2009/05/12

طرق تصنيع النانو

Posted in عام tagged في 10:18 م بواسطة أبو ابراهيم

بسم الله الرحمن الرحيم

موضوع النانو موضوع متشعب جداً نحاول أن نأتي بكل ما يتعلق به إن استطعنا واتضحت لنا أهميته
هذه أحد الأمور المتعلقة بهذا الموضوع نبدأ الحديث عنها على بركة الله

هناك طريقتين عامتين لإنتاج المواد النانونية

1- تبدأ من المواد في حالتها الطبيعية bulk ومن ثم يتم تكسيرها أو تصغيرها إلى أجزاء صغيرة جدا “ضمن مقياس النانو”، هذه الطريقة تسمى top-down من الأعلى إلى الأسفل

2- عكس الطريقة الأولى والتي تبدأ من الذرات أو الجزيئات التي يتم فصلها عن بعض ومن ثم تجميعها لتصل إلى مقياس النانو،وهذه الطريقة تسمى bottom-up من الأسفل إلى الأعلى

هذه صورة توضح كلا من الطريقتين

النانو

__________

.: معظم المصنعين يهتمون بالتحكم في الآتي عند صناعتهم للنانو :.

1- حجم الجزيئات particle size : فالحجم مهم عندما تتعامل مع المواد النانونية، فمثلا السيليكون النانوني عندما يكون حجم الجزيئات 1نم “1نانو متر” فإن السيليكون يشع أزرق بينما إذا كان حجم جزيئات السيليكون 3نم “3نانو متر” فإنها تشع أزرق وما كان بين المقياسين فإنه يشع أخضر على عكس المواد عندما تكون bulk “في حالتها الطبيعية” فالحجم غير مهم ي لا تتغير خذائص المادة مع اختلاف حجمها.

2- شكل الجزيئات particle shape : المقصود بذلك (سداسية – كروية – ثلاثية – …) ولذلك أهمية في المواد النانونية حيث إن التغير في الشكل يؤدي إلى تغير خصائص المادة.

3- توزيع الجزيئات size distribution : وتكمن أهميته ي أنه يحدد خواص المواد أي هل التوزيع منتظم أم غير منتظم وهل الجزيئات مستقرة أم لا، فكما ذكرنا عن السيليكون في حجم الجزيئات أنه يشع في المقادير المذكورة لكن لا يتم ذلك إلا إذا كانت جزيئاته منتظمة “متوزعة بانتظام” لكن إن لم تكن كذلك فإنها لا تشع والعلم الآن يبحث حول كيفية تثبيت الجزيئات “جعلها منتظمة دائما”.

4- تركيب الجزيئات particle composition : مثال “ذرة كربون وذرتين هيدروجين أي الجزيئات أو الذرات المستخدمة في تركيب هذا الجزيء”.

5- درجة تجمع الجزيئات degree of particle agglomeration : وهذا يعني “أن الجزيئات متباعدة أو متقاربة”.

هذه مقدمة لطرق التصنيع وأما الآن فسنبدأ بالتفصيل بذكر بعض طرق تصنيع النانو أو المواد النانونية

__________

أولا: طريقة top – down

كما ذكرنا لكم في بداية الموضوع تعريف هذه الطريقة وهي أن تبدأ بتقطيع المواد bulk حتى تصل إلى قطع نانونية ضمن المقياس النانوني، ومن الطرق التي نستخدمها لتصغير المواد bulk إلى قطع نانونية:

1- طريقة الطحن milling : وهذه طريقة ميكانيكية تنتج مواد نانونية على شكل مسحوق “بودرة” حيث يتم وضع المادة تحت طاقة عالية جداً وطحنها عن طريق كرات مصنوعة من الفولاذ تتحر إما بشكل كوكبي أو اهتزازي أو رأسي كما في الشكل التالي

النانو1

ويمكن صنع بودرة يصل حجمها ما بين 3 – 25 نانو متروهذه صورة لأحد أجهزة الطحن

النانو2

2- طريقة الحك أو الحفر etching : وهذه الطريقة وتكون إما بطريقة كيميائية أو بطريقة إلكتروكيميائية، لنمثل على هذه الطريقتين بعنصر السيليكون silicon، فالطريقة الكيميائية يتم أخذ سيليكون ذات سمك سخيف جدا ووضعها في مواد كيميائية مثل HF أو غيرها التي تقوم بحك شرائح السيليكون ثم تخرج جزيئات السيليكون فتكون على السطح ثم توضع هذه الشرائح في أي محلول تريد مثل التيترا هيدروفوران أو الميثانول أو … بعد وضعها في المحلول ضعها في جهاز الموجات الفوق صوتية لكي تسقط جزيئات السيليكون في المحلول وتتعلق فيه وهذه صورة عن طريق المجهر الإلكتروني لشرائح السيليكون

النانو3

الشريحة A عبارة عن شريحة سيليكون لم تتعرض للحك أما الباقي بعد التعرض للحك، وأما الطريقة الثانية التي ذكرناها الطريقة الإلكتروكيميائية حيث يتم وضع شرية السيليكون في القطب الموجب وشريحة بوليكاربونات في القطب السالب وتعريضها لتيار كهربائي بعد وضعها في حمام كيميائي مكون من مواد كيميائية تساعد على الحك الذي بدوره يخرج جزيئات السيليكون النانونية كما في الشكل التالي

النانو4

3- طريقة الاتنصال الليزري : يتم استخدام ليزر نبضي ذو طاقة عالية مركز على هدف صلب “المادة في حالة bulk” وموضوع في غرفة مفرغة من الهواء فيتفاعل شعاعع الليزر مع الهدف فتتطاير الجزيئات مكونة بلازما وتترسب على القاعدة فتتكون أفلام رقيقة كما في الشكل التالي

النانو5

أول مرة أستخدمت هذه الطريقة كان في عام 1960م باستخدام ليزر الياقوتي إلا أن الأفلام الرقيقة المنتجة أصبحت ملوثة ومع الدراسات تم تحسين هذه الطريقة.

4- طريقة التتفيل sputtering : وتستخدم في صنع الأفلام الرقيقة حيث توضع المادة bulk تحت ضغط منخفض جدا مفرغ من الهواء “إذا قل الهواء انخفض الضغط” وبقاعدة باردة معرضة لمجال مغناطيسي، هذه العوامل تؤدي إلى انتزاع الجزيئات من المادة أو تتفلها لتترسب في قاعدة لتكوّن فلم رقيق ولابد من وضع غاز لكي يمنع التكتلات وهذا الشكل يوضح ذلك

النانو6

وهذه صورة لجهاز التتفيل sputtering

النانو7

ثانيا : طريقة bottom – up

كما ذكرنا سابقاً هذه الطريقة تبدأ من الأسفل “من الذرات” فتقوم بفصلها ثم تجميعها لتصل إلى مرتبة النانو، ومن الطرق المستخدمة في هذه الطريقة :

1- طريقة السول – جل sol – gel : وهذه الطريقة تمر بطورين أولا طور السائل sol وبعد فترة تتبخر المادة وتتحول إلى طور الجل gel لذلك سمية هذه الطريقة بطريقة السول – جل، تستخدم هذه الطريقة في صنع قضبان ضوئية تصلح لأن تكون وسط ليزري وتم صنع قضبان ليزرية من مواد نانونية لكن الجزيئات غير مستمرة والدراسات جارية لجعلها مستقرة، أيضا تستخدم في عمل وتصنيع الأغشية الرقيقة thin film وتمتاز بقلة تكلفتها بالمقارنة بالطرق الأخرى في تصنيع هذه الأغشية وكذلك تتميز بإمكانية انتاج أغشية رقيقة بمساحات كبيرة نسبية وبسمك يتراوح بين 1 نانو متر وحتى 1 ميكرون، ولمزيد من المعلومات حول هذه الطريقة زر هذا الرابط

ويكيبيديا تقنية الصل جل

2- طريقة aerosol : وهذه تشبه طريقة السول – جل في أغلب الأشياء إلا أنها تبدأ بطور الغاز وتنتهي بطور السائل.

3- طريقة chemical vapour deposition إختصارا CVD : “أعتذر عن عدم شرح هذه الطريقة لأن المصدر توقف عند ذلك وأرجوا مِن مَن يملك أي معلومة أو أي إضافة حول هذه النقطة أو غيرها من النقاط أن يفيدنا بها”

__________

المصدر : طرق تصنيع النانو – منتدى الفيزياء التعليمي

__________

.: أبو ابراهيم :.

Advertisements

تعليق واحد »

  1. alali said,

    يعطيك العافية

    ومشكور على المعلومات
    صراحة أنا استفدت منها


اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s

%d مدونون معجبون بهذه: