नैनोयांत्रिकी
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[[नैनो]]मैकेनिक्स नैनोसाइंस की एक शाखा है जो नैनोमीटर पैमाने पर भौतिक प्रणालियों के मूलभूत मैकेनिकल (लोचदार, थर्मल और काइनेटिक) गुणों का अध्ययन करती है। नैनोमैकेनिक्स जीव पदाथ-विद्य, शास्त्रीय यांत्रिकी, भौतिक विज्ञान की ठोस अवस्था, सांख्यिकीय यांत्रिकी, पदार्थ विज्ञान और क्वांटम रसायन के चौराहे पर उभरा है। नैनोसाइंस के एक क्षेत्र के रूप में, नैनोयांत्रिकी नैनोटेक्नोलॉजी का वैज्ञानिक आधार प्रदान करती है।
नैनोमैकेनिक्स नैनोसाइंस की वह शाखा है जो भौतिक गुणों की मौलिक सूची के अध्ययन और अनुप्रयोग से संबंधित है # नैनोस्केल पर भौतिक प्रणालियों के यांत्रिक गुण, जैसे कि लोचदार, थर्मल और गतिज सामग्री गुण।
अक्सर, नैनोमैकेनिक्स को नैनोटेक्नोलॉजी की एक शाखा के रूप में देखा जाता है, यानी, इंजीनियर्ड nanostructures और नैनोसिस्टम्स (महत्व के नैनोस्केल घटकों वाले सिस्टम) के यांत्रिक गुणों पर ध्यान देने वाला एक अनुप्रयुक्त क्षेत्र। उत्तरार्द्ध के उदाहरणों में [[कार्बन नैनोट्यूब]] (CNT) और बोरॉन नाइट्राइड नैनोट्यूब (BNNTs) सहित नैनोमैचिन, नैनोपार्टिकल्स, नैनोपाउडर, nanowires, नैनोरोड्स, नैनोरिबन्स, कार्बन नैनोट्यूब शामिल हैं; nanoshells, nanomembranes, nanocoatings, nanocomposite/nanostructured सामग्री, (फैला हुआ नैनोकणों के साथ तरल पदार्थ); नैनोमोटर्स, आदि।[citation needed] नैनोमैकेनिक्स के कुछ सुस्थापित क्षेत्र हैं: नेनो सामग्री, nanotribology (नैनोस्कोपिक स्केल पर घर्षण, पहनने और संपर्क यांत्रिकी), नैनोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (एनईएमएस), और nanofluidics
एक मौलिक विज्ञान के रूप में, नैनोमैकेनिक्स कुछ अनुभवजन्य सिद्धांतों (मूल टिप्पणियों) पर आधारित है, अर्थात् सामान्य यांत्रिकी सिद्धांत और विशिष्ट सिद्धांत अध्ययन की वस्तु के भौतिक आकार के छोटेपन से उत्पन्न होते हैं।
सामान्य यांत्रिकी सिद्धांतों में शामिल हैं:
अध्ययन की जा रही वस्तु के छोटे होने के कारण, नैनोयांत्रिकी भी जिम्मेदार है:
- वस्तु का असततपन, जिसका आकार अंतर-परमाण्विक दूरियों के साथ तुलनीय है
- वस्तु में स्वतंत्रता (यांत्रिकी) की डिग्री की बहुलता, लेकिन परिमितता
- तापीय उतार-चढ़ाव का महत्व
- एंट्रोपिक प्रभावों का महत्व ([[विन्यास एन्ट्रापी]] देखें)
- मात्रा प्रभाव का महत्व (क्वांटम मशीन देखें)
ये सिद्धांत नैनोमीटर वस्तुओं के उपन्यास यांत्रिक गुणों में मूलभूत अंतर्दृष्टि प्रदान करने के लिए कार्य करते हैं। नवीनता को इस अर्थ में समझा जाता है कि ये गुण समान स्थूल वस्तुओं में मौजूद नहीं हैं या उन गुणों से बहुत भिन्न हैं (जैसे, नैनोरोड्स बनाम सामान्य मैक्रोस्कोपिक बीम संरचनाएं)। विशेष रूप से, घिसाव का छोटापन ही नैनोस्ट्रक्चर के उच्च सतह-से-आयतन अनुपात द्वारा निर्धारित विभिन्न सतह प्रभावों को जन्म देता है, और इस प्रकार नैनोस्ट्रक्चर के मेकेनोएनर्जेटिक और थर्मल गुणों (पिघलने बिंदु, गर्मी समाई, आदि) को प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, ठोस पदार्थों में यांत्रिक तरंग के फैलाव और छोटे पैमाने पर बुनियादी इलास्टोमैकेनिक्स समाधानों के कुछ विशेष व्यवहार के लिए असततता एक मौलिक कारण की सेवा करती है। स्वतंत्रता की डिग्री की बहुलता और थर्मल उतार-चढ़ाव का उदय संभावित बाधाओं के साथ-साथ तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों के क्रॉस-डिफ्यूज़न के माध्यम से नैनोकणों के थर्मल क्वांटम टनलिंग के कारण हैं। लघुता और तापीय उतार-चढ़ाव नैनोकणों की [[ब्राउनियन गति]] के मूल कारण प्रदान करते हैं। नैनोस्कोपिक पैमाने पर थर्मल उतार-चढ़ाव और कॉन्फ़िगरेशन एन्ट्रापी के बढ़ते महत्व से नैनोस्ट्रक्चर के superelasticity, एंट्रोपिक बल (एंट्रोपिक ताकतों) और अन्य विदेशी प्रकार के लोच (भौतिकी) को जन्म मिलता है। कॉन्फ़िगरेशन एन्ट्रापी के पहलू भी खुले नैनोसिस्टम्स के स्व-संगठन और सहकारी व्यवहार के संदर्भ में बहुत रुचि रखते हैं।
क्वांटम प्रभाव भौतिक वस्तुओं में अलग-अलग परमाणुओं के बीच परस्पर क्रिया के बलों को निर्धारित करते हैं, जो नैनोमैकेनिक्स में कुछ औसत गणितीय मॉडल के माध्यम से पेश किए जाते हैं जिन्हें इंटरटॉमिक संभावना कहा जाता है।
शास्त्रीय multibody डायनेमिक्स (यांत्रिकी) के भीतर [[अंतर-परमाणु क्षमता]] का बाद का उपयोग परमाणु पैमाने/रिज़ॉल्यूशन पर नैनो संरचनाओं और प्रणालियों के नियतात्मक यांत्रिक मॉडल प्रदान करता है। इन मॉडलों के समाधान के संख्यात्मक तरीकों को आणविक गतिशीलता (एमडी) कहा जाता है, और कभी-कभी आणविक यांत्रिकी (विशेष रूप से स्थिर रूप से संतुलित (अभी भी) मॉडल के संबंध में)। गैर-नियतात्मक संख्यात्मक दृष्टिकोण में मोंटे कार्लो विधि, काइनेटिक मोर-कार्लो (KMC) और अन्य विधियाँ शामिल हैं। समकालीन संख्यात्मक उपकरणों में एकल गणितीय मॉडल के भीतर सातत्य (मैक्रो) स्केल विधियों (आमतौर पर, क्षेत्र उत्सर्जन माइक्रोस्कोपी) के साथ परमाणु पैमाने के तरीकों (आमतौर पर, एमडी) के समवर्ती या अनुक्रमिक उपयोग की अनुमति देने वाले हाइब्रिड मल्टीस्केल दृष्टिकोण भी शामिल हैं। इन जटिल विधियों का विकास अनुप्रयुक्त यांत्रिकी अनुसंधान का एक अलग विषय है।
क्वांटम प्रभाव नैनोसंरचनाओं के उपन्यास विद्युत, ऑप्टिकल और रासायनिक गुणों को भी निर्धारित करते हैं, और इसलिए वे नैनोसाइंस और नैनोटेक्नोलॉजी जैसे नैनो इलेक्ट्रॉनिक्स, उन्नत ऊर्जा प्रणालियों और नेनोबायोटेक्नोलॉजी के आसन्न क्षेत्रों में और भी अधिक ध्यान आकर्षित करते हैं।
यह भी देखें
- आणविक मशीन
- ज्यामितीय चरण (अनुभाग स्टोचैस्टिक पंप प्रभाव)
- नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले
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संदर्भ
- Sattler KD. Handbook of Nanophysics: Vol. 1 Principles and Methods. CRC Press, 2011.
- Bhushan B (editor). Springer Handbook of Nanotechnology, 2nd edition. Springer, 2007.
- Liu WK, Karpov EG, Park HS. Nano Mechanics and Materials: Theory, Multiscale Methods and Applications. Wiley, 2006.
- Cleland AN. Foundations of Nanomechanics. Springer, 2003.
