المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 نانولوله‌هاي آب - بخش دوم (زنگ‌ تفريح شماره‌ي 93)
نانولوله‌هاي آب - بخش دوم (زنگ‌ تفريح شماره‌ي 93)زنگ تفريح فيزيك
تحقيق

نانولو‌له‌هاي آب:
 بخش دوم







توجه: اين مطلب ادامه‌ي دو زنگ تفريح قبلي است.


تحقيق

نانولوله‌ها كه ارتباط نزديكي با فلورين‌هاي كروي (buckyball) دارند، استوانه‌هاي كربني هستند به شكل يك ورقه‌ي كربني هگزاگونال كه به شكل استوانه در آمده‌اند. انتهاي استوانه‌ي نيمه‌كروي فلورين محصور شده، كه در شكل معلوم است. ضخامت نانولوله 1 نانومتر است، ولي اتاق اضافي براي نگه ‌داشتن وجود ندارد. طول پيوند «هيدروژن – اكسيژن» در آب 10-10 متر است كه اين اندازه با ضخامت 9-10 متري نانولوله مقايسه مي‌شود، ‌بنابراين اندازه‌ي آن كوچك است. يخ هم به دليل داشتن ساختار باز، مناسب نيست.

تصوير 1- اين تصوير آب را درون نانولوله‌ها در دماي 
 پايين نشان مي‌دهد. اتم‌هاي كربن نانولوله‌اي در
تصوير، قهوه‌اي هستند. اتم‌هاي اكسيژن و هيدروژن
و پوسته‌‌ي يحي درون نانولوله، قرمز و سفيد هستند.
اتم‌هاي اكسيژن و هيدروژن آب مايع در استوانه‌‌‌ي
 نانولوله‌ي يخ به رنگ طلايي نشان داده شده‌اند.

فيزيكدانان براي مطالعه‌ي نانولوله‌هاي آب دستاوردهاي مختلف و زيادي را در شبيه‌سازي رايانه‌اي و آزمايش‌هاي خود داشته‌اند. پراش نوتروني براي تعيين ساختار آب محبوس درون نانولوله‌ها مي‌تواند به كار رود؛ بنابراين پراكندگي ناكسشان نوتروني چگونگي گذار انرژي را از نوترون‌ها به نانولوله‌ها و آب به ويژه در دماهاي پايين آشكار مي‌كند. اين نشان مي‌دهد كه مولكول‌هاي آب چگونه حركت و ارتعاش داشته‌اند و پيوند ميان آن‌ها چگونه شكل گرفته و مجدداً ساخته مي‌شود. در نهايت شبيه‌سازي‌هاي رايانه‌اي براي چگونگي حركت مولكول‌هاي آب نشان داد كه ساختار و حركت مشاهده شده پايدار است.

نتايج

در دماهاي پايين، اندازه‌ي تنگ درون نانولوله‌ به مولكول‌هاي آب را به‌سوي ساختاري غيرعادي سوق مي‌دهد. در 8 كلوين (8 درجه بالاي صفر مطلق)،‌ آب درون نانولوله غشاي نازكي را تشكيل مي‌دهد،‌ كه به شكل يك استوانه يخي مولكول ضخيم است؛ به‌ طوري كه آب مايع درون آن در دماي 2650C- همچنان مايع است!

تصوير 2- اين تصوير فقط آب نانولوله‌اي را نشان
مي‌دهد كه در دماي پايين قرار دارد. مولكول‌هاي
 آب قرمز و سفيد، وسته‌ي يخي هستند.
و مولكولهاي سفيد و سبز، آب درون نانولوله است. 

2 اتم هيدروژن از هر مولكول دروني با اكسيژن ديگر مولكول‌ها پيوند مي‌خورد،‌ ليكن تعداد متوسط پيوندها در اين مولكول‌ها كم‌تر از 2 تا است. يعني كاملاً‌ با آب مايع در دماي اتاق تفاوت دارد. مولكول‌هاي كم دماي آب نانولوله‌اي،‌ در مقايسه با مولكول‌هاي آب در دماي اتاق سريع‌تر حركت مي‌كنند و پيوندها مدام شكسته شده و دوباره ساخته مي‌شود. نمودارهاي پوسته‌ي يخي نانوله‌ها و آب مايع درون آن‌را با يخ و آب معمولي مي‌توان مقايسه كرد. محققان براي كار با نانولوله‌ها، پارامترهاي كوچك‌تري طراحي مي‌كنند كه ممكن است به دانستن چگونگي انتقال پروتئين‌هاي غشايي به آب كمك مي‌كند. همچنين براي بررسي اتفاقي كه هنگام سرد شدن و گرم شدن براي آب مي‌افتد، طراحي مي‌شوند.

تصوير 3- IPNS با توان 750KV. (آزمايشگاه ملي آرگون)

در زمينه‌ي پراكندگي نوترون به عنوان چيزي كامل وسيله‌ي جديد و مهم منبع نوتروني در Oak Ridge National Labratory به بازار مي‌آيد كه منبع قدرتمند‌تري از نوترون‌هاي ضربه‌اي در دسترس و مركزي جهت رشد علم نوترون بايد باشد.

1387/8/15لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1154
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1154