ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 พวกเขายังไม่รู้ว่าจะ "มองเห็น" อนุภาคขนาดนี้ได้อย่างไร เนื่องจากพวกมันอยู่ต่ำกว่าขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่เหตุการณ์สำคัญประการหนึ่งในการเกิดขึ้นของนาโนเทคโนโลยีถือเป็นการประดิษฐ์ของ M. Knoll และ E. Ruska ในปี 1931 ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน หลังจากนั้นมนุษยชาติก็สามารถ "เห็น" วัตถุที่มีขนาดต่ำกว่าไมครอนและนาโนเมตรได้ จากนั้นทุกอย่างก็เข้าที่ - เกณฑ์หลักที่มนุษยชาติยอมรับ (หรือไม่ยอมรับ) ข้อเท็จจริงและปรากฏการณ์ใหม่ ๆ ถูกแสดงออกมาในคำพูดของผู้ไม่เชื่อโธมัส: "จนกว่าฉันจะเห็นฉันจะไม่เชื่อ"

ขั้นตอนต่อไปเกิดขึ้นในปี 1981 - G. Binnig และ G. Rohrer ได้สร้างกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สำหรับสแกน ซึ่งทำให้ไม่เพียงแต่ได้ภาพอะตอมแต่ละตัวเท่านั้น แต่ยังจัดการพวกมันด้วย นั่นคือเทคโนโลยีถูกสร้างขึ้นซึ่ง R. Feynman พูดถึงในการบรรยายของเขา ถึงเวลานั้นยุคของนาโนเทคโนโลยีก็เริ่มต้นขึ้น

โปรดทราบว่าที่นี่อีกครั้งเรากำลังเผชิญกับเรื่องราวเดียวกัน อีกครั้ง เนื่องจากเป็นเรื่องปกติที่มนุษย์จะไม่สนใจข้อเท็จจริงที่ว่า อย่างน้อยก็นิดหน่อย แต่อยู่ข้างหน้าเวลาของมัน จากตัวอย่างนาโนเทคโนโลยี ปรากฏว่าไม่มีการค้นพบอะไรใหม่ เพียงแต่พวกเขาเริ่มเข้าใจมากขึ้นว่าเกิดอะไรขึ้นรอบ ๆ อะไร แม้แต่ในสมัยโบราณที่ผู้คนยังทำกัน ทั้งๆ ที่ไม่รู้ตัวหรืออย่างมีสติ รู้ว่าพวกเขาต้องการอะไร) แต่ไม่เข้าใจปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์และเคมี อีกคำถามหนึ่งคือการปรากฏตัวของเทคโนโลยีไม่ได้หมายถึงความเข้าใจในสาระสำคัญของกระบวนการ พวกเขารู้วิธีปรุงเหล็กมาเป็นเวลานาน แต่ความเข้าใจพื้นฐานทางกายภาพและเคมีของการผลิตเหล็กนั้นมาช้ามาก ที่นี่คุณสามารถจำได้ว่าความลับของเหล็กดามัสกัสยังไม่ถูกค้นพบ นี่คือภาวะ hypostasis ที่แตกต่างกัน - เรารู้ว่าต้องได้รับอะไร แต่เราไม่รู้ว่าต้องทำอย่างไร ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจึงไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป

ใครเป็นคนแรกที่จัดการกับวัสดุนาโนในความเข้าใจสมัยใหม่ของพวกเขา? ในปี 1981 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน G. Glater ใช้คำจำกัดความของ "nanocrystalline" เป็นครั้งแรก เขากำหนดแนวคิดในการสร้างวัสดุนาโนและพัฒนาเป็นชุดผลงานในปี พ.ศ. 2524-2529 ได้แนะนำคำว่า "นาโนคริสตัลไลน์" "โครงสร้างนาโน" "นาโนเฟส" และ "นาโนคอมโพสิต" ความสำคัญหลักในงานเหล่านี้อยู่ที่บทบาทชี้ขาดของส่วนต่อประสานจำนวนมากในวัสดุนาโนที่เป็นพื้นฐานสำหรับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของของแข็ง

หนึ่งในเหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์ของนาโนเทคโนโลยีและการพัฒนาอุดมการณ์ของอนุภาคนาโนก็คือการค้นพบในช่วงกลางทศวรรษที่ 80 - ต้น 90 ของศตวรรษที่ XX ของโครงสร้างนาโนคาร์บอน - ฟูลเลอรีนและท่อนาโนคาร์บอนตลอดจนการค้นพบแล้ว ในศตวรรษที่ XXI ของวิธีการผลิตกราฟีน

แต่กลับไปที่คำจำกัดความ

คำจำกัดความแรก: ทุกอย่างง่ายมาก

มันง่ายมากในตอนแรก ในปี 2000 ประธานาธิบดีสหรัฐฯ บี. คลินตัน ลงนามในเอกสาร “ ความคิดริเริ่มนาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ"(" National Nanotechnology Initiative ") ซึ่งให้คำจำกัดความดังต่อไปนี้ นาโนเทคโนโลยี หมายถึง การสร้างเทคโนโลยีและการวิจัยในระดับอะตอม โมเลกุล และมหภาคภายใน เกี่ยวกับตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร เพื่อทำความเข้าใจพื้นฐานพื้นฐานของปรากฏการณ์และคุณสมบัติของวัสดุในระดับนาโน ตลอดจนการสร้างและการใช้โครงสร้าง อุปกรณ์ และระบบที่มีคุณสมบัติและหน้าที่ใหม่ซึ่งกำหนดโดยขนาด

ในปี พ.ศ. 2546 รัฐบาลสหราชอาณาจักรได้ยื่นคำร้องต่อ ราชสมาคม และราชบัณฑิตยสถานวิศวกรรมศาสตร์พร้อมขอแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับความจำเป็นในการพัฒนานาโนเทคโนโลยี เพื่อประเมินข้อดีและปัญหาที่อาจเกิดจากการพัฒนา รายงานดังกล่าวมีชื่อว่า “ นาโนศาสตร์และเทคโนโลยีนาโน: โอกาสและความไม่แน่นอน"ปรากฏตัวในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2547 และเท่าที่เราทราบ ได้มีการให้คำจำกัดความของนาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยีแยกจากกันเป็นครั้งแรก:

นาโนศาสตร์ เป็นการศึกษาปรากฏการณ์และวัตถุในระดับอะตอม โมเลกุล และมหภาค ซึ่งมีลักษณะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจากคุณสมบัติของมหภาค

นาโนเทคโนโลยี คือ การออกแบบ ลักษณะเฉพาะ การผลิต และการประยุกต์ใช้โครงสร้าง อุปกรณ์ และระบบ ซึ่งกำหนดคุณสมบัติตามรูปร่างและขนาดที่ระดับนาโนเมตร

ดังนั้น ภายใต้คำว่า "นาโนเทคโนโลยี" เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นชุดของวิธีการทางเทคโนโลยีที่ช่วยให้คุณสามารถสร้างวัตถุนาโนและ / หรือจัดการได้เหลือเพียงการกำหนดวัตถุนาโน แต่ปรากฎว่าไม่ง่ายนัก ดังนั้นบทความส่วนใหญ่จึงทุ่มเทให้กับคำจำกัดความนี้

ในการเริ่มต้น นี่คือคำจำกัดความที่เป็นทางการซึ่งปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด:

นาโนอ็อบเจกต์ (อนุภาคนาโน) เป็นวัตถุ (อนุภาค) ที่มีขนาดลักษณะเฉพาะ 1–100 นาโนเมตร อย่างน้อยหนึ่งมิติ

ทุกอย่างดูเหมือนจะดีและเข้าใจได้ แต่ก็ไม่ชัดเจนว่าทำไมจึงให้คำจำกัดความที่เข้มงวดของขีด จำกัด ล่างและบนที่ 1 และ 100 นาโนเมตรอย่างเข้มงวด ดูเหมือนว่าจะเป็นทางเลือกโดยสมัครใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่น่าสงสัยในขอบเขตบน ทำไมไม่ 70 หรือ 150 นาโนเมตร? แท้จริงแล้ว เมื่อพิจารณาถึงความหลากหลายของวัตถุนาโนในธรรมชาติ ขอบเขตของไซต์นาโนของมาตราส่วนขนาดสามารถและควรเบลออย่างเห็นได้ชัด และโดยทั่วไปแล้ว โดยธรรมชาติแล้ว เป็นไปไม่ได้ที่จะวาดขอบเขตที่แน่นอน - วัตถุบางอย่างจะไหลเข้าสู่ส่วนอื่นอย่างราบรื่น และสิ่งนี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง ไม่ใช่ ณ จุดหนึ่ง

ก่อนพูดถึงขอบเขต เรามาพยายามทำความเข้าใจก่อนว่าความหมายทางกายภาพมีอยู่ในแนวคิดของ "วัตถุนาโน" อย่างไร เหตุใดจึงต้องแยกคำจำกัดความแยกออกมาต่างหาก

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น เฉพาะช่วงปลายศตวรรษที่ 20 เท่านั้นที่ความเข้าใจเริ่มปรากฏ (หรือมากกว่าเพื่อยืนยันตัวเองในใจ) ว่าช่วงระดับนาโนของโครงสร้างของสสารยังคงมีลักษณะเฉพาะของตัวเองอยู่ ซึ่งในระดับนี้ สสารมีคุณสมบัติอื่นที่ไม่ปรากฏในมหภาค การแปลคำศัพท์ภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซียเป็นเรื่องยากมาก แต่ในภาษาอังกฤษมีคำว่า " วัสดุจำนวนมาก", ซึ่งแปลได้คร่าวๆ ว่า" สารจำนวนมาก "," สารจำนวนมาก "," สารต่อเนื่อง ". นี่คือคุณสมบัติบางอย่าง " วัสดุจำนวนมาก»เมื่อขนาดของอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบลดลง พวกมันสามารถเริ่มเปลี่ยนแปลงได้เมื่อถึงขนาดที่กำหนด ในกรณีนี้ พวกเขากล่าวว่ามีการเปลี่ยนแปลงไปสู่สถานะนาโนของสสาร วัสดุนาโน

และสิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากขนาดของอนุภาคลดลง เศษส่วนของอะตอมที่อยู่บนพื้นผิวและการมีส่วนร่วมในคุณสมบัติของวัตถุจะมีนัยสำคัญและเติบโตขึ้นตามขนาดที่ลดลงอีก (รูปที่ 3)

แต่ทำไมการเพิ่มขึ้นของเศษส่วนของอะตอมบนพื้นผิวจึงส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติของอนุภาค?

ปรากฏการณ์พื้นผิวที่เรียกว่าเป็นที่รู้จักกันมาเป็นเวลานาน - สิ่งเหล่านี้คือแรงตึงผิว, ปรากฏการณ์เส้นเลือดฝอย, กิจกรรมพื้นผิว, เปียก, การดูดซับ, การยึดเกาะ ฯลฯ ปรากฏการณ์ทั้งหมดเหล่านี้เกิดจากความจริงที่ว่าแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่าง อนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นร่างกายไม่ได้รับการชดเชยบนพื้นผิวของมัน (รูปที่ 4 ) กล่าวอีกนัยหนึ่งอะตอมบนพื้นผิว (คริสตัลหรือของเหลว - ไม่สำคัญ) อยู่ในสภาพพิเศษ ตัวอย่างเช่น ในผลึก แรงที่บังคับให้พวกมันอยู่ในโหนดของตาข่ายคริสตัลจะกระทำกับพวกมันจากด้านล่างเท่านั้น ดังนั้นคุณสมบัติของอะตอม "พื้นผิว" เหล่านี้จึงแตกต่างจากคุณสมบัติของอะตอมเดียวกันในปริมาตร

เนื่องจากจำนวนอะตอมของพื้นผิวในวัตถุนาโนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (รูปที่ 3) การมีส่วนร่วมในคุณสมบัติของวัตถุนาโนจึงมีความสำคัญและเติบโตขึ้นตามขนาดของวัตถุที่ลดลงอีก นี่เป็นหนึ่งในสาเหตุของการแสดงคุณสมบัติใหม่ที่ระดับนาโนอย่างแม่นยำ

อีกสาเหตุหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติภายใต้การสนทนาก็คือผลของกฎของกลศาสตร์ควอนตัมเริ่มปรากฏให้เห็นในระดับมิตินี้ กล่าวคือ ระดับนาโนสเกลคือระดับของการเปลี่ยนแปลง กล่าวคือ การเปลี่ยนผ่านจากรัชสมัยคลาสสิก กลศาสตร์ในรัชสมัยของกลศาสตร์ควอนตัม และอย่างที่ทราบกันดีว่าสถานะเฉพาะกาลที่คาดเดาไม่ได้มากที่สุด

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ผู้คนได้เรียนรู้การทำงานทั้งกับมวลอะตอมและอะตอมเดียว

ต่อจากนั้น ก็เห็นได้ชัดว่า "กองอะตอมขนาดเล็ก" เป็นอย่างอื่น ซึ่งไม่เหมือนกับมวลของอะตอมหรืออะตอมเดียว

เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอาจต้องเผชิญกับปัญหานี้ในฟิสิกส์ของเซมิคอนดักเตอร์ ในการแสวงหาการย่อขนาด พวกเขามาถึงขนาดอนุภาคดังกล่าว (หลายสิบนาโนเมตรหรือน้อยกว่า) ซึ่งคุณสมบัติทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ของพวกมันเริ่มแตกต่างอย่างมากจากอนุภาคที่มีขนาด "ธรรมดา" ตอนนั้นเองที่ชัดเจนว่ามาตราส่วน "นาโนไซส์" เป็นพื้นที่พิเศษที่แตกต่างจากพื้นที่คงอยู่ของอนุภาคขนาดใหญ่หรือสื่อต่อเนื่อง

ดังนั้น ในคำจำกัดความข้างต้นของนาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี สิ่งบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดก็คือ "นาโนของจริง" เริ่มต้นด้วยการปรากฏของคุณสมบัติใหม่ของสารที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนผ่านเป็นเครื่องชั่งเหล่านี้ และแตกต่างจากคุณสมบัติของวัสดุจำนวนมาก นั่นคือคุณภาพที่สำคัญและสำคัญที่สุดของอนุภาคนาโน ความแตกต่างที่สำคัญจากอนุภาคขนาดเล็กและอนุภาคขนาดใหญ่คือลักษณะที่ปรากฏของคุณสมบัติใหม่โดยพื้นฐานที่ไม่ปรากฏในขนาดอื่น เราได้ยกตัวอย่างวรรณกรรมไปแล้ว เราจะใช้เทคนิคนี้อีกครั้งเพื่อแสดงและเน้นความแตกต่างระหว่างมาโคร ไมโคร และนาโนออบเจกต์อย่างชัดเจน

กลับไปที่ตัวอย่างวรรณกรรม วีรบุรุษแห่งเรื่องราวของ Leskov เลฟชามักถูกกล่าวถึงว่าเป็นนักนาโนเทคโนโลยี "ต้น" อย่างไรก็ตามนี่เป็นสิ่งที่ผิด ความสำเร็จหลักของ Lefty คือเขาตอกตะปูขนาดเล็ก [ “ฉันทำงานที่เล็กกว่าเกือกม้าเหล่านี้: ฉันหลอมคาร์เนชั่นซึ่งใช้ค้อนทุบเกือกม้า ไม่มีขอบเขตเล็ก ๆ ที่จะใช้ที่นั่นอีกต่อไป"]. แต่ตะปูเหล่านี้ถึงแม้จะเล็กมาก แต่ก็ยังเล็บไม่สูญเสียหน้าที่หลัก - เพื่อยึดเกือกม้า ตัวอย่างที่มี Lefty เป็นตัวอย่างของการย่อขนาด (หากต้องการ) นั่นคือการลดขนาดของวัตถุโดยไม่เปลี่ยนการทำงานและคุณสมบัติอื่นๆ

แต่เรื่องราวที่กล่าวถึงแล้วของ B. Zhitkov อธิบายการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติอย่างชัดเจน:

อ้าง:

“ฉันต้องดึงลวดเส้นเล็กออกมา นั่นคือความหนาที่จะเหมือนเส้นผมสำหรับมือที่ยังมีชีวิตของฉัน ฉันทำงานและมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ในขณะที่มือไมโครยื่นทองแดงออกมา ทินเนอร์ ทินเนอร์ - ยังมีการยืดอีกห้าครั้ง - จากนั้นลวดก็ขาด มันไม่แตกเลย มันพังทลายเหมือนทำจากดินเหนียว แตกกระจายเป็นทรายละเอียด นี่คือทองแดงแดงที่มีชื่อเสียงในด้านความเหนียว "

โปรดทราบว่าใน วิกิพีเดียในบทความเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี การเพิ่มความแข็งของทองแดงเป็นตัวอย่างหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติที่มีขนาดลดลง (ฉันสงสัยว่า B. Zhitkov ได้เรียนรู้เรื่องนี้ในปี 1931 ได้อย่างไร)

วัตถุนาโน: ระนาบควอนตัม เกลียว และจุด โครงสร้างนาโนคาร์บอน

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 การมีอยู่ของภูมิภาคหนึ่งที่มีขนาดอนุภาคของสสาร - ภูมิภาคของระดับนาโน - ในที่สุดก็ปรากฏชัดเจน นักฟิสิกส์ที่ปรับแต่งคำจำกัดความของวัตถุนาโนให้เหตุผลว่าขีด จำกัด บนของไซต์นาโนของมาตราส่วนขนาดเป็นไปได้มากที่สุดกับขนาดของปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์มิติต่ำหรือผลกระทบของการลดมิติ .

เรามาลองแปลข้อความสุดท้ายจากภาษาของนักฟิสิกส์เป็นภาษามนุษย์ทั่วไปกัน

เราอยู่ในโลกสามมิติ วัตถุจริงทั้งหมดรอบตัวเรามีขนาดเดียวหรือหลายขนาดในสามมิติทั้งหมด หรือตามที่นักฟิสิกส์บอกว่ามีมิติเท่ากับ 3

ลองทำการทดลองทางความคิดต่อไปนี้ มาเลือกสามมิติกันเถอะ ปริมาณ,ตัวอย่างของวัสดุบางชนิด โดยเฉพาะคริสตัลที่เป็นเนื้อเดียวกัน ปล่อยให้เป็นลูกบาศก์ที่มีขอบยาว 1 ซม. ตัวอย่างนี้มีคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่าง โดยไม่ขึ้นกับขนาด บริเวณผิวด้านนอกของตัวอย่างของเรา คุณสมบัติอาจแตกต่างจากตัวอย่างในปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม สัดส่วนสัมพัทธ์ของอะตอมของพื้นผิวมีขนาดเล็ก ดังนั้นจึงละเลยการมีส่วนร่วมของการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวในคุณสมบัติ (ข้อกำหนดนี้หมายความว่าในภาษาของนักฟิสิกส์ว่ากลุ่มตัวอย่าง ปริมาณ). ตอนนี้เราจะแบ่งลูกบาศก์ครึ่งหนึ่ง - ขนาดที่มีลักษณะเฉพาะสองขนาดจะยังคงเหมือนเดิมและอีกอันหนึ่งปล่อยให้เป็นความสูง NSจะลดลง 2 เท่า เกิดอะไรขึ้นกับคุณสมบัติของตัวอย่าง? พวกเขาจะไม่เปลี่ยนแปลง ลองทำการทดลองนี้ซ้ำอีกครั้งและวัดคุณสมบัติที่เราสนใจ เราก็จะได้ผลลัพธ์เช่นเดียวกัน การทดลองซ้ำหลายครั้ง ในที่สุดเราก็ได้ขนาดที่สำคัญ NS* ด้านล่างซึ่งคุณสมบัติที่เรากำลังวัดจะเริ่มขึ้นกับขนาด NS... ทำไม? ที่ ง ≤ d* สัดส่วนของการมีส่วนร่วมของอะตอมของพื้นผิวต่อคุณสมบัติมีนัยสำคัญและจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยลดลงอีก NS.

นักฟิสิกส์กล่าวว่าเมื่อ ง ≤ d* ในตัวอย่างของเรามี เอฟเฟกต์ขนาดควอนตัมในมิติเดียวสำหรับพวกเขา ตัวอย่างของเราไม่เป็นสามมิติอีกต่อไป (ซึ่งสำหรับคนธรรมดาๆ ที่ฟังดูไร้สาระเพราะของเรา NSแม้จะเล็กแต่ไม่เท่ากับศูนย์!) มัน มิติข้อมูลลดลงเหลือสอง NS ตัวอย่างตัวเองเรียกว่า เครื่องบินควอนตัม,หรือ ควอนตัมดี,โดยเปรียบเทียบกับคำว่า "ศักยภาพดี" ที่มักใช้ในวิชาฟิสิกส์

ถ้าอยู่ในตัวอย่าง ง ≤ d* ในสองมิติเรียกว่า วัตถุควอนตัมหนึ่งมิติหรือ ด้ายควอนตัม,หรือ ลวดควอนตัมมี วัตถุไม่มีมิติหรือ จุดควอนตัม d ≤ d* ในสามมิติทั้งหมด

โดยธรรมชาติขนาดวิกฤต NS* ไม่ใช่ค่าคงที่สำหรับวัสดุที่แตกต่างกันและแม้แต่วัสดุเดียวก็สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่เราวัดในการทดลองของเราหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งซึ่งลักษณะมิติที่สำคัญของปรากฏการณ์ทางกายภาพกำหนดคุณสมบัตินี้ (เส้นทางอิสระของ อิเล็กตรอนของ phonons , ความยาวคลื่นเดอ Broglie, ความยาวการแพร่กระจาย, ความลึกการเจาะของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกหรือคลื่นอะคูสติก ฯลฯ )

อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าด้วยปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นทั้งในวัสดุอินทรีย์และอนินทรีย์ในธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต คุณค่า NS* อยู่ในช่วงประมาณ 1–100 นาโนเมตร ดังนั้น "วัตถุนาโน" ("โครงสร้างนาโน" "อนุภาคนาโน") จึงเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของคำว่า "โครงสร้างมิติควอนตัม" นี้เป็นวัตถุที่มี ง ≤ d* อย่างน้อยหนึ่งมิติ เหล่านี้เป็นอนุภาคที่มีมิติลดลงซึ่งเป็นอนุภาคที่มีสัดส่วนอะตอมของพื้นผิวเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่ามีเหตุผลมากที่สุดที่จะจำแนกพวกมันตามระดับการลดขนาด: 2D - ระนาบควอนตัม, 1D - เธรดควอนตัม, 0D - จุดควอนตัม

สามารถอธิบายสเปกตรัมทั้งหมดของมิติที่ลดลงได้อย่างง่ายดาย และที่สำคัญที่สุด สามารถสังเกตได้จากการทดลองโดยใช้ตัวอย่างของอนุภาคนาโนคาร์บอน

การค้นพบโครงสร้างนาโนคาร์บอนเป็นก้าวที่สำคัญมากในการพัฒนาแนวคิดเรื่องอนุภาคนาโน

คาร์บอนเป็นเพียงองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดอันดับที่สิบเอ็ดในธรรมชาติ แต่ด้วยความสามารถพิเศษของอะตอมในการรวมตัวกันและก่อตัวเป็นโมเลกุลขนาดยาวที่รวมองค์ประกอบอื่นๆ ไว้เป็นหมู่แทนที่ สารประกอบอินทรีย์จำนวนมากจึงเกิดขึ้น และตัวชีวิตเอง แต่ถึงแม้จะรวมเข้ากับตัวมันเองเท่านั้น คาร์บอนก็สามารถสร้างชุดโครงสร้างที่แตกต่างกันจำนวนมากพร้อมคุณสมบัติที่หลากหลายมาก ซึ่งเรียกว่าการปรับเปลี่ยนแบบ allotropic ตัวอย่างเช่น เพชรเป็นมาตรฐานสำหรับความโปร่งใสและความแข็ง ไดอิเล็กตริกและฉนวนความร้อน อย่างไรก็ตาม กราไฟต์เป็น "ตัวดูดซับ" ในอุดมคติของแสง ซึ่งเป็นวัสดุที่อ่อนนุ่มเป็นพิเศษ (ในบางทิศทาง) ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดีที่สุด (ในระนาบตั้งฉากกับทิศทางที่กล่าวไว้ข้างต้น) แต่วัสดุทั้งสองนี้ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น!

แต่ทั้งหมดนี้อยู่ในระดับมหภาค และการเปลี่ยนไปใช้ระดับนาโนได้เปิดคุณสมบัติใหม่อันเป็นเอกลักษณ์ของคาร์บอน ปรากฎว่า "ความรัก" ของอะตอมของคาร์บอนที่มีต่อกันและกันนั้นยิ่งใหญ่มากจนสามารถสร้างโครงสร้างนาโนทั้งชุดที่แตกต่างกันรวมถึงขนาดของพวกมันด้วย ซึ่งรวมถึงฟูลเลอรีน กราฟีน ท่อนาโน นาโนโคน เป็นต้น (รูปที่ 5)

โปรดทราบว่าโครงสร้างนาโนคาร์บอนสามารถเรียกได้ว่าเป็นอนุภาคนาโน "ของจริง" เนื่องจากสามารถเห็นได้อย่างชัดเจนในรูปที่ 5 อะตอมที่เป็นส่วนประกอบทั้งหมดอยู่บนผิวน้ำ

แต่กลับเป็นกราไฟท์นั่นเอง ดังนั้นกราไฟต์จึงเป็นการดัดแปลงของธาตุคาร์บอนที่แพร่หลายและมีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์มากที่สุดด้วยโครงสร้างผลึกสามมิติที่ประกอบด้วยชั้นอะตอมมิกคู่ขนานกัน อะตอมของคาร์บอนตั้งอยู่ที่จุดยอดของรูปหกเหลี่ยมดังกล่าว และด้านข้างของรูปหกเหลี่ยมจะสะท้อนให้เห็นพันธะโควาเลนต์ที่แรงระหว่างอะตอมของคาร์บอนอย่างชัดเจน โดยมีความยาว 0.142 นาโนเมตร แต่ระยะห่างระหว่างชั้นต่างๆ ค่อนข้างใหญ่ (0.334 นาโนเมตร) ดังนั้นการเชื่อมต่อระหว่างชั้นจึงค่อนข้างอ่อน (ในกรณีนี้ พวกเขาจะพูดถึงปฏิสัมพันธ์ของ Van der Waals)

โครงสร้างผลึกนี้อธิบายคุณลักษณะของคุณสมบัติทางกายภาพของกราไฟท์ ประการแรก ความแข็งต่ำและความสามารถในการผลัดเซลล์ผิวออกเป็นสะเก็ดเล็กๆ ได้ง่าย ตัวอย่างเช่นเขียนไส้ดินสอซึ่งเกล็ดกราไฟท์ที่ลอกออกยังคงอยู่บนกระดาษ ประการที่สอง anisotropy ที่กล่าวถึงแล้วของคุณสมบัติทางกายภาพของกราไฟท์และประการแรกคือค่าการนำไฟฟ้าและค่าการนำความร้อน

ชั้นของโครงสร้างกราไฟท์สามมิติใดๆ ก็ตาม ถือได้ว่าเป็นโครงสร้างระนาบขนาดยักษ์ที่มีมิติ 2 มิติ โครงสร้างสองมิตินี้ ซึ่งสร้างขึ้นจากอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น เรียกว่า "กราฟีน" มันค่อนข้างง่ายที่จะได้รับโครงสร้างดังกล่าว อย่างน้อยก็ในการทดลองทางความคิด ใช้ดินสอตะกั่วแล้วเริ่มเขียน ความสูงของตะกั่ว NSจะลดลง หากคุณมีความอดทนเพียงพอ เมื่อถึงจุดหนึ่ง คุณค่า NSจะเท่ากับ NS*, และเราได้ระนาบควอนตัม (2D)

เป็นเวลานาน ปัญหาความเสถียรของโครงสร้างสองมิติระนาบในสภาวะอิสระ (ไม่มีสารตั้งต้น) โดยทั่วไปและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกราฟีน เช่นเดียวกับคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของกราฟีน เป็นเพียงการศึกษาเชิงทฤษฎีเท่านั้น เมื่อไม่นานมานี้ในปี 2547 กลุ่มนักฟิสิกส์นำโดย A. Geim และ K. Novoselov ได้ตัวอย่างกราฟีนชุดแรกซึ่งปฏิวัติวงการนี้ เนื่องจากโครงสร้างสองมิติดังกล่าวได้ปรากฏออกมาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อแสดงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่น่าทึ่งในเชิงคุณภาพ แตกต่างจากที่เคยสังเกตมาทั้งหมด ดังนั้นวันนี้ กลุ่มทดลองหลายร้อยกลุ่มจึงกำลังตรวจสอบคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของกราฟีน

หากเราพับชั้นกราฟีนซึ่งมีความหนาแบบโมโนอะตอมเป็นทรงกระบอกเพื่อให้โครงข่ายหกเหลี่ยมของอะตอมคาร์บอนปิดลงโดยไม่มีตะเข็บ จากนั้นเราจะ "สร้าง" ท่อนาโนคาร์บอนผนังด้านเดียวจากการทดลอง สามารถหาท่อนาโนผนังด้านเดียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.43 ถึง 5 นาโนเมตรได้ ลักษณะเฉพาะของเรขาคณิตของท่อนาโนคือค่าบันทึกของพื้นที่ผิวจำเพาะ (โดยเฉลี่ย ~ 1600 m2 / g สำหรับท่อผนังด้านเดียว) และอัตราส่วนของความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (100,000 ขึ้นไป) ดังนั้นท่อนาโนจึงเป็นวัตถุนาโน 1 มิติ - เส้นใยควอนตัม

การทดลองยังสังเกตพบท่อนาโนคาร์บอนแบบหลายผนัง (รูปที่ 7) ประกอบด้วยกระบอกสูบโคแอกเซียลที่สอดเข้าหากัน ผนังนั้นอยู่ห่างกัน (ประมาณ 3.5 Å) ใกล้กับระยะห่างระหว่างระนาบในกราไฟท์ (0.334 นาโนเมตร) จำนวนผนังอาจแตกต่างกันตั้งแต่ 2 ถึง 50

หากเราวางกราไฟท์ชิ้นหนึ่งในบรรยากาศของก๊าซเฉื่อย (ฮีเลียมหรืออาร์กอน) จากนั้นให้แสงสว่างด้วยลำแสงเลเซอร์พัลซิ่งที่ทรงพลังหรือแสงแดดเข้มข้น เราก็สามารถระเหยวัสดุของเป้าหมายกราไฟท์ของเราได้ (โปรดทราบว่าสำหรับสิ่งนี้ อุณหภูมิพื้นผิวเป้าหมายต้องไม่ต่ำกว่า 2700 ° C) ... ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว พลาสมาจะเกิดขึ้นเหนือพื้นผิวเป้าหมาย ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอม ซึ่งกักขังโดยการไหลของก๊าซเย็น ซึ่งนำไปสู่การระบายความร้อนด้วยพลาสม่าและการก่อตัวของกลุ่มคาร์บอน ดังนั้น ปรากฎว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการของการรวมกลุ่ม อะตอมของคาร์บอนจะถูกปิดด้วยการก่อตัวของโมเลกุล C 60 ทรงกลมของเฟรมที่มีขนาด 0D (กล่าวคือ จุดควอนตัม) ซึ่งแสดงไว้แล้วในรูปที่ 1.

การก่อตัวขึ้นเองของโมเลกุล C 60 ในพลาสมาคาร์บอนถูกค้นพบในการทดลองร่วมกันโดย G. Kroto, R. Curl และ R. Smoli ดำเนินการเป็นเวลาสิบวันในเดือนกันยายน พ.ศ. 2528 ท่อนาโนและนาโนคลัสเตอร์: ลำดับวงศ์ตระกูลของรูปแบบและแนวคิด ซึ่งอธิบายรายละเอียดประวัติศาสตร์ที่น่าสนใจของการค้นพบครั้งนี้และเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นก่อนหน้านั้น (ด้วยการทัศนศึกษาสั้น ๆ ในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์จนถึงยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาและแม้แต่สมัยโบราณ) และยังอธิบายแรงจูงใจของสิ่งแปลก ๆ ในแวบแรก (และเท่านั้น ได้อย่างรวดเร็วก่อน) ชื่อของโมเลกุลใหม่ - บัคมินสเตอร์ฟูลเลอรีน -เพื่อเป็นเกียรติแก่สถาปนิก R. Buckminster Fuller (ดูหนังสือ [Piotrovsky, Kiselev, 2006] ด้วย)

ต่อมาพบว่ามีโมเลกุลคาร์บอนทั้งตระกูล - ฟูลเลอรีน -ในรูปของรูปทรงหลายเหลี่ยมนูนประกอบด้วยใบหน้าหกเหลี่ยมและห้าเหลี่ยมเท่านั้น (รูปที่ 8)

มันคือการค้นพบฟูลเลอรีนที่กลายเป็น "กุญแจสีทอง" แห่งเวทมนตร์สู่โลกใหม่ของโครงสร้างระดับนาโนที่ทำจากคาร์บอนบริสุทธิ์ ซึ่งทำให้เกิดการระเบิดของงานในบริเวณนี้ จนถึงปัจจุบัน มีการค้นพบกระจุกคาร์บอนต่างๆ จำนวนมากที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม (ในความหมายตามตัวอักษร)

แต่กลับไปที่วัสดุนาโน

วัสดุนาโนวัสดุเรียกว่าหน่วยโครงสร้างซึ่งเป็นวัตถุนาโน (อนุภาคนาโน) เปรียบเสมือนอาคารวัสดุนาโนที่ทำจากอิฐ-นาโนวัตถุ ดังนั้นจึงเป็นผลดีที่สุดในการจำแนกวัสดุนาโนในแง่ของขนาดของทั้งตัวอย่างวัสดุนาโนเอง (ขนาดภายนอกของเมทริกซ์) และขนาดของวัตถุนาโนที่เป็นส่วนประกอบ การจำแนกประเภทที่ละเอียดที่สุดของประเภทนี้มีอยู่ในงาน โครงสร้างนาโนทั้ง 36 คลาสที่นำเสนอในงานนี้อธิบายถึงความหลากหลายของวัสดุนาโน ซึ่งบางส่วน (เช่น ฟูลเลอรีนที่กล่าวถึงหรือผงนาโนคาร์บอนที่กล่าวถึงข้างต้น) ได้รับการสังเคราะห์สำเร็จแล้ว และบางส่วนยังคงรอการดำเนินการทดลอง

ทำไมมันไม่ง่ายอย่างนี้

ดังนั้นเราจึงสามารถกำหนดแนวคิดของ "นาโนศาสตร์" "นาโนเทคโนโลยี" และ "วัสดุนาโน" ที่น่าสนใจสำหรับเราอย่างเคร่งครัดได้ก็ต่อเมื่อเราเข้าใจว่า "วัตถุนาโน" คืออะไร

ในทางกลับกัน "Nanoobject" มีสองคำจำกัดความ อย่างแรก ง่ายกว่า (เทคโนโลยี): สิ่งเหล่านี้คือวัตถุ (อนุภาค) ที่มีคุณสมบัติขนาด ประมาณ 1-100 นาโนเมตรอย่างน้อยหนึ่งมิติ คำจำกัดความที่สอง ทางวิทยาศาสตร์มากกว่า ทางกายภาพ: วัตถุที่มีมิติลดลง (ซึ่ง ง ≤ d* อย่างน้อยหนึ่งมิติ)

เท่าที่เราทราบไม่มีคำจำกัดความอื่น ๆ

อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าคำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ก็มีข้อบกพร่องร้ายแรงเช่นกัน กล่าวคือในทางตรงกันข้ามกับเทคโนโลยีจะกำหนดขีด จำกัด บนของระดับนาโนเท่านั้น ควรมีขีด จำกัด ที่ต่ำกว่าหรือไม่? ในความเห็นของเราก็ควร เหตุผลแรกสำหรับการมีอยู่ของขีด จำกัด ล่างโดยตรงตามสาระสำคัญทางกายภาพของคำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ของวัตถุนาโน เนื่องจากผลกระทบของการลดขนาดส่วนใหญ่ที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นผลจากการกักขังควอนตัม หรือปรากฏการณ์ที่มีลักษณะเป็นจังหวะ กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกมันจะถูกสังเกตเมื่อความยาวของเอฟเฟกต์และขนาดของวัตถุตรงกัน กล่าวคือ ไม่เพียงแต่สำหรับ NS ≤ NS*ซึ่งได้พูดคุยกันไปแล้ว แต่ในขณะเดียวกัน ถ้าขนาด NSเกินขีดจำกัดล่างที่แน่นอน NS** (NS** ≤ NS ≤ NS*). ยิ่งไปกว่านั้น เป็นที่แน่ชัดว่าปริมาณ NS *อาจแตกต่างกันไปตามปรากฏการณ์ต่าง ๆ แต่ต้องเกินขนาดของอะตอม

ให้เราอธิบายข้างต้นด้วยตัวอย่างสารประกอบคาร์บอน โพลีไซคลิก อะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน (PAHs) เช่น แนฟทาลีน เบนไพรีน ไครซีน เป็นต้น เป็นแอนะล็อกอย่างเป็นทางการของกราฟีน นอกจากนี้ PAH ที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักมีสูตรทั่วไป C 222 H 44 และมีวงแหวนเบนซีน 10 วงในแนวทแยง อย่างไรก็ตาม พวกมันไม่มีคุณสมบัติที่น่าอัศจรรย์เหมือนที่กราฟีนมี และพวกมันไม่สามารถถูกมองว่าเป็นอนุภาคนาโนได้ เช่นเดียวกับนาโนไดมอนด์: สูงถึง ~ 4-5 นาโนเมตร เหล่านี้เป็นนาโนไดมอนด์ แต่ใกล้กับขอบเขตเหล่านี้ และถึงแม้จะไปไกลกว่านั้น ไดอะมานดอยด์ที่สูงกว่า (แอนะล็อกของอดามันเทนที่มีเซลล์เพชรควบแน่นเป็นพื้นฐานของโครงสร้าง) เข้าใกล้

ดังนั้น หากอยู่ในขอบเขตที่จำกัด ขนาดของวัตถุในสามมิติทั้งหมดนั้นเท่ากับขนาดของอะตอม ตัวอย่างเช่น คริสตัลที่ประกอบด้วยวัตถุ 0 มิติดังกล่าวจะไม่ใช่วัสดุนาโน แต่เป็นผลึกของอะตอมธรรมดา มันชัดเจน เป็นที่ชัดเจนว่าจำนวนอะตอมในวัตถุนาโนยังต้องเกินหนึ่ง ถ้านาโนออบเจ็กต์มีค่าทั้งสามค่า NSน้อยกว่า NS **,เขาหยุดที่จะเป็น วัตถุดังกล่าวจะต้องอธิบายในภาษาที่อธิบายอะตอมแต่ละตัว

และถ้าไม่ใช่ทั้งสามขนาด แต่มีเพียงหนึ่งขนาดเท่านั้น? วัตถุดังกล่าวยังคงเป็นวัตถุนาโนหรือไม่? แน่นอนใช่. ตัวอย่างเช่น กราฟีนที่กล่าวถึงแล้วเป็นวัตถุดังกล่าว ความจริงที่ว่าขนาดลักษณะเฉพาะของกราฟีนในมิติเดียวเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมคาร์บอนไม่ได้กีดกันคุณสมบัติของวัสดุนาโน และคุณสมบัติเหล่านี้ก็มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว วัดค่าการนำไฟฟ้า เอฟเฟกต์ Shubnikov - de Haas และเอฟเฟกต์ควอนตัมฮอลล์ในฟิล์มกราฟีนที่มีความหนาอะตอม การทดลองยืนยันว่ากราฟีนเป็นสารกึ่งตัวนำที่มีช่องว่างแถบคลื่นเป็นศูนย์ ในขณะที่จุดสัมผัสระหว่างวาเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้า สเปกตรัมพลังงานของอิเล็กตรอนและรูจะเป็นเส้นตรงตามฟังก์ชันของเวกเตอร์คลื่น สเปกตรัมประเภทนี้มีอนุภาคที่มีมวลผลเป็นศูนย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โฟตอน นิวตริโน และอนุภาคสัมพัทธภาพ ความแตกต่างระหว่างโฟตอนและสารพาหะไร้มวลในกราฟีนก็คือ โฟตอนหลังเป็นเฟอร์มิออนและมีประจุ ในปัจจุบัน ยังไม่มีการเปรียบเทียบสำหรับเฟอร์มิออน Dirac ที่มีประจุไร้มวลเหล่านี้ท่ามกลางอนุภาคมูลฐานที่รู้จัก วันนี้ กราฟีนเป็นที่สนใจอย่างมากทั้งสำหรับการทดสอบสมมติฐานทางทฤษฎีมากมายจากด้านไฟฟ้ากระแสควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพ และสำหรับการสร้างอุปกรณ์นาโนอิเล็กทรอนิกส์ใหม่ โดยเฉพาะทรานซิสเตอร์แบบบัลลิสติกและอิเล็กตรอนเดี่ยว

สำหรับการอภิปรายของเรา มันสำคัญมากที่สิ่งที่ใกล้เคียงที่สุดกับแนวคิดของวัตถุนาโนคือขอบเขตของมิติที่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า mesoscopic ถูกรับรู้ นี่คือพื้นที่ขนาดต่ำสุดที่สมเหตุสมผลที่จะไม่พูดถึงคุณสมบัติของอะตอมหรือโมเลกุลแต่ละตัว แต่เกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุโดยรวม (เช่น เมื่อกำหนดอุณหภูมิ ความหนาแน่น หรือการนำของวัสดุ) . ขนาด Mesoscopic อยู่ในช่วง 1–100 นาโนเมตรพอดี (คำนำหน้า "meso-" มาจากคำภาษากรีกสำหรับ "ค่าเฉลี่ย" ซึ่งอยู่ตรงกลางระหว่างมิติอะตอมและมหภาค)

ทุกคนรู้ว่าจิตวิทยาเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของบุคคล ในขณะที่สังคมวิทยาเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของคนกลุ่มใหญ่ ดังนั้น ความสัมพันธ์ในกลุ่มคน 3-4 คนจึงมีลักษณะเหมือนมีโซ-ปรากฏการณ์ ในทำนองเดียวกัน ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น กองอะตอมขนาดเล็กเป็นสิ่งที่ไม่เหมือนกับ "กอง" ของอะตอมหรืออะตอมเดี่ยว

ควรสังเกตคุณลักษณะที่สำคัญอีกประการหนึ่งของคุณสมบัติของวัตถุนาโนที่นี่ แม้ว่าที่จริงแล้วไม่เหมือนกราฟีน แต่ท่อนาโนคาร์บอนและฟูลเลอรีนนั้นเป็นวัตถุ 1 และ 0 มิติอย่างเป็นทางการ ตามลำดับ โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด หรือค่อนข้างไม่ใช่ในเวลาเดียวกัน ประเด็นคือท่อนาโนเป็นชั้นโมโนอะตอมของกราฟีน 2 มิติที่ม้วนเป็นทรงกระบอก และฟูลเลอรีนเป็นชั้นคาร์บอน 2 มิติที่มีความหนาแบบโมโนอะตอม ปิดเหนือพื้นผิวของทรงกลม นั่นคือคุณสมบัติของ nanoobjects ไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับขนาดของพวกมันเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับลักษณะทอพอโลยีด้วย - เพียงแค่พูดตามรูปร่างของพวกมัน

ดังนั้น คำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้องของวัตถุนาโนควรเป็นดังนี้:

อ้าง:

เป็นวัตถุที่มีขนาด ≤ d . อย่างน้อยหนึ่งขนาด*ในขณะที่อย่างน้อยหนึ่งขนาดเกิน d ** กล่าวอีกนัยหนึ่ง วัตถุมีขนาดใหญ่พอที่จะมีคุณสมบัติมหภาคของสสาร แต่ในขณะเดียวกันก็มีมิติที่ลดลง กล่าวคือ อย่างน้อยก็ในมิติใดมิติหนึ่ง ก็มีขนาดเล็กพอสำหรับค่า ของคุณสมบัติเหล่านี้จะแตกต่างกันอย่างมากจากคุณสมบัติที่สอดคล้องกันของวัตถุมหภาคจากสารเดียวกัน ขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของวัตถุอย่างมาก ในกรณีนี้ค่าที่แน่นอนของมิติd*และ d ** สามารถเปลี่ยนแปลงได้ไม่เพียงแค่จากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติที่แตกต่างกันของสารเดียวกันด้วย

ความจริงที่ว่าการพิจารณาเหล่านี้ไม่ได้หมายความว่าเป็นนักวิชาการ (เช่น "กองทรายมีกี่เม็ด?") แต่มีความหมายลึกซึ้งในการทำความเข้าใจความสามัคคีของวิทยาศาสตร์และความต่อเนื่องของโลกรอบตัวเรา จะเห็นได้ชัดถ้า เราหันความสนใจไปที่วัตถุนาโนที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์

วัตถุนาโนอินทรีย์ - โครงสร้างซุปเปอร์โมเลกุล

ข้างต้น เราพิจารณาเฉพาะวัสดุอนินทรีย์ที่ค่อนข้างเป็นเนื้อเดียวกันเท่านั้น และทุกอย่างก็ไม่ง่ายอย่างนั้นอยู่แล้ว แต่มีสสารจำนวนมหาศาลบนโลก ซึ่งไม่เพียงยากเท่านั้น แต่ยังไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นเนื้อเดียวกัน เรากำลังพูดถึงโครงสร้างทางชีววิทยาและสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไป

โครงการนาโนเทคโนโลยีแห่งชาติอ้างว่าเป็นหนึ่งในเหตุผลที่น่าสนใจเป็นพิเศษในด้านระดับนาโน:

อ้าง:

เนื่องจากการจัดระเบียบอย่างเป็นระบบของสสารในระดับนาโนเป็นคุณลักษณะสำคัญของระบบทางชีววิทยา นาโนศาสตร์และเทคโนโลยีจะทำให้สามารถรวมส่วนประกอบเทียมและตระการตาไว้ในเซลล์ ดังนั้นจึงสร้างวัสดุที่มีการจัดโครงสร้างใหม่โดยอาศัยการเลียนแบบวิธีการประกอบตัวเองในธรรมชาติ

ให้เราลองหาความหมายของแนวคิดเรื่อง "นาโนขนาด" ที่ประยุกต์ใช้กับชีววิทยา จำไว้ว่าเมื่อผ่านไปยังช่วงขนาดนี้ คุณสมบัติจะต้องเปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐานหรืออย่างรวดเร็ว แต่ก่อนอื่น ให้เราจำไว้ว่าสามารถเข้าหานาโนรีเจียนได้สองวิธี: "จากบนลงล่าง" (การกระจายตัว) หรือ "จากล่างขึ้นบน" (การสังเคราะห์) ดังนั้นการเคลื่อนไหว "จากล่างขึ้นบน" สำหรับชีววิทยาจึงไม่มีอะไรมากไปกว่าการก่อตัวของสารเชิงซ้อนที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากโมเลกุลแต่ละโมเลกุล

มาพิจารณาสั้นๆ เกี่ยวกับพันธะเคมีที่กำหนดโครงสร้างและรูปร่างของโมเลกุล พันธะโควาเลนต์ที่แรกและแข็งแกร่งที่สุดคือลักษณะทิศทางที่เข้มงวด (จากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งเท่านั้น) และความยาวที่แน่นอนซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของพันธะ (เดี่ยว สอง สาม ฯลฯ) เป็นพันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอมที่กำหนด "โครงสร้างหลัก" ของโมเลกุลใด ๆ นั่นคืออะตอมใดและในลำดับใดที่เชื่อมโยงกัน

แต่มีพันธะประเภทอื่นที่กำหนดสิ่งที่เรียกว่าโครงสร้างรองของโมเลกุลซึ่งก็คือรูปร่างของมัน โดยหลักแล้วนี่คือพันธะไฮโดรเจน ซึ่งเป็นพันธะระหว่างอะตอมที่มีขั้วกับอะตอมไฮโดรเจน มันอยู่ใกล้กับพันธะโควาเลนต์มากที่สุดเนื่องจากมีลักษณะความยาวและทิศทางที่แน่นอนเช่นกัน อย่างไรก็ตาม พันธะนี้อ่อนแอ พลังงานของมันคือลำดับความสำคัญที่ต่ำกว่าพลังงานของพันธะโควาเลนต์ ประเภทที่เหลือของปฏิสัมพันธ์เป็นแบบไม่มีทิศทางและไม่ได้มีลักษณะเฉพาะโดยความยาวของพันธะที่เกิดขึ้น แต่โดยอัตราการลดลงของพลังงานพันธะกับการเพิ่มระยะห่างระหว่างอะตอมที่มีปฏิสัมพันธ์ (การกระทำระยะไกล) พันธะไอออนิกเป็นการโต้ตอบระยะยาว ปฏิกิริยาของ Van der Waals นั้นเป็นระยะสั้น ดังนั้น ถ้าระยะห่างระหว่างสองอนุภาคเพิ่มขึ้นโดย NSครั้ง แล้วในกรณีของพันธะไอออนิก แรงดึงดูดจะลดลงเหลือ 1 / NS 2 จากค่าเริ่มต้นในกรณีของการโต้ตอบ van der Waals ที่กล่าวถึงแล้ว - ถึง 1 / NS 3 หรือมากกว่า (สูงสุด 1 / NS 12). อันตรกิริยาทั้งหมดนี้ในกรณีทั่วไปสามารถกำหนดได้ว่าเป็นอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุล

ให้เราพิจารณาแนวคิดดังกล่าวว่าเป็น "โมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ" ควรตระหนักว่าโมเลกุลของสสารนั้นเป็นที่สนใจของนักเคมีและนักฟิสิกส์เท่านั้น พวกเขาสนใจโครงสร้างของมัน ("โครงสร้างหลัก") รูปร่างของมัน ("โครงสร้างรอง") ตัวชี้วัดระดับมหภาค เช่น สถานะของการรวมกลุ่ม ความสามารถในการละลาย จุดหลอมเหลวและจุดเดือด ฯลฯ และด้วยกล้องจุลทรรศน์ (ผลกระทบทางอิเล็กทรอนิกส์ และอิทธิพลของอะตอมร่วมกันในโมเลกุลที่กำหนด คุณสมบัติของสเปกตรัมเป็นการสำแดงของปฏิกิริยาเหล่านี้) กล่าวอีกนัยหนึ่งเรากำลังพูดถึงการศึกษาคุณสมบัติที่แสดงโดยหลักการหนึ่งโมเลกุล จำได้ว่า ตามคำนิยาม โมเลกุลเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่มีคุณสมบัติทางเคมีของมัน

จากมุมมองของชีววิทยา โมเลกุลที่ "โดดเดี่ยว" (ในกรณีนี้ไม่สำคัญว่าจะเป็นโมเลกุลเดียวหรือจำนวนโมเลกุลที่เหมือนกันจำนวนหนึ่ง) ไม่สามารถแสดงคุณสมบัติทางชีวภาพใดๆ ได้ วิทยานิพนธ์นี้ฟังดูค่อนข้างขัดแย้ง แต่เราลองมาพิสูจน์กัน

ลองพิจารณาโดยใช้ตัวอย่างเอนไซม์ - โมเลกุลโปรตีนที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมี ตัวอย่างเช่น เอ็นไซม์เฮโมโกลบินซึ่งให้การขนส่งออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อ ประกอบด้วยโมเลกุลโปรตีนสี่ตัว (หน่วยย่อย) และกลุ่มที่เรียกว่าเทียมหนึ่งตัว - heme ซึ่งมีอะตอมของเหล็กซึ่งจับกับหน่วยย่อยโปรตีนของเฮโมโกลบินโดยไม่มีโควาเลนต์

หลักหรือมากกว่าการมีส่วนร่วมที่กำหนดในอันตรกิริยาของหน่วยย่อยโปรตีนและ heme อันตรกิริยาที่นำไปสู่การก่อตัวและความเสถียรของคอมเพล็กซ์ซูปราโมเลคิวลาร์ซึ่งเรียกว่าเฮโมโกลบินนั้นเกิดจากแรงซึ่งบางครั้งเรียกว่าปฏิกิริยาไม่ชอบน้ำ แต่เป็นตัวแทนของพลังของ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล พันธะที่เกิดจากแรงเหล่านี้อ่อนแอกว่าพันธะโควาเลนต์มาก แต่ในการปฏิสัมพันธ์เสริมกัน เมื่อพื้นผิวสองพื้นผิวเข้ามาใกล้กันมาก จำนวนของพันธะอ่อนเหล่านี้จะมีจำนวนมาก ดังนั้นพลังงานปฏิสัมพันธ์ทั้งหมดของโมเลกุลจึงสูงเพียงพอ และสารเชิงซ้อนที่ได้นั้นค่อนข้างคงที่ แต่จนกระทั่งพันธะเหล่านี้ก่อตัวขึ้นระหว่างหน่วยย่อยทั้งสี่ จนกระทั่งกลุ่มเทียม (อัญมณี) รวมเข้าด้วยกัน (อีกครั้งเนื่องจากพันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์) ไม่ว่าในกรณีใด ๆ แต่ละส่วนของเฮโมโกลบินจะจับออกซิเจน และยิ่งไปกว่านั้น พวกมันไม่สามารถถ่ายโอนได้ทุกที่ ดังนั้นจึงไม่มีกิจกรรมทางชีวภาพนี้ (เหตุผลเดียวกันนี้สามารถขยายไปยังเอนไซม์ทั้งหมดโดยทั่วไปได้)

ในกรณีนี้ กระบวนการของตัวเร่งปฏิกิริยาเองแสดงถึงการก่อตัวในปฏิกิริยาของคอมเพล็กซ์อย่างน้อยสององค์ประกอบ - ตัวเร่งปฏิกิริยาเองและโมเลกุล (โมเลกุล) ที่เรียกว่าสารตั้งต้น (s) ซึ่งผ่าน (ของพวกเขา) บางชนิด การเปลี่ยนแปลงทางเคมีภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา กล่าวอีกนัยหนึ่ง ควรสร้างสารเชิงซ้อนที่มีโมเลกุลอย่างน้อยสองโมเลกุล นั่นคือ สารเชิงซ้อนซูปราโมเลคิวลาร์ (ซูปราโมเลคิวลาร์)

แนวคิดของการโต้ตอบเสริมถูกเสนอครั้งแรกโดย E. Fischer เพื่ออธิบายปฏิสัมพันธ์ของสารยากับเป้าหมายในร่างกายและเรียกว่าปฏิสัมพันธ์ "กุญแจล็อค" แม้ว่ายา (และสารชีวภาพอื่นๆ) จะไม่ใช่เอนไซม์ในทุกกรณี แต่ก็สามารถก่อให้เกิดผลกระทบทางชีวภาพได้ก็ต่อเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับเป้าหมายทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องเท่านั้น และปฏิสัมพันธ์ดังกล่าว อีกครั้ง ไม่มีอะไรมากไปกว่าการก่อตัวของสารเชิงซ้อนซูเปอร์โมเลกุล

ดังนั้นการปรากฏตัวของโมเลกุล "ธรรมดา" ของคุณสมบัติใหม่โดยพื้นฐาน (ในกรณีนี้คือกิจกรรมทางชีวภาพ) เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสารเชิงซ้อนซูปราโมเลกุล (supramolecular) กับโมเลกุลอื่น ๆ เนื่องจากแรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล นี่คือการจัดเรียงของเอ็นไซม์และระบบส่วนใหญ่ในร่างกาย (ตัวรับ เยื่อหุ้ม ฯลฯ) รวมถึงโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งบางครั้งเรียกว่า "เครื่องจักร" ทางชีวภาพ (ไรโบโซม, ATPase เป็นต้น) และสิ่งนี้เกิดขึ้นอย่างแม่นยำในระดับ ขนาดนาโนเมตร -จากหนึ่งถึงหลายสิบนาโนเมตร

ด้วยความซับซ้อนเพิ่มเติมและการเพิ่มขนาด (มากกว่า 100 นาโนเมตร) กล่าวคือ เมื่อเปลี่ยนไปเป็นอีกมิติหนึ่ง (ระดับไมโคร) ระบบที่ซับซ้อนมากขึ้นก็เกิดขึ้นได้ ซึ่งไม่เพียงแต่จะมีอยู่และปฏิสัมพันธ์อย่างอิสระ (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การแลกเปลี่ยนพลังงาน) กับ สภาพแวดล้อมโดยรอบ แต่ยังรวมถึงการสืบพันธุ์ด้วยตนเอง นั่นคือคุณสมบัติของทั้งระบบเปลี่ยนไปอีกครั้ง - มันซับซ้อนมากจนสามารถสืบพันธุ์ได้เองสิ่งที่เราเรียกว่าโครงสร้างชีวิตปรากฏขึ้น

นักคิดหลายคนพยายามนิยามชีวิตซ้ำแล้วซ้ำเล่า โดยไม่ต้องอภิปรายในเชิงปรัชญา เราสังเกตว่า ในความเห็นของเรา ชีวิตคือการมีอยู่ของโครงสร้างที่สร้างตัวเองได้ และโครงสร้างชีวิตเริ่มต้นจากเซลล์เดียว ชีวิตเป็นปรากฏการณ์ระดับจุลภาคและมหภาค แต่กระบวนการหลักที่รับรองการทำงานของระบบสิ่งมีชีวิตนั้นเกิดขึ้นที่ระดับนาโน

การทำงานของเซลล์ที่มีชีวิตในฐานะอุปกรณ์ควบคุมตนเองแบบบูรณาการที่มีลำดับชั้นของโครงสร้างที่เด่นชัดนั้นรับประกันได้ด้วยการย่อขนาดที่ระดับนาโน เห็นได้ชัดว่าการย่อขนาดที่ระดับนาโนเป็นคุณลักษณะพื้นฐานของชีวเคมี ดังนั้นวิวัฒนาการของชีวิตจึงประกอบด้วยการเกิดขึ้นและการรวมเข้าด้วยกันของรูปแบบต่างๆ ของวัตถุที่มีโครงสร้างนาโน มันคือส่วนขนาดนาโนของลำดับชั้นโครงสร้าง ซึ่งจำกัดขนาดทั้งจากด้านบนและด้านล่าง (!) ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับลักษณะที่ปรากฏและความสามารถของเซลล์ในการดำรงอยู่ นั่นคือระดับของระดับนาโนที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงจากระดับโมเลกุลไปสู่ระดับของสิ่งมีชีวิต

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการย่อขนาดที่ระดับนาโนเป็นคุณลักษณะพื้นฐานของชีวเคมี จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะพิจารณาการจัดการทางชีวเคมีใดๆ เนื่องจากนาโนเทคโนโลยี - นาโนเทคโนโลยียังคงสันนิษฐานถึงการออกแบบ ไม่ใช่การใช้โมเลกุลและอนุภาคเพียงเล็กน้อย

บทสรุป

ในตอนต้นของบทความ เราได้พยายามจัดประเภทวัตถุของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติต่างๆ ตามหลักการของขนาดลักษณะเฉพาะของวัตถุที่ศึกษา ให้เรากลับมาที่สิ่งนี้อีกครั้ง และใช้การจำแนกประเภทนี้ เราพบว่าฟิสิกส์อะตอมซึ่งศึกษาปฏิสัมพันธ์ภายในอะตอมนั้นเป็นมิติย่อย (femto- และ pico-)

เคมีอนินทรีย์และอินทรีย์ "ปกติ" คือขนาดอังสตรอม ระดับของโมเลกุลแต่ละโมเลกุลหรือพันธะภายในผลึกของสารอนินทรีย์ แต่ชีวเคมีเป็นระดับของระดับนาโน ระดับของการดำรงอยู่และการทำงานของโครงสร้างซูเปอร์โมเลกุลที่เสถียรโดยแรงระหว่างโมเลกุลที่ไม่ใช่โควาเลนต์

แต่โครงสร้างทางชีวเคมียังคงค่อนข้างง่าย และสามารถทำงานได้ค่อนข้างอิสระ ( ในหลอดทดลองถ้าคุณชอบ). ความซับซ้อนเพิ่มเติม การก่อตัวของตระการตาที่ซับซ้อนโดยโครงสร้างซูปราโมเลคิวลาร์ - นี่คือการเปลี่ยนผ่านไปสู่โครงสร้างที่สร้างตัวเองได้เอง, การเปลี่ยนผ่านไปสู่การใช้ชีวิต และที่นี่ ในระดับเซลล์แล้ว พวกนี้มีขนาดเล็ก และที่ระดับของสิ่งมีชีวิต - ขนาดมหภาค นี่คือชีววิทยาและสรีรวิทยา

ระดับนาโนเป็นบริเวณช่วงเปลี่ยนผ่านจากระดับโมเลกุล ซึ่งเป็นพื้นฐานของการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุล จนถึงระดับของสิ่งมีชีวิต ระดับการดำรงอยู่ของโครงสร้างการสืบพันธุ์ด้วยตนเอง และอนุภาคนาโน ซึ่งเป็นซูเปอร์โมเลกุล โครงสร้างที่เสถียรโดยแรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเป็นรูปแบบการนำส่งจากโมเลกุลแต่ละโมเลกุลไปสู่ระบบการทำงานที่ซับซ้อน นี้สามารถสะท้อนให้เห็นโดยแผนภาพที่เน้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งความต่อเนื่องของธรรมชาติ (รูปที่ 9) ในโครงการนี้ โลกของระดับนาโนจะตั้งอยู่ระหว่างโลกของอะตอม-โมเลกุลและโลกของสิ่งมีชีวิต ซึ่งประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุลเดียวกัน แต่จัดเป็นโครงสร้างที่สร้างตัวเองซ้ำที่ซับซ้อน และกำหนดการเปลี่ยนผ่านจากโลกหนึ่งไปอีกโลกหนึ่ง ไม่เพียง (และไม่มาก) ตามขนาดของโครงสร้าง แต่ด้วยความซับซ้อน ... ธรรมชาติได้ประดิษฐ์และใช้โครงสร้างเหนือโมเลกุลในระบบสิ่งมีชีวิตเมื่อนานมาแล้ว ในทางกลับกัน เราไม่สามารถเข้าใจได้เสมอ นับประสาอะไรกับสิ่งที่ธรรมชาติทำได้ง่ายและเป็นธรรมชาติ แต่ไม่มีใครคาดหวังความโปรดปรานจากเธอ เราต้องเรียนรู้จากเธอ

เลวอน โบริโซวิช ปิโอตรอฟสกี
สถาบันวิจัยเวชศาสตร์ทดลอง SZO RAMS เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก
Evgeny Adolfovich Katz,
มหาวิทยาลัยที่ตั้งชื่อตาม Ben-Gurion ในเนเกฟ อิสราเอล

ตัวแปลงความยาวและระยะทาง ตัวแปลงมวล ตัวแปลงปริมาณจำนวนมากและปริมาณอาหาร ตัวแปลงพื้นที่ สูตรการทำอาหาร ปริมาณและหน่วยแปลง ตัวแปลงอุณหภูมิ ตัวแปลงหน่วยอุณหภูมิ ตัวแปลงโมดูลัสของ Young พลังงานและพลังงาน ตัวแปลงพลังงาน ตัวแปลงพลังงาน ตัวแปลงแรง ตัวแปลงเวลา ตัวแปลงความเร็วเชิงเส้น ตัวแปลงมุมแบน ประสิทธิภาพเชิงความร้อนและตัวเลขประสิทธิภาพเชื้อเพลิง ระบบการแปลง ตัวแปลงของระบบการวัดข้อมูล อัตราสกุลเงิน ขนาดเสื้อผ้าและรองเท้าของผู้หญิง ขนาดเสื้อผ้าและรองเท้าของผู้ชาย ตัวแปลงความเร็วเชิงมุมและอัตราการหมุน ตัวแปลงความเร่ง ตัวแปลงความเร่งเชิงมุม ตัวแปลงความหนาแน่น ตัวแปลงปริมาตรจำเพาะ โมเมนต์ของความเฉื่อย ตัวแปลงโมเมนต์ของตัวแปลง ตัวแปลงแรงบิด ค่าความร้อนจำเพาะ (มวล ) ตัวแปลง ความหนาแน่นของพลังงานและค่าความร้อนจำเพาะ (ปริมาตร) ตัวแปลง ตัวแปลงความแตกต่างของอุณหภูมิ ตัวแปลงค่าสัมประสิทธิ์ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ตัวแปลงค่าความต้านทานความร้อน ตัวแปลงค่าการนำความร้อน ตัวแปลงความจุความร้อนจำเพาะ ตัวแปลงค่าความร้อนและพลังงานรังสี ตัวแปลงความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อน ตัวแปลงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ตัวแปลงอัตราการไหลเชิงปริมาตร ค่าสัมบูรณ์) ความหนืด ตัวแปลงค่าความหนืดจลนศาสตร์ ตัวแปลงแรงตึงผิว ตัวแปลงความตึงผิว ตัวแปลงการซึมผ่านของไอ ตัวแปลงความสามารถในการซึมผ่านของไอและอัตราการถ่ายโอนไอ ตัวแปลงระดับเสียง ตัวแปลงความไวของไมโครโฟน ตัวแปลงระดับแรงดันเสียง (SPL) ตัวแปลงระดับแรงดันเสียงพร้อมแรงดันอ้างอิงที่เลือกได้ ตัวแปลงความสว่าง ตัวแปลงความเข้มของแสง ตัวแปลงความเข้มของแสงเป็น แผนภูมิตัวแปลงคอมพิวเตอร์ ตัวแปลงความถี่และความยาวคลื่น กำลังแสงเป็นไดออปเตอร์ x และความยาวโฟกัส กำลังแสงในไดออปเตอร์และกำลังขยายเลนส์ (×) ตัวแปลงประจุไฟฟ้า ตัวแปลงประจุไฟฟ้า ตัวแปลงความหนาแน่นประจุเชิงเส้น ตัวแปลงความหนาแน่นประจุที่พื้นผิว ตัวแปลงความหนาแน่นประจุจำนวนมาก ไฟฟ้า ตัวแปลงความหนาแน่นกระแสเชิงเส้น กระแสไฟตรง ตัวแปลงความหนาแน่นกระแสพื้นผิว ตัวแปลงความแรงสนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้าและตัวแปลงแรงดัน ตัวแปลง ไฟฟ้า ตัวแปลงความต้านทานไฟฟ้า ตัวแปลงค่าการนำไฟฟ้า ตัวแปลงค่าการนำไฟฟ้า ตัวแปลงประจุไฟฟ้า ตัวเหนี่ยวนำประจุไฟฟ้า ตัวแปลงเกจของ American Wire ระดับเป็น dBm (dBm หรือ dBmW), dBV (dBV), วัตต์ ฯลฯ หน่วย ตัวแปลงแรงแม่เหล็ก ตัวแปลงความแรงของสนามแม่เหล็ก ตัวแปลงฟลักซ์แม่เหล็ก ตัวแปลงการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก การแผ่รังสี การแผ่รังสีไอออไนซ์ สารแปลงอัตราการดูดซึม กัมมันตภาพรังสี การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี การแผ่รังสีของตัวแปลงปริมาณแสง Absorbed Dose Converter Decimal Prefix Converter การถ่ายโอนข้อมูล Typography และ Image Processing Unit Converter ตัวแปลงหน่วยปริมาตรไม้ การคำนวณ Molar Mass ตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมี D.I. Mendeleev

1 มิลลิ [m] ​​= 1,000 ไมโคร [mk]

ค่าเริ่มต้น

มูลค่าแปลง

ไม่มีคำนำหน้า iotta zetta exa peta tera giga mega kilo hecto deca deci santi milli micro nano pico femto atto zepto yokto

ระบบเมตริกและระบบสากลของหน่วย (SI)

บทนำ

ในบทความนี้ เราจะพูดถึงระบบเมตริกและประวัติของระบบ เราจะดูว่ามันเริ่มต้นอย่างไรและทำไม และค่อยๆ กลายเป็นสิ่งที่เรามีในปัจจุบันนี้ได้อย่างไร นอกจากนี้เรายังจะดูระบบ SI ซึ่งได้รับการพัฒนาจากระบบเมตริกของการวัด

สำหรับบรรพบุรุษของเราซึ่งอาศัยอยู่ในโลกที่เต็มไปด้วยอันตราย ความสามารถในการวัดปริมาณต่างๆ ในที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของพวกมันทำให้เราเข้าใจถึงแก่นแท้ของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติมากขึ้น รู้จักสภาพแวดล้อมของพวกมัน และรับโอกาสที่จะมีอิทธิพลต่อสิ่งที่อยู่รอบตัวพวกเขา นั่นคือเหตุผลที่ผู้คนพยายามคิดค้นและปรับปรุงระบบการวัดต่างๆ ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนามนุษย์ การมีระบบการวัดมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าตอนนี้ การสร้างบ้าน การเย็บเสื้อผ้าที่มีขนาดต่างกัน การเตรียมอาหารและแน่นอน การแลกเปลี่ยนและการแลกเปลี่ยนไม่สามารถทำได้หากไม่มีการวัด หลายคนเชื่อว่าการสร้างและการนำระบบ SI สากลมาใช้เป็นความสำเร็จที่ร้ายแรงที่สุด ไม่เพียงแต่ในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการพัฒนาของมนุษยชาติโดยทั่วไปด้วย

ระบบการวัดระยะแรก

ในระบบการวัดและระบบตัวเลขในยุคแรกๆ มนุษย์ใช้วัตถุดั้งเดิมในการวัดและเปรียบเทียบ ตัวอย่างเช่น เชื่อกันว่าระบบทศนิยมเกิดขึ้นจากการที่เรามีสิบนิ้วและนิ้วเท้า มือของเราอยู่กับเราเสมอ - ดังนั้นตั้งแต่สมัยโบราณผู้คนจึงใช้นิ้ว (และยังคงใช้) ในการนับ ถึงกระนั้น เราไม่เคยใช้ระบบฐาน 10 ในการนับเสมอไป และระบบเมตริกเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ค่อนข้างใหม่ แต่ละภูมิภาคมีระบบหน่วยของตนเอง และแม้ว่าระบบเหล่านี้จะมีความเหมือนกันมาก แต่ระบบส่วนใหญ่ยังคงแตกต่างกันมากจนการแปลงหน่วยการวัดจากระบบหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่งมักเป็นปัญหาเสมอ ปัญหานี้ทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ กับการพัฒนาการค้าระหว่างชนชาติต่างๆ

ความแม่นยำของระบบการวัดและตุ้มน้ำหนักระบบแรกนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของวัตถุที่ล้อมรอบคนที่พัฒนาระบบเหล่านี้โดยตรง เป็นที่ชัดเจนว่าการวัดนั้นไม่ถูกต้อง เนื่องจาก "อุปกรณ์วัด" ไม่ได้วัดขนาดที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น อวัยวะส่วนต่างๆ มักใช้วัดความยาว วัดมวลและปริมาตรโดยใช้ปริมาตรและมวลของเมล็ดพืชและวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ ซึ่งมีขนาดเท่ากัน ด้านล่างเราจะพิจารณายูนิตดังกล่าวให้ละเอียดยิ่งขึ้น

การวัดความยาว

ในอียิปต์โบราณ ตอนแรกวัดความยาวอย่างง่าย ข้อศอกและต่อมาด้วยศอกพระราชทาน ความยาวศอกถูกกำหนดเป็นส่วนจากส่วนโค้งศอกถึงปลายนิ้วเท้ากลางที่ขยายออกไป ดังนั้นศอกของราชวงศ์จึงถูกกำหนดให้เป็นศอกของฟาโรห์ที่ปกครอง ศอกจำลองถูกสร้างขึ้นและเผยแพร่ให้ประชาชนทั่วไปได้ใช้วัดความยาวของตนเอง แน่นอนว่านี่เป็นหน่วยตามอำเภอใจที่เปลี่ยนไปเมื่อผู้ครองราชย์คนใหม่เข้าครอบครองบัลลังก์ บาบิโลนโบราณใช้ระบบที่คล้ายคลึงกันโดยมีความแตกต่างเล็กน้อย

ข้อศอกแบ่งออกเป็นหน่วยเล็ก ๆ : ปาล์ม, มือ, ธัญพืช(ฟุต) และ คุณ(นิ้ว) ซึ่งแสดงตามลำดับโดยความกว้างของฝ่ามือ มือ (ด้วยนิ้วโป้ง) เท้าและนิ้วเท้า ในเวลาเดียวกัน พวกเขาตัดสินใจที่จะตกลงกันว่าจะกี่นิ้วบนฝ่ามือ (4) ในมือ (5) และข้อศอก (28 ในอียิปต์และ 30 ในบาบิโลน) สะดวกและแม่นยำกว่าอัตราส่วนการวัดทุกครั้ง

การวัดมวลและน้ำหนัก

น้ำหนักยังอิงตามพารามิเตอร์ของรายการต่างๆ เมล็ดพืช เมล็ดพืช ถั่ว และสิ่งของที่คล้ายกันถูกนำมาใช้เป็นเครื่องวัดน้ำหนัก ตัวอย่างคลาสสิกของหน่วยมวลที่ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบันคือ กะรัต... ตอนนี้กะรัตวัดมวลของอัญมณีและไข่มุก และเมื่อน้ำหนักของเมล็ดของต้น carob หรือที่เรียกว่า carob จะถูกกำหนดเป็นกะรัต ต้นไม้ได้รับการปลูกฝังในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนและเมล็ดของต้นไม้นั้นมีมวลคงที่ดังนั้นจึงสะดวกที่จะใช้เป็นตัวชี้วัดน้ำหนักและมวล ในที่ต่างๆ เมล็ดพืชที่แตกต่างกันถูกใช้เป็นหน่วยน้ำหนักขนาดเล็ก และหน่วยที่ใหญ่กว่ามักจะใช้หน่วยที่เล็กกว่าหลายเท่าตัว นักโบราณคดีมักพบตุ้มน้ำหนักขนาดใหญ่คล้ายคลึงกัน ซึ่งมักทำจากหิน ประกอบด้วย 60, 100 และหน่วยขนาดเล็กอื่นๆ เนื่องจากไม่มีมาตรฐานเดียวสำหรับจำนวนยูนิตขนาดเล็กและน้ำหนัก จึงทำให้เกิดข้อขัดแย้งเมื่อผู้ขายและผู้ซื้อซึ่งอาศัยอยู่ในที่ต่างๆ มาพบกัน

การวัดปริมาณ

ในขั้นต้น ปริมาตรยังวัดโดยใช้วัตถุขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น ปริมาตรของหม้อหรือเหยือกถูกกำหนดโดยการเติมวัตถุขนาดเล็กที่มีปริมาตรค่อนข้างมาตรฐานจนเต็ม เช่น เมล็ดพืช อย่างไรก็ตาม การขาดมาตรฐานทำให้เกิดปัญหาในการวัดปริมาตรเช่นเดียวกับการวัดมวล

วิวัฒนาการของระบบการวัดต่างๆ

ระบบการวัดของกรีกโบราณมีพื้นฐานมาจากอียิปต์โบราณและบาบิโลนและชาวโรมันสร้างระบบของพวกเขาบนพื้นฐานของภาษากรีกโบราณ จากนั้นด้วยไฟและดาบและแน่นอนว่าด้วยการค้าขาย ระบบเหล่านี้จึงแพร่กระจายไปทั่วยุโรป ควรสังเกตว่าเรากำลังพูดถึงระบบที่พบบ่อยที่สุดเท่านั้นที่นี่ แต่ยังมีระบบการวัดและตุ้มน้ำหนักอื่นๆ อีกมาก เนื่องจากการแลกเปลี่ยนและการค้าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกคนอย่างแท้จริง หากในพื้นที่ที่กำหนดไม่มีภาษาเขียนหรือการบันทึกผลลัพธ์ของการแลกเปลี่ยนไม่ใช่เรื่องปกติ เราสามารถเดาได้ว่าคนเหล่านี้วัดปริมาตรและน้ำหนักได้อย่างไร

มีระบบการวัดและน้ำหนักในระดับภูมิภาคที่หลากหลาย นี่เป็นเพราะการพัฒนาที่เป็นอิสระและอิทธิพลของระบบอื่น ๆ ที่มีต่อพวกเขาอันเป็นผลมาจากการค้าและการพิชิต ระบบที่แตกต่างกันไม่เพียงแต่อยู่ในประเทศต่างๆ กันเท่านั้น แต่บ่อยครั้งอยู่ในประเทศเดียวกัน ที่ซึ่งพวกเขามีของตัวเองในแต่ละเมืองการค้า เพราะผู้ปกครองท้องถิ่นไม่ต้องการให้มีความสามัคคีเพื่อรักษาอำนาจของตนไว้ ด้วยการพัฒนาด้านการเดินทาง การค้า อุตสาหกรรม และวิทยาศาสตร์ หลายประเทศพยายามที่จะรวมระบบการวัดและน้ำหนัก อย่างน้อยที่สุดก็ในดินแดนของประเทศของตน

ในศตวรรษที่ 13 และอาจจะเร็วกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์และนักปรัชญาได้พูดคุยกันถึงการสร้างระบบการวัดแบบรวมศูนย์ อย่างไรก็ตาม หลังจากการปฏิวัติฝรั่งเศสและการล่าอาณานิคมในภูมิภาคต่างๆ ของโลกโดยฝรั่งเศสและประเทศอื่นๆ ในยุโรปซึ่งมีระบบการวัดและตุ้มน้ำหนักอยู่แล้ว ระบบใหม่จึงได้รับการพัฒนาขึ้นในประเทศส่วนใหญ่ทั่วโลก ระบบใหม่นี้คือ ระบบเมตริกทศนิยม... มันขึ้นอยู่กับฐาน 10 นั่นคือสำหรับปริมาณทางกายภาพใด ๆ มีหน่วยพื้นฐานอยู่ในนั้นและหน่วยอื่น ๆ ทั้งหมดสามารถสร้างขึ้นในลักษณะมาตรฐานโดยใช้ส่วนนำหน้าทศนิยม แต่ละหน่วยเศษส่วนหรือหลายหน่วยสามารถแบ่งออกเป็นหน่วยย่อยสิบหน่วย และหน่วยที่เล็กกว่าเหล่านี้ ในทางกลับกัน สามารถแบ่งออกเป็นหน่วยที่เล็กกว่า 10 หน่วยเป็นต้น

อย่างที่เราทราบกันดีว่าระบบการวัดระยะแรกๆ ส่วนใหญ่ไม่ได้อิงจากฐาน 10 ความสะดวกของระบบฐาน 10 อยู่ที่ระบบตัวเลขที่เราคุ้นเคยมีฐานเดียวกัน ซึ่งทำให้สะดวกและรวดเร็ว แปลงจากหน่วยเล็กเป็นใหญ่และในทางกลับกัน นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าการเลือกสิบนิ้วเป็นฐานของระบบตัวเลขนั้นเป็นสิ่งที่ไม่แน่นอนและสัมพันธ์กับความจริงที่ว่าเรามีสิบนิ้วเท่านั้น และหากเรามีจำนวนนิ้วต่างกัน เราก็อาจจะใช้ระบบตัวเลขที่ต่างออกไป

ระบบเมตริก

ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาระบบเมตริก ต้นแบบที่มนุษย์สร้างขึ้นได้ถูกนำมาใช้เป็นตัววัดความยาวและน้ำหนัก เช่นเดียวกับระบบก่อนหน้านี้ ระบบเมตริกมีวิวัฒนาการมาจากระบบที่อิงตามมาตรฐานวัสดุและขึ้นอยู่กับความถูกต้องของระบบโดยอิงจากปรากฏการณ์ทางธรรมชาติและค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น หน่วยของเวลา หน่วยที่สอง ถูกกำหนดให้เป็นส่วนหนึ่งของปีเขตร้อน 1900 ข้อเสียของคำจำกัดความนี้คือความเป็นไปไม่ได้ของการตรวจสอบการทดลองของค่าคงที่นี้ในปีต่อๆ ไป ดังนั้น ช่วงที่สองจึงถูกกำหนดใหม่เป็นจำนวนคาบการแผ่รังสีที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับไฮเปอร์ไฟน์สองระดับของสถานะพื้นดินของอะตอมกัมมันตภาพรังสีซีเซียม-133 ที่หยุดนิ่งที่ 0 K เมตร ได้ถูกกำหนดใหม่เป็นระยะทางที่แสงเดินทางใน สูญญากาศในช่วงเวลาเท่ากับ 1/299 792 458 วินาที

ระบบหน่วยสากล (SI) ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของระบบเมตริก ควรสังเกตว่าตามธรรมเนียมระบบเมตริกประกอบด้วยหน่วยของมวล ความยาว และเวลา อย่างไรก็ตาม ในระบบ SI จำนวนหน่วยฐานได้รับการขยายเป็นเจ็ด เราจะพูดถึงพวกเขาด้านล่าง

ระบบหน่วยสากล (SI)

ระบบหน่วยสากล (SI) มีหน่วยพื้นฐานเจ็ดหน่วยสำหรับการวัดปริมาณพื้นฐาน (มวล เวลา ความยาว ความเข้มของการส่องสว่าง ปริมาณของสาร กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์) มัน กิโลกรัม(กก.) เพื่อวัดมวล ที่สอง(ส) เพื่อวัดเวลา เมตร(m) เพื่อวัดระยะทาง แคนเดลา(cd) เพื่อวัดความเข้มของการส่องสว่าง ตุ่น(ตัวย่อ mol) เพื่อวัดปริมาณของสาร กระแสไฟ(A) เพื่อวัดความแรงของกระแสไฟฟ้าและ เคลวิน(K) สำหรับการวัดอุณหภูมิ

ปัจจุบัน มีเพียงกิโลกรัมเท่านั้นที่มีมาตรฐานที่มนุษย์สร้างขึ้น ในขณะที่หน่วยที่เหลืออิงตามค่าคงที่ทางกายภาพสากลหรือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ สะดวกเนื่องจากค่าคงที่ทางกายภาพหรือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ใช้หน่วยเป็นฐานนั้นง่ายต่อการตรวจสอบเมื่อใดก็ได้ อีกทั้งไม่มีอันตรายจากการสูญเสียหรือความเสียหายต่อมาตรฐาน นอกจากนี้ ไม่จำเป็นต้องสร้างสำเนาของมาตรฐานเพื่อให้แน่ใจว่ามีอยู่ในส่วนต่างๆ ของโลก ซึ่งจะช่วยขจัดข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับความถูกต้องของการทำสำเนาของวัตถุจริง และทำให้มีความแม่นยำมากขึ้น

คำนำหน้าทศนิยม

ในการสร้างทวีคูณและหลายย่อยที่แตกต่างจากหน่วยพื้นฐานของระบบ SI ด้วยจำนวนเต็มจำนวนครั้ง ซึ่งเป็นกำลังสิบ จะใช้คำนำหน้าที่แนบมากับชื่อของหน่วยฐาน ด้านล่างนี้คือรายการคำนำหน้าที่ใช้ในปัจจุบันทั้งหมดและปัจจัยทศนิยมที่ใช้แทน:

ตัวอย่างเช่น 5 กิกะเมตร เท่ากับ 5,000,000,000 เมตร ในขณะที่ 3 ไมโครแคนเดลา เท่ากับ 0.000003 แคนเดลา เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าแม้ว่าจะมีคำนำหน้าในหน่วยกิโลกรัม แต่ก็เป็นหน่วย SI พื้นฐาน ดังนั้น คำนำหน้าข้างต้นจึงใช้กับกรัมเสมือนว่าเป็นหน่วยพื้นฐาน

ในขณะที่เขียนบทความนี้ เหลือเพียงสามประเทศที่ยังไม่ได้ใช้ระบบ SI ได้แก่ สหรัฐอเมริกา ไลบีเรีย และเมียนมาร์ หน่วยดั้งเดิมยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในแคนาดาและสหราชอาณาจักร แม้ว่า SI จะเป็นระบบอย่างเป็นทางการของหน่วยในประเทศเหล่านี้ แค่ไปที่ร้านและดูป้ายราคาต่อปอนด์สินค้าก็พอ (เพราะถูกกว่า!) หรือลองซื้อวัสดุก่อสร้างวัดเป็นเมตรและกิโลกรัม จะไม่ทำงาน! ไม่ต้องพูดถึงบรรจุภัณฑ์ของสินค้า ซึ่งทุกอย่างมีหน่วยเป็นกรัม กิโลกรัม และลิตร แต่ไม่ใช่ทั้งหมด แต่แปลงจากปอนด์ ออนซ์ ไพน์ และควอร์ต การจัดเก็บน้ำนมในตู้เย็นยังคำนวณต่อครึ่งแกลลอนหรือแกลลอน ไม่ใช่ต่อกล่องนมลิตร

คุณพบว่าการแปลหน่วยการวัดจากภาษาหนึ่งเป็นอีกภาษาหนึ่งทำได้ยากหรือไม่ เพื่อนร่วมงานพร้อมที่จะช่วยเหลือคุณ โพสต์คำถามไปที่ TCTermsและคุณจะได้รับคำตอบภายในไม่กี่นาที

การคำนวณสำหรับการแปลงหน่วยในตัวแปลง " ตัวแปลงคำนำหน้าทศนิยม»ดำเนินการโดยใช้ฟังก์ชัน unitconversion.org

Nano, Fatos Fatos Thanas Nano วันเกิด: 16 กันยายน 2495 สถานที่เกิด: ติรานาสัญชาติ: แอลเบเนีย ... Wikipedia

อาจหมายถึง: Fatos Nano นักการเมืองชาวแอลเบเนีย อดีตนายกรัฐมนตรีแอลเบเนีย "นาโน" (จากภาษากรีกอื่น ๆ Νᾶνος, nanos gnome, dwarf) เป็นหนึ่งในคำนำหน้า SI (10 9 หนึ่งในพันล้าน) การกำหนด: รัสเซีย n, n นานาชาติ ตัวอย่าง: ... ... Wikipedia

ลูกคิดนาโน ลูกคิดขนาดนาโนที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ของ IBM ในเมืองซูริก (สวิตเซอร์แลนด์) ในปี 2539 แถวที่มีความเสถียรของโมเลกุลสิบตัวทำหน้าที่เหมือนการนับซี่ "สนับมือ" ทำจากฟูลเลอรีนและใช้เข็มสแกนนำทาง ... ... Wikipedia

นาโน ... [กรีก. คนแคระนาโน] ส่วนแรกของคำประสม ผู้เชี่ยวชาญ. แนะนำ zn.: เท่ากับหนึ่งในพันล้านของหน่วยที่ระบุในส่วนที่สองของคำ (สำหรับชื่อหน่วยของปริมาณทางกายภาพ) นาโนวินาที, นาโนเมตร * * * nano ... (จากภาษากรีก nános ... ... พจนานุกรมสารานุกรม

นาโน ... (คนแคระ Nannos) องค์ประกอบแรกของชื่อหน่วยแนท ซึ่งทำหน้าที่สร้างชื่อของหน่วยเศษส่วนเท่ากับเศษส่วนพันล้าน (109) ของหน่วยเดิมเป็นต้น 1 นาโนเมตร = 10 9 ม. ตัวย่อ การกำหนด: n, n. ใหม่… …

NANO ... (จากดาวแคระ nanos ของกรีก) คำนำหน้าสำหรับการก่อตัวของชื่อหน่วยเศษส่วนเท่ากับหนึ่งในพันล้านของหน่วยดั้งเดิม การกำหนด: n, n. ตัวอย่าง: 1 นาโนเมตร = 10 9 ม. ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

- (จากคนแคระนาโนกรีก) คำนำหน้าชื่อหน่วยของปริมาณทางกายภาพเพื่อสร้างชื่อของหน่วยเศษส่วนเท่ากับ 10 9 ของหน่วยเดิม การกำหนด: n, n. ตัวอย่าง: 1 นาโนเมตร (นาโนเมตร) = 10 9 ม. พจนานุกรมสารานุกรมทางกายภาพ NS.: ... ... สารานุกรมทางกายภาพ

- [กรัม นาโน - คนแคระ]. คำนำหน้าสำหรับการก่อตัวของชื่อของหน่วยเศษส่วนเท่ากับหนึ่งในพันล้านของหน่วยดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น 1 นาโนเมตร 10 9 ม. พจนานุกรมคำต่างประเทศขนาดใหญ่ สำนักพิมพ์ "IDDK", 2550 ... พจนานุกรมคำต่างประเทศของภาษารัสเซีย

นาโน- นาโน: ส่วนแรกของคำที่ซับซ้อนสะกดรวมกัน ... พจนานุกรมการสะกดคำภาษารัสเซีย

นาโน- 10 ก.ย. [อ.โกลด์เบิร์ก พจนานุกรมพลังงานภาษาอังกฤษรัสเซีย 2549] หัวข้อพลังงานโดยทั่วไป EN nanoN ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

หนังสือ

• วงจรและการออกแบบ Nano-CMOS ในระดับกายภาพ Wong BP .. คู่มือที่เป็นระบบสำหรับนักพัฒนาวงจร VLSI ที่ทันสมัยซึ่งนำเสนอในหนังสือเล่มเดียวมีข้อมูลที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับคุณสมบัติของเทคโนโลยีสมัยใหม่ ...
• นาโนเฟล็ทติ้ง พื้นฐานของงานฝีมือ, Aniko Arvai, Michal Vetro เราขอเสนอคอลเลกชันไอเดียสำหรับการสร้างอุปกรณ์เสริมที่น่าตื่นตาตื่นใจและเป็นต้นฉบับโดยใช้เทคนิคการสักหลาดนาโนเพื่อความสนใจของคุณ! เทคนิคนี้จะแตกต่างตรงที่คุณไม่ทำแค่สักหลาด ...

หลายหน่วย- หน่วยที่เป็นจำนวนเต็มที่มากกว่าหน่วยพื้นฐานของการวัดปริมาณทางกายภาพบางอย่าง International System of Units (SI) แนะนำคำนำหน้าทศนิยมต่อไปนี้สำหรับหลายหน่วย:

การใช้คำนำหน้าทศนิยมกับหน่วยไบนารี

บทความหลัก: คำนำหน้าไบนารี

ในอุตสาหกรรมการเขียนโปรแกรมและคอมพิวเตอร์ คำนำหน้าเดียวกันคือ kilo, mega, giga, tera เป็นต้น เมื่อนำไปใช้กับผลคูณของกำลังสอง (เช่น ไบต์) อาจหมายถึงหลายหลากไม่ใช่ 1,000 แต่ 1024 = 2 10 ระบบใดที่ใช้ควรมีความชัดเจนจากบริบท (เช่น เมื่อสัมพันธ์กับปริมาณ RAM ใช้หลายหลาก 1024 และสัมพันธ์กับปริมาณหน่วยความจำดิสก์ ผู้ผลิตฮาร์ด ไดรฟ์)

เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนในเดือนเมษายน ปี 2542 คณะกรรมการไฟฟ้าระหว่างประเทศแนะนำมาตรฐานใหม่สำหรับการตั้งชื่อเลขฐานสอง (ดู คำนำหน้าไบนารี).

คำนำหน้าหน่วยเศษส่วน

หน่วยเศษส่วนเป็นเศษส่วน (บางส่วน) ของหน่วยการวัดค่าที่กำหนด International System of Units (SI) แนะนำคำนำหน้าต่อไปนี้สำหรับตัวคูณย่อย:

ที่มาของคำนำหน้า

คำนำหน้าส่วนใหญ่มาจาก กรีกคำ. ซาวด์บอร์ดมาจากคำว่า เดคาหรือ deka(δέκα) - "สิบ" เฮกโต - จาก เฮคาตอน(ἑκατόν) - "หนึ่งร้อย", กิโล - จาก พริก(χίλιοι) - "พัน", mega - จาก megas(μέγας) นั่นคือ "ใหญ่" กิกะคือ ยักษ์(γίγας) - "ยักษ์" และ tera - จาก teratos(τέρας) ซึ่งแปลว่า "มหึมา" Peta (πέντε) และ exa (ἕξ) มีค่าเท่ากับห้าและหกพันหลักและแปลเป็น "ห้า" และ "หก" ตามลำดับ ไมโครระยะยาว (จาก micros, μικρός) และ นาโน (จาก นาโน, νᾶνος) แปลว่า "เล็ก" และ "คนแคระ" จากคำเดียว ὀκτώ ( โอเค) หมายถึง "แปด" ที่เกิดจากคำนำหน้า ยอตตะ (1000 8) และ ยกโต (1/1000 8)

ตามที่แปล "พัน" และคำนำหน้า milli ซึ่งย้อนกลับไปที่ ลาดพร้าว mille... รากละตินยังมีคำนำหน้า santi - from centum("หนึ่งร้อย") และ deci - จาก เดซิมัส("สิบ"), เซตต้า - จาก septem("เจ็ด") เซปโต ("เซเว่น") มาจาก ลาดพร้าวคำ septemหรือจาก เฝอ กันยายน.

คำนำหน้า atto มาจาก วันที่. เอาใจใส่("สิบแปด") Femto วันที่กลับไป วันที่.และ น. femtenหรือถึง ดร.-น. ฟิมตันและหมายถึงสิบห้า

คำนำหน้า pico มาจากทั้ง เฝอ ปิโก("จงอยปาก" หรือ "จำนวนเล็กน้อย") หรือจาก อิตัล พิคโคโลนั่นก็คือ "เล็ก"

กฎการใช้คำนำหน้า

คำนำหน้าควรเขียนพร้อมกับชื่อของหน่วยหรือตามลำดับโดยมีการกำหนด

ไม่อนุญาตให้ใช้เอกสารแนบสองรายการขึ้นไปติดต่อกัน (เช่น micromillifarad)

การกำหนดตัวคูณและตัวคูณย่อยของหน่วยดั้งเดิมที่ยกกำลังจะเกิดขึ้นโดยการเพิ่มเลขชี้กำลังที่สอดคล้องกับการกำหนดตัวคูณหรือตัวคูณย่อยของหน่วยดั้งเดิม และตัวบ่งชี้หมายถึงการเพิ่มตัวคูณหรือตัวคูณย่อยเป็น พลัง (พร้อมกับคำนำหน้า) ตัวอย่าง: 1 km² = (10³ m) ² = 10 6 m² (ไม่ใช่ 10³ m²) ชื่อของหน่วยดังกล่าวประกอบขึ้นจากการต่อท้ายชื่อหน่วยดั้งเดิม: ตารางกิโลเมตร (ไม่ใช่กิโลกรัม-ตารางเมตร)

หากหน่วยเป็นผลิตภัณฑ์หรืออัตราส่วนของหน่วย คำนำหน้าหรือการกำหนดมักจะแนบกับชื่อหรือการกำหนดหน่วยแรก: kPa s / m (กิโลปาสกาลวินาทีต่อเมตร) อนุญาตให้แนบคำนำหน้ากับตัวคูณที่สองของงานหรือกับตัวส่วนเฉพาะในกรณีที่สมเหตุสมผล

การบังคับใช้คำนำหน้า

เนื่องจากชื่อหน่วยมวลใน SI- กิโลกรัม - มีคำนำหน้า "กิโล" สำหรับการก่อตัวของหน่วยมวลหลายส่วนและเศษส่วนให้ใช้หน่วยเศษส่วนของมวล - กรัม (0.001 กก.)

คำนำหน้าใช้อย่างจำกัดกับหน่วยเวลา: คำนำหน้าหลายคำไม่ได้รวมเข้ากับคำนำหน้าเลย - ไม่มีใครใช้ "กิโลวินาที" แม้ว่าจะไม่ได้ห้ามอย่างเป็นทางการ แต่มีข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้: จักรวาลวิทยาหน่วยที่ใช้ " gigagod»(พันล้านปี); สิ่งที่แนบมาด้านข้างเท่านั้นแนบกับ ที่สอง(มิลลิวินาที ไมโครวินาที เป็นต้น) ตาม GOST 8.417-2002, ไม่อนุญาตให้ใช้ชื่อและการกำหนดหน่วย SI ต่อไปนี้กับคำนำหน้า: นาที ชั่วโมง วัน (หน่วยเวลา) ระดับ, นาที, ที่สอง(หน่วยมุมแบน) หน่วยดาราศาสตร์, ไดออปเตอร์และ หน่วยมวลอะตอม.

กับ เมตรจากคำนำหน้าหลายคำในทางปฏิบัติใช้กิโลกรัมเท่านั้น: แทนที่จะเป็นเมกะเมตร (Mm), กิกะไบต์ (Hm) ฯลฯ พวกเขาเขียนว่า "พันกิโลเมตร", "ล้านกิโลเมตร" ฯลฯ ; แทนที่จะเป็นตารางเมกะเมตร (Mm²) พวกเขาเขียนว่า "ล้านตารางกิโลเมตร"

ความจุ ตัวเก็บประจุวัดตามธรรมเนียมในไมโครฟารัดและพิโกฟารัด แต่ไม่ใช่มิลลิฟารัดหรือนาโนฟารัด [ ไม่ได้ระบุแหล่งที่มา 221 วัน ] (พวกเขาเขียน 60,000 pF ไม่ใช่ 60 nF; 2000 uF ไม่ใช่ 2 mF) อย่างไรก็ตาม ในทางวิศวกรรมวิทยุ อนุญาตให้ใช้หน่วยนาโนฟารัด

ไม่แนะนำให้ใช้คำนำหน้าที่สอดคล้องกับเลขชี้กำลังที่ไม่สามารถหารด้วย 3 ลงตัว (เฮกโต-, เดคา-, เดซิ-, เซ็นติ-) ใช้กันอย่างแพร่หลายเท่านั้น เซนติเมตร(ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานในระบบ GHS) และ เดซิเบล, ในระดับที่น้อยกว่า - เดซิเมตรและเฮกโตปาสกาล (in รายงานอุตุนิยมวิทยา), และ เฮกตาร์... ในบางประเทศปริมาณ ความผิดวัดเป็นเดคาลิตร

ตัวแปลงความยาวและระยะทาง ตัวแปลงมวล ตัวแปลงปริมาณจำนวนมากและปริมาณอาหาร ตัวแปลงพื้นที่ สูตรการทำอาหาร ปริมาณและหน่วยแปลง ตัวแปลงอุณหภูมิ ตัวแปลงหน่วยอุณหภูมิ ตัวแปลงโมดูลัสของ Young พลังงานและพลังงาน ตัวแปลงพลังงาน ตัวแปลงพลังงาน ตัวแปลงแรง ตัวแปลงเวลา ตัวแปลงความเร็วเชิงเส้น ตัวแปลงมุมแบน ประสิทธิภาพเชิงความร้อนและตัวเลขประสิทธิภาพเชื้อเพลิง ระบบการแปลง ตัวแปลงของระบบการวัดข้อมูล อัตราสกุลเงิน ขนาดเสื้อผ้าและรองเท้าของผู้หญิง ขนาดเสื้อผ้าและรองเท้าของผู้ชาย ตัวแปลงความเร็วเชิงมุมและอัตราการหมุน ตัวแปลงความเร่ง ตัวแปลงความเร่งเชิงมุม ตัวแปลงความหนาแน่น ตัวแปลงปริมาตรจำเพาะ โมเมนต์ของความเฉื่อย ตัวแปลงโมเมนต์ของตัวแปลง ตัวแปลงแรงบิด ค่าความร้อนจำเพาะ (มวล ) ตัวแปลง ความหนาแน่นของพลังงานและค่าความร้อนจำเพาะ (ปริมาตร) ตัวแปลง ตัวแปลงความแตกต่างของอุณหภูมิ ตัวแปลงค่าสัมประสิทธิ์ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ตัวแปลงค่าความต้านทานความร้อน ตัวแปลงค่าการนำความร้อน ตัวแปลงความจุความร้อนจำเพาะ ตัวแปลงค่าความร้อนและพลังงานรังสี ตัวแปลงความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อน ตัวแปลงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ตัวแปลงอัตราการไหลเชิงปริมาตร ค่าสัมบูรณ์) ความหนืด ตัวแปลงค่าความหนืดจลนศาสตร์ ตัวแปลงแรงตึงผิว ตัวแปลงความตึงผิว ตัวแปลงการซึมผ่านของไอ ตัวแปลงความสามารถในการซึมผ่านของไอและอัตราการถ่ายโอนไอ ตัวแปลงระดับเสียง ตัวแปลงความไวของไมโครโฟน ตัวแปลงระดับแรงดันเสียง (SPL) ตัวแปลงระดับแรงดันเสียงพร้อมแรงดันอ้างอิงที่เลือกได้ ตัวแปลงความสว่าง ตัวแปลงความเข้มของแสง ตัวแปลงความเข้มของแสงเป็น แผนภูมิตัวแปลงคอมพิวเตอร์ ตัวแปลงความถี่และความยาวคลื่น กำลังแสงเป็นไดออปเตอร์ x และความยาวโฟกัส กำลังแสงในไดออปเตอร์และกำลังขยายเลนส์ (×) ตัวแปลงประจุไฟฟ้า ตัวแปลงประจุไฟฟ้า ตัวแปลงความหนาแน่นประจุเชิงเส้น ตัวแปลงความหนาแน่นประจุที่พื้นผิว ตัวแปลงความหนาแน่นประจุจำนวนมาก ไฟฟ้า ตัวแปลงความหนาแน่นกระแสเชิงเส้น กระแสไฟตรง ตัวแปลงความหนาแน่นกระแสพื้นผิว ตัวแปลงความแรงสนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้าและตัวแปลงแรงดัน ตัวแปลง ไฟฟ้า ตัวแปลงความต้านทานไฟฟ้า ตัวแปลงค่าการนำไฟฟ้า ตัวแปลงค่าการนำไฟฟ้า ตัวแปลงประจุไฟฟ้า ตัวเหนี่ยวนำประจุไฟฟ้า ตัวแปลงเกจของ American Wire ระดับเป็น dBm (dBm หรือ dBmW), dBV (dBV), วัตต์ ฯลฯ หน่วย ตัวแปลงแรงแม่เหล็ก ตัวแปลงความแรงของสนามแม่เหล็ก ตัวแปลงฟลักซ์แม่เหล็ก ตัวแปลงการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก การแผ่รังสี การแผ่รังสีไอออไนซ์ สารแปลงอัตราการดูดซึม กัมมันตภาพรังสี การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี การแผ่รังสีของตัวแปลงปริมาณแสง Absorbed Dose Converter Decimal Prefix Converter การถ่ายโอนข้อมูล Typography และ Image Processing Unit Converter ตัวแปลงหน่วยปริมาตรไม้ การคำนวณ Molar Mass ตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมี D.I. Mendeleev

1 ไมโคร [mk] = 1,000 นาโน [n]

ค่าเริ่มต้น

มูลค่าแปลง

ไม่มีคำนำหน้า iotta zetta exa peta tera giga mega kilo hecto deca deci santi milli micro nano pico femto atto zepto yokto

ระบบเมตริกและระบบสากลของหน่วย (SI)

บทนำ

ในบทความนี้ เราจะพูดถึงระบบเมตริกและประวัติของระบบ เราจะดูว่ามันเริ่มต้นอย่างไรและทำไม และค่อยๆ กลายเป็นสิ่งที่เรามีในปัจจุบันนี้ได้อย่างไร นอกจากนี้เรายังจะดูระบบ SI ซึ่งได้รับการพัฒนาจากระบบเมตริกของการวัด

สำหรับบรรพบุรุษของเราซึ่งอาศัยอยู่ในโลกที่เต็มไปด้วยอันตราย ความสามารถในการวัดปริมาณต่างๆ ในที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของพวกมันทำให้เราเข้าใจถึงแก่นแท้ของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติมากขึ้น รู้จักสภาพแวดล้อมของพวกมัน และรับโอกาสที่จะมีอิทธิพลต่อสิ่งที่อยู่รอบตัวพวกเขา นั่นคือเหตุผลที่ผู้คนพยายามคิดค้นและปรับปรุงระบบการวัดต่างๆ ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนามนุษย์ การมีระบบการวัดมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าตอนนี้ การสร้างบ้าน การเย็บเสื้อผ้าที่มีขนาดต่างกัน การเตรียมอาหารและแน่นอน การแลกเปลี่ยนและการแลกเปลี่ยนไม่สามารถทำได้หากไม่มีการวัด หลายคนเชื่อว่าการสร้างและการนำระบบ SI สากลมาใช้เป็นความสำเร็จที่ร้ายแรงที่สุด ไม่เพียงแต่ในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการพัฒนาของมนุษยชาติโดยทั่วไปด้วย

ระบบการวัดระยะแรก

ในระบบการวัดและระบบตัวเลขในยุคแรกๆ มนุษย์ใช้วัตถุดั้งเดิมในการวัดและเปรียบเทียบ ตัวอย่างเช่น เชื่อกันว่าระบบทศนิยมเกิดขึ้นจากการที่เรามีสิบนิ้วและนิ้วเท้า มือของเราอยู่กับเราเสมอ - ดังนั้นตั้งแต่สมัยโบราณผู้คนจึงใช้นิ้ว (และยังคงใช้) ในการนับ ถึงกระนั้น เราไม่เคยใช้ระบบฐาน 10 ในการนับเสมอไป และระบบเมตริกเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ค่อนข้างใหม่ แต่ละภูมิภาคมีระบบหน่วยของตนเอง และแม้ว่าระบบเหล่านี้จะมีความเหมือนกันมาก แต่ระบบส่วนใหญ่ยังคงแตกต่างกันมากจนการแปลงหน่วยการวัดจากระบบหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่งมักเป็นปัญหาเสมอ ปัญหานี้ทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ กับการพัฒนาการค้าระหว่างชนชาติต่างๆ

ความแม่นยำของระบบการวัดและตุ้มน้ำหนักระบบแรกนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของวัตถุที่ล้อมรอบคนที่พัฒนาระบบเหล่านี้โดยตรง เป็นที่ชัดเจนว่าการวัดนั้นไม่ถูกต้อง เนื่องจาก "อุปกรณ์วัด" ไม่ได้วัดขนาดที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น อวัยวะส่วนต่างๆ มักใช้วัดความยาว วัดมวลและปริมาตรโดยใช้ปริมาตรและมวลของเมล็ดพืชและวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ ซึ่งมีขนาดเท่ากัน ด้านล่างเราจะพิจารณายูนิตดังกล่าวให้ละเอียดยิ่งขึ้น

การวัดความยาว

ในอียิปต์โบราณ ตอนแรกวัดความยาวอย่างง่าย ข้อศอกและต่อมาด้วยศอกพระราชทาน ความยาวศอกถูกกำหนดเป็นส่วนจากส่วนโค้งศอกถึงปลายนิ้วเท้ากลางที่ขยายออกไป ดังนั้นศอกของราชวงศ์จึงถูกกำหนดให้เป็นศอกของฟาโรห์ที่ปกครอง ศอกจำลองถูกสร้างขึ้นและเผยแพร่ให้ประชาชนทั่วไปได้ใช้วัดความยาวของตนเอง แน่นอนว่านี่เป็นหน่วยตามอำเภอใจที่เปลี่ยนไปเมื่อผู้ครองราชย์คนใหม่เข้าครอบครองบัลลังก์ บาบิโลนโบราณใช้ระบบที่คล้ายคลึงกันโดยมีความแตกต่างเล็กน้อย

ข้อศอกแบ่งออกเป็นหน่วยเล็ก ๆ : ปาล์ม, มือ, ธัญพืช(ฟุต) และ คุณ(นิ้ว) ซึ่งแสดงตามลำดับโดยความกว้างของฝ่ามือ มือ (ด้วยนิ้วโป้ง) เท้าและนิ้วเท้า ในเวลาเดียวกัน พวกเขาตัดสินใจที่จะตกลงกันว่าจะกี่นิ้วบนฝ่ามือ (4) ในมือ (5) และข้อศอก (28 ในอียิปต์และ 30 ในบาบิโลน) สะดวกและแม่นยำกว่าอัตราส่วนการวัดทุกครั้ง

การวัดมวลและน้ำหนัก

น้ำหนักยังอิงตามพารามิเตอร์ของรายการต่างๆ เมล็ดพืช เมล็ดพืช ถั่ว และสิ่งของที่คล้ายกันถูกนำมาใช้เป็นเครื่องวัดน้ำหนัก ตัวอย่างคลาสสิกของหน่วยมวลที่ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบันคือ กะรัต... ตอนนี้กะรัตวัดมวลของอัญมณีและไข่มุก และเมื่อน้ำหนักของเมล็ดของต้น carob หรือที่เรียกว่า carob จะถูกกำหนดเป็นกะรัต ต้นไม้ได้รับการปลูกฝังในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนและเมล็ดของต้นไม้นั้นมีมวลคงที่ดังนั้นจึงสะดวกที่จะใช้เป็นตัวชี้วัดน้ำหนักและมวล ในที่ต่างๆ เมล็ดพืชที่แตกต่างกันถูกใช้เป็นหน่วยน้ำหนักขนาดเล็ก และหน่วยที่ใหญ่กว่ามักจะใช้หน่วยที่เล็กกว่าหลายเท่าตัว นักโบราณคดีมักพบตุ้มน้ำหนักขนาดใหญ่คล้ายคลึงกัน ซึ่งมักทำจากหิน ประกอบด้วย 60, 100 และหน่วยขนาดเล็กอื่นๆ เนื่องจากไม่มีมาตรฐานเดียวสำหรับจำนวนยูนิตขนาดเล็กและน้ำหนัก จึงทำให้เกิดข้อขัดแย้งเมื่อผู้ขายและผู้ซื้อซึ่งอาศัยอยู่ในที่ต่างๆ มาพบกัน

การวัดปริมาณ

ในขั้นต้น ปริมาตรยังวัดโดยใช้วัตถุขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น ปริมาตรของหม้อหรือเหยือกถูกกำหนดโดยการเติมวัตถุขนาดเล็กที่มีปริมาตรค่อนข้างมาตรฐานจนเต็ม เช่น เมล็ดพืช อย่างไรก็ตาม การขาดมาตรฐานทำให้เกิดปัญหาในการวัดปริมาตรเช่นเดียวกับการวัดมวล

วิวัฒนาการของระบบการวัดต่างๆ

ระบบการวัดของกรีกโบราณมีพื้นฐานมาจากอียิปต์โบราณและบาบิโลนและชาวโรมันสร้างระบบของพวกเขาบนพื้นฐานของภาษากรีกโบราณ จากนั้นด้วยไฟและดาบและแน่นอนว่าด้วยการค้าขาย ระบบเหล่านี้จึงแพร่กระจายไปทั่วยุโรป ควรสังเกตว่าเรากำลังพูดถึงระบบที่พบบ่อยที่สุดเท่านั้นที่นี่ แต่ยังมีระบบการวัดและตุ้มน้ำหนักอื่นๆ อีกมาก เนื่องจากการแลกเปลี่ยนและการค้าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกคนอย่างแท้จริง หากในพื้นที่ที่กำหนดไม่มีภาษาเขียนหรือการบันทึกผลลัพธ์ของการแลกเปลี่ยนไม่ใช่เรื่องปกติ เราสามารถเดาได้ว่าคนเหล่านี้วัดปริมาตรและน้ำหนักได้อย่างไร

มีระบบการวัดและน้ำหนักในระดับภูมิภาคที่หลากหลาย นี่เป็นเพราะการพัฒนาที่เป็นอิสระและอิทธิพลของระบบอื่น ๆ ที่มีต่อพวกเขาอันเป็นผลมาจากการค้าและการพิชิต ระบบที่แตกต่างกันไม่เพียงแต่อยู่ในประเทศต่างๆ กันเท่านั้น แต่บ่อยครั้งอยู่ในประเทศเดียวกัน ที่ซึ่งพวกเขามีของตัวเองในแต่ละเมืองการค้า เพราะผู้ปกครองท้องถิ่นไม่ต้องการให้มีความสามัคคีเพื่อรักษาอำนาจของตนไว้ ด้วยการพัฒนาด้านการเดินทาง การค้า อุตสาหกรรม และวิทยาศาสตร์ หลายประเทศพยายามที่จะรวมระบบการวัดและน้ำหนัก อย่างน้อยที่สุดก็ในดินแดนของประเทศของตน

ในศตวรรษที่ 13 และอาจจะเร็วกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์และนักปรัชญาได้พูดคุยกันถึงการสร้างระบบการวัดแบบรวมศูนย์ อย่างไรก็ตาม หลังจากการปฏิวัติฝรั่งเศสและการล่าอาณานิคมในภูมิภาคต่างๆ ของโลกโดยฝรั่งเศสและประเทศอื่นๆ ในยุโรปซึ่งมีระบบการวัดและตุ้มน้ำหนักอยู่แล้ว ระบบใหม่จึงได้รับการพัฒนาขึ้นในประเทศส่วนใหญ่ทั่วโลก ระบบใหม่นี้คือ ระบบเมตริกทศนิยม... มันขึ้นอยู่กับฐาน 10 นั่นคือสำหรับปริมาณทางกายภาพใด ๆ มีหน่วยพื้นฐานอยู่ในนั้นและหน่วยอื่น ๆ ทั้งหมดสามารถสร้างขึ้นในลักษณะมาตรฐานโดยใช้ส่วนนำหน้าทศนิยม แต่ละหน่วยเศษส่วนหรือหลายหน่วยสามารถแบ่งออกเป็นหน่วยย่อยสิบหน่วย และหน่วยที่เล็กกว่าเหล่านี้ ในทางกลับกัน สามารถแบ่งออกเป็นหน่วยที่เล็กกว่า 10 หน่วยเป็นต้น

อย่างที่เราทราบกันดีว่าระบบการวัดระยะแรกๆ ส่วนใหญ่ไม่ได้อิงจากฐาน 10 ความสะดวกของระบบฐาน 10 อยู่ที่ระบบตัวเลขที่เราคุ้นเคยมีฐานเดียวกัน ซึ่งทำให้สะดวกและรวดเร็ว แปลงจากหน่วยเล็กเป็นใหญ่และในทางกลับกัน นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าการเลือกสิบนิ้วเป็นฐานของระบบตัวเลขนั้นเป็นสิ่งที่ไม่แน่นอนและสัมพันธ์กับความจริงที่ว่าเรามีสิบนิ้วเท่านั้น และหากเรามีจำนวนนิ้วต่างกัน เราก็อาจจะใช้ระบบตัวเลขที่ต่างออกไป

ระบบเมตริก

ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาระบบเมตริก ต้นแบบที่มนุษย์สร้างขึ้นได้ถูกนำมาใช้เป็นตัววัดความยาวและน้ำหนัก เช่นเดียวกับระบบก่อนหน้านี้ ระบบเมตริกมีวิวัฒนาการมาจากระบบที่อิงตามมาตรฐานวัสดุและขึ้นอยู่กับความถูกต้องของระบบโดยอิงจากปรากฏการณ์ทางธรรมชาติและค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น หน่วยของเวลา หน่วยที่สอง ถูกกำหนดให้เป็นส่วนหนึ่งของปีเขตร้อน 1900 ข้อเสียของคำจำกัดความนี้คือความเป็นไปไม่ได้ของการตรวจสอบการทดลองของค่าคงที่นี้ในปีต่อๆ ไป ดังนั้น ช่วงที่สองจึงถูกกำหนดใหม่เป็นจำนวนคาบการแผ่รังสีที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับไฮเปอร์ไฟน์สองระดับของสถานะพื้นดินของอะตอมกัมมันตภาพรังสีซีเซียม-133 ที่หยุดนิ่งที่ 0 K เมตร ได้ถูกกำหนดใหม่เป็นระยะทางที่แสงเดินทางใน สูญญากาศในช่วงเวลาเท่ากับ 1/299 792 458 วินาที

ระบบหน่วยสากล (SI) ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของระบบเมตริก ควรสังเกตว่าตามธรรมเนียมระบบเมตริกประกอบด้วยหน่วยของมวล ความยาว และเวลา อย่างไรก็ตาม ในระบบ SI จำนวนหน่วยฐานได้รับการขยายเป็นเจ็ด เราจะพูดถึงพวกเขาด้านล่าง

ระบบหน่วยสากล (SI)

ระบบหน่วยสากล (SI) มีหน่วยพื้นฐานเจ็ดหน่วยสำหรับการวัดปริมาณพื้นฐาน (มวล เวลา ความยาว ความเข้มของการส่องสว่าง ปริมาณของสาร กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์) มัน กิโลกรัม(กก.) เพื่อวัดมวล ที่สอง(ส) เพื่อวัดเวลา เมตร(m) เพื่อวัดระยะทาง แคนเดลา(cd) เพื่อวัดความเข้มของการส่องสว่าง ตุ่น(ตัวย่อ mol) เพื่อวัดปริมาณของสาร กระแสไฟ(A) เพื่อวัดความแรงของกระแสไฟฟ้าและ เคลวิน(K) สำหรับการวัดอุณหภูมิ

ปัจจุบัน มีเพียงกิโลกรัมเท่านั้นที่มีมาตรฐานที่มนุษย์สร้างขึ้น ในขณะที่หน่วยที่เหลืออิงตามค่าคงที่ทางกายภาพสากลหรือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ สะดวกเนื่องจากค่าคงที่ทางกายภาพหรือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ใช้หน่วยเป็นฐานนั้นง่ายต่อการตรวจสอบเมื่อใดก็ได้ อีกทั้งไม่มีอันตรายจากการสูญเสียหรือความเสียหายต่อมาตรฐาน นอกจากนี้ ไม่จำเป็นต้องสร้างสำเนาของมาตรฐานเพื่อให้แน่ใจว่ามีอยู่ในส่วนต่างๆ ของโลก ซึ่งจะช่วยขจัดข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับความถูกต้องของการทำสำเนาของวัตถุจริง และทำให้มีความแม่นยำมากขึ้น

คำนำหน้าทศนิยม

ในการสร้างทวีคูณและหลายย่อยที่แตกต่างจากหน่วยพื้นฐานของระบบ SI ด้วยจำนวนเต็มจำนวนครั้ง ซึ่งเป็นกำลังสิบ จะใช้คำนำหน้าที่แนบมากับชื่อของหน่วยฐาน ด้านล่างนี้คือรายการคำนำหน้าที่ใช้ในปัจจุบันทั้งหมดและปัจจัยทศนิยมที่ใช้แทน:

ตัวอย่างเช่น 5 กิกะเมตร เท่ากับ 5,000,000,000 เมตร ในขณะที่ 3 ไมโครแคนเดลา เท่ากับ 0.000003 แคนเดลา เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าแม้ว่าจะมีคำนำหน้าในหน่วยกิโลกรัม แต่ก็เป็นหน่วย SI พื้นฐาน ดังนั้น คำนำหน้าข้างต้นจึงใช้กับกรัมเสมือนว่าเป็นหน่วยพื้นฐาน

ในขณะที่เขียนบทความนี้ เหลือเพียงสามประเทศที่ยังไม่ได้ใช้ระบบ SI ได้แก่ สหรัฐอเมริกา ไลบีเรีย และเมียนมาร์ หน่วยดั้งเดิมยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในแคนาดาและสหราชอาณาจักร แม้ว่า SI จะเป็นระบบอย่างเป็นทางการของหน่วยในประเทศเหล่านี้ แค่ไปที่ร้านและดูป้ายราคาต่อปอนด์สินค้าก็พอ (เพราะถูกกว่า!) หรือลองซื้อวัสดุก่อสร้างวัดเป็นเมตรและกิโลกรัม จะไม่ทำงาน! ไม่ต้องพูดถึงบรรจุภัณฑ์ของสินค้า ซึ่งทุกอย่างมีหน่วยเป็นกรัม กิโลกรัม และลิตร แต่ไม่ใช่ทั้งหมด แต่แปลงจากปอนด์ ออนซ์ ไพน์ และควอร์ต การจัดเก็บน้ำนมในตู้เย็นยังคำนวณต่อครึ่งแกลลอนหรือแกลลอน ไม่ใช่ต่อกล่องนมลิตร

คุณพบว่าการแปลหน่วยการวัดจากภาษาหนึ่งเป็นอีกภาษาหนึ่งทำได้ยากหรือไม่ เพื่อนร่วมงานพร้อมที่จะช่วยเหลือคุณ โพสต์คำถามไปที่ TCTermsและคุณจะได้รับคำตอบภายในไม่กี่นาที

การคำนวณสำหรับการแปลงหน่วยในตัวแปลง " ตัวแปลงคำนำหน้าทศนิยม»ดำเนินการโดยใช้ฟังก์ชัน unitconversion.org