دید کلی

هنگامی که درباره نانو فناوری شروع به جستجو و مطالعه کنید، به موضوعات و مواد مختلفی بر می‌خورید مانند:"نانولوله‌ها ، شبیه سازی مولکولی ، نانو داروها ، سلولهای سوختی ، کاتالیزورها ، نانو ذرات و ..." ، بنابراین ممکن است نانو فناوری رشته‌ای کاملا گسترده به نظر آید که موضوعات آن ربط چندانی به هم ندارند. بطور کلی مطالعات نانو فناوری را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد. اگر چه روشهای تحقیقاتی در آنها با یکدیگر متفاوت است، اما این سه شاخه کاملا به یکدیگر مرتبط هستند و پیشرفت در یکی از شاخه‌ها می‌تواند در شاخه‌های دیگر نیز کاملا مؤثر باشد. این سه شاخه عبارتند از:

نانوتکنولوژی مرطوب

این شاخه به مطالعه سیستمهای زنده‌ای می‌پردازد که اساسا در محیطهای آبی وجود دارند. در این شاخه ساختمان مواد ژنتیکی ، غشاها و سایر ترکیبات سلولی در مقیاس نانومتر مورد مطالعه قرار می‌گیرد. پژوهشگران موفق شده‌اند ساختارهای زیستی فراوانی تولید کنند که نحوه عملکرد آنها در مقیاس نانویی کنترل می‌شود. این شاخه در برگیرنده علوم پزشکی ، دارویی و بطور کلی علوم و روشهای مرتبط با زیست فناوری است.

نانوتکنولوژی خشک

این شاخه از علوم پایه شیمی و فیزیک مشتق می‌شود و به مطالعه تشکیل ساختارهای کربنی ، سیلیکون و مواد غیر آلی و فلزی می‌پردازد. نکته قابل توجه این است که الکترونهای آزاد که در فناوری مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واکنشها می‌گردند، در فناوری خشک خصوصیات فیزیکی ماده را پدید می‌آورند. در نانو تکنولوژی خشک کاربرد مواد نانویی در الکترونیک ، مغناطیس و ابزارهای نوری مورد مطالعه قرار می‌گیرد. برای مثال طراحی و ساختن میکروسکوپهایی که بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانومتر دید.

نانوتکنولوژی محاسبه‌ای

در بسیاری از مواقع ابزار آزمایشگاهی موجود برای انجام برخی از آزمایشها در مقیاس نانومتر مناسب نیستند و یا آنکه انجام این آزمایشها بسیار گران تمام می‌شود. در این حالت از رایانه‌ها برای شبیه سازی فرآیندها و واکنشهای اتمها و مولکولها استفاده می‌شود. شناختی که بوسیله محاسبه بدست می‌آید، باعث می‌شود که زمان پیشرفت نانو تکنولوژی خشک به چند دهه کاهش یابد و البته تأثیر مهمی در نانو تکنولوژی مرطوب نیز خواهد داشت.

فناوری نانو و فیزیک الکترونیک

سازندگان قطعات الکترونیکی علاقه بسیاری به کوچک کردن ابعاد و بالا بردن قدرت محاسبات این تجهیزات دارند. این امر با استفاده از فناوریهای معمولی ، تقریبا به مرز نهایی خود نزدیک شده است. اما فناوری نانو تکنولوژی ، راه دیگری را پیش پا گذاشته است، که می‌تواند دنیای الکترونیک را دگرگون سازد. از جمله وسایل الکترونیکی که با استفاده از این فناوری ساخته شده است، می‌توان به دیود‌های نوری ، رایانه‌های کوانتومی و ترانزیستورهای نانو اشاره کرد.

ساخت دیودهای نوری با استفاده از مواد نانو موجب می‌شود تا 80 درصد در هزینه برق صرفه جویی شود. یک گروه دیگر از محققان روش تازه‌ای موسوم به الگوی انتقال ابر شبکه استفاده کرده‌اند، که ساخت نیم هادیهای نانومتری به قطر تنها 8 نانومتر را امکان پذیر می‌سازد.

نانو تکنولوژی در صنعت

توپهای تنیسی که با استفاده از کربن 60 ساخته شده و روانه بازار گردیده سبکتر و مستحکمتر از توپهای عادی است. شرکتهای دیگر با استفاده از مواد نانو پارچه‌هایی تولید کرده‌اند که با یک بار تکان دادن آنها می‌توان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و همه چین و چروکهایشان را از بین برد. با همین یکبار تکان همه گرد و خاکی که به این پارچه‌ها جذب شده‌اند نیز پاک می‌شوند. همچنین با استفاده از فناوری نانو لیوانهایی تولید شده که قابلیت خود تمیز کردن دارند.

فناوری نانو و زیست شناسی

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 در دست ساخت دارند که با استفاده از ذرات طلا می‌تواند پروتئینهای معینی را فعال سازد یا از کار بیندازد. به اعتقاد پژوهشگران برای آنکه بتوان از سلولها در حین فعالیت واقعی آنها اطلاعات مناسب بدست آورد، باید شیوه تنظیم آزمایشها را مورد تجدید نظر اساسی قرار داد.

سلولها در فعالیت طبیعی خود امور مختلفی را به انجام می‌رسانند. از جمله این امور می‌توان به انتقال اطلاعات و علائم و داده‌ها میان خود ، رد و بدل کردن مواد غذایی و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حیاتی اشاره کرد. گروه دیگری از محققان تا آنجا پیش رفته‌اند که درصد هستند با مواد نانو پوششهای مناسبی تولید کنند که سلولهای حاوی ویروسهای خطرناک نظیر ویروس ایدز را در خود می‌پوشاند و مانع خروج آنها می‌شود.

نانو تکنولوژی در پزشکی

محققان با استفاده از فناوری نانو در حال ساختن کپسولهایی با ابعاد نانومتر هستند که علاوه بر اندازه غیر قابل تصور ، قدرت تشخیص بافتهای مریض را داشته و دقیقا روی این بافت قرار گرفته و مقدار داروی لازم را به آنها می‌رساند. این پدیده را دارو‌سازی می‌گویند. در آزمایشی که به تازگی به انجام رسیده نشان داده شده است که حمله به سلولهای سرطانی با استفاده از ذرات نانو 100 برابر بازده عمل را افزایش می‌دهد. همچنین با استتفاده از فناوری نانو ، نوارهای زخم بندی هوشمندی درست شده است، که به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولکولی ، پزشکان را مطلع می‌سازد.

فناوری نانو و شیمی

با استفاده از فناوری نانو می‌توان کاتالیزور‌‌هایی با نسبت سطح به حجم بسیار بالا تولید کرده و راندمان را در واحد‌های شیمیایی به میزان بسیار زیادی افزایش داد. سلولهای خورشیدی کوانتومی ، استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت تمیز ، نسل جدید باتریها ، پوششهای بسیار مقاوم فرنگهای بی نیاز از شستشو و تحولات خارق العاده دیگر در دنیای شیمی و تولید از کاربرد‌‌های فناوری نانو در شیمی می‌باشد.