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.
لطفا منتظر باشید ...
