پاسخ به:فناوری نانو
پنج شنبه 12 بهمن 1391 7:27 PM
|
|
|
نانوسيم چيست؟ شايد هنوز ساخت تراشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي كامپيوتري كه براي ايجاد سرعت محاسباتي بالا به جاي جريان الكتريسيته از نور استفاده مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كنند، تشخيص انواع سرطان و ساير بيماريهاي پيچيده فقط با گرفتن يك قطره خون، بهبود و اصلاح كارت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي هوشمند و نمايشگرهاي LCD ؛ تنها يك رويا برايمان باشد و اين مسائل را غير واقعي جلوه دهد اما محققين آينده قادر خواهند بود تمام اين روياها را به حقيقت تبديل كنند و دنيايي جديد از ارتباطات و تكنولوژي را بواسطه معجزه نانوسيمها به ارمغان آورند.تا كنون با نانوساختارهاي مختلفي از جمله نانولوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي كربني، نانوذرات و نانوكامپوزيت آشنا شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ايد؛ يكي ديگر از نانوساختارهايي كه امروزه مطالعات و تحقيقات بسياري را به خود اختصاص داده است نانوسيمها است. عموماً سيم به ساختاري گفته ميشود كه در يك جهت (جهت طولي) گسترش داده شده باشد و در دو جهت ديگر بسيار محدود شده باشد. يك خصوصيت اساسي از اين ساختارها كه داراي دو خروجي مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند رسانايي الكتريكي ميباشد. با اعمال اختلاف پتانسيل الكتريكي در دو انتهاي اين ساختارها و در امتداد طولي شان انتقال بار الكتريكي اتفاق مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌افتد. ساخت سيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي در ابعاد نانومتري هم از جهت تكنولوژيكي و هم از جهت علمي بسيار مورد علاقه ميباشد، زيرا در ابعاد نانومتري خواص غير معمولي از خود بروز مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند. نسبت طول به قطر نانوسيمها بسيار بالا ميباشد. ( L>>D ) مثال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي از كاربرد نانوسيمها عبارتند از: وسايل مغناطيسي، سنسورهاي شيميايي و بيولوژيكي، نشانگرهاي بيولوژيكي و اتصالات داخلي در نانوالكترونيك مانند اتصال دو قطعه ابر رساناي آلومينيومي كه توسط نانوسيم نقره صورت مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گيرد. انواع نانوسيمها: 1. نانوسيمهاي فلزي: اين نانوساختارها به دليل خواص ويژهاي كه دارند نويدبخش كارايي زيادي در قطعات الكترونيكي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند.توسعه الكترونيك و قدرت يافتن در اين زمينه بستگي به پيشرفت مداوم در كوچك كردن اجزاء الكترونيكي است. با اين حال قوانين مكانيك كوانتومي، محدوديت تكنيك‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي ساخت و افزايش هزينه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي توليد ما را در كوچكتر كردن تكنولوژي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي مرسوم و متداول محدود خواهد كرد. تحقيق فراوان در مورد تكنولوژي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي جايگزين علاقه فراواني را متمركز مواد در مقياس نانو در سال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي اخير كرده است. نانوسيمهاي فلزي بخاطر خصوصيات منحصر به فردشان كه منجر به كاربرد گوناگون آنها ميشود، يكي از جذاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترين مواد مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند. نانوسيمها ميتوانند در رايانه و ساير دستگاههاي محاسبه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گر كاربرد داشته باشند. براي دستيابي به قطعات الكترونيكي نانومقياس پيچيده، به سيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي نانومقياس نياز داريم. علاوه بر اين، خود نانوسيمها هم ميتوانند مبناي اجزاي الكترونيكي همچون حافظه باشند 2. نانوسيمهاي آلي: اين نوع از نانوسيمها، همانطور كه از نامشان پيداست، از تركيبات آلي به‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دست مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آيند. علاوه بر مواد فلزي و نيمه رسانا، ساخت نانوسيمها از مواد آلي هم امكان‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذير است. به تازگي، ماده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي بنام «اليگوفنيلين وينيلين» براي اين منظور در نظر گرفته شده است. ويژگي اين سيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها (نظير رسانايي و مقاومت و هدايت گرمايي) به ساختار مونومر و طرز آرايش آن بستگي دارد. 3. نانوسيمهاي هادي و نيمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادي: ساختار شيميايي اين تركيبات باعث بوجود آمدن خواص جالب توجهي ميشود. آينده نانوتكنولوژي به توانايي محققين در دستيابي به فنون ساماندهي اجزاي مولكولي و دستيابي به ساختارهاي نانومتري بستگي دارد. محققين اكنون توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند با تقليد از طبيعت به ساماندهي پروتئين‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي حاصل از خمير مايه براي توليد نانوسيمهاي هادي دست يابند. ساماندهي اجزاي زنده در طبيعت، بهترين و قديمي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترين نمونه ساخت «پائين به بالا» است و لذا ميتوان از آن براي فهم و نيز يافتن روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هائي براي ساخت ادوات الكترونيكي و ميكرومتري استفاده كرد. تا كنون از فنون ساخت «بالا به پائين» استفاده مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد كه اين فنون در مقياس نانومتري اغلب پر زحمت و هزينه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بر است و تجاري‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازي نانوتكنولوژي به روشهاي آسان و مقرون به صرفه نياز دارد كه بهترين الگوي آن هم طبيعت پيرامون ماست؛ فقط كافي است كمي چشمانمان را باز كنيم و با دقت بيشتري اطرافمان را بنگريم. 4. نانوسيمهاي سيليكوني: اين نوع از نانوسيمها سمي نيست و به سلولها آسيبي نمي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌رسانند. اين نوع از نانوسيمها بيشترين كاربرد خود را در عرصه پزشكي مانند تشخيص نشانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي سرطان، رشد سلولهاي بنيادي و ... نشان داده است كه در ادامه به آن مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پردازيم.
نمونه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي از نانوسيمهاي سيليكوني • ليتوگرافي با اشعه الكتروني: در اين روش عمدتا از يك پليمر سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده و قرار دادن آن بر يك پايه استفاده ميشود. آنگاه يك اشعه الكتروني با انرژي بالا بر روي سطح تابيده ميشود با تابش اشعه الكتروني طرح مورد نظر شكل داده ميشود. پس از يونيزه شدن ماده و حل شدن پليمر توسط حلال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي شيميايي طرح مورد نظر براي ساخت نانو سيم حاصل ميشود. • ليتوگرافي با پراب روش: ليتوگرافي با استفاده از پراب روشيپ براي ساخت نانوسيمهاي زير nm100 بكار ميروند. پراب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي الكتروني مانند ميكروسكوپ نيروي اتمي(AFM) و يا ميكروسكوپ روش تونلي (STM) از انتخاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي اين روش براي ساخت نانوسيمها ميباشد. از مزاياي روشهاي ليتوگرافي انعطاف اين روشها در الگوسازي براي نانوسيمها ميباشد. بعبارت ديگر با اين روشها ميتوان به نانوسيمها هر شكل قابل ترسيم را داد. 2. رسوب الكتروشيميايي در حفرات: روشهاي الكتروشيميايي بطور گسترده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي براي ساخت نانوسيمها استفاده ميشود. يك الگوي مناسب بايد حفراتي يكنواخت و بلند داشته باشد، قطر حفرات در اين نوع الگو از چند نانومتر تا nm 20 ميتواند داشته باشد. فناوري نانو ، نويد كنترل خواص جديدي از مواد را مي دهد كه زائيده ابعاد نانو مقياس ذرات است ، همين خواص باعث شد شركتهاي خصوصي ، دولتها و سرمايه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاريهاي خطرپذير جهان در سال 2005 حدود 15ميليارد دلار در اين فناوري سرمايه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاري كنند، همچنين براساس پيش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بيني‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي صورت گرفته بازار كالاهاي توليدي مبتني بر اين فناوري در سال 2015 به رقم 6.2 ميليارد دلار ميرسد. توليد اين محصولات نيازمند نانومواد ،اندازه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گيري و فناوريهاي ساخت است. صنعت الكترونيك در تجاري سازي فناوري نانو پيشگام است. نانوالكترونيك شامل نيمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي كمتر از nm 90 ،اشكال جديدي از حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي داراي نيمه هادي ، حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي اطلاعاتي نانوالكترومكانيكي، نمايشگرهاي آلي ، نمايشگرهاي نشر ميداني،نانو لوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي كربني، حسگرهاي مختلف و پاره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي از ادواتي كه اكنون در حال ساخت براي به كارگيري در ابزارآلات الكترونيكي ميشود. طبق برآورد بازار تجهيزات نانوالكترونيك در سال 2005 نزديك 60 ميليارد دلار بوده و به نظر مي رسد تا سال 2010 به 250ميليارد دلار برسد. بازار نانومواد ونانوابزار مورد استفاده در توليد اين تجهيزات 108ميليارد دلار بوده كه از اين رقم 10درصد آن مربوط به نانومواد ،ابزارها، تجهيزاتي مانند ليتوگرافي ماورابنفش دور، ليتوگرافي چاپ نانو ،كاتاليستها و نانوسيمها است. كاربردهاي نانوسيم: كاربرد نانوسيم در تشخيص بيماريها: از نانوسيم هايي كه از مواد مورداستفاده در تراشه رايانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي امروزي مثل سيليكون و نيتريد گاليون ساخته شده است ميتوان براي تشخيص بيماريها استفاده كرد . شايد بپرسيد ابزار رايانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها چه ارتباطي به تشخيص بيماري و بدن انسان دارد ، بدن انسان نيز همانند يك رايانه بايد حسگرهايي داشته باشد كه بتواند در صورت بروز مشكل و خطا و يا وجود مواد سمي به ابزارهاي هشداردهنده خارجي اخطار دهد و درصدد رفع آن برآيد همانند يك رايانه كه اگر مسيري اشتباه را در آن اجرا كنيد و يا ويروسي در آن پيدا شود پيغام (ERROR) ميدهد اما اين كار چگونه امكان پذير است؟!دانشمندان موفق شدند نانوسيمهاي انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذير و طويلي را توليد كنند كه طولهاي متغير اين نانوسيمها بين 1 تا nm100 و يا حتي در ميليمتر ميباشد و از لحاظ مقايسه حدود هزار مرتبه باريكتر از موي انسان است. بلندي ، انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذيري و استحكام اين نانوسيمها خصوصيات ويژهاي را به آن مي بخشد . به عنوان مثال نازك بودن وطويل بودن باعث افزايش سطح آن ميشود . لذا از اين ساختارها مي توان در طراحي حسگرهاي بسيار سريع و حساس استفاده كرد. اين نانوسيم ها توانايي توليد اشعه ماوراي بنفش نامرئي را دارد ، نور از يك انتها وارد نانوسيم شده و از انتهاي ديگر شروع به تابيدن ميكند. نانوسيمها بدون هيچ اتلافي اين نور را به طور موثري عبور ميدهد. و در مسير خود اگر به يك عامل بيماري‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌زا يا ماده سمي برخورد كند نانوسيم شروع به تابيدن ميكند و سيستم هشدار دهنده بسيار سريعي را ايجاد ميكند و اين ميتواند بيماري را زودتر وسريعتر از هر آزمايشي تشخيص دهد. استفاده از نانوسيمها در رگهاي خوني براي تحريك اعصاب مغزي: هميشه انتقال فرستنده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي كوچك به درون رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و هدايت آنها بطرف محل‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي موردنظر را در فيلم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي تخيلي ديده بوديم اما هيچ باور نمي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كرديم كه روزي اين را در واقعيت ببينيم.! محققين توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي از جنس پلاتين كه ضخامت آن 100 برابر نازكتر و ظريفتر از موي انسان است را ابداع كنند. آنها اين نانوسيمها را به داخل رگهاي خوني مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌فرستند و توسط دوربين كوچكي آنها را بطرف اعصاب مغزي هدايت مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كنند. اين روش براي كمك به يافتن علل مختلف و پيدايش بيماريهاي عصبي از جمله پاركينسون بسيار مفيد است. در گذشته براي يافتن علل مختلف پيدايش بيماريهاي قلبي و عصبي، بدن را در هر نقطه مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شكافتند تا علت بيماري را بيابند، اما امروزه با گسترش فن‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آوري نانوتكنولوژي هر وسيله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي را ميتوان بصورت ظريف، نازك و حساس، اختراع و ابداع كرد و حتي آن را به درون ظريف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترين رگ نيز فرستاد. تنها مشكلي كه محققان را كمي دچار سردرگمي كرده است تعدد رگهاي خوني و سيستم گردش خون و عصب هاي فراوان در محدوده مغز است كه فرستادن اين نانوسيمها را كمي دشوار كرده است اما محققين درصدد يافتن راهي براي حل آن وساختن نانوسيمهاي دقيق‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر هستند. استفاده از نانوسيمهاي سيليكوني براي هدفمند كردن رشد سلولهاي بنيادين : توليد و رشد بافتها و سلولهاي مورد نياز براي بيماران نيازمند اهدافي است كه دانشمندان در عرصه پزشكي همواره به دنبال آن هستند، از جمله ابزاري كه ميتواند اين هدف را تحقق بخشد نانوسيم هاي سيليكوني است. نانوسيم ها همچون تختي از ميخها هستند كه به صف شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند و قابليت تغيير شكل و رشد را دارند ، براي اين منظور از طيفي وسيعي از تحريكات مكانيكي و شيميايي بعنوان فاكتور رشد استفاده مي كنند اما به تازگي توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند از محركهاي الكتريسيته نيز استفاده كنند و اميدوارند كه استفاده از پالسهاي الكتريكي در سلولها با استفاده از آرايه رساناي نانوسيمها در آينده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي نزديك بعنوان شيوه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اي ارزشمند براي تحت تاثير قرار دادن سلولهاي بنيادين بكار روند.
منبع : nanoclub.ir |
کریمی که جهان پاینده دارد تواند حجتی را زنده دارد
دانلود پروژه و کارآموزی و کارافرینی
