فصل اول: مقدمه وکلیات تحقیق… 1

1-1-مقدمه. 2

1-2- بیان مسأله. 2

1-3- ضرورت تحقیق.. 6

1-4- اهداف تحقیق.. 6

1-5- سئوالات تحقیق.. 7

1-6- جمع­بندی.. 7

فصل دوم :  ادبیات و پیشینه تحقیق.. 8

2-1-مقدمه. 9

2-2- طبقه ­بندی مسائل جدول زمانی.. 10

2-3- جدول زمانی دروس دانشگاهی.. 11

2-3-1- محدودیت­های سخت  جدول زمانی دروس دانشگاهی.. 12

2-3-2- محدودیت­های نرم جدول زمانی دروس دانشگاهی.. 13

2-3-3- روش­های حل جدول زمانی دروس دانشگاهی.. 17

2-4- انواع روش­های حل مسائل بهینه­سازی.. 23

2-4-1- روش­های بهینه سازی ترکیبی.. 24

2-4-1-1- الگوریتم­های فراابتکاری.. 25

2-5-  الگوریتم جستجوی ممنوعه (TS). 28

2-5-1- همسایگی.. 29

2-5-2- لیست ممنوعه. 29

2-5-3- معیار آرمانی.. 30

2-5-4- استراتژی لیست کاندید.. 31

2-5-5- استراتژی تقویت… 32

2-5-6- استراتژی تنوع بخشی.. 32

2-5-7- معیار توقف…. 33

2-6- الگوریتم جستجوی متغیر همسایگی (VNS). 34

2-6- 1- فرایند ارتعاش…. 35

2-6- 2- فرایند جستجوی محلی.. 36

2-7- مدل­های بهینه سازی چند هدفه. 37

2-7-1- مفهوم غلبه در مسائل بهینه سازی چندهدفه. 38

2-8- الگوریتم چند هدفه ژنتیک (NSGA II). 38

2-9- فرایند تحلیل سلسه مراتبی (AHP). 42

2-9-1- درخت سلسه مراتبی.. 42

2-9-2- انجام مقایسات زوجی.. 43

2-9-3- محاسبه ضرایب اهمیت… 44

2-9-4- تعیین امتیاز نهایی گزینه­ ها 45

2-9-5- بررسی سازگاری سیستم.. 45

2-10- جمع­بندی.. 48

فصل سوم: روش تحقیق.. 49

3-1-  مقدمه. 50

3-2-  جدول زمانی دروس دانشگاهی مبتنی بر ترجیحات اساتید، دانشجویان و دانشگاه. 50

3-2-1- مفروضات مسأله ارائه شده. 51

3-2-2-  مهمترین تصمیمات اتخاذ شده در مدل ارائه شده. 52

3-3-  روش جمع آوری اطلاعات… 52

3-4-  الگوریتم­های تکاملی مورد استفاده. 52

3-5-  مدل ریاضی.. 53

3-5-1- محدودیت­های سخت… 53

3-5-2- محدودیت­های نرم. 54

3-5-3- پارامترها و مجموعه­های مدل.. 55

3-5-4- متغیر تصمیم.. 56

3-6-  مدل ریاضی تک هدفه. 56

3-7-  تشریح مدل ریاضی.. 57

3-8- الگوریتم جستجوی ممنوعه (TS). 57

3-8- 1- نحوه نمایش جواب… 58

3-8-2- تولید جواب اولیه. 59

3-8-3- همسایگی.. 59

3-8-4- لیست ممنوعه. 59

3-8-5- معیار آرمانی.. 60

3-8-6- استراتژی لیست کاندید.. 60

3-8-7- استراتژی تقویت… 61

3-8-8- استراتژی تنوع بخشی.. 61

3-8-9- معیار توقف…. 62

3-9-  الگوریتم جستجوی همسایگی متغیر در جستجوی ممنوعه (TS-VNS). 64

3-9-1- استراتژی­ های ساختار همسایگی.. 64

3-10-  فرایند تحلیل سلسه مراتبی (AHP). 67

3-10-1- درخت سلسه مراتبی.. 69

3-10-2-  انجام مقایسات زوجی.. 69

 

3-10-3- محاسبه ضرایب اهمیت… 70

3-10-4- تعیین امتیاز نهایی گزینه­ ها 70

3-10-5- بررسی سازگاری سیستم.. 70

3-11-  مدل ریاضی چند هدفه. 71

3-12-  الگوریتم ژنتیک چند هدفه (NSGA II). 73

3-12-1-  نحوه نمایش جواب و جمعیت اولیه. 73

3-12-2-  انتخاب… 74

3-12-3- تقاطع. 74

3-12-4- جهش…. 77

3-12-5-  معیار توقف…. 78

3-13-  الگوریتم جستجوی ممنوعه چند هدفه (MOTS). 79

3-14-  جمع­بندی.. 81

فصل چهارم: محاسبات و یافته­ های تحقیق.. 82

4-1-  مقدمه. 83

4-2-  تنظیم پارامترهای الگوریتم­های فراابتکاری.. 83

4-3-  اجرای الگوریتم­ها 86

4-4-  نتایج محاسباتی الگوریتم­های مدل تک هدفه و تجزیه و تحلیل آنها 86

4-4-1- تحلیل نتایج بهترین مقدار تابع هدف… 87

4-4-2- تحلیل نتایج اولین زمان رسیدن به بهترین مقدار تابع هدف… 89

4-5-  نتایج محاسباتی الگوریتم­های مدل چند هدفه و تجزیه و تحلیل آنها 91

4-5-1- تحلیل نتایج شاخص میانگین فاصله از نقطه ایده آل (MID). 92

4-5-2- تحلیل نتایج شاخص تعداد جوابهای آرشیو پاراتو. 95

4-5-3- تحلیل نتایج شاخص یکنواختی پاراتو. 98

4-5-4- تحلیل نتایج شاخص پوشش مجموعه. 100

4-5-5- تحلیل نتایج شاخص بیشترین گستردگی.. 102

4-5-6- تحلیل نتایج زمان اجرای الگوریتمها 104

4-6-  جمع­بندی.. 106

فصل پنجم: نتیجه ­گیری و پیشنهادات.. 108

5-1-  نتیجه ­گیری.. 109

5-2-  پیشنهادها برای تحقیقات آتی.. 110

5-2-1-  تحقیقات مربوط به گسترش مدل مسأله. 110

5-2-2-  تحقیقات مربوط به رویکرد حل مسأله. 111

مراجع.. 112

 

 

 

 

فهرست جداول

جدول 2-1. محدودیت­های نرم و سخت بکار رفته در تحقیقات گذشته. 16

جدول 2-2. فهرست الگوریتم­های مبتنی بر یک جواب و الگوریتم­های مبتنی بر جمعیت… 26

جدول 2-3. مقیاس نه کمیتی ساعتی برای مقایسات زوجی.. 43

جدول 2-4. شاخص تصادفی بودن R.I. 47

جدول3-1. پارامترها و مجموعه ها 55

جدول 3-2. مشخصات ماتریس های جواب… 58

جدول 3-3. عناصر الگوریتم جستجوی ممنوعه. 62

جدول 4-1. پارامترهای الگوریتم TS. 85

جدول 4-2. پارامترهای الگوریتم TS-VNS. 85

جدول 4-3. پارامترهای الگوریتم NSGA II. 85

جدول 4-4. پارامترهای الگوریتم MOTS. 85

جدول4-5. پارامترهای استفاده شده در فرمول (4-1). 87

جدول 4-6. داده ­های نرمالایز شده بهترین مقدار تابع هدف در دو الگوریتم TS, TS-VNS. 88

جدول 4-7. داده ­های نرمالایز شده اولین زمان رسیدن به بهترین مقدار تابع هدف در دو الگوریتم TS, TS-VNS. 90

جدول 4-8. نتایج محاسبه شاخص MID برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 93

جدول 4-9. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض Tn-1  برای شاخص MID.. 95

جدول 4-10. نتایج محاسبه شاخص تعداد جواب های آرشیو پاراتو برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 96

جدول 4-11. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض tn-1  برای شاخص تعداد جواب­های پاراتو. 97

جدول 4-12. نتایج محاسبه شاخص یکنواختی پاراتو برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 99

جدول 4-13. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض tN-1  برای شاخص بیشترین گستردگی.. 100

جدول 4-14. نتایج محاسبه شاخص پوشش مجموعه  برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 101

جدول 4-15. نتایج محاسبه شاخص بیشترین گستردگی برای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 103

جدول 4-16. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض tn-1  برای شاخص بیشترین گستردگی.. 104

جدول 4-17. نتایج زمان اجرای دو الگوریتم  MOTS, NSGA II. 105

جدول 4-18. خروجی بدست آمده از آزمون­های فرض tn-1  برای زمان اجرای دو الگوریتم MOTS, NSGA II. 105

 

فهرست اشکال

شکل 2-1. انواع روش­های حل برای مسائل بهینه سازی.. 24

شکل 2-2. نمودار درختی الگوریتم­های فراابتکاری.. 27

شکل 2-3. شبه کد الگوریتم فراابتکاری جستجوی ممنوعه (TS) 33

شکل 2-4. نمای شماتیک جستجوی همسایگی در الگوریتم VNS. 35

شکل 2-5. شبه کد الگوریتم فراابتکاری جستجوی همسایگی متغیر(VNS) 36

شکل 2-6. شبه کد الگوریتم فراابتکاری NSGA II. 41

شکل 3-1. فلوچارت جستجوی ممنوعه پیشنهادی.. 63

شکل 3-2. چهار استراتژی بکار رفته در الگوریتم های TS, TS-VNS. 65

شکل 3-3. فلوچارت الگوریتم TS-VNS. 66

شکل 3-4. فلوچارت الگوریتم فرایند تصمیم گیری AHP. 68

شکل 3-5. فلوچارت درخت سلسله مراتبی.. 69

شکل 3-6. فرایند تقاطع در الگوریتم NSGA II. 76

شکل 3-7. فرایند جهش در الگوریتم NSGA II. 77

شکل 3-8. فلوچارت الگوریتم NSGA II. 78

شکل 3-9 فلوچارت الگوریتم MOTS. 80

شکل 4-1. نمودار میانگین و فاصله اطمینان 95% بهترین مقدار تابع هدف TS, TS-VNS. 89

شکل 4-2. نمودار میانگین و فاصله اطمینان 95% اولین زمان رسیدن به بهترین مقدار تابع هدف TS, TS-VNS. 91

شکل 4-3. نمودارهای همگرایی دو الگوریتم  برای مسائل در سه سایز کوچک، متوسط و بزرگ…. 94

 

فصل اول

 

 مقدمه وکلیات تحقیق

 

1-1-مقدمه

امروزه زمانبندی جزء ضروریات اجتناب ناپذیر زندگی بشری است. در برنامه ­های کلان کشورهای توسعه یافته، یکی از بخش­هایی که در نیل به تحقق برنامه­ها و اهدافشان نقش به سزا و مؤثری ایفا کرده، نظام آموزشی است. بنابراین با توجه به نقش کلیدی نظام آموزشی در هر جامعه، می­توان به اهمیت برنامه ­ریزی درست و مناسب در این سیستم پی برد. به طوری که یک زمانبندی مناسب سبب ارتقای کیفیت آموزشی و رضایتمندی کارکنان می­باشد. جدول زمانی[1] نوع خاصی از مسأله زمانبندی است. مسأله زمانبندی در دانشگاه­ها به دو دسته جدول زمانی برای امتحانات و زمانبندی دروس تقسیم می­ شود. مقصود از زمانبندی در این تحقیق، دسته دوم است. در این تحقیق تلاش شده است که تا حد امکان از مقالات اخیر در حوزه جدول زمانی، بویژه جدول زمانی دروس دانشگاهی و همچنین مقالات مربوط به روش­های حل فراابتکاری استفاده شود تا بیان نوین و کارا با اثربخشی مناسب ایجاد گردد.

 

1-2- بیان مسأله

جدول زمانی نوع خاصی از مسأله زمانبندی است، در سال 1996، آقای رن[2] تهیه جدول زمانی را بعنوان مسئله قرار دادن منابع خاص، با توجه به محدودیت­ها، در تعداد محدودی بازه زمانی و مکان، با هدف ارضاء مجموعه ­ای از اهداف تا حد ممکن توصیف کرد. این تعریف عمومی توصیفی از مسائل تهیه جدول زمانی است که به طور کلی پذیرفته شده است.

جدول زمانی در مسائلی با دامنه­های وسیع و متنوع کاربرد دارد که از آن جمله می­توان مسائل آموزشی، مسابقات ورزشی، مسائل حمل­ونقل، برنامه­ی کاری کارکنان، زمانبندی جلسات و زمانبندی فرایندهای تولیدی نام برد.

جدول زمانی دروس دانشگاهی[3] عبارت از تخصیص تعداد معینی از منابع مانند اساتید و دروس، به تعداد محدودی از دوره­ های زمانی و کلاس در یک دوره مشخص با توجه به مجموعه ­ای از محدودیت­ها، جهت رسیدن به یکسری از اهداف مشخص است. معمولاً در این نوع مسائل محدودیت­ها به دو دسته سخت و نرم تقسیم می­شوند. محدودیت­های سخت، محدودیت­هایی هستند که حتماً باید برآورده شوند و شدنی بودن جواب را تضمین می­ کنند و محدودیت­های نرم بیان کننده مطلوبیت و ترجیحات مسأله هستند که برای کیفیت بهتر جدول زمانی در نظر گرفته می­شوند و حتماً لزومی ندارد که همانند محدودیت­های سخت به طور کامل برآورده شوند. برای بدست آوردن یک جدول زمانی باکیفیت، باید مسأله شدنی و کمترین تعداد تجاوز را در محدودیت­های نرم داشته باشیم [4].

محدودیت­های نرم از طریق تابع پنالتی ارزیابی می­شوند و تابع هدف این مسائل از مجموع وزن دهی شده توابع پنالتی محدودیتهای نرم تشکیل می­ شود.

محدودیت­های سخت عمومی به کار گرفته شده در این مسائل به صورت زیر هستند:

1. یک منبع (درس، استاد، دانشجو) نمی ­تواند در آن واحد در چند جا (کلاس، پریود زمانی) استفاده شود.
2. در هر دوره زمانی باید منابع در دسترس برای مواردی که زمانبندی شده ­اند کافی باشد.

اما محدودیت­های نرم با توجه به نوع و ترجیحات، برای هر مسأله متفاوت است. ما در این تحقیق ترجیحات اساتید، دانشجویان و دانشگاه را مد نظر قرار داده­ایم.

در حال حاضر در اغلب دانشگاه­ها زمانبندی دروس به صورت دستی و توسط افراد مجرب انجام      می­گیرد. در برنامه ­ریزی دستی، با روشی تکراری دروس زمانبندی می­شوند بدین صورت که در هر تکرار، یک درس انتخاب می­ شود و زمانبندی از دو درسی شروع می­ شود که تعداد دانشجوی بیشتری همزمان برای آن دو درس ثبت نام کرده باشند و بنابراین این دو درس نباید در یک زمان ارائه شوند و باید انتخاب استاد و بازه زمانی به گونه­ ای صورت گیرد که محدودیتهای دیگر را نیز نقض نکند. این روند همچنان ادامه پیدا می­ کند تا تمامی دروس به استاد و زمانی تخصیص داده شوند.

از آنجا که زمانبندی دستی وقت­­گیر است و لزوماً تمام خواسته­ های اساتید و دانشجویان را به بهترین نحو برآورده نمی­ کند، استفاده از روش کامپیوتری که در زمانی بسیار کمتر، جواب خوبی را فراهم می­آورد، مناسب به نظر می­رسد.

تحقیق و جستجو درباره زمانبندی ماشینی دروس به دهه 60 میلادی برمی­گردد. بیشتر این روش­ها، به نوعی شبیه­­سازی نحوه زمانبندی توسط نیروی انسانی است. در این روش­ها، ابتدا مفیدترین دروس زمانبندی می­شوند. سپس دروس با اولویت کمتر، به طور متناوب به جدول زمانی ناتمام اضافه شده تا اینکه تمام دروس زمانبندی شوند. پس از آن محققان به بررسی روش­های عمومی­تر پرداختند مانند روش های برنامه ­ریزی عدد صحیح، جریان شبکه، رنگ آمیزی گراف و …. در دو دهه آخر، تلاش­ها بر روی روش­ها ابتکاری و فراابتکاری متمرکز شده است [5].

البته این گونه مسائل زمانبندی نمی ­تواند به صورت کاملاً نرم­افزاری انجام شود. زیرا معیارهای بهتر بودن نسبی زمانبندی­ها، لزوماً به آسانی به زبان نرم افزارهای کامپیوتری بیان نمی­شوند. از طرفی، از آنجا که فضای جواب در این گونه مسائل بسیار بزرگ است، دخالت نیروی انسانی می ­تواند مسأله را در راستای جواب­های مناسب­تر هدایت کند، در حالی که روش­های کامپیوتری به صورت کامل، قادر به یافتن این جواب­­­های مناسب نیستند. به همین دلیل، بیشتر سیستم­های حل، امکان تغییر و دستکاری در جواب را برای کاربر فراهم می­سازند. که در این تحقیق از مدیر گروه دانشکده به عنوان تعدیل کننده نهایی خروجی برنامه (برای مدل تک هدفه) با کمک گرفتن از روش AHP استفاده شده است، که در فصل 3 به صورت کامل تشریح شده است.

مفاهیم استفاده شده در جدول زمانی دروس دانشگاهی به شرح ذیل است:

رویداد: فعالیتی که باید زمانبندی شود، مانند: جلسات درسی.

برش زمانی: یک تعداد بازه زمانی، که هر یک از رویدادها در آن بازه­های زمانی، زمانبندی می­شوند.

منبع: منابعی که توسط رویدادها مورد نیاز است، مانند: کلاس­ها.

قید: یک محدودیت برای زمانبندی رویدادها، مانند: ظرفیت کلاس درسی.

فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی در اوایل دهه 1990 دو پیامد بسیار مهم ‌داشت؛ یکی خاتمه تسلط و کنترل شوروی بر کشورهای آسیای مرکزی و قفقاز و استقلال کشورهای این مناطق و دوم، ایجاد خلأ قدرت و نبود امنیت و بی‌ثباتی و فراهم شدن بستر مناسب برای حضور ناتو در این مناطق. در سال‌های اخیر با وجود اهمیت ژئوپلیتیکی، استراتژیکی، ارتباطی و امنیتی منطقه قفقاز برای روسیه و ایران و نیز توسعه سیاسی و اقتصادی منطقه قفقاز، شاهد افزایش حضور ناتو در این منطقه هستیم. با وجود تهدیدات مشترک ایجادشده به سبب حضور ناتو در قفقاز و هم‌سویی‌ روسیه و ایران در مخالفت با حضور ناتو در منطقه، شاهد رویکردی انفعالی از سوی این دو کشور در مقابله با گسترش ناتو در این منطقه هستیم؛ بنابراین پرسشی که درصدد پاسخ به آن هستیم این است که چرا با وجود تهدید زا بودن حضور ناتو در قفقاز برای روسیه و ایران، برای جلوگیری و کنترل گسترش ناتو در این منطقه هیچ‌گونه راهبرد و اقدام مشترک امنیتی از سوی این دو کشور صورت نگرفته است؟ فرضیه این پژوهش عبارت است از اینکه ناتو برای روسیه عمدتاً به‌عنوان یک چالش و عامل محدودکننده مطرح است برای جمهوری اسلامی ایران به‌عنوان یک تهدید امنیتی که بقاء این کشور را نیز می‌تواند مورد چالش قرار دهد، محسوب می‌شود؛ و در رویکردی تقابلی با ایران قرار دارد از یکسو و تفاوت در نگرش‌ها و فقدان اعتماد بین دو کشور ایران و روسیه و وجود شاخصه‌های واگرا در سیاست خارجی دو کشور نسبت به هم از سوی دیگر، مانع شکل‌گیری یک راهبرد مشترک امنیتی برای مقابله و کنترل گسترش ناتو در منطقه قفقاز شده است. روش تحقیق در این مقاله به‌صورت توصیفی تحلیلی است.

کلیدواژه: آسیای مرکزی، قفقاز، ناتو، روسیه، ایران.

فهرست مطالب

Contents

فصل-1 کلیات… 1

بیان مسئله. 2

اهمیت و اهداف پژوهش… 3

ادبیات پژوهش… 3

سؤالات پژوهش… 5

سؤال اصلی.. 5

سؤال فرعی.. 5

فرضیه. 6

تعریف مفاهیم. 6

محدودیت‌ها و مشکلات پژوهش… 8

روش پژوهش… 8

قلمرو زمانی و مكانی تحقیق.. 8

سازمان‌دهی پژوهش… 9

فصل-2 مباحث نظری.. 11

مقدمه. 12

مکتب کپنهاک.. 13

1. مبانی هستی شناختی مکتب کپنهاک.. 15
2. مبانی معرفت‌شناسی مکتب کپنهاک.. 16

شش

3. امنیت از منظر مکتب کپنهاک.. 18

3-1. امنیتی ساختن در مکتب کپنهاک.. 19

4. سطح تحلیل امنیت در مکتب کپنهاک.. 20

4-1. امنیت بین‌المللی.. 21

4-2. امنیت منطقهای.. 24

5. ابعاد امنیت در مکتب کپنهاک.. 26
6. جنگ و الگوهای دوستی و دشمنی در مکتب کپنهاک.. 27

6-1. جنگ… 28

6-2. الگوهای دوستی و دشمنی.. 28

نتیجه‏گیری.. 29

فصل-3  تهدیدات ‌حضور ناتو در منطقه قفقاز جنوبی برای ایران و روسیه. 31

مقدمه. 32

حضور ناتو در منطقه قفقاز جنوبی.. 32

1. گسترش ناتو به شرق.. 33

2. 

3.  

4. گسترش ناتو در منطقه قفقاز. 34
5. قفقاز و مشاركت برای صلح ناتو. 35

تهدیدات حضور ناتو در منطقه قفقاز جنوبی برای ایران. 39

1. تهدیدات سیاسی: 39

1-1. تمامیت ارضی جمهوری اسلامی ایران: 39

1-2. توسعه روابط با اسرائیل: 40

1-3. تثبیت نظام هژمونیک سلطه غرب: 40

1-4. تهدید نسبت به حاكمیت داخلی نظام: 41

1-5. تهدید نسبت به حاكمیت خارجی نظام: 41

هفت

2. تهدیدهای نظامی و امنیتی: 42

2-1. استراتژی دفاع موشكی آمریكا در منطقه: 42

2-2. هم تکمیلی محیط‌های امنیتی: 42

3- تهدیدهای اقتصادی: 43

3-1. تعیین رژیم حقوقی دریای خزر به‌صورت ناقص: 43

3-2. گسترش تحریم و جلوگیری از توسعه اقتصادی: 44

4- تهدیدات فرهنگی: 44

4-1. تشدید اختلافات قومی، زبانی و مذهبی: 44

4-2. ناتوی فرهنگی: 45

4-2-1. اهداف ناتوی فرهنگی: 45

4-2-2. ابزارهای اجرای ناتوی فرهنگی: 46

تهدیدات حضور ناتو در منطقه قفقاز جنوبی برای روسیه. 47

1. تهدیدات سیاسی: 47
2. تهدیدهای نظامی و امنیتی: 49
3. تهدیدات اقتصادی: 51
4. تهدیدات فرهنگی: 52

نتیجه‌گیری: 53

فصل-4 تفاوت رویکردها و اقدامات  ایران و روسیه  در مقابله با ناتو. 55

مقدمه. 56

نگرش ایران و روسیه به غرب و ناتو: 56

رویکردها و اقدامات دو کشور در مقابله با ناتو. 63

1. تفاوت در میزان و نوع تهدیدات ناتو برای دو کشور. 64
2. رویکرد و اقدامات روسیه در مقابله با ناتو. 67

هشت

2-1. سیر تحول روابط روسیه و ناتو. 67

2-2. زمینه‌های همکاری روسیه – ناتو. 71

2-3. حوزه‌های اختلاف و مناقشه. 73

3. رویکرد و اقدامات ایران در مقابله با ناتو. 75

نتیجه‌گیری: 79

فصل-5 تفاوت نگرش  ایران و روسیه  نسبت به هم. 81

مقدمه. 82

نگرش ایران به روسیه. 82

1-1. بدبینی تاریخی ایرانیان نسبت به روسیه. 83

1-2. سیاست نه شرقی نه غربی.. 85

1-3. عدم پایبندی روسیه به تعهداتش و کارشکنی در خصوص ایران. 87

2. نگرش روسیه به ایران. 90

2-1. نگاه ابزاری روسیه به ایران. 92

2-2. انحصارگری روسیه و نگرش رقیبانه به ایران در منطقه قفقازجنوبی.. 93

نتیجه‌گیری.. 97

نتیجه‌گیری پایانی.. 101

منابع و مآخذ: 107

 

فصل-1کلیات

بیان مسئله

سازمان پیمان آتلانتیک شمالی به‌عنوان نهادی امنیتی سیاسی پس از پایان جنگ جهانی و در راستای تأمین امنیت کشورهای حوزه غرب در برابر تهدیدهای مختلف به‌ خصوص تهدیدهای ناشی از جبهه شوروی پدیدار شد. واقعیت این بود که هیچ‌یک از کشورهای عضو ناتو در اروپا به‌تنهایی قادر به دفاع از خود در مقابل شوروی نبود. این پیمان دسته‌جمعی بر آن بود که دامنه نفوذ و گسترش حضور شوروی و اقمار آن را به غرب محدود سازد؛ اما تحول دهه 90 و فروپاشی شوروی فلسفه وجودی ناتو را با علامت سؤال بزرگی مواجه ساخت؛ اما این سازمان با تجدید هویت جدید، تجدیدنظر در اهداف خود و تبدیل راهبرد تدافعی سابق به راهبردی تهاجمی، نه‌تنها از بین نرفت بلکه بر قلمرو و اعضای آن روزبه‌روز افزوده می‌شود. با فروپاشی شوروی راهبرد این سازمان از راهبردی صرفاً نظامی به راهبردی ترکیبی، نظامی، سیاسی و همچنین اقتصادی و فرهنگی تغییر یافت و این سازمان با راهبرد جدید خود را آماده یافت تا به آهستگی دامنه نفوذ خود را به سمت شرق یعنی به اردوگاه دشمن سابق خود معطوف داشت. راهبرد جدید این سازمان با پیروزی انقلاب اسلامی ایران که از مخالفان بلوک غرب خصوصاً ایالات‌متحده امریکا و یکی از منتقدان جدی سازمان ناتو و همچنین مخالف گسترش آن به شرق بوده است، اهمیت بیشتری یافت. ناتو و گسترش آن به شرق منجر به کاهش امنیت ایران و روسیه شده است و همواره این سازمان تهدیدی برای این دو کشور محسوب شده است. بااین‌حال پدیده‌ای که در چند سال اخیر شاهد آن هستیم افزایش حضور ناتو در حوزه‌ی قفقاز جنوبی است. گسترش ناتو در این منطقه و تقاضاها و درخواست‌های برخی از کشورها برای عضویت در این سازمان از یک‌سو و اهمیت کشورهای این منطقه برای ایران و روسیه و ضعف ثبات سیاسی و امنیتی در این کشورها که از همسایگان ایران و روسیه نیز محسوب می‌شوند از سوی دیگر، مسائل امنیتی ایران و روسیه را دچار پیچیدگی نموده است.

روسیه و ایران ‌همواره با احتساب ناتو به‌عنوان یک تهدید درصدد مقابله و رفع تهدید‌های به وجود آمده از سوی آن برآمده‌اند. بااین‌وجود برخی عوامل و فاکتورها نظیر؛ فاکتورهای سیاسی، فرهنگی و … منجر به شکاف و انشقاق بین ایران و

چكیده:

هدف از پژوهش حاضر تبیین رابطه ی بین سبك رهبری مدیران و جو مدرسه با اثربخشی مدارس متوسطه بوده است. این تحقیق به روش توصیفی از نوع پیمایشی و همبستگی صورت گرفته است. جامعه آماری این پژوهش را تمامی مدیران و دبیران دوره ی متوسطه ی شهر اقلید در سال تحصیلی( 90-89 ) به تعداد200 نفرتشکیل دادند و حجم نمونه مورد پژوهش بودند به صورت طبقه ای تصادفی با بهره گرفتن ازجدول كرجسی و مورگان 80 تن انتخاب شد.

جهت جمع آوری داده ها از سه ابزارابزار شامل پرسشنامه توصیف رفتار رهبر( لوتانز،1985)   و جو سازمانی (ویلیس جی . فورتنجر ، 2004 )  واثر بخشی( سر جیوانی و همکارانش 1992) بهره گرفته شده است.

جهت تحلیل داده ها در سطح آمار توصیفی از فراوانی ،درصد ،میانگین و انحراف معیار و در سطح آمار استنباطی از روش های آماری ضریب همبستگی پیرسون ،رگرسیون چندگانه و آزمون تی گروه های مستقل استفاده شده است برای پایایی ابزارهای استفاده شده از روش آلفای کرونباخ استفاده وروایی ابزارها مورد تأیید اساتید راهنما و مشاور و اساتیدمتخصص قرار گرفت .

پس از اجرای ابزارها ،داده های به دست آمده در محیط Spss  مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت ویافته های پژوهش به شرح زیر حاصل گردید.

1- بین سبک های رهبری مدیران  و جو مدرسه با اثربخشی رابطه مستقیم معناداری وجود دارد.

2- بین متغیرها رابطه خطی وجود دارد  و از طرفی تنها سبک رهبری انسان مدار پیش بینی كننده اثر بخشی می باشد .

3- بین ابعاد جو باز، تلاش مازاد، ساختار انظباطی و خود ارزیابی و  اثربخشی رابطه مستقیم معناداری وجود دارد.

4- مؤلفه­ ساختار و تلاش مازاد می ­تواند اثربخشی را پیش ­بینی نماید.

كلمات كلیدی: سبك های رهبری، جو مدرسه ،اثربخشی مدرسه، مدیران و دبیران دوره متوسطه نظری.

 

فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: طرح تحقیق   مقدمه 2 بیان مسئله 4 اهمیت و ضرورت انجام پژوهش 6 اهداف پژوهش 8 فرضیه های پژوهش 9 تعریف مفهومی و عملیاتی واژه های تحقیق 9     فصل دوم: ادبیات و پیشیه ی پژوهش 12 مقدمه 14 مبانی نظری 14 مفهوم اثربخشی 14 نظریه های اثربخشی     15 تفاوت كار ایی و اثر بخشی 19 مدل اثر بخشی سر جیوانی 22 مفهوم رهبری 28 تعریف سبك رهبری 30 نوع شناسی نظریه های رهبری 34 مفهوم جو سازمانی 41 انواع جو سازمانی 46 مكانیسم های جو سازمانی 47             پیشینه پژوهشی   تحقیقات خارجی 51 تحقیقات داخلی 56 جمع بندی 61 فصل سوم: روش شناسی پژوهش   روش انجام پژوهش 63 جامعه و نمونه آماری پژوهش   64 ابزار پژوهش 64 پایایی و روایی ابزارها 64 روش تحلیل داده ها 68 ملاحظات اخلاقی 69 فصل چهارم: یافته های پژوهش   یافته های توصیفی 70 یافته های استنباطی 72 فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری   خلاصه تحقیق 77 بحث و نتیجه گیری 78 دستاوردهای اصلی پژوهش 80 محدودیت های پژوهش 81 پیشنهادهای پژوهش 82 منابع و ماخذ   منابع فارسی 84 منابع لاتین 91

 

فصل اول : طرح تحقیق

 

مقدمه

قرآن کریم، بارها انسان را تشویق و ترغیب به تبیین و آشکار نمودن حقایق نموده است و خداوند متعال را حقیقت تمامی هستی معرفی می کند.

“سَنُرِیهِمْ آیَاتِنَا فِی الْآفَاقِ وَفِی أَنفُسِهِمْ حَتَّى یَتَبَیَّنَ لَهُمْ أَنَّهُ الْحَقُّ”  (آیه 53 ،سوره فصلت).” آیات و نشانه های خود را در طبیعت و جهان هستی و در باطن و درون (انسان ها)، نشان       می دهیم تا آشکار گردد که او( پروردگار) حق است “.

در جهان امروز توسعه هدف اصلی جوامع و از مهمترین سیاستگذاریهای دولتها محسوب   می گردد. بدیهی است كه توفیق جوامع در زمینه های فرهنگی ، سیاسی و اقتصادی در گرو برخورداری از یک نظام آموزشی منسجم و پویاست و مدیریت مؤثر نقش اساسی در هدایت نظام آموزشی در نیل به اهداف توسعه بر عهده دارد (رضایی فرد،1378).

چنانچه هر مسئله ی سازمانی را به طور عمیق مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم، در نهایت به انسان و رفتارهای انسانی برمی خوریم بدین لحاظ توجه به نقش محوری انسان و منابع انسانی در پیشبرد اهداف سازمانی محرز می شود . سازمانها اگرچه در سیرتحولات تكوینی و تكاملی خود دارای انواع واهداف گوناگونی هستند و به منظور رفع نیازهای متنوع جامعه تلاش        می كنند، اما درهیچ برهه ای نه تنها بی نیازازمنابع انسانی نبوده، بلكه برعكس این منبع ازتعیین كننده ترین منابع آنها محسوب می شود . چنین اهمیت  و توجهی به بعد انسانی ، در سازمان های آموزشی (آموزش و پرورش) به دلیل ویژگیهای منحصر به فردآن، مضاعف می شود .  چرا كه سازمان آموزش و پرورش محیطی به تمام معنا انسانی بوده و مدیریت آن در شبكه ای گسترده و در عین حال پیچیده از روابط انسانی فعالیت می كند . (پور شا فعی، 1378).

« اندیشمندان به این نتیجه رسیده اند که سرمایه گذاری در بخش آموزش و پرورش       می تواند مانند سرمایه گذاری در دیگر عوامل رشد و توسعه ، سودآور و کارساز باشد زیرا فراهم آوردن نیروی انسانی کاردان متخصص و هم چنین پرروش مردم با فرهنگ و آگاه سبب       می شود تا اندازه بهره وری و بهره گیری از هر گونه سرمایه گذاری مادی را فزونی فراوان بخشید»( طوسی به نقل از وایلز ، 1376) .

رهبری آموزشی مهم ترین عامل تعیین کننده اثر بخشی محیط و جو مدرسه است . مدیریت مدرسه در تربیت بسیاری از دانش آموزان و شکل دادن به شخصیت آن ها، آسان کردن جریان رشد و پرورش پیشبرد آموزش و یادگیری و هم چنین تحقق هدف های آموزشی دخالت و نفوذ چشمگیری دارد، لذا انتخاب سبک رهبری مناسب برای مدیر امری بسیار حیاتی است زیرا مدیر با رهبری پویای خویش می تواند موجب پیشبرد امور آموزشی و پیشرفت تحصیلی دانش آموزان را فراهم نماید .

سبک و نوع رهبری تحت تاثیر متغیرهای تشکیل دهنده ی موقعیتی است که رهبری در آن اعمال می شود . از متغیرهای موقعیتی مهم که در امور رهبری تاثیر فراوانی دارد ، می توان شخصیت رهبر و مدیر ، رابطه بین اعضای گروه ، نوع مشاغل و جو سازمانی را ذکر کرد . این متغیرها مربوط به موقعیت محیط و رهبری هستند که نوع رهبری را هم جهت با محیط تعیین می کنند . ( عسکریان ، 1378) .

در دنیای پر شتاب امروز كه علم در تمام ابعاد خود با سرعت حیرت برانگیزی در حال پیشرفت است چالشهای عظیمی پیش روی سازمان های مدرن امروزی است و رهبران آموزشی (به ویژه مدیران مدارس)به همان اندازه كه به چشم اندازهایی از مدیریت نیازمندند ، به      جرقه هایی از بینش ، بصیرت و تعهد ،دانش ،توانش و مهارت نیز نیاز دارند و به منظور دستیابی به روش های بهبود مداوم باید همواره  به ماورای این چشم اندازها توجه کنند ودانش و  مهارت ها و تواناییها و نگرش های خود را ارتقا ببخشند،معلمانشان را بشناسند و بتوانند بین مدیران ، معلمان و دانش آموزان جو مناسبی را برقرار نمایند .و با فعالیت ها و تعاملات خود به منظور بهبود اثر بخشی سازمان مدرسه تلاش كنند .

بر این اساس پژوهشگر در این پژوهش به دنبال تبیین رابطه ی بین سبك های رهبری مدیران و جو مدرسه با اثر بخشی مدارس متوسطه شهر اقلید و ارائه ی راهكارهایی جهت بهبود وضعیت موجود در این مدارس بوده است .

بیان مسئله

از آن زمان كه بشر قدم به عرصه ی هستی نهاده همواره به دنبال کشف حقایق و واقعیت هاست و با کنجکاوی خود به مرزهای تحقیق، کشف و پژوهش و پیشرفت قدم می نهد و در این راه ابداع سبك ها و شیوه های متنوع رهبری و مدیریت حاصل این روحیه است گرچه از میان این شیوه ها هیچ روشی را نمی توان به عنوان بهترین سبك رهبری برگزید بلکه این شرایط متفاوت است که شگردهای مختلف مدیریت را تعیین می نماید . شیوه های مختلف رهبری اثرات متفاوتی را به کلیه اجزای سازمان و چگونگی نیل به اهداف سازمانی و جو سازمانی بر جای خواهد گذاشت . با درک این موضوع که مدیریت اثر بخش شیوه های متفاوتی را ایجاب می کند ، بر عهده ی مدیر اثر بخش و کاراست که شرایط موجود در حیطه مدیریت خویش را به درستی شناخته و با همه ابعاد آن آشنایی کامل پیدا نموده و علاوه بر این از علم و آگاهی کافی برای فهم و نحوه برخورد با شرایط محیط برخوردار باشد .

نقش مهمی که رهبری می تواند در مدرسه داشته باشد ، نفوذ تاثیر پذیری است که بر فضای حاکم بر مدرسه و جو آن بر جای گذارد . بررسی جو مدرسه ابزار قدرتمندی است که در شناخت سبک و شیوه های رهبری مدیران و هدایت نظام آموزشی به سمت یک مجموعه تاثیر گذار به ما کمک می کند .

نقش رهبران به عنوان کسانی که هماهنگی درونی و بیرونی سازمان ها را بر عهده دارند و در جهت دستیابی به اهداف سازمان از طریق هدایت فعالیت افراد تلاش می کنند در این رابطه بسیار حائز اهمیت است . اثر بخشی مدارس نیز به نحوه عملکرد مدیران در جهت دستیابی به اهداف آموزشی ، انطباق با نیازهای جامعه و حفظ یکپارچگی  درونی  مدرسه بستگی دارد . بنابراین رابطه بین سبک رهبری مدیر و میزان اثر بخشی  مدرسه امری اجتناب ناپذیر است .

 

 

فصل اول

1- مقدمه. 2

1-1- فرایند تخمیر. 3

1-1-1- مخمرها 4

1-1-2- باکتری های اسید استیکی.. 5

1-2- باکتری های اسید استیکی در سرکه. 7

1-2-1- فرآورده تخمیری سرکه. 7

1-2-1-1- خرما 7

1-2-1-2- ترکیبات تشکیل دهنده خرما 8

1-2-1-3- فرآورده های تخمیری حاصل از خرما 9

1-2-2- تولید سرکه توسط باکتری های اسید استیکی.. 10

1-3- طبقه بندی باکتری های اسید استیکی.. 11

1-4- شمارش، جداسازی و شناسایی باکتری های اسید استیکی.. 13

1-5- روش های مولکولی شناسایی باکتری های اسید استیکی.. 15

1-6- پی سی آر (PCR). 15

1-6-1- تاریخچه. 16

1-6-2- اساس و روش کار. 18

1-6-3- مراحل PCR.. 19

1-6-4- پارامترهای مؤثر در PCR.. 20

1-7- مدل سازی.. 21

1-8- فرضیات پژوهش…. 25

1-9- اهداف پژوهش…. 25

فصل دوم

2-1- شناسایی باکتری های اسید استیک با بهره گرفتن از روش های مدرن.. 27

2-2- تولید سرکه زردآلو با بهره گرفتن از Acetobacter جدا شده از زردآلوی ایرانی.. 34

2-3- تولید سرکه آناناس و بررسی تاثیر متقابل بین مخمر و باکتری اسید استیکی.. 34

2-4- جداسازی و شناسایی نژاد Acetobacter از گیلاس سفید- قرمز ایرانی به عنوان نژادی با قابلیت تولید اسید بالا در تولید سرکه  36

2-5- بهینه سازی عوامل موثر در فرایند تولید سرکه با بهره گرفتن از تخمیر موز. 36

2-6- روش های مدل سازی میکروبی.. 37

فصل سوم

3-1-زمان و مکان تحقیق.. 42

3-2- مواد مصرفی.. 42

3-2-1- خارک خرمای هلیله ای.. 42

3-2-2- سرکه خرما 42

3-2-3- مواد شیمیایی.. 43

3-2-4- مواد ژنتیکی.. 43

3-3- تجهیزات… 44

3-4- اندازه گیری ترکیبات خارک خرما 45

3-4-1- اندازه گیری قند. 45

3-4-2- اندازه گیری فیبر. 46

3-4-3- اندازه گیری فسفر. 46

3-4-4- اندازه گیری کلسیم. 47

3-4-5- اندازه گیری پتاسیم. 48

3-4-6- اندازه گیری رطوبت.. 48

3-4-7- اندازه گیری خاکستر. 49

3-4-8- اندازه گیری پروتئین.. 49

3-4- مرحله جداسازی و شناسایی باکتری های اسید استیکی و شناسایی آن ها 50

3-4-1- روش کشت.. 50

3-4-2- خالص سازی باکتری های استیکی.. 51

3-4-2-1- نگهداری جدایه های باکتری های اسید استیک…. 52

3-5-آزمون های تاییدی باکتری های استیکی.. 52

3-5-1-آزمون کاتالاز. 52

3-5-2- آزمون گرم. 53

3-6- استخراج DNA از جدایه های باکتریایی.. 54

3-7- انجام PCR و تکثیر ناحیه s rDNA16. 55

3-7-1- واکنش PCR. 55

3-7-2- تعیین توالی و مقایسه توالی ها 56

3-8- مرحله تولید الکل با بهره گرفتن از مخمر. 57

3-8-1-تهیه سوسپانسیون مخمر. 57

3-9- مرحله تهیه سرکه از محلول الکلی تهیه شده از تخمیر الکلی.. 59

3-9-1- انتخاب ایزوله های باکتری اسید استیک… 59

3-9-2- تهیه سوسپانسیون باکتری ها 59

3-10- آزمون های میکروبی و شیمیایی سرکه. 61

3-10-1- آزمون میکروبی.. 61

3-10-2- آزمون اندازه گیری pH.. 61

 

3-10-3- آزمون اسیدیته. 62

3-10-4- آزمون مواد جامد محلول. 62

3-10-5- آزمون اندازه گیری الکل. 62

3-11- مدل سازی.. 64

3-12- روش آماری تحلیلی داده ها 64

فصل چهارم

4-1- اندازه گیری ترکیبات خارک… 66

4-2- جداسازی وشناسایی فلور اسید استیکی نمونه های سرکه. 67

4-2-1- بررسی خصوصیات ظاهری پرگنه ها 67

4-2-2- آزمون های ابتدایی شناسایی (تایید اسید استیک باکتریایی بودن جدایه ها) 67

4-2-3- شناسایی جدایه ها در سطح جنس و گونه. 68

4-3- انتخاب جدایه های باکتری اسید استیک…. 70

4-3- تکنولوژی تولید سرکه. 73

4-3-1- آزمون های میکروبی.. 73

4-3-1-1- تغییرات رشد سلولی مخمر Saccharomyces cerevisiae. 73

4-3-1-2- تغییرات رشد سلولی باکتری های اسید استیکی.. 77

4-3-2- آزمون های شیمیایی.. 82

4-3-2-1-تغییرات pH نمونه های سرکه. 82

4-3-2-2-تغییرات اسیدیته نمونه های سرکه. 86

4-3-2-3- تغییرات مواد جامد محلول نمونه های سرکه. 90

4-3-2-4-تغییرات الکل نمونه های سرکه. 92

4-4- مدل سازی.. 97

4-4-1- مدل سازی رشد میکروبی.. 97

4-4-2- مدل سازی عوامل موثر بر تخمیر. 100

فصل پنجم

5-1- نتیجه گیری.. 111

5-2- پیشنهادات… 114

منابع.. 115

پیوست… 127

 

جدول 1-1- واکنش مخمرها طی فرایند تخمیر الکلی.. 5

جدول 1-2- ترکیبات تشکیل دهنده خرما 8

جدول 1-3- طبقه بندی دوازده جنس خانواده Acetobacteriacea. 11

جدول 1-4- روش های مولکولی شناسایی باکتری های اسید استیکی.. 16

جدول 1- 5- مدل های پیشبینی رشد میکروبی.. 23

جدول 2-1- شناسایی جدایه های باکتری اسید استیکی طی اسیدیفیکاسیون سرکه توسط تکنیک های متفاوت    29

جدول2-2- مدل های آزمایشی برای تخمیر سرکه آناناس با بهره گرفتن از yeast-S. cerevisiae M30  و AAB-A. aceti WK.. 34

جدول 3-1- لیست مواد شیمیایی مورد استفاده در این پژوهش…. 41

جدول 3-2- لیست مواد ژنتیکی مورد استفاده در این پژوهش…. 42

جدول 3-3- لیست تجهیزات مورد استفاده در این پژوهش…. 42

جدول 3-4- میزان مواد استفاده شده در واکنش PCR.. 55

جدول3-5- مراحل انجام واکنش PCR.. 56

جدول 3-6- نحوه تیماربندی جهت افزودن سوسپانسیون های مخمر و باکتری.. 61

جدول 4-1- ترکیبات اصلی خارک خرما رقم “هلیله ای”. 67

جدول 4-2 جدایه های مورد استفاده در واکنش PCR.. 69

جدول 4-3- مقایسه میزان اسیدیته و pH 30 جدایه اسید استیکی.. 71

جدول 4-4- مقایسه میزان رشد، مصرف الکل، اسیدیته و pH 12 جدایه اسید استیکی.. 72

جدول 4-5- نتایج حاصل از توالی یابی جدایه ها 73

جدول 4-6- مقایسه میانگین شمارش مخمر در طول 15 روز نگهداری.. 75

جدول 4-7- مدل سازی رشد مخمر طی تخمیر الکلی سرکه خارک خرما 98

جدول 4-8- مدل سازی رشد باکتری های اسید استیکی طی تخمیر استیکی سرکه خارک خرما 99

جدول 4-9- مدل های ارائه شده برای تغییرات بریکس با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما 104

جدول 4-10- مدل های ارائه شده برای تغییرات pH با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما 105

جدول 4-11- مدل های ارائه شده برای تغییرات اسیدیته با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما 106

جدول 4-12- مدل های ارائه شده برای تغییرات الکل با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما 107

جدول 4- 13- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات بریکس…. 108

جدول 4- 14- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات pH.. 108

جدول 4- 15- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات اسیدیته. 109

جدول 4- 16- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات الکل.. 109

شکل 3-1- روش کشت سطحی.. 51

شکل 3-2- مراحل جداسازی جدایه های باکتریایی.. 53

شکل 3-3- مرحله تخمیر الکلی تولید سرکه خارک خرما 58

شکل 3-4- مرحله اسیدیفیکاسیون تولید سرکه خارک خرما 60

شکل 3-5- اندازه گیری الکل نمونه ها 63

شکل 4-1- تصویر محصولات PCR در ژل الکتروفورز. 70

شکل 4-2- تغییرات سلولی باکتری های اسید استیکی در عصاره الکلی حاصل از تخمیر 20 درصد خارک خرما طی 15 روز  79

شکل 4-3- تغییرات سلولی باکتری های اسید استیکی در عصاره الکلی حاصل از تخمیر 30 درصد خارک خرما طی 15 روز  80

شکل 4-4- تغییرات سلولی باکتری های اسید استیکی در عصاره الکلی حاصل از تخمیر 40 درصد خارک خرما طی 15 روز  80

شکل 4-5- تغییرات pH در مرحله تخمیر الکلی.. 82

شکل 4-6- تغییرات pH در عصاره های الکلی خارک خرما طی تخمیر استیکی.. 84

شکل 4-7- تغییرات اسیدیته در مرحله تخمیر الکلی.. 86

شکل 4-8- تغییرات اسیدیته در عصاره های الکلی خارک خرما طی تخمیر استیکی.. 88

شکل 4-9- تغییرات مواد جامد محلول طی تخمیر الکلی و استیکی در غلظت 20 درصد خارک خرما طی 15 روز  90

شکل 4-10- تغییرات مواد جامد محلول با بهره گرفتن از جدایه های استیکی در غلظت 30 درصد خرما طی 15 روز  91

شکل 4-11- تغییرات مواد جامد محلول با بهره گرفتن از جدایه های استیکی در غلظت 40 درصد خرما طی 15 روز  91

 

شکل 4-12- تغییرات الکل در مرحله تخمیر الکلی.. 93

شکل 4-8- تغییرات الکل در عصاره های الکلی خارک خرما طی تخمیر استیکی.. 94

 

پیوست “الف”- مقایسه میانگین اثر جدایه در  غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان مواد جامد محلول (TSS)  128

پیوست “ب”- مقایسه میانگین اثر جدایه در  غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان pH.. 129

پیوست “ج”- مقایسه میانگین اثر جدایه در  غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان اسیدیته. 130

پیوند “د”- مقایسه میانگین اثر جدایه در  غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان الکل.. 131

پیوست “ه”- مقایسه میانگین شمارش باکتری های استیکی در طول 15 روز نگهداری.. 132

پیوست “و”- توالی ناحیه s rRNA16 برای باکتری Acetobacter pasteurianus در NCBI منطبق با توالی جدایه FR22  133

پیوست “ز”- مقایسه میزان مشابهت توالی جدایه FR22 با توالی تطبیق یافته در NCBI. 134

پیوست “ح”- توالی ناحیه s rRNA16 برای باکتری Acetobacter aceti در NCBI منطبق با توالی جدایه FR43  135

پیوست “ط”- مقایسه میزان مشابهت توالی جدایه FR43 با توالی تطبیق یافته در NCBI. 136

پیوست “ی”- توالی ناحیه s rRNA16 برای باکتری Acetobacter tropicalis در NCBI منطبق با توالی جدایه FR61  137

پیوست “ک”- مقایسه میزان مشابهت توالی جدایه FR61 با توالی تطبیق یافته در NCBI. 138

فصل اول

 

مقدمه و کلیات

 

 

     1- مقدمه

سرکه فرآورده­ای است که از مواد مختلف قندی و نشاسته­ای از طریق تخمیر الکلی و استیکی تهیه می­ شود. سرکه می ­تواند از مواد خام مختلف و با روش­های متفاوت تولید گردد. در گذشته از سرکه به­عنوان نگهدارنده استفاده می­شد به­ طوری که یا به­صورت طبیعی در ماده غذایی تولید می­گردید و یا به آن اضافه می­شد تا از رشد میکروبی نامطلوب در ماده غذایی جلوگیری کرده و ویژگی­های حسی آن را حفظ نماید (دی اوری و همکاران، 2002). استیک اسید یک طعم­دهنده و ترکیب ضد­میکروبی در سرکه می­باشد. همچنین مطالعاتی در زمینه اهمیت اسید استیک به­عنوان یک افزودنی غذایی جهت کمک به فرایندهای غذایی به­منظور از بین بردن آلودگی قبل از توزیع و مصرف انجام گرفته است (مارشال و همکاران، 2000).

فرایندهای مورد استفاده برای تولید سرکه، شامل فرایند اورلئانز[1] (به­عنوان فرایند آهسته شناخته        می­ شود)، فرایند سریع (به نام فرایند ژنراتور نیز شناخته می­ شود) و فرایند کشت غرقابی[2] می­باشد. فرایندهای سریع و غرقابی توسعه یافته­اند و جهت تولید صنعتی و تجاری سرکه مورد استفاده می­باشند.

تولید اسید استیک طی چهار مرحله انجام می­ شود: تبدیل نشاسته به ساکارز توسط آنزیم آمیلاز، تبدیل بی­هوازی ساکارز به اتانول از طریق تخمیر الکلی توسط مخمر، تبدیل اتانول به استالدهید هیدراته و دهیدروژناسیون توسط آلدهید دهیدروژناز و تولید اسید استیک. دو مرحله آخر به­صورت هوازی وتوسط باکتری­ های اسید استیکی انجام می­گیرد (تان، 2003). باکتری­ های اسید استیکی که به­عنوان باکتری سرکه نیز شناخته می­شوند، از باکتری­ های هوازی مطلق هستند که دارای قابلیت اکسیداسیون الکل به اسید استیک می­باشند. باکتری­ های اسید استیکی به خانواده Acetobacteriacea و جنس Acetobacter تعلق دارند و برای تولید صنعتی سرکه مناسب می­باشند. باکتری­ های اسید استیکی به دلیل مقاومت بالا در برابر اسید و همچنین تنوع سوبسترای مصرفی جهت تولید انرژی، در طبیعت دیده می­شوند. این باکتری­ ها تاکنون از منابع مختلفی از جمله نوشیدنی­های الکلی،‌ سرکه، میوه­ ها، گل­ها، عسل، خاک و آب جداسازی شده ­اند. جداسازی باکتری­ های اسید استیکی با توان بالای تولید اسید و مقاوم در برابر اسید توسط محققین مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. با این وجود به دلیل دانش کمتر در زمینه فیلوژنتیکی باکتری­ های اسید استیکی همچنان نیاز به جداسازی و شناسایی این گروه باکتریایی احساس می­ شود (برگی، 1957). امروزه از آنالیز ناحیه S rDNA16 در ژن باکتری به منظور شناخت روابط فیلوژنتیکی میان باکتری­ های اسید استیکی و شناسایی آن­ها در محصولات مختلف به­ طور گسترده استفاده می­گردد. بنابراین تکثیر این ناحیه در باکتری­ های اسید استیکی توسط واکنش­های زنجیره­ای پلیمراز (PCR)[3]، به­عنوان روش شناسایی سریع و دقیق، مورد استفاده قرار می­گیرد. هدف از این پژوهش در مرحله اول جداسازی و شناسایی باکتری­ های اسید استیکی موجود در سرکه خرما و در مرحله دوم استفاده از جدایه­های شناسایی شده جهت تولید سرکه خارک خرما و مدل­سازی عوامل موثر بر تخمیر این فرآورده می­باشد.

 

1-1- فرایند تخمیر

تخمیر یک فرایند متابولیک می­باشد که در سلول به­عنوان یک مسیر برای تولید انرژی به شمار می ­آید و طی آن مولکولی چون گلوگز در شرایط بی­هوازی شکسته می­ شود. در بیشتر سلول­ها این عمل در بخش حاوی مایع سیتوپلاسمی صورت می­گیرد. علم مطالعه فرایندهای تخمیری را زیمولوژی[4] می­نامند. از سال­ها پیش، فرایند تخمیر جهت تولید مواد غذایی و نوشیدنی­ها مورد استفاده قرار گرفته است. به­عنوان مثال، در محصولاتی مانند ترشی­ها، خیار شور، کیمچی، ماست، سرکه و نوشیدنی­های نخمیری فرایند تخمیر جهت تولید اسید استیک و اسید لاکتیک استفاده می­ شود. همچنین اسید موجود در این محصولات منجر به حفظ محصول در مدت زمان طولانی­تری می­ شود. فرایند تخمیر صنعتی توسط میکروارگانیسم­های مناسب و در شرایط تعریف­شده مانند غلظت مشخصی از مواد مغذی انجام می­گیرد. محصولات تولیدی حاصل از تخمیر متنوع می­باشد: الکل، گلیسرول و دی­اکسید کربن از تخمیر قندهای مختلف توسط مخمرها ؛ بوتیل الکل، استون،‌ لاکتیک اسید، مونوسدیم گلوتامات و اسید استیک توسط انواع مختلفی از باکتری­ ها و مقدار اندکی آنتی­بیوتیک، ویتامین 12B و ریبوفلاوین (ویتامین 2B) از تخمیر قارچ­ها تولید می­ شود (لیو و همکاران، 2004).

 

1-1-1- مخمرها

تخمیر الکلی یا به­صورت طبیعی و یا کشت خالص انجام می­گیرد. در تخمیر طبیعی، مخمرهای موجود در ماده اولیه فرایند تخمیر را پیش می­برند. در تخمیر به­صورت کشت خالص، نژادهای مشخصی از مخمر که معمولاSaccharomyces cerevisiae  می­باشد، انتخاب شده و با جمعیتی حدود cfu/ml107-106 به محصول تلقیح می­گردد. به­ طور کلی، تخمیر کشت خالص فرایند تخمیر سریع­تر و قابل پیش­بینی­تری محسوب می­ شود. تخمیر طبیعی متابولیت­های نهایی بیشتری تولید می­ کند و به دلیل حضور محدوده وسیع­تری از مخمرها، این نوع تخمیر جهت تولید نوشیدنی­های الکلی مورد توجه می­باشد (بوردیکون و همکاران، 2012).

در طول تخمیر الکلی، مخمرها میکروارگانیسم­های غالب را تشکیل می­دهند. ترکیب محیط تخمیر، خصوصا محتوای اسیدها و قندها، و pH محیط برای رشد مخمرها و تولید اتانول مناسب می­باشد اما از رشد و تکثیر باکتری­ ها و قارچ­ها جلوگیری می­ کند. در تخمیر طبیعی، الگوی مشخصی برای رشد مخمرها وجود دارد که در جدول 1-1 ارائه شده است. فرایند تخمیر با رشد مخمرهای مختلفی شامل Kloeckera ، Hanseniaspora ، Candida ، Metschnikowia و ساکارومایسز سرویزیه آغاز می­گردد. در برخی موارد رشد Pichia و Kluyveromyces نیز دیده می­ شود. رشد مخمرها به جز جنس ساکارومایسز، در مدت 4-2 روز اول تخمیر وجود خواهد داشت و پس از آن مخمرها از بین می­روند. با این وجود در مرحله رشد به جمعیتی در حدود cfu/ml107-106 افزایش می­یابند. علت مرگ سلول­های مخمر عدم توانایی تحمل غلظت­های بالای اتانول می­باشد که بخش عمده آن توسط ساکارومایسر سرویزیه تولید می­گردد. تحقیقاتی که در

فهرست مطالب

 

چكیده 1

فصل اول: مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته. 2

1-1- مقدمه. 3

1-2- نانو تكنولوژی.. 3

1-3- نیروهای مؤثر در ابعاد نانومتری.. 4

1-3-1- نیروهای واندروالس… 4

1-3-2- نیروهای كوالانسی.. 4

1-3-3- نیروهای غیرموضعی بدون جهت.. 5

1-4- انواع نانوساختارها 5

1-5- نانو لوله‌ها 6

1-6- نانو لوله‌های بورون نیترید. 8

1-6-1- تاریخچه‌ مختصری از تهیه‌ی نانو لوله‌های بورون نیترید. 9

1-6-2- پیكربندی نانو لوله‌های بورون نیترید. 10

1-6-3- انواع ساختارهای نانو لوله بورون نیترید. 10

1-6-4- روش‌های ساخت نانولوله بورون نیترید. 11

1-6-4-1- سایش با لیزر. 12

1-6-4-2- رسوب‌گیری بخار شیمیایی (CVD) 12

1-6-4-3- تخلیه قوس الكتریكی.. 13

1-6-4-4- اتوكلاو. 13

1-6-5- مقایسه‌ی خواص نانو لوله بورون نیترید با نانو لوله‌ی كربنی.. 13

1-6-5-1- الكترونگاتیویته. 14

1-6-5-2- شكل ظاهری.. 15

1-6-5-3- رسانایی و لومیسانس… 15

1-6-5-4- خواص مكانیكی و حرارتی.. 16

1-6-5-5- كاربرد. 16

1-6-6- كاربردهای نانو لوله بورون نیترید. 16

1-6-6-1- ذخیره هیدروژن. 16

1-6-6-2- نانو پركننده در كامپوزیت‌ها 16

1-6-6-3- سازگاری با بافت زنده و كاربرد آن. 17

1-6-6-4- كاربردهای دیگر. 17

1-7- مروری بر تحقیقات گذشته. 19

فصل دوم: مباحث تئوری.. 26

2-1- مقدمه. 27

2-2- مكانیک مولكولی (MM) 27

2-3- مكانیک كوانتومی (QM) 28

2-3-1- روش‌های نیمه تجربی.. 31

2-3-1-1- روش‌های تجربی میدان نیرو(مكانیک مولكولی) 31

2-3-2- روش‌های ab-initio. 32

2-3-3- توانایی‌های روش ab-initio. 32

2-3-4- محدودیت‌های روش ab-initio. 33

2-3-5- نكات قوت روشن ab-initio. 33

2-3-6- توابع پایه (basis set) 33

2-3-6-1- سری‌های پایه‌ی ظرفیتی ـ شكافته. 34

2-3-6-2- سری پایه‌ی قطبیده 35

2-3-6-3- سری پایه پخش شده 35

2-3-6-4- سری پایه‌ی اندازه‌ی حركت زاویه‌ای بالا. 35

2-3-7- روش هارتری ـ فاك… 36

2-3-7-1- روش هارتری ـ فاك محدود شده (RHF) و محدود نشده (UHF) 37

2-3-8- گرادیان و مشتقات مرتبه‌ی دوم هارتری ـ فاك… 37

2-3-9- همبستگی الكترونی.. 37

2-3-10- تئوری اختلال. 38

2-3-11- تئوری تابع چگال. 39

2-3-11-1- معادلات كوهن ـ شم. 41

2-3-11-2- اوربیتال‌های كوهن ـ شم. 42

2-3-11-2- روش چگالی موضعی (LDA) 44

2-3-11-4- روش‌های تصحیح گرادیان. 46

2-3-11-5- مزایا و معایب روش DFT. 46

 

2-4- روش‌های كامپیوتری.. 48

2-4-1- گوسین 98 (Gaussian 98) 48

2-4-2- نرم‌افزار Gauss view.. 50

2-4-3- هایپر كم. 50

2-4-4- Chem Draw.. 51

2-5- تاریخچه‌ NMR.. 51

2-6- محاسبات آغازین پارامترهای NMR.. 52

2-6-1- روش‌های محاسبات كامپیوتری.. 53

2-6-2- روش GIAO.. 53

2-6-3- روش LGLO.. 54

فصل سوم: روش كار و بررسی داده‌ها 56

فصل چهارم: نتایج.. 75

4-1- بررسی نتایج حاصل برای ساختار B21N21 در فاز گازی و دمای 298 كلوین. 76

4-2- بررسی نتایج حاصل برای ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف… 79

منابع.. 90

 

فهرست جداول

جدول (1-1) ویژگی‌های نانو لوله بورون نیترید در مقایسه با نانو لوله كربنی.. 14

جدول (1-2) بهبود هدایت گرمایی كامپوزیت‌های پلی مری نانو لوله‌های بورون نیترید. 17

جدول (2-1) مقایسه‌ی عملكرد روش‌های مختلف DFT (شباهت نتایج حاصل از روش MP2 یا روش تئوری تابعیت قابل توجه است) 47

جدول (3-1) مقادیر پارامترهای ترمودینامیكی برای نانو لوله B21N21 تحت متدها و توابع گوسی مختلف در محیط گازی و دمای 298 كلوین   61

جدول (3-2) مقدار گشتاور دو قطبی تركیبی B21N21 در متدها و توابع كوسی مختلف در فاز گاز و دمای 298 كلوین.. 61

جدول (3-3) توابع ترمودینامیكی به‌دست آمده در حال‌های مختلف تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G.. 63

جدول (3-4) باركلی ایجاد شده در حلال‌‌های مختلف.. 64

جدول (3-5) مقدار گشتاور دو قطبی تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال‌های مختلف.. 65

جدول (3-6) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در فاز گاز و دمای 298 كلوین   66

جدول (3-7) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال آب.. 68

جدول (3-8) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال نیترومتان  69

جدول (3-9) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال اتانول. 70

جدول (3-10) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال استون  71

جدول (3-11) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال دی‌كلرواتان  72

جدول (3-12) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال كلروفرم  73

جدول (3-13) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال تترا کلرید کربن   74

فهرست اشكال و نمودار

شكل (1-1)الف: ساختار كلی نانو لوله‌های تك لایه و چند لایه. 6

ب: نانو لوله تك لایه و چند لایه كربنی.. 6

شكل (1-2)الف: ساختار نانو لوله كربنی بسته با پیكربندی (a) صندلی شكل (b) زیگزاگی و © كایرال. 8

ب: ساختار نانو لوله بورون نیترید باز با پیكربندی (a) صندلی شكل (b) زیگزاگی و © كایرال. 8

شكل (1-3) ساختار نانو لوله بورون نیترید با فرمول عمومی  برای 10-1=n. 9

شكل (1-4) ساختارهای (a) صندلی، (b) زیگزاگ و © كایرال نانو لوله بورون نیترید. 11

شكل (1-5) نانو لوله كربنی و نانو لوله بورون نیترید. 14

شكل (1-6) شكل ظاهری نانو لوله كربنی (a) و نانو لوله بورون نیترید (b) 15

شكل (1-7) (a) تصویر TEM از نانو لوله بورون نیترید با ساختار فنجانی انباشته. (b) تصویر بزرگنمایی شده HREM نانو لوله © مدل ساختاری نانو لوله دارای چهار دیواره‌ای با ساختار فنجانی انباشته (d) تصویر TEM از نانو لوله بامبو مانند و (e) تصویر بزرگنمایی شده HREM مربوط به بخشی از تصویر d كه با فلش سفید نشان داده شده است. 18

شكل (3-1) ساختار B21N21 از ابعاد مختلف.. 59

شكل (4-1) نمودار انرژی آزاد گیبس در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 76

شكل (4-2) نمودار آنتالپی در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 77

شكل (4-3) نمودار انرژی درونی در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 77

شكل (4-4) نمودار zero point energy در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 78

شكل (4-5) نمودار ممان دو قطبی سیستم B21N2 در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 79

شكل (4-6) نمودار گشتاورهای دو قطبی سیستم B21N21 در حلال‌های مختلف.. 80

شكل (4-7) نمودار бise برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 80

شكل (4-8) نمودار бaniso برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 81

شكل (4-9) نمودار d برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 81

شكل (4-10) نمودار h برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 82

شكل (4-11) نمودار Dб برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 82

شكل (4-12) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در فاز گازی و دمای 298 كلوین.. 83

شكل (4-13) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در حلال آب.. 83

شكل (4-14) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در نیترومتان. 84

شكل (4-15) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در اتانول. 84

شكل (4-16) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در استون. 85

شكل (4-17) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در 2 و 1- دی‌كلرو اتان. 85

شكل (4-18) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در كلروفرم. 86

شكل (4-19) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در تتراكلرید كربن.. 86

شكل (4-20) نمودار بار كلی اتم‌ها بر حسب ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 87

شكل (4-21) نمودار باركلی اتم‌ها بر حسب ساختار B21N21 در فاز گازی و دمای 298 كلوین.. 87

شكل (4-22) نمودار باركلی اتم‌ها برحسب ساختار B21N21 در حلال قطبی آب.. 88

شكل (4-23) نمودار باركلی اتم‌ها برحسب ساختار B21N21 در حلال غیرقطبی تتراكلریدكربن.. 88

 

 

فصل اول

 

مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

 

1-1- مقدمه

با نگاهی به تاریخ علم و تكنولوژی می‌توان مشاهده كرد كه اختراع و اكتشافات جدید راهبردی نو در عرصه زندگی بشر ایجاد كرده است، به گونه‌ای كه هر اختراع و اكتشافی عموماً جهت راحتی و آسایش بشر بوده است ولی در برخی موارد انسان با استفاده نادرست از این فناوری‌ها خود مسیر زندگی خویش را تغییر داده است و هر اختراعی بر شاخه‌های دیگر علوم نیز تأثیرگذار بوده است.

سال 1959 سالی تاریخی برای علوم و تكنولوژی است زیرا در این سال اتفاق‌های عظیمی به وقوع پیوست كه شامل پرتاب اولین شیء فضایی به ماه، ساخت اسیدهای نوكلئیک مصنوعی و ساخت اولین دستگاه زیراكس بود.[3]

در روزهای آخر سال 1959 ریچارد فاینمن[1] مشهورترین فیزیكدان دهه 60 میلادی، پیشنهاد كرد كه می‌توان اتم‌های مجزا را دستكاری كرد و مواد و ساختارهای كوچكی را تولید نمود كه خواص متفاوتی دارد. در آن زمان این فعالیت را نانوتكنولوژی نمی‌نامیدند. ریجارد فاینمن در سال 1965 موفق به ساخت سیلیكون‌های منفذدار و تولید نانوذرات فلزی شد و در همین سال برنده‌ی جایزه‌ی نوبل فیزیک شد. اریک دركسلر؛ دانشجوی فاینمن فعالیت‌های استاد خود را ادامه داد و یک تصویر اساس سیستم‌های ماشینی مولكولی ارائه داد و به فعالیت‌های خود و استادش نام «نانوتكنولوژی[2]» داد. در سال 1966 ریچارد فاینمن موفق به ساخت اولین وسیله در حد نانو شد.[3]

پیشوند نانو در اصل یک كلمه‌ی یونانی است. معادل لاتین این كلمه Dwarf است كه به معنی كوتوله و كوتاه قد است. یک نانومتر یک میلیاردیم متر () است. این مقدار حدود 4 برابر قطر یک اتم است، مكعبی با ابعاد 2/5 نانومتر ممكن است حدود 1000 اتم را شامل شود.[4]

1-2- نانو تكنولوژی

نانوتكنولوژی، از دو بخش نانو و تكنولوژی تشكیل یافته است. نانو از كلمه‌ی یونانی نانوس به معنای كوتوله آمده است و به پیشوند 9-10 متر اطلاق می‌شود. در بخش دوم یعنی تكنولوژی، سخن از یک علم جدید و ناآشنا نیست بلكه فن و تكنیكی است كه به ما می‌آموزد چطور از دانسته‌های قبلی خود استفاده كنیم.

به بیان ساده علم نانو مطالعه‌ی اصول اولیه‌ی مولكول‌ها و ساختارهای با ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر است این ساختارها را نانو ساختار می‌نامیم. نانو تكنولوژی، كاربرد این ساختارها در دستگاه‌های با اندازه‌ی نانومتری است.[3]

تعریف دیگری كه می‌توان از نانو تكنولوژی ارائه نمود این است كه نانوتكنولوژی شكل جدیدی از ساخت مواد به وسیله‌ِی كنترل و دستكاری واحدهای ساختمانی آنها در مقیاس نانو می‌باشد. می‌توان گفت كه نانوتكنولوژی تولید كارآمد مواد و دستگاه‌ها و سیستم‌ها با كنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره‌برداری از خواص و پدیده‌های نوظهوری است كه در مقیاس نانو توسعه یافته‌اند.[2]

شاید این سؤال در ذهن به وجود آید كه چه چیزی در مقیاس نانومتر وجود دارد كه یک تكنولوژی بر پایه‌ی آن بنا نهاده شده است، آنچه باعث ظهور نانوتكنولوژی شده نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد است، این موضوع یكی از مهمترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو است. در مقیاس نانو اشیاء شروع به تغییر رفتار می‌كنند و رفتار سطوح بر رفتار توده‌ای ماده غلبه می‌كند. در این مقیاس برخی روابط فیزیكی كه برای مواد معمولی كاربرد دارد نقض می‌شوند. در حقیقت در این مقیاس قوانین فیزیک كوانتوم وارد صفحه می‌شوند و امكان كنترل خواص ذاتی ماده وجود نخواهد داشت.[1]

1-3- نیروهای مؤثر در ابعاد نانومتری

نیروهایی كه اتم‌ها را با یكدیگر پیوند می‌دهند به انواع زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

1-3-1- نیروهای واندروالس[3]