وبلاگ

   میلیون‌‌ها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری ساخته می‌شوند. علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهایی بی نظیر بسازد که در طبیعت نیز گزارش نشده است. فناوری نانو کاربردهایی را به عرصه ظهور می‌رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهایی را در جامعه بر جا می‌گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است[1].

   فناوری نانو واژه ای است کلی که به تمام فناوری‌‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود[2]. نانو فناوری، ساخت مواد، قطعات و سامانه‌‌های مفید در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خصوصیات و پدیده‌‌های جدید حاصل از آن مقیاس است. به عبارت دیگر نانوفناوری یک فناوری نوظهور شامل کلیه فعالیت‌‌ها با توانایی کنترل درتک اتم‌‌ها و مولکولها برای ساخت مواد و وسایل جدید با خواص مطلوب است[3]. معمولاً منظور از مقیاس نانو ابعادی در حدود یک تا 100 نانومتر می‌باشد[1]. نانومتر واحد طولی برابر یک میلیاردم متر است. این اندازه تقریباً چهار برابر قطر یک اتم منفرد است. یک مکعب با طول وجه 5/2 نانومتردرحدود 1000 اتم را در خود جای می‌دهد[3]. مفهوم فناوری نانو به دارنده جایزه نوبل،ریچارد فینمن نسبت داده شده است، در یک سخنرانی که وی در سال 1959 ارائه نمود[4]. در این رپچارد فینمن طی یک سخنرانی با عنوان (فضای زیادی در سطوح پائین وجود دارد) ایده فناوری نانو را مطرح ساخت[2]. ودر سال 1960 منتشر شد[4]. او اینطور بیان نمود که : (( اصول فیزیک،تا آنجایی که من می‌توانم ببینم، امکان جابجایی ماهرانه اتم به اتم اشیاء را فراهم می‌سازد و من آن را رد نمی‌کنم.)).

واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می‌باشد، بکار برد[2و5]. بینیگ و رهرر نظریات درکسلر را به طریقه عملی توسعه دادند. در سال 1981 آنها اولین افرادی بودند که توانستند اتمها را ببینند و از اینجا بود که نانوتکنولوژی ممکن شد. دانشمندان خیلی زود توانستند اتمها را به طور منظم بر روی یکدیگر سوار کنند تا ساختارهای در مقیاس نانو را بسازند[6]. در سال 1986 واژه فناوری نانو توسط کی اریک دکسلر، در کتابی تحت عنوان (موتور آفرینش آغاز دوران فناوری نانو) باز آفرینی و تعریف مجدد شد.

وی این واژه را به شکل عمیق تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرارداده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان (نانوسیستم‌‌ها، ماشین‌‌های مولکولی، چگونگی ساخت و محاسبات آنها) توسعه داد[2].

   کلیه مواد رایج همچون فلزات، نیمه‌‌هادی‌‌های، شیشه، سرامیک، پلیمرها توانایی تبدیل به ابعاد نانو را دارا می‌باشند. طیف نانو مواد می‌تواند شامل آلی و معدنی، ذرات کریستالی یا آمورف، پودر یا ذرات دیسپرس شده در یک ماتریس، به صورت ذرات منفرد و جدا از هم یا به صورت آگریگیت، کلوئیدی، سوسپانسیون و محلولهای امولسیونی و‌… باشد. به طور کلی روش‌‌های مختلفی جهت طبقه بندی نانو مواد استفاده می‌شود (جدول 1-2).

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌‌های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته تنها

 کوچک بودن اندازه مد نظر نیست بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرار می‌گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام، مقاومت خوردگی و… تغییر می‌یابد. درحقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری‌‌های دیگر به صورت قابل ارزیابی بیان نماییم، می‌توانیم وجود عناصر پایه را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانو مقیاسی هستند که خواص آنها در حالت نانو مقیاس با خواص شان در مقیاس بزرگ تر فرق می‌کند [2].

مفاهیم جدید نانو فناوری چنان وسیع هستند که احتمالاً علم و فناوری را با روش هایی غیر قابل پیش بینی تغییر می‌دهند. اکنون تنها شمایی مبهم از فرصت‌‌ها و منافعی که نانوساختار سازی برای بشر فراهم کرده است مشاهده می‌شود. محصولات فناوری نانو موجود عبارتند از :

تایر‌‌های با پوشش مقاوم تولید شده از ذرات در مقیاس نانومتر خاک رس معدنی با پلیمرها، داروهای نانو ذره با ویژگیهای رهایش بسیار کنترل شده، چاپ با کیفیت بسیار عالی با بهره گرفتن از ذرات در مقیاس نانومتر با بهترین خصوصیات رنگ‌‌ها و رنگدانه‌‌ها و تولید لیزر و هدهای دیسک مغناطیسی بسیار پیشرفته با کنترل دقیق ضخامت   لایه‌‌ها.

بسیاری از کاربرد‌‌های دیگر که هم اکنون در حال توسعه اند و یا توانمندی بسیار بالایی برای پیشرفت در آینده نزدیک دارند عبارتند از:

صنایع هوا نوردی و اتوماسیون: مواد تقویت شده با نانو ذره‌‌ها برای بدنه‌‌های سبک تر، تایر‌‌های تقویت شده با نانو ذره‌‌ها که فرسایش کمتری دارند و قابل بازیافت هستند، رنگ خارجی بدون نیاز به شستشو، پلاستیک‌‌های غیرقابل اشتعال و ارزان، سامانه‌‌های الترونیک برای کنترل و پوشش خود تعمیر.

الکترونیک و ارتباطات: سامانه ضبط چند رسانه ای با بهره گرفتن از نانولایه‌‌ها، صفحات نمایش مسطح، فناوری سامانه‌‌های بی سیم، قطعات و فرایندهای جدید در فناوری‌‌های اطلاعات و ارتباطات، هزاران برابر افزایش در ظرفیت و سرعت پردازش داده‌‌ها با قیمت پایین تر و بازده بیشتر در مقایسه با مدارات الکترونیکی کنونی.

 مواد: کاتالیزورهای افزایش دهنده بازده انرژی واکنش‌‌های شیمیایی و بازده عمل احتراق (و بنابراین آلودگی کمتر) در وسایل نقلیه موتوری، دریل‌‌ها و ابزارهای برش بسیار سخت و غیره شکننده، سیال‌‌های مغناطیسی هوشمند برای آب بندی و روان کننده‌‌ها.

درمان، بهداشت و علوم زیستی: داروهای نانوساختاری جدید، سامانه‌‌های ژنتیکی و داروسازی به زمان تعیین شده در بدن (رهایش کنترل شده)، ایجاد سازگاری بین اعضای مصنوعی و اعضای مصنوعی و اعضاء و مایعات بدن، خود تشخیصی برای استفاده در خانه و مادی برای بازسازی بافت‌‌ها و استخوان‌‌های بدن.

   ساخت و تولید: مهندسی ابزار سازی مبتنی بر نسل‌‌های جدیدی از میکروسکوپ‌‌ها و روش‌‌های اندازه گیری و فرایندها و ابزار جدید برای کنترل مواد در اندازه‌‌های اتمی.

فناوری مرتبط با انرژی: انواع جدیدی از باتری‌‌ها، فتوسنتز مصنوعی برای تولید انرژی پاک، سلول خورشیدی، ذخیره ایمن هیدروژن به عنوان سوخت پاکیزه و صرفه جویی در انرژی با بهره گرفتن از مواد سبک و مدارات کوچکتر.

کاوش در فضا: وسایل فضایی کم وزن، تولید و مدیریت اقتصادی تر انرژی و سامانه‌‌های روباتیک توانا و بسیار ریز.

محیط زیست: غشای جدا کننده برای فیلتر کردن آلودگی‌‌ها و یا حتی نمک از آب، جدا کننده‌‌های نانوساختاری برای خارج کردن آلودگی‌‌ها از پساب‌‌های صنعتی، مشخص کردن اثرات نانوساختارها در محیط زیست و تعدیل آسیب‌‌های صنعتی به محیط زیست با کاهش زیاد مصرف انرژی و مواد، کاهش منابع آلودگی و فرصت‌‌های بیشتر برای بازیافت.

امنیت ملی: آشکار سازها، سم زداهای عوامل زیستی و شیمیایی، مدارات الکترونیکی بسیار کارآمد، پوشش‌‌ها و مواد نانوساختاری سخت، پارچه‌‌های سبک خود تعمیر، مواد جایگزین خون و سامانه‌‌های امنیتی ظریف[3].