You are here:: مقالات اطفا حریق آئروسل از دیدگاه نانو
 
 

آئروسل از دیدگاه نانو

فرستادن به ایمیل چاپ مشاهده در قالب پی دی اف

آئروسل، روشي براي ساخت نانومواد است كه از اوايل دهه ي 1930 به كار گرفته ‏شده است. اين روش براي اولين بار براي تهيه بيسموت و روي به كار برده شد. فلز ‏روي و بيسموت در فشار پايين و تحت اتمسفر هوا، تبخير شد و ساختارهاي شبه ‏ريشه اي فلز روي سياه و ذرات بيسموت تهيه شد. براي اولين بار در دهه ي 1940، ‏از گازهاي بي اثر به عنوان محيط محفظه ي تبخير استفاده شد. اما در آن زمان اين ‏روش براي ساخت لايه نازك استفاده مي شده است.‏
تحقيقات بر روي چگونگي رشد نانومواد در فاز بخار، توسط كيكوچي ، ماياكي ‏ و ‏آيدا ‏ دنبال شد. پس از ساخت دستگاه ‏TEM، كيموتو ‏ توانست براي اولين بار در ‏سال 1963، رشد نامو مواد را در فاز بخار به صورت درجا مطالعه كند. همچنين براي ‏اين تجربه اولين تحقيق در مورد روش ساخت چگالش گاز بي اثر ‏‎(‎ IGC)‎‏ محسوب ‏مي شود. در اين روش با تغيير فشار گاز بي اثر در محفظه ي خلاء از ‏mmHg‏1 تا‎ ‎mmHg‏30 (‏pa‏322/133=‏‎ mmHg‏1)، نانو ذرات به ترتيب به اندازه ي 10 تا ‏nm‏100 تهيه شد. در دهه هاي 1970 و1980،مطالعات بر روي نانو مواد و روش ‏هاي ساخت آنها ادامه يافت.‏
پيشگامان روش ‏IGC‏ را مي توان گرانكوويست ‏ و بارمن ‏ دانست. آنها اثر فشار گاز ‏بي اثر و نيز نوع آن ‏‎(He,Ar,Xe)‎‏ را بر روي توزيع اندازه ي نانو ذرات در روش ‏IGC‏ بررسي كردند. همان طور كه كيموتو دريافته بود، آن ها دريافتند كه با افزايش ‏فشار گاز بي اثر، افزايش اندازي ذرات نيز افزايش مي يابد. همچنين بر طبق ‏گزارشات اين گروه، افزايش وزن گاز بي اثر، افزايش اندازي ذرات را در پي دارد. آن ‏ها نشان دادند كه ذراتي با قطر كمتر و يا مساوي ‏nm‏20 توزيع اندازه ي بسيار ‏خوبي دارند. لگاريتم قطر ذرات به صورت تابع گوسيني است. اين پديده مي تواند به ‏محققان براي بدست آوردن متوسط اندازه ي صحيح و يافتن توزيع اندازه ي مناسب، ‏كمك كند. اين پديده با استفاده از هسته گذاري همگن قابل توضيح است. بعد از ‏تحقيقات گرانكوويست و بارمن، تحقيقات بسياري بر روي روش ‏IGC‏ انجام شد و ‏سيستم هاي بهينه شده ي ‏IGC‏ ساخته و مورد استفاده قرار گرفت. بهينه سازي ‏اين روش از طريق تغيير نوع گاز بي اثر مورد استفاده، فشار محفظه و فشار بخار ‏مواد اوليه و نحوه ي تبخير ماده ي اوليه انجام مي شود. ‏
تحقيق بر روي اين روش از سال 1960 شروع شد و بهينه سازي و تصحيح آن تا ‏اواخر دهه ي 1990 ادامه يافت. در آن سال ها فرضيات تئوري بسياري در ارتباط ‏با نحوه ي تشكيل نانومواد از فاز بخار مطرح شد و از طريق آزمايش و كارهاي تجربي ‏درستي آن بررسي شد. اين مطالعات تاثير بسزايي بر درك نحوه ي ساخت نانو مواد ‏از فاز بخار، داشت.‏
نتايج مهم حاصل از اين فرضيات نشان مي دهد كه فرايند رشد نانو بلورها از فاز ‏بخار در طي دو مرحله صورت مي گيرد. مرحله ي اول تراكم بلورهاي كوچك (حاوي ‏تعداد اندكي مونومر) از طريق برخورد با گاز بي اثر و برخوردهاي بيشتر با ‏مونومرهاي بخار است. در مرحله بعد هسته هاي اوليه نانو بلورها به يكديگر متصل ‏مي شوند و ذرات اوليه را ايجاد مي كنند. اطلاعات در مورد چگونگي تراكم مولكول ‏ها با اتم هاي بخار در مرحله ي اول بسيار كم است. زيرا ذرات تشكيل شده در اين ‏مرحله كمتر يا مساوي ‏nm‏1 قطر دارند. فقط مي توان گفت كه ذرات بخار به ‏صورتهاي بسيار كوچك متراكم مي شود. چگونگي تشكيل ذرات نهايي، شكل، قطر و ‏نحوه ي انعقاد آن ها، به شرايط آزمايش بستگي دارد. بيشتر تحقيقات بر روي ‏فاكتورهاي اثر گذار در اين روش، انجام مي شود و کمتر در مورد نحوه ی شکل ‏گیری و رشد ذرات تحقیقی انجام می شود.‏
به طور کلی فرایند ساخت نانو ذرات از طريق آئروسل، شامل سه قسمت است:‏
‏1.‏ تبخير مواد از ماده ي توده¬اي
‏2.‏ انتقال بخار تشكيل شده توسط گاز حامل بي اثر
‏3.‏ تراكم بخار تشكيل شده و رقيق شدن گاز حامل
تمام مراحل بالا در حضور گراديان دمايي انجام مي شود. بيشترين تغييرات در ‏آخرين مرحله رخ مي دهد و آن شامل سرد كردن نهايي نانو مواد بلوري در گراديان ‏دمايي بين منبع و جايگاه پاياني و يا در طي فرايند تابكاري است. در پايان نانو مواد ‏معمولاً توسط يك سطح سرد شده، جمع آوري مي شود. ‏
‏ تبخير مواد اوليه معمولاً از طريق گرماي حاصل از مقاومت الكتريكي در يك بوته ‏مخصوص و يا با استفاده از قوس الكتريكي انجام مي شود. در روش قوس الكتريكي ‏می توان از الکترودها برای تبخیر جزیی و یا کلی مواد استفاده کرد و یا اینکه قوس ‏الکتریکی را فقط براي گرم كردن بوته ي حاوي ماده ي اوليه به كار برد. همچنين ‏مي توان براي تبخير مواد اوليه از باريكه هاي پر انرژي، مانند باريكه ي يون پر ‏انرژي استفاده كرد.‏
مرحله ي تراكم و انعقاد روش ‏IGC‏ مهم ترين مرحله ي فرايند است. مرحله ي ‏پاياني در روش ‏IGC، شامل فرايندهاي اصلاحي (مانند تابكاري) و جمع آوري نانو ‏مواد است. اين مرحله مشكلات بسياري را در پي دارد؛ مانند تغيير ذرات در يك ‏محيط محدود، تف جوشي و انعقاد ذرات توليد شده، عمل آوري و بررسي محصولات ‏نهايي. براي غلبه بر اين مشكلات مي توان از مواد مناسبي براي پوشش سطح نانو ‏ذرات استفاده كرد. اين مواد مي تواند بعد و يا در حين فرايند جمع آوري مورد ‏استفاده قرار گيرد. اين مواد به طور قابل توجهي از انعقاد نانو مواد به يكديگر ‏جلوگيري مي كند.‏
اين روش خود به چند روش ديگر تقسيم بندي مي شود كه عبارتند از: ‏IGC، ‏تبخير توسط جرقه و يا قوس الكتريكي، واكنش فاز گاز در جت آزاد، سايش ليزري و ‏كندوپاش.

1. چگالش گاز بي اثر‎ IGC

1-1. روش اوليه
ايده¬ي اوليه ساخت نانو بلورها در محيط گاز بي اثر فشار پايين توسط گروه ژاپني به ‏سرپرستي كيموتو در اوايل دهه ي 1960 بوجود آمد. دستگاه مورد استفاده ي اين ‏گروه با استانداردهاي امروزي بسيار متفاوت است. فيلامنت تنگستن مواد توده ايي ( ‏مانندBi, Pb,Au,Sn,Cd,Ag,Zn,Cu,Ni,Co,Fe,Mn,Cr,Al,Mg‏) تبخير شده ‏و به محيط گاز آرگون فشار پايين (‏torr‏30-1) وارد مي شدند.‏

1-2. روش‎ IGC‏ بنيادي
ايده ي اوليه، در سال هاي بعد (1976) توسط گرانكوويست و بارمن بهينه شد. اين ‏كار از طريق كنترل دما و طراحي سيستم درطي جمع آوري نمونه ها انجام شد. ‏جمع آوري ذرات در دماي ثابت به وسيله ي صفحه ي فلزي كه به وسيله ي آب ‏سرد، خنك نگه داشته مي شد، انجام مي گرفت. طرح شماتيكي دستگاه مورد ‏استفاده گرانكوويست و بارمن در شكل (1) نشان داده شده است.‏

 

 

استوانه ي شيشه ايي بزرگي به عنوان محفظه ي تبخير مورد استفاده قرار مي گيرد. ‏اين محفظه بايد خلاءtorr ‎‏ ‏ ‏ را تحمل كند. ماده ي توده ايي مورد نظر در ‏دورن ظرفي از جنس آلومينيوم نو بلوري شده ي بسيار خالص گذاشته مي شود. ‏سپس ماده ي مورد نظر توسط المنتي از جنس كربن (بيشينه ولتاژ ‏KW‏200) گرم ‏مي شود. دما به وسيله يك ترموكوپل ثبت مي شود. در دماهاي بالاتر از ‏ ‏ از ‏پيرومتر نوري استفاده مي شود. ‏
اين روش يكي از آسانترين روش ها، براي ساخت صنعتي نانو بلورها است. با استفاده ‏از اين روش نانو بلورهاي ‏Sn,Zn,Mg‏ تهيه شده اند. همچنين با بهينه كردن ‏فيلامنت تنگستن مي توان نانو ذرات ‏Ga,Cu,Ni,Co,Fe,Cr‏ را نيز تهيه كرد. با ‏افزودن مقدار كمي اكسيژن ‏‎(~2cm3/min)‎‏ در طي تبخير ذرات آلومينيوم، مي توان ‏پوششي از ‏Al2O3‎‏ را بر روي ذرات نشاند كه به طور الكتريكي ذرات از يكديگر جدا ‏مي شوند.‏

1-3. راكتور نانو بلور جريان تحت فشار
منبع نانو بلور تركيب شده با جريان تحت فشار توسط آلورز ‏ وهمكارانش بوجود ‏آمد. طرح شماتيكي پردازشگر جريان نانو بلور ‏‎(NXFP ‎)‎‏ در شكل (2-‏a‏) نشان ‏داده شده است. در دستگاه ‏NXFP‏ جريان تحت فشار هيلوم، از مسير نشان داده ‏شده در شكل عبور مي كند. ‏
شكل (2-‏b‏) اين دستگاه را با جزئيات بيشتري نشان مي دهد. ظرف حاوي مواد ‏اوليه از جنس نيتريد بور است كه توسط فيلامنت تنگستي گرم مي شود. فيلامنت ‏هاي تنگستني به صورت ميله هاي محوري در سوراخ هاي اطراف، بوته ي استوانه اي ‏شكل حاوي مواد اوليه قرار دارند. سطح مقطع اين استوانه در شكل نشان داده شده ‏است. از طريق اين سوراخ ها، گاز هليم با خلوص بسيار بالا از پايين وارد راكتور مي ‏شود. در حين حركت بخار ماده ي اوليه را نيز با خود حمل كرده و به بالا مي آورد. ‏به دليل اختلاف دمايي شديد جايگاه ماده ي اوليه و ديگر نقاط راكتور، گاز هليم با ‏فشار بسياري به سمت بالا حركت خواهد كرد. با دور شدن از جايگاه ماده ي اوليه، ‏دماي گاز حامل كاهش خواهد يافت و در نتيجه بخار ماده به صورت ذرات در بالاي ‏استوانه جمع آوري مي شود. ‏

 

 

 

قسمت ‏‎(a)‎‏ اين شكل نشان مي دهد كه استوانه ي نيتريد بود ‏‎(A)‎‏ توسط فيلامنت ‏تنگستن گرم مي شود. جرياني از هليم بسيار خالص از طريق سوراخ هاي تعبيه ‏شده و در زير محفظه ي ماده ي اوليه وارد قسمت استوانه ايي مي شود. جريان ‏دومي از گاز هليم كه حاوي بخار سورفكتانت است از قسمت ‏‎(B)‎‏ وارد محفظه مي ‏شود. سورفكتانت از لخته شدن و به هم چسبيدن ذرات به يكديگر جلوگيري مي ‏كند. سپس دو جريان از قسمت ‏‎(C)‎‏ عبور مي كنند. در اين محل هسته زايي و ‏انعقاد نانو بلورها انجام مي شود. قسمت سوم ‏‎(c)‎‏ نمودار دماي استوانه در طول ‏سلول رشد دستگاهNXFP‏ را نمايش مي دهد. اين نمودار دو گراديان دمايي مجزا را ‏نشان مي دهد. گراديان دمايي خط اول در حدود ‏ است كه مربوط به ‏فرايند هسته زايي بخار است و خط دوم با گراديان دمايي ‏ نشان دهنده ‏ي فرايند رشد و انعقاد است. سرعت جريان گاز هليم از ‏min‏10-5 متغير است. ‏تغييرات سرعت گاز هليم باعث ايجاد زمان اقامت ‏s‏1/0 تا ‏s‏01/0‏‎ ‎‏ در مرحله ي اول ‏وs‏4/0-04/0 در مرحله ي دوم مي شود.‏
در نهايت ذرات بر روي انگشتانه ي سرد جمع آوري مي شود. اين انگشتانه به وسيله ‏نيتروژن مايع سرد مي شود. ذرات جمع آوري شده مي تواند در حلال مناسبي ‏مانند تولوئن، پراكنده شده و براي مصرف ذخيره سازي شود.‏

‏ 2. تبخير توسط قوس و يا جرقه ي الكتريكي

2-1. روش روش قوس كربني كراسچر
بعد از كشف ‏C60‎‏ توسط كراسچر، دستگاه اين گروه براي ساخت نانو ذرات به كار ‏گرفته شد. اين گروه از قوس الكتريكي ايجاد شده در بين دو الكترد گرافيتي در ‏اتمسفري از هليم (با فشار ‏torr‏100)، استفاده كردند. آناليز مواد تشكيل شده نشان ‏مي دهد كه علاوه بر تشكيل فولرن، نانو ذرات كربن نيز تشكيل شده است. ساختار ‏نانو ذرات ايجاد شده، تو خالي است و اندازه ي آن ها در حدود ‏nm‏50-20 است. ‏
اگر فلزات مناسبي جايگزين يك و يا هر دو الكترود شود، نانو ذرات فلز مورد نظر ‏تهيه خواهد شد. با استفاده از اين روش مي توان نانو بلور كربيد فلزات مختلف را ‏تهيه كرد.‏

2-2. راكتور قوس تابان گاز
يكي از مشكلات استفاده از قوس الكتريكي، تشكيل نانو بلورهاي با اندازه ي بزرگ‎ ‎nm‏50-20 است. اندازه ي بزرگ نانو ذرات به دليل غلظت بالاي بخار در نزديك ‏قوس است. روش هاي متفاوتي براي حل اين مشكل ارائه شده است. به طور مثال ‏استفاده از گاز بي اثر به عنوان گاز حامل، غلظت بخار نزديك قوس را كاهش مي ‏دهد. در نتيجه زمان رشد كاهش مي يابد. بنابر اين نانو بلورهاي كوچكتري تشكيل ‏مي شود. با استفاده از اين روش نانو بلورهاي نيكل با اندازه ي ‏nm‏25 تا ‏nm‏9‏‎ ‎از ‏طريق تغيير جريان هليم از ‏m/s‏0 به ‏m/s‏ 56 تهيه شده¬اند. براي تهيه اين نانو ‏ذرات نيكل به عنوان آند و تنگستن به عنوان كاتد استفاده شده است.‏

2-3. سايش از طريق جرقه ي الكتريكي
شكل (3) يكي از دستگاه هاي بهينه شده ي كراسچر است. اين دستگاه براي ساخت ‏نانو بلورهاي سيليكون استفاده مي شود. دو الكترود سيليكوني باي ايجاد جرقه ايي با ‏انرژي ‏mJ‏150-50‏‎ ‎استفاده مي شود.‏

 

در فضاي دو الكترود تو خالي قوس الكتريكي ايجاد مي شود. فضاي بين دو الكترود ‏به عنوان دريچه اي براي ورود بخارات ماده ي مورد نظر، به منطقه ي رشد نيز ‏استفاده مي شود. گاز آرگون به عنوان گاز حامل، از قسمت زيرين جايگاه نمونه به ‏سمت بالاي دستگاه در حركت است.‏

2-4. منبع كلاستر تبخير شده از طريق قوس الكتريكي
شايد مهمترين پيشرفت در زمينه ساخت نانو بلورها با استفاده از قوس الكتريكي، ‏ساخت دستگاه منبع كلاستر تبخير شده از طريق قوس الكتريكي ‏‎(AECS ‎)‎‏ ‏باشد. در اين دستگاه نيز از گاز بي اثر آرگون به عنوان گار حامل مواد تبخير شده ‏از منبع تا منطقه ي هسته زايي رشد)، استفاده مي شود. طرح شماتيكي اين دستگاه ‏در شكل (4) نشان داده شده است.‏

 

 

نانو ذرات اينديم توليد شده به اين روش از ‏nm‏2 تا ‏nm‏65 به ترتيب در زمان هاي ‏رشد ‏ms‏22 تا ‏ms‏44 بدست مي آيد. نتايج مشابهي در ساخت نانو ذرات ‏Ti,Ag,Cu‏ مشاهده شده است. اين نتايج نشان مي دهد كه با افزايش زمان رشد ‏نانو ذرات، اندازه ي آنها بزرگتر مي شود. زمان رشد نانو ذرات را مي توان با استفاده ‏از تغيير سرعت گاز حامل تنظيم كرد.‏

3. واكنش فاز گاز در جت آزاد
دراين دستگاه گاز نيتروژن از بخارات پيش ماده اشباع مي شود. در ادامه جريان گاز ‏نيتروژن دوم به جريان گاز اوليه در طي مسير افزوده مي شود تا جريان گاز اوليه ‏را رقيق سازد. همچنين كنترل سرعت جريان گاز نيتروژن سرعت جت خروجي را ‏كنترل مي كند. براي همگن سازي و از بين بردن گراديان غلظت در طي مسير ‏رسيدن به منطقه ي هسته زايي از فيلتر و مخلوط كن استفاده مي شود. بخار حاوي ‏پيش ماده از طريق يك لوله‌ي فولادي ضد زنگ به بالاي شعله انتقال مي يابد. ‏
براي ايجاد شعله، ابتدا هوا و متان باهم مخلوط شده و سپس در شعله‌اي با پهناي ‏mm‏7/3 مي سوزد. سرعت سوختن در شعله را، دماي جت تعيين مي كند. جت ‏حاوي پيش ماده از طريق لوله‌ي مركزي وارد شعله مي شود. در اطراف اين لوله ‏مركزي هوا و متان وارد شعله مي شود. ‏
بيشترين گرماي جت در حدود ‏cm‏ 10-3 شعله ايجاد مي شود. بعد از اين فاصله ‏مناطق اطراف به وسيله هواي اطراف آن سرد مي شود. نانوذرات تهيه شده با ‏استفاده از پروب نمونه گيري، جمع آوري مي شود و براي آناليز به دستگاه ‏TEM‏ ‏منتقل مي شود. ‏
انتخاب پيش ماده از اهميت زيادي برخوردار است. معمولاً از پيش ماده هايي ‏استفاده مي شودكه فشار بخار بالا و دماي تبخير پايين داشته باشند. به طور مثال ‏براي توليد ذرات آلومينيوم از پيش ماده ي تري متيل آلومينيوم استفاده مي شود. ‏اين ماده در 21 درجه داراي فشار بخار ‏mmHg‏0/10 است. پيش ماده ي مورد ‏استفاده براي ساخت نانوذرات تيتانيم، تتراكلريد، تيتانيم است. فشار بخار اين ماده ‏در دماي اتاق ‏mmHg‏ 0/10 است. از نايبيم پنتافلوريد، به عنوان ماده ي اوليه ي ‏نانوذرات نايبيم اكسيد استفاده مي شود. اين ماده در دماي 115 درجه فشار بخار ‏mmHg‏5/14 را ايجاد مي كند. شرايط واكنش از طريق دما، حجم گاز ورودي و ‏سرعت خروجي جت كنترل مي شود. ‏

4. سايش ليزري و واكنش شيميايي تحريك شده با ليزر ‏
ليزرها يكي از موثرترين منابع سايش و تبخير مواد توده ايي و يا انجام واكنش ‏شيميايي پيش ماده هايي است كه به وسيله ي جذب ليزر پاكسي پرانرژي انجام مي ‏شود. امروزه استفاده از تبخير كننده هاي نيرو براي توليد باريكه ي خوشه هاي ‏اتمي، بسيار مورد توجه قرار گرفته است. برخي از دستگاه هايي كه از ليزر به عنوان ‏تبخير كننده استفاده شده است عبارتند از: ‏

4-1. سايش ليزري ‏
استفاده از ليزرها براي توليد نانوبلورها در يك محيط كنترل شده، يك راه منطقي ‏است. غشا خارجي محفظه ي ناشي از چشمه ي ليزر، به صفر برسد.شکل 5 طرح ‏كلي از دستگاه سايش ليزري نشان مي دهد. اين دستگاه توسط گروه يوشيدا ‏ ‏ساخته شده است. ‏
اين دستگاه انعكاسي از اكثر تكنيك هاي سايش ليزري است. منبع ليزر از نوع ‏ArF‏ ‏Excimer‏ است، روبروي هدف چرخاني قرار گرفته است. در درون محفظه گاز هليم ‏با فشارثابت قرار دارد. با استفاده از اين دستگاه نانوبلورهاي سيليكون تشكيل شده ‏است. پالس ليزر هدف سيليكون را كه با سرعت تقريبي ‏min‏/‏‎ r‏8 مي چرخد، گرم ‏مي كند. ‏

 

 

. دستگاه با محفظه ي ابر نفوذي ‏ ‏
يكي از جديدترين و مفيدترين دستگاه هاي ساخت نانوذرات اكسيدي، نيتريد فلزات، ‏كرييد فلزي و ديگر مواد كربن – فلز با استفاده از مواد توده ايي، دستگاه با محفظه ‏اي ابر نفوذي (‏DCC‏) است. تحقيقات قبلي نشان داده است كه ‏DCC، تكنيك ‏مفيدي براي ساخت همگن نانوذرات با استفاده از حلال هاي مختلف (اتانول، متانول، ‏هگزان و آب) و آلكان هاي نرمال مختلف (‏n‏- هگزان، ‏n‏- هپتان، ‏n‏- اكتان و ‏n‏- ‏نونان) است. ‏
شکل6 دستگاه ساخت ال شال ‏ را نشان مي دهد. در اين دستگاه باريكه ي ليزري ‏به صفحه گرم (هدف) برخورد كرده و ماده ي توده ايي را تبخير مي كند. بخار ‏تشكيل شده بر روي صفحه ي سرد بالايي صفحه ي گرم جمع آوري مي شود. مي ‏توان در اين محيط از پيش ماده گازي شكل ديگري نيز استفاده كرد. تا بخار ايجاد ‏شده با ليزر، در طي واكنش با اين كار محصول جديدي ايجاد كند. دو صفحه‌ي دايره ‏ايي شكل افقي از جنس فولاد ضد زنگ است و به وسيله‌ي حلقه‌ايي شيشه‌ايي از هم ‏جدا شده است. فلز مورد نظر بر روي صفحه‌ي پاييني قرار مي گيرد و محفظه، از گاز ‏بي اثر حاصل (مانند آرگون و يا هليم9 پر مي شود. همچنين با توجه به نوع تركيب ‏محصول گازهايي مانند ‏o2‎‏ براي اكسيدها، براي نيتريدها و براي نانوبلورهاي كربيدي ‏استفاده مي شود. صفحه ي بالايي سطح نيتروژن مايع تا دماي ‏K‏120 سرد مي شود. ‏با استفاده از اين دستگاه نانوبلورهاي اكسيدي شرايط واكنش به صورت زير است: ‏استفاده از ليزر هارمونيك ‏Nd:NAG‏ (‏nm‏532) با انرژي ‏Mj/pulse‏ 50-15 و ‏Hz‏10 به مدت ‏h‏2-1، فشار كلي و گاز حامل بي اثر و گاز پيش ماده تقريباً ‏torr‏ ‏‏800 است. ‏

 

گروه ال شال توانسته است كه با استفاده از باريكه ي ليزر و هسته زايي همگن مواد ‏توده اي در محيط گازي بخارات پيش ماده و گازهاي بي اثر، نانوبلورها را تهيه كند. ‏

5.كندوپاش ‏
ساده ترين تحقيق انجام شده براي ساخت نانوساختارها، در اواسط دهه ي 1980 ‏توسط ياتسويا ‏ صورت گرفته است. در اين تحقيق براي كندوپاش از دو نوع شرايط ‏آزمايشي استفاده شده است. در روش اول براي منبع كندوپاش از تخليه الكتريكي ‏بين دو الكترود استفاده شده¬ است. اولين هدف مورد نظر توسط فيلامنت تنگستن ‏گرم مي شود و دومي به عنوان آند است.‏
از اتمسفر ‏Ar‏ (فشار 5/0 تا ‏torr‏ 100) استفاده مي شود. همچنين ولتاژ ‏DC، از 10 ‏تا چند صد ولت براي يونيزه كردن اتم هاي ‏Ar‏ به كار برده مي شود. ‏
در روش دوم، از دو صفحه‌ي موازي به عنوان الكترود استفاده مي شود. ولتاژ ‏DC‏ ‏بين دو الكترود در حدود چند ولت است همچنين فشار گاز ‏Ar‏ در حدود ‏torr‏ 2-‏‏2/0 تنظيم مي شود. در هر دو روش مواد كندوپاش شده به دليل جريانات تبديل گاز ‏بي اثر دورتر از منبع كندوپاش قرار مي گيرد. نانوبلورهاي تنگستن، مس و نقره به ‏وسيله‌ي اين روش تهيه شده¬اند كه در حدود ‏‎ nm‏16-10 قطر دارند. همچنين ‏آلياژهاي كربن/ تنگستن به وسيله‌ي گاز ‏CH4‎‏ تهيه شده اند. تحقيقات بيشتر نشان ‏داده است كه با افزايش فشار، بازده كندوپاش كاهش مي يابد. زيرا انرژي هر يون ‏آرگون با افزايش فشار گاز آرگون كاهش مي يابد. ‏
شکل 7 منبع كندوپاش مورد استفاده در تحقيق هاس ‏ و بيرينگر ‏ را نشان مي ‏دهد. منبع كندوپاش در محفظه‌ي با خلا بسيار زياد قرار دارد. منبع كندوپاش، داخل ‏محفظه‌ي گاز آرگون قرار مي گيرد. گاز آرگون علاوه بر اتمسفر درون محفظه به ‏عنوان منبع يون، در طي واكنش كندوپاش نيز استفاده مي شود. صفحه ي فلزي ‏روبروي منبع كندوپاش به عنوان جمع كننده ي ذرات تشكيل شده عمل مي كند. ‏شاتر اجازه مي دهد تا نانوذرات در شرايط دلخواه تهيه شود. صفحه‌ي فلزي، دريچه ‏ي كوچكي دارد كه نشست نانوبلورها را بر روي صفحه‌ي سرد شده با نيتروژن مايع، ‏كنترل مي كند. تغييرات عمومي كه مي تواند بر روي شكل گيري نانوذرات ‏تأثيرگذار باشد، عبارتند از: افزايش فاصله ي بين منبع و صفحه‌ي جمع كننده، ‏كاهش فشار و افزايش قدرت كندوپاش. ‏


گرد آورنده : مصطفی اسدی