک، دو، يا سه فوتون را مورد شمارش قرار دهد. اين اولين شناساگر مبتني بر ترانزيستور است که ميتواند تعداد فوتونها را بشمارد. شمردن نياز به يک پاسخ خطي و مرحلهاي داشته و ميزان پارازيت بايد پايين باشد. اين قابليت براي شکلهاي پيشرفته مترولوژي نوري دقيق، ضروري ميباشد.
اين شناساگر جديد که به نام QDOGFET خوانده ميشود، حاوي حدود 1000 نقطه کوانتومي ميباشد. اين نقاط به نحوي طراحي شدهاند که پايينترين سطح انرژي هر جزء را در شناساگر دارا باشند.
اعمال يک اختلاف پتانسيل به ترانزيستور موجب ايجاد يک جريان دروني يا کانال ميگردد. فوتونها وارد اين شناساگر شده و انرژي آنها به الکترونهاي لايه جذب کننده نيمههادي منتقل ميشود.
اين امر موجب جدا شدن الکترونها از حفراتي ميگردد که آنها قبلاً اشغال کرده بودند. با جذب هر فوتون، يک حفره داراي بار مثبت توسط نقاط کوانتومي به دام ميافتد، در حالي که الکترون معادل آن حفره به سوي کانال رانده ميشود.
مقدار جريان در کانال به تعداد حفرات به دام افتاده توسط نقاط کوانتومي بستگي دارد. دانشمندان ميتوانند با اندازهگيري پاسخ کانال، تعداد فوتونهاي شناسايي شده را بشمارند.
اين محققان نتايج کار خود را درمقالهاي با عنوان:
"Photon-number-discriminating detection using a quantum-dot, optically gated, field-effect transistor"
منتشر کردهاند.
کاربرد ديگر فناورينانو در صنعت ساختمان، تقويت فولاد، الياف پلاستيکي تقويتشده، افزودنيهاي نانوالياف و سراميکهاي نانوحفرهاي، به منظور کاربردهاي زيستمحيطي است.
ساختار متخلخل نانومتري تا ميليمتري نه چندان قوي سيمان هيدراته باعث ميشود تا کلريدهاي نمکي و ساير ترکيبات شيميايي با عبور از آن و راهيابي به داخل سيمان موجب ترک برداشتن و فساد آن شده، ساليانه هزينههاي اقتصادي گزافي را به بار آورند.
هماکنون محققان براي رفع اين مشکل در حال بررسي خواص نانومقياس سيمان و استفاده از فناورينانو براي ايجاد سيماني محکمتر و پايدارتر و داراي قابليت تحمل بيشتر هستنند.
آنها انتظار دارند با افزودن نانوذرات به سيمان بتوان تخلخل آن را بهبود بخشيده؛ تا آنجا كه به حدي فراتر از تخلخل فومهاي سيليکايي کنوني رسد، افزودن نانو الياف به سيمان، عملکرد آن را نيز بهبود ميدهد. اضافه شدن نانولولههاي کربني به سيمان موجب تقويت استحکام آن و جلوگيري از پيشرفت ترک در کامپوزيتهاي سيماني ميشود و ميتوانند بهعنوان يک عامل هستهساز عمل كرده، موجب سختتر شدن آن شوند
.
گفتني است تحقيق براي توسعه مواد ساختماني جديد با استفاده از فناورينانو همچنان ادامه دارد و دانشمندان اميدوارند دانش ذرات بسيار ريز بتواند با ايجاد تغييرات بسيار بزرگ فوايد اقتصادي فراواني را براي صنعت ساختمان به ارمغان بياورد.
با استفاده از صفحات گرافني پيوسته ديگر حتي نيازي به اتصالات دروني سيمها(وضعيتي مشابه آنچه در دستگاههاي ساختهشده با نانولولههاي کربني وجود دارد) نيست و مدارهاي گرافني ميتوانند در آينده بلوکهاي سازنده اصلي مدارهاي نانومقياس را تشکيل داده، حتي جايگزين ابزارهاي الکترونيکي سيليکوني شوند.
اخيرا ً گروهي از دانشمندان چيني و کانادايي با ساخت يک ابزار نقطه کوانتومي z شکل از جنس نانوروبانهاي گرافني، گام مهمي را در اين زمينه برداشتهاند. اين ابزار اولين ساختار گرافني قابل برنامهريزي است که ميتوان از آن در RAM يا آرايهاي از گيتهاي منطقي و در نهايت رايانههاي نانومقياس استفاده نمود.
اين ابزار جديد گرافني شامل يک اتصال گرافني نانوروباني z شکل(زيگزاگي) و نوکهايي از نوع نانوروبانهاي گرافني نيمهمتناهي مبلي است و تغيير تراز انرژي اتصال مياني آن موجب به دام افتادن نقاط کوانتومي ميگردد.
اگر جه در ابتدا شايد تصور به دام افتادن نقطه کوانتومي در نانوروبانهاي گرافني زيگزاگي فلزي دشوار به نظر ميرسيد؛ اما در اين دستگاه اتصال دروني موجود بين نانوروبانهاي زيگزاگي و مبليشکل موجب محدود شدن حالتهاي نقاط کوانتومي شدهاست. اين يافته در ساخت ابزارهاي نقطه کوانتومي گرافني(صرفنظر از فلزي يا نيمهرسانا بودن آنها) بسيار حائز اهميت است.
اين محققان همچنين دريافتهاند که ميتوان محدوديت اين نقاط کوانتومي را از طريق اتصالات گرافني اريبيشکل و با تنظيم ولتاژ خارجي اعمالشده به هر ناحيه اتصال کنترل نمود. اينکه در اين نقاط اتصال نقطه کوانتومي باشد يا نباشد به حالتهاي خاموش يا روشن(صفر و يک منطقي) بستگي دارد.
جالب توجه آنکه ساخت اين دستگاهها به مراتب آسانتر از ابزارهاي است كه داراي اتصالات نيمهرسانايي متعدد است، همچنين در اين روش زمان دسترسي، بسيار سريعتر از ديناميک مرسوم CMOS حافظههاي دسترسي تصادفي(RAM) است و مصرف برق بسيار کمتري هم دارد.
گفتني است گزارشي از کار اين محققان در نشريه Appl. Phys. Lett. . به چاپ رسيدهاست.
استيون هاوكينگ
ادامه مطلب
| Design By : Night Skin |
بهتر و بهتر شود
Design
