فهرست مطالب

فصل اول : مقدمه

 

نانو فناوری محدوده¬اي از فناوری است كه در اين محدوده انسان مي¬تواند انواع مواد، وسايل و ابزارها و بطور كلي، سيستم¬ها و سازه¬هاي گوناگون را در مقياس يك ميلياردم متر طراحي كرده و به مرحله ساخت برساند. بطور دقیق مشخص نیست که بشر اولین بار در چه زمانی استفاده از مواد در ابعاد نانو را آغاز کرده است. اولین جرقه فناوری نانو (البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن طی یك سخنرانی با عنوان « فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد » ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد كه در آینده-ای نزدیك می‌توانیم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقیم دستكاری كنیم. سخنرانی او شامل این مطلب بود كه می‌توان تمام دایره‌المعارف بریتانیا را بر روی یك سنجاق نگارش كرد [1[.
واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتانیگوچی استاد دانشگاه علوم توكیو در سال 1974 بر زبان‌ها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی كه محدودیت ابعادی آنها در حد نانومتر می‌باشد، به كار برد. در سال 1986 این واژه توسط كی اریك دركسلر در کتابی تحت عنوان « موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری ‌نانو » بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شكل عمیق¬‌تری در رساله دكترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آن را در کتابی تحت عنوان «‌ نانو‌سیستم‌ها، ماشین‌های مولكولی، چگونگی ساخت و محاسبات آنها » توسعه داد [2[.
فناوری نانو و نانوعلوم در اوایل دهه ۱۹۸۰ با تولد علم خوشه‌ها و اختراع میکروسکوپ تونلی روبشی آغاز به کار کرد. این توسعه سبب کشف فولرین در سال ۱۹۸۶ و نانولوله‌های کربنی در چند سال بعد شد. تحول دیگر این فناوری مربوط به ساخت نانو بلور‌های نیمه‌هادی بود که منجر به افزایش شدید تعداد نانوذرات اکسید فلزی و نقاط کوانتومی گردید. میکروسکوپ نیروی اتمی ۵ سال بعد از میکروسکوپ تونلی روبشی اختراع شد تا با کمک آن بتوان آرایش اتم‌ها را بررسی کرد.

1-2- فناوری نانو و همگرايي علمي

فناوری نانو به سه شاخه جدا و در عين حال مرتبط با يكديگر تقسيم مي‌شود که بر اساس ساختارهاي زير تعريف مي‌شوند:

1-2-1- نانو فناوری مرطوب

اين شاخه به مطالعه سيستم‌هاي زيست محيطي که اساساً در محيط‌هاي آبي پيرامون وجود دارند، مي‌پردازد و چگونگي مقياس نانو متري ساختمان مواد ژنتيكي، غشاها و ساير ترکيبات سلولي را مورد مطالعه قرار مي‌دهد. موفقيت اين رشته بوسيله ساختار‌هاي حياتي فراواني که تشکيل شده‌اند و نحوه عملكرد آن‌ها در مقياس نانويي نظارت مي‌شود، به اثبات رسيده است. اين شاخه دربرگيرنده علوم پزشكي، دارويي، زيست محيطي و کلاً علوم مرتبط به موجود زنده مي‌باشد.

1-2-2- نانو فناوری خشك

این بحث از علوم پايه شيمي و فيزيك مشتق مي‌شود و به تمرکز روي تشکيل ساختمان‌هاي کربني، سیليکون و ديگر مواد غير آلي مي‌پردازد. قابل تأمل است که فناوري خشک- مرطوب، استفاده از مواد و نيمه‌هادي‌ها را نيز دربرمی‌گیرد. الكترون‌هاي آزاد و انتقال دهنده در اين مواد آنها را براي محيط مرطوب سودمند مي‌سازد. اما همين الكترون‌ها شرایط فيزيكي لازم را فراهم مي‌کنند طوری که ساختارهاي خشك آنها، در الکترونيک، مغناطيس و ابزارهاي نوري استفاده مي‌کنند. اثر ديگر که باعث پيشرفت ساختارهاي خشک مي‌شود اين است که قسمت‌هاي خود تکثيرکننده مشابه ساختارهاي مرطوب را دارا هستند.

1-2-3- نانو فناوری تخميني (محاسبه‌اي)

این مبحث به مطالعه‌ی مدل‌سازي و تولید ساختار‌هاي پيچيده در مقياس نانو توجه دارد. توانايي پيش‌بيني و تجزيه و تحليل محاسبه‌اي در موفقيت نانو تکنولوژي بسیار حائز اهمیت است زيرا طبيعت به تنهایی ميليون‌ها سال وقت لازم دارد که نانو فناوری مرطوب را بصورت کاربردي درآورد. شناختي که بوسيله محاسبه بدست مي‌آيد و به ما اجازه مي‌دهد که زمان پيشرفت نانو فناوری خشک را به چند دهه کاهش دهيم که اين تأثير مهمي در نانو فناوری مرطوب نيز دارد. نانو فناوری تخميني، پلي است براي ارتباط بين علوم مهندسي، محاسباتي، کامپيوتر و فناوري جديد. با توجه به ساختارهاي عنوان شده براي نانو فناوری ، تأثير متقابل آنها بر يكديگر و لزوم مشارکت هر سه ساختار براي خلق و توسعه اکثر محصولات نانويي، واضح است که فناوري برتر آينده نقطه تلاقي تفکر و عمل تمامي دانشمندان و محققان علوم مختلف است.

1- 3- لزوم توجه به مقياس نانوساختار

خواص کوانتومي الکترون هاي داخل ماده و اثر متقابل اتم ها با يکديگر، درمقياس نانو اهميت ويژه‌اي دارد. با توليد ساختارهايي در مقياس نانومتر، امکان کنترل خواص ذاتي مواد از جمله دماي ذوب، خواص مغناطيسي، ظرفيت بار و حتي رنگ مواد بدون تغيير در ترکيب شيميايي وجود دارد. از اين رو درسال‌هاي اخير توجه زيادي به بررسي نحوه توليد انبوه و خصوصيات نانوسيم ها و نانولوله¬ها که از مهمترين مواد نانوساختار مي‌باشند، صورت گرفته است که مي¬توان گفت توسعه الکترونيک و گسترش آن، بستگي به پيشرفت مداوم در توليد اين نانومواد دارد. نانوسيم‌ها، نانو ساختارهايي مي‌باشند که عمدتاً براي ساختن‌ مدارهای الكتريكي در اندازه‌هاي كوچك، بکار مي¬روند و باتوجه به خواص ذاتي آن‌ها، زمينه استفاده از آن‌ها را، در کاربردهاي نظير آشکار‌سازهاي نوري جديد، تصوير برداري ، ذخيره داده‌ها وکاربردهاي ديگر، فراهم کرده است. مهمترين ويژگي نانوسيم‌ها وابسته به اندازه آن‌ها مي¬باشد و بطور کلي ساختار نانوسيم را با طول و قطرش مورد ارزيابي قرار مي¬دهند. نسبت طول به قطر نانو سيم از مهمترين خصوصياتي است که همواره در توليد نانوسيم‌ها بايد مورد توجه قرار گيرد. بطوريکه هرچه قطرنانوسيم کوچکتر باشد، نسبت فوق بزرگتر بوده، که اين مسئله باعث افزايش خاصيت اصلي سيم مي‌شود که آن را از مواد توده‌اي جدا مي¬سازد]3[. بطور مثال اگر نانوسيمي از جنس نيمه رسانا يا فلز بسازيم، رسانايي الکتريکي و گرمايي متفاوتی خواهد داشت و يا اگر از جنس مواد فرومغناطيس ساخته شود، نانو سيم وادارندگي مغناطيسي بالايي را، از خود نشان مي‌دهد]4[. در مورد نانوساختارهای ديگر يعني نانولوله هاي کربني هم کنترل قطر و اندازه و نظم نانولوله ها مي¬تواند ما را به سمت ساخت انواع حسگرهاي گازي سوق دهد]5[. پس مي¬توان نتيجه گرفت که همواره بايد در توليد نانوساختارها، به قطر و طول آنها دقت کنيم]6[.

1- 1- مقدمه ای بر نانو فناوری…………………………………………………… 2
1-2- فناوری نانو و همگرايي علمي……………………………………………… 3
1-2-1- نانو فناوری مرطوب………………………………………………………… 3
1-2-2- نانو فناوری خشك…………………………………………………………. 3
1-2-3- نانو فناوری تخميني (محاسبه‌اي)……………………………………….. 4
1- 3- لزوم توجه به مقياس نانوساختار…………………………………………. 5
1- 4- نانوساختارهای اکسیدروی……………………………………………….. 6
1- 5- معرفی فصل‌های آینده…………………………………………………….. 7

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم: طبقه بندی و روش‌های سنتر نانو مواد

روش‌های تولید نانو ساختارها بطور کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند : روش‌های بالا به پایین که به گردآوری اجزا با مقیاس کوچک، به طور مستقیم، از قطعات بزرگتر اشاره دارند، مانند سونش، لیتوگرافی و روش‌های پایین به بالا که مطابق با مرتب کردن اجزا نانو مقیاس، با استفاده از خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها برای تشکیل ساختارهای بزرگتر می‌باشد. این فرآیندها بیشتر شبیه به روش‌های طبیعی تشکیل سیستم‌های پیچیده بیولوژیکی هستند و جایگزین مناسبی برای روش‌های بالا به پایین می‌باشند مانند روش سل – ژل، روش انباشت الکتروشیمیایی، روش هیدرترمال و … .
با توجه به اینکه یکی از اهداف این پایان‌نامه ساخت نانوساختارهای ترکیبی اکسیدروی می‌باشد، دراین فصل انواع روش‌‌های ساخت نانوساختارها را مطرح خواهیم کرد.

11

2-1- مقدمه……………………………………………………………………….. 9
2-2- طبقه‌بندی نانو مواد از نظر ابعاد…………………………………………….. 9
2-2-1- نانو مواد صفر بعدی…………………………………………………….. 10
2-2-2- نانو مواد یک بعدی………………………………………………………. 10
2-2-3- نانو مواد دو بعدی……………………………………………………….. 11
2-2-4- نانو مواد سه بعدی……………………………………………………. 11
2-3- روش‌های سنتر عناصر پایه ……………………………………………..12
2-3-1- روش بالا به پایین………………………………………………………13
2-3-1-1- تغییر شکل‌دهی پلاستیکی شدید (SPD) ا……………………….14

2-3-1-2- آسياب‌هاي پرانرژي………………………………………………….. 14
2-3-1-3- لیتوگرافی……………………………………………………………… 15
2-3-1-4- سونش………………………………………………………………… 16
2-3-2- روش پایین به بالا ……………………………………………………….16
2-3-2-1- روش‌هاي فيزيكي تبخیری …………………………………………20
2-3-2-1-1- روش تبخیر گرمایی……………………………………………… 20
2-3-2-1- 2- روش تبخیر توسط باریکه‌ی الکترونی…………………………. 21
2-3-2-1- 3- روش برآرایی توسط باریکه مولکولی (MBE) ا…………………23
2-3-2-1- 4 – روش لیزری پالسی (PLD) ا…………………………………..24
2-3-2-1-5 – روش تبخیر به کمک شعاع یونی (IBAD)ا………………….. 26
2-3-2-2 – روش کندوپاش…………………………………………………….. 27
2-3-2-2 – 1- روش کندوپاش با جریان مستقیم (DC) ا…………………….27
2-3-2-2 -2- روش کندوپاش با امواج رادیویی (RF) ا……………………….28
2-3-2-2 -3- روش کندوپاش با شتابدهنده مغناطیسی…………………… 30
2-3-2-3- روش چرخشی ( اسپینی )………………………………………. 30
2-3-2-4- سل – ژل……………………………………………………………. 30
2-3-2-5- هیدروترمال……………………………………………………………. 32
2-3-2-6- آندایزکردن ……………………………………………………………32
2-3-2-7- روش صفحه گذاری…………………………………………………. 33
2-3-2-7- 1- روش صفحه گذاری با الکتریسیته ( الکترولیز )…………….. 33
2-3-2-7- 2- صفحه گذاری بدون الکتریسیته……………………………….. 34
2-3-2-8- روش‌هاي شیمیایی تبخیری………………………………………. 35

فصل سوم: خواص و ویژگی¬های نیمه‌رساناها

در زندگی ما و بهتر بگوییم در قدم گذاشتن بشر به عصر دیجیتال و فیزیک و الکترونیک نوین، نیمه‌رساناها نقش تاریخی ایفا کرده‌اند. نیمه‌رساناها در درون دستگاه‌های گوناگونی یافت می‌شوند. اساس ساخت پردازشگرها و ریزپردازندها و تمام دستگاه‌هایی که به نحوی اطلاعات و عملیاتی را پردازش می‌کنند، نیمه‌رساناست. نقطه شروع صنعت نیمه‌رساناها به اختراع اولین ترانزیستور نیمه‌هادی در آزمایشگاه بل در سال 1947 برمی¬گردد. در سال 1970، عصر اطلاعات انسان با پیدایش فیبر نوری کوارتز، ترکیب نیمه‌رساناهای گروه III-V و لیزر ‌گالیم آرسناید (GaAs) آغاز شد. در طول توسعه عصر اطلاعات، سیلیکون (Si) به جایگاه ویژه‌ای در بازار تجارت دست یافت و در ساخت مدارهای یکپارچه برای محاسبات، ذخیره سازی داده ها و ارتباطات استفاده می‌شد. اما از آنجا که سیلیکون دارای گاف انرژی غیرمستقیمی است که مناسب برای دستگاه‌های الکترونیکی مانند دیود نور تاب (LED) و دیودهای لیزری نیست، GaAs با گاف انرژی مستقیم بهترین جایگزین بشمار می‌رفت. با پیشرفت فناوری اطلاعات، نیاز به اشعه ماوراء بنفش (UV)، جای خود را در صنعت نشان داد که فراتر از ویژگی های GaAs بود. بنابراین نسل سوم نیمه‌رساناها با گاف انرژی گسترده‌ای تولید شدند، مانند SiC، GaN و ZnO و مواد مشابه که پژوهش در این زمینه تا کنون ادامه دارد.
نیمه‌رساناها گروهی از مواد هستند که رسانایی الکتریکی آنها بین فلزات و عایق¬¬ها قرار دارد. ویژگی مهم این مواد این است که رسانایی آنها با تغییر دما، برانگیزش نوری و میزان ناخالصی به نحو قابل ملاحظه¬ای تغییر می¬کند. يكي از مهمترين مشخصات نيمه‌رسانا‌ها كه آنها را از فلزات و عايق‌ها متمايز مي‌كند گاف انرژي (Eg ) حد واسط آنهاست. اين ويژگي تعيين كننده طول موج‌هايي از نور است كه توسط نيمه‌رسانا جذب يا گسيل مي‌شود. به دليل گستردگي گاف انرژي نيمه‌رساناها، ديودهاي منتشر كننده نور و ليزرها را مي توان با طول موجهايي در بازه مادون قرمز(IR) تا ماوراي بنفش (UV) بوجود آورد.
نیمه‌رساناها می‌توانند از یک عنصر، ترکیب، اکسید و یا مواد آلی ساخته شده باشند. نیمه‌رساناهای عنصری مانند سیلیکون، ژرمانیوم، تلوریوم، فسفر و … ، ترکیباتی مانند تلورید‌سرب، سولفید‌روی و … ، ترکیبات آلی مانند پلی استیلن، پلی دی استیلن و … ، اکسیدی مانند اکسید روی، اکسید تیتانیوم، اکسید منیزیم، اکسید قلع و … از این دسته‌اند.
3-2 – خواص اساسی نیمه‌رساناها

3-2-1- ساختار نواری

الکترون‌های یک اتم منزوی، ترازهای انرژی مجزایی دارند. هنگامی که اتم‌ها، برای تشکیل بلور، به هم نزدیک می‌گردند، بایستی ترازهای انرژی از هم شکافته باشند، اما به دلیل برهم‌کنش اتمی، ترازها بسیار نزدیک به هم قرار می‌گیرند، که منجر به یک نوار پیوسته انرژی می‌شود [27]. دو نوار متمایز انرژی در نیمه‌رساناها وجود دارد. در دمای صفر کلوین، نوار پایین‌تر، که نوار ظرفیت نامیده می‌شود، پر از الکترون است (در دماهای متناهی این نوار می‌تواند با جابه‌جایی حالت‌های تهی، رسانایی را موجب شود). بار الکتریکی در یک جامد مانند یک سیال است و حالت‌های تهی مانند حباب در سیال رفتار می‌کنند، از این رو حفره نامیده می‌شوند. در نیمه‌رساناها نوار بالایی، تقریباً خالی از الکترون است و در بردارنده حالت‌های الکترونی برانگیخته است (الکترون‌ها از پیوند کووالانسی جایگزیده، به حالت‌های گسترده در بدنه بلور می‌روند)، چنین الکترون‌هایی، با به کارگیری یک میدان الکتریکی شتاب می‌گیرند و در شار جریان شرکت می‌کنند، بدین جهت این نوار، نوار رسانش نامیده می‌شود. اختلاف انرژی دو نوار، گاف نواری نامیده می‌شود که ناحیه ممنوع انرژی است [28-27.[ شکل 3-1 نحوه قرارگیری ترازها، نوارها و گاف انرژی را نشان می‌دهد.

ساختار ورتسایت اکسید روی

ساختار ورتسایت اکسید روی

3-1 – مقدمه ………………………………………………………………………38
3-2 – خواص اساسی نیمه‌رساناها ……………………………………………39
3-2-1- ساختار نواری…………………………………………………………… 40
3-2-2- گاف نواری مستقیم و غیرمستقیم در نیمه‌رساناها……………….. 41
3-2-3- انتقال حامل در نیمه‌رسانا……………………………………………. 41
3-3 – اکسید روی………………………………………………………………. 44
3-3-1- ساختار بلوری اکسید روی……………………………………………. 47
3-3-2- خواص مهم اکسید روی………………………………………………… 50
3-4- روش‌های ساخت نانوساختارهای اکسید روی………………………… 51
3-4-1- ساخت نانوسیم‌های اکسید روی…………………………………….. 52
3-4-1- 1- رشد فاز بخار…………………………………………………………. 52
3-4-1- 2- رشد فاز مایع…………………………………………………………. 53
الف – روش هیدروترمال………………………………………………………….. 53
الف – 1- تأثیر روش ‌بذر گذاری بر روش هیدروترمال………………………….. 55
الف – 2- تأثیر مدت زمان رشد بر روش هیدروترمال…………………………. 57
الف – 3- تأثیر PH محلول اولیه بر روش هیدروترمال………………………….. 58
الف – 4- تأثیر جنس زیرلایه بر روش هیدروترمال……………………………… 59
الف – 5- تأثیر دمای رشد بر روش هیدروترمال……………………………….. 59
الف – 6- تأثیر مواد افزودنی بر روش هیدروترمال…………………………….. 60
الف – 7- تأثیر HTMA در شکل‌گیری نانوسیم‌ها در روش هیدروترمال……… 60
الف -8- تأثیر عوامل دیگر بر روش هیدروترمال………………………………… 61
ب – سایر روشهای سنتز فاز محلول…………………………………………. 61
3-4-2- ساخت نانوحفره‌‌های اکسید‌روی…………………………………….. 62
3-4-2- 1- ساخت به روش سلول الکتروشیمیایی…………………………… 52

فصل چهارم: کاربردهای اکسیدروی

نانو ذرات اکسیدروی با ساختار هگزوگونال، نانو ذراتی از نوع نیمه‌رسانا و با شکاف نواری بزرگی به اندازه تقریباً 337/3 الکترون ولت در دمای اتاق است که در صنعت مصارف عمده‌ای دارد. نانو ذرات اکسیدروی به سبب ویژگی‌های منحصر به فرد اپتیکی، الکتریکی و مکانیکی که در مقایسه با ماده کپه‌ای از خود نشان می‌دهند، توجه محقیقن زیادی را به خود جلب نموده است. این نانو ذرات کاربردهای زیادی در زمینه فعالیت‌های کاتالیزوری، نورتابی، بوزدایی، آنتی باکتری‌ها، مواد آرایشی، حسگرهای گازی، مواد جاذب نور ماوراء بنفش، وسایل پیزوالکتریک فوتو دیودی، سلول‌های خورشیدی، دیودهای نور تاب، لیزرها، رنگ‌ها و صنایع لاستیک‌سازی دارند.
وقتی اندازه ذرات به حد اندازه‌های چند نانومتر می‌رسد یکی از خواصی که تحت تأثیر این کوچک شدن قرار می‌گیرد، تأثیرپذیری از نور و امواج الکترومغناطیسی است. با توجه به این موضوع، اخیراً چسب‌هایی از نانوذرات تولید شدند که کاربردهای مهمی در اپتوالکتریک و صنایع الکترونیکی دارند.

4-2 – حسگررها
4-2-1- حسگر گازی

در محیط زندگی ما ممکن است آلاینده‌ها و گازهای بسیاری وجود داشته باشد که در نهایت منجر به تخریب محیط زیست، ایجاد باران‌های اسیدی، اثرات گلخانه‌ای، تخریب لایه اوزن و مسمومیت‌‌های خطرناک در افراد می‌شود. برای تشخیص و آشکارسازی این گازها به ابزاری نیازمندیم که بتوان آنها را تشخیص داده و در صورت امکان با آنها مقابله کرد. تشخیص نوع گاز می‌تواند کمک بزرگی در مداوای فردی که مسوم شده بکند، همچنین تشخیص آلاینده‌ها جهت محافظت محیط زیست بسیار ضروری و مهم است.
حدود 40 سال پیش کشف شد که نیمه‌‌هادی اکسید فلز همچون اکسید قلع یا اکسیدروی قابلیت آشکارسازی گازهای محترقه و سمی را دارند و حساسیت آنها به‌گونه‌ای است که توسط این نیمه‌هادی‌ها می‌توان مقادیر بسیار کم گاز در حدود ppm و حتی در مقادیر بسیار کمتر از آن را آشکار نمود [78]. پس از این کشف مهم انواع حسگرهای گاز ساخته و به بازار عرضه شدند و هم‌اکنون در حد بسیار وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تکنیک‌های تشخیص گاز که تا سال 1995 از آنها استفاده می‌شد تکنیک‌های معمولی بوده‌اند. یک مشکل اساسی این تکنیک‌ها زمان پاسخ طولانی برای تشخیص گازها بود. در نتیجه برای رفع این مشکل نیاز به ابزاری با زمان پاسخ کوتاه حس می‌شد، علاوه بر آن به ویژگی‌هایی از قبیل حساسیت بالا و دوام زیاد نیاز می‌شد.

4-2-2- زیست حسگرها

امروزه در زمينه‌هاي مختلفي از جمله پزشكي، صنايع شيميايي، صنايع غذايي، مانيتورينگ محيط زيست و توليد محصولات دارويي و بهداشتي از زیست حسگرها بهره مي‌گيرند. اين سنسورها ابزاري توانمند جهت شناسايي مولكول‌هاي زيستي مي‌باشند. به عنوان مثال حواس بويايي و چشايي انسان نمونه اي از يك زيست حسگر طبيعي است كه به شناسايي بوها و طعم‌هاي مختلف مي‌پردازد. سيستم ايمني بدن نيز يك زيست‌حسگر طبيعي است، كه ميليون‌ها نوع مولكول مختلف را شناسايي مي‌كند. در حقيقت زيست‌حسگرها ابزارهاي آناليتيكي هستند كه مي‌توانند با بهره‌گيري از هوشمندي مواد بيولوژيكي، تركيب يا تركيباتي را شناسايي نموده و با آنها واكنش دهند. محصول اين واكنش مي تواند يك پيغام شيميايي، نوري و يا الكتريكي باشد.
بيشترين كاربرد زيست‌حسگرها در تشخيص‌هاي پزشكي و علوم آزمايشگاهي است. در حال حاضر زیست‌حسگرهاي گلوكز از موفق ترين زیست‌حسگرهاي موجود در بازار هستند كه به اندازه‌گيري غلظت گلوكز خون مي‌پردازند. در پانكراس بيماران ديابتي به ميزان كافي انسولين توليد نمي‌شود. در اينگونه موارد براي تنظيم مصرف انسولين، سنجش مداوم ميزان گلوكز خون ضروري است. اين ابزار به بيماران مبتلا به ديابت كمك مي‌كند تا در طول روز به سنجش سطح گلوكز خون خود پرداخته و در زمان‌هاي مورد نياز انسولين تزريق كنند.
4-3 – خاصيت فوتو كاتاليستي

فوتوكاتاليست ماده‌اي است كه در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز يك واكنش شيميايي شود، درحالي‌كه خود ماده، دست خوش هيچ تغييري نشود. فوتوكاتاليست‌ها مستقيماً در واكنش‌هاي اكسايش و كاهش دخالت ندارند و فقط شرايط مورد نياز براي انجام واكنش‌ها را فراهم مي‌كنند. يك فوتوكاتاليست نيمه‌رساناي ايده آل بايد از نظر بيولوژيكي و شيميايي خنثي باشد، پايداري فوتوكاتاليستي داشته باشد، به سادگي توليد و مورد استفاده قرارگيرد، به طور مؤثري به وسيله نور خورشيد فعال شود، به طور مؤثر واكنش راكاتاليز نمايد، ارزان باشد و هيچ خطري براي انسان و محيط زيست نداشته باشد. اكسيدروی به فوتوكاتاليست ايده آل نزديك است وتقريباً همه‌ی خواص فوق را نشان مي دهد. كه به دليل قابليت جذب اشعه فرابنفش به وسيله اين ماده است. فوتون‌هاي فرابنفش پرانرژي ترين ذرات هستند و در بيشتر موارد مي‌توانند به سادگي باعث تخريب اجسام گردند كه اين پديده معمولاً از طريق شكست پيوندهاي شيميايي در آن‌ها صورت مي‌گيرد كه به آن تجزيه فوتوشيميايي مي‌گويند. بيشترين استفاده فوتوكاتاليست ZnO ، تجزيه فوتوني تركيبات آلي است. از ZnO به عنوان فوتوكاتاليست در رفع آلودگي‌ها (ضدعفوني) محيطي گوناگون مانند مواد آلي، ويروس ها، باكتري ها، قارچ ها، جلبك‌ها و سلول‌هاي سرطاني استفاده مي‌شود. دراين حالت، ماده در برخورد با مولكول‌هاي آلوده كننده آب، هوا و خاك كه عموماً مولكول‌هاي آلي كربني هستند، آنها را تجزيه كرده و به مواد غيرآلي،CO2 ، آب و آنيون‌هاي معدني بي ضرر تبديل مي‌كند. اين كارايي به اكسيداسيون بالاي حفره‌ها و راديكال‌هاي هيدروكسيل (HO) كه به عنوان عوامل اكسيدكننده قوي شناخته مي‌شوند، نسبت داده مي‌شود. پتانسيل اكسيداسيون اين راديكال 8/2 الكترون ولت است كه تنها فلوئور از آن بالاتر است.

طرحواره و نحوه عملکرد سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای

طرحواره و نحوه عملکرد سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای

4-1 – مقدمه………………………………………………………………………. 69
4-2 – حسگرها………………………………………………………………….. 69
4-2-1-حسگرگازی………………………………………………………………. 70
4-2-2- زیست‌حسگرها …………………………………………………………70
4-3 – خاصيت فوتو‌كاتاليستي…………………………………………………… 71
4-4 – سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای………………………………………… 72
4-4-1- اجزای تشکیل دهنده‌ی سلول خورشیدی حساس شده به رنگدانه 73
4-4-1-1- زیرلایه………………………………………………………………….. 73
4-4-1-2- فوتو آند……………………………………………………………….. 74
4-4-1-3- الکترولیت……………………………………………………………. 74
4-4-1-4- الکترود شمارشگر (کاتد)…………………………………………. 74
4-4-1-5- جاذب نور………………………………………………………….. 75
4-4-2- اصول عملکرد سلول خورشیدی رنگدانه‌ای…………………….. 75

فصل پنجم: تولید نانو ساختارهای ترکیبی اکسید روی

ویژگی‌های هندسی آرایه‌ی نانوسیم‌های اکسیدروی از قبیل قطر و طول نانوسیم‌ها با پارامترهای مختلفی مانند دمای محلول، زمان رشد و نانوپروس‌های اکسیدروی از قبیل قطر با پارامترهای مختلفی مانند ولتاژ، زمان و دما قابل کنترل است. در این فصل به سنتز نانوساختارهای ترکیبی اکسیدروی به دو روش هیدروترمال و الکتروانباشت می‌پردازیم. فرآیند الکتروانباشت در ولتاژهای مختلف انجام گرفته و تأثیر ولتاژ بر مورفولوژی نانوساختارهای حاصل بررسی می‌شود.

5-2- تمیزکاری

در بیشتر کارهای علمی– تحقیقاتی و یا حتی تولید قطعات پیشرفته، زیرلایه باید از سطح بسیار تمیزی برخوردار باشد. خصوصاً در وسایلی که با نور سروکار دارند، تمیز بودن سطح از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. هر ماده¬ی ناخواسته بر روی زیرلایه آلودگی محسوب می‌شود. اگر زیرلایه در معرض هوای آزاد قرار بگیرد و یا بدون احتیاط لازم جابجا و دستکاری شود، آلوده خواهد شد، در این صورت کیفیت لازم در لایه¬ی نازک ایجاد نمی¬شود. معمولاً ذرات آلودگی با نیروی چسبندگی بالایی به زیرلایه می¬چسبند. در نتیجه برای جداسازی آن‌ها باید فرایندهای مختلف تمیزکاری بسته به نوع و مقدار آلودگی انجام شود. همه¬ی آلودگی¬ها با یک روش پاک نمی¬شوند و باید با توجه به شرایط موجود از روش‌های مختلف استفاده کرد. یکی از روش‌های پرکاربرد در فرایند تمیزکاری، استفاده از شاره¬های تمیزکننده می¬باشد که از نظر شیمیایی حلال محسوب شده و آلودگی‌ها را در خود حل می¬کند. برای این کار زیرلایه را با استفاده از آلتراسونیک (شکل 5 – 1 ) در حمام‌های آب و صابون، الکل صنعتی و استون هر یک به مدت 10 دقیقه شستشو می¬دهیم. هنگام شستشو، سمت رسانا باید به سمت بالا باشد.

طرح واره ای از دستگاه لایه نشانی تبخیری به کمک باریکه الکترونی

طرح واره ای از دستگاه لایه نشانی تبخیری به کمک باریکه الکترونی

5-1 – مقدمه…………………………………………………………………78
5-2- تمیزکاری……………………………………………………………… 77
5-3- تولید نانو ساختارهای ترکیبی اکسید روی……………………….. 79

5-3-1- رشد نانوسیم اکسیدروی بر روی نانوحفره اکسیدروی………. 79
5-3-1-1- تولید نانوحفره………………………………………………….. 80
5-3-1-2- تولید نانوسیم ……………………………………………………..81
5-3-1-2- 1- تولید پوشش دانه‌ای……………………………………….. 81
5-3-1-2- 2- رشد آرایه‌های نانو‌سیمی به روش هیدروترمال…………. 82
5-3-1-3- بررسی اثر ولتاژ بر روی شکل‌گیری نانوساختارها………….. 85
5-3-2- رشد نانوحفره‌ها بر روی لایه نازک از نانوسیم اکسیدروی……. 87
5-4- ساختار بلوری ……………………………………………………….89
5-5- بررسی خواص نوری……………………………………………….. 90
5-6 – ساخت سلول خورشیدی حساس شده به رنگدانه…………….. 93
5-6-1- آماده‌ سازی الکترود کار در سلول خورشیدی رنگدانه‌ای……….. 40
5-6-2- آماده‌ سازی الکترود مقابل در سلول خورشیدی رنگدانه‌ای…… 93
5-6-3- آماده‌ سازی الکترولیت در سلول خورشیدی رنگدانه‌ای……….. 93
5-6-4- بستن سلول خورشیدی رنگدانه‌ای……………………………… 94
5-6-5- مشخصه‌یابی سلول‌ خورشیدی رنگدانه‌ای…………………….. 94

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات

مراجع………………………………………………………………………………100

Abstract

Zinc Oxide and its nanostructures have been the subjects of many investigations in the past decade due to their unique properties and various applications. ZnO nanostructures have much more quality and application than bulk ZnO because of large area to volume ratio. In this project, we used the electrodeposition and hydrothermal methods to fabricate the combined ZnO nanostructures at different temperatures. Structure properties and morphology of nanostructures have been determined by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The result showed that the fabricated nanostructures have different morphologies which doesn’t have have large the erea to volume ratio. Here we produced combined ZnO nanostructures which show the produced nanostructures is different from the produced ZnO nanostructures which created on smoth surface.



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان