تبیان

مبنای تشکیل تصویر در این میکروسکوپ، جریان الکتریکی ایجاد شده بین سطح و سوزن است، بنابراین از آن تنها برای تصویر برداری از نمونه های دارای هدایت الکتریکی استفاده می شود. پیشتر با میكروسكوپ که یكی از وسایل آزمایشگاهی است آشنا شده اید، میكروسكوپ از دو واژه یونانی میكرو, به معنی كوچك و سكوپ، به معنی دیدن، گرفته شده است. بنابراین میكروسكوپ یعنی دیدن چیزهای كوچك.  انواع میکروسکوپ های الکترونی به شرح زیر می باشد: -میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)-میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)-میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)-میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) حال میکروسکوپ تونلی روبشی را بررسی می کنیم: میکروسکوپ تونلی روبشی (به انگلیسی: STM:Scanning tunneling microscope) گونه ای میکروسکوپ پراب روبشی است که براساس روبش سطح رسانا به وسیله نوک بسیار باریک (در حد چند نانومتر ) و تغییر در میزان جریان عبوری برحسب فاصله کار می کند. با این میکروسکوپ(به میکروسکوپ می توان نحوه آرایش اتم ها در سطح شبکه را به تصویر کشید. به عبارت دیگر تصویر ایجاد شده نشان دهنده آرایش فضایی نوار رسانش فلز یا نیمه هادی است. برای ایجاد تصاویر سه بعدی از سطوح مواد با دقت اتمی و تفکیک پذیری بالا استفاده می شود. با این میکروسکوپ می توان نحوه آرایش اتم ها در سطح شبکه مواد رسانا، فلزات و نیمه هادی ها را به تصویر کشید. این میکروسکوپ قابلیت ارائه تصاویر دو بعدی و سه بعدی در ابعاد نانومتری را دارد. دانشمندان توانسته اند با میکروسکوپ تونلی روبشی چیدمان اتم های روی سطح را تغییر دهند و از مولکول های کوچک تصویربرداری کنند. مبنای تشکیل تصویر در این میکروسکوپ، جریان الکتریکی ایجاد شده بین سطح و سوزن است، بنابراین از آن تنها برای تصویر برداری از نمونه های دارای هدایت الکتریکی استفاده می شود. در این نوع میکروسکوپ از یک سوزن هادی الکتریسیسته برای انتقال جریان بین نمونه و سوزن استفاده می شود. سوزن به سطح نمونه نمی چسبد اما در فواصل بسیار نزدیک از سطح نمونه قرار دارد.  زمانی که فاصله سوزن و نمونه کمتر از 1 نانومتر می شود، با اعمال ولتاژی بین 5 تا 5- ولت بین نوک سوزن و سطح نمونه، الکترون ها از فضای بین نمونه و سوزن جریان پیدا می کنند. بر حسب ولتاژ اعمالی این جریان می تواند از سوزن به نمونه و برعکس انتقال یابد. همان طور که قبلا هم گفته شد، سوزن با سطح نم, ...ادامه مطلب

مخمرها، میکرو ارگانیسم های زنده مقدمه: آیا می دانستید که مخمر خشک در واقع زنده است؟ اگر مواد صحیح را به آن اضافه کنید و مخلوط را خوب هم بزنید، حاصل مخلوط زنده ای پر از حباب خواهد بود. اما برای این اتفاق چه شرایطی لازم است؟ مخمر برای فعال و بزرگ شدن به چه چیزی نیاز دارد؟ فعالیت علمی زیر را انجام دهید تا پاسخ این سوال را بیابید. پیش زمینه: مخمرها موجودات میکروسکوپی یا میکرو ارگانیسم هایی هستند که در گروه قارچ ها قرار می گیرند. بدان معنا که این موجودات بیشتر شبیه قارچ هایی که می شناسیم هستند تا گیاهان، حیوانات و یا باکتری ها. (باکتری ها نیز میکرو ارگانیسم هستند.) این موجودات کوچک ممکن است عجیب و غریب و متفاوت به نظر برسند، اما سال هاست که مردم از آنها برای حجم دادن به نان استفاده می کنند. اما این اتفاق چگونه می افتد؟ این پدیده ناشی از متابولیسم (سوخت و ساز) مخمرها یا به عبارت دیگر موادی که می خورند و به چیزهای دیگر تبدیل می کنند است. مانند ما انسان ها، مخمرها نیز برای رشد و تولید مثل (تولید مخمرهای بیشتر) باید مواد غذایی مورد نیاز خود را از محیط اطراف دریافت کنند. این موجودات چه می خورند؟ مخمرها از قند و نشاسته تغذیه می کنند که در خمیر نان به فراوانی موجود است. آنها این غذا را به انرژی تبدیل می کنند و گاز کربن دی اکسید را نیز به عنوان محصول از خود آزاد می کنند. این فرآیند به نام تخمیر شناخته شده است. گاز کربن دی اکسیدی که در طول فرآیند تخمیر تولید می شود نان را نرم و اسفنجی می کند. مخمرها گاز کربن دی اکسید را زمانی تولید می کنند که خمیر پیش از پخت اجازه ی بالا آمدن را پیدا می کند. مواد و وسایل مورد نیاز:  سه عدد بطری پلاستیکی دو لیتری قاشق غذاخوری برای اندازه گیری شکر سفید نمک، جوش شیرین یا سرکه ماژیک (اختیاری) فنجان برای اندازه گیری آب گرم یک کاسه ی متوسط با گنجایش حداقل دو لیتر شش بسته مخمر خشک سه عدد بادکنک با اندازه ی استاندارد ساعت یا زمان سنج آماده سازی:  هر سه بطری پلاستیکی را خوب بشویید و هر گونه برچسب را از روی آنها جدا کنید. دو قاشق غذاخوری شکر به دو بطری از سه بطری خود اضافه کنید. به نظر شما شکر چه تأثیری بر روند فرآیند تخمیر دارد؟ به یکی از بطری هایی که داخلش شکر ریخته اید، دو قاشق غذاخوری نمک، جوش شیرین یا سرکه اضافه کنید. به نظرتان اضافه کردن , ...ادامه مطلب

در علوم مختلف از جمله نانو فناوری، موضوع آنالیز و شناسایی مواد از اهمیت مهمی برخوردار است. روش های آنالیز و شناسایی مواد از نظر تحقیق و توسعه و همچنین از نظر کنترل کیفیت، مورد توجه هستند. به منظور دستیابی به بهترین نتیجه در آنالیز و شناسایی مواد، به روش ها و دستگاه هایی نیاز است که یکی از مهمترین این تجهیزات میکروسکوپ الکترونی عبوری است در ادامه با این ابزار مهم بیشتر آشنا می شوید. خصوصیات میکروسکوپ الکترونی عبوری: استفاده های عمومی:- تصویر گرفتن از ساختارهای ریز با بزرگ نمایی 1000 تا 1.000.0000 برابر و جزئیات ساختاری با قدرت تفکیک یک نانومتر- آنالیز عنصری کیفی و کمی اجزایی به کوچکی 30 نانومتر- تعیین ساختار و جهت بلوری اجزایی به کوچکی 30 نانومتر- تهیه تصویر صفحات بلوری با فاصله کوچکتراز 1 نانومتر از یکدیگر کاربرد:- تعیین خصوصیات ریز ساختاری فلزها، سرامیک ها، مواد معدنی، پلیمرها و مواد بیولوژیکی در بزرگ نمایی بسیار زیاد- شناسایی (ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری)، فازهای غیر آلی، رسوب ها و آلودگی ها نمونه ها:- شکل: جامد (فلزها، سرامیک ها، مواد معدنی، پلیمرها، مواد بیولوژیکی و نظایر آن)- اندازه: دیسکی با قطر 3 میلیمتر و ضخامت تقریبی 5 میکرومتر آماده سازی نمونه ها:باید برش هایی از نمونه آماده شود و به کمک الکترو پولیش یا آسیاب یونی نازک شود تا مناطقی از نمونه اجازه عبور الکترون ها را بدهد. مناطق شفاف نسبت به پرتوی الکترونی نوعا کمتر از 100 نانومتر ضخامت دارند. نمونه های پودری غالبا روی یک زیر ساخت نازک کربنی پخش می شوند. نمونه هایی که به صورت محلول هستند لازم است به گونه ای تبخیر و یا جداسازی شود و در نهایت نمونه به حالت جامد فیکس و ثابت گردد. استفاده از این میکروسکوپ گران و وقت گیر است زیرا همان طور که گفته شد نمونه باید در ابتدا به شیوه ای خاص آماده شود؛ لذا تنها در مواردی خاص از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده می شود. عملکرد میکروسکوپ:در یک میکروسکوپ الکترونی عبوری، الکترون ها از یک منبع مثلا یک تفنگ الکترونی وارد نمونه و هنگام عبور از آن پراکنده می شوند، الكترون های ایجادشده را می توان به كمك میدان مغناطیسی (كه مجموعه مورد استفاده عدسی مغناطیسی نامیده می شود) كانونی كرده و باریكه الكترونی مناسبی تولید كرد، حال این باریکه الکترونی به نمونه مورد آزمایش كه دارای ضخ, ...ادامه مطلب

میکروسکوپ الکترونی روبشی یکی از بهترین روش های آنالیزی است که امروزه در حوزه های مختلف از جمله فناوری نانو کاربردهای فراوانی دارد. این میکروسکوپ، امکان بررسی و آنالیز شیمیایی، ترکیب، خصوصیات سطح و ریزساختار داخلی را در ابعاد میکرونی و نانومتری فراهم آورده است. در استفاده از میکروسکوپ های نوری محدودیت هایی وجود داشت زیرا قدرت تفکیک و بزرگ نمایی این میکروسکوپ برای ساختارهای بسیار ریز  مناسب نبود، در نتیجه  میکروسکوپ های الکترونی به خاطر قدرت تفکیک بالا و بزرگ نمایی در حد یک میلیون برابر توسعه یافتند، مکانیزم عملکرد این میکروسکوپ ها مانند میکروسکوپ های نوری است با این تفاوت که به جای نور از پرتوی الکترونی و به جای عدسی های نوری از عدسی های مغناطیسی استفاده می شود. SEM از روش های پرکاربرد میکروسکوپی محسوب می شود. همانند دیگر میکروسکوپ های الکترونی، به دلیل استفاده از پرتوی الکترونی در SEM، حد تفکیک بسیار بالایی از نمونه های جامد قابل دستیابی است. این میکروسکوپ از زمان اختراع آن با پیشرفت های چشمگیری همراه بوده است. قبل از تصویر برداری نمونه توسط دستگاه، نیاز به آماده سازی نمونه است که بسته به جنس، سختی، اندازه، کیفیت سطح و مانند آن ها متغیر است نمونه ها باید به شکل جامد یا مایعی که فشار بخار کمی دارد، باشند. نحوه کار دستگاه:قبل از هر چیزی بهتر است در مورد برهم کنش الکترون ها با نمونه بحث کنیم، در اثر بر هم کنش الکترون با نمونه انرژی الکترون های اولیه کاهش می یابد که باعث انتشارات ثانویه مختلفی از نمونه می شود و بعضی از الکترون ها که تفرق غیر الاستیکی (یعنی در انرژی و جهت پرتو تغییر ایجاد شود) کرده اند از نمونه بازتابیده می شوند. یکی از مشخصه های اصلی SEM این است که هر تشعشعی از نمونه یا هر تغییر قابل اندازه گیری در نمونه را می توان جهت تولید سیگنال و فراهم کردن تصویر استفاده کرد، هر سیگنال نتیجه برهم کنش خاصی بین الکترون های اولیه و نمونه است در واقع با انجام عملیات روبش توسط پرتو الکترونی بر روی سطح نمونه، مجموعه ای از سیگنال ها فراهم می شود و بر این اساس تصویری از نمونه بر روی صفحه نمایشگر مشاهده می گردد که می تواند اطلاعات مختلفی در مورد نمونه فراهم کند. شکل زیر تصویر شماتیکی از پرتوهایی که از نمونه ساطع می شود را نشان می دهد.  میکروسکوپ الکترونی روبشی عموما د, ...ادامه مطلب