Ceum a dh'ionnsaigh nanotechnology

O chionn mìltean bhliadhnaichean, bha daoine a’ faighneachd cò às a tha na cuirp mun cuairt air an dèanamh. Bha na freagairtean eadar-dhealaichte. Anns an t-seann Ghrèig, chuir luchd-saidheans an cèill gu bheil a h-uile buidheann air a dhèanamh suas de eileamaidean beaga do-roinnte, ris an canadh iad dadaman. Cho beag, cha b 'urrainn dhaibh a shònrachadh. Airson grunn linntean, cha do dh'fhuirich beachdan nan Greugach ach barailean. Chaidh an toirt air ais thuca anns an XNUMXmh linn, nuair a chaidh deuchainnean a dhèanamh gus tuairmse a dhèanamh air meud moileciuilean agus dadaman.

Chaidh aon de na deuchainnean cudromach gu h-eachdraidheil, a rinn e comasach obrachadh a-mach meud nam mìrean, a dhèanamh Neach-saidheans Sasannach am Morair Rayleigh. Leis gu bheil e sìmplidh a choileanadh agus aig an aon àm gu math cinnteach, feuchaidh sinn ri ath-aithris aig an taigh. An uairsin tionndaidhidh sinn gu dà dheuchainn eile a leigeas leinn cuid de fheartan moileciuil ionnsachadh.

Dè na meudan de ghràinean a th’ ann?

Reis. 1. Modh airson syringe ullachadh airson fuasgladh ola a chuir a-steach ann an gasoline a chaidh a thoirt a-steach; p - poxylin,

c - steallaire

Feuchaidh sinn ris a’ cheist seo a fhreagairt le bhith a’ dèanamh an deuchainn a leanas. Bho steallaire 2 cm³ thoir air falbh an plunger agus seulaich an t-slighe a-mach le Poxiline gus am bi e gu tur a’ lìonadh an tiùb a-muigh airson an t-snàthad a chuir a-steach (Fig. 1). Bidh sinn a 'feitheamh beagan mhionaidean gus an cruaidh Poxilina. Nuair a thachras seo, dòrtadh a-steach don syringe mu 0,2 cm³ ola a ghabhas ithe agus clàraich an luach seo. Is e seo an ìre de dh'ola a thathar a 'cleachdadh._o. Lìon an àireamh a tha air fhàgail den syringe le gasoline. Measgaich an dà lioft le uèir gus am faighear fuasgladh aon-ghnèitheach agus socraich an steallaire gu dìreach ann an neach-gleidhidh sam bith.

An uairsin dòrtaidh uisge blàth a-steach don lagan gus am bi a dhoimhneachd 0,5-1 cm, Cleachd uisge blàth, ach gun a bhith teth, gus nach fhaicear an smùid ag èirigh. Bidh sinn a’ slaodadh stiall pàipeir air uachdar an uisge grunn thursan gu teann thuige gus uachdar poilean air thuaiream a ghlanadh.

Bidh sinn a 'tional beagan measgachadh de ola agus gasoline a-steach don dropper agus a' draibheadh ​​​​an dropper tro mheadhan an t-soithich le uisge. Le bhith a’ brùthadh gu socair air an inneal-sgrios, bidh sinn a’ tuiteam cho beag sa ghabhas air uachdar an uisge. Bidh tuiteam de mheasgachadh de ola agus gasoline a 'sgaoileadh gu farsaing air gach taobh thairis air uachdar an uisge agus a' cruthachadh sreath gu math tana le tighead co-ionann ri aon trast-thomhas de phìosan fo na suidheachaidhean as fàbharach - an t-ainm ris an canar. còmhdach monomolecular. Às deidh beagan ùine, mar as trice beagan mhionaidean, bidh an gasoline a ’falmhachadh (air a luathachadh leis an àrdachadh ann an teòthachd an uisge), a’ fàgail còmhdach ola monomolecular air an uachdar (Fig. 2). Mar as trice tha cumadh cearcall air an t-sreath a thig às le trast-thomhas de ghrunn cheudameatairean no barrachd.

Reis. 2. Sreath monomolecular de ola air uachdar an uisge

m - pelvis, c - uisge, o - ola, D - trast-thomhas cruthachaidh, d - tighead cruthachaidh

(meud gràin ola)

Bidh sinn a’ soillseachadh uachdar an uisge le bhith a’ stiùireadh beam solais bho flashlight air a thrannsa. Air sgàth seo, tha crìochan an t-sreatha nas fhaicsinniche. Is urrainn dhuinn gu furasta an trast-thomhas tuairmseach D aige a dhearbhadh bho riaghladair a tha air a chumail dìreach os cionn uachdar an uisge. Le eòlas air an trast-thomhas seo, is urrainn dhuinn farsaingeachd an t-sreath S obrachadh a-mach a’ cleachdadh na foirmle airson farsaingeachd cearcall:

Nam biodh fios againn dè an ìre de ola V₁ anns an tuiteam a chaidh a leigeil sìos, an uairsin dh’ fhaodadh trast-thomhas na moileciuil ola d a bhith air a thomhas gu furasta, a’ gabhail ris gun do leagh an ola agus gun do chruthaich e còmhdach le uachdar S, i.e.:

Às deidh dhuinn coimeas a dhèanamh eadar foirmlean (1) agus (2) agus cruth-atharrachadh sìmplidh, gheibh sinn foirmle a leigeas leinn meud pìos ola obrachadh a-mach:

An dòigh as fhasa, ach chan e an dòigh as cinntiche airson tomhas-lìonaidh V₁ gus faighinn a-mach cia mheud boinne a gheibhear bho mheud iomlan a’ mheasgachaidh a tha san stealladair agus roinneadh na tha de ola Vo a’ cleachdadh leis an àireamh seo. Gus seo a dhèanamh, bidh sinn a 'tional a' mheasgachadh ann am pìob agus a 'cruthachadh boinneagan, a' feuchainn ri bhith gan dèanamh den aon mheud ri nuair a thèid an leigeil sìos gu uachdar an uisge. Bidh sinn a 'dèanamh seo gus am bi am measgachadh gu lèir sgìth.

Is e dòigh nas cruinne, ach nas caitheamh ùine, tuiteam ola a leigeil sìos a-rithist air uachdar an uisge, còmhdach ola monomolecular fhaighinn agus trast-thomhas a thomhas. Gu dearbh, mus tèid gach còmhdach a dhèanamh, feumar an t-uisge agus an ola a chaidh a chleachdadh roimhe a dhòrtadh a-mach às a 'mhias agus a dhòrtadh gu glan. Bho na tomhais a gheibhear, tha an tomhas àireamhachd air a thomhas.

A’ cur nan luachan a gheibhear an àite foirmle (3), na dìochuimhnich na h-aonadan a thionndadh agus an abairt a chuir an cèill ann am meatairean (m) agus V₁ ann an meatairean ciùbach (m³). Faigh meud na mìrean ann am meatairean. Bidh am meud seo an urra ris an t-seòrsa ola a thathar a’ cleachdadh. Dh’ fhaodadh an toradh a bhith mearachdach mar thoradh air na barailean sìmplidh a chaidh a dhèanamh, gu sònraichte leis nach robh an còmhdach monomolecular agus nach robh na meudan droplet an-còmhnaidh mar an ceudna. Tha e furasta fhaicinn gu bheil dìth còmhdach monomolecular a’ leantainn gu cus tuairmse air luach d. Tha na meudan àbhaisteach de ghràinean ola anns an raon de 10^-8-10^-9 m Bloc 10^-9 tha m air a ghairm nanometer agus tha e air a chleachdadh gu tric anns an raon borb ris an canar nanicneòlas.

Meud an leaghan "A' dol à bith".

Reis. 3. Dealbhadh an t-soithich deuchainn lughdachadh lionn;

g - follaiseach, tiùb plastaig, p - poxylin, l - riaghladair,

t - teip follaiseach

Leigidh an dà dheuchainn a leanas leinn co-dhùnadh gu bheil cumaidhean agus meudan eadar-dhealaichte aig moileciuilean diofar bhuidhnean. Airson a 'chiad fhear, gearraich dà phìos de phìob plastaig follaiseach, an dà chuid 1-2 cm ann an trast-thomhas a-staigh agus fad 30 cm. 3). Dùin cinn ìosal nan pìoban le plugaichean poxylin. Ceartaich an dà riaghladair le pìoban glued ann an suidheachadh dìreach. Thoir uisge gu leòr a-steach do aon de na pìoban gus colbh a dhèanamh mu leth fad an t-sruthain, can 14 cm, dòirt an aon uiread de dheoch-làidir ethyl a-steach don dàrna tiùb deuchainn.

A-nis bidh sinn a’ faighneachd, dè an àirde a bhios ann an colbh a’ mheasgachadh den dà lionn? Feuchaidh sinn ri freagairt fhaighinn dhaibh gu deuchainneach. Thoir deoch làidir a-steach don phìob uisge agus tomhais sa bhad an ìre as àirde den leaghan. Bidh sinn a 'comharrachadh na h-ìre seo le comharradh uisge-dhìonach air a' phìob. An uairsin measgachadh an dà lionn le uèir agus thoir sùil air an ìre a-rithist. Dè tha sinn a 'toirt fa-near? Tha e a 'tionndadh a-mach gu bheil an ìre seo air a dhol sìos, i.e. tha meud a’ mheasgachaidh nas lugha na an t-suim de na tàthchuid a thathar a’ cleachdadh airson a dhèanamh. Canar giorrachadh meud fluid ris an iongantas seo. Tha an lùghdachadh ann an tomhas-lìonaidh mar as trice beagan sa cheud.

Mìneachadh modail

Gus buaidh teannachaidh a mhìneachadh, nì sinn deuchainn modail. Bidh moileciuilean alcol san deuchainn seo air an riochdachadh le gràinean pea, agus bidh moileciuilean uisge nan sìol chrom-lus. Thoir pònaichean gràin mòr mu 0,4 m àrd a-steach don chiad mhias cumhang, follaiseach, mar eisimpleir, jar àrd. An uairsin bidh sinn a 'dòrtadh sìol chrom-lus a-steach do shoitheach le peasairean agus a' cleachdadh riaghladair gus an àirde a thomhas a ruigeas an ìre as àirde de ghràinean. Bidh sinn a’ comharrachadh na h-ìre seo le comharraiche no còmhlan rubair cungaidh-leigheis air an t-soitheach (dealbh 1b). Dùin an soitheach agus crathadh e grunn thursan. Bidh sinn gan cur gu dìreach agus dèan cinnteach dè an àirde a tha ìre àrd a 'mheasgachaidh gràin a-nis a' ruighinn. Tha e a 'tionndadh a-mach gu bheil e nas ìsle na roimhe measgachadh (photo 1c).

Sheall an deuchainn, às deidh measgachadh, gun do lìon sìol crom-lus beag na h-àiteachan an-asgaidh eadar na peasairean, agus mar thoradh air an sin lùghdaich an àireamh iomlan anns an robh am measgachadh. Bidh suidheachadh coltach ris a’ tachairt nuair a bhios tu a’ measgachadh uisge le deoch-làidir agus cuid de lionntan eile. Bidh na moileciuilean aca a’ tighinn anns gach meud agus cumadh. Mar thoradh air an sin, bidh mìrean nas lugha a’ lìonadh na beàrnan eadar gràinean nas motha agus tha meud an leaghaidh air a lughdachadh.

Dealbh 1. Na h-ìrean a leanas de sgrùdadh a 'mhodail teannachaidh:

a) pònairean agus sìol chrom-lus ann an soithichean fa leth,

b) gràinean às deidh a bhith air an rùsgadh, c) lùghdachadh ann an tomhas de ghràinean às deidh measgachadh

Buaidh ùr-nodha

An-diugh tha e ainmeil gu bheil a h-uile buidheann timcheall oirnn air an dèanamh suas de mholacilean, agus tha iad sin, ann an tionndadh, air an dèanamh suas de dadaman. Tha an dà mholacile agus dadaman ann an gluasad cunbhalach air thuaiream, agus tha an astar aca an urra ri teòthachd. Taing do mhiocroscopan an latha an-diugh, gu sònraichte am miocroscop tunail sganaidh (STM), chithear dadaman fa leth. Tha fios cuideachd air dòighean a chleachdas miocroscop feachd atamach (AFM-), a leigeas leat dadaman fa leth a ghluasad gu ceart agus an cur còmhla ann an siostaman ris an canar nano-structaran. Tha buaidh phractaigeach aig a’ bhuaidh teannachaidh cuideachd. Feumaidh sinn seo a thoirt fa-near nuair a thaghas sinn an ìre de lioftaichean sònraichte a tha riatanach gus measgachadh den tomhas-lìonaidh a tha a dhìth fhaighinn. Feumaidh tu a thoirt fa-near, incl. ann a bhith a 'dèanamh vodkas, a tha, mar a tha fios agad, nam measgachadh de dheoch làidir ethyl (deoch làidir) agus uisge, oir bidh an tomhas de dheoch a tha a' tighinn a-mach nas lugha na an àireamh de thàthchuidean.