يک نانومتر چقدر کوچک است؟
هيچ کس نمی‌داند که اولين پدرها و مادرهای ما چه زمانی فهميدند که نيازمند اندازه‌گيری بعضی چيزها هستند، اما گويا از اولين چيزهايي که توانستند آنرا اندازه بگيرند (بخوانيد کميت)، فاصله یا طول بود. انسان‌ها در ابتدا با استفاده از اعضای بدن خود اين کميت را اندازه‌گيری می‌کردند. طول ساعد، طول پا و طول دست‌های بازشده از هم، اولين مبناهای اندازه‌گيری (بخوانيد واحد اندازه‌گيری) بودند. اندک اندک با پيشرفت زندگی انسان و افزايش شناخت او از طبيعت و محيط اطرافش، واحدهای اندازه‌گيری نيز دقيق‌تر شدند. امروز دستگاه‌های اندازه‌گيری معينی تعريف شده‌اند و همگی ما از واحدهای مشخصی (بخوانيد استاندارد) استفاده می‌کنيم.شما می‌دانيد که متر، يکی از شناخته شده‌ترين واحدهای اندازه‌گيری طول است. اين اندازه به حدی برای ما شناخته شده است که به راحتی می‌توانيم با طول يک گام بلند آنرا نشان دهيم. بيشتر آنچه که ما به طور روزمره با آن مواجه هستيم، اندازه‌اي بين صد متر تا يک صدم متر (بخوانيد سانتی‌متر) دارند. در حقيقت زندگی معمول ما در اندازه بزرگی متر (بخوانيد مقياس ماکرو) می‌گذرد. اما اين محدوده، بخش بسيار بسيار کوچکی از اندازه‌های موجود در طبيعت پيرامون زندگی انسان است. او بر روی کره زمين زندگی می‌کند که قطری معادل 12760000 متر (12/76 ميليون متر) دارد و موجودات کوچکی (بخوانيد باکتری) به اندازه 0/000001 متر (يک ميليونيم متر) می‌توانند به آسانی سلامت و حتی حيات و بقای او را تحت تاثير قرار دهند. به نظر می‌رسد که ما در خواندن و نوشتن اين اندازه‌ها هم مشکل داريم، چه برسد به اينکه بتوانيم آنها را به خوبی تصور کنيم! رياضيدانان سعی نموده‌اند که اين مشکل ما را حل کنند. آنها با استفاده از نمادگذاری و ارائه يک روش مقايسه‌ای، تصور اندازه‌های بسيار کوچک و بسيار بزرگ را آسان‌تر نموده‌اند. ما می‌توانيم روش پيشنهادی آنها را با يک آزمايش ساده ارزيابی کنيم. نمی‌دانم کی و کجا اين مقاله را می‌خوانيد، اما اگر پشت يک ميز و روبروی نمايشگر يک رايانه نشسته‌ايد، احتمالا ميزی که رايانه شما بر روی آن قرار دارد طولی حدود يک متر دارد. اگر طول اين ميز را 10 بار کوچک کنيد، برابر قطر يک سی-دی (بخوانيد لوح فشرده) می‌شود. اگر قطر لوح فشرده را 10 بار کوچک کنيد، برابر قطر يک تيله می‌شود و اگر تيله را 10 بار کوچک کنيد، به اندازه يک دانه نمک درمی‌آيد (شکل 1). حالا اگر دانه نمک را سه مرتبه و هر مرتبه 10 بار بزرگ کنيد، می‌توانيد از آن به عنوان ميز استفاده نماييد. رياضيدانان برای نمايش اين نسبت ميان دانه نمک و ميز از نماد [SUP]3-[/SUP]10 (سه مرتبه و هر مرتبه 10 بار کوچک سازی) استفاده کرده‌اند. البته آنها از اين روش برای توصيف اندازه‌های بزرگ نيز بهره برده‌اند. به طور مثال می‌توان منظومه شمسی با اندازه 10[SUP]13 [/SUP]متر (13 مرتبه و هر مرتبه 10 بار بزرگ‌نمايي) و کهکشان راه شيری با اندازه 10[SUP]21[/SUP] متر (21 مرتبه و هر مرتبه 10 بار بزرگ‌نمايي) را نيز با اين روش توصيف کرد.
حالا که می‌توانيم اندازه‌های کوچک و بزرگ بسياری را تصور کنيم، بد نيست که بدانيم دانشمندان برای بعضی اندازه‌ها نام مشخصی تعيين کرده‌اند. به طور مثال اندازه‌هايي را که 1000 برابر بزرگتر از متر می‌باشند، کيلومتر ناميده‌اند و اندازه‌هايي را که هزار برابر کوچکتر از متر هستند، میلی‌متر می‌خوانند. جدول زير برخی از اين نام‌ها را مشخص کرده است.
در ميان اندازه‌های کوچک، نانومتر از اهميت ويژه‌ای برخوردار است که بعدها بيشتر در مورد علت آن صحبت می‌کنيم. اما پيش از آن لازم است که درک صحيحی از اين اندازه داشته باشيم. برای اين منظور می‌توانيم آزمايش بالا را ادامه دهيم. تا آنجا پيش آمديم که دانه‌های نمک را به اندازه يک ميز بزرگ کرديم. با اين بزرگ‌نمايي (1000 برابر)، تار موی شما قطری معادل يک طناب بسيار کلفت خواهد داشت، می‌توانيد از گلبول‌های قرمز برای تيله بازی استفاده کنيد و باکتری‌ها نيز همچون دانه‌های نمک قابل رويت می‌شوند .
اما ما هنوز هم نتوانسته‌ايم يک نانومتر را ببينيم.اين بار باکتری‌های کوچک نمکين را دوباره 1000برابر بزرگتر می‌کنيم. باکتری‌ها ديگر آنقدر بزرگ شده‌اند که می‌توانيد به عنوان يک مبل راحت به آنها تکيه دهيد. در اين دنيای جديد می‌توانيد با ويروس‌ها تنيس بازی کنيد، پروتئين‌ها را به دور انگشتتان بپيچيد و اتم‌ها و مولکول‌های کوچک را لمس کنيد به مقياس نانو خوش آمديد.
هيچ کس نمی‌داند که اولين پدرها و مادرهای ما چه زمانی فهميدند که نيازمند اندازه‌گيری بعضی چيزها هستند، اما گويا از اولين چيزهايي که توانستند آنرا اندازه بگيرند (بخوانيد کميت)، فاصله یا طول بود. انسان‌ها در ابتدا با استفاده از اعضای بدن خود اين کميت را اندازه‌گيری می‌کردند. طول ساعد، طول پا و طول دست‌های بازشده از هم، اولين مبناهای اندازه‌گيری (بخوانيد واحد اندازه‌گيری) بودند. اندک اندک با پيشرفت زندگی انسان و افزايش شناخت او از طبيعت و محيط اطرافش، واحدهای اندازه‌گيری نيز دقيق‌تر شدند. امروز دستگاه‌های اندازه‌گيری معينی تعريف شده‌اند و همگی ما از واحدهای مشخصی (بخوانيد استاندارد) استفاده می‌کنيم.شما می‌دانيد که متر، يکی از شناخته شده‌ترين واحدهای اندازه‌گيری طول است. اين اندازه به حدی برای ما شناخته شده است که به راحتی می‌توانيم با طول يک گام بلند آنرا نشان دهيم. بيشتر آنچه که ما به طور روزمره با آن مواجه هستيم، اندازه‌اي بين صد متر تا يک صدم متر (بخوانيد سانتی‌متر) دارند. در حقيقت زندگی معمول ما در اندازه بزرگی متر (بخوانيد مقياس ماکرو) می‌گذرد. اما اين محدوده، بخش بسيار بسيار کوچکی از اندازه‌های موجود در طبيعت پيرامون زندگی انسان است. او بر روی کره زمين زندگی می‌کند که قطری معادل 12760000 متر (12/76 ميليون متر) دارد و موجودات کوچکی (بخوانيد باکتری) به اندازه 0/000001 متر (يک ميليونيم متر) می‌توانند به آسانی سلامت و حتی حيات و بقای او را تحت تاثير قرار دهند. به نظر می‌رسد که ما در خواندن و نوشتن اين اندازه‌ها هم مشکل داريم، چه برسد به اينکه بتوانيم آنها را به خوبی تصور کنيم! رياضيدانان سعی نموده‌اند که اين مشکل ما را حل کنند. آنها با استفاده از نمادگذاری و ارائه يک روش مقايسه‌ای، تصور اندازه‌های بسيار کوچک و بسيار بزرگ را آسان‌تر نموده‌اند. ما می‌توانيم روش پيشنهادی آنها را با يک آزمايش ساده ارزيابی کنيم. نمی‌دانم کی و کجا اين مقاله را می‌خوانيد، اما اگر پشت يک ميز و روبروی نمايشگر يک رايانه نشسته‌ايد، احتمالا ميزی که رايانه شما بر روی آن قرار دارد طولی حدود يک متر دارد. اگر طول اين ميز را 10 بار کوچک کنيد، برابر قطر يک سی-دی (بخوانيد لوح فشرده) می‌شود. اگر قطر لوح فشرده را 10 بار کوچک کنيد، برابر قطر يک تيله می‌شود و اگر تيله را 10 بار کوچک کنيد، به اندازه يک دانه نمک درمی‌آيد (شکل 1). حالا اگر دانه نمک را سه مرتبه و هر مرتبه 10 بار بزرگ کنيد، می‌توانيد از آن به عنوان ميز استفاده نماييد. رياضيدانان برای نمايش اين نسبت ميان دانه نمک و ميز از نماد [SUP]3-[/SUP]10 (سه مرتبه و هر مرتبه 10 بار کوچک سازی) استفاده کرده‌اند. البته آنها از اين روش برای توصيف اندازه‌های بزرگ نيز بهره برده‌اند. به طور مثال می‌توان منظومه شمسی با اندازه 10[SUP]13 [/SUP]متر (13 مرتبه و هر مرتبه 10 بار بزرگ‌نمايي) و کهکشان راه شيری با اندازه 10[SUP]21[/SUP] متر (21 مرتبه و هر مرتبه 10 بار بزرگ‌نمايي) را نيز با اين روش توصيف کرد.
واحد | اندازه عددی | اندازه نمادی | مقدار |
گيگا متر | 1000000000 | 10[SUP]9[/SUP] | يک ميليارد متر |
مگا متر | 10000000 | 10[SUP]6[/SUP] | يک ميليون متر |
کيلو متر | 1000 | 10[SUP]3[/SUP] | هزار متر |
هکتو متر | 100 | 10[SUP]2[/SUP] | صد متر |
دکا متر | 10 | 10[SUP]1[/SUP] | ده متر |
دسی متر | 0/1 | 10[SUP]-1[/SUP] | يک دهم متر |
سانتی متر | 0/01 | 10[SUP]-2[/SUP] | يک صدم متر |
ميلی متر | 0/001 | 10[SUP]-3[/SUP] | يک هزارم متر |
ميکرو متر | 0/000001 | 10[SUP]-6[/SUP] | يک ميليونم متر |
نانو متر | 0/000000001 | 10[SUP]-9[/SUP] | يک ميلياردم متر |
در ميان اندازه‌های کوچک، نانومتر از اهميت ويژه‌ای برخوردار است که بعدها بيشتر در مورد علت آن صحبت می‌کنيم. اما پيش از آن لازم است که درک صحيحی از اين اندازه داشته باشيم. برای اين منظور می‌توانيم آزمايش بالا را ادامه دهيم. تا آنجا پيش آمديم که دانه‌های نمک را به اندازه يک ميز بزرگ کرديم. با اين بزرگ‌نمايي (1000 برابر)، تار موی شما قطری معادل يک طناب بسيار کلفت خواهد داشت، می‌توانيد از گلبول‌های قرمز برای تيله بازی استفاده کنيد و باکتری‌ها نيز همچون دانه‌های نمک قابل رويت می‌شوند .
اما ما هنوز هم نتوانسته‌ايم يک نانومتر را ببينيم.اين بار باکتری‌های کوچک نمکين را دوباره 1000برابر بزرگتر می‌کنيم. باکتری‌ها ديگر آنقدر بزرگ شده‌اند که می‌توانيد به عنوان يک مبل راحت به آنها تکيه دهيد. در اين دنيای جديد می‌توانيد با ويروس‌ها تنيس بازی کنيد، پروتئين‌ها را به دور انگشتتان بپيچيد و اتم‌ها و مولکول‌های کوچک را لمس کنيد به مقياس نانو خوش آمديد.
پیوست ها
-
001.jpg -
002.jpg
آخرین ویرایش:
