Examkin

Soru

Zorluk: ZorNanoteknoloji ve Uygulama Alanları

Modern teknolojide malzemelerin nanometre (1 nm−100 nm1\text{ nm} - 100\text{ nm}) boyutlarındaki fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini inceleyen ve bu boyutlarda yeni işlevsel yapılar geliştirmeyi amaçlayan nanoteknoloji; atomik düzeyde kontrol sağlayarak malzemelere makroskobik boyutlarından çok daha farklı özellikler kazandırır. Bu değişimlerin temelinde, nano boyuta inildikçe kuantum hapsi (kısıtlaması) etkilerinin baskın hale gelmesi ve malzemenin yüzey alanı/hacim oranının değişmesi yer alır.

Buna göre nanomalzemeler ve bu malzemelerin uygulama alanları ile ilgili yapılan aşağıdaki değerlendirmelerden hangisi doğrudur?

  1. A
    Karbonun yapay bir allotropu olan grafen, oda sıcaklığında süperiletkenlik gösterdiğinden bilgisayar işlemcilerindeki transistörlerde elektrik akımını kayıpsız olarak iletmek için kullanılır.
  2. B
    Nanoteknoloji sayesinde tıp alanında geliştirilen hedeflenmiş ilaç iletim sistemleri, hücre içi görüntülemede iyonlaştırıcı X-ışınları veya gama radyasyonu yayarak MR cihazlarının çalışma verimini artırır.
  3. Nanometre boyutlarında yüzey alanı/hacim oranının aşırı derecede artması, malzemenin yüzey özelliklerini ve etkileşimlerini değiştirerek lotus çiçeği yaprağının nanoskobik pürüzlü yapısında olduğu gibi kendi kendini temizleyen yüzeylerin geliştirilmesine olanak tanır.Cevap
  4. D
    Nanoboyutta üretilen p-n eklemli diyotlar, sadece ters kutup uygulandığında nanosaniyeler mertebesinde yüksek akım geçirecek şekilde çalıştığı için savunma sanayisinde optik sensör olarak tercih edilir.
  5. E
    Bohr atom modeline göre elektronların yörünge yarıçapları baş kuantum say��sı ile doğru orantılı arttığından, nano boyuttaki malzemelerde atomik seviyede kuantum etkileri gözlenemez.

Cevap

Nanometre boyutlarında yüzey alanı/hacim oranının aşırı derecede artması, malzemenin yüzey özelliklerini ve etkileşimlerini değiştirerek lotus çiçeği yaprağının nanoskobik pürüzlü yapısında olduğu gibi kendi kendini temizleyen yüzeylerin geliştirilmesine olanak tanır.
Nanoboyuta (1−100 nm1-100\text{ nm}) inildiğinde malzemelerin yüzey alanı/hacim oranı (A/VA/V) katlanarak artar. Bu durum malzemenin yüzey enerjisini, ıslanabilirliğini ve kimyasal etkileşim gücünü değiştirir. Doğadaki lotus çiçeği yaprağının mikroskobik ve nanoskobik pürüzlü yapısı, suyun yüzeye yapışmasını engelleyerek kirlerin su damlalarıyla taşınmasını sağlar. Nanoteknolojide bu ilkeden yararlanılarak kendi kendini temizleyen boyalar, camlar ve tekstil ürünleri geliştirilmektedir.

Adım Adım Çözüm

1
Nanoboyuttaki yüzey alanı/hacim oranı değişimini analiz etme.
Malzeme boyutu nanometre (1 nm−100 nm1\text{ nm} - 100\text{ nm}) ölçeğine indirgendiğinde, malzemenin toplam hacmine oranla dış yüzey alanı dramatik bir biçimde artar. Bu durum, yüzeydeki atomların toplam atom sayısına oranını artırarak malzemenin yüzey enerjisini ve kimyasal reaktivitesini doğrudan etkiler.
Nanoteknolojinin temel fiziksel prensibini ve yüzey etkilerini belirlemek.
2
Doğal yapılardan esinlenen (biyotaklit) nanoteknolojik uygulamalarla olan ilişkisini kurma.
Lotus yaprağının yüzeyindeki nanoskobik balmumu pürüzler, yüksek yüzey alanı/hacim oranı ve düşük yüzey enerjisi sayesinde suyun yüzeye yayılmadan damla halinde kalmasını (süperhidrofobiklik) sağlar. Bu sayede yuvarlanan su damlaları kirleri toplayarak temizlik sağlar. Nanomalzemelerin yüzey alanı/hacim oranının ayarlanmasıyla kendi kendini temizleyen yüzeylerin üretimi bu temele dayanır.
Uygulama alanının fiziksel mekanizmasını doğrulamak.

Anahtar Kavram

Nanoboyutta yüzey alanı/hacim oranının artmasının malzemelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerine (yüzey enerjisi, ıslanabilirlik, reaktivite, lotus etkisi vb.) etkisi.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Nanoteknoloji ve Uygulama Alanları

Bu konudan daha fazla soru