تبلیغات اینترنتیclose
نانوتکنولوژي چيست؟

با عرض سلام خدمت تمامی عزیزان

جهت بهره مندی از کلیه امکانات این وبلاگ میتوانید قسمت عضویت و خبرنامه را تکمیل نمایید.

 

نانوتکنولوژي مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي کنترل آنهاست. هدف اصلي اکثر تحقيقات نانوتکنولوژي شکل‌دهي ترکيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانوتکنولوژي در الکترونيک، زيست‌شناسي، ژنتيک، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بکار برده ميشود.

 

nano کلمه‌اي يوناني به معني کوچک است و براي تعيين مقدار يک ميليارديم يا 9- 10 يک کميت استفاده مي‌شود. چون يک اتم تقريباً" 10 نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولکولي بکاربرده ميشود.

 

از موقعي که اولين مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانوتکنولوژي همانند چوبدست سحرآميزي براي ساخت کودکان طراح تا ماشينهاي توليد اکسيژن براي استعمار کره مريخ، تصور مي‌شد. هيجانات از واقعيات جلوتر بود، اما پيشرفت واقعي با مسائلي پيش‌پا افتاده شروع شد.چند سال پيش محققين در دانشگاههاي کاليفرنيا، رايس وMIT موفق به ساخت نانوذراتي شدند، که به دانشمندان کمک مي‌کردند. تعدادي از اساتيد اين دانشگاهها شرکتهايي تأسيس کردند، که وسايل موردنياز براي تحقيقات مقياس نانو را مي‌ساختند. اکنون آنها به شدت دنبال حفاظت کارهايشان از طريق ثبت اختراع هستند، تا زمينه توليد فرايندهايشان را فراهم کنند. کاربردهاي علمي نانوعلم هنوز کم است. اما مقداري از توليدات اوليه اکنون وارد بازار مي‌شوند.

 

علم نانو و علوم مرتبط با آن جديد نيستند چرا که صدها سال است که شيميدانان از تکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي علم نانو در کار خود استفاده مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند که بي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شباهت به تنکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي امروزي نانو نيست. پنجره هاي رنگارنگ کليساهاي قرون وسطي، شمشيرهاي يافت شده در حفاري هاي سرزمين هاي مسلمان همگي گوياي اين مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخي شگردهاي اين فناوري در بهينه کردن فرايندها و ساخت باکيفيت تر اشياء بهره مي برده است اما تنها به دليل پيشرفت کم فناوري و نبود امکانات امروزي مانند ميکروسکوپ نيروي اتمي، ميکروسکوپ تونلي پيمايشي و غيره نتوانسته حوزه مشخصي براي اين فناوري تعيين کند.

اولين بار ريچارد فيمن در سال 1959 طي سخنراني خود با بيان امکان به راه اندازي فرايندي براي دستکاري اتمها و مولکولها با استفاده از ابزارهاي دقيق سبب شده تا افکار به سمت توسعه چنين امکاني متمايل شوند. در سال 1974، پروفسور نوريو تانيگوشي، مدرس دانشگاه علوم توکيو، نخستين بار واژه "فناوري نانو" را بکار گرفت. او در مقاله اي با نام "مفهوم اساسي فناوري نانو" اشاره مي کند که فناوري نانو اساسا مجموعه اي از فرايندهاي تفکيک، ادغام و تشکيل مواد در حد يک اتم يا يک مولکول است. در دهه 1980 ايده ياين تعريف به طور وسيع تر توسط دکتر درکسلر (نويسنده کتاب هاي موتور خلقت) مورد بررسي قرار گرفت.

فناوري نانو و نانوعلوم در اوايل دهه 1980 با تولد علم کلاستر و اختراع ميکروسکوپ تونلي پيمايشي آغاز به کار کرد. اين توسعه سبب کشف فلورين در سال 1986 و نانولوله هاي کربني در مدت چند سال بعد شد.

 

تحول ديگر اين فناوري مربوط به ساخت نانوکريستالهاي نيمه هادي بود که منجر به افزايش شديد تعداد نانوذرات اکسيد فلزي نقاط کوانتوم گرديد. ميکروسکوپ نيروي اتمي 5 سال بعد از ميکروسکوپ تونلي پيمايشي اختراع شد تا با کمک آن بتوان اتمها را بررسي کرد.
فناوري نانو يک زمينه بين رشته اي است که در محدوده علوم کاربردي مختلفي نظير فيزيک، مواد، الکترونيک و غيره وارد شده است. فناوري نانو خود به تنهايي علم نيست بلکه با استفاده از آن مي توان به کاربردي کردن علوم مختلف کمک کرد.

 

 

 

در اينجا مي خواهيم بحث تکنولوژي نانو (يا نانوتکنولوژي) را به زبان ساده بررسي کنيم. نانو در اصطلاح علمي يعني يک ميلياردم ( به طور کلي يک ميلياردم هر واحدي )
نانو تکنولوژي يعني فناوري يک ميلياردم متر يا تکنولوژي اتمها . در زبان يوناني نانو بمعناي کوتوله و معادل يک ميلياردم مي باشد يعني ????? بار نازکتر از ضخامت يک تار مو يعني اندازه چندين اتم. اگر انسان به اين اندازه بزرگ شود ? ميليون کيلومتر طول قد او مي شد يعني به اندازه ? برابر فاصله ماه تا زمين. قطعات الکترونيکي هر روز کوچکتر مي شوند . ما از لامپهاي راديوهاي پدربزرگهامان به اجزاي نيمه رسانا در مدارهاي الکترونيکي رسيديم ونهايتا کيتها ساخته شد که شامل ميليونها ترانزيستور مي باشند. صنايع ميکرو الکترونيک از بزرگ به کوچک رسيده اند روش کل به جزء ولي در نانوتکنولوژي از جزء به کل مي رسند و بدين ترتيب مي توان ساختارهاي جديدي ساخت اين مواد که خواص جديدي دارند مواد هوشمند ناميده ميشوند
بطور مثال اگر يک سطح ساخته شده از مولکولهاي آب گريز داشته باشيم اين سطح خودش را تميز مي کند چون آب با سطح برخورد نمي کند و آلودگي را از خودش دور مي کند . دليل خشک ماندن سطح برگ نيلوفر آبي نيز همين است.آب روي شيشه معمولي پخش مي شود ولي آب روي سطحي با ساختار نانو نمي ماند با يکنواخت سازي سطوح مي توان سطحي کاملا ضد خش را بوجود آورد . امروزه پنجره هايي ساخته مي شود که شفافيتشان با جريان الکتريسيته تغيير مي کند يا شيشه هايي که در دماهاي بالا عايقند .
رسيدن به ماده را از اتمها شروع مي کنيم فرض کنيد مي توانيم آنها را ببينيم و ابزار لازم را در اختيار داريم ( ميکروسکوپ قرن ?? بر اساس پديده کوانتوم ) . رد شدن توپ از ديوار در مکانيک کلاسيک غير ممکن است ولي در مقياس اتمي الکترونها مي توانند از لايه ها و ساختارها رد شوند ، اساس کار اين ميکروسکوپ همين است . به کمک اين وسيله سطح مواد را در مقياس اتمي بررسي ميکنيم قلب ميکروسکوپ موازي سطح ماده حرکت مي کند البته ماده بايد رساناي جريان الکتريسيته باشد هرگاه نوک ميکروسکوپ از روي يک اتم رد شود الکترونها از ماده وارد نوک ميکروسکوپ مي شوند بدين شکل جريان ضعيفي بوجود مي آيد هر چه اين نوک به ماده نزديکتر شود جريان قويتر مي شود اين جريان را بر حسب ارتفاع محاسبه مي کنند نقطه به نقطه و خط به خط اين کار انجام مي شود و به اين شکل تصوير توپوگرافي از سطح ماده بدست خواهد آمد. اين تصوير کاملا دقيق بوده و مي توان بوسيله آن نه تنها ماده را در مقياس اتمي ديد، بلکه مي توان در مقياس اتمي روي آن کار کرد .
در حقيقت ميکروسکوپ الکتروني دقيقترين و بهترين ماشين ابزار دنياست . با دادن بار الکتريکي مي توان اتمها را يک به يک حرکت داد به اين ترتيب مي توان اجسام بزرگتري ساخت مانند آجر براي ساختن خانه ، قفسه ، سيم ، لوله در مقياس نانوسکوپي . با استفاده از اتم کربن مي توانيم ساختارهايي را بسازيم که قبلا وجود نداشتند.
يکي از ساختارهايي که از کربن مي شناسيم گرافيت است که در آن اتمهاي کربن بصورت شش ضلعي کنار هم قرار گرفته اند و ساختار ورقه اي ايجاد کرده اند . وديگري الماس که در آن اتمهاي کربن شکل چهارضلعي دارند و در سه جهت فضا تکرار شده اند .
ساختار جديدي از کربن فولرن است که شامل ?? اتم کربن مي باشد. باکي بال شناخته شده ترين فولرن استکه شبيه توپ فوتبال امي باشد و از ?? شش ضلعي و ?? پنج ضلعي ساخته شده است . لوله هاي بسيار باريک کربني انواع مختلف فولرن مي باشند که به نانوتيوب يا نانو لوله معروفنداين لوله ها بسيار مقاومند وقطر آنها حدود ?/? نانومتر و طول آنها حدود ??-?? ميکرون است در مقياس اتمي ميکرون طول زيادي است ولي در مقياس معمولي خودمان ?????? بار نازکتر از مو !
براي ساخت لوله هاي کربني دماي زيادي نياز است تا اتمها بتوانند با هم ترکيب شوند که اين دما از طريق سوختن گاز استيلن تامين مي شود .
يکي از مقاومترين اليافي که بشر ساخته ? بار از فولاد سبکتر ولي مقاومت آن ??? برابر فولاد است.
محققيني که قوه تخيل قوي دارند به فکر ساخت کابلهايي هستند که بتوان بوسيله آن به فضا رفت.
کاربرد عيني تر آن تلاش براي ساخت پروتزهاي استخوان است از آنجا که اين پروتزها از کربن هستند با بدن سازگاري دارند.
شيميدانها و زيست شناسها بمنظور تشکيل خودبخودي درشت مولکولها بدنبال راههايي هستند که مولکولها در مکان مورد نظر آنها قرار گيرد .
سطحي را در نظر بگيريد که مولکولها بر روي آن دو منطقه با خواص متفاوت بوجود مي آورند . سپس مولکولهايي فرستاده مي شوند که يک منطقه را مي شناسند و با بار الکتريکي متصل مي شوند . سپس سري بعدي مولکولها فرستاده مي شود که روي سري قبل قرار مي گيرند و کار ادامه پيدا مي کند بدين ترتيب مي توان سطوح واسطه اي بين مدارهاي الکترونيکي داراي لايه ها و بافتهاي زنده درشت مولکولها برقرار کرد يعني مي توان بافتهاي زنده را به کامپيوترها متصل کرد.
با ربط دادن زيست شناسي به کامپيوترها مي توان نابينا را بينا و ناشنوا را شنوا کرد ويا داروهايي را در شرايط بدني هر بيمار آزمايش کرد.
براي نانوتکنولوژي بايد يک شيميدان ، زيست شناس ، فيزيکدان ومهندس الکترونيک بود .
محققان روياي نانو روباتها را دارند که مي توانند سلولهاي آلوده را شناسايي کنند و از بين ببرند . نانو اجزايي که دارويي هستند و روي ويروسها اثر مي کنند.در فناوري نانو براي ساخت دو روش در نظر گرفته مي شود:
روش ساخت پايين به بالا و روش ساخت بالا به پايين.
در روش ساخت پايين به بالا، وسايل و مواد از سطح مولکولي بر اساس اصول شيمي مولکولي ساخته مي شوند درست مانند يک ديوار که از روي هم گذاشتن آجر به آجر ساخته مي شود.
در روش ساخت بالا به پايين، اشياء نانويي بدون کنترل اتمي در مقادير بزرگتر ساخته مي شوند به اين طريق که در ساخت آنها از تجهيزات پيشرفته اين فناوري مانند ميکروسکوپ اتمي و ميکروسکوپ تونلي پيمايشي استفاده مي شود تا فرايند دستکاري و ايجاد پديده ها و خصوصيات جديد در اشياء نانويي ظهور يابند.

امروزه فناوري نانو در ساخت پليمرهايي با ساختار مولکولي، طراحي تراشه هاي کامپيوتري کاربرد دارد. همچنين از اين فناوري در ساخت مواد آرايشي، انواع پوشش ها و روکش هاي محافظتي و لباسهاي مقاوم نيز استفاده مي شود.

 

در آخر لازم به ذکر است که:فناوري نانو به سه صورت تعريف مي شود:

1- فناوري نانو محدوده تحقيقات و مطالعه مواد و خصوصيات آنها در محدوده 1- 100 نانومتر را در بر مي گيرد.

2- با کمک فناوري نانو ساختارهاي نانويي مي توان خلق کرد که خصوصيات آنها با ساختارهاي ماکروسکوپي همان مواد متفاوت است.

3- با کمک فناوري نانو مي توان در اتمها از طريق کنترل خصوصيات تغييراتي ايجاد کرد.

زماني که مواد در مقياس نانو مطالعه و بررسي مي شوند واکنش هاي و رفتار اتمها در مقايسه با حالتي که مطالعه در سطح مولکولي انجام مي شوند کاملا متفاوت است چرا که در اين قلمرو خصوصيات فيزيکي مواد تغيير مي کند اين درست مانند اين است که در توپي را در محفظه اي بيندازيد و توپي ديگري را از آن محفظه بيرون آوريد. تفاوت در قلمرو نانو به اندازه اي است که حتي رنگ، نقطه ذوب، خصوصيات شيميايي و غيره مواد در خارج از اين محدوده کاملا متفاوت است.

 

سيد فخرالدين افضلي مي گويد:

 

در نيم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوري عمده بوديم، که باعث پيشرفت هاي عظيم اقتصادي در کشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين کشورهاي جهان شد. متأسفانه در کشور ما بدليل فقدان جرات علمي و عدم تصميم گيري بموقع ، به اين فرصتها پس از گذشت ساليان طلائي آن بها داده مي شد که البته سودي هم براي ما به ارمغان نمي آورد، همچون فنآوري الکترونيک و کامپيوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه عليرغم توانائي دانشگاهي و داشتن تجهيزات آن، هيچگونه حضور تجاري در بازارهاي چند صد ميلياردي آن نداريم. فناوري نانو جديدترين اين فرصتها ست، که کشور ما بايد براي حضور يا عدم حضور درآن خيلي سريع تصميم خود را اتخاذ کند.

 

علم و فناوري نانو ( نانو علم و نانو تکنولوژي) توانائي بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتري (ملکولي) و بهره برداري از خواص و پديده هاي اين بعد در مواد، ابزارها و سيستم هاي نوين است. اين تعريف ساده خود دربرگيرنده معاني زيادي است. به عنوان مثال فناوري نانو با طبيعت فرا رشته اي خود، در آينده در برگيرنده همه ي فناوريهاي امروزين خواهد بود و به جاي رقابت با فن آوري هاي موجود، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « يک حرف از علم» يکپارچه خواهد کرد.

 

ميليونها سال است که در طبيعت ساختارهاي بسيار پيچيده با ظرافت نانومتري ( ملکولي ) - مثل يک درخت يا يک ميکروب - ساخته مي شود. علم بشري اينک در آستانه چنگ اندازي به اين عرصه است، تا ساختارهائي بي نظير بسازد که در طبيعت نيز يافت نمي شوند. فناوري نانو کاربردهاي را به منصه ظهور مي رساند که بشر از انجام آن به کلي عاجز بوده است و پيامدهائي را در جامعه برجا مي گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است. به عنوان مثال:

 

o ساخت مواد بسيار سبک و محکم براي مصارف مرسوم يا نو

 

o ورشکستگي صنايع قديمي همچون فولاد با ورود تجاري مواد نو

 

o کاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت هاي فسيلي

 

o همه گير شدن ابر کامپيوترهاي بسيار قوي، کوچک و کم مصرف

 

o سلاحهاي سبک تر، کوچکتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئي تر براي رادار

 

o شناسائي فوري کليه خصوصيات ژنتيکي و اخلاقي و استعدادهاي ابتلا به بيماري

 

o ارسال دقيق دارو به آدرس هاي مورد نظر در بدن و افزايش طول عمر

 

o از بين بردن کامل عوامل خطرناک جنگ شيميائي و ميکروبي

 

o از بين بردن کامل ناچيز ترين آلاينده هاي شهري و صنعتي

 

o سطوح و لباسهاي هميشه تميز و هوشمند

 

o توليد انبوه مواد و ابزارهائي که تا قبل از اين عملي و اقتصادي نبوده اند ،

 

o و بسياري از موارد غير قابل پيش بيني ديگر!

 

دکترDrexler در همايش جهاني نظام علمي در زمينه نانوتکنولوژي اظهار کرده است: "در جهان اطلاعات ، تکنولوژيهاي ديجيتالي کپي‌برداري را سريع، ارزان، کامل و عاري از هزينه‌بري يا پيچيدگي محتوايي نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه مي‌شود. هزينه توليد يک تن ‌تري بيت تراشه‌هاي RAM تقريبا" معادل با هزينه بري ناشي از توليد همان مقدار فولاد مي‌شود".

 

دکترSmalley رئيس هيئت تحقيقاتي دانشگاه رايس و کاشف Buckyballs مي‌گويد:

 

" نانوتکنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معکوس خواهد کرد". در مقدمه مقاله نانوتکنولوژي که توسط آقايان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنين آمده است :

 

" تصور کنيد قادريد با نوشيدن دارو که در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه کنيد . يک ابر کامپيوتر را که به اندازه يک سلول انسان است در نظر بگيريد. يک سفينه فضايي 4 نفره که به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يک خودروي خانوادگي تجسم کنيد" .

 

موارد فوق، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتکنولوژي هستند. انسان در معرض يک انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است که ناشي از علم نانوتکنولوژي است. در آينده نزديک گروهي از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهني با مقياس نانومتري مي‌گردند که قادر به همانندسازي است. طي چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا" تمامي فرايندهاي صنعتي و نيروي کار کنوني از رده خارج خواهند شد. کالاهاي مصرفي به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيک و با دوام خواهند شد. دارو يک جهش سريع و کوانتومي را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهاي فضايي و همانندسازي امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلائلي ديگر، سبکهاي زندگي روزمره در جهان بطور زيربنايي متحول خواهد شد و الگوي رفتاري انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.

 

از طرفي شايد بتوان گفت تسخيرکنندگان علم و فناوري آينده در سه گروه فناوري اطلاعات، نانوفناوري و زيست فناوري خلاصه مي شوند.

 

قرارگيري مقادير و حجم زيادي از اطلاعات در فضائي کوچک از ابعاد هم گرائي نانوفناوري و فناوري اطلاعات مي باشد از طرفي در زيست فناوري و يا به عبارتي براي زيست شناسان قرار گيري حجم زيادي از اطلاعات در يک فضاي بسيار کوچک موضوعي بسيار آشنا مي باشد.

 

در کوچکترين سلول انساني همه اطلاعات مربوط به يک موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار کوچکي از سلول به نام DNA که شامل حدوداً پنجاه اتم مي باشد همه اين اطلاعات ذخيره مي گردد ( نه تنها سطح يا به عبارتي تعداد اتم ها بلکه نحوه قرار گرفتن اين زنجيره ها در ذخيره سازي اطلاعات زيستي اهميت دارد). شايد يکي از علل هم گرائي اين فناوري و فناوري اطلاعات وجود همين مسائل مشترک اين سه فناوري است.

صفحه قبل صفحه بعد
نظر شما
نام : *
پست الکترونیک :
وب سایت/بلاگ :
*
:) :( ;) :D
;)) :X :? :P
:* =(( :O @};-
:B /:) =D> :S
کد امنیتی : *


برچسب ها: ,
موضوع : اخبار, | لينك ثابت
نوشته شده در تاريخ توسط امیرحسین