تو کامپیو ترتون ذخیرش کنید تا بتونید درست ببینید

 
منبع:رشد

ازیه جای دیگه در ادامه مطلب<<انواع صابون از نظر نوع مصرف >>

طیف سنجی جرمی

تاریخچه
اصول طیف سنجی جرمی ، جلوتر از هر یک از تکنیکهای دستگاهی دیگر ، بنا نهاده شده است. تاریخ پایه گذاری اصول اساسی آن به سال 1898 بر می‌گردد. در سال 1911 ، "تامسون" برای تشریح وجود نئون-22 در نمونه‌ای از نئون-20 از طیف جرمی استفاده نمود و ثابت کرد که عناصر می‌توانند ایزوتوپ داشته باشند. تا جایی که می‌دانیم، قدیمیترین طیف سنج جرمی در سال 1918 ساخته شد.

اما روش طیف سنجی جرمی تا همین اواخر که دستگاههای دقیق ارزانی در دسترس قرار گرفتند، هنوز مورد استفاده چندانی نداشت. این تکنیک با پیدایش دستگاههای تجاری که بسادگی تعمیر و نگهداری می‌شوند و با توجه به مناسب بودن قیمت آنها برای بیشتر آزمایشگاههای صنعتی و آموزشی و نیز بالا بودن قدرت تجزیه و تفکیک ، در مطالعه تعیین ساختمان ترکیبات از اهمیت بسیاری برخوردار گشته است.
اصول طیف سنجی جرمی

به بیان ساده ، طیف سنج جرمی سه عمل اساسی را انجام می‌دهد:

مولکولها توسط جرایاناتی از الکترونهای پرانرژی بمباران شده و بعضی از مولکولها به یونهای مربوطه تبدیل می‌گردند. سپس یونها در یک میدان الکتریکی شتاب داده می‌شوند.

یونهای شتاب داده شده بسته به نسبت بار/جرم آنها در یک میدان مغناطیسی یا الکتریکی جدا می‌گردند.

یونهای دارای نسبت بار/جرم مشخص و معین توسط بخشی از دستگاه که در اثر برخورد یونها به آن ، قادر به شمارش آنها است، آشکار می‌گردند. نتایج داده شده خروجی توسط آشکار کننده بزرگ شده و به ثبات داده می‌شوند. علامت یا نقشی که از ثبات حاصل می‌گردد یک طیف جرمی است، نموداری از تعداد ذرات آشکار شده بر حسب تابعی از نسبت بار/جرم.

دستگاه طیف سنج جرمی

هنگامی که هر یک از عملیات را بدقت مورد بررسی قرار دهیم، خواهیم دید که طیف سنج جرمی واقعا پیچیده‌تر از آن چیزی است که در بالا شرح داده شد.

سیستم ورودی نمونه

قبل از تشکیل یونها باید راهی پیدا کرد تا بتوان جریانی از مولکولها را به محفظه یونیزاسیون که عمل یونیزه شدن در آن انجام می‌گیرد، روانه ساخت. یک سیستم ورودی نمونه برای ایجاد چنین جریانی از مولکولها بکار برده می‌شود. نمونه‌هایی که با طیف سنجی جرمی مورد مطالعه قرار می‌گیرند، می‌توانند به حالت گاز ، مایع یا جامد باشند. در این روش باید از وسایلی استفاده کرد تا مقدار کافی از نمونه را به حالت بخار در آورده ، سپس جریانی از مولکولها روانه محفظه یونیزاسیون شوند.

در مورد گازها ، ماده ، خود به حالت بخار وجود دارد. پس ، از سیستم ورودی ساده‌ای می‌توان استفاده کرد. این سیستم تحت خلاء بوده، بطوری که محفظه یونیزاسیون در فشاری پایینتر از سیستم ورودی نمونه قرار دارد.

روزنه مولکولی
نمونه به انبار بزرگتری رفته که از آن ، مولکولهای بخار به محفظه یونیزاسیون می‌روند. برای اطمینان از اینکه جریان یکنواختی از مولکولها به محفظه یونیزاسیون وارد می‌شود، قبل از ورود ، بخار از میان سوراخ کوچکی که "روزنه مولکولی" خوانده می‌شود، عبور می‌کند. همین سیستم برای مایعات و جامدات فرار نیز بکار برده می‌شود. برای مواد با فراریت کم ، می‌توان سیستم را به گونه‌ای طراحی کرد که در یک اجاق یا تنور قرار گیرد تا در اثر گرم کردن نمونه ، فشار بخار بیشتری حاصل گردد. باید مراقب بود که حرارت زیاد باعث تخریب ماده نگردد.

در مورد مواد جامد نسبتا غیر فرار ، روش مستقیمی را می‌توان بکار برد. نمونه در نوک میله‌ای قرار داده می‌شود و سپس از یک شیر خلاء ، وارد محفظه یونیزاسیون می‌گردد. نمونه در فاصله بسیار نزدیکی از پرتو یونیزه کننده الکترونها قرار می‌گیرد. سپس آن میله ، گرم شده و تولید بخاری از نمونه را کرده تا در مجاورت پرتو الکترونها بیرون رانده شوند. چنین سیستمی را می‌توان برای مطالعه نمونه‌ای از مولکولهایی که فشار بخار آنها در درجه حرارت اتاق کمتر از 9 - 10 میلیمتر جیوه است، بکار برد.

محفظه یونیزاسیون
هنگامی که جریان مولکولهای نمونه وارد محفظه یونیزاسیون گشت ، توسط پرتوی از الکترونهای پرانرژی بمباران می‌شود. در این فرآیند ، مولکولها به یونهای مربوطه تبدیل گشته و سپس در یک میدان الکتریکی شتاب داده می‌شوند. در محفظه یونیزاسیون پرتو الکترونهای پرانرژی از یک "سیم باریک" گرم شده ساطع می‌شوند. این سیم باریک تا چند هزار درجه سلسیوس گرم می‌شود. به هنگام کار در شرایطی معمولی ، الکترونها دارای انرژی معادل 70 میکرون - ولت هستند.

این الکترونهای پرانرژی با مولکولهایی که از سیستم نمونه وارد شده‌اند، برخورد کرده و با برداشتن الکترون از آن مولکولها ، آنها را یونیزه کرده و به یونهای مثبت تبدیل می‌کنند. یک "صفحه دافع" که پتانسیل الکتریکی مثبتی دارد، یونهای جدید را به طرف دسته‌ای از "صفحات شتاب دهنده" هدایت می‌کند. اختلاف پتانسیل زیادی (حدود 1 تا 10 کیلو ولت) از این صفحات شتاب دهنده عبور داده می‌شود که این عمل ، پرتوی از یونهای مثبت سریع را تولید می‌کند. این یونها توسط یک یا چند "شکاف متمرکز کننده" به طرف یک پرتو یکنواخت هدایت می‌شوند.

بسیاری از مولکولهای نمونه به هیچ وجه یونیزه نمی‌شوند. این مولکولها بطور مداوم توسط مکنده‌ها یا پمپهای خلا که به محفظه یونیزاسیون متصل نیستند، خارج می‌گردند. بعضی از این مولکولها از طریق جذب الکترون به یونهای منفی تبدیل می‌شوند. این یونهای منفی توسط صفحه دافع جذب می‌گردند. ممکن است که بخش کوچکی از یونهای تشکیل شده بیش از یک بار داشته باشند، (از دست دادن بیش از یک الکترون) اینها مانند یونهای مثبت تک ظرفیتی ، شتاب داده می‌شوند.

پتانسیل یونیزاسیون
انرژی لازم برای برداشتن یک الکترون از یک اتم یا مولکول ، پتانسیل یونیزاسیون آن است. بسیاری از ترکیبات آلی دارای پتانسیل یونیزاسیونی بین 8 تا 15 الکترون ولت هستند. اما اگر پرتو الکترونهایی که به مولکولها برخورد می‌کند، پتانسیلی معادل 50 تا 70 الکترون ولت نداشته باشد، قادر به ایجاد یونهای زیادی نخواهد بود. برای ایجاد یک طیف جرمی ، الکترونهایی با این میزان انرژی برای یونیزه کردن نمونه بکار برده می‌شوند.

تجزیه گر جرمی
پس از گذر کردن از محفظه یونیزاسیون ، پرتو یونها از درون یک ناحیه کوتاه فاقد میدان عبور می‌کند. سپس آن پرتو ، وارد "تجزیه گر جرمی" شده که در آنجا ، یونها بر حسب نسبت بار/جرم آنها جدا می‌شوند. انرژی جنبشی یک یون شتاب داده شده برابر است با:

12mv²=ev

که m جرم یون ، v سرعت یون ، e بار یون و V اختلاف پتانسیل صفحات شتاب دهنده یون است.

در حضور یک میدان مغناطیسی ، یک ذره باردار مسیر منحنی شکلی را خواهد داشت. معادله‌ای که شعاع این مسیر منحنی شکل را نشان می‌دهد به صورت زیر است:

^{(r =MV)}/_eH

که r شعاع انحنای مسیر و H قدرت میدان مغناطیسی است.

اگر این دو معادله را برای حذف عبارت سرعت ترکیب کنیم، خواهیم داشت:

این معادله مهمی است که رفتار و عمل یک یون را در بخش تجزیه‌گر جرمی یک طیف سنج جرمی توجیه می‌کند.

طیف سنج جرمی

تجزیه گر جرمی و قدرت تفکیک
از معادله فوق چنین بر می‌آید که هر قدر ، مقدار m/e بزرگتر باشد، شعاع انحنای مسیر نیز بزرگتر خواهد بود. لوله تجزیه‌گر دستگاه طوری ساخته شده است که دارای شعاع انحنای ثابتی است. ذره‌ای که نسبت m/e صحیحی داشته باشد، قادر خواهد بود تا طول لوله تجزیه‌گر منحنی شکل را طی کرده ، به آشکار کننده نمی‌رسند. مسلما اگر دستگاه ، یونهایی را که جرم بخصوصی دارند، نشان دهد. این روش چندان جالب نخواهد بود.

بنابراین بطور مداوم ، ولتاژ شتاب دهنده یا قدرت میدان مغناطیسی تغییر یافته تا بتوان کلیه یونهایی که در محفظه یونیزاسیون تولید گشته‌اند را آشکار ساخت. اثری که از آشکار کننده حاصل می‌گردد، بصورت طرحی است که تعداد یونها را بر حسب مقدار m/e آنها رسم می‌کند. فاکتور مهمی که باید در یک طیف سنج جرمی در نظر گرفتن قدرت تفکیک آن است. قدرت تفکیک بر طبق رابطه زیر تعریف می‌شود:

(R=M)/M

که R قدرت تفکیک ، M جرم ذره و M∆ اختلاف جرم بین یک ذره با جرم M و ذره بعدی با جرم بیشتر است که می‌تواند توسط دستگاه تفکیک گردد. دستگاههایی که قدرت تفکیک ضعیفی دارند، مقدار R آنها حداکثر 2000 در بعضی مواقع قدرت تفکیکی به میزان پنج تا ده برابر مقدار فوق مورد نیاز است.

آشکار کننده
آشکار کننده بسیاری از دستگاهها ، شامل یک شمارشگر است که جریان تولیدی آن متناسب با تعداد یونهایی است که به آن برخورد می‌کند. با استفاده از مدارهای الکترون افزاینده می‌توان آن قدر دقیق این جریان را اندازه گرفت که جریان حاصل از برخورد فقط یک یون به آشکار کننده اندازه ‌گیری شود.

ثبات آشکار کننده
سیگنال تولید شده از آشکار کننده به یک ثبات داده می‌شود که این ثبات خود طیف جرمی را ایجاد می‌نماید. در دستگاههای جدید ، خروجی آشکار کننده از طریق یک سطح مشترک به رایانه متصل است. رایانه قادر به ذخیره اطلاعات بوده و خروجی را به هر دو صورت جدولی و گرافیکی در می‌آورد. دست آخر داده‌ها با طیفهای استاندارد ذخیره شده موجود در رایانه مقایسه می‌گردد.

در دستگاهها قدیمیتر ، جریان الکترونی حاصل از آشکار کننده به یک سری از پنج گالوانومتر با حساسیتهای متفاوت داده می‌شود. پرتو نوری که به آینه‌های متصل به گالوانومترها برخورد می‌کند و به یک صفحه حساس به نور منعکس می‌گردد. بدین طریق یک طیف جرمی با پنج نقش بطور همزمان ، هر یک با حساسیتی متفاوت ایجاد می‌گردد. در حالی که هنوز دستگاه قویترین قله‌ها را در صفحه طیف نگاه می‌دارد، با استفاده از این پنج نقش ثبت ضعیفترین قله‌ها نیز ممکن می‌گردد.

منبع : سايت رشد

شیمی ولیزر

دید کلی

لیزر و ایجاد شاخه‌های جدید در شیمی

کاربردهای لیزر در شیمی

جداسازی ایزوتوپها

تکنیکهای جهش دما

طیف سنجی

تجزیه مقادیر ناچیز و تک اتم

طیف سنجی مولکولی

طیف سنجی جرمی

سایر کاربردهای لیزر در شیمی

لیزر و آینده علم شیمی

شیمی تابش

اطلاعات اولیه

فوتونی پرانرژی که به یک سیستم جذب کننده وارد می‌شود، در یک تک مرحله به مولکولهای زیستی مهم ، آسیب ناشی از یونش وارد نمی‌آورد. در هر حالت ، فوتون ، دستخوش رویدادهای پراکندگی قرار می‌گیرد که به تولید الکترونهای پرانرژی می‌انجامد که سرانجام در گونه‌های مولکولی انرژی را رسوب می‌دهد. انرژی جنبشی این الکترونها عموما در گستره کیلو و مگا الکترون ولت است و برای اینکه آسیب ناشی از یونش در مولکولهای زیستی مهم موثر باشد، این الکترونها باید از رویدادهای انتقال انرژی ، حدود دهها الکترون ولت متاثر شوند.

برهمکنش تابش با مولکولها در محیط جذب کننده از طریق فوتون اولیه صورت نمی‌گیرد، بلکه بیشتر از طریق انتقال از ذرات باردار با انرژی جنبشی زیاد است که بر اثر فرآیندهای پراکندگی بوجود آمده‌اند. انرژی جذب شده در مولکول محیط ، می‌تواند به پرتاب یک یا چند الکترون از مولکول بیانجامد که به ایجاد یک زوج یون یا یونش مولکول هدف منجر شود. انرژی جذب شده ممکن است به بالا بردن الکترونها از حالت پایه به حالت برانگیخته بیانجامد، فرآیندی که برانگیزش نام دارد. مولکولها در حالت برانگیخته بسیار ناپایدارند.

فرآورده‌های اولیه رادیولیز آب

آب ، بخش بزرگی از محیط موجودات زنده را تشکیل می‌دهد و عجیب نیست که برای موجودات زنده ، مقدار چشمگیری از انتقال انرژی با این مولکول انجام می‌شود. اثر مستقیم برانگیزشها و یونشهای ناشی از الکترون ثانویه ، واکنش غالب در موجودات زنده برای تابش با LET (انتقال خطی انرژی) پایین به شمار می‌آید. نتیجه نهایی این شیمی تابش اولیه برانگیزش و یونش در یک آبدار که در یک مقیاس زمانی^12-10 _ ^16-10 ثانیه روی می‌دهد، عبارتند از: فرآورده‌های شامل H₂O و فرآورده‌های ناشی از تجزیه آن02O و ⁰OH و الکترون.

واکنش رادیکالهای آب با گیرنده آن

واکنش رادیکالهای آب یا آب ، به خودی خود ، فرآیند جالبی است، اما برای بدست آوردن یک نتیجه زیست شناختی ناشی از رویداد تابش ، باید یک برهمکنش شیمیایی از گونه واکنشی یا مولکولهای زیستی موجود باشد تا سرانجام به تداخلی در عملکرد یاخته‌ای طبیعی منجر شود. شیمیدانهای تابش ، عبارت رباینده را برای انواع مواد شیمیایی بکار می‌برند که با رادیکالها و سایر صورتهای فعال موجود در آب پرتو گرفته ، بر همکنش برقرار کنند.

رباینده که می‌تواند هر نوع مولکول قادر به بر همکنش باشد، با رادیکالها واکنش انجام می‌دهد تا شیمی آب را به سرانجامی برساند. نکته جالب این است که برای غلظتهای پایین هر مولکول رباینده ، کسری از رادیکالها که با رباینده برهمکنش انجام می‌دهد. تقریبا در گستره وسیعی از غلظت رباینده‌ها ، ثابت است.

کنش مستقیم و غیر مستقیم

آب با آثار ممکن بر سیستمهای زیستی ، رابطه دارد. علاوه بر واکنش پذیری فرآورده‌های رادیولیز آب که سبب می‌شود با مولکولهای زیستی مهم موجود در یاخته برهمکنش انجام دهند، این امکان هم وجود دارد که انرژی ذخیره شده توسط الکترون با انرژی جنبشی بالا مستقیما در مولکول زیستی مورد نظر ، ذخیره شود. در آن مورد واکنشهای فیزیکی - شیمیایی بیشتر در مولکولهای اجزای تشکیل دهنده مهم مانند DNA صورت می‌گیرد تا در آب ، نتیجه یونش و یا برانگیزش در اتمهای این مولکولها و تشکیل رادیکال از این مولکول زیستی حائز اهمیت است.

کنش مستقیم

برای این فرآیند ، انرژی مستقیما در مولکول هدف که دارای اهمیت زیستی است، بدون دخالت انواع رادیکالی حاصل از رادیولیز آب انباشته می‌شود. رابطه دوز - پاخ عموما لگاریتمی - خطی است، بطوری که در قالب رابطه زیر بیان می‌شود. که در آن تعداد آغازگر مولکولهای دست نخورده بوده ، تعداد باقیمانده پس از دوز مقداری ثابت است.

این رابطه بر این فرض استوار است که یک تک رویداد یونش یا برانگیزش در مولکولهای زیستی به تغییری خواهد انجامید که منجر به اتلاف فعالیت زیستی در مولکول می‌انجامد.

کنش غیر مستقیم

کنش غیر مستقیم ، عبارت است از حاصل کنش فرآورده‌های رادیولیتی آب بر هدف که از اهمیت زیستی ناشی می‌شود. مشخصه مهم کنش مستقیم از این قرار است که آسیب وارده از جانب این سازوکار ، عبارت است از آسیبی که تنها وقتی می‌تواند حادث شود که انواع رادیکال تولید شده از طریق رادیولیز آب به مولکولهای مهم زیستی ، برسند و با آنها برهمکنش برقرار نمایند.

بنابراین فرآیند ، معمولا از لحاظ پخش یا انتشار محدود می‌شود و غالبا رابطه دوز - پاسخ پیچیده خواهد بود. اثر غیر مستقیم به صراحت به صورت برهمکنش مولکولهای جسم حل شده و انواع واکنش پذیر مولکولهای حلال تعریف می‌شود که از طریق کنش مستقیم تابش بر حلال تشکیل خواهد شد. چون آب ، حلال عمده سیستمهای حیاتی است، اکثر کنشهای غیر مستقیم نتیجه انواع واکنش پذیر تشکیل شده از مولکولهای آب خواهد بود.

بازترکیب ، استرداد و ترمیم

بازگرداندن مولکولها به حالت قبل از پرتو گیری از طریق سه ساز و کار ممکن است: بازترکیب ، استرداد و ترمیم.

بازترکیب

بازترکیب می‌تواند در مراحل بسیار اولیه پس از رویداد پرتو گیری تحقق پذیرد، ضمن اینکه گونه‌های ناشی از رادیولیز آب تولید شده هنوز بسیار به یکدیگر نزدیک هستند. مقیاس زمانی برای بازترکیب کوتاهتر از ^11- 10 ثانیه است. بازترکیب به سادگی به هم نزدیک شدن زوج یونها یا زوج رادیکالها برای تشکیل شدن مولکولی است که از آنها ناشی شده‌اند.

استرداد

عبارت است از بازگشت شیمیایی مولکول تغییر یافته به حالت اولیه‌اش بدون دخالت مراحل آنزیمی یا مراحل کاتالیستی زیستی دیگر. مقیاس زمانی برای استرداد ، یک چهارم ثانیه یا کمتر است. استرداد شیمیایی می‌تواند به چندین طریق پیشروی کند که بعضی از آنها به خوبی فهمیده نشده است. مثالی برای فهم این فرآیند مفید خواهد بود.

• مثالی در مورد استرداد: فرض کنید که در نتیجه کنش مستقیم و غیر مستقیم ، DNA دستخوش یک رویداد شیمیایی شده است که یک رادیکال را در محلی از مولکول باقی می‌گذارد. این رادیکال به نوبه خود می‌تواند دستخوش واکنشی شود که آسیب را به نحوی کم و بیش دائم تثبیت کند (مثلا واکنش با اکسیژن) ، یا ممکن است با یک مولکول دیگر در واکنش مبادله رادیکال ، واکنشی را برقرار کند که مولکول DNA را به حالت قبل از پرتو گیری بازگرداند و یک رادیکال دیگر ، تولید شود. یک مثال نوعی از فرآیند اخیر می‌تواند برهمکنش رادیکال DNA با مولکولی که دارای سولفیدریل باشد، انجام گیرد که منجر به بازگشت مولکول DNA و تبدیل مولکول سولفیدریل به یک ترکیب رادیکالی باشد.

ترمیم

در یک مقیاس زمانی طولانیتر ، ممکن است ترمیم آنزیمی روی دهد. مقیاس زمانی برای این فر‌‌‌آیند چند دقیقه تا چند ساعت می‌باشد.

هدف بزرگ مولکولی در یاخته

هدف اساسی برای تبدیل شیمیایی ناشی از القای تابش یونساز که این تغییرات می‌توانند از لحاظ زیستی برای زنده ماندن سلول مهم باشد، هم اکنون فهمیده شده است که DNA است. این مولکول اطلاعات ژنومی لازم برای خود تکثیری و نوسازی زیست شیمیایی در یاخته و تقسیم یاخته‌ای را با خود حمل می‌کند. قسمتی از آسیب القا شده توسط تابش ، نتیجه کنش غیر مستقیم فرآورده‌های رادیولیز آب است. قسمتی از آن حاصل کنش مستقیم روی مولکول DNA است. ضمن اینکه DNA هدف عمده به شمار می‌آید.

روشن است که مولکولهای فعال زیستی دیگر موجود در یاخته نیز دستخوش غیر فعال سازی ناشی از آسیب تابشی مستقیم و غیر مستقیم می‌شوند. یاخته می‌تواند از دست دادنهای بسیار بزرگ را در فعالیت زیستی اکثر بیومولکولها ، جز DNA را بدون وارد آوردن نقص جدی به کارهایش ، تحمل کند. مثلا آنزیمها پیوسته ساخته می‌شوند و مولکولهای آسیب دیده مرتبا جایگزین می‌شوند.

شواهد موجود برای DNA به عنوان مولکول هدف

• برای موجودات زنده ساده‌تر مانند باکتری خوار و ویروسها ، می‌توان یک رابطه کمی بین آسیب وارد به DNA و کارکرد زیستی برقرار کرد.
  
  
• برای موجودات زنده عالیتر ، از دست رفتن کارکرد باگمستت تک‌رشته‌ای و یا دو رشته‌ای ، همبستگی دارد.
  
  
• ترمیم آسیب وارد بر DNA در بسیاری از موجودات زنده رابطه تنگاتنگی با زنده ماندن یاخته دارد که از طریق توانایی یاخته برای تقسیم شدن ، سنجیده می‌شود.
  
  
• یاخته‌هایی که فاقد توانایی ترمیم DNA ناشی از تغییر ژنتیکی هستند، به مراتب نسبت به پرتو گیری حساستر از یاخته‌های طبیعی هستند.
  
  
• عوامل شیمیایی که معلوم شده است، مانع ترمیم آسیب وارد بر DNA می‌شوند، حساسیت یاخته‌ها را نسبت به پرتو گیری ، افزایش می‌دهند.
  
  
• کنشهای مستقیم تابش یوننده بر DNA و سایر مولکولهای زیستی فعال در یاخته به سهولت به صورت گسیختگی پیوند یا تشکیل رادیکال در محل نهشت انرژی تجسم می‌یابد، که به غیر فعال شدن مولکول هدف می‌انجامد. کنشهای غیر مستقیم از طریق فرآورده‌های تجزیه تابشی پیچیده‌تر هستند.

دستگاه مخصوص مطالعات شیمی تابش

آسیبهای وارده بر DNA در اثر رادیکالها

• گروههای کارکردی در پورینها ممکن است بطور برگشت ناپذیری تغییر کنند تا به حضور یک نوکلئوتید نادرست منجر شود.
  
  
• آسیب وارد آمده به پورینها و پریمیدینها ممکن است چنان زیاد باشد که به از دست رفتن آنها در مولکول DNA منجر شود.
  
  
• یکی از ساز و کارهای انتقال رادیکال معلوم است که تشکیل شده در مکان بازها به ستون قند - فسفات منتقل شده و منجر به اتلاف باز و قطع زنجیره شود.
  
  
• وارد آمدن آسیب به محور اصلی دی اکسی ریبوز - فسفات DNA ممکن است سبب قطع این محور اصی و منجر به گسست یک تک رشته شود. وارد آمدن این آسیب بسیار مهم را گسست تک رشته‌ای (SSB) می‌نامند.
  
  
• وارد آمدن آسیب به محور اصلی دی‌اکسی ریبوز - فسفات در دو یا چند نقطه مجاور ممکن است به گسیختگی مولکول منجر شود و این آسیب را گسست دو رشته (DSB) می‌نامند.

گسیختگی زنجیره در DNA

گسیختگی زنجیره تک رشته‌ای از مولکول DNA برای یاخته ، رویداد چندان خطرناکی نیست زیرا فرآیندهای ترمیم در سلولهای بازده بالایی هستند. عقیده همگان بر این است که گسستهای تک رشته‌ای در یک یاخته رویداد شایع است، خواه با تابش و خواه بدون تابش و ترمیم آن بسیار کارآمد است. گسستهای دو رشته ای DSB) DNA) برای یاخته دارای عواقب جدی تری هستند. DSB ، یک فرآیند مستعد خطا هستند که اغلب به جهش در ژنوم و یا از دست رفتن ظرفیت تولید مثل ، منجر می‌شوند.

شیمی محیط زیست

مواد شیمیایی و نظرات دانشمندان

مواد شیمیایی سمی و نوزادان

راههای جلوگیری از آلودگی

قلمروهای شیمی زیست

• شیمی اتمسفر
• مواد شیمیایی آلی سمی
• شیمی آب ، از جمله فلزات سنگین و نقش خاکها و رسوبها
• منابع سوخت و انرژی ، از جمله انرژی هسته‌ای
  
  

 صنایع پتروشیمی   

دید کلی

تاریخچه

صنایع گوناگون پتروشیمی

• همزمان با پالایش نفت خام ، کاربرد موتورهای درون سوز جنبه عمومی به خود گرفت و میلیونها ماشین بنزین سوز به بازار عرضه شد.
  
  
• امروزه فرآورده‌های نفتی علاوه بر مصرف در زمینه سوخت وسایل نقلیه ، روغن موتور و غیره ، در تهیه بسیاری از قطعات مورد نیاز ساخت وسایط نقلیه ، نقش ارزنده‌ای دارد و تلاش بر این است تا بدنه اتومبیل را از مواد پلاستیکی که آنها را ازپلیمریزاسیون ترکیبات نفتی می‌توان بدست آورد، بسازند.
  
  
• فرآورده‌های نفتی در تهیه سوخت موشکهای هدایت کننده سفینه‌های فضایی و ماهواره‌ها و حتی در ساخت بسیاری از قطعات داخلی آنها کاربرد اساسی دارد.
  
  
• ماده اولیه بیشتر داروها و حتی آنتی‌بیوتیکها از ترکیبات نفتی مشتق می‌شود. بویژه تقریبا تمام مواد پاک کننده ، باکتری کشها و غیره ، از مشتقات نفتی و محصولات پتروشیمی می‌باشد.

مولکول C60

ترکیبات نفت خام و فراورده‌های نفتی

ترکیبات عمده موجود در نفت خام

گازهای طبیعی

محصولات صنایع پتروشیمی ایران

Snow Crystal Photo Gallery I
These pictures show real snow crystals that fell to earth in Northern Ontario, Alaska,

Vermont, the Michigan Upper Peninsula, and the Sierra Nevada mountains of California.

  They were captured by Kenneth G. Libbrecht using a specially designed snowflake photomicroscope.

آيا مي دانيد آب با همه لطافت داري سختي هم هست بله سختي  : آب داراي 2 نوع سختي مي باشد.

سختي آب به مقدار يون‌هاي کلسيم و منيزيم محلول در آن بستگي دارد. سختي آب معمولاً به صورت محلي تغيير مي‌کند. شايان ذکر است که افزايش سختي مي‌تواند اثرات مخربي بر روي ماشين‌آلات صنعتي، آبزيان و افرادي که از اين آب استفاده مي‌کنند داشته باشد.

  سختي (Hardness): سختي آب به دو صورت موقت و دائم مي باشند، سختي موقت شامل سختي بيكربناتهاي كلسيم و منيزيم است. كه در اثر حرارت 100-30 درجه سانيتگراد شروع و كامل مي شود. سختي دائم شامل سولفاتها، كلرورها و نيتراتهاي كلسيم و منيزيم مي باشد. مجموع سختي موقت و دائم را سختي كل مي نامند.

سختي آب آشاميدني و روابط آن با پيدايش سنگهاي کليوي و مجاري ادراري  ، محصول عمل متقابل فاکتورهاي متعدد بوده که عده زيادي از اين فاکتورها هنوز ناشناخته هستند.

سختي موقت را بوسيله جوشاندم ميتوان ازبين بر ولي براي سختي دائم احتياج به مواد شيميايي داريم.

انیمیشن های شیمی (۲) : اییمیشن های شیمی فیزیک :

بخش اول : گازها

Chapter 1: Gases

( نمایش سه حالت جامد - مایع .و گاز )Phases of Matter at the Molecular Level (L1) - Java
Phases of Matter and Containers (L1) - Shockwave
Phases of Water - Java
Motion of Particles in Solids - Shockwave ISU
Ideal Gas Law (L2) - Java
Plotting the Ideal Gas Law (L2) - Java MSU
Elastic Collisions of Hard Spheres (L1)  - Java
Brownian Motion (L1) - Java
Ideal Atmosphere - (L3) Java - Phys. Chem. & Atmospheric Sciences UCI
Molecular Weights, Pressure and Average Molecular Speeds - Java
Maxwell Distribution (L3) - Java
Maxwell Distribution (L3) - UC Davis 
Kinetic Molecular Theory (L2, L3) - UC Davis
Van der Waals forces (L4)

بخش های دوم و سوم  : قانون اول ترمودینامیک

Chapters 2 & 3: First Law of Thermodynamics - Concepts & Machinery

Cylinder Piston - Java - Long download, 1.6 MB - only on T1 or cable modem - UBuffalo - updated - Web
Gas and piston (L7) - Korea - Web
Gas in a piston - Shockwave - Web
Heat Capacity of a Calorimeter - Java
Bomb Calorimeter (L6) - Animated Gif
Combustion of Hydrocarbon Gases (L8) - Shockwave  ISU
Heat Capacity of Metals (L6) (Metals in Water) - Shockwave ISU
Heat of Reaction (L8) - Shockwave ISU
Heat of Solution (L8) - Shockwave

بخش های چهارم و پنجم : قانون دوم ترمودینامیک

Chapters 4 & 5: The Second Law of Thermodynamics - Concepts & Machinery

Second Law of Thermodynamics (L10) - Java UCI
Nature of Irreversibility - The Happy Molecules (L10) - Java UCI
Carnot Heat Engine (L10) - Java
Another Carnot Heat Engine (L10) - Java

بخش ششم : انتقال فیزیکی مواد خالص

Chapter 6: Physical Transformations of Pure Substances

Phase Transitions of Pure Elements in the Periodic Table - Java MSU
Dissolution of NaCl in Water - Shockwave ISU

بخش هفتم : ترمودینامیک مخلوط ها

Chapter 7: Thermodynamics of Mixtures

Henry's Law - dissolving oxygen in water
Mixing of gases and effusion* - Prentice Hall
The effects of osmosis on cells*
More effects of osmosis on cells*
Solutes, solvents and osmosis*
Diffusion - molecules move from higher to lower concentration*
Osmosis in a cell*
Osmosis and gas diffusion*
Reverse osmosis* - for water purification

بخش هشتم : دیاگرام های فازی

Chapter 8: Phase Diagrams

Interactive Phase Diagrams - University of Southampton*
Phase Rules - J.B. Calvert, University of Denver, nice pictures & write-ups*
DoITPoMS Micrograph Library & Phase Diagrams - University of Cambridge*

فسفرسانس و فلوئورسانس پديده هايي هستند كه در آنها يك ماده خاص كه بطور عام به آن فسفر گفته ميشود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئي يا غيره مرئی يا حرارت ( تحريك شده ) اين انرژي را در خود ذخيره مي كند و سپس آن انرژي را بصورت طيفي از امواج مرئي در طول مدت زماني منتشر مي كند . اگر اين بعنوان شباهت اين دو پديده باشد تفاوت آنها در اختلاف زماني بين اين دو دريافت و تابش يا به عبارت ديگر دوام تابش است . اگر زمان تحريك كمتر از ۱۰ به توان ۸- ثانيه باشد، اين پديده را Fluorescent مي ناميم و اگر زمان تحريك بيش از ۱۰ به توان ۸- ثانيه باشد آن را Phosphorescent مي ناميم.به عبارتي در فسفرسنس تحريك طولاني تر و تشعشع طولاني تري داريم و در فلوئورسنس تحريك كوتاهتر تر و تشعشع كوتاهتري تري داريم.

در فلوئورسانس كه نمونه آن نور مهتابي يا صفحه تلويزيون است تابش آني است و تقريبا" بلافاصله بعد از قطع نور تمام ميشود . در حالي كه در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نيز تا مدتي به تابش ادامه ميدهد كه مقدار آن بسته به ماده مورد استفاده مي تواند از چند ثانيه تا چندين روز طول بكشد . در فلوئورسانس برانگيختگي ميان دو تراز اصلي با انرژي هاي E1,E2 اتفاق مي افتد كه جابجايي بين أنها كاملا" أزاد است .الكترون با دريافت انرژي بر انگيخته شده وبه تراز E2 مي رود وپس از 8تا 10 ثانيه دوباره به تراز اول بر مي گردد و فتوني با انرژي E2-E1 تابش مي كند اما در فسفرسانس ماجرابدليل وجود يك تراز مياني كمي پيچيده تر است اين تراز كه مابين تراز پايه و برانگيخته قرار دارد تراز نيمه پايدار مي باشد و مانند يك دام براي الكترونها عمل ميكند به خاطر شرايط خاص اين تراز انتقال الكترون از أن به ساير ترازها ممنوع واحتمال أن بسيار كم است بنابراين چنانچه الكتروني پس از برانگيختگي از تراز E2 در دام تراز نيمه پايدار بيافتد انجا مي ماند تا زماني كه به طريقي ديگر مجددا" برانگيخته شود وبه تراز E2 برگردداين اتفاق مي تواند تحت تاثير جنبشهاي گرمايي اتمها يا مولكولهاي مجاور ويا برانگيختگي نوري روي دهد اما احتمال وقوع أن بسيار كم است به همين دليل چنين الكترونهايي تا مدتها در تراز مياني مي مانند (بسته به ساختار اتمي ماده و شرايط محيطي) وهمين عامل تاخير در باز تابش بخشي از انرژي دريافت شده است.تحريك اين ماده ها به گونه هاي مختلف انجام مي شوند: بمباران فوتوني، الكترونها، يونهاي مثبت، واكنشهاي شيميايي، گرما و گاهي اوقات ( مخصوصاً در جانداران ) تنش هاي مكانيكي... راز کرمهای شب تاب در فسفرسانس است.

برای ساختن مواد درخشنده در تاريکی بايد فسفری وجود داشته باشد که با استفاده از نور معمولی انرژی بگيرد و طول تابش ان زياد باشد.برای مثال دو فسفری که اين ويژگی ها را دارند مثل ( Zinc Sulfide ) و ( Strontium Aluminate ). که ( Strontium Aluminate ) بهتر است برای طول تابش بيشتر. اين مواد با پلاستيک مخلوط ميکنند و مواد درخشنده در تاريکی را ميسازند.

بعضی مواقع ممکن است شما موادی را ببينيد که ميدرخشند ولی به انرژی احتياجی ندارند!يکی از ان مثالها بروی عقربه های ساعتهای گران قيمت است.درانها فسفر با يک عنصر راديو اکتيو مخلوط شده (مثل راديوم- radium) که ان عنصر با انتشار راديو اکتيو فسفر را مرتبا با انرژی ميکند.

شرحي از نحوه ي كار لامپ هاي فلوئورسنت :

در اين لامپها يك تخليه ي الكتريكي در محيطي از بخار جيوه و يك گاز خنثي ( مانند آرگون ) انجام مي شود. بخار جيوه بر اثر اين تخليه ي انرژي و جذب اين انرژي، شروع به تشعشع مي كند و طول موج اين تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است كه در محدوده ي طيف UV ( فرا بنفش ) است.
از ديگر سوي، دبواره ي داخلي لامپ را با مواد فسفرسنتي پوشش مي دهند و اين مواد توسط اشعه ي UV تحريك شده، نور مرئي تابش مي كنند. در دهه ي ۱۹۴۰ اين پوشش Zn2SiO4 (سيليكات زيركونيم) بود و از Mn بعنوان Activator استفاده مي كردند. بعدها يك محلول فسفاتي به صورت Ca5.(PO4)3.(Cl,F).Sb3+ion.Mn2+ion - كه Sb3+ion يعني يون ۳ بار مثبت آنتيموان - استفاده شد كه Activator ان، Sb ( آنتيموان ) بود.

چه موادي اين گونه هستند (نام عنصر ها) و رنگ نور انها به چه بستگي دارد؟

مندلیف

تاريخچه مختصر شيمي
شيمي يكي از علومي است كه هموراه در زندگي بشر دخالت كامل داشته و وارد و به اندازه كه تمدن كنوني بيشتر شود دخالت آن در شئون مختلف زندگي نيز زيادتر خواهد شد. ما در دنيايي زندگي مي كنيم كه پر از مواد شيميايي گوناگون است. بعضي از اين مواد مانند آب كاملاً برايمان آشنا است اما بسياري مواد ديگر وجود دارند كه چندان آشنا نيستند. واقعيت آن است كه ما از هر لحاظ با مواد شيميايي روبرو هستيم. لباسي كه مي پوشيم، غذايي كه مصرف مي كنيم، كاغذي كه مطالب را روي آن مي خوانيم همگي مواد شيميايي به شمار مي روند. علم شيمي از اجسام و خواص و ساختمان آنها و واكنشهايي كه آنها را به اجسام ديگر تبديل مي نمايد بحث مي كند. طي هزاران سال، دانش شيمي تنها منحصر به تهيه اكسيرها، عطرها و جوهر هاي پاره اي از فلزات بود. يونانيان قرن پنجم كه همواره در صدد پي بردن به رموز و اسرار طبيعت بودند آب را كه مايه حيات ساير موجودات است عنصري ساده مي پنداشتند حال آنكه آب تركيبي از دو عنصر ساده اكسيژن و هيدروژن است.
فكر اوليه وجود عناصر ساده ابتدا از امپدوكل و سپس از ارسطو مي باشد. ارسطو معتقد بود كه چهار عنصر آب، هوا، خاك و آتش مظهر خواص اصلي از قبيل رنگ، استحكام و حالت اجسام مي باشند و از تركيب آنها مواد گوناگون به وجود مي آيد.
شيمي در طول تاريخ طولاني و تكاملي خود دورانهاي گوناگوني را پشت سر گذاشته كه مي توان آن را به سه بخش عمده تقسيم كرد: دوران باستان كه هنوز شيمي به صورت يك علم مشخص درنيامده بود. دوران كيمياگري از آستانه پيدايش مسيحيت تا سالهاي 1700 ميلادي و دوران شيمي جديد.
در سراسر دوران تاريك قرون وسطي دانش شيمي نيز همچون ديگر رشته هاي علوم پيشرفت قابل ملاحظه اي ننمود. كشف الكل و جوهر گوگرد به وسيله كيمياگر ايراني محمد زكرياي رازي و كشف فسفر در سال 1675 ميلادي توسط براند آلماني از آثار دوره كيمياگري است. كيمياگري تنها در اواخر قرن هفدهم و اوايل قرن هجدهم بود كه به صورت دانشي حقيقي و واقعي به نام شيمي در آمد. رابرت بويل انگليسي نخستين كسي بود كه دليرانه با نظرات و عقايد قدما درباره وجود عناصر چهارگانه و تبديل فلزات مخالفت نمود. به عقيده بويل عنصر جسمي است غيرقابل تجزيه و از تركيب آنها اجسام مختلف پديد مي آيد. نظريات بويل در كتاب شيميدانان شكاك كم و بيش يادآور نگرش ابن سينا در كتاب «ابطال كيميا» است كه در شش قرن پيش از آن به رشته تحرير درآورد. ژوزف بلاك شيميست اسكاتلندي در سال 1757 گاز كربنيك را به دست آورد و آن را هواي ثابت ناميد. ژوزف پريستلي انگليسي در سال 1774 گاز اكسيژن را ضمن حرارت دادن اكسيد قرمز جيوه براي نخستين بار تهيه كرد. هنري كاوانديش دانشمند انگليسي نيز در سال 1766 هيدروژن خالص را كشف نمود و خواص آن را معلوم و مشخص نمود. برگمان شيميست سوئدي اين نظر را ارائه كرد كه هوا مخلوطي از سه گاز است. هواي معيوب (ازت)، هواي خالص (اكسيژن) و اسيد هوايي (گاز كربنيك) بالاخره شارك گيوم سئل شيميست ديگر سوئدي درباره بي اكسيد منگنز مطالعاتي كرد و همين موضوع راهنماي او براي تهيه اكسيژن گرديد. لاووازيه كه در حقيقت بنيانگذار شيمي جديد محسوب مي شود گامهاي بلندي در راه آزمايش و پژوهش علمي برداشت. كشف گازهاي اكسيژن و هيدروژن به لاووازيه اين امكان را داد كه به تفسير علمي درستي براي پديده سوخت و ارتباط آن با هوا نائل آيد. لاووازيه ثابت نمود كه عمل سوختن تركيب جسم است با اكسيژن و در اين مورد يكي از قوانين اصلي شيمي يعني اصل بقاء ماده را به شرح زير وضع كرد:
هيچ چيز از بين نمي رود و هيچ چيز خلق نمي شود. در تمام واكنشهاي شيميايي مجموع وزنهاي مواد پيش از فعل و انفعال شيميايي مساوي وزنهاي مواد به دست آمده است.
در آغاز قرن هجدهم يعني در سال 1800 ميلادي ولتا فيزيكدان انگليسي نخستين پيل را كشف كرد و از آن پس الكتروشيمي در دسترس جهانيان قرار گرفت. ديوي انگليسي از تجزيه الكتريكي پتاس مذاب فلز پتاسيم و سپس از سود گداخته فلز سديم را به دست آورد. او با تجزيه الكتريكي ثابت كرد كه برخلاف عقيده لاووازيه كه اكسيژن را عامل ترشي مي ناميد تمام اسيدها اكسيژن ندارند. همچنين وهلر آلماني در آغاز اين قرن با استفاده از پتاسيم موفق به كشف آلومينيوم گرديد و از آن پس عناصر يكي پس از ديگري پيدا شدند. در اواخر نوزدهم ديمتري مندليف شيميست نابغه روس با تنظيم جدول تناوبي معروف خود عده زيادي از عناصر را از خاصيت تكرار اتمها پيش بيني كرد و با كشف آنها شيمي در رديف علوم مدرن و درجه اول قرار گرفت. بالاخره در حدود سال 1760 برتلو شيميست بزرگ فرانسوي توانست از تركيب مستقيم كربن و هيدروژن استيلن را تهيه نمايد. شيمي جديد به عنوان يك علم نظام يافت طي 200 سال گذشته شكل گرفت و از همان آغاز به كلي از شيوه هاي كيمياگري دور شد. از آغازقرن نوزدهم تا كشف و نوآوري در علم شيمي و كاربردهاي آن در تكنولوژي و زندگي با سرعت هرچه تمامتر ادامه دارد.

نانوتكنولوژي، انقلابي جديد در صنعت و تكنولوژي

By: Sylvia Pagan Westphal, Los Angeles Times (www.latimes.com)

نانوتكنولوژي يا كنترل مواد در مقياس مولكولي، گشايش اسرار طبيعت در تمام عرصه ها از مهندسي تا پزشكي را نويد ميدهد.

در آينده نه چندان دور، در خانه هاي جديد آجرها ممكن است هنگامي كه تركي درآنها ظاهر ميشود خودشان را تعمير كنند. ماشينها نيز ممكن است با لايه اي به استحكام الماس پوشانده شوند كه آنها را در برابر خراشها محافظت ميكند. پزشكان نيز خواهند توانست صدها نوع بيماري را تنها با قراردادن يك قطره خون در يك دستگاه تشخيص داده و پس از چند ثانيه نتيجه را دريافت كنند.

نانوتكنولوژي در جهاني بسيار كوچك كنترل ميشود. هدف نانوتكنولوژي ساخت اشياء، اتم به اتم، مولكول به مولكول و با يك رويكرد از پايين به بالاست، راهي كه طبيعت ميليونها سال است انجام ميدهد.

نانو يك پيشوند علمي است كه به معني "يك ميلياردم" است و حوزه نانوتكنولوژي در حدود ميلياردم متر است، ابعادي كه در آن اتمها با هم تركيب شده و مولكولها روي هم اثر متقابل دارند.

هدف اين است كه اگر بشر بتواند به اتمها بگويد كه چه طور خودشان را مرتب كنند و چگونه رفتار كنند، بسياري از خواص يك ماده قابل كنترل ميگردد. همان طور كه در طبيعت اتمهاي كربن موجود در زغال سنگ را با تغيير دادن ترتيب قرار گرفتن آنها به الماس تبديل ميكنند، بنابراين خواصي مانند رنگ، استحكام و شكنندگي نيز در سطح اتمي قابل تعيين خواهند بود. دانشمندان بر اين عقيده اند كه اگر بتوانند يك آجر را اتم به اتم بسازند، مولكولهايش را نيز ميتوان طوري تعليم داد تا هنگاميكه يك ترك ظاهر ميشود آن را تعمير كنند يا اينكه با كم يا زياد كردن تخلخل، خود را با شرايط مرطوب هوا وفق دهند.

بنابراين نانوتكنولوژي اميد ساخت هر چيز قابل تصور را - از كوچكترين جرثقيلها و موتورها گرفته تا لايه هاي خود اسمبل پلاستيكي يا فلزي - ميدهد. براي نخستين بار در تخيلات علمي، به لطف پيشرفتهاي اخير ديدن جهان در مقياسهاي نانو اين سناريوها درست و معقول به نظر ميرسند. انواع جديد ميكروسكوپها و برنامه هاي قدرتمند كامپيوتري شبيهساز كه در 10 سال اخير توسعه پيدا كردهاند، نانوتكنولوژي را دچار يك نوع انقلاب نمودهاند. ميكروسكوپها نه تنها به دانشمندان اجازه ميدهند كه اتمها را بينند، بلكه به آنها اجازه ميدهند كه حتي آنها را جا به جا بكنند، همانطور كه در آزمايش مشهور سال 1990 دانشمندان مركز تحقيقاتي Almaden وابسته به IBM ، لغت "IBM" را توسط 35 اتم زنون نوشتند.

امروزه يك تيم از فيزيكدانان IBM يك پيشرفت ديگر را اعلام كردند كه مدارات در مقياس اتمي را به واقعيت نزديكتر ميكند. اين پيشرفت كه "سراب كوانتم"1 نام گرفته است نشان ميدهد كه اطلاعات ميتوانند در ميان اجسام جامد بدون نياز به سيم حركت كنند. اسباب جديد عبارتند از: "چشمان، انگشتان و پنسها" كه در جهان نانو ميتوانند كار كنند. Evgene Wang معاون مهندسي بنياد ملي علوم آمريكا، به اعضاء مجلس نمايندگان طي گزارشي در مورد نانوتكنولوژي گفت: "نانوتكنولوژي نويد جذب تعداد فزايندهاي از علاقمندان به علم، دولت و صنايع خصوصي را ميدهد."

دكتر Tom Schaeider يك بيولوژيست رياضيدان در انستيتو ملي سرطان گفت كه: "دليل اين كه مردم اين را قبول ميكنند پشتوانة واقعي علمي آن ميباشد". وي اضافه كرد ما قادر خواهيم بود تا هر چيز كه خواستيم در آينده بسازيم."

دانشمندان پيشرو در اين علم سال گذشته در بنياد ملي علوم آمريكا گفتند كه نانوتكنولوژي يك اثر اساسي روي سلامتي، وضعيت اقتصادي و امنيت مردم جهان خواهد گذاشت و حداقل به اهميت آنتي بيوتيك ها،IC ها و پليمرهاي ساخت دست بشر در قرن 20 خواهند بود.

در سال 1998 شوراي علوم و تكنولوژي كاخ سفيد يك گروه كاري بين بخشي IWGN)) تأسيس كرد كه خواست بخشهاي علمي و صنعتي و دولت بود و موظف شد تا چشم انداز ايالات متحده را در مورد نانوتكنولوژي در طي 10 الي 20 سال آينده توسعه دهد.

دولت ايالات متحده در طي سال 1999 حدود 260 ميليون دلار در اين تكنولوژي سرمايه گذاري كرده است. كلينتون نيز پيشنهاد افزايش بودجة نانوتكنولوژي را تا حدود 227 ميليون دلار در سال 2001 را داده است. گروهIWGN پيش بيني ميكند كه نانوتكنولوژي موجب پيشرفت در زمينه هايي مانند تكنولوژي اطلاعات، پزشكي، علوم زيست، صنعت خودرو، انرژي و امنيت ملي خواهد شد.

اين گروه موارد زير را امكانپذير ميبيند:

v در پزشكي، نانو ذراتي كه به توزيع آسان دارو در قسمتهاي بدن كمك ميكنند. اين وسايل به اصطلاح كوچك كه از دارو ساخته شدهاند با لايههايي از نانو ذرات پوشيده شدهاند و ميتوانند به قسمتهاي مختلفي از بدن برسند و بيماريهاي از قبيل سرطان را درمان كنند. غدد پروستات و قطعات مصنوعي نيز ممكن است، با اين نانو ذرات پوشيده شوند تا از عكسالعملهاي ناخواسته جلوگيري كنند. پيشرفت در تشخيص بيماريها نيز قابل پيشبيني است، همانطور كه دستگاههاي جديدي كه بر اساس تشخيص DNA يا پروتئين پايه گذاري شده اند و ميتوانند از مقدار ناچيزي خون به طور همزمان وجود چندين بيماري را تشخيص بدهند.

v در صنايع الكترونيكي، توليد كامپيوترهاي سريعتر و بهتر در اندازههاي بسيار كوچك مدنظر است. هم اكنون يك هد مغناطيسي با اندازة حدود نانو توليد شده كه اطلاعات را از ديسك سخت ميخواند. همچنين تراشه هاي حافظه با اندازة نانو مدنظر هستند كه قدرت ذخيرهاي برابر با هزاران تراشه فعلي را دارا خواهند بود.

v در علوم زيست محيطي، غشاءهاي نانويي فيلترهايي براي سد نفوذ آلودگيها هستند و همچنين قادر خواهند بود تا آلودگيها را با روشهاي شيميايي يا بيولوژيكي پيدا كرده و برطرف كنند. بسياري چالشها تا بيش از اينكه دانشمندان بتوانند پرده از راز جهان در مقياس نانو بردارند، باقي خواهد ماند. طبق گزارش اخير كه توسط گروه IWGN ارائه شده است: اين عرصه، امروز تقريبا همانجايي است كه علم و تكنولوژي بدنبال ترانزيستورها در اواخر دهه هاي 1940 و 1950 قرار داشت".

اما با در دست داشتن ابزارهاي جديد براي ديدن اشياء كوچك، آزمايشگاهها در كشور كم كم به اين مطلب پي ميبرند كه چگونه اتمها و مولكولها در يك ماده مرتب ميشوند. تعدادي از آزمايشگاهها ياد ميگيرند كه چگونه مولكولها را در الگوهاي خاص مانند هرم يا چند ضلعي، خود اسمبل كنند. اين مطلب به عنوان يك گام مهم در جهت ساختن مواد نو توسط اتم با اتم به شمار ميرود.

دانشمندان اميدوارند به زودي بتوانند موادي از نانو تيوبهاي كربني بسازند كه ترتيب قرار گرفتن
اتمهاي كربن در آن مانند قرار گرفتن مدادها در داخل يك جعبه است. چنين موادي يك _ ششم دانسيته فولاد را خواهند داشت و مقاومت آنها 50 الي 100 برابر است. آقاي Richard Smalley، كسي كه در دانشگاه Rice روي نانو تيوبها كار ميكند ميگويد: ما ميدانيم كه چگونه آنها را به صورت خود اسمبل بسازيم و اين كه چگونه مواد ديگر را بپوشانند. اين نانو تيوبهاي كربني، مطابق بسياري از پيش بينيها يك روز تمام چيزها از ماشين تا هواپيما را ميپوشاند تا به سطوح آنها استحكام و مقاومت و در نتيجه عمر بيشتري بدهد.

طبيعت براي ميليونها سال صاحب نانوتكنولوژي بوده است و دانشمندان مانند Smalley عقيده دارند كه ميتوان مطالب بسياري را با نگاهكردن به سلولها آموخت. او ميگويد كه تمام آنزيمها در سلولهاي ما نانوماشينهايي هستند كه وظايف منحصر به فردي را جهت تكامل و رشد انجام ميدهند.

گروه Nadrian Seeman در دانشگاه New Yourk تلاش ميكند، يك مولكول بيولوژيكي ديگرDNA به عنوان جزء سازنده براي اشياء سه بعدي به كار برد. آزمايشگاه وي اخيراً يك دستگاه نانو روبوتيك ساخت كه از DNA ساخته شده بود و دو بازو داشت و ميتوانست بين دو نقطة ثابت حركت كند.

پژوهشگران ميگويند كه اين وسيله گام اول به سوي توسعة نانوتكنولوژي است كه يك روز خواهد توانست مولكولها را در نانو كارخانه هايي با همان ابعاد به كار گيرد.

برخي ميگويند كه ما زماني قادر خواهيم بود تا همه چيز را از قطعات ريز بسازيم. مثلاً بدين صورت كه به كامپيوتر تعدادي عناصر داده شده و به وي دستور داده ميشود تا همه چيز، از سيب تا يك ماشين را بسازد. Schnider گفته است: اين جادو نيست، اين ايده جادو نيست.

نانوتكنولوژي و جمهوري اسلامي ايران؛ بايدها و نبايدها

1- مقدمه

نانوتكنولوژي، توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم‌هاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطوح مولكولي و اتمي و استفاده از خواصي است كه در آن سطوح ظاهر مي‌شود. از همين تعريف ساده بر مي‌آيد كه نانوتكنولوژي يك رشته جديد نيست، بلكه رويكردي جديد در تمام رشته‌هاست. از زماني که فاينمن، فيزيکدان برجستة آمريکايي، ايدة کار با اتمها و مولکولها را مطرح کرد . محققان جهان به کار در اين عرصه روي آوردند. براي نانوتكنولوژي كاربردهايي را در حوزه‌هاي مختلف از غذا و دارو و تشخيص پزشكي و بيوتكنولوژي تا الكترونيك و كامپيوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوافضا و امنيت ملي برشمرده‌اند. كاربردهاي وسيع اين عرصه به همراه اثرات اجتماعي، سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به عنوان يك زمينه «فرارشته‌اي و فرابخشي» مطرح نموده است.

بقیه در ادامه مطلب

مطالب چطوربود؟  نظر یادتون نره

بزودی مطالب جدیدی در مورد (( فناوری نانو)) در وبلاگم میذارم  منتظر باشید