X
تبلیغات
نانو تکنولوژی
نانو
سال ۲۰۰۴، ۵۰۰ دانشمند آلمانی نامه ای به صدراعظم وقت آلمان، گرهارد شرودر نوشتند که مضمون آن این بود:

چرا اجازه می دهید آنتن های BTS در نزدیکی خانه شهروندان نصب شود در حالی که همه از مضرات آن آگاهی دارند؟ اگر اثرات آنتن ها خطرناک نبودند پس چرا در جاهایی که این آنتن ها نصب می شوند، قیمت خانه هایی که در معرض آن هستند تا ۲۵ درصد کاهش می یابد؟

واقعیت این است که درباره ی مضرات موبایل بسیار نوشته شده است، ولی هشدار ها جدی گرفته نمی شوند و در رفتار عموم نیز تاثیر چندانی نمی گذارد.

مدتی قبل، در رسانه ها از کیف موبایلی نام برده شد که۹۹۹۹/۹۹ درصد از امواج مضر موبایل جلوگیری می کند. اسم این کیف ewall است. از این کیف به عنوان آلمانی بودن نام برده شده بود. هفته ی پیش تصادفا روزنامه ی سال ۸۶ را دیدم که درباره ی مضرات موبایل و پژوهشگری حرفه ای در زمینه ی تشعشعات موبایل به نام علی جاسب نوشته بود. این پژوهشگر در مورد اثبات سرطان زا بودن امواج موبایل و فعالیت هایش در این زمینه گفته بود که سرانجام موفق به تولید کیف موبایلی که اسم آن را ewall به معنای دیوار الکترومغناطیسی گذاشتند، شدند. آقای جاسب توضیح داده بودند که با استفاده از فناوری نانو یک پوشش نانو سیلور (لایه ظریفی از نقره) را به الیاف بافتنی تزریق کرده اند که این نوع پارچه از نفوذ امواج الکترومغناطیسی جلوگیری می کند و به همین دلیل نام آن را ewall گذاشته اند.

ewall را می توانید از داروخانه های بزرگ تهیه کنید.

+ نوشته شده در  چهارشنبه هفدهم شهریور 1389ساعت 19:13  توسط سحر.شایسته  | 

+ نوشته شده در  دوشنبه شانزدهم آذر 1388ساعت 12:37  توسط سحر.شایسته  | 

استفاده از نانو ذرات در بسته بندی مواد غذایی

 

به‌زودي از نانو‌ذرات براي ساخت مواد بسته‌بندي اصلاح‌شدة ارزان‌قيمت و زيست‌سازگار، استفاده مي‌شود.

دانشمندان آلماني در دانشگاه Bonn و Leuven کشف کردند که با افزودن صفحات کوچک نانومقياس به پلاستيک‌ها، مي‌توانند نفوذپذيري آنها را نسبت به آب و گاز کنترل کنند؛ استفاده از اين پلاستيک‌ها در بسته بندي مواد غذايي، از فساد ميوه‌ها، سبزيجات و ديگر کالاهاي فاسد‌شدني جلوگيري و زمان ماندگاري آنها را بيشتر را مي‌كند.

علاوه بر اين هزينه نقل و انتقال(جابه‌جايي از کارخانه تا فروشگاه‌ها) نيز کاهش مي‌يابد. افزودن صفحات کوچک نانومقياس به پلاستيک‌ها نفوذناپذيري آنها را در مقابل مايعات و گازها از جمله اکسيژن بهبود مي‌بخشد. اين ويژگي کاربرد پلاستيک‌ها را در مواردي مثل بسته‌بندي مواد غذايي که ارزان و زيست‌سازگار مفيد مي‌سازد.

فناوري‌نانو امکان بسته‌بندي بهبوديافته را نه تنها در صنايع غذايي؛ بلکه در بخش‌هاي ديگر نيز فراهم مي‌‌آورد؛ به عنوان مثال از نانولوله‌هاي کربني در بسته‌بندي اجزاي الکترونيکي استفاده مي‌شود.
+ نوشته شده در  دوشنبه شانزدهم آذر 1388ساعت 12:34  توسط سحر.شایسته  | 

 

  فناوري نانو و بتن

در سطح علوم پايه به منظور درك ساختمان بتن، تجزيه و تحليل هاي بسياري در مقياس نانو در حال انجام است كه براي اين منظور از فناوري هائي مانند ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM)، ميكروسكوپ الكتروني پيمايشي((SEM و پرتو يوني متمركز ((FIB، كه براي مطالعه در مقياس نانو توسعه يافته اند، استفاده مي شود.

  يكي از جنبه هاي اساسي فناوري نانو طبيعت ميان رشته اي آن است كه به عنوان نمونه در يك تعامل تحقيقاتي ميان شاخه هاي مهندسي پزشكي و ساخت و ساز، از مدل سازي مكانيكي استخوان به منظور مطالعه نحوه نفوذ و انتشار كلر در بتن (كه عامل هواخوردگي ميلگردها است) استفاده شده است.

  مروري بر جنبه هاي فني کاربرد نانومواد در بتن:

 افزودن نانو ذرات هماتيت (Fe2o3) به بتن علاوه بر افزايش استحكام بتن، پايش سطوح تنش را نيز امكان پذير مي سازد.

 نانو لوله هاي چند جداره موجب افزايش مقاومت فشاري ( 25 + نيوتن بر متر مربع) و مقاومت خمشي ( 8+ نيوتن بر متر مربع ) بتن مي شوند.

   به منظور افزايش استحكام بتن، مي توان از باكتري ها استفاده نمود، به طوري كه افزودن ميكرو ارگانيزم هاي بي هوازي به مخلوط آب و بتن، موجب افزايش 25 در صدي مقاومت 28 روزه بتن مي شوند، همچنين رسوب دهي ملات سيمان ماسه اي منجر به رشد ماده پر كننده (فيلر) در داخل خلل و فرج سيمان(نوعي از بتن خود تعمير كن self repairing) مي شود.

   استفاده از نانو ذرات در مواد چسباننده مختلف موجب بهبود ويژگي هاي مربوط به خرابي بتن مي شود.

  هم اكنون سيليس((Sio2 جزئي از بتن معمولي است. يكي از نتايج مطالعه بتن در مقياس نانو اين است كه با استفاده از نانو ذرات سيليس مي توان ميزان تراكم ذرات در بتن را افزايش داد كه اين به افزايش چگالي ميكرو و نانو ساختارهاي تشكيل دهنده بتن ودر نتيجه بهبود ويژگي هاي مكانيكي آن مي انجامد.

افزودن نانو ذرات سيليس به مواد مبتني بر سيمان هم موجب كنترل تجزيه ناشي از واكنش بنيادي C-S-H (كلسيم- سيليكات- هيدرات)، كه در اثر نشت((leaching كلسيم در آب رخ مي دهد، و نيز جلوگيري از نفوذ آب به درون بتن مي شود كه هر دوي اين موارد دوام بتن را افزايش مي دهد.

  متناسب با ميزان افزايش تراكم ذرات، آسيا كردن كلينكر سيمان پرتلند معمولي(OPC) به همراه ماسه استاندارد، منجر به توليد ذرات ريز تري در مقايسه با ذرات حاصل از آسيا نمودن سيمان پرتلند معمولي به تنهايي مي شود، و نكته مهم اينكه با افزايش ميزان ريزي و در نتيجه تراكم ذرات، مقاومت فشاري بتن تا حد سه تا شش برابر افزايش مي يابد.

  خاكستر فرار يكي ديگر از مواد مورد استفاده در ساخت بتن است؛ استفاده از اين ماده علاوه بر افزايش دوام و استحكام بتن، ميزان مصرف سيمان را نيز كاهش مي دهد؛ ولي افزودن خاكستر فرار به بتن موجب كند شدن فرآيند عمل آوري بتن و كمتر شدن مقاومت كوتاه مدت آن در مقايسه با بتن معمولي مي شود. در صورت افزودن نانو ذرات سيليس به بتن ساخته شده با خاكستر فرار، با وجود اينكه قسمتي از سيمان مصرفي با سيليس جايگزين مي شود، چگالي و استحكام بتن و مخصوصاَ مقاومت كوتاه مدت بتن افزايش چشمگيري مي يابد.

  همچنين تحقيق در مورد اضافه نمودن نانو ذرات اكسيد آهن يا هماتيت (Fe2o3) به بتن نشان داده است كه اين ذرات علاوه بر افزايش مقاومت بتن ،پايش سطوح تنش( خستگي) بتن را از طريق اندازه گيري مقاومت الكتريكي برشي ( مقطعي) امكان پذير مي سازد.

  نوعي ديگر از نانو ذرات افزودني به بتن در جهت بهبود ويژگي هاي آن، دي اكسيد تيتانيوم(Tio2) است؛ Tio2  يك رنگدانه سفيد است كه مي توان آن را به عنوان يك روكش بازتاب كننده مطلوب استفاده نمود.

Tio2 از طريق واكنش هاي فوتو كاتاليستي قوي قادر به شكستن و تجزيه آلاينده هاي آلي، تركيبات آلي فرار ((VOC و غشاهاي باكتريايي است و به همين دليل براي ايجاد خاصيت ضد عفوني كنندگي به رنگ ها، سيمان ها و شيشه ها اضافه مي گردد.

چنانچه از Tio2 در سطوح بيروني سازه ها استفاده شود، قادر است غلظت آلاينده هاي موجود در هوا را كاهش دهد. Tio2 ماده اي آب دوست است و با اضافه شدن به سطحي، موجب ايجاد خاصيت خود تميز كنندگي در سطح مي گردد.

بتن توليد شده با اين ذرات هم اكنون در پروژه هايي در سر تا سر دنيا در حال استفاده است، اين بتن داراي رنگ سفيد و درخشندگي خاصي است كه سفيدي و درخشندگي خود را به طور موثري حفظ مي كند، اين در حالي است كه سازه هاي ساخته شده با بتن معمولي فاقد چنين ويژگي هستند.

  نانو لوله هاي كربني((CNT از جمله نانو ذرات ديگري با ويژگي هاي قابل توجهي هستند كه تحقيقات براي بررسي مزاياي حاصل از اضافه نمودن آنها به بتن در حال انجام است. در صورت افزودن مقادير كوچكي  (در حدود يك در صد وزني) از نانو لوله هاي كربني به نمونه هاي متشكل از آب و بخش عمده اي سيمان پرتلند، خواص مكانيكي نمونه ها به طور قابل توجهي بهبود مي يابد.

نانو لوله هاي تك جداره(MWNT) اكسيد شده بالاترين ميزان افزايش را هم در مقاومت فشاري (25+ نيوتن بر متر مربع) و هم در مقاومت خمشي( 8+ نيوتن بر متر مربع) نمونه ها نشان دادند.به طور تئوري اثبات شده است كه وجود مقدار زيادي نقايص ساختاري بر روي سطح نانو لوله هاي چند جداره اكسيد شده مي تواند به ايجاد اتصال بهتر ميان نانو ساختارها و ملات بينجامد؛ لذا مي توان نتيجه گرفت كه ازطريق ايجاد نقايصي بر روي سطح ميلگردهاي تقويت كننده بتن، خواص مكانيكي كامپوزيت بهبود مي يابد.

در مورد افزودن نانو لوله ها به هر ماده اي دو مشكل عمده وجود دارد: يكي ايجاد اتصال ميان نانو لوله ها با همديگر و ديگري فقدان چسبندگي مناسب ميان نانو لوله و شبكه ماده توده، كه از دلايل اين مشكل، بر هم كنش هاي ميان صفحات گرافيتي نانو لوله هاست. اين خاصيت، آنها را به سمت جمع شدن كنار يكديگر به صورت دسته ها يا طناب هايي سوق مي دهد و گاهي اوقات امكان دارد اين طناب ها به يكديگر گير كرده باشند.

براي دستيابي به پراكندگي يكنواخت نانو لوله ها درون شبكه ماده توده، بايد نانو لوله ها را از يكديگر جدا نمود، علاوه بر اين به دليل طبيعت گرافيتي نانو لوله ها و وجود خاصيت لغزندگي در آنها،امكان ايجاد چسبندگي مناسب ميان نانو لوله و شبكه وجود ندارد.

در صورت استفاده از صمغ عربي به منظور از پيش پراكنده سازي نانو لوله ها، مخصوصاَ در صورت كاربرد نانو لوله هاي تك جداره ((SWNT، ويژگي هاي مكانيكي بتن به طور قابل ملاحظه اي افزايش مي يابد. براي تعيين مقادير بهينه نانو لوله هاي مورد مصرف و نيز شاخص هاي مؤثر در پراكنده سازي نانو لوله ها در مخلوط، به تحقيقات بيشتري نياز است.

  هزينه بالاي افزودن نانولوله هاي كربني به بتن،توجه به مزاياي آن را تحت الشعاع قرار داده است؛ لذا فعاليت هايي در جهت كاهش قيمت نانو لوله ها در حال انجام است كه در اين صورت مزاياي حاصل از افزودن آنها به مواد سيمان بيشتر مورد توجه قرار خواهد گرفت.

  روكش ها، زمينه مطالعاتي ديگري هستند و تحقيق فعالانه اي در مورد روكش هاي محافظ محتوي نانو ذرات براي حفاظت سطحي از بتن در حال انجام است. كاربرد ويژه اين روكش ها در حفاظت در برابر شوره گذاري است. هم اكنون مطالعات به سمت كاربرد برخي از انواع نانو ذرات در چسب هاي (ملات هاي binder) مختلف و نحوه تاثير آنها بر روي ويژگي هاي كليدي مرتبط با فرسايش بتن، مانند ممانعت از انتقال يون هاي كلر، مقاومت در برابر دي اكسيد كربن، پخش بخار آب، جذب آب و عمق نفوذ، هدايت مي شوند. تا كنون نوعي حلال متشكل از رزين اپوكسي با وزن مولكولي پايين و نانو ذرات رس (nano-clay )، نتايج اميد وار كننده اي را نشان داده است.

تحقيقات كنوني نشان داده اند كه حسگر هاي مبتني بر فناوري نانو مي توانند كاربردهاي زيادي در سازه هاي بتني، به منظور كنترل كيفيت و پايش دوام بتن داشته باشند. به طوري كه اين حسگرها مي توانند براي هدف هاي مختلفي؛از جمله 1)اندازه گيري چگالي بتن؛

 2) نظارت بر فرآيند عمل آوري بتن و اندازه گيري ميزان افت(انقباض) بتن؛

 3) اندازه گيري پارامتر هاي كليدي معين و اثر گذار بر دوام بتن مانند دما،رطوبت،غلظت كلر،PH، دي اكسيد كربن،ميزان خستگي(تنش)، خوردگي ميلگردها وارتعاش( ويبراسيون)، طراحي شوند.

با توجه به مزیت های کاربرد نانو مواد دربتن می توان در صنایع مختلف معدنی استفاده نمود که عبارتند از :

لاینینگ دیواره های تونل ها به علت داشتن استحکام بالا و مقاومت فشاری وخمشی و تراکم و...

در تونل های راه به دلیل خاصیت باز تابندگی می توان از این نوع بتن ها در دیواره ها استفاده نمود که فضای روشنی را فراهم می سازدو باعث کاربرد لامپهای کمتر می شود.

بدلیل مقاومت در برابر نفوذ اب دیگر نیاز به نوارهای واتر استاب که از نفوذ اب به بتن جلوگیری می کنددر دیواره ها نیست.

به علاوه این بتن ها به دلیل دارا بودن ترکیبات مناسب چسبندگی مناسب با شبکه های فولادی(مش) ارجحیت استفاده نسبت به بتن های معمولی را دارند.

 همچنین به دلیل تراکم و مقاومت در برابر سطوح تنش استفاده از این نوع بتن ها به عنوان دوغاب و خمیر پر کننده چال هایی که در ان راک بولت (میل مهار)نصب شده است توصیه می شود.

 

+ نوشته شده در  سه شنبه هجدهم فروردین 1388ساعت 18:58  توسط سحر.شایسته  | 

کاربرد نانوتکنولوژی:

   با نانوتکنولوژی می توان نانو روبوت هایی را ساخت که به جریان خون انسان ارسال شوند تا بدون این که به بدن انسان آسیبی به بدن انسان برسانند سلول های سرطانی را از بین میبرند.

   در حال حاضر شرکت آرایشی-بهداشتی اورال محصولات خود را با استفاده از این فناوری تولید می کند. و یا در کشور آلمان کیف موبایل هایی ساخته شده که۹۹/۹۹٪ امواج مضر را به بدن مخصوصا" قلب و مغز نمی دهد. این کیف هم اکنون در تهران فروخته میشود و شما می توانید آن را از داروخانه های بزرگ تهیه کنید.

+ نوشته شده در  سه شنبه یازدهم فروردین 1388ساعت 17:49  توسط سحر.شایسته  | 

  

  

  نانوتکنولوژی چیست؟

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.

  
+ نوشته شده در  سه شنبه یازدهم فروردین 1388ساعت 17:21  توسط سحر.شایسته  | 

نانو تكنولوژي ، علم ذرات ريز


نانو تكنولوژي با استفاده از ساختارهاي ملكولي پيچيده مانند سلول انسان و 100 برابر محكم تر از فولاد، آغازگر يك تحول صنعتي خواهد بود.
اين تكنولوژي جديد، از طريق دستكاري اتم ها، محصولات جديد و روش ساخت آنها را تغيير مي دهد، به طوري كه مواد حاصل، كوچكتر، محكم و سبك باشند.
تاكنون تنها محصولات اندكي بر اين اساس توليد شده اند كه از آن جمله مي توان پارچه هاي مقاوم در برابر رنگ‌آميزي و بسته بندي هاي مواد غذايي تازه را نام برد كه وارد بازار شده اند. اما برخي دانشمندان پيش بيني مي كنند نانو تكنولوژي بالاخره تنها فن آوري باقي، خواهد بود.
به گفته جرج استفانو پالس، استاد مهندسي شيمي در انستيتوي تكنولوژي ماساچوست اين فن آوري فراگير خواهد شد. وي با انعكاس نظر ديگر طرفداران نانوتكنولوژي اظهار مي دارد كه كشورهاي صنعتي در همه جنبه‌هاي صنعت از اين علم بهره مي جويند.
يك نانو مقياس يك ميليونيم متر يا حدودا به اندازه 10 اتم هيدروژن است. و اين معادل با يك هشتادهزارم قطر موي انسان است.
اكنون دانشمندان به كمك ميكروسكپ هاي پيشرفته مي توانند اتم هاي مجزا را جايي كه مايلند، قرار دهند. كاربردهاي بالقوه نانو تكنولوژي بسيارند كه از آن جمله به كامپيوترهاي ميكروسكپي، آنتنهاي كشنده سرطان و موتورهاي غيرآلوده كننده ماشين ها مي توان اشاره كرد.

موانع موجود
اينكه چه زماني به همه اين اهداف مي توان دست يافت موضوع ديگري است. طبق محاسبات علمي، تا يك آينده روشن براي نانوتكنولوژي 20-10 سال راه است و موانع مهم موجود بايد برطرف شوند.
اولين مشكل كمبود توليد انبوه اقتصادي است. برخي ابزار پيچيده تر نيازمند استقرار دقيق ميليون ها اتم هستند. به گفته جرج بارباستاتيس، استاديار مهندسي مكانيك در MIT ، ساخت چنين ابزاري شايد به اندازه عمر جهان طول بكشد.
ديگر چالش موجود برقراري ارتباط بين مقياس نانو و مقياس ماكروسكپي است. به عبارت ديگر كوچكي يك ابزار نانو هنگامي كه بايد به سيم هاي بزرگ متصل شود، آن را بي استفاده مي كند. مشخص نيست چگونه دانشمندان اين مشكلات را برطرف خواهند كرد.
فرانچسكو استلاسي، استاديار علم مواد در MIT مي گويد اميد زيادي درباره ساختن ابزار ريز وجود دارد، بدون آن نياز به ارايه تلاش دلايل منطقي در اين مورد وجود داشته باشد. و نگراني ناشي از خيال پردازي علمي، نانوتكنولوژي را به «از رده خارج شدن» تهديد مي كند درست مانند نگراني عمومي از غذاهاي اصلاح شده ژنتيكي كه مانع حركت و پيشرفت بيوتكنولوژي در كشاورزي شده و نيز هراس از كودكان طراحي شده ژنتيكي كه تحقيقات سلولهاي تمايز نيافته جنيني (stem cell) را پس زده است.
گروه هاي محيطي خواستار يك مهلت قانوني براي تحقيقات نانوتكنولوژي شده‌اند تا زماني كه عدم وجود هر گونه خطر تهديدكننده اجتماعي ، محيطي و بهداشتي تاييد شود. و تحقق اين امر با توجه به حمايت سياسي از تكنولوژي هاي بسيار پيشرفته در سراسر جهان، بعيد به نظر مي رسد. ايالات متحده سال گذشته 7/3 ميليون دلار را به يك برنامه تحقيقاتي نانوتكنولوژي چهار ساله تخصيص داده است. اتحاديه اروپا و ژاپن نيز بشدت در زمينه اين تكنولوژي جديد سرمايه گذاري كرده اند.

تجارت بزرگ
شركت هاي بزرگ نيز از اين قافله عقب نمانده اند. از اين رو شركت هاي بزرگي همچون جي. اي ، اينتل، موتورولا، آي.بي.ام كه فريفته بازاري با بيليون ها دلار سود شده اند، به طور قابل ملاحظه‌اي در اين تحقيقات وارد گشته اند.
دو صنعت مهم جهاني كه توانايي بهره مندي از نانوتكنولوژي را دارند، الكترونيك و بيوتكنولوژي هستند. در حوزه بيوتكنولوژي، دانشمندان در انديشه ريز ذرات ساخته شده از طلا هستند كه از دور پرتاب مي شوند تا سلول هاي سرطاني را از بين ببرند.
اين پروژه همان جنبه اي را به نانوتكنولوژي مي دهد كه بيوتكنولوژي در دهه 1980 داشت; زماني كه دانشمندان و پيشگامان اين علم همگام با هم، جهت توسعه صنعتي با پيشرفتهاي جديد در تحقيقات ژنتيك فعاليت مي كردند.
نانوتكنولوژي نويدبخش ايجاد ثروت است، اما سرمايه گذاران جسور، درك متفاوتي از آن دارند. آنها در تلاشند تا طبقه بندي درهمي از كاربردهاي جديد را براي كي علم بيابند كه بتواند حتي با تجربه ترين محققين را مشوش كند. برخلاف بيوتكنولوژي كه در آن دامنه اي از محصولات آينده عمدتا به گروهي محدود مي شود كه در درمان بيماري هاي مختلف بكار مي روند، محصولات نانوتكنولوژي را مي توان در امور بهداشتي و سلامتي در ساختن تراشه براي علم هوافضا، و با ايجاد چالشها براي سرمايه گذاران جسور و متخصصان كه تنها در يك زمينه تبحر دارند، بكار برد.

+ نوشته شده در  سه شنبه یازدهم فروردین 1388ساعت 11:54  توسط سحر.شایسته  | 

نانو تكنولوژي ، علم ذرات ريز


نانو تكنولوژي با استفاده از ساختارهاي ملكولي پيچيده مانند سلول انسان و 100 برابر محكم تر از فولاد، آغازگر يك تحول صنعتي خواهد بود.
اين تكنولوژي جديد، از طريق دستكاري اتم ها، محصولات جديد و روش ساخت آنها را تغيير مي دهد، به طوري كه مواد حاصل، كوچكتر، محكم و سبك باشند.
تاكنون تنها محصولات اندكي بر اين اساس توليد شده اند كه از آن جمله مي توان پارچه هاي مقاوم در برابر رنگ‌آميزي و بسته بندي هاي مواد غذايي تازه را نام برد كه وارد بازار شده اند. اما برخي دانشمندان پيش بيني مي كنند نانو تكنولوژي بالاخره تنها فن آوري باقي، خواهد بود.
به گفته جرج استفانو پالس، استاد مهندسي شيمي در انستيتوي تكنولوژي ماساچوست اين فن آوري فراگير خواهد شد. وي با انعكاس نظر ديگر طرفداران نانوتكنولوژي اظهار مي دارد كه كشورهاي صنعتي در همه جنبه‌هاي صنعت از اين علم بهره مي جويند.
يك نانو مقياس يك ميليونيم متر يا حدودا به اندازه 10 اتم هيدروژن است. و اين معادل با يك هشتادهزارم قطر موي انسان است.
اكنون دانشمندان به كمك ميكروسكپ هاي پيشرفته مي توانند اتم هاي مجزا را جايي كه مايلند، قرار دهند. كاربردهاي بالقوه نانو تكنولوژي بسيارند كه از آن جمله به كامپيوترهاي ميكروسكپي، آنتنهاي كشنده سرطان و موتورهاي غيرآلوده كننده ماشين ها مي توان اشاره كرد.

موانع موجود
اينكه چه زماني به همه اين اهداف مي توان دست يافت موضوع ديگري است. طبق محاسبات علمي، تا يك آينده روشن براي نانوتكنولوژي 20-10 سال راه است و موانع مهم موجود بايد برطرف شوند.
اولين مشكل كمبود توليد انبوه اقتصادي است. برخي ابزار پيچيده تر نيازمند استقرار دقيق ميليون ها اتم هستند. به گفته جرج بارباستاتيس، استاديار مهندسي مكانيك در MIT ، ساخت چنين ابزاري شايد به اندازه عمر جهان طول بكشد.
ديگر چالش موجود برقراري ارتباط بين مقياس نانو و مقياس ماكروسكپي است. به عبارت ديگر كوچكي يك ابزار نانو هنگامي كه بايد به سيم هاي بزرگ متصل شود، آن را بي استفاده مي كند. مشخص نيست چگونه دانشمندان اين مشكلات را برطرف خواهند كرد.
فرانچسكو استلاسي، استاديار علم مواد در MIT مي گويد اميد زيادي درباره ساختن ابزار ريز وجود دارد، بدون آن نياز به ارايه تلاش دلايل منطقي در اين مورد وجود داشته باشد. و نگراني ناشي از خيال پردازي علمي، نانوتكنولوژي را به «از رده خارج شدن» تهديد مي كند درست مانند نگراني عمومي از غذاهاي اصلاح شده ژنتيكي كه مانع حركت و پيشرفت بيوتكنولوژي در كشاورزي شده و نيز هراس از كودكان طراحي شده ژنتيكي كه تحقيقات سلولهاي تمايز نيافته جنيني (stem cell) را پس زده است.
گروه هاي محيطي خواستار يك مهلت قانوني براي تحقيقات نانوتكنولوژي شده‌اند تا زماني كه عدم وجود هر گونه خطر تهديدكننده اجتماعي ، محيطي و بهداشتي تاييد شود. و تحقق اين امر با توجه به حمايت سياسي از تكنولوژي هاي بسيار پيشرفته در سراسر جهان، بعيد به نظر مي رسد. ايالات متحده سال گذشته 7/3 ميليون دلار را به يك برنامه تحقيقاتي نانوتكنولوژي چهار ساله تخصيص داده است. اتحاديه اروپا و ژاپن نيز بشدت در زمينه اين تكنولوژي جديد سرمايه گذاري كرده اند.

تجارت بزرگ
شركت هاي بزرگ نيز از اين قافله عقب نمانده اند. از اين رو شركت هاي بزرگي همچون جي. اي ، اينتل، موتورولا، آي.بي.ام كه فريفته بازاري با بيليون ها دلار سود شده اند، به طور قابل ملاحظه‌اي در اين تحقيقات وارد گشته اند.
دو صنعت مهم جهاني كه توانايي بهره مندي از نانوتكنولوژي را دارند، الكترونيك و بيوتكنولوژي هستند. در حوزه بيوتكنولوژي، دانشمندان در انديشه ريز ذرات ساخته شده از طلا هستند كه از دور پرتاب مي شوند تا سلول هاي سرطاني را از بين ببرند.
اين پروژه همان جنبه اي را به نانوتكنولوژي مي دهد كه بيوتكنولوژي در دهه 1980 داشت; زماني كه دانشمندان و پيشگامان اين علم همگام با هم، جهت توسعه صنعتي با پيشرفتهاي جديد در تحقيقات ژنتيك فعاليت مي كردند.
نانوتكنولوژي نويدبخش ايجاد ثروت است، اما سرمايه گذاران جسور، درك متفاوتي از آن دارند. آنها در تلاشند تا طبقه بندي درهمي از كاربردهاي جديد را براي كي علم بيابند كه بتواند حتي با تجربه ترين محققين را مشوش كند. برخلاف بيوتكنولوژي كه در آن دامنه اي از محصولات آينده عمدتا به گروهي محدود مي شود كه در درمان بيماري هاي مختلف بكار مي روند، محصولات نانوتكنولوژي را مي توان در امور بهداشتي و سلامتي در ساختن تراشه براي علم هوافضا، و با ايجاد چالشها براي سرمايه گذاران جسور و متخصصان كه تنها در يك زمينه تبحر دارند، بكار برد.

+ نوشته شده در  سه شنبه یازدهم فروردین 1388ساعت 11:54  توسط سحر.شایسته  | 

nano techنانوتکنولوژی فناوری در مقیاس بسیار کوچک است. یعنی یک میلیاردیم متر. برای درک بهتر مقیاس نانو یک تار موی انسان را در نظر بگیرید.یک نانو متر هزاران برابر کوچکتر است. این تکنولوژی میتواند در رشته های فیزیک/شیمی/زیست شناسی/و... مورد استفاده قرار بگیرد.
از نانوتكنولوژي، بيوتكنولوژي و فناوري اطلاع رساني به عنوان سه قلمرو علمي نام مي برند كه انقلاب سوم صنعتي را شكل مي دهد. از همين روست كه كشورهاي در حال توسعه كه اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، مي كوشند با سرمايه گذاري در اين سه قلمرو، عقب ماندگي خود را جبران كنند. همان گونه كه در اين گزارش مي خوانيد، نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي در تمام حيطه هاي زندگي دارد و از اين رو توسعه آن مي تواند به بهبود و تسهيل زندگي كمك فراوان كند.

اتم سنگ بناي بنيادي ماده است و در نتيجه اتم ها بسيار كوچك هستند. توصيف و تصور جهان در سطح اتم و ملكول دشوار است. اين حيطه از علم به قدري عجيب است كه بخشي خاص از فيزيك به آن اختصاص يافته شده كه مكانيك كوانتم نام دارد. هدف اين علم براي توصيف رخدادها در سطح اتم است.اگر قرار بود توپ تنيس را به طرف ديوار پرتاب كنيد و توپ از آن بگذرد و به سوي ديگر ديوار برود، حتماً تعجب مي كرديد. اما اين دقيقاً همان اتفاقي است كه در مقياس كوانتم رخ مي دهد. در مقياس بسيار كوچك، خواص ماده مانند رنگ، مغناطيس و توانايي انتقال برق نيز به شكل غيرمنتظره تغيير مي كند. ديدن جهان اتم به معناي عادي كلمه ميسر نيست، چون خواص آن كوچكتر از طول موج نور قابل ديدن است. اما در سال 1981 پژوهشگران شركت آي بي ام نوعي ميكروسكوپ ساختند كه نام آن STM بود. اسم اين ميكروسكوپ در واقع از يك خاصيت در مكانيك كوانتم گرفته شده بود كه در ميكروسكوپ ياد شده به كار مي رود. اين دستگاه مي توانست پستي و بلندي هاي در مقايس جهان نانو را نشان دهد. ميكروسكوپ STM اين امكان را به دانشمندان داد كه براي اولين بار اتم ها و ملكول ها را ببينند. تصاوير اين ميكروسكوپ به زيبايي و وضوح تصاوير طبيعت اما در مقياس تصورناپذير نانومتر بود.

يك نانومتر يك ميليارديم متر يا حدوداً به طول 10 اتم هيدروژن است. با وجودي كه دانشمندان از سال هاي دهه 1950 درباره بررسي مواد در اين مقياس تلاش كرده بودند، آنان ناچار شدند تا اختراع ميكروسكوپ STM صبر كنند تا به هدف خود برسند.

عموماً در اين باره توافق وجود دارد كه نانوتكنولوژي اشياء بين يك تا 100 نانومتر را در بر مي گيرد، هر چند كه اين تعريف تا حدي قراردادي است. برخي افراد اجسامي به كوچكي يك دهم نانومتر را نيز در نظر مي گيرند كه به اندازه پيوند بين دو اتم كربن است. در ديگر سوي اين گستره در اجسام بزرگتر از 50 نانومتر قوانين فيزيك كلاسيك صدق مي كند.

مواد بسياري هستند كه داراي خواص اجسام در مقياس نانو هستند اما اسم نانوتكنولوژي به آنها اطلاق نمي شود. نانوتكنولوژي در پي آن است تا از خواص عجيب اجسام در مقياس بسيار كوچك استفاده كند.

جورج اسميت سرپرست بخش علم مواد در دانشگاه آكسفورد گفت در مقياس نانو، خواص «جديد، هيجان انگيز و متفاوتي» يافت مي شود. با كوچك تر شدن اجسام، نسبت بين فضاي سطح و حجم آن افزايش مي يابد. اين امر بدان علت مهم است كه اتم هاي موجود در سطح يك ماده معمولاً بيشتر از اتم هاي مركز آن واكنش نشان مي دهند. از اين رو، اگر نقره به ذرات بسيار كوچك تبديل شود، خواص ضدميكروبي پيدا مي كند كه در حجم انبوه آن وجود ندارد. يك شركت با توليد ذرات ريز از تركيب اكسيد سديم از اين خاصيت استفاده مي كند و ماده اي توليد مي كند كه خاصيت كاتاليزوري آن بيشتر است.

در اين جهان ناديدني، ذرات كوچك طلا در دماي چند صد درجه پايين تر ذوب مي شود و مس كه معمولاً رساناي خوب الكتريسيته است، ممكن است در لايه هاي نازك و در مجاورت ميدان مغناطيسي مقاوم شود.

الكترون ها (مانند همان توپ تنيس خيالي) مي توانند از نقطه اي به نقطه ديگر بجهند و ملكول ها مي توانند همديگر را از مسافت هاي متوسط جذب كنند. اين خاصيت به برخي حشرات اجازه مي دهد روي سقف راه بروند، چون موهاي ريز كف پايشان به سقف مي چسبد.

اما يافتن خواص جديد در مقياس نانو گام نخست است. گام بعدي استفاده از اين دانش است. توانايي ساخت اجسام با دقت اتمي اين امكان را به دانشمندان مي دهد كه موادي با خواص بهتر يا جديد نوري، مغناطيسي، حرارتي يا الكتريك توليد كنند.

اكنون انواع جديدي از ماده توليد مي شود. مثلاً شركت نانوسونيك در ويرجينيا لاستيك فلزي توليد كرده است. اين ماده مانند لاستيك انعطاف و انحنا مي پذيرد اما الكتريسيته را مانند فلزي محكم منتقل مي كند. مركز تحقيقاتي جنرال الكتريك در پي ساخت سراميك انعطاف پذير است. در صورت موفقيت، از اين ماده مي توان در ساخت قطعات موتور جت استفاده كرد و موتورهايي ساخت كه در دماي بيشتر با كارايي بهتري كار كند. چندين شركت مشغول كار روي موادي هستند كه روزي به صورت رنگ به سلول هاي خورشيدي بدل خواهد شد.

از آنجايي كه نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي دارد، بسياري از افراد فكر مي كنند اين علم اهميتي به مانند برق يا پلاستيك پيدا كند. مطالعات نشان مي دهد نانو تكنولوژي با بهبود مواد و محصولات و توليد مواد كاملاً جديد بر تمام صنايع تأثير خواهد گذاشت. افزون براين، فعاليت در حد كوچكترين مقياس ها به پيشرفت هاي مهم در عرصه هايي مانند الكترونيك، انرژي و پزشكي زيستي خواهد انجاميد.

آغاز نانوتكنولوژي

نانو تكنولوژي از يك رشته علمي خاص مشتق نمي شود. با وجودي كه نانو تكنولوژي بيشترين وجه مشترك را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملكول شالوده بسياري از علوم است و در نتيجه دانشمندان حوزه هاي علمي به آن جذب مي شوند. برآورد مي شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تكنولوژي كار مي كنند. تحقيقات در مقياس بسيار ريز در رشته هاي الكترونيك، نوروبيوتكنولوژي به ترتيب نانوالكترونيك، نانو اپتيكس و نانو بيوتكنولوژي نيز ناميده مي شود.

پيشوند نانو از كلمه يوناني به معناي كوتوله مشتق مي شود. براساس برآورد شركت لاكس ريسرچ در نيوريورك، بودجه كل تحقيق و توسعه نانو تكنولوژي دولت ها و شركت ها در سراسر جهان در سال 2004 بيش از 6/8ميليارد دلار بود. نيمي از اين بودجه از جانب دولت ها تأمين مي شد. اما به پيش بيني لاكس ريسرچ در سال هاي آينده، شركت ها احتمالاً بودجه بيشتري از دولت ها صرف اين علم خواهند كرد.

در آمريكا، پس از طرح فرستادن انسان به كره ماه، نانو تكنولوژي بيشترين بودجه را از دولت فدرال دريافت كرده است. در سال ،2004 دولت آمريكا 6/1ميليارد دلار صرف نانو تكنولوژي كرد، يعني دو برابر بودجه طرح ژنوم انسان در اوج انجام آن. در سال 2005 قرار است 982ميليون دلار ديگر صرف آن شود. در مكان دوم بودجه نانو تكنولوژي ژاپن قرار دارد. بسياري از كشورهاي در حال توسعه مانند هند، چين، آفريقاي جنوبي و برزيل جزو كشورهايي هستند كه بيشترين بودجه را در اين زمينه صرف مي كنند.

در خلال شش سال پيش از ،2003 سرمايه گذاري در نانو تكنولوژي توسط سازمان هاي دولتي هفت برابر شده است. اين حجم سرمايه گذاري انتظارات را به اندازه اي افزايش داده است كه شايد قابل تحقق نباشد. برخي معتقدند شركت هاي نانو تكنولوژي مانند حباب شركت هاي اينترنت در سال هاي اخير از بين خواهند رفت. اما دلايلي وجود دارد كه نشان مي دهد درباره مخاطرات آن گزافه گويي شده است. سرمايه گذاران خصوصي اكنون بسيار محتاط تر از دوره رونق شركت هاي اينترنت هستند و بيشتر پولي كه دولت ها در اين زمينه اختصاص مي دهند، صرف علوم پايه و فناوري هايي مي شود كه تا سال ها در اختيار همگان قرار نخواهد گرفت.

با اين حال كيفيت برخي محصولات موجود با كاربرد نانو تكنولوژي بهبود يافته است و در چند سال آينده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ريز نقره، بانداژ ضد سوختگي خاصيت ضد ميكروبي پيدا كرده است. با اتصال ملكول هاي ايجاد كننده مانع به فيبر پنبه، پارچه هايي توليد شده است كه ضد لكه و بو است. راكت هاي تنيس با افزودن ذرات ريز تقويت شده است. در درازمدت نانو تكنولوژي به نوآوري هاي بزرگتري خواهد انجاميد، از جمله انواع جديد حافظه كامپيوتر، فناوري پزشكي و روش هاي توليد انرژي بهتر مانند سلول هاي خورشيدي.

طرفداران اين فناوري مي گويند نانو تكنولوژي به توليد انرژي پاك و توليد بدون مواد زائد و غيره خواهد انجاميد. مخالفان آن معتقدند نانوتكنولوژي باعث ايجاد نوعي نظام شناسايي بين المللي و آسيب به فقرا، محيط زيست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر مي رسد هر دو گروه در مورد استدلال هاي خود گزافه گويي مي كنند، اما به هرحال بايد از نانو تكنولوژي استقبال كرد.

منبع: اكونوميست   نوشته : رضا محتشم

منبع : www.hamshahri.org

+ نوشته شده در  سه شنبه یازدهم فروردین 1388ساعت 11:51  توسط سحر.شایسته  |