طرق تصنيع النانو

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أولا : من أراد أن يقتبس أو ينقل من هذا الموضوع ويضعه في بحث أو منتدى آخر أو ..... أن يعزو هذا الموضوع إلى المنتدى ( منتدى الفيزياء التعليمي ) فهذا من حق المنتدى ، وأيضا هذا يدل على أدب الناقل وأمانته في النقل ...
والآن نبدأ في الموضووووع
لا أخفيكم كنت قد عزمت على كتابته منذ ما يقارب السبعة أشهر أو أكثر لكن كلما أريد أن أكتبة لكم إما أنشغل أو أتكاسل
وكما نعلم أن الإنسان يحب التسويف والتأجيل لكن الآن عزمت على أن أكتبة وأنتهي منه ، الموضوع مترجم وقد أضفت عليه إضافات كثيرة ، طبعا مترجم ليس حرفيا بل على حسب فهمي وأنا لغتي الإنجليزية ليست بالقوية لذلك الكلام الذي لم أفهمه .. لم أكتبة .......

هناك طريقتين عامتين لإنتاج المواد النانويه الأولى تبدأ من bulk (المواد في حالتها الطبيعية أي صلبة ) ثم يتم تكسيرها أو تصغيرها حتى تصل إلى قطع صغيرة جدا ( من مرتبة النانو) بإستخدام الطرق الميكانيكية أو الكيميائية .....
وهذه الطريقة تسمى ( top-down ) من الأعلى للأسفل
وعكس هذه الطريقة وهي الطريقة الثانية لإنتاج المواد النانوية والتي تبدأ من الذرات أو الجزيئات ليتم فصلها عن بعض ثم تجميعها لتصل إلى مرتبة النانو باستخدام التفاعلات الكيميائية أو باستخدام طريقة تبادل المواد ( أي مادة تتشكل منها مادة أخرى ) وهذه الطريقة تسمى ( bottom-up ) من الأسفل إلى الأعلى
وتجدون في الأسفل صورة توضيحية مبسطة لهذه الطريقتين فإن اتجهت من اليسار إلى اليمين هذه تبين الطريقة الأولى
ومن اليمين لليسار هذه الطريقة الثانية
http://file7.9q9q.net/img/33514277/----1.JPG

ومعظم المصنعين يهتمون في التحكم في :
1- حجم الجزيئات ( particle size ) فالحجم مهم عندما تتعامل مع المواد النانوية فمثلا السيليكون النانوي عندما يكون حجم الجزيئات 1nm فإن السيليكون يشع أزرق بينما إذا كان حجم جزيئات السيليكون 3nm فإنها تشع في المنطقة الحمراء وما بينها يشع أخضر على عكس المواد عندما تكون bulk فالحجم غير مهم أي لا تتغير خصائص المادة مع اختلاف حجمها
وفي الأسفل تجدون صورة السيليكون النانوي يشع أحمر عند تعريضه لأشعة فوق بنفسجية

http://file9.9q9q.net/img/77717615/----2.JPG

الأولى من اليمين هي عينة السول جل ( sol-gel ) بدون نانو سيليكون فسنلاحظ في الصورة أنها لا تشع والثانية من اليمين هي عينة السول جل في طور الجل ومطعم فيها جزيئات السيليكون النانوية نلاحظ أنها تشع والجزيئات متوزعة بانتظام في العينة والثالثة من اليمين هي عينة السيليكون نانو معلقة في محلول التيتراهيدروفوران وهذه العينة أول من قام بتصنيعها البروفيسور منير نايفة وآخرون والعينة الرابعة هي أيضا عينة السول جل لكن في طور السائل
2- شكل الجزيئات ( particle shape ) وأيضا شكل الجزيئات ( سداسي – كروي – ثلاثي ....) مهم جدا في المواد النانوية فعندما تتغير فإن خصائص المادة تتغير وتلاحظون صورتي الشخصية هي عبارة عن 29 ذرةسيليكون ( اللون البرتقالي )و 24 ذرة هيدروجين ( اللون الأبيض ) وهذا التجمع بمقدار 1nm وهذا هو الذي وصل إلى البروفيسور منير نايفة وآخرون .

http://file9.9q9q.net/img/61642281/----3.JPG

3- توزع الجزيئات ( size distribution ) أيضا هذا مهم في تحديد خواص المواد هل التوزع منتظم أم غير منتظم أو هل هي مستقرة أم لا ففي الصورة السابقة في السول جل (في طور الجل) نرى أن جميع أجزاء العينة تشع فهذا دليل على أن جزيئات السيليكون متوزعة بانتظام في السول جل لكن مع الأسف بعد عدة أيام نزلت جزيئات السيليكون النانوية إلى الأسفل وأصبح التوزيع غير منتظم والدراسات الآن جارية في جعلها منتظمة ومستقرة
4- تركيب الجزيئات ( particle composition ) أظن هذه النقطة واضحة
5- درجة تجمع الجزيئات (degree of particle agglomeration ) نلاحظ في الصورة التي في الأسفل صورة ( المجهر الإلكتروني SEM ) تكتل الجزيئات متباعدة ( النقاط البيضاء )

توبكات ماسنجر"]http://www.alhnuf.com/up/m2/2e882b6aff.jpgتوبكات ماسنجر[/URL]

لكن في هذه الصورة نلاحظ الإختلاف في التكتلات

توبكات ماسنجر"]http://www.alhnuf.com/up/m2/26335dbb79.jpgتوبكات ماسنجر[/URL]

هذه النقاط الخمس المهمة في تغيير وتحديد الخصائص للمواد النانوية

والآن نبدأ بشيء من التفصيل في عرض بعض طرق تصنيع المواد النانوية

أولا : طريقة ( top-down )
كما ذكرنا لكم تعريفها سابقا تبدأ من bulk حتى تصل إلى قطع نانوية
ولكي تصل إلى قطع النانوية نذكر لكم بعض الطرق مثل الطحن (milling ) أو الحك( الحفر ) (etching) وهذه الطريقة هي الطريقة التي استخدمها البروفيسور منير نايفة في صنع السيليكون نانو أو عن طريق الاستئصال بالليزر
وجميع هذه الطرق ممكن أن تتم في بيئة مفرغة أو أو غير مفرغة ( الهواء الهادي)
في بعض هذه الطرق تكون الجزيئات النانوية حساسا جدا( أي سريعة التفاعل) وتميل إلى أن تتكتل وتتجمع مع بعضها البعض ( وبذلك يكبر حجمها ونحن لا نريد ذلك بل نريد تصغيرها ) لذلك يستحسن استخدام غاز لكي يكسو الجزيئات النانوية ويمنعها عن التكتل والتجمع مع بعضها البعض
1- طريقة الطحن milling : وهذه طريقة ميكانيكية تنتج مواد نانوية على شكل مسحوق ( بودر ) حيث يتم وضع المادة تحت طاقة عالية جدا وطحنها عن طريق كرات مصنوعة من الفولاذ تتحرك إما بشكل كوكبي أو إهتزازي أو رأسي كما في الشكل التالي
توبكات ماسنجر"]http://www.alhnuf.com/up/m2/02f9121b8d.jpgتوبكات ماسنجر[/URL]

ويمكن صنع بودرة يصل حجمها من 3 إلى 25 نانو متر وهذه أيضا صورة أحد أجهزة الطحن

توبكات ماسنجر"]http://www.alhnuf.com/up/m2/eb3f5a6d66.jpgتوبكات ماسنجر[/URL]

2- طريقة الحك أو الحفر (etching ) : وهذه الطريقة استخدمها البروفيسور منير نايفة لإنتاج جزيئات السيليكون النانوية وتكون إما بطرق كيميائية أو بطريقة إلكتروكيميائية فالطريقة الكيميائية يتم أخذ شرائح سيليكون ذات سمك سخيف جدا ووضعها في مواد كيميائية مثل HF (ومواد أخرى )الذي يقوم 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 الذي تريد تضعها في جهاز الموجات الفوق صوتية لكي تسقط جزيئات السيليكون في المحلول وتتعلق في المحلول ( انظر الشكل رقم-2- في الأعلى ،العينة الثالثة من اليمين هي عبارة – كما ذكرنا سابقا – جزيئات سيليكون نانوية معلقة في محلول التيتراهيدروفورانTHF )( يستحسن وضع شرائح السيليكون في محلول THF أو الإيزوبروبانول ISO أو ... لأنه دلت الدراسات على أن الجزيئات تكون أكثر استقرار في هذه المحاليل ) وهذه صورة المجهر الإلكتروني SEM لشرائح سيليكون

توبكات ماسنجر"]http://www.alhnuf.com/up/m2/30c69dbce7.jpgتوبكات ماسنجر[/URL]

الشريحة A عبارة عن شريحة سيليكون لم تتعرض للحك أما الباقي بعد التعرض للحك
والطريقة الثانية هي طريقة الإلكتروكيميائية حيث يتم وضع شريحة 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 بدورة يخرج جزيئات السيليكون النانوية كما في الشكل التالي :

توبكات ماسنجر"]http://www.alhnuf.com/up/m2/969eac6489.jpgتوبكات ماسنجر[/URL]

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


توبكات ماسنجر"]http://www.alhnuf.com/up/m2/f9b625ff79.jpgتوبكات ماسنجر[/URL]
أول مرة استخدمت هذه الطريقة في عام 1960 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 تحت ضغط منخفض جدا مفرغ من الهواء وبقاعدة باردة معرضة لمجال مغناطيسي هذه العوامل تؤدي إلى ان الجزيئات تنتزع من المادة ( أو تتفل ) لتترسب في قاعدة لتكون فيلم رقيق ولا بد من وضع غاز لكل يمنع التكتلات وهذا الشكل يوضح ذلك
توبكات ماسنجر"]http://www.alhnuf.com/up/m2/5208659b17.jpgتوبكات ماسنجر[/URL]

وهذه صورة جهاز Sputtering
توبكات ماسنجر"]http://www.alhnuf.com/up/m2/14e3b7562b.jpgتوبكات ماسنجر[/URL]

ثانيا : طريقة ( Bottom-up )
كما ذكرنا لكم سابقا هذه الطريقة تبدأ من الأسفل أي من الذرات فتقوم بفصلها ثم تجميعها لتصل إلى مرتبة النانو
من الطرق المستخدمة
1- طريقة السول-جل ( sol-gel ) وهذه تمر بطورين طور السائل (sol ) ثم بعد فترة من الزمن تتبخر المادة وتتحول إلى طور الجل ( gel ) ولذلك سميت هذه الطريقة السول – جل وهذه الطريقة كما ذكرها لنا الدكتور حازم ( ارجع إلى الرد رقم 6على الرابط http://hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=8365 ) أيضا تستخدم في صنع قضبان ضوئية تصلح لأن تكون وسط ليزري وتم صنع قضبان ليزريه من مواد نانوية لكن الجزيئات غير مستقرة وجاري البحث الآن في جعلها مستقرة ( هذا الكلام يخص السيليكون نانو)
2- طريقة Aerosol وهذه نفس طريقة السول جل إلا أنها تبدأ بطور الغاز وتنتهي بطور السائل
3- طريقة Chemical vapour deposition ( CVD )
سأتوقف عند هذا الحد لأني بصراحة مليت :14:ولأني كتبت الموضوع بشكل متواصل والذي كتبته لكم إن شاءالله كافي ويفي بالغرض وزيادة :eh_s (8):
شكرا لكم وإلى اللقاء مع موضوع آخر بإذن الله

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته

موضوعك جداً قيّم وجوهري بالنسبة لتقنية النانو

أثناء قراءتي شعرت أني أحضر درس علمي دقيق وشامل لتصنيع النانو
والحمد لله كان الدرس مفهوم وواضح

فجزاك الله خيراً وبانتظار الموضوع التالي

احسنت عزيزي النانوي

على هذا الشرح الرائع والمفيد والذي تناول عدة طرق لانتاج المواد النانوية

بارك الله فيك على هذا الجهد وننتظر المزيد

جزيت خيرا ان شاء الله

كل الشكر و التقدير للاخ النانوي نفع الله بك و لو سمحت ان تذكر لنا اسم المصدر اثابك الله وسدد خطاك

شكرا لك النانوي شرح جميل ومفيد نتمني منك المزيدhttp://www.2and2.net/files/495b53e1dd3b7.gif

مشكور أخوي النانوي على هذا الشرح و أتمنى لو أنك توضح لي المصدر المستخدم في هذا البحث لأنني بحاجة إليه


شكراً جزيلاً

الموضوع جميل جدا بس ياليت تذكر لنا المصدر يعني مترجم مو وين؟؟؟؟؟؟؟؟؟ظ

احسنت وبارك الله فيك...والله انك اثريتنا

فعلا معلومات قيمه و هذه هي المقدمه التي يبدا بها اي كورس في النانو

اتوقع ان هذه المعلومات و زيادة موجوده في الكتاب الذي تدرسه جامعة شفيلد في ماجستير النانو و هو:

Nanoscale Science and Technology

على هذا الرابط معلومات عن الكتاب

http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTi...470850868.html

و اذا لم يكن موجود في مكتبة المنتدى فساحاول رفعه للفائدة


Nanoworld:eh_s (17)

الكتاب غير موجود في المنتدى
وأكيد سيثري المكتبة
مشكوووور مسبقًا لوضعه

شكرا للجميع على الردود
وأعتذر عن التأخير بسبب إنشغالي وارتباطي بمدينتين تبعد كل واحده
تقريبا 300 كم
والمرجع الرئيسي من كتاب
Industrial application of nanomaterials chances and risks
وهو موجود في المنتدى

وبالمناسبه طبعا الكتاب باللغة الإنجليزية قمت بترجمته طبعا ليس حرفيا
وأضفت له بعض المعلومات من مراجع أخرى

وشكرا لك Nanoworld
على رفع كتاب آخر بثري هذا الموضوع
ويثري مكتبة الفيزياء النانوية

جزاك الله خيرا وبارك الله فيك على هذا المجهود الرائع

هل يصدق مقولة ان تقنية النانو ليس لها حدود

شرح جميل ومبسط وجزاك الله خير الجزاء ,,,,