Te hikoi ki te nanotechnology
E hia mano tau ki muri, ka miharo te tangata he aha te hanga o nga tinana huri noa. He rereke nga whakautu. I Kariki tawhito, i whakapuaki nga kaiputaiao i te whakaaro ko nga tinana katoa he mea iti e kore e taea te wehewehe, e kiia ana he ngota. Kia pehea te iti kaore i taea e ratou te whakaatu. Mo etahi rau tau, ko nga whakaaro o nga Kariki he whakapae noa iho. I whakahokia mai ki a raatau i te rautau XNUMX, i te wa i whakahaerehia nga whakamatautau ki te whakatau i te rahi o nga ngota ngota me nga ngota.
Ko tetahi o nga whakamatautau nui o mua, i taea ai te tatau i nga rahi matūriki, i mahia He kaiputaiao Ingarihi a Lord Rayleigh. I te mea he ngawari ki te mahi me te wa ano he tino whakapono, me ngana ki te whakahoki ano i te kainga. Ka huri tatou ki etahi atu whakamatautau e rua e taea ai e tatou te ako etahi o nga ahuatanga o te ngota ngota.
He aha nga rahi matūriki?
raihi. 1. He tikanga mo te whakarite i te syringe mo te tuu i te otinga o te hinu ki roto i te penehīni kua tangohia ki roto; p – poxylina,
c – syringe
Me ngana ki te whakautu i tenei patai ma te whakahaere i te whakamatautau e whai ake nei. Mai i te syringe 2 cm3 tangohia te pupuhi ka hiritia tona putanga ki te Poxiline kia whakakiia katoatia te ngongo putanga mo te whakaurunga ngira (Fig. 1). Ka tatari tatou mo etahi meneti kia pakeke a Poxilina. Ka pa ana tenei, ringihia te 0,2 cm ki roto i te syringe3 hinu kai me te tuhi i tenei uara. Koinei te rahi o te hinu B i whakamahia.o. Whakakiia te toenga rōrahi o te pūwero ki te penehīni. Whakaranuhia nga wai e rua ki te waea tae noa ki te whiwhi i te otinga rite, ka whakamau poutū te syringe ki roto i tetahi putunga.
Na ka ringihia he wai mahana ki roto i te peihana kia 0,5-1 cm te hohonu o te wai mahana, engari kaua e wera, kia kore ai e kitea te pikinga o te mamaoa. Ka toia e matou he pepa pepa ki te taha o te mata o te wai kia maha nga wa hei horoi i te mata o te hae.
Ka makahia e matou he ranunga iti o te hinu me te penehi ki roto i te putea ka nekehia te pupuhi ki te waenganui o te ipu me te wai. Te pehi marie i te ūkui, maturuturu he pata iti ki runga i te mata o te wai. Ko te maturuturunga iho o te ranunga hinu me te penehi ka horapa whanui ki nga taha katoa ki runga i te mata o te wai ka hanga he paparanga angiangi rawa me te matotoru, i raro i nga tikanga tino pai, e rite ana ki te diameter matūriki kotahi - te mea e kiia nei. paparanga monomolecular. I muri i etahi wa, i te nuinga o nga meneti torutoru, ka mimiti te penehīni (he mea whakatere ma te whakanui ake i te mahana o te wai), ka noho tonu he paparanga monomolecular o te hinu ki runga i te mata (Fig. 2). I te nuinga o nga wa ka puta te ahua o te porowhita me te diameter o etahi henimita neke atu ranei.
raihi. 2. Paparanga monomoolecular o te hinu i runga i te mata o te wai
m - pelvis, c - wai, o - hinu, D - te diameter o te hanganga, g - te matotoru o te hanganga
(rahi matūriki hinu)
Ka whakamaramahia e tatou te mata o te wai ma te toro atu i te kurupae rama mai i te rama hiko ki runga. Ma tenei ka kitea ake nga rohe paparanga. Ka taea e tatou te whakatau i tona diameter tata D ma te whakamahi i te ruri i runga ake i te mata o te wai. Ma te mohio ki tenei diameter, ka taea e tatou te tatau i te waahi o te paparanga S ma te whakamahi i te tauira mo te rohe o te porowhita:
Mena i mohio tatou he aha te nui o te hinu V1 kei roto i te maturuturunga iho, katahi ka ngawari te tatau i te diameter o te ngota ngota hinu d, ki te whakaaro kua rewa te hinu ka hanga he paparanga me te mata S, ara:
Whai muri i te whakatairite i nga tauira (1) me te (2) me te huringa ngawari, ka whiwhi tatou i tetahi tauira e taea ai te tatau i te rahi o te matūriki hinu:
Ko te huarahi ngawari, engari ehara i te huarahi tino tika ki te whakatau i te rōrahi V1 Ko te tirotiro e hia nga pata ka taea te tiki mai i te rōrahi katoa o te ranunga kei roto i te syringe me te wehe i te rōrahi o te hinu Vo e whakamahia ana e tenei tau. Ki te mahi i tenei, ka mauhia e matou te ranunga ki roto i te paipa me te hanga i nga rūrūtia, me te ngana kia rite tonu te rahi ki te wa e maturuturu ana ki te mata o te wai. Ka mahia e matou kia pau ra ano te ranunga katoa.
Ko te tikanga tika ake engari he kaha ake te mahi ko te tuku i te topata hinu ki runga i te mata o te wai, ka whiwhi i te paparanga hinu monomolecular me te ine i tona diameter. Ko te tikanga, i mua i te hanga o ia paparanga, me riringi te wai me te hinu o mua mai i te peihana ka whakakiia ki nga mea ma. Ka tatauhia te tikanga tatau mai i nga inenga kua whiwhi.
Ko te whakakapi i nga uara kua riro ki roto i te tauira (3), kaua e wareware ki te huri i nga waeine me te whakaatu i te whakahuatanga ki mita (m) me te V1 i mita pūtoru (m3). Ka whiwhi tatou i te rahi matūriki i roto i nga mita. Ko tenei rahi ka whakawhirinaki ki te momo hinu e whakamahia ana. Ka pohehe pea te hua na te whakamaaramatanga o nga whakaaro i mahia, inaa ko te paparanga ehara i te monomolecular me te kore e rite tonu te rahi o te maturuturunga iho. He ngawari te kite ko te kore o te monomolecularity o te paparanga ka arahi ki te nui o te uara d. Ko nga rahi matūriki hinu kei roto i te 10-8-10-9 m. Poraka 10-9 ka kiia m nanometer ka whakamahia i te nuinga o nga wa i roto i te mara e tere haere ana e mohiotia ana ko hangarau nano.
"Kua ngaro" te rōrahi o te wai
raihi. 3. Te hoahoa waka mo te whakamatautau wai mo te whakaheke;
g – ngongo kirihou maramara, p – polyoxylin, l – rangatira,
t – rīpene pūataata
Ko nga whakamatautau e rua e whai ake nei ka taea e tatou te whakatau he rereke te ahua me te rahi o nga ngota ngota o nga tinana rereke. Hei mahi i te tuatahi, tapahia kia rua nga waahanga o te ngongo kirihou maramara, he 1-2 cm te diameter o roto me te roa o te 30 cm. Ka whakapirihia ia waahanga ngongo ki etahi waahanga riipene ki te taha o tetahi rangatira motuhake i te ritenga atu o te tauine (Fig. 3). Katia nga pito o raro o nga ngongo ki te poxylin plug. Whakaorangia nga rangatira e rua ki nga ngongo kua mau ki te tuunga poutū. Ringihia he wai nui ki roto i tetahi o nga ngongo kia hanga he pou mo te haurua o te roa o te ngongo, hei tauira 14 cm. Ringihia te nui o te waipiro ethyl ki roto i te ipuipu tuarua.
Inaianei me patai, he aha te teitei o te pou o te ranunga o nga wai e rua? Me ngana ki te whakautu i a raatau. Ringihia te waipiro ki roto i te ngongo wai ka ine tonu i te taumata o runga o te wai. Ka tohuhia tenei taumata ki te tohu waikore i runga i te ngongo. Na ka uru nga wai e rua ki te waea ka tirohia ano te taumata. He aha ta tatou e kite? Ko te ahua kua heke tenei taumata, ara. he iti iho te rōrahi o te ranunga i te tapeke o ngā rōrahi o ngā kai i whakamahia hei whakaputa. Ko tenei ahuatanga e kiia ana ko te whakahekenga rōrahi wai. I te nuinga o te waa he maha paiheneti te whakahekenga o te rōrahi.
Tauira whakamarama
Hei whakamaarama i te paanga o te kopeke, ka whakahaerehia he whakamatautau tauira. Ko nga ngota ngota waipiro i roto i tenei whakamatautau ka tohuhia e nga kakano pea, a ko nga ngota ngota wai he kakano poppy. Ringihia nga pi kakano tata ki te 0,4 m te teitei ki roto i te ipu tuatahi, whaiti, maramara, hei tauira i te ipu teitei, Ringihia nga kakano papi ki roto i te ipu tuarua kia rite te teitei (whakaahua 1a). Na ka ringihia e matou nga purapura poppy ki roto i te ipu me te pī, me te whakamahi i te rangatira, ine i te teitei e eke ai te taumata o runga o nga karepe. Ka tohuhia e matou tenei taumata ki te tohu, ki te kaihoroi rongoa ranei i runga i te waka (whakaahua 1b). Katia te ipu ka wiriwiri kia maha nga wa. Ka whakanohohia kia poutū, ka tirotirohia he aha te teitei o te taumata o runga o te ranunga witi ka eke inaianei. Ko te ahua he iti ake i mua i te whakaranu (whakaahua 1c).
I whakaatuhia e te whakamatautau i muri i te whakaranu, ka whakakiia e nga kakano poppy iti nga waahi kore i waenga i nga pī, ka heke te tapeke o te rōrahi e nohoia ana e te ranunga. He rite ano te ahuatanga ina ranu te wai ki te waipiro me etahi atu wai. He maha nga rahi me nga ahua o o raatau ngota. Ko te mutunga mai, ka whakakiia e nga matūriki iti ake nga aputa i waenga i nga matūriki nui ka heke te rōrahi o te wai.
Whakaahua 1. Ko nga waahanga e whai ake nei mo te ako i te tauira kōpeketanga:
a) nga pini me nga kakano poppy i roto i nga ipu motuhake,
b) witi i muri i te whakahekenga, c) whakaiti i te rōrahi o te witi i muri i te ranu
Nga hua o naianei
I enei ra e mohiotia ana ko nga tinana katoa e karapoti ana i a tatou he ngota ngota, ko era, he ngota. Ko nga ngota ngota me nga ngota kei roto i nga nekehanga matapōkere, ko te tere e whakawhirinaki ana ki te pāmahana. He mihi ki nga microscopes hou, ina koa ko te scanning tunneling microscope (STM), ka kitea nga ngota takitahi. He tikanga ano e whakamahi ana i te karuiti kaha ngota (AFM), e taea ai te neke tika nga ngota takitahi me te whakakotahi ki nga punaha e kiia nei. hanganga nano. He hiranga whai kiko ano te awe whakakope. Me whai whakaaro tatou ki te whiriwhiri i te nui o etahi wai e hiahiatia ana kia whiwhi i te ranunga o te rōrahi e hiahiatia ana. Me whai whakaaro koe, incl. i roto i te hanga o nga vodkas, e mohiotia ana, he ranunga o te nuinga o te waipiro ethyl (waipiro) me te wai, na te mea ka iti ake te nui o te inu ka puta mai i te nui o nga pukapuka o nga kai.
