|
نانو تکنولوژی نانو تکنولوژی در حدود سال 1950 ميلادي ، فيزيکدان معروف آمريکايي ، پروفسور ريچارد فاينمن پيشنهاد ساخت يک موتور الکتريکي با ابعاد کمتر از 1.64 اينج را داد و براي اولين بار کسي که موفق به ساخت آن شود جايزه 1000 دلاري تعيين نمود. سرانجام ويليام مک ليلان با زحمت فراوان توانست بوسيله يک انبرک دستي و يک ميکروسکوپ اين کار را به انجام برساند. در واقع هدف فاينمن از اين کار ايجاد انگيزه در موسسات آموزشي و تحقيقاتي بود تا توجه آنها را به دنياي ميکروها و نانوها جلب کند.
فاينمن براي اولين بار و بطور جدي اين بحث را در سال 1960 و در تکنولوژي کاليفرنيا (Caltech) طي يک سخنراني با عنوان (There is plenty of 200m at the Bottom) مطرح کرد. در طي اين سخنراني فاينمن طريقه نگارش 24 جلد دايره المعارف Britanica را به صورت تئوري بر نوک يک سوزن توضيح داد و بدين ترتيب شاخه جديدي از دانش پا به عرصه ظهور گذاشت.
ديد کلي
چقدر کوچک؟
تا به اينجا متوجه شديم که علم فناوري نانو که مورد بحث ما مي باشد، در مورد بسيار کوچکها صحبت مي کند. اما مي خواهيم بدانيم چقدر کوچک؟ يک نانو عبارتست از 9-10 متر ، اگر بخواهيم اين اندازه را در ذهن خود مجسم کنيم بايد بدانيم که اگر تعداد يک ميليون ذره يک نانومتري را در کنار هم قرار دهيم تنها طولي برابر با يک ميليمتر بدست مي آيد. به صورت کاملا دقيق هنگامي که ما از ابعاد نانومتري صحبت مي کنيم. منظور ما ابعادي در اندازه اتمها و مولکولها مي باشد
هنگامي که درباره نانو فناوري شروع به جستجو و مطالعه کنيد، به موضوعات و مواد مختلفي بر مي خوريد مانند: نانولوله ها ، شبيه سازي مولکولي ، نانو داروها ، سلولهاي سوختي ، کاتاليزورها ، نانو ذرات و ... ، بنابراين ممکن است نانو فناوري رشته اي کاملا گسترده به نظر آيد که موضوعات آن ربط چنداني به هم ندارند. بطور کلي مطالعات نانو فناوري را مي توان به سه دسته تقسيم کرد. اگر چه روشهاي تحقيقاتي در آنها با يکديگر متفاوت است، اما اين سه شاخه کاملا به يکديگر مرتبط هستند و پيشرفت در يکي از شاخه ها مي تواند در شاخه هاي ديگر نيز کاملا مؤثر باشد. اين سه شاخه عبارتند از:
نانوتکنولوژي مرطوب
اين شاخه به مطالعه سيستمهاي زنده اي مي پردازد که اساسا در محيطهاي آبي وجود دارند. در اين شاخه ساختمان مواد ژنتيکي ، غشاها و ساير ترکيبات سلولي در مقياس نانومتر مورد مطالعه قرار مي گيرد. پژوهشگران موفق شده اند ساختارهاي زيستي فراواني توليد کنند که نحوه عملکرد آنها در مقياس نانويي کنترل مي شود. اين شاخه در برگيرنده علوم پزشکي ، دارويي و بطور کلي علوم و روشهاي مرتبط با زيست فناوري است.
نانوتکنولوژي خشک
اين شاخه از علوم پايه شيمي و فيزيک مشتق مي شود و به مطالعه تشکيل ساختارهاي کربني ، سيليکون و مواد غير آلي و فلزي مي پردازد. نکته قابل توجه اين است که الکترونهاي آزاد که در فناوري مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واکنشها مي گردند، در فناوري خشک خصوصيات فيزيکي ماده را پديد مي آورند. در نانو تکنولوژي خشک کاربرد مواد نانويي در الکترونيک ، مغناطيس و ابزارهاي نوري مورد مطالعه قرار مي گيرد. براي مثال طراحي و ساختن ميکروسکوپهايي که بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانومتر ديد.
نانوتکنولوژي محاسبه اي
در بسياري از مواقع ابزار آزمايشگاهي موجود براي انجام برخي از آزمايشها در مقياس نانومتر مناسب نيستند و يا آنکه انجام اين آزمايشها بسيار گران تمام مي شود. در اين حالت از رايانه ها براي شبيه سازي فرآيندها و واکنشهاي اتمها و مولکولها استفاده مي شود. شناختي که بوسيله محاسبه بدست مي آيد، باعث مي شود که زمان پيشرفت نانو تکنولوژي خشک به چند دهه کاهش يابد و البته تأثير مهمي در نانو تکنولوژي مرطوب نيز خواهد داشت.
فناوري نانو و فيزيک الکترونيک
سازندگان قطعات الکترونيکي علاقه بسياري به کوچک کردن ابعاد و بالا بردن قدرت محاسبات اين تجهيزات دارند. اين امر با استفاده از فناوريهاي معمولي ، تقريبا به مرز نهايي خود نزديک شده است. اما فناوري نانو تکنولوژي ، راه ديگري را پيش پا گذاشته است، که مي تواند دنياي الکترونيک را دگرگون سازد. از جمله وسايل الکترونيکي که با استفاده از اين فناوري ساخته شده است، مي توان به ديود هاي نوري ، رايانه هاي کوانتومي و ترانزيستورهاي نانو اشاره کرد.
ساخت ديودهاي نوري با استفاده از مواد نانو موجب مي شود تا 80 درصد در هزينه برق صرفه جويي شود. يک گروه ديگر از محققان روش تازه اي موسوم به الگوي انتقال ابر شبکه استفاده کرده اند، که ساخت نيم هاديهاي نانومتري به قطر تنها 8 نانومتر را امکان پذير مي سازد
نانو تکنولوژي در صنعت
توپهاي تنيسي که با استفاده از کربن 60 ساخته شده و روانه بازار گرديده سبکتر و مستحکمتر از توپهاي عادي است. شرکتهاي ديگر با استفاده از مواد نانو پارچه هايي توليد کرده اند که با يک بار تکان دادن آنها مي توان حالت اتوي اوليه را به آنها بازگرداند و همه چين و چروکهايشان را از بين برد. با همين يکبار تکان همه گرد و خاکي که به اين پارچه ها جذب شده اند نيز پاک مي شوند. همچنين با استفاده از فناوري نانو ليوانهايي توليد شده که قابليت خود تميز کردن دارند.
فناوري نانو و زيست شناسي
يک گروه از محققان سرگرم تکميل فيبرهاي نوري در ابعاد نانو هستند که قادر خواهند بود مولکولهاي مورد نظر را شناسايي کنند. گروهي نيز دستگاهي را در دست ساخت دارند که با استفاده از ذرات طلا مي تواند پروتئينهاي معيني را فعال سازد يا از کار بيندازد. به اعتقاد پژوهشگران براي آنکه بتوان از سلولها در حين فعاليت واقعي آنها اطلاعات مناسب بدست آورد، بايد شيوه تنظيم آزمايشها را مورد تجديد نظر اساسي قرار داد.
سلولها در فعاليت طبيعي خود امور مختلفي را به انجام مي رسانند. از جمله اين امور مي توان به انتقال اطلاعات و علائم و داده ها ميان خود ، رد و بدل کردن مواد غذايي و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حياتي اشاره کرد. گروه ديگري از محققان تا آنجا پيش رفته اند که درصد هستند با مواد نانو پوششهاي مناسبي توليد کنند که سلولهاي حاوي ويروسهاي خطرناک نظير ويروس ايدز را در خود مي پوشاند و مانع خروج آنها مي شود.
نانو تکنولوژي در پزشکي
محققان با استفاده از فناوري نانو در حال ساختن کپسولهايي با ابعاد نانومتر هستند که علاوه بر اندازه غير قابل تصور ، قدرت تشخيص بافتهاي مريض را داشته و دقيقا روي اين بافت قرار گرفته و مقدار داروي لازم را به آنها مي رساند. اين پديده را دارو سازي مي گويند. در آزمايشي که به تازگي به انجام رسيده نشان داده شده است که حمله به سلولهاي سرطاني با استفاده از ذرات نانو 100 برابر بازده عمل را افزايش مي دهد. همچنين با استتفاده از فناوري نانو ، نوارهاي زخم بندي هوشمندي درست شده است، که به محض مشاهده نخستين علائم عفونت در مقياس مولکولي ، پزشکان را مطلع مي سازد.
فناوري نانو و شيمي
با استفاده از فناوري نانو مي توان کاتاليزور هايي با نسبت سطح به حجم بسيار بالا توليد کرده و راندمان را در واحد هاي شيميايي به ميزان بسيار زيادي افزايش داد. سلولهاي خورشيدي کوانتومي ، استفاده از هيدروژن به عنوان سوخت تميز ، نسل جديد باتريها ، پوششهاي بسيار مقاوم فرنگهاي بي نياز از شستشو و تحولات خارق العاده ديگر در دنياي شيمي و توليد از کاربرد هاي فناوري نانو در شيمي مي باشد
فناوري نانو و حمل و نقل
مواد جديدي که از نانو ذرات ساخته شده اند، به ميزان چشم گيري موجب کاهش وزن وسايل نقليه خواهند شد. در خودروهاي نسل آينده ، بجاي فولاد ، از مواد مرکب يا نانو کامپوزيتهايي استفاده مي شود که وزني بسيار ناچيز و استحکام حيرت انگيز دارند (نسبت استحکام به وزن در اين مواد در مقايسه با فولاد چند صد برابر بيشتر است).
کاهش وزن در وسايل نقليه يعني دستيابي به سرعتهاي بالاتر ، کاهش مصرف سوخت ، کاهش توليد آلاينده ها و هزاران منفعت ديگر که به يمن کاهش آلودگي ، عايد بشر خواهد شد. هم اکنون با استفاده از اين فناوري ، لاستيکهايي ساخته مي شود که با دارا بودن درصدي از خاک رس ، مقاومت به سايش بسيار بالايي داشته و عمري چند برابر لاستيکهاي معمولي دارند.
هيچ راه گريزي جز سرمايه گذاري در اين بخش نيست وگرنه فاصله ما از کشورهاي اروپايي و آمريکايي روز به روز بيشتر خواهد شد.
2
بعد از دهه نود كه فن آوري اطلاعات هياهوي بسياري در جهان بپا نمود، در آغاز قرن بيست و يكم دانشمندان تمركز خود را بر روي فن آوري نويني معطوف كرده اند كه به عقيده عده اي نه تنها قسمتي از آينده بشري مي باشد، بلكه اين فن آوري تمامي آينده بشر را متحول خواهد ساخت. نانو تكنولوژي داراي سابقه زيادي نمي باشد. اين موضوع براي اولين بار حدود 40 سال پيش مطرح شد. در سال 1959 Richard Feynman دانشمند كوانتوم نظري و دارنده جايزه نوبل مطرح نمود كه اگر دانشمندان ترانزيستور ها را ساخته اند، ما با علم اتمي مي توانيم همين ترانزيستور ها را با مقياس بسيار كوچك بسازيم. او قصد داشت تا با قرار دادن اتم ها در كنار يكديگر كوچكترين مصنوعات بشري را بسازد.
همانطور كه گفته شد نظريه كار بر روي سيستم ها در سطح نانو براي اولين بار توسط Feynman استاد كوانتم بيان گرديد. بعدها يك دانشجو رشته كامپيوتر براي انجام پروژه فارغ التحصيلي خود، دانشمند بزرگ هوش مصنوعي دكتر Minsky كه پدر علم هوش مصنوعي نيز شناخته مي شود را به عنوان استاد راهنماي پروژه فارغ التحصيلي خود برگزيد. اين دانشجو آقاي Eric Drexler نام داشت.
Drexler كه علاقه زيادي به نظريه هاي Feynman (ساخت سيستم ها در ابعاد نانو) داشت، سعي در شكوفايي اين فرضيا ت نمود. وي بعد از اخذ درجه استادي علوم كامپيوتر، با جمع آوري جوانان جويا و كوشا، نظريه نانو تكنولوژي را بنا نهاد. اولين مقاله وي در زمينه نانو تكنولوژي در سال 1981 و با موضوع نانو تكنولوژي مولكولي به چاپ رسيد. Drexler اولين كس بود كه در سال 1991 از دانشگاه MIT مدرك دكتري نانو تكنولوژي را دريافت نمود. وي هم اكنون رئيس انيستيتو Foresight و Research Fellow مي باشد.
بعدها كشورهاي توسعه يافته، برنامه ريزي هاي گسترده اي را براي فعاليت هاي تحقيقاتي و صنعتي در زمينه نانو تكنولوژي تدوين نموده اند. به روشني مي توان ديد كه آينده بشر در اختيار نانو تكنولوژي مي باشد.
نانوتكنولوژي مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. هدف اصلي اكثر تحقيقات نانوتكنولوژي شكل‌دهي تركيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانوتكنولوژي در الكترونيك، زيست‌شناسي، ژنتيك، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بكار برده ميشود. nano كلمه‌اي يوناني به معني كوچك است و براي تعيين مقدار يك ميليارديم يا 9- 10 يك كميت استفاده ميشود. چون يك اتم تقريباً" 10 نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولكولي بكاربرده ميشود.
از موقعي كه اولين مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانوتكنولوژي همانند چوبدست سحرآميزي براي ساخت كودكان طراح تا ماشينهاي توليد اكسيژن براي استعمار كره مريخ، تصور مي‌شد. هيجانات از واقعيات جلوتر بود، اما پيشرفت واقعي با مسائلي پيش‌پا افتاده شروع شد.چند سال پيش محققين در دانشگاههاي كاليفرنيا، رايس وMIT موفق به ساخت نانوذراتي شدند، كه به دانشمندان كمك مي‌كردند. تعدادي از اساتيد اين دانشگاهها شركتهايي تأسيس كردند، كه وسايل موردنياز براي تحقيقات مقياس نانو را مي‌ساختند. اكنون آنها به شدت دنبال حفاظت كارهايشان از طريق ثبت اختراع هستند، تا زمينه توليد فرايندهايشان را فراهم كنند. كاربردهاي علمي نانوعلم هنوز كم است. اما مقداري از توليدات اوليه اكنون وارد بازار مي‌شوند.
علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند چرا که صدها سال است که شیمیدانان از تکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي علم نانو در کار خود استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند که بی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شباهت به تنکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی نانو نيست. پنجره های رنگارنگ کلیساهای قرون وسطی، شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمان همگی گویای این مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینه کردن فرایندها و ساخت باکیفیت تر اشیاء بهره می برده است اما تنها به دلیل پیشرفت کم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی پیمایشی و غیره نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند.
اولین بار ریچارد فیمن در سال 1959 طی سخنرانی خود با بیان امکان به راه اندازی فرایندی برای دستکاری اتمها و مولکولها با استفاده از ابزارهای دقیق سبب شده تا افکار به سمت توسعه چنین امکانی متمایل شوند. در سال 1974، پروفسور نوریو تانیگوشی، مدرس دانشگاه علوم توکیو، نخستین بار واژه "فناوری نانو" را بکار گرفت. او در مقاله ای با نام "مفهوم اساسی فناوری نانو" اشاره می کند که فناوری نانو اساسا مجموعه ای از فرایندهای تفکیک، ادغام و تشکیل مواد در حد یک اتم یا یک مولکول است. در دهه 1980 ایده یاین تعریف به طور وسیع تر توسط دکتر درکسلر (نویسنده کتاب های موتور خلقت) مورد بررسی قرار گرفت.
فناوری نانو و نانوعلوم در اوایل دهه 1980 با تولد علم کلاستر و اختراع میکروسکوپ تونلی پیمایشی آغاز به کار کرد. این توسعه سبب کشف فلورین در سال 1986 و نانولوله های کربنی در مدت چند سال بعد شد.
تحول دیگر این فناوری مربوط به ساخت نانوکریستالهای نیمه هادی بود که منجر به افزایش شدید تعداد نانوذرات اکسید فلزی نقاط کوانتوم گردید. میکروسکوپ نیروی اتمی 5 سال بعد از میکروسکوپ تونلی پیمایشی اختراع شد تا با کمک آن بتوان اتمها را بررسی کرد.
فناوری نانو یک زمینه بین رشته ای است که در محدوده علوم کاربردی مختلفی نظیر فیزیک، مواد، الکترونیک و غیره وارد شده است. فناوری نانو خود به تنهایی علم نیست بلکه با استفاده از آن می توان به کاربردی کردن علوم مختلف کمک کرد.
در اینجا می خواهیم بحث تکنولوژی نانو (یا نانوتکنولوژی) را به زبان ساده بررسی کنیم. نانو در اصطلاح علمی یعنی یک میلیاردم ( به طور کلی یک میلیاردم هر واحدی )
نانو تکنولوژی یعنی فناوری یک میلیاردم متر یا تکنولوژی اتمها . در زبان یونانی نانو بمعنای کوتوله و معادل یک میلیاردم می باشد یعنی ۵۰۰۰۰ بار نازکتر از ضخامت یک تار مو یعنی اندازه چندین اتم. اگر انسان به این اندازه بزرگ شود ۲ میلیون کیلومتر طول قد او می شد یعنی به اندازه ۵ برابر فاصله ماه تا زمین. قطعات الکترونیکی هر روز کوچکتر می شوند . ما از لامپهای رادیوهای پدربزرگهامان به اجزای نیمه رسانا در مدارهای الکترونیکی رسیدیم ونهایتا کیتها ساخته شد که شامل میلیونها ترانزیستور می باشند. صنایع میکرو الکترونیک از بزرگ به کوچک رسیده اند روش کل به جزء ولی در نانوتکنولوژی از جزء به کل می رسند و بدین ترتیب می توان ساختارهای جدیدی ساخت این مواد که خواص جدیدی دارند مواد هوشمند نامیده میشوند
بطور مثال اگر یک سطح ساخته شده از مولکولهای آب گریز داشته باشیم این سطح خودش را تمیز می کند چون آب با سطح برخورد نمی کند و آلودگی را از خودش دور می کند . دلیل خشک ماندن سطح برگ نیلوفر آبی نیز همین است.آب روی شیشه معمولی پخش می شود ولی آب روی سطحی با ساختار نانو نمی ماند با یکنواخت سازی سطوح می توان سطحی کاملا ضد خش را بوجود آورد . امروزه پنجره هایی ساخته می شود که شفافیتشان با جریان الکتریسیته تغییر می کند یا شیشه هایی که در دماهای بالا عایقند .
رسیدن به ماده را از اتمها شروع می کنیم فرض کنید می توانیم آنها را ببینیم و ابزار لازم را در اختیار داریم ( میکروسکوپ قرن ۲۱ بر اساس پدیده کوانتوم ) . رد شدن توپ از دیوار در مکانیک کلاسیک غیر ممکن است ولی در مقیاس اتمی الکترونها می توانند از لایه ها و ساختارها رد شوند ، اساس کار این میکروسکوپ همین است . به کمک این وسیله سطح مواد را در مقیاس اتمی بررسی میکنیم قلب میکروسکوپ موازی سطح ماده حرکت می کند البته ماده باید رسانای جریان الکتریسیته باشد هرگاه نوک میکروسکوپ از روی یک اتم رد شود الکترونها از ماده وارد نوک میکروسکوپ می شوند بدین شکل جریان ضعیفی بوجود می آید هر چه این نوک به ماده نزدیکتر شود جریان قویتر می شود این جریان را بر حسب ارتفاع محاسبه می کنند نقطه به نقطه و خط به خط این کار انجام می شود و به این شکل تصویر توپوگرافی از سطح ماده بدست خواهد آمد. این تصویر کاملا دقیق بوده و می توان بوسیله آن نه تنها ماده را در مقیاس اتمی دید، بلکه می توان در مقیاس اتمی روی آن کار کرد .
در حقیقت میکروسکوپ الکترونی دقیقترین و بهترین ماشین ابزار دنیاست . با دادن بار الکتریکی می توان اتمها را یک به یک حرکت داد به این ترتیب می توان اجسام بزرگتری ساخت مانند آجر برای ساختن خانه ، قفسه ، سیم ، لوله در مقیاس نانوسکوپی . با استفاده از اتم کربن می توانیم ساختارهایی را بسازیم که قبلا وجود نداشتند.
یکی از ساختارهایی که از کربن می شناسیم گرافیت است که در آن اتمهای کربن بصورت شش ضلعی کنار هم قرار گرفته اند و ساختار ورقه ای ایجاد کرده اند . ودیگری الماس که در آن اتمهای کربن شکل چهارضلعی دارند و در سه جهت فضا تکرار شده اند .
ساختار جدیدی از کربن فولرن است که شامل ۶۰ اتم کربن می باشد. باکی بال شناخته شده ترین فولرن استکه شبیه توپ فوتبال امی باشد و از ۲۰ شش ضلعی و ۱۲ پنج ضلعی ساخته شده است . لوله های بسیار باریک کربنی انواع مختلف فولرن می باشند که به نانوتیوب یا نانو لوله معروفنداین لوله ها بسیار مقاومند وقطر آنها حدود ۱/۴ نانومتر و طول آنها حدود ۱۰-۲۰ میکرون است در مقیاس اتمی میکرون طول زیادی است ولی در مقیاس معمولی خودمان ۱۰۰۰۰۰ بار نازکتر از مو !
برای ساخت لوله های کربنی دمای زیادی نیاز است تا اتمها بتوانند با هم ترکیب شوند که این دما از طریق سوختن گاز استیلن تامین می شود .
یکی از مقاومترین الیافی که بشر ساخته ۶ بار از فولاد سبکتر ولی مقاومت آن ۱۰۰ برابر فولاد است.
محققینی که قوه تخیل قوی دارند به فکر ساخت کابلهایی هستند که بتوان بوسیله آن به فضا رفت.
کاربرد عینی تر آن تلاش برای ساخت پروتزهای استخوان است از آنجا که این پروتزها از کربن هستند با بدن سازگاری دارند.
شیمیدانها و زیست شناسها بمنظور تشکیل خودبخودی درشت مولکولها بدنبال راههایی هستند که مولکولها در مکان مورد نظر آنها قرار گیرد .
سطحی را در نظر بگیرید که مولکولها بر روی آن دو منطقه با خواص متفاوت بوجود می آورند . سپس مولکولهایی فرستاده می شوند که یک منطقه را می شناسند و با بار الکتریکی متصل می شوند . سپس سری بعدی مولکولها فرستاده می شود که روی سری قبل قرار می گیرند و کار ادامه پیدا می کند بدین ترتیب می توان سطوح واسطه ای بین مدارهای الکترونیکی دارای لایه ها و بافتهای زنده درشت مولکولها برقرار کرد یعنی می توان بافتهای زنده را به کامپیوترها متصل کرد.
با ربط دادن زیست شناسی به کامپیوترها می توان نابینا را بینا و ناشنوا را شنوا کرد ویا داروهایی را در شرایط بدنی هر بیمار آزمایش کرد.
برای نانوتکنولوژی باید یک شیمیدان ، زیست شناس ، فیزیکدان ومهندس الکترونیک بود .
محققان رویای نانو روباتها را دارند که می توانند سلولهای آلوده را شناسایی کنند و از بین ببرند . نانو اجزایی که دارویی هستند و روی ویروسها اثر می کنند.در فناوری نانو برای ساخت دو روش در نظر گرفته می شود:
روش ساخت پایین به بالا و روش ساخت بالا به پایین.
در روش ساخت پایین به بالا، وسایل و مواد از سطح مولکولی بر اساس اصول شیمی مولکولی ساخته می شوند درست مانند یک دیوار که از روی هم گذاشتن آجر به آجر ساخته می شود.
در روش ساخت بالا به پایین، اشیاء نانویی بدون کنترل اتمی در مقادیر بزرگتر ساخته می شوند به این طریق که در ساخت آنها از تجهیزات پیشرفته این فناوری مانند میکروسکوپ اتمی و میکروسکوپ تونلی پیمایشی استفاده می شود تا فرایند دستکاری و ایجاد پدیده ها و خصوصیات جدید در اشیاء نانویی ظهور یابند.
امروزه فناوری نانو در ساخت پلیمرهایی با ساختار مولکولی، طراحی تراشه های کامپیوتری کاربرد دارد. همچنین از این فناوری در ساخت مواد آرایشی، انواع پوشش ها و روکش های محافظتی و لباسهای مقاوم نیز استفاده می شود.
در آخر لازم به ذکر است که:فناوری نانو به سه صورت تعریف می شود:
1- فناوری نانو محدوده تحقیقات و مطالعه مواد و خصوصیات آنها در محدوده 1- 100 نانومتر را در بر می گیرد.
2- با کمک فناوری نانو ساختارهای نانویی می توان خلق کرد که خصوصیات آنها با ساختارهای ماکروسکوپی همان مواد متفاوت است.
3- با کمک فناوری نانو می توان در اتمها از طریق کنترل خصوصیات تغییراتی ایجاد کرد.
زمانی که مواد در مقیاس نانو مطالعه و بررسی می شوند واکنش های و رفتار اتمها در مقایسه با حالتی که مطالعه در سطح مولکولی انجام می شوند کاملا متفاوت است چرا که در این قلمرو خصوصیات فیزیکی مواد تغییر می کند این درست مانند این است که در توپی را در محفظه ای بیندازید و توپی دیگری را از آن محفظه بیرون آورید. تفاوت در قلمرو نانو به اندازه ای است که حتی رنگ، نقطه ذوب، خصوصیات شیمیایی و غیره مواد در خارج از این محدوده کاملا متفاوت است.
سید فخرالدین افضلی می گوید:
در نيم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوري عمده بوديم، كه باعث پيشرفت هاي عظيم اقتصادي در كشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين كشورهاي جهان شد. متأسفانه در كشور ما بدليل فقدان جرات علمي و عدم تصميم گيري بموقع ، به اين فرصتها پس از گذشت ساليان طلائي آن بها داده مي شد كه البته سودي هم براي ما به ارمغان نمي آورد، همچون فنآوري الكترونيك و كامپيوتر در دو سه دهه گذشته كه امروزه عليرغم توانائي دانشگاهي و داشتن تجهيزات آن، هيچگونه حضور تجاري در بازارهاي چند صد ميلياردي آن نداريم. فناوري نانو جديدترين اين فرصتها ست، كه كشور ما بايد براي حضور يا عدم حضور درآن خيلي سريع تصميم خود را اتخاذ كند.
علم و فناوري نانو ( نانو علم و نانو تكنولوژي) توانائي بدست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتري (ملكولي) 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 « يك حرف از علم» يكپارچه خواهد كرد.
ميليونها سال است كه در طبيعت ساختارهاي بسيار پيچيده با ظرافت نانومتري ( ملكولي ) - مثل يك درخت يا يك ميكروب - ساخته مي شود. علم بشري اينك در آستانه چنگ اندازي به اين عرصه است، تا ساختارهائي بي نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمي شوند. فناوري نانو كاربردهاي را به منصه ظهور مي رساند كه بشر از انجام آن به كلي عاجز بوده است و پيامدهائي را در جامعه برجا مي گذارد كه بشر تصور آنها را هم نكرده است. به عنوان مثال:
o ساخت مواد بسيار سبك و محكم براي مصارف مرسوم يا نو
o ورشكستگي صنايع قديمي همچون فولاد با ورود تجاري مواد نو
o كاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت هاي فسيلي
o همه گير شدن ابر كامپيوترهاي بسيار قوي، كوچك و كم مصرف
o سلاحهاي سبك تر، كوچكتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئي تر براي رادار
o شناسائي فوري كليه خصوصيات ژنتيكي 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 كامل عوامل خطرناك جنگ شيميائي و ميكروبي
o از بين بردن كامل ناچيز ترين آلاينده هاي شهري و صنعتي
o سطوح و لباسهاي هميشه تميز و هوشمند
o توليد انبوه مواد و ابزارهائي كه تا قبل از اين عملي و اقتصادي نبوده اند ،
o و بسياري از موارد غير قابل پيش بيني ديگر!
دكترDrexler در همايش جهاني نظام علمي در زمينه نانوتكنولوژي اظهار كرده است: "در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهاي ديجيتالي كپي‌برداري را سريع، ارزان، كامل و عاري از هزينه‌بري يا پيچيدگي محتوايي نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه ميشود. هزينه توليد يك تن تري بيت تراشه‌هاي RAM تقريبا" معادل با هزينه بري ناشي از توليد همان مقدار فولاد ميشود".
دكترSmalley رئيس هيئت تحقيقاتي دانشگاه رايس و كاشف Buckyballs مي‌گويد:
" نانوتكنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معكوس خواهد كرد". در مقدمه مقاله نانوتكنولوژي كه توسط آقايان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنين آمده است :
" تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي 4 نفره كه به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يك خودروي خانوادگي تجسم كنيد" .
موارد فوق، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژي هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است كه ناشي از علم نانوتكنولوژي است. در آينده نزديك گروهي از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهني با مقياس نانومتري مي‌گردند كه قادر به همانندسازي است. طي چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا" تمامي فرايندهاي صنعتي و نيروي كار كنوني از رده خارج خواهند شد. كالاهاي مصرفي به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومي را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهاي فضايي و همانندسازي امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلائلي ديگر، سبكهاي زندگي روزمره در جهان بطور زيربنايي متحول خواهد شد و الگوي رفتاري انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.
از طرفي شايد بتوان گفت تسخيركنندگان 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 كوچك 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 يك فضاي بسيار كوچك موضوعي بسيار آشنا مي باشد.
در كوچكترين سلول انساني همه اطلاعات مربوط به يك موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار كوچكي از سلول به نام DNA كه شامل حدوداً پنجاه اتم مي باشد همه اين اطلاعات ذخيره مي گردد ( نه تنها سطح يا به عبارتي تعداد اتم ها بلكه نحوه قرار گرفتن اين زنجيره ها در ذخيره سازي اطلاعات زيستي اهميت دارد). شايد يكي از علل هم گرائي اين فناوري و فناوري اطلاعات وجود همين مسائل مشترك اين سه فناوري است.
چگونه نانو مواد را بسازیم؟؟؟آزمایش اول: نانوپوشش بر روی سطح مایع
مواد و وسایل مورد نیاز 1. یک عدد سینی فلزی ترجیحاً بزرگ  (هر چه بزرگتر باشد، آزمایش بهتر انجام می‌شود) 2. مقداری آب 3. مقدار کمی روغن مایع 4. مقدار کمی زردچوبه 5. یک قاشق غذاخوری 6. قطره‌چکان 7. خط‌کش 8. ماشین‌حساب 9. ترازوی آشپزخانه شرح آزمایش پرسش‌های آزمایش
مواد و وسایل مورد نیاز شرح آزمایش پرسش‌های آزمایش
درباره وبلاگ  به وبلاگ من خوش آمدید آخرین مطالب نويسندگان پيوندها 
|
|||
 |
تبادل
لینک هوشمند
