نانوتکنولوژي چيست ؟

تعريف نانوتکنولوژي :

واژه ي نانوتکنولوژي ( Nanotechnology) در سال هاي اخير به صورت مکرر در رسانه ها گفته شده است . منابع خبري اعلام مي کنند که نانوتکنولوژي انقلاب علمي آينده است . نانوتکنولوژي وعده هايي از جمله : کامپيوترهاي سريع تر ، درمان سرطان ها و حل بحران انرژي را به ما مي دهند ؛ اما نانوتکنولوژي دقيقاً به چه معناست ؟ و آيا اين تکنولوژي توان برآورده کردن اين وعده ها را دارد ؟
تعريف رسمي نانوتکنولوژي که به وسيله ي ( National Nanotechnology Initiative NNI ) ارائه شده است به شرح زير است :
نانوتکنولوژي فهم و کنترل مواد در ابعاد بين 1 تا 100 نانومتر است . که در ابعاد 1 ـ 100 نانومتر ، پديده هاي منحصر به فرد ، انسان را قادر مي سازند تا کاربردهاي جديدي ابداع کند . نانوتکنولوژي شامل علم در ابعاد نانو ، مهندسي و تکنولوژي مي شود .
نانوتکنولوژي با عکسبرداري ، اندازه گيري ، مدل سازي و دستکاري مواد در اين طول ابعاد ( 1 تا 100 نانومتر ) درگير است .
تعريف NNI را مي توان به سه بخش اساسي تقسيم کرد :
1 ـ نانوتکنولوژي بسيار بسيار کوچک است .
هنگامي که چيزي در ابعاد نانو باشد ؛ ابعاد آن حداقل در يک بعد در حد 1 تا 100 نانومتر است . بنابراين به علت آن اين مواد بسيار بسيار کوچک هستند با چشم ديده نمي شوند . حتي با ميکروسکوپ هاي نوري خاص نيز ديده نمي شوند . دانشمندان براي ديدن اين مواد مجبور به استفاده از وسايلي از جمله ميکروسکوپ هاي پروبي روبشي ( SPM ) هستند . بعضي از مواد همواره در ابعاد نانو هستند . مثلاً مولکولهاي آب و يا اتم هاي سيلسيم ( Silicon) .
به هر حال ، اخيراً دانشمندان توانسته اند از ابزارهاي جديد استفاده کنند و با پروسه هايي به توليد و دستکاري عموم مواد بپردازند و در اين پروسه از ابعاد بزرگ به اين ابعاد ( نانو ) برسند . مثلاً توليد نانو ذرات Tio2 ( تيتانيم اکسيد ) .
2 ـ در ابعاد نانو ، مواد از خود رفتارهاي متفاوتي نشان مي دهند .
در ابعاد نانو ، بسياري از مواد معمولي از خود خواص غير عادي ارائه مي دهند به عنوان مثال مقاومت الکتريکي فوق العاده پايين ، نقطه ذوب پايين تر و يا واکنش شيميايي سريع تر براي مثال ، در ابعاد ماکرو ، طلا ( Au) درخشنده و زردرنگ است در حالي که زماني که ابعاد آن به 24 نانومتر ( nm) برسد به رنگ قرمز در مي آيد . ( شکل 1 ) . طلا با اندازه ي ذرات ريزتر با نور واکنش متفاوت تري دارد ، بنابراين ذرات طلا رنگ هاي مختلفي را با توجه به عواملي آشکار مي کند . اين عوامل اندازه ي نانو ذرات طلا و همچنين شکل اين ذرات است . که با توجه به آنها رنگ نانو ذرات طلا، قرمز ، زرد و يا آبي مي باشد .
مثال ديگر از نانوذرات که به نظر مي رسد مطابقتي با ابعاد ماکروسکوپيک خود ندارند موادي است که در کرم هاي ضد آفتاب کاربرد دارد. اکسيد تيتانيم ( Tio2) براي کرم هاي ضد آفتاب و موانع نور خورشيد مورد استفاده قرار مي گيرد . اين مواد يکي از اجزايي است که باعث مي شود رنگ کرم سفيد به نظر برسد . توليدکنندگان اکنون از نانوذرات براي توليد کرم ها و ژل هاي شفاف استفاده مي کنند که علت آن شفافيت و بي رنگي نانوذرات Tio2 است .

خواص ديگر مواد نيز هنگامي که در ابعاد نانو هستند تغيير مي کند . براي مثال آلومينيوم ( AL) فلزي نرم و درخشان است که براي توليد قوطي هاي ليموناد مورد استفاده قرار مي گيرد . در ابعاد نانو ، آلومينيوم بسيار واکنش پذير و قابليت انفجار دارد . نانوذرات بسيار واکنش پذيرند زيرا وسعت سطح آنها از حالت ماکروسکوپيک بيشتر است.
3 ) محقيقن مي خواهند اين رفتارهاي متفاوت و غير عادي مواد در ابعاد نانو را براي ايجاد تکنولوژي جديد تحت کنترل قرار دهند .
با تحت کنترل قرار دادن اين رفتارهاي جديد ، محقيقن در رشته هاي مختلف آرزوي ساخت وسايل جديد از توليدات روزانه مثل جوراب هاي آنتي باکتريال و راکت هاي تنيس سبکتر گرفته تا سلولهاي خورشيدي و کامپيوترهاي سريع تر و کوچکتر يا درمان هاي دارويي گزينشي را دارند .
بسياري از دانشمندان فکر مي کنند که احتمال تحقق اين آرزوها بالا باشد .

آيا ipod Nano نمونه اي از نانوتکنولوژي است ؟

توليدات توسعه يافته با فناوري نانو هم اکنون در اکثر مراکز فروش يافت مي شوند . ولي در هيچ يک از اين توليدات ، اتيکت « نانو » که مشخص کننده ي بهره گيري توليد کننده از فناوري نانوتکنولوژي است وجود ندارد . بعضي از توليد کنندگان از پيشوند « نانو » براي ايجاد ارتباط بين اندازه ي کوچک توليدات منحصر بفردشان استفاده مي کنند که اين بيشتر براي ايجاد پتانسيل فروش بيشتر است . به علاوه قصد آنها ، فروش بيشتر اين وسيله با توجه به شور و اشتياقي است که در زمينه ي فناوري نانوتکنولوژي به راه افتاده است . براي مثال توليد کنندگان ماشين در هندوستان اخيراً Tata Nano را به بازار فروش اتومبيل ارائه کرده اند ( شکل 2 ) . اين ماشين به طور يقين در ابعاد نانو ساخته نشده است . اما طراحان نام نانو را براي اين توليدشان استفاده کردند تا به علاقه مندان خريد اين خودروها بگويند که اين خودرو با فناوري بالا و اندازه ي کوچک ساخته شده است .

البته اين تنها مثال براي اين مورد در بازار امروزي نيست . مثلاً پخش کننده هاي موسيقي ( MP3 يا MP4 ) با نام Ipod Nano توليد شده اند که اين پخش کننده هاي موسيقي در ابعاد نانومتري نيستند اما ابعادشان از ipod هاي توليدي توسط اين کمپاني کوچکترند ( شکل 3 ) به هر حال ، اين وسايل از نانوتکنولوژي در تراشه ها و مدارهاي الکترونيکي استفاده شده است همانگونه که در مدارات الکتريکي و تراشه هاي لپ تاپ شما از اين فناوري بهره برداري شده است . توليداتي نيز وجود دارند که در آنها از نانوتکنولوژي استفاده شده است . اگر چه در نام اين وسايل و توليدات علامتي نيامده است ! يکي از اتفاق هاي معمولي استفاده از نانوذرات نقره در توليدات مصرفي ( Consumer Products) است . نقره به طور ذاتي آنتي باکتريال است . براي کنترل عوامل باکتريايي از زمان هاي قديم استفاده مي شده است . با وارد کردن نقره با ابعاد در حد نانو در منسوجات ، پلاستيک ها و وسايل خانه ( شکل 4 ) ، توليد کنندگان مي توانند موجب کشته شدن باکتريها با مقدار کمي نقره شوند بدون اينکه خواص ديگر اين توليدات تحت شجاع قرار گيرد .

به هر حال ، مسئله ي استفاده از نقره در اين وسايل يک ريسک تلقي مي شود زيرا هنوز مشخص نشده است که آيا نانوذرات نقره مقاومت باکتريها را در مقابل عوامل آنتي باکتريال بالا مي برند يا نه ؟
پروژه هاي بخش نانوتکنولوژي باعث توليد محصولاتي شده است که به طور واقعي در آنها از نانوتکنولوژي بهره برده شده است . به هر حال به خاطر طبيعت اختصاصي بودن اين توليدات و داشتن حالت راز مانند : توضيحاتي دقيق در مورد نحوه ي استفاده از نانوتکنولوژي در اين وسايل موجود نمي باشد .

نتيجه ي بحث :

نانوتکنولوژي به عنوان « تکنولوژي بزرگ آينده » لقب گرفته است . اين تکنولوژي منادي راه کارهايي جهت درمان سرطان ها ، استقلال انرژي ، توسعه ي وسايل الکترونيکي و تهيه ي آب سالم براي کشورهاي جهان سوم است . با يک چنين کاربردهاي گوناگون ، نانوتکنولوژي ظرفيت تغيير دنيايي که ما در آن زندگي مي کنيم را دارا مي باشد همانگونه که کامپيوترجامعه را در 30 سال گذشته تغيير داده است . اما براي به انجام رساندن چنين شاهکاري دانشمندان و مهندسين بخش نانو هنوز تحقيقات بسياري پيش رو دارند و بايد بفهمند که مواد با ابعاد نانو چگونه کار مي کنند و چگونه مي توان آنها را توليد کرد . البته من معتقدم که کاربردهاي نانوتکنولوژي بيشتر در فروشگاه ها ديده مي شوند تا در جاهاي ديگر .
مثالي از تحقيقات در حال انجام مشارکت بين پروفسور Naomi Halas و Jennifer West در دانگشاه Rice است . اين دو پژوهشگر در حال بررسي روش هاي درماني سرطان به وسيله ي نانو شل هاي طلا هستند که البته اين تحقيق هنوز در مرحله ي تحقيق و پژوهش است . اما ممکن است به واسطه ي آن بسياري از روش هاي درماني جديد در آينده به وجود آيد .
منبع:www.mrsec.wisc.eduEdet cnano techindex.html
/خ