د . نوّار ثابت أستا ذ، قسم الفيزياء جامعة الملك فهد ...

د . نّو�ار ثابتالفيزياء قسم ذ، أستا

فهد الملك ول للبتر جامعة والمعادنEmail:

natabet@kfupm.edu.sa

النانّوتكنلّوجياالصغير تألق

جده، للبنات التربية لكليات األول الملتقى23/ 04 /2006

تعريفالنانّوتكنلّوجيا.1

2.المادةالنانّوية ،مميزاتهاوتطبيقاتها

النانّوإلإلىالذراترؤيةمن.3كترونيات

ماذا نعني بكلمة ؟ نانّوتكنلّوجيا

نانّوتكنلّو

جياNano Technology

قزم

معرفة كالم،

يدوي عمل ، حرفة

Techniتقنيةque

تقنيةليستالتكنلّوجيا بل معارف وتقنيات تّوّظ�ف

.لتطّوير عملية إنتاجية ما

التكنلّوجياعملية توظيف المعرفة العلمية لتصنيع

منتجات جديدة

:نانّو 10-9 = نانّومتر 1 1متر

نانّوتكنلّوجيا

تكنلّوجيا تتعامل مع الكائنات

أوالنانّومترية كالذرة مجمّوعة من الذرات أو الجزيئيات

0.1nmSi

H2O

C60

المادة النانّوية : مميزاتها وتطبيقاتها

J = n e vV

I

D

Ohmقانّونأو

م

I = V/R, R =L/A

للغازات الكاشفة األجهزةGas Sensors

ZnO film

Gas Nanosensors نانّوكاشفات للغازات

ثابت. (2004) ن

بعد ذي سلك تّوصيلية واحد

ZnO Nanolaser

نانّوليزر

Peidong Yang, Eicke Weber, Richard Russo

Science 2001

N. Tabet, unpublished

النانّوية الجسيمات امتصاصللضّوء

+ + +

__

_ __

_

+ + +

+ + +

_ _ _

: عند تناغم ذهبية كراتواحد تردد

++ + + + + + + +

+++++

+

: تناغم نانّوية قضيباتترددين عند

Link et al., J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8410

50 nm

(Mie) التّوقعات النظرية

< 60 nm

experimental

النتائج التجريبية

ذهب كرات امتصاصللضّوء نانّوية

100 nm

1.94 2.35 2.48 3.08 3.21

B. Nikoobakht, M.A. El-Sayed, Chem. Mater. 2003, 15, 1957J. Pérez-Juste et al., Appl. Surf. Sci. 2004, 226, 137

110 nm

النانّوية للجسيمات الضّوئية الخّواص

النانّوية الجسيمات تألق

Ec

Ev

-

ثقب

إلكترون

E(d) = Egap + h2/2m’d2 – 1.8e2/2πεε0d

Quantum Confinement الكم انحصار

Si: عتماء مادة

جزيئات Siتتألق

1.67 nm

2.15 nm 2.9 nm1 nmSizes

تألق Si النانّوية حبيبات

1 nmSi29H24

M. Nayfeh, J.l Therrien, and Z. Yamani,

Nano Letters Vol. 2, No. 10, 2004.

قلب إلى الفايروس مسار تتبع !!!! النّواة

على للقضاء نانّوية ذهب كراتالسرطانية الخاليا

Nanorice

شكل في الحديد أكسيد “ نانّوية” أرز حبات

Hui Wang/Rice University12 April 2006

البحر مخلّوقات صغر في آية

97% CaCO3

كربّونات الكالسيّوم

صدفة

من 3000 صالبة أكثر مرة الكالسيّومكربّونات

: النانّوية البنية الصدفة درس أقّوى

Johannes H. Kindt, Georg E. Fantner, Philipp J. Thurner, Georg Schitter, Paul K. Hansma. In-Situ Shape and Size. Submitted to Bone, January 2005.

الحبيبات :أبعاد

50 nm x 50nm x 2nm

مجهر تحت العظام بنيةالذرية القّوة

250m2/g السطحية المساحة

النانّوتكنلّوجيا

منرؤيةالذراتإلىالنانّوإلكترونيات

آالت الحساب ضخمة فهي تملؤ الغرف. لماذا ال نجعلها ذرة فتكون 100 أو 10أصغر؟ نجعل في قطر األسالك

أنجستروم طوال.1000الدارات الكهربائية

جودة المجهر اإللكتروني غير كافية. ال يمكن أن يبين أقل أنجستروم! ويمكن أن نحسن قدرة 10من مسافة

وبذلك يمكن رؤية الذرات! مرة! 100المجهر اإللكتروني لن أتردد في التساؤل عن أحتمال تمكننا في المستقبل

البعيد من ترتيب الذرات نفسها و بالطريقة التي نريد ....

By Richard Feynman , APS Annual Meeting, 29 Dec. 1959 http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html

في 1951 واسع مجال هناك !األسفل

There is Plenty of room at the bottom

ENIAC, 1945

27,000Kg, 1800 vacuum tubes, 140kW

vacuum tubeص�مام

اإللكتروني�

رقمي كمبيّوتر أولFirst Digital computer

الحجم كبير و قدرته أقل من قدرة !! حاسبة الجيب

النافذ 1931 األلكتروني المجهر

Ernst Ruska, 1906-1988

1941: 1nm

النافذ األلكتروني المجهرالنانّومتر عن يكشف

حد بيني في الذهب(JEOL 3010)

www-drfmc.cea.fr/SP2M/Documents/Rapport-1996-1998/chap4/gbchap4.htm

المجهر النفقي الماسح

Tip

األبرة

السطح مع األبرة تفاعل

برةإ

السطح ذرات

1.

Graphite كربّون الفحم

السيليكّون سطح ذرات

نحاس سطح فّوق رصاص ذرات سطح Pb_(111)Cu random

من الذرات نقلآخر إلى مكان

نحاسي 48 سطح فّوق حديد ذرة

http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/stm.html

http://www.phys.uri.edu/~sps/STM/stm11.jpg

نحاسي سطح فّوق حديد ذرات

نانّوية اتذآالت نانّوبّوت : أبعادNanobots

كبيرة األشياء نجعل لماذا؟ .. صغارها تكفي حيث !

كبيرة األشياء نجعل لماذا؟ .. صغارها تكفي حيث !

ترانزيستّور أول

1

األلكترونيات ميالدالحديثة

1cmW. Shockley, J. Bardeen and W. Brattain (1947) Bell Lab.

p-SiN+

polySiSource المصدر

Drainالساح ب

البوابة

N+

oxide

Channelالنفق

Moore’s Law مّور قانّو

2003

2005

~ 50 Million Transistor Chip

~ 350 Million Transistor Chip

مّور قانّون

عصر بعد لما بدائل السليكّون

http://www.lbl.gov/Science-Articles/Research-Review/Magazine/2001/Fall/features/02Nanotubes.html

نانّوأنابيب الكربّون

Carbon Nanotubes

Iijima (1991)

http://www.lbl.gov/Science-Articles/Research-Review/Magazine/2001/Fall/features/05Imagining2.html

نانّوأنبّوب الكربّون

: ترانزيستّور الكربّوني األنبّوب

نانّوي

كربون نانوأنبوب

http://www.research.ibm.com/nanoscience/fet.html

Seidel et al Nano-letters- Vol. 5, 1, (2005) 147 

مّوسفيت بدل كربّون نانّوأنبّوب)Mosfet( السليكّون

الجزيئية اإللكترونياتMolecular Electronics

Alessandro Troisi and Mark A. Ratner , Nanoletters,4 (2004) 591

الجزيئية األلكترونياتMolecular Electronics

تحدي تّوصيل الجزيئيات

آفاق النانّوتكنلّوجيا ليست نانّوية

الخالصة

Silicon diving-board detects virus

Silicon diving-board detects virusSilicon diving-board detects virus

30nm thickness

Rashid Bashir, Purdue University

تلتقط السمك نانّوية سيليكّون قطعةالفايروس !!!!

(ZnO) الزنك أكسيد من نانّوبلّوراتو للبترول فهد الملك بجامعة حضرت

2004المعادن

ثابت. (2004) ن

ليست النانّو ميزانيات!!! نانّوية

2005 : األمريكية المتحدة الّواليات 1005 : منها $ مليّون

$ NSF …… 344وكالة

.........: الدفاع $230وزارة

$207الطاقة:..................

الذرية القّوة مجهرAtomic Force Microscope (AFM)

الخّواص دراسةالميكانيكية

DNA الكهربائية ل و

1000kW Solar Furnace, Odeillo, France

2 kW solar furnace

Plane mirrorTracking the sun

Solar reactor

Parabolic mirror

and a solar reactor

ZnO under focused Sun Light

Movie 2

Zn and ZnO nanophases prepared by vaporisation-condensation

Photocatalytic Degradation of Molinuron

• 250 mlMonolinuron solution (4mg/l

• Exposure to light from Xenon arc lamp for various durations

• Samples filtered through hydrophilic polypropylene filters

• Solvent 40% acetonitrile and 60% water.

• Liquid chromatography (HPLC)

250 ml Monolinuron (4mg/l)

Xenon lamp

بالممارسة التقنية: تكتسب:مثل

على العزف أو دراجة ركوباستتستوجبالتكنّولّوجيا...العود

التقنياتمنجملةعمال الوالمعلتكنولوجيامثلمعارف

الحاسوبوتكنولوجياومات

السليكّون رقاقةSilicon wafer

300mm

ZnO nanowires

http://www.lbl.gov/Science-Articles/Research-Review/Magazine/2001/Fall/features/02Nanotubes.html

نانّوية حساسة أجهزةأكسجين ذرات بضع

الكهربائية أنبّوب ل تغيرالتّوصيلية!!!!الكربّون

الجزيئي المفتاحMolecular switch

HP, 20021993

CALMEC 2002

One dimensional conductor

والنانّومتر المتر

10mm نملة 50m :

شعرة

1m =1mm/1000

اإلنسان

المتر

1mm= 1 m/1000

النانّوية المّواد تألق