حوادث هسته ای

حوادث هسته ای

زمانی که انفجار هسته ای روی می دهد، نور وگرمای شدیدی تولید می شود و موج حاصل از انفجار باعث انتشار مواد رادیواکتیو تا چندین کیلومتر در سطح زمین می شود و این امر باعث آلودگی آب، خاک، و هوا می گردد. تمامی سلاح‌ها و ابزار هسته‌ای در زمان انفجار باعث بروز پیامدهای مهلک و مرگ‌آور مانند، نورکورکننده،‌ گرمای شدید (تشعشعات حرارتی)، تشعشعات هسته‌ای اولیه، انفجار، آتش‌سوزی ناشی از اصابت جرقه‌های آتش ، گرما، و آتش‌سوزی‌های ثانویه بواسطه انهدام و خرابی می‌شوند.

مخاطرات ناشی از انفجار موادهسته‌ای

پیش‌بینی میزان، ماهیت و زمان ورود مواد رادیواکتیو کار ساده‌ای نیست.
اثرات این مواد بر روی پراکندگی جغرافیایی این چنین بیان می‌شود:

اندازه و قدرت این سلاح‌ها:

هرچه یک بمب قوی‌تر باشد اثرات آن تا مسافت‌های خیلی دور هم می‌‌رسد
اینکه بمب در چه ارتفاعی از زمین منفجرشده است نکته قابل توجهی است، چرا که این امر میزان اثرات انفجار را مشخص می‌کند.

ماهیت سطح زیرین (محل ) انفجار :

برخی مواد نسبت به سایر مواد خیلی سریع‌تر مبدل به آئرسل های رادیواکتیو ‌می‌شوند.
در این راستا، سطوح مسطح در بروز پیامدهای ناشی از انفجار مستعدتر هستند.

شرایط آب و هوایی موجود:

سرعت و جهت باد بر زمان ورود باران رادیو‌اکتیو تأثیر زیادی دارد و بارش باران باعث شستشوی ذرات ریز باقی مانده از انفجارات هسته ای از جو می‌شود .

باران رادیواکتیو

حتی اگر افراد بواسطه دوری از محدودة انفجار خیلی تحت تأثیر مستقیم آلودگی های ناشی از انفجارات هسته ای قرارنگرفته ‌باشند، باز هم این احتمال می‌رود که متأثر از باران رادیواکتیو شده باشند.
هر انفجار هسته‌ای بارش ایجاد می‌کند.
انفجار نزدیک سطح کره زمین نسبت به انفجار در ارتفاعات بالاتر و دورتر، بارش وسیع و بزرگ‌تری را ایجاد می‌کند.
این بدان معناست که گرمای ناشی از انفجار هسته‌ای باعث ایجاد یک جبهه جریان هوا رو به بالامی‌شود که ابرقارچی شکلی را بوجود می‌آورد.
هنگامی‌که انفجاری در نزدیکی سطح زمین رخ‌دهد میلیون‌ها ذره بخار هم به سمت آن ابرقارچی ‌شکل کشیده می‌شوند.
با کم‌شدن گرما، مواد رادیواکتیوی که در لایه های جوی بصورت فشرده و متراکم در آمده بودند، به زمین برمی‌گردند.
این پدیده را بارش رادیواکتیو گویند.
عمل ریزش مواد آئرسل در مدت زمان طولانی رخ می‌دهد، که درواقع منبع اصلی بقایای تشعشعات هسته‌ای می‌باشد.
درصورت مساعد بودن شرایط جوی ذرات رادیواکتیو ناشی از انفجار هسته‌ای با کمک جریان باد حتی ممکن است تا کیلومترها حرکت کند.
گاهی اوقات انفجار کوچک سلاح هسته ای ممکن است، تا حد زیادی کشنده باشد.
تشعشعات مواد رادیواکتیو قابل روئیت نیستند حتی با حواس طبیعی و پنج‌گانه ما نیز مشهود نمی باشند. تنها با کمک دستگاه‌های اشعه یاب قابل مشاهده‌اند.
همین امر باعث می شود که کمک رسانی در این نوع حوادث به مراتب سخت تر از کمک رسانی در زمان حوادثی مانند سیل و توفان باشد.
با نظارت و بررسی شاید بتوان زمان ورود ریزش مواد رادیو اکتیو، را بررسی‌کرد و از طریق اطلاع رسانی درست به اطلاع عموم رساند.
بهرحال باید در مقابل گرد وغبار ناشی از انفجارات هسته ای، اقدامات حفاظتی درست و علمی صورت گیرد.
بعلاوه در مورد دیگر اثرات نیز باید گفت که تسلیحات هسته‌ای در داخل یا روی سطح کره زمین یک پالس الکترومغناطیسی ( EMP ) و زمینه الکتریکی بسیار متراکم ایجاد می‌کنند.
یک EMP مثل یک ضربه و تکان رعد و برق ولی پرقدرت‌تر،‌ سریع‌تر و خیلی کوتاه‌تر از آن عمل می‌کند و می‌تواند آسیب‌های جدی به لوازم الکترونیکی متصل به منبع برق یا آنتن‌ها واردکند.
به این موارد باید سیستم‌های ارتباطی و مخابراتی، کامپیوترها،‌ لوازم برقی و دستگاه‌های سوخت هواپیما و اتومبیل را هم اضافه کرد.
آسیب وارده شامل صدمه به یک قطعه جزیی سیستم برق تا سوختن و از بین رفتن کامل دستگاه‌ها می‌شود.
حتی ممکن است بیشتر تجهیزات الکترونیکی موجود در چند صدکیلومتری منطقه آسیب‌دیده ناشی از انفجار هسته‌ای دچار آسیب شوند.
عموماً رادیو‌های باتریی قوی با آنتن کوتاه تحت تأثیر این آسیب قرارنمی‌گیرد.
بااینکه یک EMP ضرر چندانی برای بیشتر مردم ندارد اما این احتمال می‌رود که روی دستگاه تنظیم‌کننده ضربان قلب یا ابزار الکترونیکی اثرات منفی بگذارد.

اقدامات امنیتی و حفاظتی در مورد یک انفجار هسته‌ای

امروزه پیش‌بینی خطر حمله استراتژیکی سلاح هسته‌ای (بزرگ و حجیم) در کشورهای توسعه یافته توسط کارشناسان امری، انجام شدنی ‌است.
در صورت بروز خطر یک حمله، باید به مردمی که در حوالی و نزدیکی منطقه مورد هدف زندگی می‌کنند، هشدار داد و یا از آنها خواست که محل را تخلیه و به منطقه‌ای امن بروند.
برای درامان ماندن از تشعشعات رادیواکتیو، می توان در محدودة زیرزمین یا داخل یک ساختمان بزرگ و یا پریدن در آب پناه گرفت.
مناطق مورد هدف آن ها شامل:محل موشک‌های استراتژیک و پایگاه‌های نظامیمراکز دولتیناوگان حمل و نقل و مخابرات مراکز دارایی، فن‌آوری، صنعتی و تولیدی بنادر مهم و فرودگاه‌ها

سه عامل مهم برای ایمن‌ماندن از تشعشعات و بارش رادیواکتیو:

مسافت :

هرچه فاصله شما از محل انتشار مواد رادیو اکتیوبیشتر باشد، مصون تر خواهید بود.
مکان هایی مانند زیر زمین ساختمان به مراتب از ماندن در طبقه اول ساختمان امن تر و ایمن تر است.
یا بهتراست به یکی از طبقات میانی یک برج یا ساختمان بلند بروید (بسته به اینکه در آن سطح و نزدیکی چه میزان و کدام یک از ذرات رادیواکتیو جمع شده‌باشند).
ذرات رادیواکتیو برروی سطوح مسطح جمع می‌شوند لذا نه رفتن به طبقات آخر کار درستی است و نه رفتن به طبقة نزدیک به بام مسطح کار درستی است.

حفاظت :

هرچه موانع بین شما و ذرات رادیواکتیو، مواد متراکم و سنگینی مثل دیوارهای ضخیم، بتون‌ها، آجرها وخاک وجود داشته باشد برای حفاظت شما بهتر خواهد بود.

زمان :

تشعشعات مواد رادیواکتیو به سرعت اثر خود را از دست می‌دهند.
در آن زمان، می‌توانید از پناهگاه خود خارج شوید.
اثر این تشعشعات بعد از دو هفته از پایان انفجار، بزرگترین تهدید و خطر را برای سلامت شما در بر دارند، ولی بتدریج با گذشت زمان مقدار و اثر آنها تا حدود 1 درصد میزان اولیه کاهش می یابد.
اقدامات قبل از وقوع حوادث هسته ای برای کسب آمادگی قبل از یک وقوع یک حادثه باید :
درصورتی‌که در آپارتمان یا یک برج زندگی می‌کنید با مدیر ساختمان درباره امن‌ترین مکان برای پناه‌گرفتن و یا ایجاد چنین مکانی برای ساکنان صحبت و مشورت کنید.
با توجه به احتمال طولانی‌شدن خطرات ناشی از انفجارات هسته‌ای، لازم است که لوازم ضروری را برای مدت دو هفته به همراه داشته باشید.

پناه‌گرفتن در طول حادثه انفجارهسته‌ای

پناه‌گرفتن در طول حادثه انفجارهسته‌ای امری کاملاً ضروری است. در هنگام وقوع حادثه هسته‌ای دو نوع پناهگاه وجود دارد:

سرپناه برای مواقع انفجار هسته‌ای :

این پناهگاه بطور خاص برای محافظت در برابر فشار موج ناشی از انفجار، آتش‌سوزی، گرما و حرارت و تشعشعات اولیه یک انفجار هسته‌ای ساخته‌می‌شود. باید گفت حتی ساخت یک چنین پناهگاهی تاب مقاومت در برابر ضربه مستقیم ناشی از یک موج انفجار هسته‌ای را ندارد.

سرپناه برای مواقع بارش تشعشعات رادیواکتیو:

نیازی نیست که این پناهگاه الزاماً برای محافظت در برابر اشعه رادیواکتیو ساخته شود. هر مکان امنی که دارای دیوار و سقف محکم و کلفت باشد برای دفع تشعشعات ناشی از ذرات رادیواکتیو کفایت می‌کند.

اقدامات حین وقوع حوادث هسته ای

• برای کسب خبر گوش به زنگ باشید و دستورات و راهنمایی‌های مسئولین را دنبال کنید.
• پناهگاه یا حفاظ وقتی مؤثر و با ارزش است، که در یک یا دو قدمی شما باشد البته دویدن به سمت آن اصلاً منطقی نیست ، پس خیلی سریع پشت به محل انفجار روی زمین بخوابید و به زمین بچسبید و سرتان را بپوشانید و گرنه همراه موج انفجار به هوا پرتاب شده و در کمتر از یک ثانیه خواهید سوخت.
• چند لحظه در همین وضعیت باقی بمانید تا موج انفجار و تشعشعات گرمایی عبور کنند ، بعد سریعاً بلند شده و خیلی زود آنجا را ترک کنید.
• هرگز به محل انفجار و نور سفید آن خیره نشوید ، چون ممکن است باعث کوری شما شوند.
• خیلی زود سرپناهی پیدا کنید.
• پشت تپه ها ، پشت دیوارها ، داخل شیار ها ، کنار جدولها ، داخل جویها و گودیها ، زیر پل ها و یا داخل تونل ها ، پشت کیوسکها واتاقک ها و... ، محلهای مناسبی جهت پناه گرفتن موقت می باشند، زیرا بخش اعظمی از موج گرما و تشعشع را بخود می گیرند.
• هر چه محل پناه گرفتن شما از سطح زمین پائین تر باشد ایمن تر است.

اقدامات بعد از وقوع حوادث هسته ای

• برای فهمیدن اینکه چه باید بکنیم، کجا برویم و کجا نباید برویم گوش به زنگ اخبار رادیو و تلویزیون باشید.
• بهترین مکان ماندن در محلی که سقف دار است و شما را از ریزش خاکسترهای اتمی و تشعشعات رادیواکتیو حفظ می کند ، حتی یک ملحفه سفید شما را از آلوده شدن به خاکسترهای اتمی حفظ می کند .
• میزان تشعشعات، براساس اندازه و میزان بزرگی سلاح و نیز مجاورت آن با زمین متفاوت است.
• ازاینرو، ممکن است کسانی‌که در مناطقی زندگی می‌کنند که با بالاترین میزان تشعشع در تماس می باشند، لازم باشد که تا یک ماه در پناهگاه و محیطی امن دور از خانه بمانند.
• دقت کنید که تمام محیط و اشیاء اطراف شما آلوده به رادیواکتیو هستند پس هیچ وسیله ای را با خود از محل بیرون نبرید، زیرا موجب گسترش آلودگی در مناطق دیگر می شوید.
• ذرات گرد و غبار روی لباسها و بدن شما هم کاملاً آلوده هستند ، پس لباس خود را تکان ندهید و هنگامیکه آنها را تعویض می کنید کاملاً مواظب باشید که ذرات رادیواکتیو وارد دهان یا مجاری تنفسی شما یا دیگران نشوند .
• یکی از راههای مناسب جمع آوری ذرات گرد وغبار از روی لباس و اشیاء استفاده از جاروی برقی با کیسه های یکبار مصرف می باشد که بایستی با دقت این کار را انجام دهید.
• هیچگونه آشامیدن و یا خوراکی را تا زمان خارج شدن از منطقه آلوده و کاهش آلودگی محل، مصرف نکنید . این مواد به راحتی ذرات پرتودار را به درون بدن برده و شما را بیمار می کنند .
• از تمام قسمتهای باز بدن خود کاملاً محافظت کنید زیرا تا مدتها در معرض تابش پرتوهای مرگ آور هستید.
• از زخمها و یا سوختگی های خود شدیداً مراقبت کنید و روی آنها را سریعاً بپوشانید ، زیرا یکی ازراههای سریع انتقال پرتوهای رادیواکتیو به بدن هستند .
• برای جلوگیری از استنشاق خاکهای آلوده به رادیواکتیو از دستمال یا پارچه خشک جلوی دهان و بینی خود، استفاده کنید.
• دست به چشمان خود نکشید و در اسرع وقت با مقداری آب سالم چشم ها و دهان و بینی خود را بشوئید و با پارچه های تمیز خشک کنید ، این کار کمک مؤثری به از بین بردن پرتوگیری داخلی بدن شما می کند .
• درون منطقه آلوده لباسهای خود را بیرون نیاورید زیرا با این کار جذب پرتو ها را به بدن خود سریعتر می کنید .
• پوشیدن لباسهای کاملا سفید بسیار مؤثر و مفید است ، زیرا بخش اعظمی از پرتوهای رادیواکتیو را منعکس می کنند.
• ک لیه لباسها را با احتیاط بیرون آورده و درون یک کیسه پلاستیکی ریخته و سر آنرا ببندید.
• مواد آلوده را نسوزانید زیرا این کار فقط مواد رادیواکتیو را بوسیله دود و خاکستر در محیط پخش خواهد کرد.
• کلیه قسمتهای بدن را با آب و صابون بشویید.
• سبزیجات بخش اعظم مواد رادیواکتیو محیط را جذب می کنند و با مصرف آن توسط دامها و یا حتی انسانها این مواد خطرناک وارد بدن انسانها می شود .
• از قرص های ید دار پایدار استفاده کنید ، زیرا از جذب رادیواکتیو در غده تیروئید و در نتیجه پرتوگیری داخلی جلوگیری می کند.
• هیچگاه به محل انفجار نزدیک نشوید و هر چه می توانید از آن محل دور شوید ، زیرا مقدار اشعه دریافتی بدن شما کمتر می شود.

نانو الکترونیک

نانو الکترونیک

در سال 1956 گوردون مور بنیان‌گذار اینتل تحلیلی ارایه کرد که بر طبق آن هر 18 ماه تعداد ترانزیستورهای بکار رفته در ریزپردازهای اینتل دو برابر می شود که نصف شدن ابعاد گیت ترانزیستورها با شرط ثابت بودن اندازه تراشه سیلیکونی در آن می‌تواند نتیجه این قوانین باشد.
این قاعده به قانون مور موسوم شد. این نصف شدن در واقع پیام‌آور ابعاد اقتصادی بود یعنی هر چه گیت کوچکتر می‌شد ترانزیستور می‌توانست سریعتر سوئیچ کند و درنتیجه انرژی کمتری مصرف می‌شد و تعداد بیشتری ترانزیستور در یک تراشه سیلیکون جای می‌گرفت. افزایش تعداد ترانزیستورها و بازدهی آنها، هزینه را کاهش می‌دهد بنابراین مقرون به صرفه‌تر این بود که هر ترانزیستور تا حد امکان کوچکتر شود، این کوچک‌سازی بالاخره در نقطه‌ای متوقف می‌شد بنابراین برای ادامه رشد صنعت الکترونیک باید به فکر فناوریهای جایگزین بود، فناوری که مشکلات گذشته را حل کرده و توجیه اقتصادی داشته باشد و اینبار نانو تکنولوژی بود که توانست به کمک الکترونیک بیاید و فناوری الکترونیک مولکولی یا همان نانو‌الکترونیک بنا نهاده شد.
نانو تکنولوژی یک رشته وابسته به ابزار است ابزارهایی که به مرور در حال بهتر شدن است نانو تکنولوژی و شاخه‌های کاربردی آن مانند نانوالکترونیک درواقع تولید کارآمد دستگاهها و سیستم‌ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانو است و بهره‌برداری از خواص و پدیده‌های نوظهوری است که در این مقیاس توسعه یافته است.
صنعت الکترونیک امروزی مبتنی بر سیلیکون است سن این صنعت به حدود 50 سال می‌رسد و اکنون به مرحله‌ای رسیده است که از لحاظ تکنولوژیکی، صنعتی و تجاری به بلوغ رسیده است. در مقابل این فناوری، الکترونیک مولکولی قرار ارد که در مراحل کاملاً ابتدایی است و قرار است این فناوری به عنوان آینده و نسل بعدی صنعت الکترونیک سیلیکونی مطرح شود. الکترونیک مولکولی دانشی است که مبتنی بر فناوری نانو بوده و کاربردهای وسیعی در صنعت الکترونیک دارد. با توجه به کاربردهای وسیع الکترونیک در محصولات تجاری بازار می‌توان با سرمایه‌گذاری و تامل بیشتر در فناوری نانو الکترونیک در آینده‌ای نه چندان دور شاهد سود‌دهی کلان محصولاتی بود که جایگزین فناوری الکترونیک سیلیکونی شده‌اند. میل، اشتیاق و علاقه مصرف‌کنندگان و نیاز بازار به محصولات جدید با قابلیتهای بالا سازندگان و صنعتگران را بر آن می‌دارد که با سرمایه‌گذاری در این فناوری شاهد رشد و شکوفایی اقتصادی هر چه بیشتر باشند، ولیکن با توجه به اهمیت نانوتکنولوژی و نیز نانو الکترونیک که به عنوان یک شاخه کاربردی از نانو تکنولوژی مطرح است لزوم سرمایه‌گذاری کلان در درازمدت و ریسک‌پذیری و تشکیل مراکز R&D توسط دولتمردان پیش از پیش احساس می‌شود.
برای پیشبرد فناوری نانو الکترونیک و نتیجه رساندن آن سه مرحله راهبردی پیشنهاد می‌شود که با پیاده‌سازی این سه‌مرحله می‌توان نانو الکترونیک را جایگزین فناوری الکترونیک سیلیکونی کرد ونسل جدیدی از محصولات الکترونیکی را وارد بازار ساخت.

مرحله اول:

مولکولی در نظر گرفته می‌شود باید کاربردهایی ساده ارزان و غیر پیچیده‌ای باشند تا اطمینان نسبی به الکترونیک مولکولی ایجاد شده و سرمایه‌گذاری‌ها به سمت آن هدایت شود و از طرفی کارایی این فناوری ثابت شود. به بیان ساده وشفاف و مقایسه نسل جدید محصولات که بر پایه این فناوری جایگزین شده‌اند، توجیه کاربرد این محصولات و ایجاد اطمینان در مصرف‌کنندگان می‌تواند به عنوان بهترین حامی اقتصادی در این مرحله باشد.

مرحله دوم:

تولیدات اولیه الکترونیک مولکولی (نانو الکترونیک) باید مکملی برای فناوری سیلیکون باشند اینگونه نباشد که انقلابی رااز همان آغاز و ابتدا شروع کرده و این ادوات و فناوریهای جدید تافته جدا بافته باشد و هیچ ربطی به فناوری سیلیکونی نداشته باشد زیرا فناوری سیلیکونی یک صنعت جا افتاده است. پس اگر نانوالکترونیک را بتوان مکملی برای فناوری سیلیکونی بکار برد شاهد پیشرفت قابل ملاحظه‌ای در این فناوری نوپا بوده و جایگزین مناسبی برای نسل آینده محصولات الکترونیکی در نظر گرفته شده است.

مرحله سوم:

مرحله سوم مبحث کاملاً جدیدی است که اصلاً در دسترس فناوری سیلیکون نبوده و نانوالکترونیک می‌تواند بعد از طی مراحل اول و دوم به آن بپردازد، یک مثال ساده وروشن این موضوع، نمایشگرها هستند، نمایشگرهای متداول کاملاً سخت و غیرقابل انعطاف هستند ولی با استفاده از الکترونیک مولکولی ومولکول‌هایی که در صفحه نمایش استفاده داشته باشد بنابر این کابرد‌هایی وجود دارد که از دسترس فناوری سیلیکون، آن هم بخاطر جامد و کریستالی بودن ذاتی‌اش دور بوده و برای الکترونیک مولکولی قابل دستیابی است. وقتی که نانو الکترونیک جا افتاد و وارد بازار محصولات الکترونیک شد آنگاه می‌توان نسل جدیدی از محصولات را به دست آورد که شامل پردازندهایی 1000 مرتبه سریعتر از نوع امروزی باشند. اگر این مرحله با موفقیت طی شود حدوداً یک دهه طول خواهد کشید تا نسل جدید محصولات الکترونیکی مبتنی بر الکترونیک مولکولی یا الکترونیک در ابعاد نانومتر (نانو الکترونیک) ظهور یابد.

بررسی امکانات موجود:

برای ساخت ابزارهای مولکولی باید دید از چه چیزهایی می‌توان استفاده کرد،‌وسایلی که در اختیار است و تاکنون مدنظر بوده است به شرح ذیل هستند:
نانو لوله‌ها
حلقه‌های بنزنی
پلیمرها
DNA
نانو لوله‌ها:
اگر یک صفحه تخت گرافیکی مدنظر باشد و به شکلی بتوان آن را به صورت نواری در نظر گرفت و لوله کرد یک نانو لوله مفروض به دست می‌آید که ساختار آن همان ساختار گرافیت بوده و یک هگزاگونال است. این ماده در سال 1991 در ژاپن کشف شده و به علت خصوصیات جالب آن مورد توجه قرار گرفت. یک خاصیت جالب این مواد آن است که بر حسب اینکه در چه جهتی خم شود دارای خاصیت نیمه‌هادی و یا فلزی می‌شود. قطر یک نانو لوله کمتر از 2 نانومتر است و از این نانو لوله می‌توان به عنوان یک سیم کوانتومی یا یک سیم غیرفعال استفاده کرد به عنوان مثال این لوله می‌تواند به عنوان یک سیم انتقال هنگام اعمال اختلاف پتانسیل از یک الکترود به الکترود دیگر عمل کند که این موضوع مثالی از اتصالات غیرفعال می‌تواند باشد.
نانو لوله دارای خاصیت فلزی است این خاصیت رسانش نه فقط در طول بلکه در عرض نانو لوله نیز وجود دارد برای حالت سیمهای مولکولی غیرفعال، بهتر است که نانو لوله دارای خاصیت رسانش باشد، اگر باشد، نانو لوله دارای گاف انرژی خواهد بود که شبیه نیمه هادی خواهد شد. اگر نانو لوله کربنی روی سطحی قرار داده شود و نوک STM (مولکول نانو لوله‌های کربنی) رابه سطح آن نزدیک شود، چنانچه ولتاژی را بین بستری که نانو لوله روی آن قرار دارد و نوک STM اعمال شود جریانی عبور خواهد کرد، بر حسب مقدار جریانی که عبور می‌کند، می‌توان تشخیص داد که گاف انرژی چقدر است.

حلقه بنزنی:

حلقه‌های بنزنی به خاطر چگالی حالت بالا که بر روی حلقه‌های خود دارند جانشینی برای سیمهای کوانتومی در نظر گرفته می‌شود.

پلیمرها:

از نمونه‌هایی که به عنوالن سیمهای مولکولی فعال یا غیرفعال می‌توان نام برد پلی‌تیوفن (PT) یا پلی‌انیلین است که داخل یک سیکلود کسترین1 (CD) قرار گرفته باشد این دو ماده در اصل پلیمرهایی هستند که به عنوان قسمتهای هادی سیم بکار می‌روند این پلیمرها شبیه حلقه‌ بنزنی است که به همدیگر چسبیده‌اند و دو سر آن به دو الکترود طلا وصل شده است. اتصالات سیمهای مولکلولی به الکترودهایش توسط اتم‌های گوگرد برقرار می‌شود سطحی که این پلیمر بر روی آن قرار می‌گیرد ممکن است قسمتی از جریان را بکشد یعنی اینکه یک جریان اتلافی داشته باشد برای اینکه مانع از این جریان اتلافی شد باید این سیم را داخل یک حفاظ مولکولی قرار داد این حفاظ نیز شبیه نانو لوله کربنی است اما دارای قطر بسیار بزرگتر و ساختار پیچیده‌تری است لذا این لوله مولکولی مانع عبور جریان اتلافی از دیواره‌های سیم و انتقال آن به سطح تماس می‌شود.

DND:

DNA نمونه‌ای از سیم‌های فعال است. ساختمان DNA کاملاً شناخته شده است و به طور خودکار این ساختمان ایجاد می‌شود، برای تولید آن مانند پلیمرها مشکلی وجود ندارد فقط باید خواص آن مورد بررسی قرار گیرد تا متوجه چگونگی تغییرات آن شد برای این منظور به ذکر مثالی پرداخته می‌شود:
به منظور استفاده از DNA برای محاسبه جریان بر حسب ولتاژ، یک فاصله 8 نانومتری بین دو الکترود پلاتین مفروض می‌شود، پس با اعمال یک ولتاژ می‌توان جریان را محاسبه کرد.
نکته‌ای که از شکل بالا برداشت می‌شود این است که نمودار جریان بر حسب ولتاژ نموداری نامتقارن است، یعنی اینکه جریان برای ولتاژی مثلاً بین 1- و 2 ولت اجازه عبور ندارد در حالی که برای 2- و 1- جریان می‌تواند عبور کند و این یعنی اینکه DNA می‌تواند عمل یکسوسازی را انجام دهد. در مورد هدایت از داخل DNA سه نظریه مد نظر است، یکی اینکه DNA یک نیمه هادی با گاف خیلی بزرگ است. دیگر اینکه DNA یک نیمه هادی با گاف کوچک ونیز اینکه DNA دارای خاصیت فلزی است.
موضوع در اصل این است که DNA ماده بسیار پیچیده‌ای است که شرایط محیطی به شکل بسیار زیادی می‌تواند بر روی خواص آن تاثیر بگذارد یکی از این شرایط محیطی موثر حضور آب است، DNAیی که در محیط خشک باشد با DNAیی که در محیط مرطوب باشد بسیار متفاوت است. لذا با توجه به شرایط محلی حاکم بر DNA نمی‌توان یک نتیجه قطعی در مورد اینکه DNA فلز است یا نیمه فلز بیان کرد اما آنچه که مسلم است این است که DNA یک نیمه هادی با گاف بزرگ است.
در حالت عادی یونهایی وجود دارد که با دستکاری آنها می‌توان خواص هدایتی DNA را تغییر داد یعنی می‌توان امید داشت که با افزودن یونهایی بتوان حتی آن را به فلز تبدیل کرد یک نکته جالب دیگر این است که می‌توان از DNA به عنوان قالب استفاده کرد و در مکانهای مشخصی روی DNA یکسری فلزات را قرار داد تا یک سیم فلزی دور DNA ایجاد شود. در این حالت DNA به عنوان قالبی برای پایدار نگه داشتن سیم مورد نظر استفاده قرار گیرد. بررسی پایداری DNA با توجه به شرایط محلی حاکم بر سیستم نیز امکان‌پذیر است. هدایت DNA در دو مسیر مشخص صورت می‌گیرد. وقتی DNA را به عنوان هدایت‌کننده جریان در نظر گرفته شده یک بار می‌تواند در جهت موازی محورش جریان را عبور دهد و یک بار نیز می‌تواند عمود بر محورش جریان را عبور دهد، حال برای هدایت در جهت عمود بر محور می‌توان اینگونه فرض کرد که وقتی نوک STM (مولکول نانو لوله‌های کربنی) در بالای DNA قرار می‌گیرد جریان به شکل عمود از جفت‌های بازی که وجود دارد وارد نوک STM می‌شود این کار می‌تواند هم به عنوان آزمایشی برای دیدن تصویر DNA و هم برای اندازه‌گیری عبور جریان جفت‌های بازی به کار رود ومی‌توان بدین شکل رسانش AT و CG (جفت‌های بازهایی که در مارپیچ DNA وجود دارند) را محاسبه کرد.
DNA می‌تواند یک ابزار در تولید محصولات نانو‌الکترونیک کاربرد‌های فراوانی داشته باشد، با توجه به اینکه DNA به طور طبیعی در طبیعت و سلولهای موجودات زنده وجود دارد می‌توان از آن در تولید دیگر محصولات نانوتکنولوژی همانند نانوموتورها سود جست. کنترل و پایداری DNA نیز با توجه به خواص ذاتی و محلی آن امکان‌پذیر بوده و جای تامل و بحث دارد.

نتیجه‌گیری:

1ـ آنچه که مسلم است، الکترونیک مولکولی دارای آینده‌ای درخشان است و با آهنگ بسیار سریعی در حال رشد و تکامل است. از این رو توجه خاصی را می‌طلبد.
2ـ نتایج عملی رشد و توسعه شاخه‌های نانوتکنولوژی مانند نانوالکترونیک سبب ساخت تجهیزاتی خواهد شد که در مقایسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل کاملاً جدیدی با قابلیت‌های منحصر به فرد خواهد بود.
3- نانو لوله‌ها و DNA به عنوان دو ابزار کارآمد در تولید محصولات نانوالکترونیک از اهمیت خاصی برخوردارند، ولیکن در این میان DNA به دلیل داشتن خواص محلی و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهمیت بیشتری برخوردار است.
4- با توجه به دو شاخص تعداد مقالات علمی و اختراعات ثبت‌شده، در نانو تکنولوژی می‌توان نتیجه گرفت که این شاخصها می‌توانند اطلاعاتی مفید در مورد تکامل این فناوری را نشان دهند و برای طرح برنامه‌ها و استراتژیها مناسب باشند.
5- نانوتکنولوژی و شاخه‌های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالکترونیک به عنوان پدیده‌هایی نوظهور هنوز قبل از تجاری سازی محصولاتشان، احتیاج به پیشرفت در هر دو زمینه علمی و تکنولوژیکی را دارد. با توجه به اینکه هم‌اکنون برخی از محصولات این فناوری در بازار وجود دارد پیش‌بینی اینکه کدامیک از محصولات آینده بهتری دارند (از نظر رقابتی) نیاز به بررسی بیشتر شاخصهای این فناروی در بخشهای صنعت و زیرمجموعه‌های این فناوری دارد.
6- با توجه به اهمیت فناری نانو و کاربردهای روزافزون آن در دنیا باید تحقیقات دانشگاهی و دولتی تواماً صورت گیرد و به علت اینکه اهداف تحقیقاتی این فناوری پایه‌ای و درازمدت است بخش صنعت توان سرمایه‌گذاری بر روی تحقیقات درازمدت و مخاطره‌آمیز را نداشته، از این رو حمایت دولتمردان به عنوان پشتوانه‌ای مهم در این فناوری خواهد بود علاوه بر این ایجاد ساختارهای جدید در دانشگاهها و آزمایشگاههای ملی برای توسعه این فناوری لازم است نیازمندیها و انتظارات فناوری نانو و شاخه‌های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالکترونیک فراتر از تمامی چیزهایی است که مقررات سنتی دانشگاهی، آزمایشگاهی ملی و یا حتی تمام صنعت می‌تواند فراهم کند و به خاطر همین مشکلات است که یک حرکت و اندیشه ملی پایه‌ریزی و با حمایت دولتی در زمینه این فناوری حیاتی به نظر می‌رسد.
با توجه به پتانسیل‌های موجود ایران در زمینه مهندسی الکترونیک، لزوم یک مرکز R&D دولتی که به حمایت محصولات تولیدی الکترونیکی صنایع پرداخته و بتواند در آینده بازار تجاری محصولات نانو‌الکترونیک را به دست بگیرد به شدت حس می‌شود و اگر تدبیری اندیشیده نشود متاسفانه باید گفت که همانند گذشته باید مصرف‌کننده خوبی بوده و شاهد سودهای کلان تجاری دیگر کشورها و سرمایه‌گذاران بود.
منبع : ماهنامه صنعت برق

انرژی هسته ای و غذایی که می خوریم

انرژی هسته ای و غذایی که می خوریم

تغدیه‌ی مناسب برای سلامت و بهبود کیفیت زندگی امری ضروری است و در این راستا دانش هسته‌ای می‌تواند راهنمایی برای توسعه یک خط مشی قوی تغذیه ای باشد.
در واقع بسیاری از فعالیت‌های آژانس در جهت تامین نیازهای اساسی بشر با به کارگیری علوم هسته‌ای برای افزایش تولیدات غذایی، بهبود مراقبت‌های بهداشتی، بهبود مدیریت ذخایر آب و ارزیابی منابع آلودگی محیط زیست است.
بررسی‌ها نشان می‌دهد که پیشرفت‌ جهانی در جهت کاهش سوء تغذیه در چرخه‌ی زندگی انسان کند و ناهمگون بوده است. در گزارش سال 2000 وضعیت تغذیه جهانی، یک هیات فرعی سازمان ملل در امر تغذیه تخمین زده است که 182 میلیون کودک زیر پنج سال در کشورهای در حال توسعه برای مدتی طولانی زیر خط بهره‌مندی از یک تغذیه سالم هستند و 150 میلیون تن نیز زیر وزن طبیعی هستند. هم‌چنین این محاسبات نشان می‌دهد که 30 میلیون نوزاد هر ساله به دلیل فقر غذایی مادران‌شان در طول دوران بارداری، رشد ناقص دارند.
از این رو تعهدات جدید بین‌المللی در سرتاسر جهان برای توجه به این وضعیت در نظر گرفته شده و آژانس‌ بین‌المللی انرژی اتمی شریک مهمی در این تلاش‌ها محسوب می‌شود.
دانش هسته‌ای ابزار ارزشمندی را برای ارزیابی فاکتورهایی که تغذیه را تحت تاثیر قرار می‌دهند، ارائه می‌کند. این فاکتورها عبارتند از: ریزمغذی‌ها، ترکیبات بدن و مصرف شیر مادر.
این آژانس از طریق برنامه‌اش در حوزه‌ی تغذیه به کشورها در زمینه‌ی کاربرد این ابزار برای حل مشکلات تغذیه‌شان کمک می‌کند و از تحقیق‌های مهم در خصوص تعامل میان تغذیه، آلودگی محیط زیست و عفونت با اهداف نهایی بهبود تغذیه انسانی، حمایت می‌کند.

بهبود تغذیه از طریق علوم هسته‌ای

تحقیقات نشان می‌دهد که هزینه‌های اقتصادی و اجتماعی سوءتغذیه سرسام‌آور هستند و تلاش‌های گسترده‌ی بین‌المللی برای پاسخگویی به مشکلات مربوطه صورت می‌گیرد.
علوم هسته‌ای که اکثریت آن‌ها به اموری چون پرتوهای ایکس ، پرتودرمانی یا نیروگاه‌های هسته‌ای مربوط می‌شوند، امروزه در سراسر جهان برای شناختن مشکلات تغذیه‌ای و نیز ارزیابی تاثیر مداخلات این علوم در این زمینه از سوی کشورهای مختلف به کار گرفته می‌شود.
آژانس بین‌المللی انرژی اتمی سرپرستی این مسیر را برعهده دارد و به کشورهای در حال توسعه برای اهداف زیر کمک می‌رساند و از آن‌ها حمایت می‌کند که این اهداف عبارتند از:
1- تحقیق و تایید طبیعت مشکلات تغذیه ای.
2- ارزیابی تاثیر و کاهش هزینه‌های برنامه‌های تغذیه‌ای.
3- تشخیص شرایط محیط زیستی و ارزیابی نتایج آن بر روی سلامت انسان و وضعیت تغذیه‌ای.
هدف این برنامه‌ها ایجاد ظرفیت مورد نیاز در کشورهای در حال توسعه برای استفاده از تکنیک‌های هسته‌ای و به منظور پاسخگویی به مشکلات تغذیه‌ای است.
آژانس بین‌المللی انرژی اتمی این ظرفیت سازی را از طریق آموزش و تعلیم دانشمندان با برگزاری کارگاه‌ها و ارایه‌ی بورسیه‌ها انجام می‌دهد، از ماموریت‌های علمی و کارشناسی حمایت می‌کند و تجهیزات مورد نیاز را از طریق پروژه‌های تحقیقاتی هماهنگ شده و همکاری‌های فنی فراهم می‌کند. این آژانس همچنین برنامه‌های آموزشی و تحقیقاتی را در سطح دکترا در حوزه تغذیه ارتقا می‌دهد.

کمبود ریزمغذی‌ها: یک چالش جهانی برای سلامت

ریزمغذی‌ها نقش اساسی در فرایندهای متابولیسمی بدن انسان ایفا می‌کنند، اما فقط در مقادیر اندک مورد نیاز هستند. از آنجا که نقش این مواد مغذی بسیار ضروری است در صورتی که حتی به همان میزان اندک نیز در غذا و رژیم غذایی به اندازه کافی وجود نداشته باشند، مشکلات مهمی برای سلامت افراد ایجاد می‌شود.
سازمان جهانی بهداشت در گزارش خود در سال 2002 تخمین زده است که تقریبا 168 میلیون کودک زیر پنج سال زیر وزن طبیعی هستند و این بدان معنی است که برای رفع احتیاجات بدن‌شان به اندازه‌ی کافی مواد مغذی دریافت نمی‌کنند. کمبود ترکیبی از ریزمغذی‌ها از جمله آهن، روی و ویتامین A زندگی و سلامت میلیون‌ها انسان را در جهان در حال توسعه تهدید می‌کند.

فقر آهن

فقر آهن مهم‌ترین کمبود تغذیه‌ای رایج در سراسر جهان است. این کمبود یک مشکل اصلی در بهداشت عمومی است که نتایج وخیمی را به ویژه بر روی زنانی که در سن بارداری هستند و نیز برای کودکان به دنبال دارد. وقتی آهن کافی در بدن وجود نداشته باشد، تعداد کمتری گلبول‌های قرمز در خون فرد تولید می‌شود. این امر ظرفیت خون را در جابه‌جایی اکسیژن کاهش می‌دهد. در نتیجه علایم این کمبود از خستگی و ناتوانی در تمرکز گرفته تا رشد ناقص فیزیکی و ادراکی در کودکان پدیدار می‌شوند.
کم خونی و فقر آهن همچنین ممکن است موجب بروز مشکلاتی در طول بارداری به ویژه در کشورهای در حال توسعه شود که این امر می‌تواند خطر وضع حمل‌های زودهنگام و نیز خطر بروز مشکلات و یا حتی مرگ مادر یا مرگ نوزاد را افزایش دهد. شایع‌ترین علت بروز کم خونی فقر آهن به ویژه در میان نوزادان و کودکان کمبود یا فقدان ذخایر مطلوب آهن در تغذیه است. انگل‌ها، عفونت‌ها ، بیماری‌های معده و دستگاه گوارش و از دست رفتن خون در دوران قاعدگی نیز این کم خونی را تشدید می‌کند.

فقر روی

روی یک ماده مغذی مهم ست. این عنصر ماده‌ی اصلی بسیاری از آنزیم‌ها (یک مولکول پروتئینی که واکنش‌های شیمیایی را در بدن کاتالیز می‌کند) است و نقش مهمی در سنتز پروتئین و تقسیم سلولی ایفا می‌کند. پیامدهای سلامتی فقر روی در بدن شامل عملکرد ضعیف سیستم ایمنی بدن، کندی رشد و به تاخیر افتادن بلوغ جنسی در کودکان است. فقر روی در اثر مصرف کم این ماده و یا پایین آمدن قدرت جذب آن در بدن از منابع طبیعی موجود بروز می‌کند. رژیم‌های غذایی که حاوی مقادیر اندکی گوشت قرمز و گوشت ماهی هستند، اغلب مشکل فقر روی را افزایش می‌دهند و به این خاطر که این عنصر در غلات به ندرت یافت می‌شود.

نانو تکنولوژی

نانو تکنولوژی

ابزارهای جدید برای کارهای ظریف اگر شما از دانشمندان علوم سطح بپرسید که چه پیشرفتهای عمده دستگاهی باعث شده‌اند تا نانوتکنولوژی در خطوط مقدم تحقیقات علوم فیزیکی قرار گیرد، تقریبا" همه آنها به داستان میکروسکوپ پروب اسکن‌کننده SPM (Scanning probe microscope) SPM: در SPM یک پروب نانوسکوپی در ارتفاع ثابتی بر بالای بستری از اتمها حفظ می‌شود. این فاصله می‌تواند آنقدر کم باشد که الکترونهای اتمهای تیرک و سطح باهم تعامل داشته باشند. این تعاملات می‌تواند آنقدر قوی باشد، که اتمها از جا کنده شده و به جای دیگری بروند) اشاره می‌کنند.
علیرغم تازه واردگی به عرصه تحلیل دستگاهی ، استفاده از میکروسکوپی تونل ‌زنی اسکن‌کننده STM ، (Scanning tunneling microscope) STM : وسیله‌ای برای تهیه تصویر از اتمهای روی سطوح مواد ، که نقش مهمی در درک توپوگرافی و خواص الکتریکی مواد و رفتار قطعات میکرو الکترونیکی دارند. STM بر خلاف یک میکروسکوپ نوری ، برای تهیه تصویر نیروهای الکتریکی را با یک پروب نازک‌ شده به حد تیزی یک اتم آشکار می‌کند.
پروب سطح را جاروب کرده ، بی‌نظمیهای الکتریکی حاصل از پوسته‌های الکترونی یا ابر الکترونی پیرامون اتمها را به کمک یک کامپیوتر به تصویر مبدل می‌کند. به دلیل یک اثر مکانیک کوانتومی موسوم به «تونل‌زنی» ، الکترونها می‌توانند بسادگی از تیرک به سطح و بالعکس بجهند.
درجه وضوح تصاویر در حدود nm1 یا کمتر است. از STM می‌توان برای جابجایی تک به تک اتمها و تهیه نقشه‌های پر وضوح از سطوح مادی استفاده کرد) ، میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) و دیگر تکنیکهای مشتق‌ شده از این دو مورد اصلی در بسیاری از آزمایشگاهها ، به دلیل حجم زیاد اطلاعاتی که از مقیاس نانومتر بدست می‌دهند، متداول و حتی گریز ناپذیر شده است.
ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی در همایش جامعه فیزیک آمریکا در 1959 در مؤسسه تکنولوژی کالیفرنیا که بعد در آنجا استاد فیزیک شد، ایده‌هایی بنیادی در زمینه کوچک ‌سازی نوشتجات ، مدارها و ماشینها ایراد کرد: " آنچه من می‌خواهم به شما بگویم ، مسئله دستکاری و کنترل اشیاء در مقیاس کوچک است. تردیدی وجود ندارد که در نوک یک سوزن آنقدر جا هست که بتوان تمام دایرة ‌‌المعارف بریتانیکا را جا داد." فاینمن برای به تفکر واداشتن محققین و تأکید نمودن بر عقیده‌اش مبنی بر امکان فیزیکی چنین معجزه‌ای ، جایزه‌هایی 1000 دلاری برای اولین افرادی که به اهداف مشخص شده‌ای در کوچک ‌سازی کتابها و موتورهای الکتریکی دست یابند تعیین کرد. فاینمن تأکید کرد: "من در حال خلق ضد جاذبه نیستم که به فرض روزی اگر قوانین (فیزیک) آنچه ما می‌پنداریم، نبودند عملی شود.
من صحبت از چیزی می‌کنم اگر قوانین آنچه ما می‌پنداریم باشند، عملی خواهد بود. ما به آن دست پیدا نکرده‌ایم چون خیلی ساده هنوز در صدد انجام آن نبوده‌ایم." نانوتکنولوژی از کجا آمده است؟ برای اولین بار ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیک پتانسیل نانو علم را در یک سخنرانی تکان‌ دهنده با نام "درپایین اتاقهای زیادی وجود دارد"، مطرح کرد. فاینمن اصرار داشت، که دانشمندان ساخت وسائلی را ، که برای کار در مقیاس اتمی لازم است، شروع کنند. این موضوع مسکوت ماند، تا اینکه اریک درکسلر (دانشجوی تحصیلات تکمیلیMIT) ندای فاینمن را شنید و یک قالب ‌کاری برای مطالعه "وسایلی که توانایی حرکت دادن اشیاء مولکولی و مکان آنها را با دقت اتمی دارند" ایجاد کرد، که در سپتامبر 1981 در مقاله‌ای با نام "پروتئین راهی برای تولید انبوه مولکولی ایجاد می‌کند" آن را ارائه داد. درکسلر آن را با کتابی بنام "موتورهای خلقت" دنبال کرد و توسعه مفهوم نانو تکنولوژی را همانند یک کوشش علمی ادامه داد.
اولین نشانه‌های ثبت ‌شده از این مفهوم نانو تکنولوژی تغییر مکان دادن اشیا مولکولی ، در سال 1989 بود، موقعی که دانشمندی در مرکز تحقیقات آلمادن IBM اتمهای منفرد گزنون را روی صفحه نیکل حرکت داد، تا نام IBM را روی سطح نیکل نقش کند. وضعیت جهانی نانوتکنولوژی از فناوری نانو به عنوان "رنسانس فناوری" و "روان کننده جریان سرمایه گذاری" یاد می‌شود. ورود محصولات متکی بر این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانائیهای دفاعی و زیست محیطی به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائیهای بزرگ اقتصادی خواهد شد.
هم اکنون بخشهای دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان شامل ژاپن ، آمریکا ، اتحادیه اروپا ، چین ، هند ، تایوان ، کره جنوبی ، استرالیا ، اسرائیل و روسیه در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یک حوزه از این فناوری به سر می‌برند. هم اکنون روی هم رفته حدود 30 کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای "برنامه ملی" یا درحال تدوین آن هستند، وطی پنچ سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر فناوری نانو را به 3.5 برابر افزایش داده‌اند.
کشورهای ژاپن و آمریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند. تفاوت بین نانو علم و نانو تکنولوژی چیست؟ نانو علم صرفا" تحقیق است، ولی نانو تکنولوژی کاربرد تحقیقات برای حل مسائل و ساخت مواد جدید است. آیا نانو تکنولوژی خیالی‌تر از علم است؟ از موقعی که اولین مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانو تکنولوژی همانند چوبدست سحر آمیزی برای ساخت کودکان طراح تا ماشینهای تولید اکسیژن برای استعمار کره مریخ ، تصور می‌شد. هیجانات از واقعیات جلوتر بود، اما پیشرفت واقعی با مسائلی پیش‌ پا افتاده شروع شد. چند سال پیش محققین در دانشگاههای کالیفرنیا، رایس وMIT موفق به ساخت نانوذراتی شدند، که به دانشمندان کمک می‌کردند. تعدادی از اساتید این دانشگاهها شرکتهایی تأسیس کردند، که وسایل موردنیاز برای تحقیقات مقیاس نانو را می‌ساختند. اکنون آنها به شدت دنبال حفاظت کارهایشان از طریق ثبت اختراع هستند، تا زمینه تولید فرآیندهایشان را فراهم کنند. کاربردهای علمی نانو علم هنوز کم است. اما مقداری از تولیدات اولیه اکنون وارد بازار می‌شوند.

نانو تکنولوژی و کشاورزی

نانو تکنولوژی و کشاورزی

نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند، توانایی ایجاد تحول در سیستم کشاورزی و صنایع غذایی آمریکا و سر تاسر دنیا را دارد. نمونه هایی از کاربردها و پتانسیلهای بالقوه نانوتکنولوژی در کشاورزی و صنایع غذایی، شامل سیستم های جدید آزاد کننده دارو برای درمان بیماریها، ابزارهای جدید بیولوژی سلولی و مولکولی، امنیت زیستی و تضمین سلامتی محصولات کشاورزی و غذایی و تولید مواد جدید مورد استفاده برای شناسایی عوامل بیماریزا و حمایت از محیط زیست می باشد.
تحقیقات اخیر، امکان استفاده از نانوشلها و نانوتیوپها را در سیستمهای جانوری برای تخریب سلولهای هدف، به روشنی ثابت نموده است. امروزه از نانوپارتیکل ها که اجرام بسیار کوچکتر از حد میکرون هستند، برای رها سازی داروها و یا ژنها به داخل سلولها استفاده می کنند و مورد انتظار است که این تکنولوژیها در ۱۰ الی ۱۵ سال آتی مورد بهره برداری کامل قرار گیرد. با روند رو به رشد تحقیقات اخیر، این پیش بینی منطقی است که در دهه آینده، صنعت نانوتکنولوژی با توسعه بی نظیر خود، منجر به ایجاد انقلاب عظیم در بخش پزشکی و بهداشت و همچنین تولیدات دارویی دام و آبزیان گردد.
تصور امکان تزریق نانوپارتیکها به دامها و فعال شدن تدریجی ماده موثر همراه با این نانوذرات در بدن حیوان برای از بین بردن و تخریب سلولهای سرطانی ، افق تحقیقاتی جدیدی را به روی محققان بازکرده است.

● مقدمه:

نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند نوین، توانایی ایجاد انقلاب و تحولات عظیم را در سیستم تامین مواد غذایی و کشاورزی ایالت متحده آمریکا و در گستره جهانی دارد. نانوتکنولوژی قادر است که ابزارهای جدیدی را برای استفاده در بیولوژی مولکولی و سلولی و همچنین تولید مواد جدیدی، برای شناسایی اجرام بیماری زا معرفی نماید و بنابراین چندین دیدگاه مختلف در نانوتکنولوژی وجود دارد که می تواند در علوم کشاورزی و صنایع غذایی، کاربرد داشته باشد.
به عنوان مثال امنیت زیستی تولیدات کشاورزی و مواد غذایی، سیستمهای آزاد کننده دارو بر علیه بیماریهای شایع، حفظ سلامتی و حمایت از محیط زیست از جمله کاربردهای این علم می باشد.

● علم نانوتکنولوژی چیست؟

انجمن ملی نوبنیاد نانوتکنولوژی که یک نهاد دولتی در کشور امریکا می باشد ، واژه نانوتکنولوژی را چنین توصیف می کند:
تحقیق و توسعه هدفمند، برای درک و دستکاری و اندازه گیریها مورد نیاز در سطح موادی با ابعاد در حد اتم ، مولکول و سوپرمولکولها را نانوتکنولوژی می گویند. این مفهوم با واحدهایی از یک تا صد نانومتر، همبستگی دارد. دراین مقیاس خصوصیات فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی مواد تفاوت اساسی با یکدیگر دارند و غالبا اعمال غیر قابل انتظار از آنها مشاهده می شود. در سیستم کشاورزی امروزی، اگردامی مبتلا به یک بیماری خاص شود، می توان چند روز و حتی چند هفته یا چند ماه قبل علائم نامحسوس بیماری را شناسایی کنند و قبل از انتشار و مرگ و میر کل گله، دامدار را برای اخذ تصمیمات مدیریتی و پیشگیری کننده آگاه کند و بنابراین می توان نسبت به مقابله با آن بیماری اقدام نماید.
نانوتکنولوژی به موضوعاتی در مقیاس هم اندازه با ویروسها و سایر عوامل بیماری زا می پردازد و بنابراین پتانسیل بالایی را برای شناسایی و ریشه کنی عوامل بیماری زا دارد. نانوتکنولوژی امکان استفاده از سیستمهای آزاد کننده داروئی را که بتواند به طور طولانی مدت فعال باقی بماند، فراهم می کند.
به عنوان مثال استفاده از سیستمهای آزاد کننده دارو ، می توان به ایمپلنتهای ابداع شده مینیاتوری در حیوان اشاره کرد که نمونه های بزاقی را به طور مستمر کنترل می کنند و قبل از بروز علائم بالینی و تب ، از طریق سیستمهای هشدار دهنده وسنسورهای ویژه، می تواند احتمال وقوع بیماری را مشخص و سیستم خاص ازاد کننده دارو معینی را برای درمان موثر توصیه کنند. طراحی سیستمهای آزاد کننده مواد دارویی ، یک آرزوی و رویای همیشگی محققان برای سیستمهای رها کننده داروها، مواد مغذی و پروبیوتیکها بوده و می باشد.
نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند به ما اجازه می دهد که نگرشی در سطح مولکولی و اتمی داشته و قادر باشیم که ساختارهایی در ابعاد نانومتر را بیافرینیم.
برای تعیین و شناسایی بسیار جزئی آلودگیهای شیمیایی ، ویروسی یا باکتریایی در کشاورزی و صنایع غذایی معمولا از روشهای بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی استفاده می گیرد. در روشهای اخیر نانوتکنولوژی برای استفاده توام این روشها، یک سنسور در مقیاس نانو طراحی کرده اند در این سیستم جدید، مواد حاصل از متابولیسم و رشد باکتریها با این سنسورها تعیین می گردد.
سطوح انتخابی بیولوژیکی، محیطی هایی هستند که عمده واکنشهای و فعل و انفعالات بیولوژیکی و شیمیایی در آن محیط انجام می شود.
چنین سطوحی همچنین توانایی افزایش یا کاهش قدرت اتصال ارگانیزمها و ملکولهای ویژه را دارد. از جنبه های کاریردی استفاده از این سطوح، طراحی سنسورها، کاتالیستها، و توانایی جداسازی یا خالص سازی مخلوطهای بیومولکولها می باشد. نانومولکولها موادی هستند که اخیرا از طریق نانوتکنولوژی به دست آمده اند و یا در طبیعت موجودند و بوسیله این ساختارها، امکان دستکاریهای درسطح نانو و تنظیم و کاتالیز واکنشهای شیمیایی وجود دارد. نانو مواد از اجزای با سایز بسیار ریز تشکیل شده اند و اجزا تشکیل دهنده چنین ساختارهایی بر خواص مواد حاصل در سطح ماکرو تاثیر می گذارد.
ساختارهای کروی توخالی (buckey balls ) که با نام دیگر فلورن هم شناخته شده اند، مجموعه از اتمهای کربن متحدالشکل به صورت کروی هستند که در چنین ساختاری هر اتم کربن به سه اتم کربن مجاورش متصل شده. دانشمندان اکنون به خوبی می دانند که چگونه یک چنین ساختاری را به وجود آورند و کاربردهای بیولوژیکی آن امروزه کاملا شناخته شده است. از جمله کاربردهای چنین ساختارهایی برای رها سازی دارو یا مواد رادیواکتیو در محلهای مبتلا به عوامل بیماریزا می باشد.
ایده استفاده از۶۰ اتم کربن به جای ۸۰ اتم، ساختارهای توخالی را برای آزاد سازی دارو فراهم می کند. هدف از این کار در نهایت رسیدن به گروهای قابل انحلال پپتیدها در آب می باشد که نتیجتا این مولکولها به جریان خون راه پیدا می کنند. نانوتیوپها ساختارهای توخالی دیگری هستند که از دو طرف باز شده اند و گروه های اتمی دیگری به آنها اضافه شده اند و یک ساختار شش گوشه را تشکیل می دهند. نانوتیوپها می توانند به عنوان یک ورقه گرافیت در نظر گرفته شوند که به دور یک لوله پیچیده شده اند.
کاربرد پلی مرهای سنتزی در داروسازی پیشرفتهای چشمگیری داشته است. سبکی، نداشتن آثار جانبی و امکان شکل دهی پلی مرها، کاربرد آنها را در زمینه پزشکی و دامپزشکی افزایش داده است. در روشهای دارورسانی مدرن، فرآورده شکل دارویی موثر خود را با یک روند مشخص شده قبلی برای مدت زمان معلوم بطور سیستماتیک به عضو هدف آزاد می کند. پلیمرها نه تنها به عنوان منابع ذخیره دارو و غشا و ماتریکس های نگهدارنده عمل می کنند بلکه می توانند سرعت انحلال آزاد سازی و تعادل دفع و جذب آزاد را در بدن کنترل کنند.
دندریمر(پلی مر) یک طبقه جدید از مولکولهای سه بعدی مصنوعی هستند که از مسیر و راه نانوسنتزی به دست آمده اند که این دندریمرها از توالیها و شاخه ای تکراری حاصل آمده اند. ساختار چنین ترکبیباتی از یک درجه بالای تقارن برخوردار است.
نقاط کوانتومی، کریستالهایی در مقیاس نانومتری هستند که اساسا در اواسط ۱۹۸۰ برای کاربردهای اپتوالکترونیک به کاربرده شدند. آنها در طی سنتز شیمیایی در مقیاس نانو ایجاد می شوند و از صدها یا هزاران اتم در نهایت یک ماده نیمه هادی معدنی تشکیل شده اند که این ماده به اتمها خاصیت فلورنس می دهد. وقتی یک نقطه کوانتومی با یک پرتو نور برانگیخته می شود آنها دوباره نور را منتشر می کنند. میزان یک طیف نشری متقارن باریک مستقیم به اندازه کریستال بستگی دارد.
این بدان معنی است که اجرام کوانتومی می توانند به خوبی برای انتشار نور در طول موجهای مختلف طراحی شوند. نانوشلها یک نوع جدید از نانوذرات که از هسته دی الکتریک مانند سیلیکا تشکیل شده اند که با یک لایه فلزی فوق العاده نازک(به عنوان مثال طلا) پوشش داده شده اند. نانوشلهای طلا، دارای خواص فیزیکی مشابه به آنهایی هستند که از کلوئیدها طلا ساخته شده اند. پاسخهای نوری نانوشلهای طلا به طور قابل توجهی به اندازه نسبی هسته نانوذرات و ضخامت لایه طلا بستگی دارد.
دانشمندان قادرند نانوشلهایی را بسازند که ملکولهای آنتی ژنها بر روی آنها سوار شوند و در مجموع سلولهای سرطانی و تومورهای موجود را تحت تاثیر قرار دهند. این ویژگی مخصوصا در رابط با نانوشلها می باشد که این ساختارها قادرند فقط تومورهای موجود را تحت تاثیر قرار دهند و سلولهای مجاور تومور دست نخورده باقی می ماند. از طریق حرارتی که به طور انتخابی در سلولهای توموری ایجاد می کند منجر به از بین بردن این سلولها می شود.

● کاربردهای نانوتکنولوژی در علوم دامی

سلامتی دامهای اهلی از جمله مسائلی است که با اقتصاد دامداریها در ارتباط می باشد. یک دامپزشک می نویسد که علم نانوتکنولوژی توانایی و پتانسیل بالقوه ای بر روی رهیافتهای آتی دامپزشکی و درمان دامهای اهلی خواهد داشت . تامین اقلام غذایی برای دامهای اهلی همواره با افزایش هزینه و نیاز به مراقبتهای خاص دامپزشکی و تجویز دارو و واکسن همراه بوده است و نانوتکنولوژی توانایی ارائه راهکارهای مناسب برای حل این معضلات را دارد.

● سیستمهای سنتیتیک آزاد کننده مواد داروئی

امروزه مصرف آنتی بیوتیکها، واکسنها، پروبیوتیکها و عمده داروها از طریق وارد کردن آنها از راه غذا یا آب دامها و یا از راه تزریق عضلانی صورت می گیرد. رها سازی یک مرحله ای دارو در برابر یک میکروارگانیزم علارغم تاثیرات درمانی و اثرات بازدارنده پیشرفت یک بیماری معمولا با بازگشت مجدد علائم بیماری وتخفیف اثرات دارویی مصرفی همراه است. روشهای موجود در سطح نانو، قابلیت تشخیص و درمان عفونت،اختلالات تغذیه ای و متابولیکی را دارا می باشد. سیستمهای سنتتیک رها سازی دارو می تواند خواص چند جانبه برای حذف موانع بیولوژیکی در افزایش بازده درمانی داروی مورد استفاده و رسیدن آن به بافت هدف داشته باشد که از جمله این خواص می توان به موارد ذیل اشاره کرد.
۱) تنظیم زمانی مناسب برای آزاد سازی دارو
۲) قابلیت خود تنظیمی
۳) توانایی برنامه ریزی قبلی
بنابراین در آینده نزدیک پیشرفتهای بیشتر تکنولوژی امکانات زیر را فراهم می کند:
- توسعه سیستمهای سنتیتیک رها سازی داروها،پروبیوتیکها، مواد مغذی
- افزایش سرعت شناسایی علائم بیماری و کاربرد روشهای درمانی سریع
- توسعه سیستمهای رها سازی اسیدهای نوکلئیک و مولکولهای DNA
- کاربرد نانومولکولها در تولید واکسنهای دامی

● تشخیص بیماری و درمان دامها

تصور امکان تزریق نانوپارتیکها به دامها و فعال شدن تدریجی ماده موثر همراه با این نانوذرات در بدن حیوان برای از بین بردن و تخریب سلولهای سرطانی، افق تحقیقاتی جدیدی را به روی محققان بازکرده است. محققان دانشگاه رایس مراحل مقدماتی کاربرد نانوشلها را برای تزریق به جریان خون ارزیابی کردند.
این ذرات نانو به گیرنده های غشاسلولهای سرطانی متصل می شوند و با ایجاد امواج مادون قرمز باعث بالا رفتن دمای سلولهای مذکور به ۵۵ درجه و ترکیدن و از بین رفتن تومورهای موجود می گردند. همچنین نانوپارتیکهایی که از اکسیدهای آهن ساخته می شوند، با ایجاد امواج مگنتیک در محل استقرار سلولهای سرطانی باعث از بین بردن این سلولها می شوند. یکی از اساسی ترین محورهای تحقیقاتی کنونی، توسعه سیستمهای رها سازی DNA غیرزنده، با بازدهی مناسب و با حداقل هزینه و عوارض جانبی و سمی می باشد، که در ژن درمانی مورد استفاده قرار می گیرند.

● اصلاح نژاد دام

مدیریت تلاقی و زمان مناسب جفتگیری دامها، از جمله مواردی است که در مزارع پرورش گاوشیرده به هزینه و زمان طولانی نیاز دارد. از راهکارهایی که اخیر مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از نانوتیوپها خاص در داخل پوست می باشد که زمان واقعی پیک هورمون استروژن و وقوع فحلی را دار دامها نشان می دهد و لذا با علائمی که سنسورهای موجود به دستگاه مونیتور می فرستد، زمان دقیق و واقعی تلقیح را به دامدار نشان می دهد.
ترجمه و گرد آوری : آرش جوانمرد، مژگان حاج اللهوردی پور، نادر اسدزاده منبع: http://www.biotech.blogsky.com/1388/11/10/post-81/
پایگاه مقالات علمی پژوهشسرای دانش آموزی شهرستان مراغه

نانو تکنولوژی

نانو تکنولوژی

در دو دهه اخیر، پیشرفتهای تکنولوژی وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد ، پیش می رود . برای احساس اندازه های مادون ریز ، قطر موی سر انسان را که یک دهم میلیمتر است در نظر بگیرید ، یک نانومتر صدهزار برابر کوچکتراست 9- 10متر . تکنولوژی و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل ، اندازه گیریها و تولیداتی سروکار خواهد داشت که چنین ابعاد مادون ریزی دارند . درحال حاضر پروسه های در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است . همچنین خواص مکانیکی ، شیمیایی ، الکتریکی ، مغناطیسی ، نوری و… مواد در لایه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درک و تحلیل و سنجش است . تکنولوژی درقرن گذشته در هرچه ریزتر کردن دانه های بزرگتر پیشرفت چشمگیری داشت ، بطوریکه به مزاح گفته شد که دیگر کشف ذرات ریز اتمی ((Sub-Atomic)) نه تنها جایزه نوبل ندارد ، بلکه به آن جریمه هم تعلق می گیرد ! تکنولوژی نو درقرن حاضر مسیر عکس را طی می کند . یعنی مواد مادون ریز را باید ترکیب کرد تا دانه های بزرگتر کارآمد به وجود آ ورد .
درست همان روشی که در طبیعت برای تولید کردن حاکم است . مجموعه های طبیعی ، ترکیبی از دانه های مادون ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه های در حدود نانو است .
اثر تحقیقات در فناوریهای مادون ریز هم اکنون در درمان بیماریها و یا دست یافتن به مواد جدید به ظهور رسیده است . موارد بسیاری در مرحله تحقیقات کاربردی و آزمایشی است .اکنون ساخت رایانه های بسیار کوچکتر و میلیونها بار سریعتر در دستور کار شرکتهای تحقیقاتی قرار دارد .
در بیانی کوتاه نانوتکنولوژی یک فرایند تولید مولکولی است . همانطور که طبیعت مجموعه ها را بطور خودکار مولکول به مولکول ساخته و روی هم مونتاژ کرده است ، ما هم باید برای تولید محصولات جدید ، با این اعتقاد که هرچه در طبیعت تولید شده قابل تولید در آزمایشگاه نیز هست ، نظیر طبیعت راهی پیدا کنیم . البته منظور این نیست که چند هسته از مواد راپیدا کنیم و با رساندن انرژی و خوراک پس از چند سال یک نیروگاه از آن بسازیم که شهری را برق دهد . بلکه برای ترکیب و تکامل خودکار تولیدات مادون ریزکه به نحوی در مجموعه های بزرگتر مصرف دارد ، راهی بیابیم . در اندازه های مادون ریز ، روشها و ابزارآلات متعارف فیزیکی مانند تراشیدن و خم کردن و سوراخ کردن و…جوابگو تیستند .
برای ساختن ماشینهای ملکولی باید روش پروسه های طبیعی را دنبال کرد .
با تهیه نقشه های ساختاری بدن یعنی آرایش ژنها و DNA که ژنم نامیده شده است و به موازات آن دست یافتن به تکنولوژی مادون ریز ، در دراز مدت تحولات بسیاری در هستی ایجاد خواهد شد . تولید مواد جدید ، گیاهان ، جانداران و حتی انسان متحول خواهد شد . اشکالات ساختاری موجودات در طبیعت رفع می شود و با ترکیب و خواص اورگانیک گیاهان و جانوران ، موجودات جدیدی با خواص فوق العاده و شخصیتهای متفاوت بوجود خواهد آمد .آینده علوم و مهندسی که چندین گرایشی Multi- Disciplinary است ، به طرف تولید ماشینهای مولکولی سوق داده خواهد شد تا در نهایت بتواند مجموعه های کارآیی از پیوندهای ارگانیک و سایبریک را عرضه نماید .
هستی را به رایانه ( سخت افزار ) و برنامه ( نرم افزار ) که دو پدیده مختلف ولی ادغام شده هستند ، می توان تشبیه کرد . سخت افزار مصداق ماده ( اغلب اتم هیدروژن ) و نرم افزار یا برنامه ، قابلیت نهفته در خلقت آن است .
اتم به نظر ساده و ابتدایی هیدروژن در طی میلیاردها سال با قابلیت نهفته در خود توانسته است میلیونها نوع آرایش مختلف را در هستی بوجود آورد . بشر از بوجود آوردن اساس ماده عاجز است . ولی در برنامه ریزیهای جدید و یافتن اشکال دیگری از آنچه در طبیعت وجود دارد ، پیش خواهد رفت . طبیعت را خواهد شناخت و به اصطلاح ، قفلهای شگفت آور آن را باز خواهد کرد . احتمالا انسان در شرایط مناسبتری از درجه حرارت و فشار که درتشکیل طبیعی مواد مختلف از هیدروژن لازم است ، بتواند اتمهای مورد نباز خود را تولید کند ، سیارات دیگری را در نهایت در اختیار بگیرد و بعید نیست که نواده های دوردست ما بتوانند در نیمه های راه ابدیت در اکثر نقاط جهان هستی و کهکشانها سکنی گزینند.
به احتمال زیاد قبل از پایان هزاره سوم انسانها در بدن خود انواع لوازم مصنوعی و دیجیتالی راخواهند داشت. . از بیماری ، پیری ، درد ستون فقرات ، کم حافظه ای و… رنج نخواهند برد .قابلیت فهم و تحلیل اطلاعات در مغز آنها در مقایسه با امروز بی نهایت خواهد شد . در هزاره های آینده انسانهای طبیعی مانند امروز احتمالا برای مطالعات پژوهشی نگهداری شده و به نمونه های آزمایشگاهی و بطور حتم قابل احترام تبدیل خواهند شد و مردمان آینده از اینهمه درد و ناراحتی که اجداد آنها در هزاره های قبل کشیده اند ، متعجب و متاثر خواهند بود .
اکنون جا دارد همگام با تحولات جدید در مهندسی و علوم ، دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی بطور جدی به پژوهشهای تکنولوژی مادون ریز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانیم مرزهای دانش روز را به نسلهای آینده تحویل دهیم و در تشکلهای جدید هستی سهمی داشته باشیم . باشد هرچه زودتر به خود آییم و عمق شکوهمند و معجزه آسای اندیشه بشررا دریابیم و از کوتاه بینی و افکار فرسوده موروثی فاصله بگیریم . گفته شیخ اجل سعدی در آینده مصداق واقعی تری خواهد داشت :

چه انتظاری باید از نانوتکنولوژی داشت :

این تکنولوژی جدید توانایی آن را دارد که تاثیری اساسی بر کشورهای صنعتی در دهه های آینده بگذارد . در اینجا به برخی از نمونه های عملی در زمینه نانوتکنولوژی که بر اساس تحقیقات و مشاهدات بخش خصوصی به دست آمده است ، اشاره می شود .
انتظار می رود که مقیاس نانومتر به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگیهای منحصربفرد ، طوری ساخته خواهند شد که روش شیمی سنتی پاسخگوی این امر نمی تواند باشد .
• نانوتکنولوژی می تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادیها و 900 میلیون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی 10 تا 15 سال آینده شود .
• نانوتکنولوژی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، کیفیت و تواناییهای جسمی بشر را افزایش خواهد داد .
• تقریبا نیمی از محصولات دارویی در 10 تا 15 سال آینده متکی به نانوتکنولوژی خواهد بود که این امر ، خود 180 میلیارد دلار نقدینگی را به گردش درخواهد آورد .
• کاتالیستهای نانوساختاری در صنایع پتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که پیش بینی شده است این دانش ، سالانه 100 میلیارد دلار را طی 10 تا 15 سال آینده تحت تاثیر قرار دهد .
• نانوتکنولوژی موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راههای اقتصادی تری را برای تصویه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راههای استفاده از منابع انرژیهای تجدید پذیر همچون انرژی خورشیدی ارائه نماید . بطور مثال استفاده از یک نوع انباره جریان گذرا با الکترودهای نانولوله کربنی که اخیرا آزمایش گردید ، نشان داد که این روش 10 بار کمتر از روش اسمز معکوس ، آب دریا را نمک زدایی می کند .
• انتظار می رود که نانوتکنولوژی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده ها ، محیط زیستی سالمتر را فراهم کند . برای مثال مطالعات نشان می دهد در طی 10 تا 15 سال آینده ، روشنایی حاصل از پیشرفت نانوتکنولوژی ،مصرف جهانی انرژی را تا 10 درصد کاهش داده ، باعث صرفه جویی سالانه 100 میلیارد دلار و همچنین کاهش آلودگی هوا به میزان 200 میلیون تن کربن شود.
در چند سال گذشته بازارچند میلیارد دلاری برپایه نانوتکنولوژی کسترش یافته اند . برای مثال در ایالات متحده ، IBM برای هد دیسکهای سخت ، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است .
Eastern Kodak و 3M تکنولوژی ساخت فیلمهای نازک نانو ساختاری را به وجود آورده اند . شرکت Mobil کاتالیستهای نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید کرده است و شرکت Merck ، داروهای نانوذره ای را عرضه کرده است . تویوتا در ژاپن مواد پلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و Samsung Electronics در کره ، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانولوله های کربنی هستند . بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یک بعدی بهره می گیرند ( نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لایه و سوپر لاستیکها ) . نظزیات جدید و روشهای مقرون به صرفه تولید نانوساختارهای دو و سه بعدی از موضوعات مورد بررسی آینده می باشند.
نانو تکنولوژی یا کاربرد فناوری در مقیاس یک میلیونیم متر، جهان حیرت انگیزی را پیش روی دانشمندان قرار داده است که در تاریخ بشریت نظیری برای آن نمی توان یافت. پیشرفتهای پرشتابی که در این عرصه بوقوع می پیوندد، پیام مهمی را با خود به همراه آورده است: بشر در آستانه دستیابی به توانایی های بی بدیلی برای تغییر محیط پیرامون خویش قرار گرفته است و جهان و جامعه ای که در آینده ای نه چندان دور به مدد این فناوری جدید پدیدار خواهد شد، تفاوت هایی بنیادین با جهان مالوف آدمی در گذشته خواهد داشت.
به گزارش ایرنا نانو تکنولوژی نظیر هر فناوری دیگری چونان یک تیغ دولبه است که می توان از آن در مسیر خیر و صلاح و یا نابودی و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گیری از این فناوری شناخت دقیق تر خصوصیات آن و آشنایی با قابلیت های بالقوه ای است که در خود جای داده است. در خصوص نانو تکنولوژی یک نکته را می توان به روشنی و بدون ابهام مورد تاکید قرار داد: این فناوری جدید هنوز، حتی برای متخصصان، شناخته شده نیست و همین امر هاله ابهامی را که آن را در برگرفته ضخیمتر می کند و راه را برای گمانزنی های متنوع هموار می سازد.
کسانی بر این باورند که این فناوری نظیر هیولایی فرانکشتین در داستان مری شلی و یا همانند جعبه پاندورا در اسطوره های یونان باستان، مرگ و نابودی برای ابنای بشر درپی دارد. در مقابل گروهی نیز معتقدند که به مدد توانایی های حاصل از این فناوری می توان عالم را گلستان کرد.
در حال حاضر 450 شرکت تحقیقاتی- تجاری در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا، آمریکا و ژاپن با بودجه ای که در مجموع به 4 میلیارد دلار بالغ می شود سرگرم انجام تحقیقات در عرصه نانو تکنولوژی هستند. در این قلمرو اتمها و ذرات رفتاری غیرمتعارف از خود به نمایش می گذارند و از آنجا که کل طبیعت از همین ذرات تشکیل شده، شناخت نحوه عمل آنها، به یک معنا شناخت بهتر نحوه شکل گیری عالم است. به این ترتیب دانشمندانی که در این قلمرو به کاوش مشغولند، به یک اعتبار با ذهن و ضمیر خالق هستی و نقشه شگفت انگیز او در خلقت عالم آشنایی پیدا می کنند، اما از آنجا که دانایی توانایی به همراه می آورد، شناسایی رازهای هستی می تواند توان فوق العاده ای را در اختیار کاشفان این رازها قرار دهد. تحقیق در قلمرو نانو تکنولوژی از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات عاید گردید.
از جمله آنکه یک گروه از محققان شرکت آی بی ام موفق شدند35 اتم گزنون را بر روی یک صفحه از جنس نیکل جای دهند و با کمک این تک اتمها نامی را بر روی صفحه نیکلی درج کنند. محققان دیگر به بررسی درباره ساختارهای ریز موجود در طبیعت نظیر تار عنکبوت ها و رشته های ابریشم پرداختند تا بتوانند موادی نازک تر و مقاوم تر تولید کنند. در این میان ساخت یک نوع مولکول جدید کربن موسوم به باکمینسترفولرین یا کربن- 60 راه را برای پژوهشهای بعدی هموارتر کرد. محققان با کمک این مولکول که خواص حیرت انگیز آن هنوز در درست بررسی است، لوله های موئینه ای در مقیاس نانو ساخته اند که می تواند برای ایجاد ساختارهای مختلف در تراز یک میلیونیم متر مورد استفاده قرار گیرد. بررسی هایی که در ابعاد نانو بر روی مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه ای را آشکار کرده است. به عنوان مثال ذرات سیلیکن در این ابعاد از خود نور ساطع می کنند و لایه های فولاد در این مقیاس از استحکام بیشتری در قیاس با صفحات بزرگتر این فلز برخوردارند.
برخی شرکتها از هم اکنون بهره برداری از برخی یافته های نانوتکنولوژی را آغاز کرده اند. به عنوان نمونه شرکت آرایشی اورال از مواد نانو در محصولات آرایشی خود استفاده می کند تا بر میزان تاثیر آنها بیفزاید. ساخت دیودهای نوری با استفاده از مواد نانو موجب می شود تا 80درصد در هزینه برق صرفه جویی شود. توپهای تنیسی که با کربن 60 ساخته شده و روانه بازار گردیده سبکتر و مستحکمتر از توپهای عادی است. شرکتهای دیگر با استفاده از مواد نانو پارچه هایی تولید کرده اند که با یک بار تکاندن آنها می توان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و همه چین و چروکهایشان را زایل کرد. با همین یک بار تکان همه گردوخاکی که به این پارچه ها جذب شده اند نیز پاک می شوند. نوارهای زخم بندی هوشمندی با این مواد درست شده که به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولکولی، پزشکان را مطلع می سازند.
از همین نوع مواد همچنین لیوانهایی تولید شده که قابلیت خود- تمیزکردن دارند. لنزها و عدسیهای عینک ساخته شده از جنس مواد نانو ضد خش هستند و یک گروه از محققان تا آنجا پیش رفته اند که درصددند با مواد نانو پوششهای مناسبی تولید کنند که سلولهای حاوی ویروسهای خطرناک نظیر ویروس ایدز را در خود می پوشاند و مانع خروج آنها می شود. مهمترین نکته درباره موقعیت کنونی فناوری نانو آن است که اکنون دانشمندان این توانایی را پیدا کرده اند که در تراز تک اتمها به بهره گیری از آنها بپردازند و این توانایی بالقوه می تواند زمینه ساز بسیاری از تحولات بعدی شود. یک گروه از برجسته ترین محققان در حوزه نانوتکنولوژی بر این اعتقادند که می توان بدون آسیب رساندن به سلولهای حیاتی، در درون آنها به کاوش و تحقیق پرداخت. شیوه های کنونی برای بررسی سلولها بسیار خام و ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در درون سلول اتفاق می افتد ناگزیرند سلولها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانلهای موجود در آن از بین می رود.
یک گروه از محققان که در گروهی موسوم به اتحاد سیستمهای زیستی گرد آمده اند، سرگرم تکمیل ابزارهای ظریفی هستند که هدف آن بررسی اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعی و بدون آسیب رساندن به اجزای درونی سلول یا مداخله در فعالیت بخشهای داخلی آن است. ابزاری که این گروه مشغول ساخت آن هستند ردیف هایی از لوله ها یا سیمهای بسیار ظریفند که قادرند وظایف مختلفی را به انجام برسانند از جمله آنکه هزاران پروتئینی را که به وسیله سلولها ترشح می شود شناسایی کند. گروههای دیگر از محققان نیز به نوبه خود سرگرم تولید دستگاهها و ابزارهای دیگر برای انجام مقاصد علمی دیگر هستند.
به عنوان نمونه یک گروه از محققان سرگرم تکمیل فیبرهای نوری در ابعاد نانو هستند که قادر خواهند بود مولکولهای مورد نظر را شناسایی کنند. گروهی نیز دستگاهی را دردست ساخت دارند که با استفاده از ذرات طلا می تواند پروتئین های معینی را فعال سازد یا از کار بیندازد. به اعتقاد پژوهشگران برای آنکه بتوان از سلولها در حین فعالیت واقعی آنها اطلاعات مناسب به دست آورد، باید شیوه تنظیم آزمایشها را مورد تجدیدنظر اساسی قرار داد. سلولها در فعالیت طبیعی خود امور مختلفی را به انجام می رسانند: از جمله انتقال اطلاعات و علائم و داده ها میان خود، ردوبدل کردن مواد غذایی و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حیاتی. یک گروه از روش تازه ای موسوم به الگوی انتقال ابر – شبکه استفاده کرده اند که ساخت نیمه هادیهای نانومتری به قطر تنها 8 نانومتر را امکان پذیر می سازد. هریک از این لوله های بسیار ریز بالقوه می توانند یک پادتن خاص یا یک اولیگو نوکلئو اسید و یا یک بخش کوچک از رشته دی ان ای بر روی خود جای دهند.
با کمک هر تراشه می توان 1000 آزمایش متفاوت بر روی یک سلول انجام داد. برای دستیابی به موفقیت کامل باید بر برخی از محدودیتها غلبه شود، ازجمله آنکه درحال حاضر برای بررسی سلولها باید آنها را در درون مایعی قرار داد که مصنوعاً محیط زیست طبیعی سلولها را بازسازی می کند، اما یون موجود در این مایع می تواند سنجنده های موئینه را از کار بیندازد. برای رفع مشکل، محققان سلولها را درون مایعی جای می دهند که چگالی یون آن کمتر است. گروههای دیگری از محققان نیز در تلاشند تا ابزارهای مناسب در مقیاس نانو برای بررسی جهان سلولها ابداع کنند. یکی از این ابزارها چنانکه اشاره شد یک فیبر نوری است که ضخامت نوک آن 40 نانومتر است و بر روی نوک نوعی پادتن جا داده شده که قادر است خود را به مولکول مورد نظر در درون سلول متصل سازد. این فیبر نوری با استفاده از فیبرهای معمولی و تراش آنها ساخته شده و بر روی فیبر پوششی از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگیری به عمل آورد. نحوه عمل این فیبر نوری درخور توجه است.
از آنجاکه قطر نوک این فیبر نوری، از طول موج نوری که برای روشن کردن سلول مورد استفاده قرار می گیرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهای نور نمی توانند خود را تا انتهای فیبر برسانند، درعوض در نزدیکی نوک فیبر مجتمع می شوند و یک میدان نوری بوجود می آورند که تنها می تواند مولکولهایی را که در تماس با نوک فیبر قرار می گیرند تحریک کند. به نوک این فیبر نوری یک پادتن متصل است و محققان به این پادتن یک مولکول فلورسان می چسبانند و آنگاه نوک فیبر را به درون یک سلول فرو می کنند. در درون سلول، نمونه مشابه مولکول فلورسان نوک فیبر، این مولکول را کنار می زند و خود جای آن را می گرد. به این ترتیب نوری که از مولکول فلورسان ساطع می شد از بین می رود و فضای درون سلول تنها با نوری که به وسیله میدان موجود در فیبر نوری بوجود می آید روشن می شود و درنتیجه محققان قادر می شوند یک تک مولکول را در درون سلول مشاهده کنند.
مزیت بزرگ این روش در آن است که باعث مرگ سلول نمی شود و به دانشمندان اجازه می دهد درون سلول را در هنگام فعالیت آن مشاهده کنند. نانو تکنولوژی همچنین به محققان امکان می دهد که بتوانند رویدادهای بسیار نادر یا مولکولهای با چگالی بسیار کم را مشاهده کنند. به عنوان مثال بلورهای مینیاتوری نیمه هادیهای فلزی در یک فرکانس خاص از خود نور ساطع می کنند و از این نور می توان برای مشخص کردن مجموعه ای از مولکولهای زیستی و الصاق برچسب برای شناسایی آنها استفاده کرد. به نوشته هفته نامه علمی نیچر چاپ انگلستان یک گروه از محققان دانشگاه میشیگان نیز توانسته اند سنجنده خاصی را تکمیل کنند که قادر است حرکت اتمهای روی را در درون سلولها دنبال کند و به دانشمندان در تشخیص نقایص زیست عصبی مدد رساند.
از ابزارهای در مقیاس نانو همچنین می توان برای عرضه مؤثرتر داروها در نقاط موردنظر استفاده به عمل آورد. در آزمایشی که بتازگی به انجام رسیده نشان داده شده است که حمله به سلولهای سرطانی با استفاده از ذرات نانو 100برابر بازده عمل را افزایش می دهد. محققان امیدوارند در آینده ای نه چندان دور با استفاده از نانو تکنولوژی موفق شوند امور داخلی هر سلول را تحت کنترل خود درآورند. هم اکنون گامهای بلندی در این زمینه برداشته شده و به عنوان نمونه دانشمندان می توانند فعالیت پروتئینها و مولکول دی ان ای را در درون سلول کنترل کنند. به این ترتیب نانو تکنولوژی به محققان امکان می دهد تا اطلاعات خود را درباره سلولها یعنی اصلی ترین بخش سازنده بدن جانداران به بهترین وجه کامل سازند.

نانو تکنولوژی وکاربرد های آن

نانو تکنولوژی وکاربرد های آن

مقدمه:

در دنیا انقلاب هاى زیادى رخ داده است که عبارتند از :1)انقلاب کشاورزى 2)انقلاب صنعتى 3)انقلاب نیمه هادى ها
(کامپیوتر ها) 4) انقلاب نانو تکنولوژی . نانوتکنولوژی به نام ریز ساز مطرح بوده است.کار نانو تکنولوژی در محیط اتمی صورت میگیردو بیشتر از دو شیوه استفاده می شود.
1)جابه جایی وحرکت مولکولی(مکانیک مولکولی)
2)همانند سازی

معرفی نانو تکنولوژی

نانوتکنولوژی توانمندی تولید مواد و ابزارها وسیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در سطح مولکولی و اتمی واستفاده از خواصی است که در آن سطوح ظاهر میشود . درواقع این فن آوری عبارت از کاربرد ذرات در ابعاد نانو میباشد .یک نانومتر یک میلیاردم متر است که از دو مسیر میتوان به این ابعاد دست یافت .
1) تهیه ذرات نانو باکمک تجهیزات دقیق از خرد کردن ذرات بزرگتر
2) فن آوری مولکولی که تولید ساختار اتم به اتم ویا مولکول به مولکول صورت میگیرد.
درواقع این فن آوری چیزهایی را که در اختیار داریم باخصوصیات جدید دراختیار قرار میدهد ویا آنها را از مسیرنوینی میسازد.این فن آوری موجب تولیدات جدید وتوسعه گرایانه و محصولات ارزان است.نانو تکنولوژی دارای کاربردهایی در حوزه های مختلف میباشد.

کاربرد های نانو تکنولوژی

1 ) کاربرد نانو درپزشکی و داروسازی

نانو تکنولوژی میتواند فرمولاسیون ومسیرهایی برای رهایش دارو تهیه کند که به نحو حیرت انگیزی توان درمانی دارورا افزایش دهد .شرکت Elan یکی از شرکتهایی است که با بهره گیری از ذرات نانو فرم محلول داروهایی مانند Sirolimns رابه فرم جامد تبدیل می کند که با کاهش سایز ذره سرعت انحلالSirolimns را به مقداری که بتواند به فرم قرص ارائه شود افزایش میدهد. فن آوری نانو در زمینه تشخیص بیماریهاوتصویربرداری وبراورد سریع از کارایی مصرف دارو در افراد نیز کاربرد دارد.
یکی ازکاربردهای فناوری نانو در زمینه دارو رسانی ژن هاست. به علت پیشرفت در روند های ساخت ذرات و فرمولاسیون دارویی امکان دارورسانی فراورده های جدید که عمدتا"از نوع پپتیدها وپروتئین ها میباشند امکان پذیرشده است. هم راستای این پیشرفت هاصنعت ساخت پلیمر های دارویی امکان تهیه حامل های مناسب برای دارو رسانی به محل های اثر مورد نظر را فراهم کرده است.

2)تولید محصولات صنعتی

نانو تکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که درآینده موجب ساخت مواد وابزارها خواهد شد.برخی مزایای نانو ساختارها از قرار ذیل میباشد.
مواد سبک تر وکاهش هزینه وعمر کاری بیشتر و....می باشد.
با توجه به تحقیقات به عمل آمده چهار ماده نانومتری هستند که کاربرد فراوانی در صنعت لاستیک سازی پیدا کرده اند. چهار ماده موردنظر عبارتنداز: اکسیدروی نانومتری (NanoZnO)، نانوکربنات کلسیم، الماس نانومتری، ذرات نانومتری خاک رس .
با اضافه کردن این مواد به ترکیبات لاستیک، به دلیل پیوندهایی که در مقیاس اتمی بین این مواد و ترکیبات لاستیک صورت می گیرد، علاوه بر این که خواص فیزیکی آنها بهبود می یابد، می توان به افزایش مقاومت سایش، افزایش استحکام، بهبود خاصیت مکانیکی، افزایش حد پارگی و حد شکستگی اشاره کرد. در زیبایی ظاهری لاستیک نیز تاثیر گذاشته و باعث لطافت، همواری، صافی و ظرافت شکل ظاهری لاستیک می گردد. همه اینها به نوبه خود باعث می شود که محصولات نهایی، مرغوب تر، با کیفیت بالا، زیبایی و در نهایت بازارپسند باشند و توانایی رقابت در بازارهای داخلی و جهانی را داشته باشند.

3)دوام پذیری منابع

این فن آوری منجر به تغییرات شگرف در استفاده از منابع طبیعی و انرژی و آب خواهد شد که پس آب وآلودگی را کاهش خواهد داد.این فن آوری امکان بازیافت و استفاده مجدداز موادو انرژی وآب را فراهم می کند. شرکتهای موادشیمیایی مواد پلیمری تقویت شده به نانو ذرات را ساخته اند که می تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیلها شود. استفاده گسترده از این نانو کامپوزیت ها می تواند سالانه 5/1میلیارد لیتر صرفه جویی مصرف بنزین را همراه داشته باشد.

4)هوا فضا
5)ا منیت ملی

تسلط اطلاعاتی از طریق نانو الکترونیک امکان اموزش مؤثرنیروها و کاهش خطر برای سربازها وبهبود کارایی خود روهای نظامی واستفاده بیشتر از اتوماسیون رباتیک پیشرفته برای چبران کاهش نیروی انسانی از موارد استفاده از نانو در این زمینه می باشد.

6)کاربرد نانو تکنولوژی درصنعت الکترونیک

با استفاده از این فن آوری می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را حدود1000 برابر یا بیشترافزایش دهد ونهایتا" به ساخت ابزار های ابر محاسباتی به کوچکی ساعت مچی منتهی شود.
منابع:سایت کمیته مطالعات سیاست نانو تکنولوژی (http://www.irannano.org)
سایت کمیته نانو فناورىوابسته به بسیج دانشجویى دانشکاه صنعتی امیر کبیر
سیاستگذاری علم وتکنولوژی (مطالعه موردی نانو تکنولوزی در ایران ) دکتر قاضی نوری

بمب های اتمی، دایناسورهای قرن بیست و یکم

بمب های اتمی، دایناسورهای قرن بیست و یکم

به مناسبت 7 اوت سالگرد انفجار بمب اتمی بر فراز شهر ناکازاکی ژاپن (1945)18 مرداد امسال مصادف با 9 اوت است سالروز انفجار مهیبی که طی آن شهر ناکازاکی ژاپن به تلی از خاک تبدیل شد .60 سال پیش یعنی سال 1945 میلادی ایالات متحده برای پایان دادن به جنگ جهانی دوم اقدام به فرو ریختن دو بمب اتمی بر فراز شهرهای هیروشیما و ناکازاکی کرد که تنها در کمتر از 10 ثانیه 14 هزار انسان بی دفاع در هیروشیما به خاک وخون کشیده شدند .بمب اتمی " پسرک کوچک" که در هیروشیما در تاریخ 6 اوت 1945 منفجرشد جان 140هزار انسان یعنی نیمی از اهالی این شهر راگرفت و دومین بمب اتمی به نام " مرد چاق " که سه روز بعد یعنی 9 اوت در ناکازاکی رها شد پس از انفجار و ویرانی این شهر 70 هزار نفر کشته بر جای گذاشت .بله، درست 60 سال پیش دراین ماه جهان فیزیک و دنیای سیاست در یک راه مشترک گام بر داشتند و نتیجه این رابطه شوم هرگز از یادها نمی رود که چگونه انسان های بی گناه در موج ترسناک حاصل از انفجار بمبی که معادل انفجار نزدیک به 13 هزار تی.ان.تی انرژی داشت قربانی می شوند و چند روز بعد بمبی با قدرت نزدیک به 20 هزار تن تی.ان.تی شهری را در یک چشم به هم زدن باخاک یکسان می کند.

شهر ویران شده بعد از انفجار بمب اتمی

با در نظر گرفتن نتایج زشت این واقعه ضد انسانی همچنان کشورهای در گرداگرد جهان با صرف هزینه های هنگفت با استفاده از دانشمندان و مهندسان زیادی در حال ساخت یا آزمایش جنگ افزارهای نیرومند هسته ای می باشند کشورهایی مثل ایالات متحده با توجه به این که از سال 1990 آزمایش های هسته ای خود را متوقف کرد و همچنین در کم کردن تعداد تسلیحات اتمی در زرادخانه هایش اقدام نموده است اما با این حال هنوز هزاران کلاهک اتمی را در انبارهای استراتژیک خود نگهداری می کند که امنیت جهانی را تهدید می سازد. تنها در زرادخانه های آمریکا 1000 موشک بالستیک بین قاره ای مستقر در سطح زمین (ای سی بی ام ) که نیمی از آنها شامل کلاهک هسته ای با قدرت تخریب معادل یک ونیم میلیون تن تی.ان.تی است و نیم دیگر شامل موشک های با کلاهک های سه تایی مستقلا هدف گیرنده (ام ای آر وی ) - 33 زیر دریایی مجهز به 16 یا 24 موشک با 8 تا 10 کلاهک(ام ای آر وی ) با قدرت تخریبی معادل 100 تا 50 هزار تن تی.ان.تی و 332 بمب افکن بی 52 که هرکدام دست کم چهار کلاهک با اثر تخریبی معادل یک میلیون تن تی.ان.تی را حمل میکند و حدودا 10000 کلاهک دیگر در گستره قدرت تخریبی 3537 میلیون تن تی.ان.تی است (آمار مربوط به سال 1988 میلادی است )همچنین میراث به جا مانده از فعالیت هسته ای شوروی سابق که برای کشور روسیه به ارث مانده است شامل 7741 کلاهک اتمی است که جمعا معادل 6618 میلیون تن تی.ان.تی قدرت تخریب دارد.جنگ افزارهای اتمی همین دو کشور کافی است برای نابودی هر انسان معادل 2000 کیلو گرم تی.ان.تی اختصاص دهند ،ترسناک تر از آن کشور هایی است که بطور فزاینده به تکنولوژی ساخت این سلاح ها دست می یابند و تعداد آنها از پنج کشور آمریکا ? چین ? فرانسه ? روسیه و انگلستان اکنون به هشت و با در نظر گرفتن شواهدی به 9 کشور رسیده است که شامل هند ? پاکستان ? اسرائیل و نهایتا کره شمالی است .
کوفی عنان در مراسمی که به مناسبت سالروز بمباران اتمی هیروشیما بر پا شده بود گفت :
جهان از زمان بمباران هیروشیما پیشرفت چندانی در راه جلوگیری از گسترش جنگ افزارهای هسته ای نکرده است و امروز همه ما " هیبا کوشا " هستیم ( هیبا کوشا در زبان ژاپنی به معنای جان به در بردگان بمبارارن اتمی است )

تبعات انفجار یک بمب اتمی

اثرات انفجار یک بمب اتمی از نوع شکافت هسته ای را می توان به چهار دسته تقسیم بندی کرد
1) موج انفجار
2) تابش گرمایی
3) تابش هسته ای مستقیم
4) تابش هسته ای غیر مستقیم
*****************************

1) موج انفجار :

این اثر از انفجار بمب هسته ای موجب افزایش ناگهانی فشار هوا و سپس کاهش آن می شود که در فاصله هزار متری از محل انفجار مقدار فشار هوا به 20000 تن می رسد این فشار می تواند ساختمان های مستحکم آجری را ویران سازد و با فاصله گرفتن از محل انفجار تا شعاع دو کیلومتری ساختمان های با استحکام کمتر در اثر این موج انفجار تخریب می شوند و قطعات به جا مانده را با سرعت چند صد کیلو متر در ساعت به اطراف پرتاب می کند.

2) تابش گرمایی:

در فاصله دو کیلو متری از محل انفجار شدت تابش گرمایی معادل انفجار 20000 تن تی.ان.تی است که در زمان کمتر از دو ثانیه فاصله دو کیلو متری از محل انفجار را طی می کند و موجب آتش سوزی های شدید در ساختمان های اطراف می شود همین اثر از انفجار بمب اتمی پدیده ای به نام طوفان آتش را ایجاد می کند که در آن گرمای آتش بادهایی سوزان با سرعت 80 تا 160 کیلو متر در ساعت را بوجود می آورد.
انفجار بمب اتمی در هیروشیما موج گرمایی ایجاد کرد که حرارت آن به 4000 درجه سانتی گراد رسید و ناحیه ای به شعاع 5/4 کیلو متر را فراگرفت بمب اتمی هیروشیما که پسرک کوچک یا پسر کوچولو لقب داشت از نوع طرح تفنگی بود ،در این بمب مقدار 10 کیلو گرم اورانیوم 235 خالص (به شدت غنی شده) به کار گرفته شد،
هیروشیما بعد از انفجارکه تاثیرات ویران ساز آن تنها ناشی از شکافت 10 درصد از اورانیوم آن بود یعنی تنها یک کیلو گرم از ده کیلو گرم اورانیوم غنی شده شده در این بمب قبل از خارج شدن توده اورانیوم از حالت ابر بحرانی با انجام واکنش زنجیره ای شکافت اتم هایش دچار واپاشی شد و 9 کیلو گرم اورانیوم دیگر در تولید انرژی این انفجار شرکت نکرد.

3) تابش هسته ای مستقیم :

این اثر که ناشی از نوترون ها و پرتوهای گاما است در فاصله یک کیلو متری از انفجار بمب هسته ای سوختگی های کشنده ایجاد می کند که بلافاصله باعث مرگ افرادی می شود که در تماس مستقم با پرتوهای گاما و بارش نوترون ها ی پراکنده شده حاصل از انفجار قرار می گیرند و افرادی که در فاصله دورتر قرار دارند با دریافت دوز کمتر از این تابش های مضر دچار سرطان خون و سرطان استخوان و نقص های ژنتیکی می شوند .

4) تابش های هسته ای غیر مستقیم :

این اثر از انفجار بمب های هسته ای نوع شکافتی از واپاشی محصولات رادیواکتیو شکافت حاصل می شوند در این اثر محصولات رادیو اکتیو با عمر طولانی شکافت تبخیر شده و به صورت بارش های رادیواکتیو به روی زمین می ریزند ممکن است جمعیت هایی که دهها یا صد ها کیلو متر دورتر از محل انفجار واقع هستندتحت تاثیر این بارش ها قرار گیرند و دچار صدمات جبران ناپذیری شوند که شایع ترین آنها سرطان استخوان است.
دومی که در روز 9 اوت 1945 ناکازاکی را ویران ساخت از نوع بمب انفجار داخلی بود ، در این طرح از بمب اتمی ماده شکافت پذیر بر خلاف طرح تفنگی که اورانیوم235 است پلوتونیوم 239 می باشد ، در این نوع بمب هسته ای انفجار ماده منفجره معمولی باعث تراکم قلب پلوتونیوم 239 شده و آن را به حالت ابر بحرانی که در آن واکنش مرگبار زنجیره ای شکافت آغاز می شود می رساند . یک چکاننده در مرکز کره نوترون های لازم رابرای شروع واکنش زنجیره ای تامین می کند.
هرچه بمب شکافتی در فاصله بیشتری از سطح زمین منفجر شود اثرات زیانبار ناشی از ایجاد موج انفجار و گوی آتشین آن افزایش می یابد و تخریب در سطح وسیع تری رخ می دهد اما اگر انفجار در فاصله کمتر از سطح زمین روی دهد قدرت تخریب در یک نقطه متمرکز شده و آن مکان ویژه را با حداکثر توان ویران می سازد .از این نوع انفجار ها در نابود ساختن انبارها و تاسیسات زیر زمینی استفاده می شود.
گذشته از این نسل دوم بمب های کشتار جمعی با نام سلاح های گرما هسته ای یا بمب های همجوشی که تنها در اختیار کشورهای آمریکا و روسیه می باشد از قدرت تخریبی معادل 1000 برابر بمب های شکافتی برخوردار است . در جهانی که هنوز میلیون ها نفر در فقر و گرسنگی به سر می برند و کودکانی که در اقصا نقاط جهان از سوء تغذیه و بیماری جان می سپارند .

با زمانده انفجار اتمی ژاپن

در جهانی که شرایط بد آب و هوایی روز به روز زندگی را بر این کره خاکی سخت و سخت تر می کند هستند کشورهایی که با هزینه های چند میلیارد دلاری اقدام به ساخت سلاح های کشتار جمعی و یا توسعه انبارهای استراتژیک خود می کنند ،و این در برهه ای از تاریخ بشر اتفاق می افتد که داعیه "حقوق بشر" گوش همگان را کر کرده است به امید روزی که جهانی عاری از هرگونه سلاح کشتار جمعی داشته باشیم .
منبع:پارس اسکای