America.gov

نانوتکنولوژی: میان اتم ها

علم نانو توانایی مشاهده، اندازه گیری و تولید اشیاء را در مقیاس یک به صد نانومتر شرح می دهد (یک ورق کاغذ حدود 100 هزار نانومتر ضخامت دارد).

در این مقیاس، خواص مواد از ویژگی های اتم های منفرد، مولکول ها و ماده متفاوت است. پژوهش نانوتکنولوژی به ایجاد مواد و وسایلی کمک می کند که این ویژگی های جدید را مورد استفاده قرار می دهند.

این گالری کار دانشمندان را در مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا نشان می دهد . دراینجا 12 اتم کوبالت که به شکل دایره روی یک سطح مسی چیده شده اند از تداخل امواج الکترون به شکل گل داوودی درآمده اند.

طاس اکسید منیزیم

دانشمندان مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا نظم های سه بعدی جدید را برای تصویربرداری شیمیایی ایجاد می کنند. پژوهشگران با استفاده از اسکن یک میکروسکوپ الکترونی، یک صفحه منحنی، و موج یاب حساس می توانند تصاویری بسازند که اجزای شیمیایی اشکال پیچیده ساختارهای کریستالی را آشکار می کنند.

این تصویر، مکعب های اکسید منیزیم را نشان می دهد. نانو ذرات طلا را روی سطوح کریستال قرار گرفته اند تا موضع نگاری سطح را به کمک آن مشخص کنند.

راه پله سیلیکون

پله های سیلیکون به عنوان یک راهنمای طبیعی برای اندازه گیری ابعاد عمودی عمل می کنند. این “نشان” سیلیکونی دارای بلندی های نردبانی است که از ده ها تا صدها نانومتر متغیر است و به طور نزولی به یک سطح یک اتمی منتهی می شود که تنها 0.3 نانومتر اندازه گیری می شود.

میکروسکوپ مورد استفاده برای گرفتن این تصویر، بر روی یک بلوک سیمانی مجزا قرار گرفته که به فنرهای هوایی مجهز است تا کوچک ترین ارتعاشات را که می تواند اندازه گیری های در مقیاس نانو را مخدوش کند، خنثی کند.

مقاومت لایه های نازک

این میکروگراف رنگی یک ورقه عایق منفذ دار نانو با یک روش جدید اندازه گیری مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا “چروک خورده” است. این روش، مقاومت و خشکی یک ورقه نازک نمونه را در حدود 2 ثانیه اندازه می گیرد که قابل قیاس با چندین دقیقه ای است که برای دندانه گذاری و دیگر شیوه های متعارف مورد نیاز است.
تکنیک مورد استفاده مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا آزمایش با ظرفیت بالا را امکان پذیر می سازد، به طوری که حتی صدها یا حتی چند هزار نمونه مختلف که در اصل با یکدیگر متفاوتند را می توان در توالی سریع آزمایش نمود.

اندازه گیری نانوسلول

دراندازه گیری جدید مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا از کانال هایی با اندازه میکرومتر که بر روی یک وسیله حک شده، برای ایجاد نانو سلول های سوار شده به نام لیپوزوم با اندازه های خاص از 240 نانومتر تا 100 نانومتر استفاده می شود.

نقاط اوج بر روی این طرح سه بعدی نشان می دهد که کجا بیشترین تجمع های لیپوزوم در میکرو کانال شکل می گیرد. این روش ممکن است به عنوان شیوه ای برای وارد کردن داروهای شفابخش کاربرد داشته باشد.

مونه مغناطیسی

این طرح ، حوزه های مغناطیسی را نشان می دهد – نقاطی که جهت خاصیت طبیعی مغناطیسی یکنواخت است – در حلقه های نازک ماده ای که به تازگی برای ساختن وسایل پایدار منطقی پیشرفت داده شده است.

تغییر رنگ نشان دهنده جهت مغناطیسی شدن ماده است. وسیله ای که مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا طراحی کرده و در یک آزمایشگاه پیشرفته اندازه گیری مترولوژی، 12متر زیر زمین قرار دارد، این اطلاعات را که دارای بالاترین میزان تفکیک پذیری مغناطیسی تصویر برداری می باشد، ثبت کرده است.

شکل ماده جدید

تصاویر یک شکل متراکم شده از اتم های جفتی فرمیون پتاسیم که به رنگ کاذب هستند. نقاط بالاتر تراکم بیشتر اتم ها را نشان می دهد.

تصاویر از چپ به راست منطبق با افزایش مقاومت جذب بین اتم هاست که چنانکه مقاومت حوزه های مغناطیسی تغییر می یابد، جفت های فرمیون را تشکیل می دهند.

نانوویژن بصری

یک تکنولوژی تصویربرداری بصری که درمؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا در دست بررسی است، از ترکیبی از امواج نوری کنترل شده از لحاظ دینامیکی استفاده می کند که برای این ویژگی های خاص همچون پولاریزاسیون بهینه سازی شده است.
چگونگی پخش شدن حوزه نور تنظیم شده – که برای مشخص کردن هندسه خاص هر نوع نمونه طراحی شده – پس از اصابت به هدف ممکن است اشکالی کوچکتر از ده نانومتر را نشان دهد.

مولکول های کروی کربن پزشکی

نوآوری لونا ویرجینیا، این نمونه کامپیوتری مولکول را ساخت و قصد دارد مولکول های کروی جدید که باکی بالز نیز نامیده می شوند را تولید کند؛ موادی که برای تشخیص پزشکی و دیگر کاربردهای تجاری و نظامی استفاده می شوند. مولکول کروی و باکی بال به نام مهندس ر. باک مینستر فولر نامیده شد که مدل شبیه سازی شده ژئودزیک را در سال های دهۀ 1940 ساخت.

تکنولوژی شرکت تا حدودی با جایزه 2001 طرح تکنولوژی پیشرفته مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا توسعه یافت که به تسریع روند توسعه برای مواد نانو برای تصویر برداری پزشکی و انتقال دارو کمک کرد.

دام تله پورتیشن

فیزیک دانان مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا “تله پورتیشن” را از طریق انتقال ویژگی های اصلی یک اتم به اتم دیگر بدون استفاده از یک ارتباط فیزیکی نشان داده اند.
طبق اعلام شرکت آی بی ام، تله پورتیشن نامی است که نویسندگان علمی- تخیلی به شاهکار متلاشی کردن یک شیء یا شخص در مکانی داده اند، در حالیکه نسخه کامل بدل جای دیگری ظاهر می شود.
در این تصویر، تله پورتیشن در درون یک تله یونی که از الکترودهای طلایی ساخته شده روی می دهد که درون آلومینیوم قرار گرفته است. حوزه تله شکاف افقی نزدیک مرکز تصویر است.

نانو وایرها

پژوهش گران مؤسسه ملی استانداردها و تکنولوژی آمریکا روشی را برای قرار دادن نانو وایرهای تک کریستالی، که از لحاظ تجاری اهمیت زیاد دارد، به نمایش گذاشته اند.
تصویر اسکن شده میکروسکوپ الکترونی ردیف هایی از نانو وایرهای اکسید روی افقی را نشان می دهد که بر روی سطح کبود قرار داده شده است.
نانو ذرات طلا بر روی هر دو انتهای ردیف مشهود است. نانو وایرها تنها 3 نانومتر ضخامت دارند.