خانه / علمی / نانو تکنولوژی چیست؟
حقایقی درباره نانو
حقایقی درباره نانو

نانو تکنولوژی چیست؟

نانوتکنولوژي Nanotechnology

تعريف نانو تکنولوژی و آشنايي با آن

به گزارش بدانید ها نانو تکنولوژی، توانمندي تليد مواد، ابزارها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولي و اتمي و استفاده از خواص است که در آن سطوح ظاهر مي­شود. از همين تعريف ساده برمي­آيد که نانوتکنولوژي يک رشته جديد نيست، بلکه رويکردي جديد در تمام رشته هاست.

براي نانوتکنولوژي کاربردهايي را در حوزه هاي مختلف از غذا، دارو، تشخيص پزشکي و بيوتکنولوژي تا الکترونيک، کامپيوتر، ارتباطات، حمل­و­نقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوافضا و امنيت ملي برشمرده اند.کاربردهاي وسيع اين عرصه به همراه پيامدهاي اجتماعي، سياسي و حقوقي آن، اين فن ­ آوري را به­عنوان يک زمينه فرا رشته­اي و فرابخش مطرح نموده است. 

هر چند آزمايش­ها و تحقيقات پيرامون نانوتکتولوژي از ابتداي دهه ۸۰ قرن بيستم بطور جدي پيگيري شد، اما اثرات تحول آفرين، معجزه آسا و باورنکردني نانوتکنولوژي در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد که نظر تمامي کشورهاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يکي از مهمترين اولويتهاي تحقيقاتي خويش طي دهه اول قرن بيست و يکم محسوب نمايند .استفاده از اين فن­آوري در کليه علوم پزشکي، پتروشيمي، علوم مواد، صنايع دفاعي، الکترونيک، کامپوترهاي کوانتومي و غيره باعث شده که تحقيقات در زمينه نانو به­عنوان يک چالش اصلي علمي و صنعتي پيش روي جهانيان باشد.

لذا محققين، اساتيد و صنعتگران ايراني نيز بايد در يک بسيج همگاني، جايگاه، موقعيت و وضعيت خويش را در خصوص اين موضوع مشخص نمايند و با يک برنامه­ ريزي علمي دقيق و کارشناسانه به حضوري فعال و حتي رقابتي سالم در اين جايگاه، عرض­اندام و ابراز وجود نمايند و براي چنين کاري طراحي يک برنامه منسجم، فراگير و همه جانبه اجتناب­ناپذير است. کاربردهای فناوری نانو ( ریز ذره)علوم و فناوري نانو، عنصر ي اساسي در درک بهتر طبيعت در دهه‌هاي آتي خواهد بود. از جمله موارد مهم در آ ي نده، همکاريهاي تحقيقاتي ميان‌رشته‌ا‌ي، آموزش خاص و انتقال ايده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشي از تاثيرات و کاربردهاي نانوتکنولوژي به­شرح زير مي‌باشد:

 ۱ – توليد ، مواد و محصولات صنعتی : 

نانوتکنولوژي Nanotechnology

نانوتکنولوژي Nanotechnologyنانوتکنولوژي تغيير بنياني مسيري است که در آينده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان سنتز بلوک‌هاي ساختماني نانو با اندازه و ترکيب به دقت کنترل‌شده و سپس چيدن آنها در ساختارهاي بزرگتر، که داراي خواص و کارکرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابي در مواد و فرآيندهاي توليد آنها، ايجاد مي‌کند.محققين قادر به ايجاد ساختارهايي از مواد خواهند شد که در طبيعت نبوده و شيمي مرسوم نيز قادر به ايجادشان نبوده‌است. برخي از مزاياي نانوساختارها عبارتست از: مواد سبک‌تر، قوي‌تر و قابل برنامه‌ريزي ؛ کاهش هزينة عمر کاري از طريق کاهش دفعات نقص فني ؛ ابزارهايي نوين بر پاية اصول و معماري جديد ؛ بکارگيري کارخانجات مولکولي يا خوشه‌ا‌ي که مزيت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.

 ۲-نانوتکنولوژی در پزشکی و بدن انسان: 

نانوتکنولوژي در پزشکي

نانوتکنولوژي در پزشکيرفتار مولکولي در مقياس نانومتر، سيستمهاي زنده را اداره مي‌کند. يعني مقياسي که شيمي، فيزيک، زيست‌شناسي و شبيه‌سازي کامپيوتري، همگي به آن سمت درحال گرايش هستند.•  فراتر از سهل‌شدن استفادة بهينه از دارو، نانوتکنولوژي مي‌تواند فرمولاسيون و مسيرهايي براي رهايش دارو ( Drug Delivery ) تهيه کند، که به‌نحو حيرت‌انگيزي توان درماني داروها را افزايش مي‌دهد.•  مواد زیست سازگار با کارآيي بالا، از توانايي بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد.

نانومواد سنتزي معدني و آلي را مثل اجزاي فعال، مي‌توان براي اعمال نقش تشخيصي (مثل ذرات کوانتومي که براي مرئي‌سازي بکار مي‌رود) درون سلولها وارد نمود.•  افزايش توان محاسباتي بوسيلة نانوتکنولوژي، ترسيم وضعيت شبکه های ماکروملکولی را در محيط‌هاي واقعي ممکن مي‌سازد. اينگونه شبيه‌سازي‌ها براي بهبود قطعات کاشته‌شدة زيست‌سازگار در بدن و جهت فرآيند کشف دارو، الزامي خواهدبود.

 ۳- دوام‌پذيري منابع:

کشاورزی ، آب، انرژي، مواد و محيط زيست پاک:نانوتکنولوژي چنان چه ذکر شد، منجر به تغييراتي شگرف در استفاده از منابع طبيعي، انرژي و آب خواهد شد و پس اب و آلودگي را کاهش خواهدداد. همچنين فناوري‌هاي جديد، امکان بازيافت و استفادة مجدد از مواد، انرژي و آب را فراهم خواه ن د کرد. در زمينه محيط زيست ، علوم و مهندسي نانو، مي‌تواند تاثير قابل ملاحظه‌ا‌ي ، در درک مولکولي فرآيندهاي مقياس نانو که در طبيعت رخ مي‌دهد ؛ در ايجاد و درمان مسائل زيست‌محيطي از طريق کنترل انتشار آلاينده‌ها ؛ در توسعة فناوری سبز جديد که محصولات جانبي ناخواستة کمتري دارند و ي ا در جريانات و مناطق حاوي فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژي توان حذف آلودگي‌هاي کوچک از منابع آبي (کمتر از ۲۰۰ نانومتر) و هوا (زير ۲۰ نانومتر) و اندازه‌گيري و تخفيف مداوم آلودگي در مناطق بزرگتر را دارد.فناوری نانو در کشاورزی

دوام‌پذيري منابع: کشاورزی ، آب، انرژي، مواد و محيط زيست پاک

در زمينه انرژي ، نانوتکنولوژي مي‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ي کارآيي، ذخيره‌سازي و توليد انرژي را تحت تاثير قرار د ا د ه مصرف انرژي را پايين بياورد . به عنوان مثال، شرکتهاي مواد شيميايي، مواد پليمري تقويت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند که مي‌تواند جايگزين اجزاي فلزي بدنة اتومبيلها شود. استفاده گسترد ه ازاين نانوکامپوزيت‌ها مي‌تواند ساليانه ۵/۱ ميليارد ليتر صرفه‌جويي مصرف بنزين به ‌همراه داشته‌باشد .

انتظار مي‌رود تغييرات عمده‌ا‌ي در فناوري روشنايي در ۱۰ سال آينده رخ دهد. مي‌توان نيمه‌هادي‌هاي مورد استفاده در ديودهاي نوراني ( LED ها) را به مقدار زياد در ابعاد نانو توليد کرد. در ا مريکا ، تقريبا” ۲۰% کل برق توليدي، صرف روشنايي (چه لامپهاي التهابي معمولي و چه فلوئورسنت) مي‌شود. مطابق پيش‌بيني‌ها در ۱۰ تا ۱۵ سال آينده ، پيشرفتهايي از اين دست مي‌تواند مصرف جهاني را بيش از ۱۰% کاهش دهد که ۱۰۰ ميليارد دلار در سال صرفه‌جويي و ۲۰۰ ميليون تن کاهش انتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت . 

۴ – تکنولوژي نانو در هوا و فضا :

محدوديت‌هاي شديد سوخت براي حمل بار به مدار زمين و ماوراي آن، و علاقه به فرستادن فضاپيما براي ماموريتهاي طولاني به مناطق دور از خورشيد ، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفي را اجتناب‌ناپذير مي‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاري، اميد حل اين مشکل را بوجود آورده‌است.

“نانوساختن” ( Nanofabrication ) همچنين در طراحي و ساخت مواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنياز براي هواپيماها، راکت‌ها، ايستگاههاي فضايي و سکوهاي اکتشافي سياره‌ا‌ي يا خورشيدي، تعيين‌کننده است. همچنين استفادة روزافزون از سيستمهاي کوچک‌شدة تمام خودکار، منجر به پيشرفتهاي شگرفي در فناوري ساخت و توليد خواهدشد. اين مساله با توجه به اينکه محيط فضا، نيروي جاذبة کم و خلا بالا دارد، موجب توسعة نانوساختار ها و سيستمهاي نانو – که ساخت آنها در زمين ممکن نيست- در فضا خواهدشد.

 ۵- کاربرد ریزذره ها در صنایع نظامی و امنيت ملي:

برخي کاربردهاي دفاعي ریز ذره ها عبارتند از: تسلط اطلاعاتي از طريق نانوالکترونيک پيشرفته بعنوان يک قابليت مهم نظامي ، امکان آموزش موثرتر نيرو، به کمک سيستمهاي واقعيت مجازي پيچيده‌تر حاصله از الکترونيک نانوساختاري ، استفادة بيشتر از اتوماسيون ونانوربات های پيشرفته براي جبران کاهش نيروي انساني نظامي، کاهش خطر براي سربازان و بهبود کارآيي خودروهاي نظامي ، دستيابي به کارآيي بالاتر (وزن کمتر و قدرت بيشتر)

موردنياز در صحنه‌هاي نظامي و در عين‌حال تعداد دفعات نقص فني کمتر و ه ز ينة کمتر در عمر کاري تجهيزات نظامي ، پيشرفت در امر شناسايي و در نتيجه مراقبت عوامل شيميايي، زيستي و هسته‌ا‌ي ، بهبود طراحي در سيستمهاي مورد استفاده در کنترل و مديريت عدم تکثير سلاحهاي هسته‌ا‌ي ، تلفيق ابزارهاي نانو و ميکرومکانيکي جهت کنترل سيستمهاي دفاع هسته‌ا‌ي . در بسياري موارد، فرصتهاي اقتصادي و نظامي مکمل هم هستند. کاربردهاي درازمدت نانوتکنولوژي در زمينه‌هاي ديگر، پشتيباني کننده امنيت ملي است و بالعکس.

 ۶- کاربرد نانوتکنولوژي در صنعت الکترونیکفناوری نانو در صنعت

 کاربرد نانوتکنولوژي در صنعت الکترونیک

ذخيره‌سازي اطلاعات در مقياس فوق‌ العاده کوچک، با استفاده از اين فناوري مي‌توان ظرفيت ذخيره سازي اطلاعات را در حد ۱۰۰۰ برابر يا بيشتر افزايش دهد. نهايتاً به ساخت ابزارهاي ابرمحاسباتي به کوچکي يک ساعت مچي منتهي شود.ظرفيت نهايي ذخيره اطلاعات به حدود يک ترابيت در هر اينچ ربع برسد. و اين امر موجب مي‌شود که ذخيره‌ سازي ۵۰ عدد DVD يا بيشتر در يک هارد ديسک با ابعاد يک کارت اعتباري شود.ساخت تراشه‌ها در اندازه­هاي فوق­العاده کوچک. به عنوان مثال در اندازه­هاي ۳۲ تا ۹۰ نانو متر، توليد ديسک‌هاي نوري ۱۰۰ گيگا بايتي در اندازه­هاي کوچک نيز مي­باشد.

 تاریخچه فناوری نانو در جهان

چهل سال پيش Richard Feynman ، متخصص کوانتوم نظري و دارنده جايزه نوبل، درسخنراني معروف. خود در سال ۱۹۵۹ با عنوان ” آن پايين فضاي بسياري هست “( Ther is plenty of room in the bottom ) به بررسي بعد رشد نيافته علم مواد پرداخت. وي درآن زمان اظهار داشت : “اصول فيزيک، تا آنجايي که من توانايي فهمش را دارم. بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چيزها حرفي نمي­زنند.

” او فرض را بر اين قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته­اند که چگونه ترانزيستورها و ديگر سازه­ها را با مقياسهاي کوچک بسازند، پس ما خواهيم توانست که آنها را کوچک و کوچک­تر کنيم. در واقع آنها به مرزهاي حقيقي­شان در لبه­هاي نامعلوم کوانتوم نزديک خواهند بود. به­طوري که يک اتم را در مقابل ديگري به­گونه­اي قرار دهيم که بتوانيم کوچکترين محصول مصنوعي و ساختگي ممکن را ايجاد کنيم.با استفاده از اين فرمهاي بسيار کوچک چه وسايلي مي­توانيم ايجاد کنيم؟

با استفاده از اين فرمهاي بسيار کوچک چه وسايلي مي­توانيم ايجاد کنيم

Feynman ( مخترع نانو تکنولوژی) در ذهن خود يک “دکتر مولکولي” تصور کرد که صدها بار از يک سلول منحصربه فرد کوچکتر است و مي­تواند به بدن انسان تزريق شود و درون بدن براي انجام کاري يا مطالعه و تاييد سلامتي سلولها و يا انجام اعمال ترميمي و به­طور کلي براي نگهداري بدن در سلامت کامل به سير بپردازد.

در بحبوبه سالهاي صنعتي کلمه “بزرگ” از اهميت ويژه­اي برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه­هاي مهندسي بزرگ و غيره حتي کامپيوترها در دهه ۱۹۵۰ تمام طبقات ساختمان را اشغال مي­کردند. ولي از وقتي Feynman نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندي به­سوي کوچک شدن در پيش گرفت.Marvin Minsky تفکرات بسيار باروري داشت که مي­توانست به انديشه­ هاي Feynman قوت ببخشد. Minsky پدر يابنده هوش­هاي مصنوعي دهه ۷۰-۱۹۶۰ جهان را در تفکراتي که مربوط به آينده مي­شد، رهبري مي­کرد.

در اواسط دهه ۷۰ ، Eric Drexler که يک دانشجوي فارغ التحصيل بود، Minskey را به­عنوان استاد راهنما جهت تکميل پايان­نامه­اش انتخاب کرد و او نيز اين مسئوليت را بر عهده گرفت. Drexler سبت به وسايل بسيار کوچک Feynman علاقه­مند شده بود و قصد داشت تا در مورد تواناييهاي آنها به کاوش بپردازد.Minskey نيز با وي موافقت کرد. Drexler در اوايل دهه ۸۰، درجه استادي خود را در رشته علوم کامپيوت

ر دريافت کرده بود و گروهي از دانشجويان را به صورت انجمني به دور خود جمع نموده بو. او افکار جوانترها را با يک سري ايده­ها که خودش “نانوتکنولوژي” نامگذاري کرده، مشغول مي­داشت. Drexler اولين مقاله علمي خود را در مورد نانوتکنولوژي مولکولي (MNT) در سال ۱۹۸۱ ارايه داد. او کتاب Engin of Creation:The Coming Era of Nanotechnology را در سال ۱۹۸۶ به چاپ رساند.

Drexler تنها درجه دکتري در نانوتکنولوژي را در سال ۱۹۹۱ از دانشگاه MIT دريافت داشت. او يک پيشرو در طرح نانوتکنولوژي است و هم­اکنون رئيس استيتو Foresight و Research Fellow مي­باش. .تعيين بودجه ­هاي کلان در کشورهاي صنعتي براي تحقيقات در زمينه نانوتکنولوژيبسياري از کشورهاي توسعه‌يافته و در حال توسعه (در حدود ۳۰ کشور)، برنامه‌هايي را در سطح ملي براي پشتيباني از فعاليتهاي تحقيقاتي و صنعتي نانوتکنولوژي تدوين و اجرا مي‌نمايند.نانوتکنولوژي

تعيين بودجه ­هاي کلان در کشورهاي صنعتي براي تحقيقات در زمينه نانوتکنولوژي

زيرا ریزذره ها به عنوان انقلابي در شرف وقوع، آينده اقتصادي کشورها و جايگاه آنها در جهان را تحت تاثير جدي قرار خواهد داد و اين مس ا له در اين کشورها توسط صاحب‌نظران و محققان تبيين‌شده و براي مديران اجرايي به صورت يک امر شفاف و قطعي درآمده است. در بخشي از اين کشورها، در يکي دو سال اخير تحرکات شديدي از طرف دولتها براي سرعت بخشيدن به توسعه نانوتکنولوژي صورت گرفته و فعاليتهايي که تا قبل از اين به صورت خودجوش توسط محققان انجام مي‌گرفته است، با تشويق و حمايتهاي مستقيم دولت ادامه يافته‌اند که در اين قسمت نمودار ستوني ميزان سرمايه گذاري دولتها آورده شده است:

از سایت نانو دات ای ار

درباره‌ی محمد علی علم خواه

محمد علی علم خواه سلام مدیر سایت هستم در کنار دوستان گرامی . متولد بهمن 1382 اصلیتم زنجانی متولد قم و ساکن همدان هستم. عاشق وبلاگ نویسی ام و 4 ساله وبلاگ نویسی میکنم. به مطالب جالب و دانستنی های علمی علاقه دارم. منتظر مطالب بعدی من باشید...

حتما ببینید

آشنایی با وسایل آزمایشگاهی

به گزارش بدانید ها برای فعالیت در آزمایشگاه شیمی یکی از مهمترین موارد، شناخت ابزار …

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *