فناوری نانو تکنولوژی چیست؟

نانوتکنولوژی، فناوری جدید است کهتمام دنیا را فرا گرفته است و به تعبیر دقیقتر "نانوتکنولوژی بخشی از آینده نیستبکله همه آینده است" . در این نوشتار بعد از تعریف نانوتکنولوژی و بیان کاربردهایآن دلایل و ضرورتهای توجه به این فناوری آورده شده است:

تعریف نانوتکنولوژی و آشنایی با آن

نانوتکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولی و اتمی و استفاده از خواص است که در آنسطوح ظاهر می شود. از همین تعریف ساده برمی آید که نانوتکنولوژی یکرشته جدید نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشته هاست. برای نانوتکنولوژیکاربردهایی را در حوزه های مختلف از غذا، دارو، تشخیص پزشکی و بیوتکنولوژی تاالکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی، محیط زیست،مواد، هوافضا و امنیت ملی برشمرده اند.کاربردهای وسیع این عرصه به همراه پیامدهایاجتماعی، سیاسی و حقوقی آن، این فنآوری را به عنوان یک زمینهفرا رشته ای و فرابخش مطرح نموده است.

هر چند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانوتکتولوژیاز ابتدای دهه 80 قرن بیستم بطور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین، معجزه آسا وباورنکردنی نانوتکنولوژی در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمامی کشورهایبزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهمترین اولویتهایتحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند .

استفاده از این فن آوری در کلیه علوم پزشکی،پتروشیمی، علوم مواد، صنایع دفاعی، الکترونیک، کامپوترهای کوانتومی و غیره باعث شدهکه تحقیقات در زمینه نانو به عنوان یک چالش اصلی علمی و صنعتی پیش رویجهانیان باشد. لذا محققین، اساتید و صنعتگران ایرانی نیز باید در یک بسیج همگانی،جایگاه، موقعیت و وضعیت خویش را در خصوص این موضوع مشخص نمایند و با یکبرنامه ریزی علمی دقیق و کارشناسانه به حضوری فعال و حتی رقابتی سالم دراین جایگاه، عرض اندام و ابراز وجود نمایند و برای چنین کاری طراحی یکبرنامه منسجم، فراگیر و همه جانبه اجتناب ناپذیر است.

نانوتکنولوژی و کاربردهای آن

علوم و فناوری نانو، عنصر ی اساسی در درک بهتر طبیعت دردهه‌های آتی خواهد بود. از جمله موارد مهم در آ ی نده، همکاریهای تحقیقاتیمیان‌رشته‌ا‌ی، آموزش خاص و انتقال ایده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشی ازتأثیرات و کاربردهای نانوتکنولوژی به شرح زیر می‌باشد:

1 – تولید ، مواد و محصولات صنعتی :

نانوتکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که در آینده، موجبساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان سنتز بلوک‌های ساختمانی نانو با اندازه وترکیب به دقّت کنترل‌شده و سپس چیدن آنها در ساختارهای بزرگتر، که دارای خواص وکارکرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آنها، ایجاد می‌کند. محقّقین قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمیمرسوم نیز قادر به ایجادشان نبوده‌است. برخی از مزایای نانوساختارها عبارتست از: مواد سبک‌تر، قوی‌تر و قابل برنامه‌ریزی ؛ کاهش هزینه عمر کاری از طریق کاهش دفعاتنقص فنّی ؛ ابزارهایی نوین بر پایه اصول و معماری جدید ؛ بکارگیری کارخانجاتمولکولی یا خوشه‌ا‌ی که مزیّت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.

2- پزشکی و بدن انسان:

رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستمهای زنده را ادارهمی‌کند. یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی کامپیوتری، همگی به آنسمت درحال گرایش هستند.

فراتر از سهل‌شدن استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژیمی‌تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو ( Drug Delivery ) تهیه کند، کهبه‌نحو حیرت‌انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد.

مواد زیست‌سازگار با کارآیی بالا، از توانایی بشر درکنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعّال،می‌توان برای اعمال نقش تشخیصی (مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی‌سازی بکار می‌رود) درون سلولها وارد نمود.

افزایش توان محاسباتی بوسیله نانوتکنولوژی، ترسیم وضعیتشبکه‌های ماکرومولکولی را در محیط‌های واقعی ممکن می‌سازد. اینگونه شبیه‌سازی‌هابرای بهبود قطعات کاشته‌شده زیست‌سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامیخواهدبود.

3- دوام‌پذیری منابع: کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیطزیست پاک:

نانوتکنولوژی چنان چ ه ذکر شد، منجر به تغییرات ی شگرف دراستفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پس ا ب و آلودگی را کاهش خواهدداد. همچنین فنّاوری‌های جدید، امکان بازیافت و استفاده مجدد از مواد، انرژی و آب رافراهم خواه ن د کرد. در زمینه محیط زیست ، علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تأثیر قابلملاحظه‌ا‌ی ، در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می‌دهد ؛ درایجاد و درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده‌ها ؛ در توسعهفنّاوری‌های "سبز" جدید که محصولات جانبی ناخواسته کمتری دارند و ی ا در جریانات ومناطق حاوی فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژی توان حذف آلودگی‌هایکوچک از منابع آبی (کمتر از 200 نانومتر) و هوا (زیر 20 نانومتر) و اندازه‌گیری وتخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگتر را دارد.

در زمینه انرژی ، نانوتکنولوژی می‌تواند به‌طور قابلملاحظه‌ا‌ی کارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار د ا د ه مصرف انرژیرا پایین بیاورد . به عنوان مثال، شرکتهای مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت‌شده بانانوذرات را ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیلها شود. استفادهگسترد ه ازاین نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند سالیانه 5/1 میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرفبنزین به ‌همراه داشته‌باشد .

یا انتظار می‌رود تغییرات عمده‌ا‌ی در فنّاوری روشنایی در 10 سال آینده رخ دهد. می‌توان نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانی ( LED ها) را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در ا مریکا ، تقریبا" 20% کل برقتولیدی، صرف روشنایی (چه لامپهای التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می‌شود. مطابقپیش‌بینی‌ها در 10 تا 15 سال آینده ، پیشرفتهایی از این دست می‌تواند مصرف جهانی رابیش از 10% کاهش دهد که 100 میلیارد دلار در سال صرفه‌جویی و 200 میلیون تن کاهشانتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت .

4- هوا و فضا :

محدودیت‌های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورایآن، و علاقه به فرستادن فضاپیما برای مأموریتهای طولانی به مناطق دور از خورشید ،کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد. مواد و ابزارآلاتنانوساختاری، امید حل این مشکل را بوجود آورده‌است.

"نانوساختن" ( Nanofabrication ) همچنین در طرّاحی و ساختمواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنیاز برای هواپیماها، راکت‌ها،ایستگاههای فضایی و سکّوهای اکتشافی سیّاره‌ا‌ی یا خورشیدی، تعیین‌کننده است. همچنین استفاده روزافزون از سیستمهای کوچک‌شده تمام خودکار، منجر به پیشرفتهایشگرفی در فنّاوری ساخت و تولید خواهدشد. این مسأله با توجه به اینکه محیط فضا،نیروی جاذبه کم و خلأ بالا دارد، موجب توسعه نانوساختارها و سیستمهای نانو – کهساخت آنها در زمین ممکن نیست- در فضا خواهدشد.

5- امنیت ملّی:

برخی کاربردهای دفاعی نانوتکنولوژی عبارتند از: تسلطاطّلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته بعنوان یک قابلیت مهم نظامی ، امکان آموزشمؤثّرتر نیرو، به کمک سیستمهای واقعیت مجازی پیچیده‌تر حاصله از الکترونیکنانوساختاری ، استفاده بیشتر از اتوماسیون و رباتیک پیشرفته برای جبران کاهش نیرویانسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی ، دستیابی بهکارآیی بالاتر (وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه‌های نظامی و در عین‌حالتعداد دفعات نقص فنّی کمتر و ه ز ینه کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی ، پیشرفت درامر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته‌ا‌ی ، بهبود طرّاحی درسیستمهای مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاحهای هسته‌ا‌ی ، تلفیقابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستمهای دفاع هسته‌ا‌ی . در بسیاری موارد،فرصتهای اقتصادی و نظامی مکمّل هم هستند. کاربردهای درازمدت نانوتکنولوژی درزمینه‌های دیگر، پشتیبانی کننده امنیت ملّی است و بالعکس.

6- کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت الکترونیک

ذخیره‌سازی اطلاعات در مقیاس فوق‌ العاده کوچک، با استفادهاز این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد 1000 برابر یا بیشترافزایش دهد و نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهیشود.

ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچربع برسد، و این امر موجب می‌شود که ذخیره‌ سازی 50 عدد DVD یا بیشتر در یک هارددیسک با ابعاد یک کارت اعتباری شود.

ساخت تراشه‌ها در اندازه های فوق العادهکوچک به عنوان مثال در اندازه های 32 تا 90 نانو متر، تولید دیسک‌های نوری100 گیگا بایتی در اندازه های کوچک نیز می باشد.

تاریخچه فناوری نانو در جهان

چهل سال پیش Richard Feynman ، متخصص کوانتوم نظری و دارندهجایزه نوبل، درسخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان " آن پایین فضای بسیاری هست "( Ther is plenty of room in the bottom ) به بررسی بعد رشد نیافته علم موادپرداخت. وی درآن زمان اظهار داشت : "اصول فیزیک، تا آنجایی که من توانایی فهمش رادارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتمچیزها حرفی نمی زنند." او فرض را براین قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازههارا با مقیاسهای کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آنها را کوچک وکوچک تر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقیشان در لبههای نامعلوم کوانتومنزدیک خواهند بود به طوری که یک اتم را در مقابل دیگری گونه ای قرار دهیم کهبتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.

منبع : http://www.autnano.org

دیدگاهتان را بنویسید

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

اجرا شده توسط: همیار وردپرس