நானோ தொழில்நுட்பத்தை நோக்கி அடியெடுத்து வைக்கவும்
ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, சுற்றியுள்ள உடல்கள் எதனால் ஆனது என்று மக்கள் ஆச்சரியப்பட்டனர். பதில்கள் மாறுபட்டன. பண்டைய கிரேக்கத்தில், விஞ்ஞானிகள் அனைத்து உடல்களும் சிறிய பிரிக்க முடியாத கூறுகளால் ஆனவை என்ற கருத்தை வெளிப்படுத்தினர், அவை அணுக்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. எவ்வளவு குறைவாக, அவர்களால் குறிப்பிட முடியவில்லை. பல நூற்றாண்டுகளாக, கிரேக்கர்களின் கருத்துக்கள் கருதுகோள்களாக மட்டுமே இருந்தன. மூலக்கூறுகள் மற்றும் அணுக்களின் அளவை மதிப்பிடுவதற்கான சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டபோது, XNUMX ஆம் நூற்றாண்டில் அவை அவர்களிடம் திருப்பி அனுப்பப்பட்டன.
வரலாற்று முக்கியத்துவம் வாய்ந்த சோதனைகளில் ஒன்று, துகள்களின் அளவைக் கணக்கிடுவதை சாத்தியமாக்கியது ஆங்கில விஞ்ஞானி லார்ட் ரேலி. இது எளிமையானது மற்றும் அதே நேரத்தில் மிகவும் உறுதியானது என்பதால், அதை வீட்டிலேயே மீண்டும் செய்ய முயற்சிப்போம். பின்னர் நாம் மூலக்கூறுகளின் சில பண்புகளை அறிய அனுமதிக்கும் இரண்டு சோதனைகளுக்கு திரும்புவோம்.
துகள் அளவுகள் என்ன?
அரிசி. 1. பிரித்தெடுக்கப்பட்ட பெட்ரோலில் எண்ணெய் கரைசலை வைப்பதற்கு ஒரு சிரிஞ்ச் தயாரிக்கும் முறை; ப - பாக்சிலின்,
c - சிரிஞ்ச்
பின்வரும் சோதனையை நடத்துவதன் மூலம் இந்த கேள்விக்கு பதிலளிக்க முயற்சிப்போம். 2 செமீ சிரிஞ்சிலிருந்து3 உலக்கையை அகற்றி, அதன் கடையை Poxiline கொண்டு மூடவும், அதனால் அது ஊசியைச் செருகுவதற்கான நோக்கம் கொண்ட வெளியேறும் குழாயை முழுமையாக நிரப்புகிறது (படம் 1). Poxilina கடினமாக்கும் வரை நாங்கள் சில நிமிடங்கள் காத்திருக்கிறோம். இது நிகழும்போது, சிரிஞ்சில் சுமார் 0,2 செ.மீ3 சமையல் எண்ணெய் மற்றும் இந்த மதிப்பை பதிவு செய்யவும். இது பயன்படுத்தப்படும் எண்ணெயின் அளவு.o. சிரிஞ்சின் மீதமுள்ள அளவை பெட்ரோலுடன் நிரப்பவும். ஒரே மாதிரியான தீர்வு கிடைக்கும் வரை இரண்டு திரவங்களையும் ஒரு கம்பியுடன் கலந்து, எந்த ஹோல்டரிலும் சிரிஞ்சை செங்குத்தாக சரிசெய்யவும்.
பின்னர் வெதுவெதுப்பான நீரை பேசினில் ஊற்றவும், அதன் ஆழம் 0,5-1 செ.மீ., வெதுவெதுப்பான நீரைப் பயன்படுத்தவும், ஆனால் சூடாக இல்லை, அதனால் உயரும் நீராவி பார்க்க முடியாது. சீரற்ற மகரந்தத்தின் மேற்பரப்பை சுத்தம் செய்வதற்காக, நீரின் மேற்பரப்பில் ஒரு காகிதத் துண்டு ஒன்றை பல முறை தொடுவாக இழுக்கிறோம்.
துளிசொட்டியில் எண்ணெய் மற்றும் பெட்ரோலின் சிறிதளவு கலவையைச் சேகரித்து, துளிசொட்டியை பாத்திரத்தின் மையப்பகுதி வழியாக தண்ணீருடன் ஓட்டுகிறோம். அழிப்பான் மீது மெதுவாக அழுத்தி, தண்ணீரின் மேற்பரப்பில் முடிந்தவரை சிறிய துளியை விடுகிறோம். எண்ணெய் மற்றும் பெட்ரோல் கலவையின் ஒரு துளி நீரின் மேற்பரப்பில் அனைத்து திசைகளிலும் பரவலாக பரவி, மிகவும் சாதகமான சூழ்நிலையில் ஒரு துகள் விட்டத்திற்கு சமமான தடிமன் கொண்ட மிக மெல்லிய அடுக்கை உருவாக்கும் - என்று அழைக்கப்படும் ஒரு மூலக்கூறு அடுக்கு. சிறிது நேரம் கழித்து, வழக்கமாக சில நிமிடங்களுக்குப் பிறகு, பெட்ரோல் ஆவியாகிவிடும் (இது நீர் வெப்பநிலையின் அதிகரிப்பால் துரிதப்படுத்தப்படுகிறது), மேற்பரப்பில் ஒரு மோனோமாலிகுலர் எண்ணெய் அடுக்கை விட்டுவிடும் (படம் 2). இதன் விளைவாக வரும் அடுக்கு பெரும்பாலும் பல சென்டிமீட்டர் அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட விட்டம் கொண்ட வட்டத்தின் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது.
அரிசி. 2. நீர் மேற்பரப்பில் எண்ணெயின் மோனோமாலிகுலர் அடுக்கு
m - இடுப்பு, c - நீர், o - எண்ணெய், D - உருவாக்கம் விட்டம், d - உருவாக்கம் தடிமன்
(எண்ணெய் துகள் அளவு)
ஒளிரும் விளக்கிலிருந்து ஒரு ஒளிக்கற்றையை குறுக்காக அதன் மீது செலுத்துவதன் மூலம் நீர் மேற்பரப்பை ஒளிரச் செய்கிறோம். இதன் காரணமாக, அடுக்கின் எல்லைகள் அதிகமாகத் தெரியும். நீரின் மேற்பரப்பிற்கு சற்று மேலே வைத்திருக்கும் ஒரு ஆட்சியாளரிடமிருந்து அதன் தோராயமான விட்டம் D ஐ நாம் எளிதாக தீர்மானிக்க முடியும். இந்த விட்டம் அறிந்தால், ஒரு வட்டத்தின் பகுதிக்கான சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி அடுக்கு S இன் பகுதியைக் கணக்கிடலாம்:
எண்ணெய் V இன் அளவு என்ன என்பதை நாம் அறிந்திருந்தால்1 கைவிடப்பட்ட துளியில் உள்ளது, பின்னர் எண்ணெய் மூலக்கூறின் விட்டம் d ஐ எளிதில் கணக்கிடலாம், எண்ணெய் உருகி ஒரு மேற்பரப்பு S உடன் ஒரு அடுக்கை உருவாக்குகிறது, அதாவது:
சூத்திரங்கள் (1) மற்றும் (2) மற்றும் ஒரு எளிய மாற்றத்தை ஒப்பிட்டுப் பார்த்த பிறகு, எண்ணெய் துகள்களின் அளவைக் கணக்கிட அனுமதிக்கும் சூத்திரத்தைப் பெறுகிறோம்:
தொகுதி V ஐ தீர்மானிக்க எளிதான, ஆனால் மிகவும் துல்லியமான வழி அல்ல1 சிரிஞ்சில் உள்ள கலவையின் மொத்த அளவிலிருந்து எத்தனை சொட்டுகளைப் பெறலாம் என்பதைச் சரிபார்த்து, இந்த எண்ணால் பயன்படுத்தப்படும் Vo எண்ணெயின் அளவைப் பிரிக்கவும். இதைச் செய்ய, நாங்கள் கலவையை ஒரு பைப்பில் சேகரித்து நீர்த்துளிகளை உருவாக்குகிறோம், அவை நீரின் மேற்பரப்பில் விடப்படும்போது அதே அளவை உருவாக்க முயற்சிக்கிறோம். முழு கலவையும் தீர்ந்து போகும் வரை இதைச் செய்கிறோம்.
மிகவும் துல்லியமான, ஆனால் அதிக நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும் முறை, நீரின் மேற்பரப்பில் ஒரு துளி எண்ணெயை மீண்டும் மீண்டும் இறக்கி, ஒரு மோனோமாலிகுலர் எண்ணெயைப் பெற்று அதன் விட்டத்தை அளவிடுவது. நிச்சயமாக, ஒவ்வொரு அடுக்கு தயாரிக்கப்படுவதற்கு முன்பும், முன்பு பயன்படுத்தப்பட்ட தண்ணீர் மற்றும் எண்ணெயை பேசினில் இருந்து ஊற்றி சுத்தமாக ஊற்ற வேண்டும். பெறப்பட்ட அளவீடுகளிலிருந்து, எண்கணித சராசரி கணக்கிடப்படுகிறது.
பெறப்பட்ட மதிப்புகளை சூத்திரமாக மாற்றவும் (3), அலகுகளை மாற்றவும் மற்றும் மீட்டர் (m) மற்றும் V இல் வெளிப்பாட்டை வெளிப்படுத்தவும் மறக்காதீர்கள்1 கன மீட்டரில் (மீ3) துகள் அளவை மீட்டரில் பெறுங்கள். இந்த அளவு பயன்படுத்தப்படும் எண்ணெய் வகையைப் பொறுத்தது. குறிப்பாக, அடுக்கு மோனோமாலிகுலர் இல்லை மற்றும் துளி அளவுகள் எப்போதும் ஒரே மாதிரியாக இருக்காது என்பதால், எளிமைப்படுத்தும் அனுமானங்கள் காரணமாக முடிவு தவறாக இருக்கலாம். மோனோமோலிகுலர் அடுக்கு இல்லாதது d இன் மதிப்பை மிகைப்படுத்துவதற்கு வழிவகுக்கிறது என்பதை எளிதாகக் காணலாம். எண்ணெய் துகள்களின் வழக்கமான அளவுகள் 10 வரம்பில் இருக்கும்.-8-10-9 மீ. தொகுதி 10-9 மீ என்று அழைக்கப்படுகிறது நானோமீட்டர் மற்றும் அடிக்கடி எனப்படும் ஏற்றம் துறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது நானோ தொழில்நுட்பம்.
திரவத்தின் "மறைவு" அளவு
அரிசி. 3. திரவ சுருக்க சோதனை பாத்திரத்தின் வடிவமைப்பு;
g - வெளிப்படையான, பிளாஸ்டிக் குழாய், p - poxylin, l - ஆட்சியாளர்,
t - வெளிப்படையான டேப்
பின்வரும் இரண்டு சோதனைகள் வெவ்வேறு உடல்களின் மூலக்கூறுகள் வெவ்வேறு வடிவங்கள் மற்றும் அளவுகள் கொண்டவை என்று முடிவு செய்ய அனுமதிக்கும். முதலில் செய்ய, 1-2 செ.மீ உள் விட்டம் மற்றும் 30 செ.மீ நீளமுள்ள வெளிப்படையான பிளாஸ்டிக் குழாயின் இரண்டு துண்டுகளை வெட்டுங்கள். குழாயின் ஒவ்வொரு துண்டும் தனித்தனி ஆட்சியாளரின் விளிம்பில் பல துண்டுகளாக ஒட்டப்பட்ட டேப்பைக் கொண்டு ஒட்டப்படுகிறது (படம். . 3). குழல்களின் கீழ் முனைகளை பாக்சிலின் பிளக்குகள் மூலம் மூடவும். செங்குத்து நிலையில் ஒட்டப்பட்ட குழல்களை இரண்டு ஆட்சியாளர்களையும் சரிசெய்யவும். 14 சென்டிமீட்டர் நீளமுள்ள குழாயின் பாதி நீளத்திற்கு ஒரு நெடுவரிசையை உருவாக்குவதற்கு போதுமான தண்ணீரை குழாய்களில் ஒன்றில் ஊற்றவும். அதே அளவு எத்தில் ஆல்கஹால் இரண்டாவது சோதனைக் குழாயில் ஊற்றவும்.
இப்போது நாம் கேட்கிறோம், இரண்டு திரவங்களின் கலவையின் நெடுவரிசையின் உயரம் என்ன? அவற்றுக்கான பதிலை சோதனை ரீதியாகப் பெற முயற்சிப்போம். நீர் குழாயில் ஆல்கஹால் ஊற்றவும், உடனடியாக திரவத்தின் மேல் அளவை அளவிடவும். குழாய் மீது நீர்ப்புகா மார்க்கருடன் இந்த அளவைக் குறிக்கிறோம். பின்னர் இரண்டு திரவங்களையும் ஒரு கம்பியுடன் கலந்து, அளவை மீண்டும் சரிபார்க்கவும். நாம் என்ன கவனிக்கிறோம்? இந்த நிலை குறைந்துவிட்டது என்று மாறிவிடும், அதாவது. கலவையின் அளவு அதை உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களின் தொகுதிகளின் கூட்டுத்தொகையை விட குறைவாக உள்ளது. இந்த நிகழ்வு திரவ அளவு சுருக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. தொகுதி குறைப்பு பொதுவாக சில சதவீதம் ஆகும்.
மாதிரி விளக்கம்
சுருக்க விளைவை விளக்க, நாங்கள் ஒரு மாதிரி பரிசோதனையை மேற்கொள்வோம். இந்த பரிசோதனையில் ஆல்கஹால் மூலக்கூறுகள் பட்டாணி தானியங்களால் குறிக்கப்படும், மேலும் நீர் மூலக்கூறுகள் பாப்பி விதைகளாக இருக்கும். 0,4 மீ உயரமுள்ள பெரிய தானிய பட்டாணியை முதல், குறுகிய, வெளிப்படையான பாத்திரத்தில் ஊற்றவும், எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு உயரமான ஜாடி. அதே உயரத்தின் இரண்டாவது ஒத்த பாத்திரத்தில் பாப்பி விதைகளை ஊற்றவும் (புகைப்படம் 1a). பின்னர் நாம் பட்டாணி கொண்ட ஒரு பாத்திரத்தில் பாப்பி விதைகளை ஊற்றி, தானியங்களின் மேல் மட்டத்தை அடையும் உயரத்தை அளவிட ஒரு ஆட்சியாளரைப் பயன்படுத்துகிறோம். கப்பலில் மார்க்கர் அல்லது மருந்து ரப்பர் பேண்ட் மூலம் இந்த அளவைக் குறிக்கிறோம் (புகைப்படம் 1 பி). கொள்கலனை மூடி, பல முறை குலுக்கவும். நாங்கள் அவற்றை செங்குத்தாக வைத்து, தானிய கலவையின் மேல் நிலை இப்போது எந்த உயரத்தை அடைகிறது என்பதை சரிபார்க்கவும். இது கலப்பதற்கு முன் (புகைப்படம் 1 சி) விட குறைவாக உள்ளது என்று மாறிவிடும்.
கலந்த பிறகு, சிறிய பாப்பி விதைகள் பட்டாணிக்கு இடையில் உள்ள இலவச இடைவெளிகளை நிரப்புகின்றன என்று சோதனை காட்டுகிறது, இதன் விளைவாக கலவையால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட மொத்த அளவு குறைந்தது. ஆல்கஹால் மற்றும் வேறு சில திரவங்களுடன் தண்ணீரை கலக்கும்போது இதேபோன்ற சூழ்நிலை ஏற்படுகிறது. அவற்றின் மூலக்கூறுகள் எல்லா அளவுகளிலும் வடிவங்களிலும் வருகின்றன. இதன் விளைவாக, சிறிய துகள்கள் பெரிய துகள்களுக்கு இடையில் உள்ள இடைவெளிகளை நிரப்புகின்றன மற்றும் திரவத்தின் அளவு குறைக்கப்படுகிறது.
புகைப்படம் 1. சுருக்க மாதிரியின் ஆய்வின் பின்வரும் நிலைகள்:
a) பீன்ஸ் மற்றும் பாப்பி விதைகள் தனித்தனி பாத்திரங்களில்,
b) உதிர்ந்த பிறகு தானியங்கள், c) கலந்த பிறகு தானியங்களின் அளவைக் குறைத்தல்
நவீன தாக்கங்கள்
நம்மைச் சுற்றியுள்ள அனைத்து உடல்களும் மூலக்கூறுகளால் ஆனவை என்பதும், அவை அணுக்களால் ஆனது என்பதும் இன்று அனைவரும் அறிந்ததே. மூலக்கூறுகள் மற்றும் அணுக்கள் இரண்டும் நிலையான சீரற்ற இயக்கத்தில் உள்ளன, இதன் வேகம் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது. நவீன நுண்ணோக்கிகளுக்கு நன்றி, குறிப்பாக ஸ்கேனிங் டன்னலிங் மைக்ரோஸ்கோப் (STM), தனிப்பட்ட அணுக்களை கவனிக்க முடியும். அணுசக்தி நுண்ணோக்கியை (AFM-) பயன்படுத்தும் அறியப்பட்ட முறைகளும் உள்ளன, இது தனிப்பட்ட அணுக்களை துல்லியமாக நகர்த்தவும், அவற்றை அமைப்புகளாக இணைக்கவும் உங்களை அனுமதிக்கிறது. நானோ கட்டமைப்புகள். சுருக்க விளைவு நடைமுறை தாக்கங்களையும் கொண்டுள்ளது. தேவையான அளவு கலவையைப் பெறுவதற்குத் தேவையான சில திரவங்களின் அளவைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது இதை நாம் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும். நீங்கள் அதை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும், உட்பட. ஓட்கா உற்பத்தியில், உங்களுக்குத் தெரிந்தபடி, முக்கியமாக எத்தில் ஆல்கஹால் (ஆல்கஹால்) மற்றும் தண்ணீரின் கலவையாகும், ஏனெனில் இதன் விளைவாக வரும் பானத்தின் அளவு பொருட்களின் அளவுகளின் தொகையை விட குறைவாக இருக்கும்.
