محتواسازي و آموزش فناوري‌‌هاي نوين در مقاطع آموزش عمومي، به دلايل گوناگون در شورا‌هاي علمي و سياست‌گذاري‌‌هاي برنامه‌‌هاي درسي کشور مطرح است. مشکلاتي چون آشنا نبودن آموزگاران با فناوري‌‌هاي نوين، نبود زمان کافي براي تدريس، گنجاندن دروس مجزا براي فناوري‌‌هاي نوين در آموزش عمومي و نياز به امكانات مالي براي خريد دستگاه‌‌ها، ابزار‌ها، وسايل و تجهيزات كارگاهي، بيشتر كشور‌ها را به ادغام آموزش فناوري‌‌هاي نوين در ساير موضوعات درسي (که عمدتا علوم است) در مقاطع آموزش عمومي، رهنمون ساخته‌است. براي آموزش جنبه‌‌هاي مختلف علوم نانو در کشور ما، معمولا آموزگاران علوم نانو از تجارب شخصي خود به صورت ارائه درس‌هايي در قالب مقولات ويژه استفاده مي‌کنند. در سطح آموزش عمومي و سطوح پيش از دانشگاه بيشتر از دوره‌‌هاي آموزشي کوتاه مدت و فوق برنامه براي گروه‌‌هاي مختلف علاقمند و مستعد دانش‌آموزي و معلمي استفاده مي‌شود. فناوري نانو رويکردي کاملا ميان رشته‌اي دارد و براي آموزش آن بايد از شيوه‌‌هاي آموزش چند رشته‌اي استفاده نمود. در واقع، مدرس فناوري نانو بهتر است دانشي از شاخه‌‌هاي مختلف علوم از جمله زيست‌شناسي، فيزيک، شيمي و رياضيات داشته باشد.
بسياري از نوشته‌‌ها، جزو‌ه‌ها و کتاب‌هاي موجود در آموزش عمومي فناوري نانو در کشورمان بيشتر دنباله‌رو و برگردان مطالب مندرج در کتاب‌ها و مقالات سطوح دانشگاهي است. نوشتن جزوه‌اي منسجم در سطح دانش‌آموزي و مناسب سال‌هاي آغازين دانشگاهي کار نه چندان ساده‌اي است.
در اين مجموعه با کمک تجاربي که از آموزش در سطوح دانش‌آموزي، دانشجويي و آموزگاري داشته‌ام تلاش مي‌کنم مطالبي ساده و در عين حال با رويکردي پژوهشي ارائه نمايم. هدف اصلي ما آن است که پيوندي کاربردي ميان دانش قبلي دانش‌آموزان و معلمان علوم (فيزيک و شيمي) با مفاهيم مدل‌سازي و شبيهسازي كامپيوتر‌ي فناوري نانو ايجاد کنيم و خوانندگان بتوانند ضمن درک کاربرد‌هاي دانش پيشينشان در فناوري نانو پاي به عرصه‌‌هاي پژوهشي مقدماتي در شبيهسازيهاي نانوساختار‌ها، از جمله مدل‌سازي‌‌هاي چند مقياسي بگذارند.
در علوم و فناوري نانو، در بسياري از موارد، مدل‌سازي نقشي محوري دارد، به ويژه طراحي دستگاه‌‌هاي نانومتري داراي ساختار‌هاي اتمي مولکولي به کمک مدل‌سازي‌‌ها و شبيهسازيهاي كامپيوتر‌ي، آفاق جديدي را فرا روي فناوري نانو باز مي‌کند.
امروزه با توجه به در دسترس بودن امکانات لازم براي شبيهسازيهاي كامپيوتر‌ي، در بسياري از مراکز دانشگاهي کشورمان، پژوهشگران به پژوهش‌‌هاي نظري_محاسباتي در حوزه‌‌هاي مختلف فناوري نانو، مشغول هستند. علوم كامپيوتر، نه تنها در شبيهسازيهاي فناوري نانو بلکه در جاي جاي فناوري‌‌هاي گوناگون ديگر نيز جايگاه ممتازي پيدا نمود‌ه‌است. فراگير شدن استفاده از كامپيوتر در آموزش عمومي، نياز به نوشتن کتابي هرچند مقدماتي را دو چندان مي‌كند.
در فصل نخست اين کتاب مروري کلي، بر فناوري نانو و چهار نمونه از ساختار‌هاي نانوکربني خواهيم داشت. در فصل دوم، اهميت محاسبات در علوم نانو را با مثال‌ها و تمرين‌‌هاي ساده نشان مي‌دهيم. در فصل سوم، به برنامه‌سازي‌‌هاي كامپيوتر‌ي و کدنويسي در محيط ويژوال بيسيک ./6 خواهيم پرداخت. در فصل چهارم و پنجم، در لابه‌لاي دو مثال براي شبيهسازي، مفهوم حل عددي معادلات ديفرانسيلي که در محاسبات فناوري نانو ظاهر مي‌شود را مرور مي‌کنيم. در ميان دو فصل سوم و چهارم خواننده با ساده‌ترين الگوريتم‌‌ها و معناي پيشروي گام به گام آشنا مي‌شود. در فصل ششم و هفتم، با شبيهسازي ديناميک مولکولي آشنا مي‌شويم و يک ظرف نانومتري دربردارنده گاز بي‌اثر را شبيهسازي مي‌کنيم. در فصل هشتم، با روش‌‌هاي کاتور‌ه‌اي و تصادفي در شبيه‌‌سازي‌‌ها آشنا شده و مي‌آموزيم چگونه با داشتن يک سري عدد کاتور‌ه‌اي مي‌توانيم مسائلي از فناوري نانو که منجر به انتگرال‌‌هاي با توابع چندين متغيره مي‌شود را به‌صورت عددي حل کنيم. در فصل پاياني هم به محاسبات ريز اتمي که مفهومي از اصطکاک در مقياس نانو است، اشاره مي‌کنيم. اعتقاد نويسنده بر آن است که دانش‌آموزان، دانشجويان و آموزگاران علاقمند تنها با دانش دبيرستاني از فيزيک و رياضي خواهند توانست تمرين‌‌هاي اين کتاب را به راحتي حل نمايند.
بسياري از نوشته‌‌ها، جزو‌ه‌ها و کتاب‌هاي موجود در آموزش عمومي فناوري نانو در کشورمان بيشتر دنباله‌رو و برگردان مطالب مندرج در کتاب‌ها و مقالات سطوح دانشگاهي است. نوشتن جزوه‌اي منسجم در سطح دانش‌آموزي و مناسب سال‌هاي آغازين دانشگاهي کار نه چندان ساده‌اي است.
در اين مجموعه با کمک تجاربي که از آموزش در سطوح دانش‌آموزي، دانشجويي و آموزگاري داشته‌ام تلاش مي‌کنم مطالبي ساده و در عين حال با رويکردي پژوهشي ارائه نمايم. هدف اصلي ما آن است که پيوندي کاربردي ميان دانش قبلي دانش‌آموزان و معلمان علوم (فيزيک و شيمي) با مفاهيم مدل‌سازي و شبيهسازي كامپيوتر‌ي فناوري نانو ايجاد کنيم و خوانندگان بتوانند ضمن درک کاربرد‌هاي دانش پيشينشان در فناوري نانو پاي به عرصه‌‌هاي پژوهشي مقدماتي در شبيهسازيهاي نانوساختار‌ها، از جمله مدل‌سازي‌‌هاي چند مقياسي بگذارند.
در علوم و فناوري نانو، در بسياري از موارد، مدل‌سازي نقشي محوري دارد، به ويژه طراحي دستگاه‌‌هاي نانومتري داراي ساختار‌هاي اتمي مولکولي به کمک مدل‌سازي‌‌ها و شبيهسازيهاي كامپيوتر‌ي، آفاق جديدي را فرا روي فناوري نانو باز مي‌کند.
امروزه با توجه به در دسترس بودن امکانات لازم براي شبيهسازيهاي كامپيوتر‌ي، در بسياري از مراکز دانشگاهي کشورمان، پژوهشگران به پژوهش‌‌هاي نظري_محاسباتي در حوزه‌‌هاي مختلف فناوري نانو، مشغول هستند. علوم كامپيوتر، نه تنها در شبيهسازيهاي فناوري نانو بلکه در جاي جاي فناوري‌‌هاي گوناگون ديگر نيز جايگاه ممتازي پيدا نمود‌ه‌است. فراگير شدن استفاده از كامپيوتر در آموزش عمومي، نياز به نوشتن کتابي هرچند مقدماتي را دو چندان مي‌كند.
در فصل نخست اين کتاب مروري کلي، بر فناوري نانو و چهار نمونه از ساختار‌هاي نانوکربني خواهيم داشت. در فصل دوم، اهميت محاسبات در علوم نانو را با مثال‌ها و تمرين‌‌هاي ساده نشان مي‌دهيم. در فصل سوم، به برنامه‌سازي‌‌هاي كامپيوتر‌ي و کدنويسي در محيط ويژوال بيسيک ./6 خواهيم پرداخت. در فصل چهارم و پنجم، در لابه‌لاي دو مثال براي شبيهسازي، مفهوم حل عددي معادلات ديفرانسيلي که در محاسبات فناوري نانو ظاهر مي‌شود را مرور مي‌کنيم. در ميان دو فصل سوم و چهارم خواننده با ساده‌ترين الگوريتم‌‌ها و معناي پيشروي گام به گام آشنا مي‌شود. در فصل ششم و هفتم، با شبيهسازي ديناميک مولکولي آشنا مي‌شويم و يک ظرف نانومتري دربردارنده گاز بي‌اثر را شبيهسازي مي‌کنيم. در فصل هشتم، با روش‌‌هاي کاتور‌ه‌اي و تصادفي در شبيه‌‌سازي‌‌ها آشنا شده و مي‌آموزيم چگونه با داشتن يک سري عدد کاتور‌ه‌اي مي‌توانيم مسائلي از فناوري نانو که منجر به انتگرال‌‌هاي با توابع چندين متغيره مي‌شود را به‌صورت عددي حل کنيم. در فصل پاياني هم به محاسبات ريز اتمي که مفهومي از اصطکاک در مقياس نانو است، اشاره مي‌کنيم. اعتقاد نويسنده بر آن است که دانش‌آموزان، دانشجويان و آموزگاران علاقمند تنها با دانش دبيرستاني از فيزيک و رياضي خواهند توانست تمرين‌‌هاي اين کتاب را به راحتي حل نمايند.
برای دريافت خلاصه کتاب اينجا را کليک کنيد.