Նանոմեխանիկա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Նանոմեխանիկան՝ (անգլ.՝ nanomechanics), նանոգիտության ճյուղերից մեկն է, որն ուսումնասիրում է ֆիզիկական համակարգերի ֆունդամենտալ մեխանիկական հատկությունները (կինետիկ, առաձգական, ջերմային և այլն)՝ նանոմետրական մասշտաբում։

Պատմությունը[խմբագրել]

Նանոմեխանիկան սկսել են ուսումնասիրել նախորդ դարի կեսերից, դրա հիմքը կազմում են դասական մեխանիկան, պինդ մարմնի ֆիզիկան, վիճակագրական մեխանիկան, նյութագիտությունը և քվանտային քիմիան։

Որպես նանոգիտության ոլորտ, նանոմեխանիկան նանոտեխնոլոգիաների մշակման համար գիտական հիմք է։ Սակայն երբեմն նանոմեխանիկան դասում են նանոտեխնոլոգիայի ոլորտների շարքին, այսինքն՝ որպես ինժեներական նանոկառուցվածքների և նանոհամակարգերի մեխանիկական հատկություններն ուսումնասիրող գիտություն։ Նշված համակարգերի օրինակներ են նանոթաղանթները, նանոփոշիները, նանոձեղերը, նանոկոմպոզիտ նյութերը, ցրված նանոմասնիկներով հեղուկները, նանոխողովակները և այլն։

Էմպիրիկ սկզբունքները[խմբագրել]

Նանոմեխանիկայի լավ զարգացած ճյուղերից են նանոնյութերի, նանոտրիբոլոգիայի (նանոչափերի կոնտակտի, շփման ու մաշման մեխանիկա), նանոհեղուկներ ու նանոէլեկտրոմեխանիկական համակարգեր։ Որպես ֆունդամենտալ (հիմնարար) գիտություն, նանոմեխանիկան հիմնված է որոշ էմպիրիկ սկզբունքների վրա.

Ընդհանուր մեխանիկայի սկզբունքներ[խմբագրել]

  1. էներգիայի ու իմպուլսի պահպանումը,
  2. Համիլտոնի վարիացիոն սկզբունքը,
  3. Համաչափության (սիմետրիկություն) սկզբունքը,

Ֆիզիկական փոքր չափերից ելնող հատուկ սկզբունքներ[խմբագրել]

  1. միջատոմային հեռավորության հետ համեմատելի չափերով ուսումնասիրման առարկայի դիսկրետություն,
  2. նանոկառուցվածքի ազատության աստիճանների (վերջավոր) բազմաթիվություն,
  3. ջերմաստիճանի փոփոխության (ֆլուկտուացիայի) կարևորություն,
  4. էնտրոպիայի կարևորություն,
  5. քվանտային էֆեկտների կարևորություն։

Այս սկզբունքները նանոչափական օբյեկտների մեխանիկական նոր հատկությունների (ինչպիսիք առկա չեն, կամ էապես տարբերվում են միևնույն օբյեկտի մակրոչափական մոդելի մեխանիկական հատկություններից, օրինակ նանոձողերի և մակրոչափական ձողերի հատկությունները) ուսումնասիրման հիմք են ստեղծում։ Օբյեկտի փոքր չափերը, մասնավորապես, առաջացնում են մակերևութային նոր էֆեկտներ՝ պայմանավորված նանոհամակարգերի մակերևույթի ու ծավալի հարաբերությամբ, ըստ այդմ էլ ազդում են նանոկառուցվածքների էներգետիկ ու ջերմաստիճանային հատկությունների վրա (հալման ջերմաստիճան, ջերմունակություն և այլն)։

Նանոկառուցվածքի դիսկրետության մասին ենթադրության շնորհիվ է, որ հնարավոր է լինում ուսումնասիրել նանոկաուցվածքում ալիքների տարածման խնդիրներ։ Նանոկառուցվածքի ազատության աստիճանների ու ջերմաստիճանի ֆլուկտուացիայի մասին դրույթները բերում են նանոմասնիկների ջերմային թունելավորմանը (тунелирование (ռուսերեն)) պոտենցիալային խոչընդոտների միջով։ Քվանտային էֆեկտները հաշվառում են նանոկառուցվածքների էլեկտրական, օպտիկական ու քիմիական հատկությունները, և այդպիսով հիմք են հանդիսանում նանոգիտության նոր ոլորտների ուսումնասիրման համար (նանոէլեկտրոնիկա, նանոկենսատեխնոլոգիա և այլն)։

Տես նաև[խմբագրել]

Գրականություն[խմբագրել]

  • 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.