همه چیز درباره ی فناوری نانو و کاربردهای نانو تکنولوژی
نانوتکنولوژي یا ریزذره ها (Nanotechnology)، فناوري جديد است که تمام دنيا را فرا گرفته است و به تعبير دقيقتر “نانو تکنولوژي بخشي از آينده نيست بکله همه آينده است” . در اين نوشتار بعد از تعريف نانوتکنولوژی ( فناوری نانو ) و بيان کاربردهاي آن دلايل و ضرورتهاي توجه به اين فناوري آورده شده است
تعريف نانو تکنولوژی و آشنايي با آن
نانو تکنولوژی، توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولي و اتمي و استفاده از خواص است که در آن سطوح ظاهر ميشود. از همين تعريف ساده برميآيد که نانوتکنولوژي يک رشته جديد نيست، بلکه رويکردي جديد در تمام رشته هاست.
همه چیز درباره ی فناوری نانو و کاربردهای نانو تکنولوژی
براي نانوتکنولوژي کاربردهايي را در حوزه هاي مختلف از غذا، دارو، تشخيص پزشکي و بيوتکنولوژي تا الکترونيک، کامپيوتر، ارتباطات، حملونقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوافضا و امنيت ملي برشمرده اند.کاربردهاي وسيع اين عرصه به همراه پيامدهاي اجتماعي، سياسي و حقوقي آن، اين فن آوري را بهعنوان يک زمينه فرا رشتهاي و فرابخش مطرح نموده است.
هر چند آزمايشها و تحقيقات پيرامون نانوتکتولوژي از ابتداي دهه ۸۰ قرن بيستم بطور جدي پيگيري شد، اما اثرات تحول آفرين، معجزه آسا و باورنکردني نانوتکنولوژي در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد که نظر تمامي کشورهاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يکي از مهمترين اولويتهاي تحقيقاتي خويش طي دهه اول قرن بيست و يکم محسوب نمايند .
استفاده از اين فنآوري در کليه علوم پزشکي، پتروشيمي، علوم مواد، صنايع دفاعي، الکترونيک، کامپوترهاي کوانتومي و غيره باعث شده که تحقيقات در زمينه نانو بهعنوان يک چالش اصلي علمي و صنعتي پيش روي جهانيان باشد.
لذا محققين، اساتيد و صنعتگران ايراني نيز بايد در يک بسيج همگاني، جايگاه، موقعيت و وضعيت خويش را در خصوص اين موضوع مشخص نمايند و با يک برنامه ريزي علمي دقيق و کارشناسانه به حضوري فعال و حتي رقابتي سالم در اين جايگاه، عرضاندام و ابراز وجود نمايند و براي چنين کاري طراحي يک برنامه منسجم، فراگير و همه جانبه اجتنابناپذير است.
کاربردهای فناوری نانو ( ریز ذره)
علوم و فناوري نانو، عنصر ي اساسي در درک بهتر طبيعت در دهه‌هاي آتي خواهد بود. از جمله موارد مهم در آ ي نده، همکاريهاي تحقيقاتي ميان‌رشته‌ا‌ي، آموزش خاص و انتقال ايده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشي از تاثيرات و کاربردهاي نانوتکنولوژي بهشرح زير ميباشد:
همه چیز درباره ی فناوری نانو و کاربردهای نانو تکنولوژی
۱ – توليد ، مواد و محصولات صنعتی :
محققين قادر به ايجاد ساختارهايي از مواد خواهند شد که در طبيعت نبوده و شيمي مرسوم نيز قادر به ايجادشان نبوده‌است. برخي از مزاياي نانوساختارها عبارتست از: مواد سبک‌تر، قوي‌تر و قابل برنامه‌ريزي ؛ کاهش هزينة عمر کاري از طريق کاهش دفعات نقص فني ؛ ابزارهايي نوين بر پاية اصول و معماري جديد ؛ بکارگيري کارخانجات مولکولي يا خوشه‌ا‌ي که مزيت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.
نانوتکنولوژي تغيير بنياني مسيري است که در آينده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان سنتز بلوک‌هاي ساختماني نانو با اندازه و ترکيب به دقت کنترل‌شده و سپس چيدن آنها در ساختارهاي بزرگتر، که داراي خواص و کارکرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابي در مواد و فرآيندهاي توليد آنها، ايجاد مي‌کند.
همه چیز درباره ی فناوری نانو و کاربردهای نانو تکنولوژی
۲-نانوتکنولوژی در پزشکی و بدن انسان:
فراتر از سهل‌شدن استفادة بهينه از دارو، نانوتکنولوژي مي‌تواند فرمولاسيون و مسيرهايي براي رهايش دارو ( Drug Delivery ) تهيه کند، که به‌نحو حيرت‌انگيزي توان درماني داروها را افزايش مي‌دهد.رفتار مولکولي در مقياس نانومتر، سيستمهاي زنده را اداره مي‌کند. يعني مقياسي که شيمي، فيزيک، زيست‌شناسي و شبيه‌سازي کامپيوتري، همگي به آن سمت درحال گرايش هستند.
مواد زیست سازگار با کارآيي بالا، از توانايي بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزي معدني و آلي را مثل اجزاي فعال، مي‌توان براي اعمال نقش تشخيصي (مثل ذرات کوانتومي که براي مرئي‌سازي بکار مي‌رود) درون سلولها وارد نمود.
افزايش توان محاسباتي بوسيلة نانوتکنولوژي، ترسيم وضعيت شبکه های ماکروملکولی را در محيط‌هاي واقعي ممکن مي‌سازد. اينگونه شبيه‌سازي‌ها براي بهبود قطعات کاشته‌شدة زيست‌سازگار در بدن و جهت فرآيند کشف دارو، الزامي خواهدبود.
۳- دوام‌پذيري منابع: کشاورزی ، آب، انرژي، مواد و محيط زيست پاک:
نانوتکنولوژي چنان چه ذکر شد، منجر به تغييراتي شگرف در استفاده از منابع طبيعي، انرژي و آب خواهد شد و پس اب و آلودگي را کاهش خواهدداد.
همچنين فناوري‌هاي جديد، امکان بازيافت و استفادة مجدد از مواد، انرژي و آب را فراهم خواه ن د کرد. در زمينه محيط زيست ، علوم و مهندسي نانو، مي‌تواند تاثير قابل ملاحظه‌ا‌ي ، در درک مولکولي فرآيندهاي مقياس نانو که در طبيعت رخ مي‌دهد ؛ در ايجاد و درمان مسائل زيست‌محيطي از طريق کنترل انتشار آلاينده‌ها ؛ در توسعة فناوری سبز جديد که محصولات جانبي ناخواستة کمتري دارند و ي ا در جريانات و مناطق حاوي فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژي توان حذف آلودگي‌هاي کوچک از منابع آبي (کمتر از ۲۰۰ نانومتر) و هوا (زير ۲۰ نانومتر) و اندازه‌گيري و تخفيف مداوم آلودگي در مناطق بزرگتر را دارد.
همه چیز درباره ی فناوری نانو و کاربردهای نانو تکنولوژی
فناوری نانو در کشاورزی
در زمينه انرژي ، نانوتکنولوژي مي‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ي کارآيي، ذخيره‌سازي و توليد انرژي را تحت تاثير قرار د ا د ه مصرف انرژي را پايين بياورد . به عنوان مثال، شرکتهاي مواد شيميايي، مواد پليمري تقويت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند که مي‌تواند جايگزين اجزاي فلزي بدنة اتومبيلها شود. استفاده گسترد ه ازاين نانوکامپوزيت‌ها مي‌تواند ساليانه ۵/۱ ميليارد ليتر صرفه‌جويي مصرف بنزين به همراه داشته‌باشد .
يا انتظار مي‌رود تغييرات عمده‌ا‌ي در فناوري روشنايي در ۱۰ سال آينده رخ دهد. مي‌توان نيمه‌هادي‌هاي مورد استفاده در ديودهاي نوراني ( LED ها) را به مقدار زياد در ابعاد نانو توليد کرد. در ا مريکا ، تقريبا” ۲۰% کل برق توليدي، صرف روشنايي (چه لامپهاي التهابي معمولي و چه فلوئورسنت) ميشود. مطابق پيش‌بيني‌ها در ۱۰ تا ۱۵ سال آينده ، پيشرفتهايي از اين دست مي‌تواند مصرف جهاني را بيش از ۱۰% کاهش دهد که ۱۰۰ ميليارد دلار در سال صرفه‌جويي و ۲۰۰ ميليون تن کاهش انتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت .
۴ – تکنولوژي نانو در هوا و فضا :
محدوديت‌هاي شديد سوخت براي حمل بار به مدار زمين و ماوراي آن، و علاقه به فرستادن فضاپيما براي ماموريتهاي طولاني به مناطق دور از خورشيد ، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفي را اجتنابناپذير مي‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاري، اميد حل اين مشکل را بوجود آورده‌است.
“نانوساختن” ( Nanofabrication ) همچنين در طراحي و ساخت مواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنياز براي هواپيماها، راکت‌ها، ايستگاههاي فضايي و سکوهاي اکتشافي سياره‌ا‌ي يا خورشيدي، تعيين‌کننده است. همچنين استفادة روزافزون از سيستمهاي کوچک‌شدة تمام خودکار، منجر به پيشرفتهاي شگرفي در فناوري ساخت و توليد خواهدشد. اين مساله با توجه به اينکه محيط فضا، نيروي جاذبة کم و خلا بالا دارد، موجب توسعة نانوساختار ها و سيستمهاي نانو – که ساخت آنها در زمين ممکن نيست- در فضا خواهدشد.
۵- کاربرد ریزذره ها در صنایع نظامی و امنيت ملي:
برخي کاربردهاي دفاعي ریز ذره ها عبارتند از: تسلط اطلاعاتي از طريق نانوالکترونيک پيشرفته بعنوان يک قابليت مهم نظامي ، امکان آموزش موثرتر نيرو، به کمک سيستمهاي واقعيت مجازي پيچيده‌تر حاصله از الکترونيک نانوساختاري ، استفادة بيشتر از اتوماسيون ونانوربات های پيشرفته براي جبران کاهش نيروي انساني نظامي، کاهش خطر براي سربازان و بهبود کارآيي خودروهاي نظامي ، دستيابي به کارآيي بالاتر (وزن کمتر و قدرت بيشتر) موردنياز در صحنه‌هاي نظامي و در عين‌حال تعداد دفعات نقص فني کمتر و ه ز ينة کمتر در عمر کاري تجهيزات نظامي ، پيشرفت در امر شناسايي و در نتيجه مراقبت عوامل شيميايي، زيستي و هسته‌ا‌ي ، بهبود طراحي در سيستمهاي مورد استفاده در کنترل و مديريت عدم تکثير سلاحهاي هسته‌ا‌ي ، تلفيق ابزارهاي نانو و ميکرومکانيکي جهت کنترل سيستمهاي دفاع هسته‌ا‌ي
۶- کاربرد نانوتکنولوژي در صنعت الکترونیک
ظرفيت نهايي ذخيره اطلاعات به حدود يک ترابيت در هر اينچ ربع برسد، و اين امر موجب ميشود که ذخيره سازي ۵۰ عدد DVD يا بيشتر در يک هارد ديسک با ابعاد يک کارت اعتباري شود.ذخيره‌سازي اطلاعات در مقياس فوق العاده کوچک، با استفاده از اين فناوري مي‌توان ظرفيت ذخيره سازي اطلاعات را در حد ۱۰۰۰ برابر يا بيشتر افزايش دهد و نهايتاً به ساخت ابزارهاي ابرمحاسباتي به کوچکي يک ساعت مچي منتهي شود.
همه چیز درباره ی فناوری نانو و کاربردهای نانو تکنولوژی
