پیشرفت دانش شیمی در آستانه هزاره سوم، شگفت انگیز بوده است. پژوهش های انجام شده در چند دهه اخیر، می تواند راهگشای دانشمندان برای گشودن راز پدیده هایی مانند یادگیری، خواب دیدن، تکامل شیمیایی و شناخت ژرف تر دستگاه ایمنی بدن باشد. توجه روزافزون به نیروهای ضعیف بین مولکولی و درون مولکولی جهشی عظیم در علم شیمیبه حساب می آید.
. به کارگیری رایانه های نیرومند و بهره گیری از روش های محاسباتی پیشرفته، امکان پیش بینی رفتار مولکول های پیچیده در واکنش های شیمیایی را فراهم کرده است. دقت و سرعت جستجو برای کشف داروهای جدید بالا رفته و امکان آزمودن هزاران ترکیب شیمیایی در مدت زمانی کوتاه فراهم آمده است. استخراج و شناسایی هزاران ترکیب شیمیایی پیچیده از گیاهان و جانوران دریایی، گنجینه ای ارزشمند از آنتی بیوتیک ها و مواد دارویی و غذایی مفید در اختیار بشر قرار داده است. گسترش فناوری نانو مدیون تحقیقات بنیادی شیمی در زمینه طراحی و ساخت سیستم های مولکولی جدید می باشد. پلیمر های رسانا و ساختار های مولکولی هوشمند کمک شایانی به پیشرفت فناوری نانو کرده اند.
مایکروویو وکاربرد آن در شیمی
در این مقاله ضمن معرفی مایکروویو و اهمیت ان در زندگی و صنعت منابع تولید آن معرفی و کاربردهائی از آن آورده شده است. فرکانس امواج مایکروویو بین 30گیگاهرتز تا 300 مگاهرتز قرار دارد. ویژگی حرارتی امواج مایکروویو کاربردهای متنوعی را در صنعت و تجارت به همراه داشته است. اثر حرارتی این امواج مربوط به پلاریزه شدن بارها در مواد توسط میدان الکتریکی امواج است. با استفاده از ریزموج ها اکثر واکنش ها به طور انتخابی و با سرعت زیاد انجام می گیرد. تمیز بودن محصولات و سادگی مراحل خالص سازی از ویژگی های امواج مایکروویو در انجام واکنش هاست. از میان کاربردهای بسیار زیاد مایکروویو در صنعت، پزشکی، داروسازی، محیط زیست، صنایع غذائی و پتروشیمی در این جا چند کاربرد مختصر آمده است.. از جمله کاربرد امواج مایکروویو در استخراج انواع ترکیبات مثل روغن از گیاهان، آفت کش ها از خاک و کاربرد این امواج برای واجذبی اجزا تجمع یافته بر سطح گونه جاذب و هدایت آن به سمت ستون و از کاربردهای زیست محیطی برای رفع آلودگی خاک و کاربرد امواج مایکروویو در پتروشیمی برای بازیافت روغن در پالایشگاه های نفت خام می باشد که روغن از امولسیون روغن - آب با راندمان بالا در یک سیستم خوداشتغال جداسازی می شود. در این مقاله مگنترون به عنوان یکی از مولدهای امواج مایکروویو معرفی می گردد. به طور کلی اساس کار مولدها این است که انرژی پتانسیل الکترون ها در قطب های باتری به انرژی جنبشی دسته الکترون ها که به سرعت حرکت می کنند تبدیل شده و سپس سرعت این الکترون ها تحت تاثیر میدان های متغیر کاهش یافته که این کاهش انرژی می تواند به صورت الکترومغناطیسی امواج مایکروویو ظاهر گردد.
مایعات کریستال در مایکروویو
شما احتمالا هرروزه ازوسایلی شامل LCD (نمایشگر کریستال مایع ) استفاده می کنید.این ها دروسایل اطراف شما مانند کامپیوتر های کیفی ، ساعت های دیجیتال ، مایکروفر ها ، ماشین حساب ها، سی دی پلیرها وبسیاری ازوسایل الکترونیکی دیگر به کاررفته اند.امروزه LCD هابه علت مصرف پایین انرژی ، اندازه کوچک وکیفیت بالای تصویر نسبت به سایر تکنولوژی های نمایشی مانند لامپ های اشعه کاتدی کاربرد فراوانی دارند.
مادرمدرسه اموخته ایم که ماده درسه حالت رایج جامد، مایع یا گاز قرار دارد .جامدات به دلیل اینکه مولکول های انها جهت گیری خودرا حفظ کرده و موقعیت یکسانی نسبت به سایر مولکولها دارند دارای ویژه گیهای خاص می باشند.
مولکول ها دریک مایع دقیقا بر عکس هستند، ان ها می توانند جهت خود را تغییر داده ودرکل حجم مایع حرکت کنند. امابعضی از مواد هستند که می تواننددرحالت جالبی که به نوعی شبیه مایع وبه نوعی شبیه جامداست وجودداشته باشند.
در این حالت موادتمایل دارندمانندمولکول های جامدجهت گیری خود را حفظ کنند اما مانند مولکول های یک مایع به موقعیت های مختلف جابه جاشوند، به این معناکه کریستال های مایع نه جامدند نه مایع.
این واضح است که کریستال های مایع به حالت مایع نزدیک ترند تاحالت جامد، مقادیرمناسبی گرمابرای تغییر یک ماده مناسب ازجامدبه کریستال مایع لازم است ، کمی گرمای بیشتر این کریستال مایع را به یک مایع حقیقی تبدیل می کند
واین حساسیت کریستال های مایع را نسبت به دما توجیه میکند. به دلیل این حساسیت نمی توان کامپیوترهای کیفی یا نظایر آن را در هوای بسیار سرد یا گرم مورد استفاده قرار داد.
انواع مختلفی ازموادشناخته شده اندکه در دمای معمولی چنین خصوصیاتی دارند، با کشف ترکیبات سیانو بای فنیل پیشرفت های عمده ای دراین زمینه حاصل شد. دسته ای از کریستال های مایع نسبت به جریان الکتریسیته حساس بوده ومولکول هال آنها درمیدان الکتریکی تغییر زاویه می دهند، نورعبوری ازچنین کریستال مایعی هم جهت با مولکول های کریستال مایع قطبیده می شود. ازاین ویژگی برای ساخت نمایشگر های کریستال مایع استفاده می شود.
برای ساخت LCD دوشیشه پلاراید رابا90 درجه اختلاف نسبت به هم قرارداده ، بین انها رابا یک مایع کریستال مایع پرمی کنند. هنگامی که نورازقطبش گراول عبورمی کند واردمحیط کریستال مایع شده دچار 90 درجه تغییر جهت می شود وبه همین دلیل از قطبش گر دوم عبورمی کندوبه چشم می رسد. اما درغیاب میدان نور دیگر چرخشی نخواهد داشت واز قطبش گر دوم عبور نمی کند.
اولین ماده ی کریستال مایع در سال 1888 توسط یک زیست شناس اتریشی هنگام ذوب جامدی از مشتقات آلی کشف شد، اما اولینLCD توسط یک کارخانه ی آمریکایی در1968 ساخته شد. فن اوری ساخت LCD هرروز کاملتر شده وامروزه خای زیادی رادرصنایع به خوداختصاص داده است.
نانو در شیمی مایکروویو
فنآوری نانو با به کارگیری ذرات کمتر از 100 نانومتر که سطح بزرگی نسبت به حجم دارند توانسته است با تولید داروهای جدید، کاشت اعضای مصنوعی، ساخت تجهیزات مدرن پزشکی، کشف روشهایی برای تشخیص زود هنگام سرطان و درمان آن، انتقال و تزریق دارو در سطح سلولی و ...نوید بخش سلامتی و طول عمر برای انسانها در آیندهای نه چندان دور باشد. از طرف دیگر تحقیقاتی در اروپا و امریکا در جریان است که احتمالات خطر سمیت و آسیب شناسی ذرات نانو را مورد بحث و بررسی قرار می دهد. این ذرات به دلیل نفوذ پذیری زیاد خود و همچنین با داشتن سطح بسیار بزرگ نسبت به حجم خواص منحصر به فردی مییابند که ممکن است در تماس با انسان از طریق تنفس، بلع، پوست و روشهای جدید انتقال دارو، به سلولها و بافت موجودات زنده آسیب برسانند.