نانو تکنولوژی ؛ تعاریف و کاربرد ها
چکیده
: هدف اصلی نگارنده این بوده است که با توجه به فراخوان گروه آموزش
راهنمایی استان در راستای فناوری های نوین و نانو ؛ اندیشه اصلی نانو و
کاربرد های آن را بیشتر به دانش آموزان بشناسانیم و در انتها نکاتی راجع به
نحوه تدوین مقاله ارائه می گردد. نتایج حاکی از آنست که جهان امروز متاثر
از سه فناوری نانو، اطلاعات و ارتباطات و زیست فناوری است . نانو فناوری به
فناوری مولکولی اطلاق می شود که مواد در اثر این ابعاد خواص فیزیکی آنها
تغییر می کند . در اثر آن کاربرد های مواد تغییر کرده ومی تواند مصارف
مختلفی تولید کند. مثلا چوب نانویی که ضد آتش است . در ادامه نمونه کاربرد
هایی از این فناوری مطرح گردید.
مقدمه
وبیان مسئله : درك ماهيت مواد و چگونگي ساختارهاي آنها هميشه از اهميت
ويژه اي برخوردار بوده است . مواد علاوه بر اينكه جزء مواهب طبيعت به شمار
مي آيند ، در ساخت وسايل و تامين احتيجات انسان نقش عمده اي دارند . علم هم
به تناسب پيشرفتي كه در چند سال اخير داشته ،توانسته است ديدگاه درستي از
ماده و توانايي هاي آن پيدا كند به گونه ايکه اکنون با بررسي زمينه هاي
اتمي و زير اتمي مواد و عناصر، امكان ساخت و بنا گذاري مدل هاي جديدتري از
مولكول ها فراهم شده است . در اين نوشتار كاربردهاي اين فناوري را مورد
بررسي قرار مي دهيم . با اين اميدكه شما نيز از فناوري معرفي شده نهايت
استفاده را داشته باشيد . 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. از فناوري نانو به عنوان "رنسانس
فناوري" و" روان كننده جريان سرمايه گذاري " ياد مي شود. ورود محصولات
متكي بر اين فناوري جهشي بس عظيم در رفاه و كيفيت زندگي و توانائي هاي
دفاعي و زيست محيطي به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائي هاي بزرگ
اقتصادي خواهد شد . هم اكنون بخش هاي دولتي و خصوصي كشورهاي مختلف جهان
شامل ژاپن ، آمريكا، اتحاديه اروپا، چين، هند، تايوان، كره جنوبي،
استراليا، اسرائيل و روسيه در رقابتي تنگاتنگ بر سر كسب پيشتازي جهاني در
لااقل يك حوزه از اين فناوري به سر ميبرند . هم اكنون روي هم رفته حدود 30
كشور دنيا در زمينه فناوري نانو داراي "برنامه ملي" يا درحال تدوين آن
هستند، وطي پنچ سال گذشته بودجه تحقيق و توسعه در امر فناوري نانو را به
5/3 برابر افزايش داده اند. كشورهاي ژاپن و آمريكا نيز فناوري نانو را
اولين اولويت كشور خود در زمينه فناوري اعلام كرده اند . ادبیات تحقیق :
- نانوتكنولوژي از كجا آمده است؟ o براي اولين بار ريچارد فينمن برنده
جايزه نوبل فيزيك پتانسيل نانوعلم را در يك سخنراني تكاندهنده با نام "
درپايين اتاقهاي زيادي وجود دارد"، مطرح كرد . فينمن اصرار داشت، كه
دانشمندان ساخت وسائلي را،كه براي كار در مقياس اتمي لازم است، شروع كنند.
اين موضوع مسكوت ماند، تا اينكه اريك دركسلر (دانشجوي تحصيلات تكميليMIT )
نداي فينمن را شنيد و يك قالبكاري براي مطالعه "وسايلي كه توانايي حركت
دادن اشياء مولكولي و مكان آنها را با دقت اتمي دارند" ايجاد كرد، كه در
سپتامبر 1981 در مقالهاي با نام " پروتئين راهي براي توليدانبوه مولكولي
ايجاد ميكند" آن را ارائه داد. دركسلر آن را با كتابي بنام " موتورهاي
خلقت" دنبال كرد و توسعه مفهوم نانوتكنولوژي را همانند يك كوشش علمي ادامه
داد. اولين نشانه هاي ثبتشده از اين مفهوم نانوتكنولوژي تغيير مكان دادن
اشيا مولكولي، در سال 1989 بود، موقعي كه دانشمندي در مركز تحقيقات
آلمادنIBM اتمهاي منفردگزنون را روي صفحه نيكل حركت داد، تا نام IBM را روي
سطح نيكل نقش كند. - آيا نانوتكنولوژي خياليتر از علم است؟ o 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 چرا این مقیاس طول اینقدر مهم است؟ خواص موجی شکل
(مکانیک کوانتومی) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از
جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر میپذیرند. با تولید ساختارهایی در
مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب ، خواص
مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود
میآید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژیهای جدیدی با کارآیی
بالا منتهی میشود که پیش از این میسر نبود.نظام سیستماتیک ماده در مقیاس
نانومتری ، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه
میدهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرار داده و مواد جدیدی را با
استفاده از روشهای جدید خود-اسمبلی بسازیم. در روش خود- اسمبلی به هیچ
روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست. این ترکیب پر قدرت
علم مواد و بیوتکنولوژی به فرآیندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد.
روش
پژوهش : این مقاله در جستار کتابخانهای در میان متون الکترونیکی وب سایت
ها و وبلاگهای مرتبط در پی پاسخ دادن با این اندیشه است که :
فناوری نانو به چه معناست ؟
هدف اول پژوهش : نانوتكنولوژي چست؟
نانوتكنولوژي
مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. یک نانومتر یک میلیاردم متر
است .این مقدار حدودا چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد 2.5
نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. کوچکترین آی سیهای امروزی با
ابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم ، حدود یک میلیون
اتم را در بردارند. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازهای حدود 10
نانومتر ، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است.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 می شود.
توليد ، مواد و محصولات صنعتي :
نانوتكنولوژي تغيير بنياني مسيري است كه در آينده، موجب ساخت مواد و
ابزارها خواهد شد. امكان سنتز بلوكهاي ساختماني نانو با اندازه وتركيب به
دقّت كنترلشده و سپس چيدن آنها در ساختارهاي بزرگتر، كه داراي خواص
وكاركرد منحصربهفرد باشند، انقلابي در مواد و فرآيندهاي توليد آنها، ايجاد
ميكند. محقّقين قادر به ايجاد ساختارهايي از مواد خواهند شد كه در طبيعت
نبوده و شيميمرسوم نيز قادر به ايجادشان نبودهاست. برخي از مزاياي
نانوساختارها عبارتست از: مواد سبكتر، قويتر و قابل برنامهريزي ؛ كاهش
هزينة عمر كاري از طريق كاهش دفعاتنقص فنّي ؛ ابزارهايي نوين بر پاية اصول و
معماري جديد ؛ بكارگيري كارخانجاتمولكولي يا خوشهاي كه مزيّت مونتاژ
مواد در سطح نانو را دارند
