تبیان

در این همایش که در روز شنبه یکم اسفند ماه سال جاری از ساعت 9 الی 12 در تالار ابوریحان مرکز همایش های بین المللی دانشگاه شهید بهشتی برگزار خواهد شد فضانورد برجسته روسی، الکساندر لازوتکین به عنوان سخنران ویژه، حضور خواهد داشت.

بخش جنبی این همایش بازدید از موزه انسان و فضا با حضور کارشناسان امر آقایان سیروس برزو، محقق و فضانورد در زمینه علوم کیهان نوردی و علی ترابی، مدیر موزه انسان و فضا خواهد بود.

الکساندر لازوتکین متولد 30 اکتبر 1957/ 8 آبان 1336 در مسکو است. وی دوره مهندسی مکانیک (گرایش مکانیک تجهیزات پروازی) را در پژوهشکده حمل و نقل هوایی مسکو گذراند و سال 1981 فارغ التحصیل شد. مدتی در همان پژوهشکده کار کرد تا این که در مجتمع تولیدات فضایی انرگیا استخدام شد. 

در آنجا ضمن کار به عنوان مهندس طراح و سازنده سامانه های فضایی به فضانوردان، طرز کار کردن با دستگاه ها را آموزش می داد.

او از 1992 در مرکز آموزش فضانوردان به عنوان نامزد فضانوردی مشغول تحصیل شد. آنقدر خوش اقبال بود که بعد از پایان دوران آموزشی و دریافت مدرک، سال های زیادی در انتظار نماند تا بتواند در فوریه 1997 به عنوان مهندس پرواز سفینه فضایی سایوز تی.ام 25 به همراهی واسیلی تسیبلیف و رینولد اوالد راهی مجتمع مداری میر شود.

در آن زمان، گروه قبلی فضانوردان شامل الکساندر کالری، والری کورزون و جری لنینجر (فضانورد آمریکایی) در ایستگاه میر فعالیت داشتند.

کالری، کورزون و اوالد نزدیک 20 روز بعد به زمین برگشتند. لنینجر هم مدتی بعد جایش را به یک فضانورد آمریکایی دیگر به اسم فوآل داد، اما سفر لازوتکین و تسیبلیف حدود 185 شبانه روز طول کشید.

سال 2005 در حالی که در آمریکا مشغول آموزش برای سفر فضایی دومش بود پزشکان متوجه شدند مشکل سلامت دارد و او را از پرواز به فضا منع کردند.

وی پس از آن در سمت های مختلف ازجمله مدیریت موزه یادمان فضایی مسکو فعالیت داشت و امروز هم در موسسه زوزدا (سازنده تجهیزات فضایی مانند لباس و وسایل ایمنی فضانوردان) مشغول کار است.

علاقمندان می توانند برای شرکت در این همایش، به اینجا مراجعه نمایند.

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان

 خود آرایی از دیدگاه علمی و فناوری جذاب و مهم می باشد. یکی از مفاهیم مهم در شیمی ابرمولکول خودآرایی مولکولی (Self-assembly) است. در واقع به زبان ساده می توان گفت خودآرایی یک  روش ساخت است که در آن  اجزا مختلف به صورت خود به خودی برروی یکدیگر جمع شده و سیستم های منظمی را ایجاد می کنند. به عبارت دیگر خودآرایی مولکولی فرآیندی است سازمان یافته و برگشت پذیر که در آن مولکول ها در یک محیط مناسب از طریق برهمکنش های غیر کوالانسی به یکدیگر متصل می شوند. این فرایند باعث ایجاد مولکول های بزرگتر خواهد شد. خودآرایی هنگامی رخ می دهد که محیط مناسب باشد یعنی محیطی که امکان حرکت را به اجزا می دهد، مثلا در یک محیط محلول و همچنین زمانیکه مولکول ها به تعادلی در بین نیروهای جاذبه و دافعه مولکولی می رسند که این نیروها ضعیف و از نوع غیر کووالانسی (مانند نیروهای آبگریزی)هستند.

سلول ها به طرز حیرت آوری از مواد پیچیده ای نظیر بافتهای چربی، پروتئین ها، ساختارهای اسیدی و بسیاری موارد دیگر که توسط خودآرایی ساخته می شوند تشکیل یافته اند. تشکیل پروتئین مثالی از فرآیند خودآرایی است که در همه دستگاه های زنده رخ می دهد، پروتئین ها مولکول های بزرگی هستند که وزن مولکولی آنها دهها هزار است، در همه بافت ها و سلول های بدن یافت می شوند و برای حیات ضروری اند. پروتئین ها با اضافه شدن صد ها اسید آمینه شکل می گیرند هریک از اسیدهای آمینه به ترتیبی که توسط یک مولکول RNA پیام رسان تعیین شده است توسط یک مولکول RNA ناقل به جایگاه اتصالشان آورده می شوند، هنگامی که هر اسید آمینه به محل می رسد بلافاصله به اسید آمینه قبلی متصل می شود بنابر این توالی اسیدهای آمینه که به صورت یک زنجیره پلی پیتیدی گرد می آیند و طول آنها به طور پیوسته افزایش می یابد منجر به تولید یک پروتئین می شود. آنچه که گفته شد شباهتی به علم نانو دارد.

به نظر می آید این روش یکی از پرکاربردترین روشهای ساخت در مقیاس نانو است. البته این روش تنها در مقیاس نانو کاربرد ندارد بلکه در مقیاس های بزرگتر و ساده تر در اطراف خودمان نمونه های زیادی از خود آرایی می بینیم، به عنوان مثال آهنربا های دایره ای را در نظر بگیرد که در روی صفحه ای قرار دارند با یک تکان صفحه به هم می چسبند و سیستم منظمی را بوجود می آورند و یا استفاده از نیروهای الکترواستاتیک برای تحریک به خودآرایی است. آزمایش شانه و خرده کاغذ که در زیر شانه زنجیره های کاغذی ایجاد می شود.
روش خودآرایی برای ساخت موادی با ساختارهای منظم نظیر کریستال های مولکولی، کلوئیدها، مایعات دولایه ای و تک لایه های خودآرا بسیار پر کاربرداست.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیمی زاده

تنظیم: مرجان سلیمانیان

 پس از سنتز نانو ذرات یکی از دغدغه های پژوهش گران در عرصه فناوری، آنالیز و بررسی نمونه ها است، که به دلیل کوچکی مقیاس با دشواری هایی همراه است، از طرفی آنچه که برای پژوهشگران دارای اهمیت است سنتز نانو ذارتی است که دارای پایداری بیشتری بوده و در مدت زمان بیشتری در ابعاد نانو باقی بمانند و یا به عبارتی از تجمع نانو ساختارها یا کلوخه ای شدن آنها جلوگیری کنند. یک سیستم وقتی پایدار است که ذرات آن به خوبی پراکنده شده باشند. این در حالی است که ذرات کلوئیدی ناپایدار تمایل دارند تا به شکل کلوخه ای درآیند.

کاهش سایز ذرات، نسبت سطح به حجم نانو ذرات را افزایش می دهد این مسئله باعث می شود که اتم های واقع در سطح اثر بسیار بیشتری نسبت به اتم های درون حجم ذرات داشته باشند. این ویژگی واکنش پذیری نانو ذرات را به شدت افزایش می دهد. به گونه ای که این ذرات به شدت تمایل به اگلومره یا کلوخه ای شدن داشته باشند. در واقع به دلیل وجود نیروی جاذبه واندروالس میان نانو ساختارها، این مواد تمایل دارند به سمت هم جذب شده، و به هم بچسبند. درچنین شرایطی، تعیین مشخصات نانو ساختارها دچار خطا می شود. همچنین با تجمع ذرات، نسبت سطح به حجم در نانو ساختارها را کاهش می دهد که این مسئله موجب تنزل برخی از ویژگیهای نانو ساختارها می شود. برای نمونه، فعالیت کاتالیستی نانوذرات در اثر کلوخه شدن به شدت کاهش می یابد.

سوالی که در اینجا مطرح می شود این است که چگونه می توان نانوساختارهای کلوخه شده را از هم جدا کرد؟

عوامل متعددی در جدا شدن نانوساختارها موثر است که از آن جمله می توان به اولتراسونیک کردن، افزودن دیسپرسانت مناسب، تغییر قدرت یونی محلول و تغییر دما اشاره کرد.
معمولا در سنتز نانو ذرات در محلولهای کلوییدی از یک پلیمر یا سورفکتانت مناسب برای جلوگیری از به هم چسبیدن ذرات استفاده می شود. البته غلظت مناسب سورفکتانت یا پلیمر مورد استفاده برای ایجاد پایداری محلول کلوییدی مهم می باشد.

استفاده از یک پلیمر و یا یک سورفکتانت، که روی سطح نانو ذرات جذب شده و موجب باردار شدن ذرات (معمولا بار منفی) می گردد که با این عمل ذرات یکدیگر را دفع کرده و مانع از کلوخه شدن می شود. افزودن یک پلیمر که گاهی از پلیمرهای آلی، دارای گروه های باردار در زنجیره پلیمری هستند، می توان پایداری کلوئید را بدست آورد. اگر پلیمر مورد استفاده، به خوبی بر روی سطح ذرات قرار گیرد، می تواند موجب افزایش پایداری و کاهش کلوخه ای شدن شود.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیمی زاده

تنظیم: مرجان سلیمانیان

پلاسمون، نوسانات جمعی الکترون های رسانش فلز در هنگام عبور الکترون پر انرژی است، در حدود سال 1956، پینس  به صورت تحلیلی دلیل افت سریع انرژی الکترون ها در عبور از فلزات را بیان کرد و نتیجه گرفت این انرژی صرف حرکت تجمعی و نوسان گونه الکترون های آزاد فلز می شود و آن را پلاسمون نامید. دلیل این نام گذاری شباهت این نوسانات الکترون ها با نوسان های ذرات محیط پلاسما بود.

پلاسمون را می توان در تصویرکلاسیکی به عنوان نوسان جمعی الکترون های آزاد دانست و با توجه به یونهای مثبت ثابت در یک فلز شرح داد. برای تجسم نوسان پلاسما، تصور کنید یک مکعب فلزی در یک میدان الکتریکی خارجی که جهت آن به سمت راست می باشد، قرار می گیرد. پس الکترون های فلز به طرف چپ کشیده می شوند و یون های مثبت در طرف راست باقی می مانند، اکنون اگر میدان الکتریکی خارجی از بین برود الکترون ها به طرف راست حرکت می کنند و همدیگر را دفع کرده و توسط یونهای مثبت جذب می شوند در واقع الکترون ها شروع به نوسان در یک فرکانس خاص می کنند. که به این نوسانات طولی الکترونهای رسانش در فلز نوسان پلاسما گفته می شود، که پلاسمون یک کوانتوم از این نوسانات پلاسماست. شرط نوسان به این صورت است که فرکانس فوتون های پرتو تابش شده با فرکانس طبیعی الکترون های سطحی یکسان باشد.

پلاسمون نقش مهمی در خواص نوری فلزات دارد که با توجه به کاربرد مورد نظر، فرکانس نوری را که می خواهیم بتابانیم با فرکانس پلاسما هماهنگ می کنیم تا تشدید رخ دهد. در بیشتر فلزات،  فرکانس پلاسما به ناحیه فرا بنفش کشیده می شود بنابراین این فلزات بازتاب کننده نور در ناحیه مرئی می باشند و به همین دلیل درخشنده و براق هستند.

نوسانات الكترون های موجود در سطح مشترك دو ماد ه (ورقه فلزی وهوا) پلاسمون سطح نامیده می شود.
پلاسمون های سطح توسط فوتون های نورمرئی یا فرابنفش برانگیخته می شوند كه به این پدیده رزونانس پلاسمون سطح گفته می شود.

تقابل نور با نانو ساختار های فلزی باعث ایجاد شاخه جدیدی به نام پلاسمونیک می شود، پلاسمون های سطحی، نوسانات سطحی الکترونها توسط سیگنال نوری در روی سطح مشترک یک فلز با دی الکتریک (مانند یک ورقه فلز با هوا ) می باشد، تشدید پلاسمون های سطحی در نانو ساختارهای فلزی را تشدید پلاسمونهای سطحی موضعی می نامند. در ابعاد نانو، نانو ساختارهای فلزی خواص متفاوتی نسبت به حالت توده ایشان دارند، نانوذره ها دارای تعداد زیادی اتم های سطحی در مقایسه با اتم هایی که درون حجم آنها قرار دارند می باشد. این خود باعث افزایش اهمیت اثرات سطحی در مقایسه با اثرات حجمی است. در واقع نانو ذرات در پاسخ به میدانها و نیروهای خارجی اثراتی را نشان می دهند که وابسته به اندازه و شکل ذره و به همان نسبت به ثابت دى الكتریك محیط و فلز می باشد که بر همین اساس می توانیم در نمودار طیف نوری، سایز نانو ذرات را تخمین بزنییم. وابستگی طیف نوری نانوذره های بزرگ به اندازه آنها، یک اثر خارجی است که تنها به وسیله ابعاد ذره نسبت به پرتو الکترومغناطیسی کنترل می شود.

برای نانو ذره های کوچک اثرات ذاتی(تغییرات نسبت حجم به سطح ماده) اندازه نیز نقش پیدا می کند. تغیرات اندک در دی الکتریکِ اطراف نانو حجم، بر روی تشدید پلاسمون های سطحی اثر می گذارد، به طوری که این تغییرات خود را در میزان پرتو پراکنده شده ، پرتو جذب شده و یا تغییر طول موج آن نشان می دهد.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیم زاده

تنظیم: مرجان سلیمانیان

 ریچارد فاینمن (11 می 1918 تا 15 فوریه 1988) یکی از مهمترین دانشمندان قرن بیستم میلادی به شمار می رود. وی در کنار مشغله خود به عنوان یک فیزیکدان به موسیقی و طبیعت علاقه بسیاری داشت ویکی از تأثیرگذارترین فیزیک دانان آمریکایی در قرن بیستم بود که نظریه الکترودینامیک کوانتومی را پیش برد. فاینمن فیزیکدان شوخ طبعی بود همچنین او به خاطر توانایی اش در انتقال مفاهیم پیچیده فیزیک به زبان ساده به دانشجویان مشهور است، به همین دلیل او را سخنرانی برجسته و مدرسی تاثیر گذار می دانند. وی در سال 1965 بدلیل پژوهش هایش در زمینه الکترودینامیک کوانتومی، جایزه نوبل فیزیک را به همراه جولیان شووینگر و سین ایتروتومونگا دریافت کرد.

ریچارد از زمان کودکی در کنار پدرش با علوم مختلف آشنا شد در متن سخنرانی خود در هنگام دریافت جایزه نوبل در سال 1965 در مورد اینکه علم چیست؟  و اینکه "چطور یاد گرفتم علم چیست"، صحبت می کند. او می گوید چطور یاد گرفتن علم را از پدرم آموختم در پیاده روی هایی که در جنگل با هم داشتیم چیزهای زیادی یاد گرفتم. درباره پرندگان، در مورد گیاه، درخت و نور. ما به جنگل می رفتیم، چیزهای زیادی می دیدیم و درباره آن ها با هم حرف می زدیم. راجع به گیاهان، مبارزه آن ها برای نور، اینکه چگونه تلاش می کنند تا ارتفاع بیشتری بالا بروند گیاهان کوچکی که دنبال نور کمی بودند و این که نور چطور از آن بالا به لای برگ ها نفود می کرد.  و این که در مقابل هر رشد باید به همان اندازه مرگ و فروپاشی هم وجود داشته باشد، وگرنه مواد همیشه مصرف می شوند. درخت های خشک شده با تمام موادی که از هوا، زمین و جاهای دیگر گرفته اند، آنجا افتاده اند. اگر این مواد به هوا یا زمین برنگردند هیچ چیز جدید دیگری به وجود نمی آید، چون مواد لازم وجود ندارند. به همین علت، باید به همان اندازه، فروپاشی هم وجود داشته باشد.

از آن به بعد ما در گردش هایمان در جنگل کُنده های پوسیده را می شکستیم و موجودات ریز و قارچ های بامزه ای را می دیدیم که رشد می کردند. او نمی توانست باکتری ها را به من نشان بدهد، ولی اثر نرم کننده آن ها را به من نشان می داد. می دیدیم که چطور جنگل مدام دارد مواد را به یکدیگر تبدیل می کند. چیزهای خیلی زیادی وجود داشت. وصف چیزها به روش های عجیب و غریب.
از نظر فایمن،" علم اعتقاد به ناآگاهی متخصصان است". وقتی یک نفر می گوید "علم این و آن را یاد می دهد" کلمه را درست به کار نبرده است؛ علم چیزی یاد نمی دهد، تجربه است که به ما یاد می دهد. در واقع به جای اینکه بگوییم"علم این و آن را نشان داده است". باید بگوییم «تجربه این را نشان داده است.» و شما به اندازه هر کس دیگر حق دارید که وقتی چیزی درباره تجربه ای می شنوید، حوصله داشته باشید و به تمام دلایل گوش فرا دهید و قضاوت کنید که آیا نتیجه گیری درست انجام شده است یا نه.

در مورد فناوری نانو، دیدگاه های ریچارد فاینمن، نقش بسزایی در پی ریزی علوم نانو داشته است. او دیدگاه های خود را در یک سخنرانی در انجمن فیزیک آمریکا در سال 1959 با عنوان  "آن پایین فضای بسیار زیادی وجود دارد" مطرح کرد. در این سخنرانی پیش بینی های قابل توجهی در زمینه کار با مواد و اجسام در ابعاد خیلی ریز طرح کرد که ذهن هر شنو نده ای را به خود مشغول ساخت. هر چند پیشنهادات او در زمینه علوم نانو در آن دهه تعجب بر انگیز بوده است اما در این زمان با پیشرفت تکنولوژی شاهد تحقق بسیاری از پیشنهادات او هستیم.

وی در این سخنرانی در مورد دنیای بسیار کوچک ولی کارامد اتم ها سخن می گوید. آنچه که ما امروزه فناوری نانو می خوانیم. در واقع علوم نانو نگرش متفاوتی در مورد ظهور پدیده های جدید که منجر به پیشرفت های فناوری می شود، درآینده نزدیک می دهد. علوم نانو به دنیای کوچکتر از اتم ها کاری ندارد. در مورد طراحی سیستم هایی که از کنار هم قرار دادن اتم ها و نحوه چیدمان آنها ایجاد میشود، که منجر به ایجاد خواص جدیدتری می گردد، سخن می گوید. در مورد کوچک کردن ماشینها و موتورها، درمورد علوم زیستی و اینکه چگونه میتوان دستگاهی بسیار کوچک ساخت که به کمک جراحان بیاید، در واقع در 50 سال پیش فاینمن حوزه های فعالیت دانشمندان امروز در زمینه فناوری نانو را معرفی می کرد، چیزیی که امروزه شاهد تحقق آن هستیم.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیمی زاده

 تنظیم: مرجان سلیمانیان

وقتی بین دو عنصر اختلاف الکترونگاتیوی باشد، زوج پیوندی به سمت یکی از اتم ها کشیده می شود و مقداری بار جزئی منفی روی اتم الکترونگاتیوتر و مقداری بار جزئی مثبت روی اتم با الکترونگاتیوی کمتر (الکتروپوزتیو)، ایجاد می گردد.

امروزه، یکی از بزرگ ترین چالش هایی که در علوم مختلف پزشکی مطرح است نحوه ترمیم بافت آسیب دیده می باشد. در همین راستا، ترمیم بافت استخوانی به دلیل نوع ساخته و ترکیبات تشکیل دهنده...

در اوایل قرن بیستم مشخص شد گداخت هسته ای منبع انرژی کیهان و همچنین عامل اصلی تولید تمامی عناصر شیمیایی مختلف موجود در اطراف ماست. گسترش گداخت هسته ای در پی سه گام اساسی حاصل شد...

سیزده به در آخرین مراسم از آیین‌های نوروزی پس از گذراندن چند روز آداب و رسوم مانند خانه تکانی، چهارشنبه سوری، سفره هفت‌سین، تحویل سال، دید و بازدید و... است.

این گونه افراد (ابتدایی)همان عمل به پیك های نوزوزی و انجام سرگرمی های فكری برایشان كافی به نظر می رسد اما عده ای هم هستند كه خود را برای ورود به مدارس نمونه راهنمایی و یا مدارس تیز هوشان آماده می نمایند ....

نوع پروژه:  علمی-تحقیقاتی
درجه سختی:  متوسط
زمینه: ایده های برگرفته از طبیعت
مقطع تحصیلی:  راهنمایی - دبیرستان
تعداد جلسات: 8  جلسه

 شرح یک جمله ای:

با پیشرفت علوم و پیدایش فناوری های جدید و گوناگون جهت انجام بهتر امور لازم است بیاموزیم که چگونه از مواد طبیعی بهره بگیریم و در ساخت محصولات استفاده کنیم.

خلاصه پروژه:

وقتی آب برنجی که سرشار از نشاسته است دور می ریزیم منبعی سرشار از نشاسته را به هدر داده ایم بدون آن که حتی ذره ای از میزان اهمیت و استفاده همین نشاسته بدانیم. بنابراین از آنجایی که وضعیت دنیا و جهان امروزه ما به طور متداوم بر صرفه جویی تاکید می کند ضرورت این پروژه این است که گوشه ای از فوایدی که مواد به ظاهر بی مصرف (مثل پوست سیب زمینی) دارند را به مردم نشان دهد.

مهارت های آموزش داده شده در این پروژه:

آشنایی با چسب
آشنایی با  تئوری های چسبندگی
آشنایی با چسب های فلزات، چوب و آکرولیک
آشنایی با چسب های گیاهی، حیوانی و سنتزی
آشنایی با  آزمایش های کنترل کیفیت چسب ها
آشنایی با  طرز تهیه چسب نشاسته
آشنایی با  طرز تهیه گلدان سلولزی

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه: الهام گارسچی- تنظیم:  نیلوفر یاقوتی

آلدهید ها و کتون ها دو خانواده مهم از ترکیبات آلی هستند، این دو خانواده دارای گروه عاملی کربونیل(پیوند دوگانه کربن و اکسیژن) هستند. تفاوت آلدهید ها و کتون ها از نظر ساختاری در این است که کربن گروه کربونیل در آلدهیدها حداقل به یک هیدروژن متصل است در صورتی که در کتون ها این کربن به هیدروژن متصل نیست.

از نظر شیمیایی آلدهید ها کاهنده های قوی هستند ولی کتون ها خاصیت کاهندگی ندارند، کتون ها مانند آلدهیدها مولکول هایی قطبی هستند و دمای جوش آن ها تقریبا مشابه آلدهیدهای هم جرم است. کتون های سبک همانند آلدهیدها در آب انحلال پذیرند و با افزایش تعداد کربن ها، به تدریج از حلالیت آنها در آب کاسته می شود. از اکسایش الکل نوع اول و دوم، آلدهید و كتون بدست می آید.

برای نامگذاری آلدهیدها، پسوند "ال" به آخر نام آلکان مربوطه افزوده می شود. و کربن CHO- به عنوان کربن 1 شماره گذاری می شود. ساده ترین آلدهید دارای سه اتم کربن است که فرم آلدهید یا متانال نامیده می شود
کتون ها با افزودن "ون" به آخر نام آلکان مربوطه نامگذاری می شوند. زنجیره اصلی، بلندترین زنجیر شامل گروه کتون است و شماره گذاری از سر نزدیک تر به کربن کربونیل آغاز می شود که ساده ترین کتون دارای سه اتم کربن است و استون یا پروپانون یا دی متیل کتون نام دارد.

یکی از روشهایی که برای تشخیص آلدهیدها از کتون ها به کار می رود، آزمون تولنس می باشد که همان محلول آمونیاکی نیترات نقره است، آلدهیدها توسط محلول آمونیاکی نیترات نقره اکسید شده و تشکیل یک مولکول اسید به همراه رسوب نقره (آینه) می دهند در حالی که کتون ها بر محلول آمونیاکی نیترات نقره بی اثرند. در واکنش محلول آمونیاکی نیترات نقره با آلدهیدها، ذرات ریز نقره روی جداره لوله آزمایش می نشیند که در واقع آینه تشکیل می شود، به همین دلیل به این واکنش، واکنش آینه ای شدن نیز گفته می شود. یکی دیگر از روشهایی که برای  تشخیص آلدهید از کتون به کار می رود محلول پرمنگنات پتاسیم است که آلدهیدها توسط محلول اسیدی پرمنگنات پتاسیم اکسید شده و به كربوكسیلیك اسید تبدیل می شود و محلول پرمنگنات پتاسیم که بنفش رنگ است را بی رنگ می کند این در حالی است که بر کتون ها بی اثر است.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیمی زاده

تنظیم: مرجان سلیمانیان

یکی از روش های آنالیز نانو ذرات روش پراکندگی دینامیکی نور (DLS) است که توانایی اندازه گیری ذرات در داخل محلول را به صورت سریع، ساده و بدون نیاز به آماده سازی نمونه، دارا می باشد.
در روش پراکندگی دینامیکی نور، حرکت براونی ذرات که وابسته به اندازه آن هاست اندازه گیری می شود. به این ترتیب که ذرات توسط نور لیزر تابش داده می شوند و شدت نوسانات نور پراکنده شده مورد آنالیز قرار می گیرد.
زمانی که نمونه در محلول پخش می شود، ذرات بسیار کوچک به وسیله مولکول های مایع در جهات مختلف حرکت تصادفی پیدا می کنند و به این ترتیب ذرات بزرگ هم حرکت خواهند کرد، به عنوان مثال مولکول های آب به راحتی می توانند مولکول های چند میکرونی پلی استایرن را حرکت دهند.

با وجود این، حرکت ذرات کوچک سریع تر است و فاصله بیش تری را طی می کنند در صورتی که ذرات بزرگ آهسته تر حرکت کرده و در نتیجه فاصله کمتری را طی می کنند. به حرکت تصادفی ذرات درون محلول بر اثر اعمال نیرو از سوی مولکول های حلال، حرکت براونی گفته می شود. تفرق نور دینامیکی با اندازه گیری حرکت براونی ذرات و یا به عبارت دیگر با اندازه گیری میزان جابجایی ذرات درون دیسپرسانت، پی به اندازه آنها می برد.

معادله استوكس انیشتین:

رایطه بین اندازه ذره و سرعت حرکت براونی آن ها به ضریب نفوذ ذره، وابسته است که توسط معادله استوکس- انیشتین مشخص می گردد. این پدیده اولین بار توسط میکروبیولوژیستی به نام براون کشف شد، به همین علت این حرکت تصادفی ذرات را "حرکت براونی" نامیدند.

که در آن k ثابت بولتزمن، Dy قطر ذره، η ویسکوزیته محلول،T دما می باشد.

زمانی که باریکه ای از یک منبع نور تک رنگ (لیزر) با فرکانس مشخص به ذره ای در حال حرکت برخورد می کند فرکانس نور به دلیل "اثر داپلر" تغییر می کند تداخل پرتوهای پراکنده شده از ذرات مختلف امواج تداخلی را ایجاد می کند که توسط آشکارساز ثبت می گردد. از روی آنالیز این امواج می توانیم ضریب نفوذ ذرات و در نتیجه اندازه ذرات را محاسبه نماییم.
در ادامه برای اینکه بیشتر با خروجی دستگاه DLS آشنا شوید در زیر مثالی می زنیم، این آنالیز از نانو ذرات نقره کلوییدی گرفته شده که در نمودار زیر توزیع اندازه ذرات مورد آزمایش را برحسب شدت نور متفرق شده از ذرات نشان می دهد،
 

 همان طور که گفته شد، آنالیز DLS برای تعیین توزیع اندازه ذرات می باشد. شدت تفرق نور رابطه مستقیم با اندازه ذرات دارد به همین دلیل شدت نور متفرق شده از ذره ای که درشت تر است بیشتر از ذره ریزتر می باشد.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیم زاده

تنظیم: مرجان سلیمانیان

۱-نقش نظام آموزشی کشور در توسعه فرهنگ پژوهش در مدارس:

آموزش و پرورش باید از نظامی پویا برخوردار باشد. به عبارت دیگر، علم و پژوهش در آن نهادینه شده و پژوهش دانش آموزان، جایگاه و موقعیت واقعی خود را در نظام آموزشی بازیابد. اگر چنین شود حس کنجکاوی و اشتیاق به تحصیل در دانش آموزان تقویت می گردد و استعدادهای بالقوه به بالفعل تبدیل می شود چراکه به فرموده مولای متقیان حضرت علی علیه السلام: (( آموزش در کودکی همچون نقشی برسنگ ماندگار است. ))

۲-نقش معلمان در توسعه فرهنگ پژوهش درمدارس:

((معلمان، نخستین مشعل داران پیشرفت فکری دانش آموزان هستند. معلمان مجرب و بادرک و فهم برای پربار کردن هرچه بیشتر درس، در تمام زندگی به دنبال اندیشه ها و مطالب تازه هستند. آنان به دانش آموزان می آموزند که چگونه علمی فکر کنند.)) چگونه منطقی بیندیشند، چگونه مشاهده کنند و چگونه مشاهدات خود را منظم نمایند، چگونه حدس بزنند و ٦ معلمان باید بتوانند فعالیت های علمی دانش آموزان را برنامه ریزی و هدایت و روحیه تعاون و هم فکری را در آن ها تقویت کنند. برای نیل به این مهم، معلمین باید خود پژوهشگر باشند و با جان و دل با دانش آموزان مشارکت و همکاری داشته باشند.

۳-نقش خانواده در توسعه فرهنگ پژوهش در مدارس:

خانواده به عنوان بستری مناسب که می تواند استعدادهای دانش آموزان را شکوفا سازد، همیشه از جایگاه مهمی برخوردار بوده است. نقش حمایتی والدین، تشویق ها و همفکری و مساعدت آنان در انجام پژوهش ها می تواند در توسعه فرهنگ پژوهش در بین دانش آموزان نقش به سزایی داشته باشد.

در این راستا می توان در آغاز سال تحصیلی، از والدین برای حضور در مدرسه دعوت نمود و آنها را در کم و کیف پژوهش قرار داد. کلاس های آموزش خانواده، می تواند محلی باشد برای آموزش جذاب و لذت بخش روش های تحقیق. از آنجا که جهت انجام پژوهش لازم است تا دانش آموزان در خارج از محیط مدرسه نیز به فعالیت بپردازند لذا همکاری والدین در این زمینه ضروری می باشد.

۴-نقش کتابداران و کتابخانه:

کتابدارانی که نیاز دانش آموزان را به خوبی درک کرده و همواره به دنبال کتب جدید می باشند و در مواقع لازم با استفاده از شیوه های نوین کتابداری، دانش آموزان را به مطالعه و پژوهش ترغیب می کنند، نقش به سزایی در توسعه فرهنگ پژوهش در مدارس دارند. نظر به اهمیت موضوع لازم است در انتخاب کتابداران دقت لازم صورت گرفته و متولیان امر با آموزش های مستمر، آنان را در امر یاری رساندن به دانش آموزان همراهی نمایند.

۵-نقش تبلیغات :

می توان در مدارس نمایشگاهی از پژوهش های انجام شده برپا کرد و برای اصولی ترین پژوهش ها، جوایزی درنظرگرفت. در سطح مناطق و ادارات کل، پژوهش های نمونه در معرض دید عموم قرار گیرد و از دست اندرکاران آن قدردانی شود.

به منظور تشویق نونهالان و کودکان، می توان مسابقه ای بین مدارس ابتدایی و به تفکیک پایه های تحصیلی ترتیب داد و همه دانش آموزان را به شرکت در آن تشویق و ترغیب نمود. تقدیر و تشکر از والدینی که در امر پژوهش و همکاری با فرزندان تلاش مؤثری داشته اند می تواند عامل مهمی در گسترش فرهنگ پژوهش در مدرسه باشد. از طریق رادیو و تلویزیون و روزنامه های کثیرالانتشار و یا روزنامه های دیواری مدارس، می توان اولویت های پژوهشی را اعلام و جدول زمانی و چگونگی انجام پژوهش را آموزش داد.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نیلوفر یاقوتی

بخش 1: قوانین عمومی
1. شرکت کننده گان می بایست در قالب یک گروه باشند.
2. تعداد گروه های شرکت کننده  از هر مدرسه محدودیت ندارد.
3. هر گروه داوطلبی دستگاهی که خودش ساخته را در مسابقه شرکت می دهد.
4. هر شرکت کننده از هر طرح یک نمونه باید داشته باشد نه بیشتر. نمونه مشابه وارد مسابقه نمی شود.
5. هر شرکت کننده در زمینه مربوط ،2 بار می تواند مسابقه بدهد که امتیاز نهایی، امتیاز بیشتر در بین این 2 بار می باشد.
6. همه اندازه گیری ها به ثانیه و ساتنی متر می باشد که زمان یا مسافت محاسبه شده طبق آخرین واحد کامل است.
7. شرکت کنندگان در کل زمان مسابقه باید در محل حضور داشته باشند. عواقب عدم حضور با شرکت کننده است.
8. تنها یک عضو، حق بودن در کنار دستگاه در زمان راه اندازی در مقابل هیئت داوران را دارد، اما حضور سایر اعضای تیم که نام آنها در فرم ثبت نام قید شده است، در هنگام آماده سازی دستگاه، ضروری است.

مشخصات دستگاه:
1. دستگاه باید هدف مشخص شده را حتماً تکمیل نماید که قبل از مسابقه در سایت مشخص می گردد.
2. ابعاد دستگاه فضایی مکعبی به ضلع 120 سانتی متر را نباید بیشتر اشغال کند.
3.  دستگاه باید کمینه، دارای 5 مرحله باشد، برای بیشنه تعداد مراحل محدودیتی وجود ندارد.
4. کل مراحل باید در کمتر از 5 دقیقه انجام شود.
5.  اگر دستگاه نتواند هدف را تکمیل کند، در صورت تمایل تیم، تنها 10 دقیقه به آنها وقت داده می شود که عیب را رفع و دستگاه را دوباره راه اندازی کنند. این فرصت سبب کسر امتیاز می گردد.
6. استفاده از شعله آتش (فندک یا کبریت)، مواد محترقه و منفجره و کلیه ابزار و مواد خطرناک، در صورتی که بی خطر بودن آن توسط مسئول برگزاری تایید گردد، بلامانع است.
7. از ساعت 8 صبح تیم ها موظف به حضور در سالن و آماده سازی دستگاه خود می باشند. زمانی که مسابقه شروع می شود همه تیم ها به جز تیم مسابقه دهنده از سالن خارج می شوند.
8. مستند سازی در یک ورق حداکثر به ابعاد A₀ و حداقل به ابعاد A₃ ضروری است که فقط شامل طراحی گرافیکی کار است و مراحل و روند اجرایی را به زیباترین شکل در آن آورده شده است
9. پوستر مستندسازی، فقط یک طراحی گرافیکی مانند طرح های روب گلدبرگ است.

10. یک مرحله، یعنی تبدیل انرژی از حالتی به حالت دیگر. مراحل تکراری یک مرحله به حساب می آید. برای مثال، یک مجموعه از دومینوها که یکی پس از دیگری سقوط می کنند یک مرحله به حساب می آیند.
11. هر مداخله تیم در روند اجرای ماشین حین انجام مسابقه امتیاز منفی به دنبال دارد.
12. می توان از کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی یا ریز کنترل کننده استفاده کرد، ولی استفاده از آن ها بایستی مطابق با تعریف همان مرحله باشد. مراحلی که از کنترل کننده ها استفاده می کنند بایستی به طور واضح در پوستر مشخص شده باشد.
13. قبل از شروع کار دستگاه، روند کارکرد را افراد تیم یک بار به طور مختصر به داوران توضیح می دهند.
14. روحیه گلدبرگی به معنای پیچیدگی دادن به یک عمل ساده است. هر چه زیباتر  و خلاقانه تر ماشین طراحی شود امتیاز بیشتری از آن بخش می گیرد.
15. هر مرحله می تواند به عنوان مرحله معمولی 10 امتیاز بگیرد یا این که بسیار خلاقانه باشد و امتیاز مکانیزم خاص بگیرد و 20 امتیاز کسب کند.
16. امتیازدهی نهایی به شکل زیر است:

 تماس با ما

 آدرس دبیرخانه: تهران - بلوار کشاورز - خیابان نادری - جنب حجت دوست - پلاک 12 - طبقه اول

 مرکز یادگیری موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان

تلفن: 81202311، 81202167   
نمابر: 81202428

پست الکترونیکی:  [email protected]

مطالب مرتبط:

مکاسیستم چیست؟

بخش پژوهش های دانش آموزی

نوع پروژه: عملی
درجه سختی: دشوار
زمینه: مکانیک
مقطع تحصیلی: دبیرستان
تعداد جلسات:

شرح یک جمله ای: 

 ماشین  گُلدبِرگ ماشینی پیچیده و جالبی است که با نوعی هنرمندی مبتکرانه برای انجام عملیاتی ساده طراحی شده است.

خلاصه پروژه:
نام ماشین گُلدبِرگ برگرفته شده از نام مبتکر آن روب گُلدبِرگ  (۱۸۸۳-۱۹۷۰) کارتونیست آمریکایی است که بیشتر برای سری کارتون هایش مشهور است.

در حقیقت به یک سری از مکانیزم های مختلف که در کنار هم قرار بگیرند و در پی هم کاری را انجام دهند تا به یک هدفی ساده دست پیدا کنند ماشین گلدبرگ می گویند. این مکانیزم ها اکثرا مکانیکی هستند ولی از علوم مختلف (مانند اپتیک، شیمی و ...) و دستگاه های مختلف (مانند پنکه برای باد زدن یا یک دوربین عکاسی که عکسی و می گیرد و ظاهر می کند) نیز در آن استفاده می شود. مفهوم این دستگاه بالعکس مفهوم مهندسی است! در مهندسی عموما برای بهینه سازی و ساده سازی عملیات ها تلاش می شود اما در مکاسیستم یا ماشین گلدبرگ ماشینی بهتر است که پیچیده تر باشد و اتلاف انرژی و کار بیشتری برای انجام یک هدف در آن صورت پذیرد.

در زیر نمونه هایی از این ماشین ها را می بینید:

 

 

 بخش پژوهش های دانش آموزی تنظیم: نیلوفر یاقوتی

بخش 1: قوانین عمومی
1. شرکت کننده گان می بایست در قالب یک گروه باشند.
2. تعداد گروه های شرکت کننده  از هر مدرسه محدودیت ندارد.
3. هر گروه داوطلبی دستگاهی که خودش ساخته را در مسابقه شرکت می دهد.
4. هر شرکت کننده از هر طرح یک نمونه باید داشته باشد نه بیشتر. نمونه مشابه وارد مسابقه نمی شود.
5. هر شرکت کننده در زمینه مربوط ،2 بار می تواند مسابقه بدهد که امتیاز نهایی، امتیاز بیشتر در بین این 2 بار می باشد.
6. همه اندازه گیری ها به ثانیه و ساتنی متر می باشد که زمان یا مسافت محاسبه شده طبق آخرین واحد کامل است.
7. شرکت کنندگان در کل زمان مسابقه باید در محل حضور داشته باشند. عواقب عدم حضور با شرکت کننده است.
8. تنها یک عضو، حق بودن در کنار دستگاه در زمان راه اندازی در مقابل هیئت داوران را دارد، اما حضور سایر اعضای تیم که نام آنها در فرم ثبت نام قید شده است، در هنگام آماده سازی دستگاه، ضروری است.

مشخصات دستگاه:
1. دستگاه باید هدف مشخص شده را حتماً تکمیل نماید که قبل از مسابقه در سایت مشخص می گردد.
2. ابعاد دستگاه فضایی مکعبی به ضلع 120 سانتی متر را نباید بیشتر اشغال کند.
3.  دستگاه باید کمینه، دارای 5 مرحله باشد، برای بیشنه تعداد مراحل محدودیتی وجود ندارد.
4. کل مراحل باید در کمتر از 5 دقیقه انجام شود.
5.  اگر دستگاه نتواند هدف را تکمیل کند، در صورت تمایل تیم، تنها 10 دقیقه به آنها وقت داده می شود که عیب را رفع و دستگاه را دوباره راه اندازی کنند. این فرصت سبب کسر امتیاز می گردد.
6. استفاده از شعله آتش (فندک یا کبریت)، مواد محترقه و منفجره و کلیه ابزار و مواد خطرناک، در صورتی که بی خطر بودن آن توسط مسئول برگزاری تایید گردد، بلامانع است.
7. از ساعت 8 صبح تیم ها موظف به حضور در سالن و آماده سازی دستگاه خود می باشند. زمانی که مسابقه شروع می شود همه تیم ها به جز تیم مسابقه دهنده از سالن خارج می شوند.
8. مستند سازی در یک ورق حداکثر به ابعاد A₀ و حداقل به ابعاد A₃ ضروری است که فقط شامل طراحی گرافیکی کار است و مراحل و روند اجرایی را به زیباترین شکل در آن آورده شده است
9. پوستر مستندسازی، فقط یک طراحی گرافیکی مانند طرح های روب گلدبرگ است.

10. یک مرحله، یعنی تبدیل انرژی از حالتی به حالت دیگر. مراحل تکراری یک مرحله به حساب می آید. برای مثال، یک مجموعه از دومینوها که یکی پس از دیگری سقوط می کنند یک مرحله به حساب می آیند.
11. هر مداخله تیم در روند اجرای ماشین حین انجام مسابقه امتیاز منفی به دنبال دارد.
12. می توان از کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی یا ریز کنترل کننده استفاده کرد، ولی استفاده از آن ها بایستی مطابق با تعریف همان مرحله باشد. مراحلی که از کنترل کننده ها استفاده می کنند بایستی به طور واضح در پوستر مشخص شده باشد.
13. قبل از شروع کار دستگاه، روند کارکرد را افراد تیم یک بار به طور مختصر به داوران توضیح می دهند.
14. روحیه گلدبرگی به معنای پیچیدگی دادن به یک عمل ساده است. هر چه زیباتر  و خلاقانه تر ماشین طراحی شود امتیاز بیشتری از آن بخش می گیرد.
15. هر مرحله می تواند به عنوان مرحله معمولی 10 امتیاز بگیرد یا این که بسیار خلاقانه باشد و امتیاز مکانیزم خاص بگیرد و 20 امتیاز کسب کند.
16. امتیازدهی نهایی به شکل زیر است:

 تماس با ما

 آدرس دبیرخانه: تهران - بلوار کشاورز - خیابان نادری - جنب حجت دوست - پلاک 12 - طبقه اول

 مرکز یادگیری موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان

تلفن: 81202311، 81202167   
نمابر: 81202428

پست الکترونیکی:  [email protected]

مطالب مرتبط:

مکاسیستم چیست؟

بخش پژوهش های دانش آموزی

نوع پروژه: عملی
درجه سختی: دشوار
زمینه: مکانیک
مقطع تحصیلی: دبیرستان
تعداد جلسات:

شرح یک جمله ای: 

 ماشین  گُلدبِرگ ماشینی پیچیده و جالبی است که با نوعی هنرمندی مبتکرانه برای انجام عملیاتی ساده طراحی شده است.

خلاصه پروژه:
نام ماشین گُلدبِرگ برگرفته شده از نام مبتکر آن روب گُلدبِرگ  (۱۸۸۳-۱۹۷۰) کارتونیست آمریکایی است که بیشتر برای سری کارتون هایش مشهور است.

در حقیقت به یک سری از مکانیزم های مختلف که در کنار هم قرار بگیرند و در پی هم کاری را انجام دهند تا به یک هدفی ساده دست پیدا کنند ماشین گلدبرگ می گویند. این مکانیزم ها اکثرا مکانیکی هستند ولی از علوم مختلف (مانند اپتیک، شیمی و ...) و دستگاه های مختلف (مانند پنکه برای باد زدن یا یک دوربین عکاسی که عکسی و می گیرد و ظاهر می کند) نیز در آن استفاده می شود. مفهوم این دستگاه بالعکس مفهوم مهندسی است! در مهندسی عموما برای بهینه سازی و ساده سازی عملیات ها تلاش می شود اما در مکاسیستم یا ماشین گلدبرگ ماشینی بهتر است که پیچیده تر باشد و اتلاف انرژی و کار بیشتری برای انجام یک هدف در آن صورت پذیرد.

در زیر نمونه هایی از این ماشین ها را می بینید:

 

 

 بخش پژوهش های دانش آموزی تنظیم: نیلوفر یاقوتی

۱-نقش نظام آموزشی کشور در توسعه فرهنگ پژوهش در مدارس:

آموزش و پرورش باید از نظامی پویا برخوردار باشد. به عبارت دیگر، علم و پژوهش در آن نهادینه شده و پژوهش دانش آموزان، جایگاه و موقعیت واقعی خود را در نظام آموزشی بازیابد. اگر چنین شود حس کنجکاوی و اشتیاق به تحصیل در دانش آموزان تقویت می گردد و استعدادهای بالقوه به بالفعل تبدیل می شود چراکه به فرموده مولای متقیان حضرت علی علیه السلام: (( آموزش در کودکی همچون نقشی برسنگ ماندگار است. ))

۲-نقش معلمان در توسعه فرهنگ پژوهش درمدارس:

((معلمان، نخستین مشعل داران پیشرفت فکری دانش آموزان هستند. معلمان مجرب و بادرک و فهم برای پربار کردن هرچه بیشتر درس، در تمام زندگی به دنبال اندیشه ها و مطالب تازه هستند. آنان به دانش آموزان می آموزند که چگونه علمی فکر کنند.)) چگونه منطقی بیندیشند، چگونه مشاهده کنند و چگونه مشاهدات خود را منظم نمایند، چگونه حدس بزنند و ٦ معلمان باید بتوانند فعالیت های علمی دانش آموزان را برنامه ریزی و هدایت و روحیه تعاون و هم فکری را در آن ها تقویت کنند. برای نیل به این مهم، معلمین باید خود پژوهشگر باشند و با جان و دل با دانش آموزان مشارکت و همکاری داشته باشند.

۳-نقش خانواده در توسعه فرهنگ پژوهش در مدارس:

خانواده به عنوان بستری مناسب که می تواند استعدادهای دانش آموزان را شکوفا سازد، همیشه از جایگاه مهمی برخوردار بوده است. نقش حمایتی والدین، تشویق ها و همفکری و مساعدت آنان در انجام پژوهش ها می تواند در توسعه فرهنگ پژوهش در بین دانش آموزان نقش به سزایی داشته باشد.

در این راستا می توان در آغاز سال تحصیلی، از والدین برای حضور در مدرسه دعوت نمود و آنها را در کم و کیف پژوهش قرار داد. کلاس های آموزش خانواده، می تواند محلی باشد برای آموزش جذاب و لذت بخش روش های تحقیق. از آنجا که جهت انجام پژوهش لازم است تا دانش آموزان در خارج از محیط مدرسه نیز به فعالیت بپردازند لذا همکاری والدین در این زمینه ضروری می باشد.

۴-نقش کتابداران و کتابخانه:

کتابدارانی که نیاز دانش آموزان را به خوبی درک کرده و همواره به دنبال کتب جدید می باشند و در مواقع لازم با استفاده از شیوه های نوین کتابداری، دانش آموزان را به مطالعه و پژوهش ترغیب می کنند، نقش به سزایی در توسعه فرهنگ پژوهش در مدارس دارند. نظر به اهمیت موضوع لازم است در انتخاب کتابداران دقت لازم صورت گرفته و متولیان امر با آموزش های مستمر، آنان را در امر یاری رساندن به دانش آموزان همراهی نمایند.

۵-نقش تبلیغات :

می توان در مدارس نمایشگاهی از پژوهش های انجام شده برپا کرد و برای اصولی ترین پژوهش ها، جوایزی درنظرگرفت. در سطح مناطق و ادارات کل، پژوهش های نمونه در معرض دید عموم قرار گیرد و از دست اندرکاران آن قدردانی شود.

به منظور تشویق نونهالان و کودکان، می توان مسابقه ای بین مدارس ابتدایی و به تفکیک پایه های تحصیلی ترتیب داد و همه دانش آموزان را به شرکت در آن تشویق و ترغیب نمود. تقدیر و تشکر از والدینی که در امر پژوهش و همکاری با فرزندان تلاش مؤثری داشته اند می تواند عامل مهمی در گسترش فرهنگ پژوهش در مدرسه باشد. از طریق رادیو و تلویزیون و روزنامه های کثیرالانتشار و یا روزنامه های دیواری مدارس، می توان اولویت های پژوهشی را اعلام و جدول زمانی و چگونگی انجام پژوهش را آموزش داد.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نیلوفر یاقوتی