سفارش تبلیغ
صبا ویژن
قناعت مالى است که پایان نیابد . [نهج البلاغه]
وبلاگ تخصصی فیزیک
پیوندها
وبلاگ شخصی محمدعلی مقامی
* مطالب علمی *
ایساتیس
آقاشیر
.: شهر عشق :.
جملات زیبا
تعقل و تفکر
دکتر رحمت سخنی
بیگانه ، دختری در میان مردمان
تا ریشه هست، جوانه باید زد...
اس ام اس عاشقانه
خاطرات خاشعات
اس ام اس سرکاری اس ام اس خنده دار و اس ام اس طنز
وسوسه عقل
پرهیزکار عاشق است !
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
آموزش
وبلاگ تخصصی کامپیوتر
هک و ترفند
فروش و تعمیر موبایل در استان یزد
انجمن فیزیک پژوهش سرای بشرویه
عاشقان خدا فراری و گریزان به سوی عشق و حق®
وبلاگ عشق و محبت ( اقا افشین)
باید زیست
دست نوشته های دو میوه خوشمزه
در دل نهفته ها
روزگاران(حتما یه سری بهش بزن ضرر نمی کنی)
فقط برای ادد لیستم...سند تو ال
تجربه های مدیریت
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
سولات تخصصی امتحان دکترا دانشگاه آزاد
ارزانترین و بزرگترین مرکز سوالات آزمون دکترا
عکس و اس ام اس عشقولانه
دانلود نرم افزار های روز دنیا
شاهرخ
مکانیک هوافضا اخترفیزیک
مکانیک ، هوافضا ،اخترفیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک و اختر فیزیک
وبلاگ تخصصی فیزیک جامدات
همه با هم برای از بین نرفتن فرهنگ ایرانی
انتخاب
فیزیک و واقعیت
ترجمه متون کوتاه انگلیسی
دنیای بیکران فیزیک
آهنگ وبلاگ
    1. تعریف:
      نقطه کوانتومی یک ناحیه از بلور نیمه‌رسانا است که الکترونها، حفرها یا هر دو آنها (که اگزیستون خوانده می‌شود) را درسه بعد در برمی‌گیرد. این ناحیه از چندنانومتر تا چندصدنانومتر را شامل می‌شود. در نقاط کوانتومی الکترونها درست مثل وضعیت یک اتم موقعیت‌های گسسته‌ای از انرژی را اشغال‌ می‌کنند. به همین علت به آنها لفظ اتمهای مصنوعی نیز اطلاق می‌شود. در مقایسه با سیم کوانتمی که در دو بعد و لایه‌های کوانتومی در یک بعد نانو هستنند نقاط کوانتومی نانوساختارهای سه بعدی هستند. همچنین این ترکیبات به دلیل بازده کوانتومی بالا در مصارف اپتیکی کاربرد زیادی دارند.

    • کاربردها:
      نقاط کوانتومی نیمه‌هادی با تحریک الکتریکی یا توسط گستره وسیعی از طول موج‌ها در فرکانس‌های کاملاً مشخصی به فلورسانس می‌پردازند، ‌به این شکل که فرکانسی از نور را جذب کرده و در فرکانسی مشخص- که تابع اندازه آنهاست- به نشر نور می‌پردازند. این ذرات همچنین می‌توانند بر حسب ولتاژ اعمال‌شده، به انعکاس، انکسار یا جذب نور بپردازند. این ویژگی کاربردهایی در مواد فتوکرومیک و الکتروکرومیک (موادی که به ترتیب بر اثر اعمال نور یا الکتریسیته تغییر رنگ می‌دهند) و پیل‌های خورشیدی خواهد داشت.
      علاوه بر این، از اسپین یک الکترون در یک نقطه کوانتومی می‌توان برای نمایش یک بیت کوانتومی- یا کیوبیت- در یک رایانه کوانتومی استفاده کرد.
      کاربردهای بالقوه برای نقاط کوانتومی عبارتند از:

      • لیزرهای دارای طول موج‌های بسیار دقیق
      • کامپیوترهای کوانتومی
      • نشانگرهای زیستی
    • روش‌های ساخت:
      سه روش عمده برای ساخت نقاط کوانتومی وجود دارد، که یکی از روش‌ها شامل رشد نقاط کوانتومی در ظرف واکنش است.
      در دو روش دیگر، نقاط کوانتومی را در روی سطح یک بلور نیمه‌هادی یا در نزدیک آن پدید می‌آوردند. در روش دوم از فرآیند لیتوگرافی برای خلق یک نانوساختار دوبعدی (ساختاری که در دو بعد نانو باشد) استفاده می‌شد، سپس برای جداسازی نقاط کوانتومی روی نانوساختارهای مذکور حکاکی صورت می‌گیرد.
      در روش سوم، با رسوب‌دهی یک ماده نیمه‌رسانای دارای ثابت شبکه بزرگتر (ثابت شبکه معرف فواصل اتمها در یک ساختار بلورین منظم است) روی یک نیمه‌هادی با ثابت شبکه کوچکتر (روش موسوم به رشد همبافته تحت کرنش ) نقاط «خودآراشده» رشد داده می‌شوند.

    1. تعریف: معمول‌ترین نانوذرات، نانوذرات سرامیکی هستند که به سرامیک‌های اکسید فلزی، نظیر اکسید‌های تیتانیوم، روی، آلومینیوم و آهن و نانوذرات سیلیکاتی (سیلیکات‌ها یا اکسید‌های سیلیکون نیز سرامیک هستند)، که عموماً به شکل ذرات نانومقیاسی خاک رس، تقسیم می‌شود. طبق تعریف حداقل باید یکی از ابعاد نانوذرات کمتر از 100 نانومتر باشد. نانوذرات سرامیکی فلزی یا اکسید فلزی تمایل به داشتن اندازه یکسانی در هر سه بعد، از دو یا سه نانومتر تا 100 نانومتر دارند که به وسیله نیروهای الکترواستاتیک به یکدیگر چسبیده و به شکل پودر بسیار ریزی رسوب می‌کنند. نانوذرات سیلیکاتی ذراتی با ضخامت تقریباً 1 نانومتر و پهنای 100 تا 1000 نانومتر هستند. معمول‌ترین نوع خاک رس که نانوذرات سیلیکاتی هستند مونت‌موریلونیت یا آلومینو سیلیکات لایه‌ای می‌باشد

    • کاربردها: وقتی اندازه نانوذرات کاهش می‌یابد، نسبت سطح مؤثر به حجم ذرات افزایش یافته، اثرات سطحی قوی‌تر ‌شده و خواص کاتالیستی افزایش می‌یابد. به همین دلیل نانوذرات به عنوان کاتالیزور در زمینه‌هایی نظیر باتری‌ها، پیل‌های سوختی و انواع فرآیند‌های صنعتی قابل استفاده هستند. بیشتر بودن سهم اتم‌ها در سطح نانوذرات نیز خواص فیزیکی آنها را تغییر می‌دهد مثلا سرامیک‌هایی که به طور عادی شکننده‌اند، نرم‌تر می‌شوند.
      سرانجام این که افزایش سطح مؤثر حلالیت را افزایش می‌دهد، برای مثال قدرت ترکیبات ضد باکتری را بهبود می‌بخشد.
      اصلاح شیمیایی سطح نانوذرات تاثیر زیادی در کارایی و کاربرد آنها دارد. ایجاد خواص آبدوستی وآبگریزی جزء روش‌‌های اصلاح شیمیایی نانوذرات محسوب می‌شوند. برای نمونه، نانوذرات سیلیکاتی برای به دست آوردن خاصیت آب گریزی بیشتر، باید به صورت شیمیایی اصلاح شوند، مثلاً می‌توان با استفاده از یون‌های آمونیوم یا مولکول‌های بزرگتری نظیر سیلسزکیوکسان‌های الیگومریک چند وجهی (POSS )، که هم برای روکش‌دهی نانوذرات سیلیکات و هم به عنوان پرکننده مناسب هستند، این اصلاح شیمیایی را انجام داد.
      مونت‌موریلونیت یا آلومینو سیلیکات لایه‌ای با پلیمریزاسیون یا به وسیله آمیزش ذوبی (اختلاط با یک پلاستیک مذاب) با پلیمرها ترکیب شوند و خواص جالب‌توجهی را حاصل می‌آورند.

    • روش‌های ساخت: نانوذرات سرامیکی از روشهای سنتز شیمیایی و فرآیندهای حالت جامد بدست میآیند.

      • نانوکامپوزیتهای نانوذره‌ای سرامیکی

        نانوکامپوزیت‌های نانوخوشه‌‌ای اکسید آهن در پلیمرهای مختلف

        • تعریف: نانوکامپوزیت نانوذره‌ای سرامیکی ترکیبی است که در آن نانوذرات سرامیکی در داخل یک زمینه پلیمری توزیع شدهاند.

        • خواص وکاربردها: استفاده از نانوذرات در مواد کامپوزیتی می‌تواند استحکام آنها را افزایش و یا وزن آنها را کاهش دهد، ‌مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را زیاد کند، خصوصیات جدیدی نظیر هدایت الکتریکی را به آنها بیفزاید و فعل و انفعال آنها با نور یا دیگر تشعشعات را تغییر دهد. یکی از خواص کامپوزیت‌های نانوذره‌ای سرامیکی در صنعت بسته‌بندی، کاهش نفوذپذیری گازها است. این خاصیت ناشی از شکل دانه‌ای نانوذرات است که مولکول‌ها را وادار به جابجایی در طول و پیچ و خم‌های ماده می‌نمایند. پرکننده‌های سیلیکات دانه‌ای نیز می‌توانند خاصیت یک پلیمر را از سخت شدن صرفاً در یک جهت به دو جهت تغییر دهند.
          هنگامی که نانوذرات سیلیکاتی(خاک‌رس) به عنوان پرکننده در پلاستیک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، با پراکنده‌سازی تنش‌ها استحکام فوق‌العاده‌ای را به وجود می‌آورند، ‌آب‌رفتگی، تاب برداشتگی (در کامپوزیت‌هایی که ضریب انبساط حرارتی کمتری دارند) و نفوذپذیری گازها کاهش می‌یابد، مقاومت در برابر آتش و مواد شیمیایی افزایش ‌یافته، بازیافت این مواد آسانتر می‌شود. پرکننده‌های خاک‌رس با مقدار پرکننده‌کمتری نسبت به پرکننده‌های معمولی، استحکام را افزایش می‌‌دهد. مثلاً با افزایش 5 درصداز پرکننده‌های نانورُس به کامپوزیت‌ها همان نتیجه‌ای حاصل می‌شود، که با افزایش 20 درصد از پرکننده‌هایی همچون الیاف شیشه‌ای به دست می‌آید. همچنین میزان پرکننده را می‌توان بدون تغییر در خاصیت چکش‌خواری محصول به 10 درصد افزایش داد، که این امر با پرکننده‌های متعارف ممکن نیست

    1. نانوذرات فلزی

      نانوذرات آهن ساخته شده به روش چگالش گاز

    2.  
    • تعریف: طبق تعریف عمومی نانوذرات فلزی، ذراتی به ابعاد 1 تا 100 نانومتر هستند.
    • روش ساخت: نانوذرات فلزی با استفاده از روش‌های چگالش بخار و سیم انفجاری بدست میآیند

    • خواص و کاربرد: این نانوذرات می‌توانند بدون اینکه ذوب شوند ( تحت نام پخت) در دماهای پائین‌تر از دمای ذوب فلز، در یک جامد آمیخته شوند، این کار منجر به سهل‌تر شدن فرآیند تولید روکش‌ها و بهبود کیفیت آنها، خصوصاً در کاربردهای الکترونیکی نظیر خازن‌ها می‌گردد. همچنین نانوذرات فلزی، در دماهای کمتر از دمای همتاهای غیر نانومقیاسی خود به سطوح و مواد توده‌ای تبدیل می‌شوند و هزینه ساخت را کاهش می‌دهند.

      • نانوکامپوزیتهای نانوذره‌ای فلزی

        تعریف:
        نانوکامپوزیتهای نانوذره‌ای فلزی از آمیخته شدن نانوذرات فلزی (باتوجه به خواصشان) با پلیمر بدست می‌آیند

        نانوکامپوزیت‌های نانوخوشه‌‌ای اکسید آهن در پلیمرهای مختلف

        خواص و کاربرد:
        این نانوکامپوزیت‌ها، به دلیل ممانعت خوبی که در مقابل تداخل الکترومغناطیسی به وجود می‌آورند، می‌توانند در رایانه و تجهیزات الکترونیکی به کار روند.
        نانوکامپوزیتهای نانوذره‌ای فلزی قابلیت‌های ویژه‌ای در هدایت گرمایی والکتریکی دارند که کارایی آن‌ها را افزایش می‌دهد

     

     

    منبع: http://www.irannano.org


    کلمات کلیدی: نانو تکنولوژی


    نوشته شده توسط مهدی 85/2/2:: 12:56 عصر     |     () نظر

     

    nano کلمه‌ای یونانی به معنی کوچک است و برای تعیین مقدار یک میلیاردیم یا 9-10 یک کمیت استفاده می‌شود. چون یک اتم تقریبا 10 نانو متر است، این اصلاح برای مطالعه عمومی روی ذرات اتمی و مولکولی بکار برده می‌شود.

    مقدمه

    نانو تکنولوژی مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو تکنولوژی شکل‌ دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانو تکنولوژی در الکترونیک ، زیست ‌شناسی ، ژنتیک ، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده می‌شود.

    تصویر

    در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفتهای عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. متأسفانه در کشور ما بدلیل فقدان جرات علمی و عدم تصمیم گیری بموقع ، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طلائی آن بها داده می‌شد که البته سودی هم برای ما به ارمغان نمی آورد، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن ، هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن نداریم. فناوری نانو جدیدترین این فرصتهاست، که کشور ما باید برای حضور یا عدم حضور در آن خیلی سریع تصمیم خود را اتخاذ کند.

    علم و فناوری نانو (نانو علم و نانو تکنولوژی) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده‌های این بعد در مواد ، ابزارها و سیستمهای نوین است. این تعریف ساده خود در برگیرنده معانی زیادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبیعت فرا رشته‌ای خود ، در آینده در برگیرنده همه فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوریهای موجود ، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.

    میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری (ملکولی) _مثل یک درخت یا یک میکروب_ ساخته می‌شود.

    علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی‌نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی‌شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می‌رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه بر جا می‌گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است.


    به عنوان مثال:
    • ساخت مواد بسیار سبک و محکم برای مصارف مرسوم یا نو
    • ورشکستگی صنایع قدیمی همچون فولاد با ورود تجاری مواد نو
    • کاهش یافتن شدید تقاضا برای سوختهای فسیلی
    • همه گیر شدن ابر کامپیوترهای بسیار قوی ، کوچک و کم مصرف
    • سلاحهای سبکتر ، کوچکتر ، هوشمندتر ، دور بردتر ، ارزانتر و نامرئی‌تر برای رادار
    • شناسائی فوری کلیه خصوصیات ژنتیکی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بیماری
    • ارسال دقیق دارو به آدرسهای مورد نظر در بدن و افزایش طول عمر
    • از بین بردن کامل عوامل خطرناک جنگ شیمیائی و میکروبی
    • از بین بردن کامل ناچیزترین آلاینده‌های شهری و صنعتی
    • سطوح و لباسهای همیشه تمیز و هوشمند
    • تولید انبوه مواد و ابزارهائی که تا قبل از این عملی و اقتصادی نبوده‌اند
    • و بسیاری از موارد غیر قابل پیش بینی دیگر!

      دکترDrexler در همایش جهانی نظام علمی در زمینه نانوتکنولوژی اظهار کرده است: "در جهان اطلاعات ، تکنولوژیهای دیجیتالی کپی‌ برداری را سریع ، ارزان ، کامل و عاری از هزینه‌بری یا پیچیدگی محتوایی نموده‌اند. حال اگر همین وضعیت در جهان ماده اتفاق بیافتد چه می‌شود. هزینه تولید یک تن ‌تری بیت تراشه‌های RAM تقریبا "معادل با هزینه بری ناشی از تولید همان مقدار فولاد می‌شود".

      دکترSmalley رئیس هیئت تحقیقاتی دانشگاه رایس و کاشف Buckyballs می‌گوید: "نانوتکنولوژی روند زیانبار ناشی از انقلاب صنعتی را معکوس خواهد کرد". در مقدمه مقاله نانوتکنولوژی که توسط آقایان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنین آمده است: "تصور کنید قادرید با نوشیدن دارو که در آب میوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه کنید. یک ابر کامپیوتر را که به اندازه یک سلول انسان است در نظر بگیرید. یک سفینه فضایی 4 نفره که به دور مدار زمین می‌گردد با هزینه‌ای در حدود یک خودروی خانوادگی تجسم کنید".

      موارد فوق، فقط تعداد محدودی از محصولات انتظار رفته از نانوتکنولوژی هستند. انسان در معرض یک انقلاب اجتماعی تسریع شده و قدرتمند است که ناشی از علم نانوتکنولوژی است. در آینده نزدیک گروهی از دانشمندان قادر به ساخت اولین آدم آهنی با مقیاس نانومتری می‌گردند که قادر به همانند سازی است. طی چند سال با تولید پنج میلیارد تریلیون نانو روبات ، تقریبا" تمامی فرآیندهای صنعتی و نیروی کار کنونی از رده خارج خواهند شد.

      کالاهای مصرفی به وفور یافت‌شده ، ارزان ، شیک و با دوام خواهند شد. دارو یک جهش سریع و کوانتومی را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهای فضایی و همانندسازی امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به این دلایل و دلائلی دیگر ، سبکهای زندگی روزمره در جهان بطور زیربنایی متحول خواهد شد و الگوی رفتاری انسانها تحت‌الشعاع این روند قرار خواهد گرفت.

    سه فناوری تسخیر کننده

    از طرفی شاید بتوان گفت تسخیر کنندگان علم و فناوری آینده در سه گروه فناوری اطلاعات ، نانو فناوری و زیست فناوری خلاصه می‌شوند. قرارگیری مقادیر و حجم زیادی از اطلاعات در فضائی کوچک از ابعاد همگرایی نانو فناوری و فناوری اطلاعات می‌باشد، از طرفی در زیست فناوری و یا به عبارتی برای زیست شناسان قرار گیری حجم زیادی از اطلاعات در یک فضای بسیار کوچک موضوعی بسیار آشنا می‌باشد.

    در کوچکترین سلول انسانی همه اطلاعات مربوط به یک موجود زنده از قبیل رنگ مو ، رشد استخوان و عصبها وجود دارد. حتی در قسمت بسیار کوچکی از سلول به نام DNA که شامل حدودا پنجاه اتم می‌باشد، همه این اطلاعات ذخیره می‌گردد (نه تنها سطح یا به عبارتی تعداد اتمها بلکه نحوه قرار گرفتن این زنجیره‌ها در ذخیره سازی اطلاعات زیستی اهمیت دارد). شاید یکی از علل همگرائی این فناوری و فناوری اطلاعات وجود همین مسائل مشترک این سه فناوری است.

    تصویر

    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.

    کارهای علمی انجام ‌شده بوسیله نانو تکنولوژی چیست؟

    بیشترین کار علمی روی ایجاد تغییراتی در مواد شیمیایی یا نقشه‌ برداری از ترکیبات زیستی ، مانند DNA و سلولهای سرطانی است. بعضی از اولین محصولات تجاری، بهبود تولیدات شیمیایی کنونی یا روشهای پزشکی است.

     

     


     


    کلمات کلیدی: نانو تکنولوژی


    نوشته شده توسط مهدی 85/1/19:: 2:49 عصر     |     () نظر

    دید کلی

    فناوری نانو ، چنانکه از نام آن برمی‌آید با اجسامی به ابعاد نانومتر سروکار دارد. فناوری نانو در سه سطح قابل بررسی است: مواد ، ابزارها و سیستمها. در حال حاضر در سطح مواد ، پیشرفتهای بیشتری نسبت به دو سطح دیگر حاصل شده است. موادی را که در فناوری نانو بکار می‌روند، نانو ذره نیز می‌نامند. برای آنکه تصوری از ریزی نانو ذره‌ها داشته باشیم بهتر است آن را با ابعاد سلول مقایسه کنیم. اندازه متوسط سلول یوکاریوتی 10 میکرومتر است. اندازه متوسط یک پروتئین 5 نانومتر است که با ابعاد ریزترین جسم ساخت بشر قابل مقایسه است. بنابراین می‌توان با بکارگیری نانو ذره‌ها نوعی مامور مخفی به درون سلول فرستاد و به کمک آن از بعضی رازهای نهفته در سلول پرده برداری کرد.

    این ذرات آنقدر ریزند که تداخل عمده‌ای در کار سلول بوجود نمی‌آورند. پیشرفت در زمینه نانو فناوری نیازمند درک وقایع زیستی در سطح نانوهاست. از میان خواص فیزیکی وابسته به اندازه ذرات نانو ، خواص نوری (Optical) و مغناطیسی این ذرات ، بیشترین کاربردهای زیستی را دارند. استفاده از فناوری نانو در علوم زیستی به تولد گرایش جدیدی از این فناوری منجر شده است یعنی نانوبیوتکنولوژی. کاربردهای نانو ذره‌ها در زیست شناسی و پزشکی عبارتند از: نشانگرهای زیستی فلورسنت ، ترابری دارو و ژن ، تشخیص زیستی پاتوژنها ، تشخیص پروتئینها ، جستجو در ساختار DNA ، مهندسی بافت ، تخریب تومور از طریق گرمادهی به آن و بهبود تباین (کنتراست).



    تصویر


     

    رابطه نانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی

    نانوتکنولوژی مجموعه‌ای است از فناوریهایی که به صورت انفرادی یا باهم در جهت بکارگیری و یا درک بهتر علوم مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیوتکنولوژی جزء فناورهای در حال توسعه می‌باشد که با بکارگیری مفهوم نانو به پیشرفتهای بیشتری دست خواهد یافت. نانوبیوتکنولوژی به عنوان یکی از حوزه‌های کلیدی قرن 21 شناخته شده است که امکان تعامل با سیستمهای زنده را در مقیاس مولکولی فراهم می‌آورد. بیوتکنولوژی به نانوتکنولوژی مدل ارائه می‌دهد، در حالی که نانوتکنولوژی با در اختیار گذاشتن ابزار برای بیوتکنولوژی آن را برای رسیدن به اهدافش یاری می‌رساند.

    نشانگرهای زیستی

    از آنجا که انداه نانو ذرات ، در محدوده اندازه پروتئینهاست، می‌توان از آنها برای نشاندار کردن نمونه‌های زیستی استفاده کرد. برای این کار ، باید نانو ذره بتواند به نمونه زیستی هدف متصل شود و نیز راهی برای دنبال کردن و شناسایی نانو ذره وجود داشته باشد. به منظور ایجاد میان کنش بین نانو و نمونه زیستی ، نانو ذره را با پوشش بیولوژیکی مانند آنتی بادیها ، بیوپلیمرهایی مانند کلاژنها که نانو ذره ها را از نظر زیستی سازگار می‌کند، می‌پوشانند. می‌توان نانو ذره‌ها را فلورسنت کرده یا خواص نوری آنها تغییر داد.

    نانو ذره‌ها در مرکز نشانگر زیستی قرار می‌گیرند و بقیه اجزا روی آنها قرار داده می‌شوند و این ساختار غالبا کروی است. کنترل دقیق بر اندازه متوسط ذرات امکان ایجاد کاوشگرهای فلورسنت را که باریکه‌های نوری را در طیف وسیعی از طول موج گسیل می‌دارند، فراهم می‌آورند. این امکان به تهیه نشانگرهای زیستی با رنگهای فراوان و قابل تشخیص ، کمک شایانی می‌کند. ذره مرکزی معمولا توسط چندین تک لایه از موادی که تمایل به واکنش ندارند مثل سیلیکا محافظت می‌شود.



    تصویر


     

    مهندسی بافت Tssue engeering

    سطح استخوان از ترکیباتی تشکیل شده است که حدودا 100 نانومتر عرض دارند. اگر سطح یک عضو مصنوعی به استخوان طبیعی پیوند بخورد بدن آن را پس می‌زند. دلیل امر تولید بافت مصنوعی در محل استخوان طبیعی و سطح مصنوعی می‌باشد. استئوبلاستها در بافت پیوندی استخوان وجود دارند و بخصوص در استخوانهای در حال رشد دارای فعالیت چشمگیری هستند. با ایجاد ذراتی در اندازه نانو در سطح مفاصل و استخوانهای مصنوعی احتمال دفع عضو جایگزین به دلیل تحریک سلولهای استئوبلاست کمتر می‌شود. ایجاد این ذرات با ترکیب مواد پلیمری ، سرامیکی و فلزی چندی پیش توسط دانشمندان به اثبات رسید.

    مواد مورد استفاده در ترمیم استخوان

    تیتانیوم ماده شناخته شده‌ای برای ترمیم استخوان است و به دلیل ترکیبات خاص و وزن زیادش جهت بالا بردن میزان استحکام بطور وسیع در دندانپزشکی و ارتوپدی استفاده می‌شود. ولی متاسفانه به دلیل آنکه بخش چسبنده‌ای که با Apatite (بخش فعال استخوان) پوشیده شده با تیتانیوم سازگار نیست فاقد فعالیت زیستی می‌باشد. استخوان واقعی نانوکامپوزیتی از موادی است که از ترکیب بلورهای هیدروکسید Apatite در ماتریکس آلی بوجود آمده و به حالت منفرد یافت می‌شود. استخوان طبیعی از نظر مکانیکی ، ضخیم و در عین حال دارای الاستیسیته می‌باشد و در نتیجه قابل ترمیم است.

    ساخت یک دندان

    مکانیسم نانویی دقیقی که منجر به تولید ترکیباتی با خواص مفید شود، همچنان مورد مطالعه و بررسی قرار دارد. اخیرا با استفاده از روش tribology یک دندان مصنوعی به صورت viscoelastic ساخته شده و دارای روکش نانویی می‌باشد. از خواص منحصر به فرد این دندان مصنوعی می‌توان به عایق بودن آن در مقابل خراش و افزایش التیام دندان اشاره کرد.

    معالجه سرطان به روش فتودینامیک

    معالجه سرطان با استفاده از روش فتودینامیک بر اساس نابودی سلولهای سرطانی بوسیله لیزری است که تولید اکسیژن اتمی می‌کند. به این طریق که اکسیژن اتمی رنگ خاصی را تولید می‌کند و سلولهای سرطانی بیش از سلولهاهای دیگر آن را جذب می‌کنند. در نتیجه فقط سلولهای سرطانی توسط اشعه لیزر نابود می‌شوند. البته یکی از معایب این روش آن است که به دلیل آب گریز بودن مواد رنگی ، این مواد به سمت پوست و چشمها حرکت می‌کند و در صورتی که شخص در معرض نور خورشید قرار گیرد باعث حساسیت در پوست و چشمها می‌شود.

    برای این حل مشکل صورتهای آب گریز مولکول رنگها را داخل ذرات نانویی متخلخل مثل ormosil nano partical که دارای منافذی در حدود یک نانومتر می‌باشند قرار می‌دهند که این دارای دو مزیت است اولا از انتقال مواد رنگی به سایر نقاط بدن جلوگیری می‌کنند و ثانیا امکان ورود و خروج آزادانه اکسیژن را مهیا می‌سازد.



    تصویر


     

    کاربردهای اکسید تیتانیوم

    اکسید تیتانیوم (Tio2) می تواند به عنوان کاتالیزور نوری عمل نماید. هنگام تابش نور جذب فوتونها با انرژی بالا ، باعث برانگیختگی الکترونها و ایجاد رسانایی در مولکول می‌گردد. شکاف ایجاد شده بین دو جفت الکترون به مشابه یک جریان الکتروپوزیتیو در طول مولکول DNA باعث باز شدن دو رشته DNA از یکدیگر می‌گردد. در واقع تغییرات ایجاد شده بوسیله فوتونهای نور در مولکول Tio2 باعث می‌شود که این مولکول به شکل یک آنزیم آندونوکلئاز عمل نماید. این تواناییها در آینده می‌تواند تغییرات زیادی را در استفاده از داروها و ژن درمانی ایجاد نماید و توانایی پیوند Tio2 با بیومولکولهای مختلف راه را در ژن درمانی هموار خواهد نمود.

    یکی از بزرگترین اشکالات دستکاری داخل سلول بوسیله این ریز ابزار این است که این ذرات به اندازه کافی توانایی کنترل ماده ژنتیکی داخل هسته را ندارند. ترکیب مولکول DNA با Tio2 در محیط خارج سلول نشاندهنده این مشکل است. به ازای اتصال Tio2 به هر 60 - 50 جفت باز فقط یک ناحیه ژنی در سلول پستانداران تحت پوشش قرار می‌گیرد که دانشمندان امیدوارند این مشکل نیز در آینده نزدیک حل شود. همچنین تحقیقاتی در زمینه استفاده از این ذرات به عنوان جایگزینی در توقف سنتز RNA به عنوان بازدارنده‌های سنتز RNA با مکانیزم ایجاد شکاف در RNA صورت گرفته که می‌تواند در صورت تکمیل شدن، امکان استفاده از این ذرات را در توقف سنتز RNA در سلولهای سرطانی فراهم نماید.

    چشم انداز بحث

    با توجه به پیشرفت سریع و دامنه گسترده بیوتکنولوژی زمینه‌های بروز انقالاب بیوتکنولوژی عصر جدیدی در علوم مختلف مانند بیولوژی ، پزشکی ، فارماکولوژی و مهندسی ژنتیک فراهم گردیده است. به علاوه حوزه‌های دیگری مانند اقتصاد و سیاست نیز از آن تاثیر بسزایی پذیرفته است. هم اکنون از دیدگاه اخلاق زیستی در این رابطه سوالات مهم و اساسی مطرح شده است که علاوه بر اثرات بسزایی که بر پیشرفتهای علمی و سایر زمینه‌های علوم زیستی دارد، نسلهای آینده بشر را نیز به صورت گسترده‌ای تحت‌الشعاع قرار می‌دهد. در این باره مشارکت مداوم دانشمندان کنجکاو و خردمندی می‌تواند راه گشا بوده و بایستی با در نظر گرفتن این منابع و پیشرفتهای جدید و با امید به حل چنین مشکلات و مسائلی با فائق آمدن بر همه محدودیتها در جهت گسترش این دانش فعالیت نمود.


    کلمات کلیدی: نانو تکنولوژی


    نوشته شده توسط مهدی 84/12/21:: 9:35 صبح     |     () نظر

    تاریخچه

    در حدود سال 1950 میلادی ، فیزیکدان معروف آمریکایی ، پروفسور ریچارد فاینمن پیشنهاد ساخت یک موتور الکتریکی با ابعاد کمتر از 1.64 اینج را داد و برای اولین بار کسی که موفق به ساخت آن شود جایزه 1000 دلاری تعیین نمود. سرانجام ویلیام مک لیلان با زحمت فراوان توانست بوسیله یک انبرک دستی و یک میکروسکوپ این کار را به انجام برساند. در واقع هدف فاینمن از این کار ایجاد انگیزه در موسسات آموزشی و تحقیقاتی بود تا توجه آنها را به دنیای میکروها و نانوها جلب کند.

    فاینمن برای اولین بار و بطور جدی این بحث را در سال 1960 و در تکنولوژی کالیفرنیا (Caltech) طی یک سخنرانی با عنوان (There is plenty of 200m at the Bottom) مطرح کرد. در طی این سخنرانی فاینمن طریقه نگارش 24 جلد دایره المعارف Britanica را به صورت تئوری بر نوک یک سوزن توضیح داد و بدین ترتیب شاخه جدیدی از دانش پا به عرصه ظهور گذاشت.



    تصویر




    چقدر کوچک؟

    تا به اینجا متوجه شدیم که علم فناوری نانو که مورد بحث ما می‌باشد، در مورد بسیار کوچکها صحبت می‌کند. اما می‌خواهیم بدانیم چقدر کوچک؟ یک نانو عبارتست از 9-10 متر ، اگر بخواهیم این اندازه را در ذهن خود مجسم کنیم باید بدانیم که اگر تعداد یک میلیون ذره یک نانومتری را در کنار هم قرار دهیم تنها طولی برابر با یک میلیمتر بدست می‌آید. به صورت کاملا دقیق هنگامی که ما از ابعاد نانومتری صحبت می‌کنیم. منظور ما ابعادی در اندازه اتمها و مولکولها می‌باشد.

    نانو تکنولوژی یک علم هست؟

    قبل از اینکه به توانمندیهای علم نانو تکنولوژی بپردازیم بهتر است که تعریف جامع و دقیقی از این علم ارائه دهیم تا چهارچوپ بحثمان مشخص گردد.

    نانو تکنولوژی عبارتست از توانمندی تولید مواد ، ابزارها و سیستمهای جدید در اندازه‌های مولکولی و اتمی و در دست گرفتن کنترل این ساخته‌ها و استفاده از ویژگیهایی که در این ابعاد ظاهر می‌شود.

    با استفاده از همین تعریف ساده مشخص می‌شود که نانو تکنولوژی کاربردهای متعددی را در زمینه‌های مواد غذایی ، دارو ، تشخیص پزشکی ، بیوتکنولوژی تا الکترونیک و کامپیوتر در ارتباطات ، حمل و نقل ، انرژی ، محیط زیست ، مواد ، هوافضا و امنیت ملی می‌توان برشمرد. خواننده به وضوح مشاهده می‌کند که بشر با یک انقلاب دیگری در تکنولوژی روبرو است. انقلابی که بسیار وسیعتر و گسترده‌تر از دو انقلاب دیگر (کشاورزی و صنعتی) است. البته گفتنی است که نانو تکنولوژی در کنار دو تحول عظیم دیگری یعنی ژنتیک و فناوری اطلاعات گام بسوی این انقلاب بر می‌دارد.



    تصویر




    پیشرفت بشر با نانو تکنولوژی

    حال مفید به نظر می‌رسد که به گوشه‌ای از تحولاتی که پیش رو خواهیم داشت بپردازیم:

    فناوری نانو الکترونیک

    سازندگان تجهیزات الکترونیکی ، علاقه بسیاری به کوچک کردن ابعاد و بالا بردن قدرت محاسبات این تجهیزات دارند. ولی این امر با استفاده از فناوریهای معمولی تقریبا به مرز نهایی خود نزدیک شده است. اما فناوری نانو ، راه دیگری را پیش پا گذاشته و می‌توان گفت دنیای الکترونیک را دگرگون ساخته است. با استفاده از این فناوری ، نسل جدیدی از رایانه‌ها به نام رایانه کوانتومی به بازار خواهد آمد، که تقریبا 1000 برابر رایانه‌های امروزی قدرت خواهد داشت! با استفاده از این رایانه‌ها ، سرعت دستیابی به اطلاعات صدها برابر شده و طبعا برتری اطلاعاتی با دارندگان این تجهیزات خواهد بود.

    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 با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت تمیز ، نسل جدید باتریها ، پوششهای بسیار مقاوم ، رنگهای بی‌نیاز از شستشو و تحولات خارق‌العاده دیگر در دنیای شیمی و تولید ، از دیگر کاربردهای فناوری نانو ، می‌باشند که قابلیت ایجاد تحول در نحوه زندگی انسان خواهد داشت. به همین ترتیب ، می‌توان کاربردهای بسیاری را در سایر شاخه‌های علوم و فناوری برای فناوری نانو نام برد.



    تصویر




    فناوری نانو و پزشکی

    همانگونه که می‌دانید روش معمولی درمان دارویی ، بدین صورت است که ماده موثر را وارد بدن می‌کنند و این ماده علاوه بر سلولهای مریض به سلولها و بافتهای سالم بدن نیز سرایت می‌کند. این امر ، باعث مصرف بسیار بالای دارو شده و مهمتر اینکه موجب آسیب رساندن به بافتهای سالم بدن نیز می‌گردد. محققان با استفاده از فناوری نانو ، در حال ساخت کپسولهایی با ابعاد نانومتری هستند که علاوه بر اندازه غیر قابل تصورشان قدرت تشخیص بافتهای مریض را داشته ، دقیقا روی این بافتها قرار گرفته و مقدار داروی لازم را به آنها می‌رسانند.

    این پدیده را دارو رسانی (drug delivery) گویند. فناوری نانو همچنین راه را برای ساخت اندامکهای سازگار با بدن بسیار هموارتر ساخته و بسیاری از امراض غیر قابل علاج را درمان پذیر خواهد کرد. در مورد درمان سرطان نیز محققان در حال ساخت نانو ذراتی هستند که به محض ورود به بدن ، بافتهای سرطانی را حتی اگر به اندازه چند سلول باشند، شناسایی کرده و از بین می‌برند. این امر موجب خواهد شد که بافتهای سرطانی در همان روزهای ابتدای شکل گیری ، شناسایی شده و از بین بروند. بطور کلی در سالهای آینده پیشگیری ، تشخیص و درمان بیماریها نسبت به آنچه امروزه به عنوان پزشکی خوانده می‌شود، بسیار متفاوت خواهد شد.



    تصویر




    فناوری نانو و حمل و نقل

    مواد جدیدی که از نانو ذرات ساخته شده‌اند، به میزان چشم گیری موجب کاهش وزن وسایل نقلیه خواهند شد. در خودروهای نسل آینده ، بجای فولاد ، از مواد مرکب یا نانو کامپوزیتهایی استفاده می‌شود که وزنی بسیار ناچیز و استحکام حیرت انگیز دارند (نسبت استحکام به وزن در این مواد در مقایسه با فولاد چند صد برابر بیشتر است).

    کاهش وزن در وسایل نقلیه یعنی دستیابی به سرعتهای بالاتر ، کاهش مصرف سوخت ، کاهش تولید آلاینده‌ها و هزاران منفعت دیگر که به یمن کاهش آلودگی ، عاید بشر خواهد شد. هم‌اکنون با استفاده از این فناوری ، لاستیکهایی ساخته می‌شود که با دارا بودن درصدی از خاک رس ، مقاومت به سایش بسیار بالایی داشته و عمری چند برابر لاستیکهای معمولی دارند.

    کلمات کلیدی: نانو تکنولوژی


    نوشته شده توسط مهدی 84/12/21:: 9:33 صبح     |     () نظر


    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:



    تصویر

    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.



    تصویر

    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.



    تصویر

    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.

    کلمات کلیدی: نانو تکنولوژی


    نوشته شده توسط مهدی 84/12/7:: 5:36 عصر     |     () نظر
    <   <<   6   7   8   9   10      >