آیا ورزش ، اشتها را زیاد می کند؟
این مساله که ورزش موجب زیاد شدن اشتها می شود، موضوعی است که اغلب درباره آن اشتباه می
کنند. تحقیقات نشان داده است که فعالیت بدنی بیشتر برای کسانی که عادت به ورزش نداشته اند،
تمایل آنها را به خوردن غذای زیاد کاهش می دهد؛ بنابراین ورزش می تواند در کم کردن وزن بدن ، عامل
موثری به حساب آید.
آیا نمی توان بدون ورزش کردن و فقط با رژیم غذایی ، وزن بدن را کمتر کرد؟
البته این امکان وجود دارد، اما رژیم غذایی علاوه بر نسوج چربی ، مقداری از نسوج عضلانی را نیز از
بین می برد، اما اگر ورزش کنید، چربی ها کمتر می شود. با توام کردن ورزش با رژیم غذایی ، می توان
از وزن بدن کاست و سلامت و تناسب اندام به دست آورد.آیا با ورزشهای بخصوص می توان فقط چربی
یک قسمت از بدن را کاهش داد؟نه ، چربی به طور کلی از تمام بدن کم می شود، اما این کم شدن در
قسمت شکم بیشتر به چشم می خورد. به عبارت دیگر شکم افراد بیشتر از پاها کوچک و لاغر میشود.
آیا این امکان وجود دارد که تعداد سلولهای چربی را در بدن کمتر کرد؟
متاسفانه وقتی افراد به سن رشد می رسند، دیگر نمی توانند از شمار سلولهای چربی بکاهند؛ ولی
می توانند به وسیله کمتر کردن حجم آن لاغر شوند. تحقیقات نشان داده است که غذای نسبتا سالم
توام با ورزش در سنین جوانی ، از افزایش تعداد سلولهای چربی جلوگیری می کند. به همین علت است
که والدین اطفال باید مراقب سلامت بچه ها باشند و در مورد تغذیه و فعالیت بدنی آنها، توجه لازم را به
کار برند.
آیا چربی بدن را می توان به عضله تبدیل کرد؟
چربی به عضله و عضله نیز به چربی تبدیل نمی شود. اگر زیاد غذا بخورید و کم حرکت کنید، کالری های
اضافی یعنی بیش از آنچه بدن مصرف می کند، اعم از مواد نشاسته ای و قندی و پروتئینی یا چربی ، به
چربی تبدیل می شوند. اگر عضلات به کار گرفته نشوند، چروکیده و ضعیف می شوند، اما به چربی مبدل
نمی شوند. وقتی شما ورزش کنید، نسوج چربی ضعیف تر و نسوج عضلانی بزرگتر و قویتر میشوند.
آیا زیاد عرق کردن درحین ورزش، میتواند موجب کاهش وزن بدن شود؟
عرق کردن زیاد، بلافاصله از وزن بدن می کاهد. علت آن از بین رفتن نسوج چربی نیست ، بلکه مربوط به
کم شدن آب بدن است ، اما این کم شدن وزن با نوشیدن آب فورا جبران می شود. بنابراین بهتر است
قبل از ورزش ، ضمن آن و یا بعد از آن ، به نوشیدن آب اقدام شود تا آب بدن کم نگردد.
نانومتر یک واحد اندازه‌گیری است برابر با 9-10 متر و تمام اشیاء و موجوداتی که اندازه آنها در حد 1 تا 100 نانومتر است، اشیاء و موجودات نانو مقیاس نامیده میشوند. این روزها نام نانو را بسیار می‌شنویم: علوم و فناوری نانو، دانشمندان نانو، ستاد نانو، باشگاه نانو، سمینار نانو، کارگاه نانو، کتاب نانو و ... . به نظر شما چرا این "نانو"ی بسیار کوچک اینقدر مهم شده و نامش بر سر زبان‌ها افتاده است؟
خواص مواد را میتوان به دو بخش خواص فیزیکی و خواص شیمیایی تقسیم‌بندی کرد. رنگ، شفافیت، خواص الکتریکی، خواص مغناطیسی، سختی، حلالیت، نقطه ذوب و ... ویژگی‌هایی هستند که آنها را با نام خواص فیزیکی می‌شناسیم و سرعت واکنش، واکنش‌پذیری و .... از جمله خواص شیمیایی هستند. تجربه چند هزار ساله زندگی انسان به او نشان داده که در شرایط عادی، ویژگی‌های یک ماده خاص تا حد قابل قبولی ثابت است و به این دلیل است که ما می‌توانیم مواد را از روی خواصشان شناسایی کنیم.
موضوع جذابیت مقیاس نانو نیز مربوط به خواص مواد است. یافته‌های دانشمندان نشان می‌دهد که خواص مواد در مقیاس نانو بسیار متفاوت از مقیاس ماکرو است. به عبارت دیگر اگر ذراتِ یک ماده خاص را در حد چند نانومتر (1 تا 100 نانومتر) کوچک کنیم، این ذرات ویژگی‌های متفاوتی با ذرات بزرگ اولیه خواهند داشت. این در حالی است که کوچک‌کردن ذزات یک تغییر فیزیکی است و ما انتظار نداریم که با این تغییر فیزیکی، ویژگی‌های اصلی ماده تغییر کند. این امر سبب گردیده مقیاس نانو بیش از سایر مقیاس‌ها مورد توجه قرار گیرد.
1-تغییر رنگ
شکل (1) – مقایسه ذرات شیشه خرد شده و شیشه سالم
حتما بارها خرده‌های یک شیشه شکسته شده را دیده‌اید. ذرات حاصل از شکستن یک شیشه هر چه قدر هم که کوچک باشند، باز به بی‌رنگی و شفافیت شیشه اولیه هستند. اما این قاعده در مقیاس نانو صادق نیست. یعنی موادی وجود دارند که رنگ ذرات چند نانومتری آنها، با رنگ ذرات بزرگ‌ترشان متفاوت است. طلا و نقره شناخته شده‌ترین نمونه‌های این مواد هستند. شکل (2) نمودار تغییرات رنگ ذرات طلا را بر حسب اندازه آنها نشان می‌دهد. این پدیده در دنیای ماکرومقیاس ما یک اتفاق غیر معمول است اما از آن غیرعادی‌تر این است که نانو ذرات نقره با تغییر شکل هندسی هم تغییر رنگ می‌دهند. شکل (3) رنگ ذرات نقره و طلا را در شکل‌های هندسی مختلف نشان می‌دهد.
شکل (2) - رنگ ذرات طلا را بر حسب اندازه
شکل (3) - رنگ نانوذرات نقره و طلا در هندسه‌های مختلف
2-تغییر شفافیت
شفافیت، یک خاصیت فیزیکی است و نشان دهنده میزان توانایی یک ماده در عبود دادن نور مرئی از خود اشت. یک پرتو نور در برخورد با سطح ماده میتواند از آن عبور کند، جذب آن گردد یا بازتاب شود. اگر ماده‌ای پرتوهای نور را جذب کند و یا آنها را باز تاباند، نور را مسدود کرده است. مواد مختلف بسته به عملکردشان در برابر تابش نور، میتواند کاربردهای فراوانی داشته باشد. به عنوان مثال اکسید روی و اکسید تیتانیوم نور ماورای بنفش را کاملا جذب می‌کنند و نور مرئی را بازتاب می‌کنند. این مواد که به رنگ سفید دیده میشوند، گزینه‌های بسیار مناسبی برای کرم‌های ضد آفتاب هستند. البته افراد بسیاری رنگ سفیدی را که این کرم‌ها بر روی پوست ایجاد می‌کنند، دوست ندارند. خوشبختانه این مشکل را میتوان با کوچک کردن اندازه ذرات این مواد حل کرد.
نانوذرات اکسید روی و اکسید تیتانیوم، با وجود اینکه نور ماورای بنفش را کاملا جذب می‌کنند، اما برخلاف ذرات بزرگتر کاملا شفاف هستند. البته این امر ناشی از عبور نور مرئی از این ذرات نیست، بلکه به سبب آن است که اندازه نانوذرات اکسید روی و اکسید تیتانیوم کوچک‌تر از طول موج نور مرئی (400-700 نانومتر) است و از این رو این ذرات توانایی بازتابش نور مرئی را ندارند.
شکل (4) – تغییر رنگ ذرات اکسید تیتانیوم بر حسب اندازه
3-تغییر خواص مغناطیسی
کمی براده آهن را در یک لیوان آب حل کنید و آن را خوب به هم بزنید. قبل از اینکه براده‌ها ته‌نشین شوند، یک آهنربا را به لیوان نزدیک کنید. چه اتفاقی می‌افتد؟ آیا مخلوط آب و براده نسبت به میدان مغناطیسی آهنربا عکس‌العملی نشان می‌دهد؟ اگر این آزمایش را خیلی خوب انجام داده باشید، بهترین نتیجه حاصل جذب ذرات براده توسط آهنربا است. اما اگر همین آزمایش را توسط ذرات نانومتری آهن (یا کبالت) تکرار کنیم، نتیجه متفاوت خواهد بود.
سیال مغناطیسی (یا فروفلوید) مایعی است متشکل از نانوذرات فرومغناطیس (مانند آهن و کبالت) که در آب یا یک حلال آلی معلق شده‌اند. این مایع در حضور یک آهنربا (یک میدان مغناطیسی) خاصیت مغنایسی بسیار قوی از خود نشان می‌دهد، به نحوی که با حرکت آهنربا در اطراف این مایع میتوان آنرا به شکل‌های سه‌بعدی زیبایی درآورد. البته این سیال تا زمانی از خود چنین خاصیتی نشان می‌دهد که ذرات نانومتری آن (تحت نیروهای بین‌مولکولی) به یکدیگر نچسبند.
شکل (5)- سیال مغناطیسی
4-تغییر واکنش‌پذیری
خواص شیمیایی یک ماده، خواصی هستند که به طور مستقل نمی‌توان آنها را اندازه‌گیری کرد. به این معنا که مقدار یک کمیت شیمیایی در طی واکنش و برهم‌کنش یک ماده با مواد دیگر مشخص میشود. واکنش‌پذیری یا تمایل یک ماده برای واکنش با سایر مواد، از جمله مهمترین خواص شیمیایی است. بیشتر ما صحنه شعله‌ور شدن سدیم، لیتیم یا پتاسیم را در تماس با آب دیده‌ایم (شکل 6). همه اینها عناصری هستند که به شدت واکنش‌پذیرند. تا آنجا که نمی‌توان آنها را مانند سایر عناصر در تماس با هوا نگه داشت. اما در مقابل با انداختن یک انگشتر طلا در یک لیوان آب اتفاقی نمی‌افتد و یا پنجره‌های آلومینیومی بدون هرگونه مشکلی در مجاورت هوا استفاده میشوند (البته این به مدد لایه مقاوم اکسیدی است که بر روی سطح آلومینیوم تشکیل میشود). اما همین مواد در مقیاس نانو رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند.
شکل (6)- واکنش‌پذیری بالای سدیم و آب
واکنش‌پذیری مواد در مقیاس نانو افزایش چشمگیری پیدا می‌کند. در این مقیاس ذرات طلا نه تنها واکنش‌پذیری بالایی دارند، بلکه برای افزایش سرعت واکنش مواد دیگر (به عنوان کاتالیزگر) نیز استفاده میشوند. نانوذرات آلومینیوم در هوا آتش می‌گیرند و میتوان از آنها به عنوان سوخت موشک استفاده کرد. افزایش واکنش‌پذیری مواد در این مقیاس، امکان ساخت کاتالیزگرهای بسیار قوی‌تری را برای ما فراهم کرده است. تا آنجا که پیش‌بینی میشود بتوانیم با استفاده از نانوکاتالیزگرها واکنش‌های بازگشت‌ناپذیر بسیاری را (مانند تشکیل گازهای سمی NO و CO) در دما و فشار محیط برگشت‌پذیر کنیم.
آنچه گفته شد تنها مثال‌های محدودی از تغییر ویژگی‌های یک ماده در مقیاس نانو است. نقطه ذوب، خواص حرارتی، خواص الکتریکی، خواص مکانیکی و ده‌ها خاصیت فیزیکی و شیمیایی شناخته شده دیگر نیز در این مقیاس تغییر می‌کنند. گویا دیگر نمی‌توانیم بدون در نظر گرفتن اندازه ذرات یک ماده، آنرا از روی خواصش شناسایی کنیم. برخی برای حل این مشکل پیشنهاد داده‌اند که یک بُعد دیگر به جدول تناولی مندلیف اضافه کنیم. بدین معنی که برای مشخص کردن خواص یک عنصر، علاوه بر اینکه باید نام آن عنصر و جایگاه آن را در جدول مندلیف مشخص کنیم، لازم است که معلوم کنیم خواص عنصر را در چه ابعادی می‌خواهیم.
شکل(6)- جدول تناوبی سه بعدی
ما در دنیای ماکرومقیاس اطرافمان، مواد را با توجه به خواصشان دسته‌بندی می‌کنیم و سپس متناسب با این خواص، آنها را برای انجام کارهای مختلف انتخاب می‌کنیم. برای ساخت پنجره از شیشه استفاده می‌کنیم، زیرا شفاف است و نور را از خود عبور می‌دهد؛ برای ساخت زیور آلات ماندگار از طلا استفاده می‌کنیم، زیرا واکنش‌پذیری پایینی دارد و اکسید نمی‌شود؛ برق را با رشته‌های مسی انتقال می‌دهیم چرا که پس از طلا و نقره بیشترین ضریب انتقال الکتریکی را در بین عناصر مختلف دارد و از آنجا که فولاد یکی از سخت‌ترین مواد دنیای ماست، ابزارهای بزرگی صنعتی‌مان را از آن می‌سازیم.
فرض کنید که یک جعبه از آجرک‌های ساختمان سازی در اختیار دارید، مثل این:و می خواهید با آن یک دیوار به ارتفاع 10 سانتی متر بسازید. برای ساختن دیوار چند راه مختلف دارید:راه اول: می توانید آجرک‌ها را همین طوری روی هم بریزید تا یک پشته ده سانتی متری درست شود. دراین حالت دیوار شما کاملا بی نظم و غیر یکنواخت است. مثلا ضخامت دیوار در قسمتهای پایینی خیلی بیشتر از قسمتهای بالایی است.(تصویر شماره یک):
تصویر شماره 1
راه دوم: ممکن است کمی حوصله به خرج دهید و آجرک‌ها را چندتا چندتا به هم وصل کنید. مثلا قطعاتی به اندازه جعبه کبریت بسازید و بعد این قطعات را همین طوری روی هم بریزید تا یک پشته 10 سانتی متری درست بشود، این بار هم دیوار شما بی نظم و غیر یکنواخت خواهد بود؛ اما به طور قطع از دیوار قبلی منظم تر و قدری هم خوش قیافه‌تر است.(تصویر شماره 2)
تصویر شماره 2
راه سوم:اگر خیلی آدم صبور و باحوصله ای باشید، آجرک‌ها را دانه به دانه به هم متصل تا یک مستطیل به ارتفاع ده سانتی متر بسازید. این دیوار کاملا یکدست و منظم خواهد بود. به عنوان مثال اگر از وسط آن را بشکنید، هرکدام از نصفه دیوارها نظم اولیه خود را حفظ خواهد کرد.(تصویر شماره 3)
تصویر شماره 3
حالا به تصویر شماره 4 نگاه کنید، به نظر شما این تصویر شبیه کدامیک از دیوارها است؟
فکر می‌کنم در این مورد شما هم با من موافقید، بله! تصویر شماره 4 بیش از همه به دیوار دوم شبیه است. حتما می پرسید که تصویر شماره 4 چه چیزی را نشان می‌دهد؟ باید بگویم که این تصویر، عکس واقعی سطح یک میله مسی کاملا صیقل داده شده در زیر میکروسکوپ است! اگر سطح یک فلز را خوب صیقل دهیم، بعد آن را به خوبی بشوییم، و سپس زیر میکروسکوپ بگذاریم چنین ساختاری را مشاهده خواهیم کرد. (البته نه به این وضوح!) به هرکدام از چندضلعی‌های تصویر، یک «دانه» می گوییم. هر دانه در واقع مجموعه ای از هزاران اتم فلز است که به طور منظمی کنار هم قرار گرفته اند. هرکدام از این اتمها قطری در حدود «یک نانومتر» یعنی یک میلیاردیم متر دارند.
تصویر شماره 4
خوب، حال بگذارید که تشابه بین دیوارهای شما و سطح فلز را بررسی کنیم:آجرهای ساختمان سازی مانند اتم ها هستند و قطعات به اندازه جعبه کبریت در دیوار دوم هم مانند دانه ها. در واقع اتمهای درون یک دانه مانند آجرک‌های یک قطعه به هم متصل شده اند. اما دیوار سوم شبیه چیست؟
از یک نظر می توان گفت که دیوار سوم شبیه یک تصویر بزرگ از درون یکی از دانه ها است. اما آیا در عمل می توانیم فلزی داشته باشیم که همه اتمهای آن مانند دیوار سوم به شکل منظم به هم متصل شده باشند؟ یعنی همه سطح فلز یکدست باشد نه اینقدر تکه تکه ونامنظم؟
باید دانست که تا چند سال پیش نه تنها هیچ فلزی، بلکه هیچ ماده مصنوعی هم وجود نداشت که در ابعاد بزرگ، حتی مثلا در ابعاد چند میلی متر در چند میلی متر، یکدست و منظم باشد. فکر می کنید چرا؟
دلیلش این است که ما انسانها در بیشتر مواقع، وقتی می خواهیم یک جسم جدید بسازیم، آن را از روش ساختن دیوار اول درست می کنیم! شاید روش ساختن یک قطعه فلزی را در تلویزیون دیده و یا در کتابی خوانده باشید: "ابتدا فلز را ذوب می کنیم و بعد به وسیله ظرفهای مخصوصی فلزمذاب را درقالب قطعه مورد نظر می ریزیم." این کار دقیقا مانند ساختن دیوار به روش اول است؛ کاملا کیلویی!!!حتی همان دانه هایی هم که در تصویر 4 دیدید، به طورطبیعی و بدون دخالت انسان ایجاد می شوند و ما در اکثر روشهای معمولِ ساختنِ چیزها، توانایی نظم دادن و یا شکل دادن به اتمها در ابعاد کوچک را نداریم. البته باید به این نکته هم اشاره کرد که در بسیاری از کاربردها، به موادی شبیه به دیوار اول یا دوم نیاز داریم. برای مثال فلزات که ساختاری شبیه به دیوار دوم دارند (مثل مسی که عکسش را دیدید)، قابلیت چکش خواری و شکل پذیری بیشتری از خود نشان می دهند.اما در چند سال اخیر روشهایی ابداع شده اند که به ما اجازه می دهند که اتم ها و مولکول ها (آجرک ها) را به طور منظم وبه دلخواه خودمان به هم متصل کنیم. دانشمندان این روشهای جدید را «فناوری نانو» نامیده اند. به تصویر شماره 5 توجه کنید.
تصویر شماره 5
شاید در ابتدا، شکل 5، تصویر یک میله توپر به نظر برسد، اما این میله که قطر آن درحدود 0.3 میلی متر است، از هزاران رشته ایستاده کربن تشکیل شده است که قطر هرکدام در حدود چند نانومتراست. این دسته رشته های منظم و یکسان برای اولین باردر حدود 10 سال پیش ساخته شدند و خواص و قابلیت های حیرت آور و متعددی دارند.شاید بپرسید که چرا این روشهای جدید را "فناوری نانو" نامیده اند؟ جواب این است که در شیوه های فوق با ساختارهایی سروکار داریم که از تعداد کمی اتم و مولکول ساخته شده اند و اتمها و مولکولها هم ابعادی در حدود نانومتر دارند. همانطور که می دانید خواص مواد به نوع اتمهای تشکیل دهنده آنها و نوع اتصال این اتمها به یکدیگر بستگی دارد. بنابراین اگر بتوانیم این اتم ها را به شکل مورد نظر خودمان به هم متصل کنیم، مواد جدیدی با خواص و توانایی های مورد نظرمان، به دست آوریم؛ این کار، مهمترین هدف در نانوفناوری است. مثلا می توانیم ماده ای بسازیم که هم خیلی محکم باشد و هم خیلی سبک و یا ماده ای که در ابعاد بزرگ هم یکدست و منظم باشد.در این سایت مطالب مختلفی درباره فناوری نانو و کاربردهای آن خواهید یافت. سرگرمی ها و فعالیت های مختلفی هم خواهید دید که می توانید با انجام آن ها فناوری نانو را بهتر بشناسید.
منابع و توضیحات:
- این مقاله با قدری تفاوت در مجله "کاوش، شماره دوم، آبان 1382" منتشر شده. انتشار مجدد آن با اجازه مجله کاوش انجام گرفته است.