نانوتکنولوژی چیست ؟

نانوتکنولوژی چیست ؟
تعریف نانوتکنولوژی :

واژه ی نانوتکنولوژی ( Nanotechnology) در سال های اخیر به صورت مکرر در رسانه ها گفته شده است . منابع خبری اعلام می کنند که نانوتکنولوژی انقلاب علمی آینده است . نانوتکنولوژی وعده هایی از جمله : کامپیوترهای سریع تر ، درمان سرطان ها و حل بحران انرژی را به ما می دهند ؛ اما نانوتکنولوژی دقیقاً به چه معناست ؟ و آیا این تکنولوژی توان برآورده کردن این وعده ها را دارد ؟
تعریف رسمی نانوتکنولوژی که به وسیله ی ( National Nanotechnology Initiative NNI ) ارائه شده است به شرح زیر است :
نانوتکنولوژی فهم و کنترل مواد در ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر است . که در ابعاد 1 ـ 100 نانومتر ، پدیده های منحصر به فرد ، انسان را قادر می سازند تا کاربردهای جدیدی ابداع کند . نانوتکنولوژی شامل علم در ابعاد نانو ، مهندسی و تکنولوژی می شود .
نانوتکنولوژی با عکسبرداری ، اندازه گیری ، مدل سازی و دستکاری مواد در این طول ابعاد ( 1 تا 100 نانومتر ) درگیر است .
تعریف NNI را می توان به سه بخش اساسی تقسیم کرد :
1 ـ نانوتکنولوژی بسیار بسیار کوچک است .
هنگامی که چیزی در ابعاد نانو باشد ؛ ابعاد آن حداقل در یک بعد در حد 1 تا 100 نانومتر است . بنابراین به علت آن این مواد بسیار بسیار کوچک هستند با چشم دیده نمی شوند . حتی با میکروسکوپ های نوری خاص نیز دیده نمی شوند . دانشمندان برای دیدن این مواد مجبور به استفاده از وسایلی از جمله میکروسکوپ های پروبی روبشی ( SPM ) هستند . بعضی از مواد همواره در ابعاد نانو هستند . مثلاً مولکولهای آب و یا اتم های سیلسیم ( Silicon) .
به هر حال ، اخیراً دانشمندان توانسته اند از ابزارهای جدید استفاده کنند و با پروسه هایی به تولید و دستکاری عموم مواد بپردازند و در این پروسه از ابعاد بزرگ به این ابعاد ( نانو ) برسند . مثلاً تولید نانو ذرات Tio2 ( تیتانیم اکسید ) .
2 ـ در ابعاد نانو ، مواد از خود رفتارهای متفاوتی نشان می دهند .
در ابعاد نانو ، بسیاری از مواد معمولی از خود خواص غیر عادی ارائه می دهند به عنوان مثال مقاومت الکتریکی فوق العاده پایین ، نقطه ذوب پایین تر و یا واکنش شیمیایی سریع تر برای مثال ، در ابعاد ماکرو ، طلا ( Au) درخشنده و زردرنگ است در حالی که زمانی که ابعاد آن به 24 نانومتر ( nm) برسد به رنگ قرمز در می آید . ( شکل 1 ) . طلا با اندازه ی ذرات ریزتر با نور واکنش متفاوت تری دارد ، بنابراین ذرات طلا رنگ های مختلفی را با توجه به عواملی آشکار می کند . این عوامل اندازه ی نانو ذرات طلا و همچنین شکل این ذرات است . که با توجه به آنها رنگ نانو ذرات طلا، قرمز ، زرد و یا آبی می باشد .
مثال دیگر از نانوذرات که به نظر می رسد مطابقتی با ابعاد ماکروسکوپیک خود ندارند موادی است که در کرم های ضد آفتاب کاربرد دارد. اکسید تیتانیم ( Tio2) برای کرم های ضد آفتاب و موانع نور خورشید مورد استفاده قرار می گیرد . این مواد یکی از اجزایی است که باعث می شود رنگ کرم سفید به نظر برسد . تولیدکنندگان اکنون از نانوذرات برای تولید کرم ها و ژل های شفاف استفاده می کنند که علت آن شفافیت و بی رنگی نانوذرات Tio2 است .

خواص دیگر مواد نیز هنگامی که در ابعاد نانو هستند تغییر می کند . برای مثال آلومینیوم ( AL) فلزی نرم و درخشان است که برای تولید قوطی های لیموناد مورد استفاده قرار می گیرد . در ابعاد نانو ، آلومینیوم بسیار واکنش پذیر و قابلیت انفجار دارد . نانوذرات بسیار واکنش پذیرند زیرا وسعت سطح آنها از حالت ماکروسکوپیک بیشتر است.
3 ) محقیقن می خواهند این رفتارهای متفاوت و غیر عادی مواد در ابعاد نانو را برای ایجاد تکنولوژی جدید تحت کنترل قرار دهند .
با تحت کنترل قرار دادن این رفتارهای جدید ، محقیقن در رشته های مختلف آرزوی ساخت وسایل جدید از تولیدات روزانه مثل جوراب های آنتی باکتریال و راکت های تنیس سبکتر گرفته تا سلولهای خورشیدی و کامپیوترهای سریع تر و کوچکتر یا درمان های دارویی گزینشی را دارند .
بسیاری از دانشمندان فکر می کنند که احتمال تحقق این آرزوها بالا باشد .

آیا ipod Nano نمونه ای از نانوتکنولوژی است ؟

تولیدات توسعه یافته با فناوری نانو هم اکنون در اکثر مراکز فروش یافت می شوند . ولی در هیچ یک از این تولیدات ، اتیکت « نانو » که مشخص کننده ی بهره گیری تولید کننده از فناوری نانوتکنولوژی است وجود ندارد . بعضی از تولید کنندگان از پیشوند « نانو » برای ایجاد ارتباط بین اندازه ی کوچک تولیدات منحصر بفردشان استفاده می کنند که این بیشتر برای ایجاد پتانسیل فروش بیشتر است . به علاوه قصد آنها ، فروش بیشتر این وسیله با توجه به شور و اشتیاقی است که در زمینه ی فناوری نانوتکنولوژی به راه افتاده است . برای مثال تولید کنندگان ماشین در هندوستان اخیراً Tata Nano را به بازار فروش اتومبیل ارائه کرده اند ( شکل 2 ) . این ماشین به طور یقین در ابعاد نانو ساخته نشده است . اما طراحان نام نانو را برای این تولیدشان استفاده کردند تا به علاقه مندان خرید این خودروها بگویند که این خودرو با فناوری بالا و اندازه ی کوچک ساخته شده است .

البته این تنها مثال برای این مورد در بازار امروزی نیست . مثلاً پخش کننده های موسیقی ( MP3 یا MP4 ) با نام Ipod Nano تولید شده اند که این پخش کننده های موسیقی در ابعاد نانومتری نیستند اما ابعادشان از ipod های تولیدی توسط این کمپانی کوچکترند ( شکل 3 ) به هر حال ، این وسایل از نانوتکنولوژی در تراشه ها و مدارهای الکترونیکی استفاده شده است همانگونه که در مدارات الکتریکی و تراشه های لپ تاپ شما از این فناوری بهره برداری شده است . تولیداتی نیز وجود دارند که در آنها از نانوتکنولوژی استفاده شده است . اگر چه در نام این وسایل و تولیدات علامتی نیامده است ! یکی از اتفاق های معمولی استفاده از نانوذرات نقره در تولیدات مصرفی ( Consumer Products) است . نقره به طور ذاتی آنتی باکتریال است . برای کنترل عوامل باکتریایی از زمان های قدیم استفاده می شده است . با وارد کردن نقره با ابعاد در حد نانو در منسوجات ، پلاستیک ها و وسایل خانه ( شکل 4 ) ، تولید کنندگان می توانند موجب کشته شدن باکتریها با مقدار کمی نقره شوند بدون اینکه خواص دیگر این تولیدات تحت شجاع قرار گیرد .

به هر حال ، مسئله ی استفاده از نقره در این وسایل یک ریسک تلقی می شود زیرا هنوز مشخص نشده است که آیا نانوذرات نقره مقاومت باکتریها را در مقابل عوامل آنتی باکتریال بالا می برند یا نه ؟
پروژه های بخش نانوتکنولوژی باعث تولید محصولاتی شده است که به طور واقعی در آنها از نانوتکنولوژی بهره برده شده است . به هر حال به خاطر طبیعت اختصاصی بودن این تولیدات و داشتن حالت راز مانند : توضیحاتی دقیق در مورد نحوه ی استفاده از نانوتکنولوژی در این وسایل موجود نمی باشد .

نتیجه ی بحث :

نانوتکنولوژی به عنوان « تکنولوژی بزرگ آینده » لقب گرفته است . این تکنولوژی منادی راه کارهایی جهت درمان سرطان ها ، استقلال انرژی ، توسعه ی وسایل الکترونیکی و تهیه ی آب سالم برای کشورهای جهان سوم است . با یک چنین کاربردهای گوناگون ، نانوتکنولوژی ظرفیت تغییر دنیایی که ما در آن زندگی می کنیم را دارا می باشد همانگونه که کامپیوترجامعه را در 30 سال گذشته تغییر داده است . اما برای به انجام رساندن چنین شاهکاری دانشمندان و مهندسین بخش نانو هنوز تحقیقات بسیاری پیش رو دارند و باید بفهمند که مواد با ابعاد نانو چگونه کار می کنند و چگونه می توان آنها را تولید کرد . البته من معتقدم که کاربردهای نانوتکنولوژی بیشتر در فروشگاه ها دیده می شوند تا در جاهای دیگر .
مثالی از تحقیقات در حال انجام مشارکت بین پروفسور Naomi Halas و Jennifer West در دانگشاه Rice است . این دو پژوهشگر در حال بررسی روش های درمانی سرطان به وسیله ی نانو شل های طلا هستند که البته این تحقیق هنوز در مرحله ی تحقیق و پژوهش است . اما ممکن است به واسطه ی آن بسیاری از روش های درمانی جدید در آینده به وجود آید .
منبع:www.mrsec.wisc.eduEdet cnano techindex.html