....
بسم الله الرحمن الرحيم
العلاقة بين الحجم والمساحة
قبل أن ندخل إلى مواد النانو فإنة يجب علينا أن نلاحظ العلاقة بين الحجم ومساحة السطح
Relation Between size and Surface Area
نفترض أن لدينا مكعب طول أضلاعة 1 سنتيميتر
فإن حجم هذا المكعب = 1 سنتيميتر مكعب
وحيث أن للمكعب 6 أوجة فإن مساحة السطح لهذا المكعب = مساحة السطح الأول+مسحة السطح الثانى +....الخ
وحيث أن مساحة السطح الواحد = طول الضلع مضروبا فى نفسة(طول الضلع تربيع)= ا سم مربع
فإن المساحة الكلية لأسطح المكعب = 6 سنتيميتر مربع
ماذا لو قمنا بشطر هذا المكعب إلى شطرين متساوييين
سيصبح مجموع أحجام الجزئين متساويا مع حجم المكعب الرئيسى
ولكن ماذا عن مجموع مساحة الأسطح للجزئين الناتجين عن شطر المكعب الأساسى هل سيتساوى مع مساحة المكعب الرئيسى؟
مساحة السطح العلوى والسفلى =1+1= 2 سم مربع
كل وجة من الأوجة الأربعة = 0.5 سم مربع فيكون المجمع للأربعة أوجة= 2 سم مربع
تصبح مساحة أسطح كل جزء 4 سم مربع
وبما أن لدينا جزئين قد نتجا عن شطر المكعب الأساسى فيصبح مجموع مساحة سطحي الجزئين الذى نتجا هو 8 سم مربع فى حين كانت مساحة سطح المكعب الأساسى =6 سم مربع
إذن مساحة السطح زادت بتقسيم المكعب إلى أجزاء
من الواضح أننا لو قمنا بتقطيع هذا المكعب إلى عدد أكبر فإنة ستزيد مساحة الأسطح الناتجة عن عملية التقسيم
وكلما زاد عدد القطع كلما زادت مساحة الأسطح
يمكننا أن نتخيل تقسيم هذا المكعب إلى مليون جزء فإنة ستكون المساحة الناتجة شاسعة جدا
المواد المستخدمة فى النانوتكنولوجى
بما أننا سوف نعمل فى النانو تكنولوجى فإنة هناك شرط أساسى للمواد المستخدمة فى ذلك وهذا الشرط هو مقياس النانو 1-100 نانومتر
لذلك فإن المواد المستخدمة يجب أن يتم تقطيعها إلى أجزاء لا تزيد أقطارها عن 100 نانومتر
ولكن ماهى هذة المواد و ما هو الشكل الهندسى للأجزاء التى سنتنتج عن عملية التقطيع
يمكننا استخدام عددا من العناصر والمركبات وطبقا للعلاقة بين الحجم ومساحة السطح فإننا سنلاحظ بأن أفضل شكل هندسى يعطينا مساحة سطح أكبر هو ما كان سمكة صغيرا وطولة أكبر
والشكل الاسطوانى المفرغ(أنبوبة) يعطى النتيجة المطلوبة لأنة يعطى أقل حيز مع الحفاظ على مساحة السطح
ويمكننا ملاحظة ذلك كالتالى
هذة شريحة مسطحة وهى تأخذ وكما نرى فإنها تأخذ حيزا نتيجة لطولها وعرضها وارتفاعها
سنقوم بثنى حواف هذة الشريحة
إلى أن تلتقى الحواف مكونة شكلا إسطوانيا مفرغا
من الواضح أن الحيز الذى تحتلة الإسطوانة هى أقل من الحيز الذى يشغلة الشكل المسطح
وبالرغم من ذلك فنحن نرى أن هذا الحجم كبير حيث أن هناك مساحة فارغة وهى الفراغ الموجود فى منتصف الأنبوبة ويجب علينا استغلالة بشكل جيد
سنقوم بإدخال مجموعة أخرى من الأنابيب ذات أنصاف أقطار متدرجة فى الصغر لتصبح بهذا الشكل
من المؤكد بأن وضع الأنابيب بهذا الشكل يعطينا مساحة سطح كبيرة جدا نتيجة لتداخل الأنابيبب
ماذا لو أن لكل أنبوبة من هذة الأنابيب وظيفة مختلفة عن الأنبوبة الأخرى
سيصبح تراكب الأنابيب بهذة الصورة هو عبارة عن نظام أنابيب وظيفى يمكنة أداء إحدى المهام المركبة
وعلى ذلك فإننا سنعمل من خلال الأنابيب فائقة الصغر Nanotubes
وأشهر Nanotubes يتم استخدامها هى أنبوبة الكربون فائقة الصغر Carbon Nanotubes
واضح من اسمها أنها عنصر الكربون
ويوجد عناص ومركبات أخرى يتم تحضير Nanotubes منها
مثل النحاس والبلاتين والموليبدنوم.....وعناصر أخرى
ولكن ما هى فائدة هذة الأنبوبة وكيف يمكنها أن تقوم بإحدى الوظائف؟
لكى نعرف الإجابة على هذا السؤال ينبغى علينا أن نعرف ما هى أنبوبة الكربون الفائقة الصغر ...