بازي با نانو لوله‌هاي کربني
بازي با نانو لوله‌هاي کربني
بازي با نانو لوله‌هاي کربني
در اين صفحه يک اپلت جالب در مورد نانولوله‌ها و نانومخروطها مي‌بينيد. با استفاده از اين اپلت مي‌توان انواع مختلف نانولوله‌ها، نانوصفحات و نانومخروطها را با اتمهاي مختلف شبيه‌سازي کرد. محصول نهايي اين اپلت يک تصوير از نانولوله، نانوصفحه يا نانومخروط به علاوه‌ي فهرست کامل نوع و مکان اتمهاي سازنده‌ي آن است.
نانولوله‌ها، نانوصفحات و نانومخروطها
احتمالاً مقاله‌ي «نانولوله‌هاي کربني» را خوانده‌ايد؛ شايد هم نانولوله‌هاي کاغذي را ساخته باشيد. بنابراين، نيازي نيست که در اين فعاليت درباره‌ي نانولوله‌ها بيشتر صحبت شود. نانوصفحات ساختارهايي به شکل صفحه از اتم‌ها هستند. مانند شبکه‌ي شش‌ضلعي اتمهاي کربن در گرافيت. مي‌توان فرض کرد که نانولوله از لوله کردن يک نانوصفحه ساخته مي‌شود؛ شبيه به کاري که در فعاليت نانولوله‌هاي کاغذي انجام داديد. البته نکته‌ي بسيار مهم اين است که نانولوله‌ها در عمل هرگز به اين روش توليد نمي‌شوند.
اما در مورد نانومخروطها: شبيه به نانولوله‌ها که ساختاري از اتم‌ها (معمولاً کربن) به شکل يک لوله به قطر چند نانومتر هستند، نانومخروطها نيز ساختاري از اتم‌ها به شکل يک مخروط با قطر قاعده و ارتفاع چند نانومتر هستند. اما فعلاً براي نانومخروطها کاربردهاي بسيار کمتري نسبت به نانولوله‌ها يافت شده است. براي همين نانومخروطها به اندازه‌ي نانولوله‌ها مشهور نيستند. راهنماي اپلتِ نانوساختارها:
در منوي سمت چپِ اپلت، عناوين مختلفي وجود دارند. موضوع و طرز استفاده از هريک از عناوين، به ترتيب از بالا به پايين، به صورت زير است:
• عبارت generate a به معني «توليد کن يک...» است. مي‌خواهيد چه چيزي بسازيد؟ از جعبه ي انتخاب کنار عبارتِ generate a، يکي از گزينه‌هاي nano-tube يعني نانولوله، nano-sheet يعني نانوصفحه و nano-cone يعني نانومخروط، را انتخاب کنيد. (شکل 1)
• عبارت position 1 به معني «موقعيت 1» است. مي‌خواهيد از چه اتمي براي ساختن استفاده کنيد؟ از جعبه ي انتخاب از ميان C-Carbon يعني کربن، N-Nitrogen يعني نيتروژن و B-Boron يعني بور، اتم سازنده را انتخاب کنيد.
• عبارت position 2 به معني «موقعيت 2» است. مي‌توانيد نانوساختاري بسازيد که از دو نوع اتم ساخته شده باشد. نوع دومِ اتم‌ها هم مي‌تواند کربن، نيتروژن يا بور باشد. در عمل، تنها نانوساختارهاي ساخته‌شده از اين سه نوع اتم، ساختارهاي پايدار و قابل استفاده‌اي بوده‌اند.
• عبارت bond length [A] به معني «طول پيوند بر حسب آنگستروم» است. آنگستروم واحد طول به اندازه‌ي متر است، يعني 0.1 نانومتر. مقدار پيش‌فرض براي طول پيوند، 1.42 آنگستروم يعني طول پيوند يگانه‌ي کربن ـ کربن است. طول پيوند براي حالت‌هاي ديگر، مانند نيتروژن ـ نيتروژن يا بور ـ کربن و... را مي‌توانيد در کتاب‌هاي شيمي پيدا کنيد.
بعد از چهار موضوع بالا، به موضوع‌هاي ويژه‌ي نانولوله و نانومخروط مي‌رسيم. ابتدا در مورد لوله‌ها:
• عبارت Ch={n1,n2} به معني مختصاتِ بُردار عدم تقارن، يا بردار «کايرال» است. در مقاله‌ي نانولوله‌هاي کربني ديديد که مشخصه‌ي مهمّ نانولوله‌ها که باعث تشکيل انواع «صندلي»، «زيگزاگ» و «نامتقارن» مي‌شود، اين است که هنگام لوله شدنِ فرضي يک نانوصفحه، کدام‌يک از کربن‌ها، براي مثال کربن شماره‌ي (n1,n2)، روي کربن مبدأ با مختصات (0,0) مي‌افتد. به بردار (n1,n2)، بردار عدم تقارن يا بردار «کايرال» نانولوله مي‌گوييم. اين بردار ساختار نانولوله را به‌خوبي مشخص مي‌کند. بايد يادآوري کرد که برخي خواصّ نانولوله‌ها، خصوصاً خواصّ الکتريکي آنها، به بردار عدم تقارن وابسته است. مختصات بردار عدم تقارن، به عبارت ديگر، مختصات کربني که بايد روي کربن مبدأ بيفتد را وارد کنيد.
• عبارت tube length [A] به معني «طول نانولوله بر حسب آنگستروم» است. طول نانولوله را در اينجا وارد کنيد.
در مورد نانومخروطها:
• عبارت disclinationبه معني «زاويه‌ي رأس» مخروط است. زاويه‌ي رأس را در اينجا وارد کنيد.
• عبارت cone height [A] به معني «ارتفاع نانومخروط بر حسب آنگستروم» است. ارتفاع نانومخروط را در اينجا وارد کنيد.
• عبارت ncone, dZ به ترتيب به معني «تعداد نانومخروطها» و «فاصله‌ي بين رئوس» آنهاست. در حالت پيش فرض تنها يک نانومخروط ساخته مي‌شود. اگر مقادير اين بخش را تغيير دهيد، مي‌توانيد چند مخروط را ببينيد که داخل هم فرو رفته‌اند.
حالا به دو دکمه مي‌رسيم:
• با فشار دادن دکمه‌ي creat، نانوساختار ساخته مي‌شود و مي‌توانيد آن را در صفحه‌ي سمت راست ببينيد. مي‌توانيد تصوير نانوساختار را با استفاده از ماوس بچرخانيد.
• با فشار دادن دکمه‌ي list xyz، فهرست اتمهاي موجود در ساختار و مکان آنها در يک فايل جديد نوشته مي‌شود. مثلاً به اين شکل:
سه عدد سمت چپ به ترتيب مختصات طول، عرض و ارتفاع اتم‌ها هستند. عدد چهارم، نوع اتم را مشخص مي‌کند، به اين ترتيب که عدد 0 به معني کربن، عدد 1 به معني بور و عدد 2 به معني نيتروژن است. اين فهرست براي شبيه سازي رايانه اي رفتار نانوساختار مورد استفاده قرار مي گيرد.
سه موضوع ديگر هم زير دکمه‌ها ديده مي‌شوند:
• عبارت‌هاي xy distortion و z distortion به ترتيب به معني «له‌شدگي صفحه‌اي» و «له‌شدگي در عمق» هستند. در حالت پيش‌فرض، مقادير اين دو موضوع 1 است. اگر اين مقادير را تغيير دهيد، يک نانولوله يا نانومخروط مي‌بينيد که انگار تحت فشار قرار گرفته و قدري له شده است. به عبارت ديگر، سطح مقطع لوله يا مخروط به جاي آنکه دايره باشد، بيضي خواهد بود.
• عبارت screw [deg/A] به معني «تاب‌خوردگي برحسب زاويه در واحد طول آنگستروم» است. در حالت پيش‌فرض، مقدار اين موضوع 0 است. يعني نانولوله اصلاً تاب نمي‌خورَد. اگر مقدار اين موضوع را زياد کنيد، يک نانولوله‌ي تاب‌خورده و کج و مَعوج خواهيد داشت.
در آخرين سطر، دو انتخاب وجود دارد:
• اگر عبارت atom را تيک بزنيد، تصوير صفحه‌ي سمت راست به صورت مدل اتمي‌ِ فضاپُرکن خواهد بود. اگر اين موضوع تيک نخورده باشد، تصوير صفحه‌ي سمت راست به صورت مدل سيمي‌ديده مي‌شود.
• اگر عبارت stereo تيک نخورده باشد، تنها يک نانوساختار خواهيد ديد، اما اگر اين موضوع را تيک بزنيد، از نانوساختار ساخته‌شده دو نمونه ديده مي‌شود. اگر عينک مخصوص براي سه‌بُعدي ديدن را در اختيار داشته باشيد، مي‌توانيد در اين حالت، نانوساختار را سه‌بُعدي ببينيد. نگران نشويد، من هم از اين عينک ها ندارم، ولي مي‌توانيد از اين عينک‌ها بسازيد!!!
دانلود اپلت فوق
يادآوري 1: مي‌توانيد تصوير نانوساختار را با استفاده از ماوس بچرخانيد.
يادآوري 2: نشاني اينترنتي اپلت نانوساختارها به ترتيب زير است:
|
| |
اگر مرورگرِ اينترنت شما به برنامه جاوا مجهز نيست روی لينک دريافت جاوا کليک کنيد
منبع: http://www.nanoclub.ir/index.php/articles/show/26
