فناوری نانو

فناوری نانو ، و امنیت اطلاعات

Nano Scan، فناوري جديدي است که با توجهي خاص به نانو تکنولوژي يا به دنياي IT و امنيت آن نهاده و قادر است صدها و هزاران کد مخرب فعال در سيستم هاي رايانه اي را بدون اشغال بخش زيادي از حافظه و ظرفيت سيستم رديابي و کشف کند. تاريخ فناوري اطلاعات، با وجود قدمت نه چندان طولاني خود، شاهد پيشرفت‌هاي خيره‌كننده‌اي بوده كه روش‌هاي ذخيره، پردازش و تبادل اطلاعات را بارها و بارها دگرگون كرده‌اند. اما به نظر مي‌رسد، مسيري كه پيشرفت‌هاي فناوري اطلاعات، براي توليد سيستم‌ها و دستگاه‌هاي جديد و در نتيجه نرم‌افزارهاي متناسب با آنها طي مي‌كند، اكنون با وجود ساير دستاوردهاي تكنولوژيك مانند فناوري نانو، روندي صحيح و منطقي نباشد. به مرور، ظرفيت و سرعت رايانه‌ها، رو به افزايش گذاشت و اولين كامپيوتر خانگي (IBM ۵۱۵۰) قادر به ذخيره كردن ۱۶۳۸۴ رقم در حافظه ترانزيستوري خود شده بود. پيشرفت‌هاي بيشتر، ريزپردازنده‌هاي سريع‌تر و ابزار مطمئن‌تري را براي پردازش و ذخيره اطلاعات، به كاربران رايانه معرفي كرد. در سال ۱۹۸۱و با معرفي IBM ۵۱۵۰، چه كسي گمان مي‌كرد كه بشر، شاهد تحولي چنين عظيم در فناوري اطلاعات و ارتباطات باشد: سيستم‌هايي با پردازنده‌هاي فوق پيشرفته، داراي سرعت بسيار بيشتر و هزينه بسيار كمتر. حجم و پيچيدگي زياد نرم افزارها اما به‌راستي دستاورد اين همه پيشرفت و فناوري براي بشر چه بوده است؟ سيستم‌هاي رايانه‌اي و كاربرد آنها با ظهور فناوري‌هاي جديد و به نسبت پيشرفتي كه اين فناوري‌ها داشته‌اند، آنقدر كه جذاب، زيبا و پر زرق و برق شده‌اند، مؤثر و مفيد واقع نشده‌اند. به جرات مي‌توان گفت كه اكثر كاربران فعال رايانه قادر به استفاده از ۸۰ درصد قابليت‌هاي برنامه Word نيستند! اكنون برنامه‌ها و نرم‌افزارهاي رايانه‌اي، بسيار پيچيده‌تر و پرحجم‌تر نوشته مي‌شوند، در بيشتر اوقات تنها به اين دليل كه سيستم‌هاي سخت‌افزاري مورد استفاده آنها، داراي ظرفيت و منابع كافي براي پردازش اين نرم‌افزارها هستند. پيشرفت فناوري در طراحي و ساخت سيستم‌ها و سخت‌افزارهاي مدرن، سطح استفاده از منابع و ظرفيت آنها را نيز به طرز چشمگيري افزايش داده است. حافظه، ديسك‌هاي سخت، پردازشگر، كارت‌هاي گرافيك و ساير سيستم‌هاي سخت‌افزاري تنها به اقتضاي پيشرفت علم و فناوري، ارتقا يافته و برنامه‌ها و نرم‌افزارهاي رايانه‌اي نيز به تبع آنها و به صورت كاملاً غير ضروري، پيچيده، سنگين و حجيم شده‌اند. در اين شرايط، بسياري از سيستم‌هاي قديمي‌و نيز تجهيزات سخت‌افزاري مربوط به آنها، ناگهان به ابزاري بي‌مصرف و بيهوده تبديل شده و موجب ايجاد خسارت‌هاي سنگيني گرديدند. بايد پرسيد كه دستاورد اين همه پيشرفت چه خواهد بود و عاقبت كار به كجا خواهد انجاميد؟ راهكار در دنيايIT همه چيز ديوانه‌وار در حال پيشرفت است. استفاده از فناوري نانو اما، در اين يورش بيرحمانه انسان به منابع و ظرفيت‌هاي مهم طبيعت، مي‌تواند گره‌گشا و نجات‌بخش باشد. اين نوع فناوري با استفاده اندك از انرژي و منابع آن، اثرات و كاربردهاي بسيار مفيد و مؤثرتري در زندگي بشر خواهد داشت. دنياي فناوري اطلاعات و جنبه‌هاي مختلف آن نيز بي شك از تأثيرات مثبت نانوتكنولوژي بي بهره نخواهد ماند. هم اكنون از اين فناوري مي‌توان براي كاربردهاي بسيار ساده اما در عين حال سريع، دقيق و مؤثر استفاده كرد. NanoScan، فناوري جديدي است كه با توجهي خاص به نانوتكنولوژي پا به دنياي IT و امنيت آن نهاده و قادر است صدها و هزاران كد مخرب فعال در سيستم‌هاي رايانه‌اي را بدون اشغال بخش زيادي از حافظه و ظرفيت سيستم رديابي و كشف كند. با ظهور اين فناوري، دنياي امنيت IT، ناچار است كه دير يا زود استفاده از روش‌هاي سنتي و نرم‌افزارهاي پيچيده و حجيم را فراموش كرده و روند ايجاد پيچيدگي‌هاي غيرضروري و فربه كردن نرم‌افزارهاي امنيتي را متوقف سازد. اسماعيل ذبيحي منبع : روزنامه همشهري

آشنايي با نانو الكترونيك

براي پيشبرد فناوري نانو الكترونيك و نتيجه رساندن آن سه مرحله راهبردي پيشنهاد ميشود كه با پيادهسازي اين سهمرحله ميتوان نانو الكترونيك را جايگزين فناوري الكترونيك سيليكوني كرد ونسل جديدي از محصولات الكترونيكي را وارد بازار ساخت. در سال 1956 گوردون مور بنيانگذار اينتل تحليلي ارايه كرد كه بر طبق آن هر 18 ماه تعداد ترانزيستورهاي بكار رفته در ريزپردازهاي اينتل دو برابر مي شود كه نصف شدن ابعاد گيت ترانزيستورها با شرط ثابت بودن اندازه تراشه سيليكوني در آن ميتواند نتيجه اين قوانين باشد. اين قاعده به قانون مور موسوم شد. اين نصف شدن در واقع پيامآور ابعاد اقتصادي بود يعني هر چه گيت كوچكتر ميشد ترانزيستور ميتوانست سريعتر سوئيچ كند و درنتيجه انرژي كمتري مصرف ميشد و تعداد بيشتري ترانزيستور در يك تراشه سيليكون جاي ميگرفت. افزايش تعداد ترانزيستورها و بازدهي آنها، هزينه را كاهش ميدهد بنابراين مقرون به صرفهتر اين بود كه هر ترانزيستور تا حد امكان كوچكتر شود، اين كوچكسازي بالاخره در نقطهاي متوقف ميشد بنابراين براي ادامه رشد صنعت الكترونيك بايد به فكر فناوريهاي جايگزين بود، فناوري كه مشكلات گذشته را حل كرده و توجيه اقتصادي داشته باشد و اينبار نانو تكنولوژي بود كه توانست به كمك الكترونيك بيايد و فناوري الكترونيك مولكولي يا همان نانوالكترونيك بنا نهاده شد. نانو تكنولوژي يك رشته وابسته به ابزار است ابزارهايي كه به مرور در حال بهتر شدن است نانو تكنولوژي و شاخههاي كاربردي آن مانند نانوالكترونيك درواقع توليد كارآمد دستگاهها و سيستمها با كنترل ماده در مقياس طولي نانو است و بهرهبرداري از خواص و پديدههاي نوظهوري است كه در اين مقياس توسعه يافته است. صنعت الكترونيك امروزي مبتني بر سيليكون است سن اين صنعت به حدود 50 سال ميرسد و اكنون به مرحلهاي رسيده است كه از لحاظ تكنولوژيكي، صنعتي و تجاري به بلوغ رسيده است. در مقابل اين فناوري، الكترونيك مولكولي قرار ارد كه در مراحل كاملاً ابتدايي است و قرار است اين فناوري به عنوان آينده و نسل بعدي صنعت الكترونيك سيليكوني مطرح شود. الكترونيك مولكولي دانشي است كه مبتني بر فناوري نانو بوده و كاربردهاي وسيعي در صنعت الكترونيك دارد. با توجه به كاربردهاي وسيع الكترونيك در محصولات تجاري بازار ميتوان با سرمايهگذاري و تامل بيشتر در فناوري نانو الكترونيك در آيندهاي نه چندان دور شاهد سوددهي كلان محصولاتي بود كه جايگزين فناوري الكترونيك سيليكوني شدهاند. ميل، اشتياق و علاقه مصرفكنندگان و نياز بازار به محصولات جديد با قابليتهاي بالا سازندگان و صنعتگران را بر آن ميدارد كه با سرمايهگذاري در اين فناوري شاهد رشد و شكوفايي اقتصادي هر چه بيشتر باشند، وليكن با توجه به اهميت نانوتكنولوژي و نيز نانو الكترونيك كه به عنوان يك شاخه كاربردي از نانو تكنولوژي مطرح است لزوم سرمايهگذاري كلان در درازمدت و ريسكپذيري و تشكيل مراكز R&D توسط دولتمردان پيش از پيش احساس ميشود. براي پيشبرد فناوري نانو الكترونيك و نتيجه رساندن آن سه مرحله راهبردي پيشنهاد ميشود كه با پيادهسازي اين سهمرحله ميتوان نانو الكترونيك را جايگزين فناوري الكترونيك سيليكوني كرد ونسل جديدي از محصولات الكترونيكي را وارد بازار ساخت. مرحله اول: مولكولي در نظر گرفته ميشود بايد كاربردهايي ساده ارزان و غير پيچيدهاي باشند تا اطمينان نسبي به الكترونيك مولكولي ايجاد شده و سرمايهگذاريها به سمت آن هدايت شود و از طرفي كارايي اين فناوري ثابت شود. به بيان ساده وشفاف و مقايسه نسل جديد محصولات كه بر پايه اين فناوري جايگزين شدهاند، توجيه كاربرد اين محصولات و ايجاد اطمينان در مصرفكنندگان ميتواند به عنوان بهترين حامي اقتصادي در اين مرحله باشد. مرحله دوم: توليدات اوليه الكترونيك مولكولي (نانو الكترونيك) بايد مكملي براي فناوري سيليكون باشند اينگونه نباشد كه انقلابي رااز همان آغاز و ابتدا شروع كرده و اين ادوات و فناوريهاي جديد تافته جدا بافته باشد و هيچ ربطي به فناوري سيليكوني نداشته باشد زيرا فناوري سيليكوني يك صنعت جا افتاده است. پس اگر نانوالكترونيك را بتوان مكملي براي فناوري سيليكوني بكار برد شاهد پيشرفت قابل ملاحظهاي در اين فناوري نوپا بوده و جايگزين مناسبي براي نسل آينده محصولات الكترونيكي در نظر گرفته شده است. مرحله سوم: مرحله سوم مبحث كاملاً جديدي است كه اصلاً در دسترس فناوري سيليكون نبوده و نانوالكترونيك ميتواند بعد از طي مراحل اول و دوم به آن بپردازد، يك مثال ساده وروشن اين موضوع، نمايشگرها هستند، نمايشگرهاي متداول كاملاً سخت و غيرقابل انعطاف هستند ولي با استفاده از الكترونيك مولكولي ومولكولهايي كه در صفحه نمايش استفاده داشته باشد بنابر اين كابردهايي وجود دارد كه از دسترس فناوري سيليكون، آن هم بخاطر جامد و كريستالي بودن ذاتياش دور بوده و براي الكترونيك مولكولي قابل دستيابي است. وقتي كه نانو الكترونيك جا افتاد و وارد بازار محصولات الكترونيك شد آنگاه ميتوان نسل جديدي از محصولات را به دست آورد كه شامل پردازندهايي 1000 مرتبه سريعتر از نوع امروزي باشند. اگر اين مرحله با موفقيت طي شود حدوداً يك دهه طول خواهد كشيد تا نسل جديد محصولات الكترونيكي مبتني بر الكترونيك مولكولي يا الكترونيك در ابعاد نانومتر (نانو الكترونيك) ظهور يابد. بررسي امكانات موجود: براي ساخت ابزارهاي مولكولي بايد ديد از چه چيزهايي ميتوان استفاده كرد،وسايلي كه در اختيار است و تاكنون مدنظر بوده است به شرح ذيل هستند: نانو لولهها حلقه هاي بنزني پليمرها DNA نانو لوله ها: اگر يك صفحه تخت گرافيكي مدنظر باشد و به شكلي بتوان آن را به صورت نواري در نظر گرفت و لوله كرد يك نانو لوله مفروض به دست ميآيد كه ساختار آن همان ساختار گرافيت بوده و يك هگزاگونال است. اين ماده در سال 1991 در ژاپن كشف شده و به علت خصوصيات جالب آن مورد توجه قرار گرفت. يك خاصيت جالب اين مواد آن است كه بر حسب اينكه در چه جهتي خم شود داراي خاصيت نيمههادي و يا فلزي ميشود. قطر يك نانو لوله كمتر از 2 نانومتر است و از اين نانو لوله ميتوان به عنوان يك سيم كوانتومي يا يك سيم غيرفعال استفاده كرد به عنوان مثال اين لوله ميتواند به عنوان يك سيم انتقال هنگام اعمال اختلاف پتانسيل از يك الكترود به الكترود ديگر عمل كند كه اين موضوع مثالي از اتصالات غيرفعال ميتواند باشد. نانو لوله داراي خاصيت فلزي است اين خاصيت رسانش نه فقط در طول بلكه در عرض نانو لوله نيز وجود دارد براي حالت سيمهاي مولكولي غيرفعال، بهتر است كه نانو لوله داراي خاصيت رسانش باشد، اگر باشد، نانو لوله داراي گاف انرژي خواهد بود كه شبيه نيمه هادي خواهد شد. اگر نانو لوله كربني روي سطحي قرار داده شود و نوك STM (مولكول نانو لولههاي كربني) رابه سطح آن نزديك شود، چنانچه ولتاژي را بين بستري كه نانو لوله روي آن قرار دارد و نوك STM اعمال شود جرياني عبور خواهد كرد، بر حسب مقدار جرياني كه عبور ميكند، ميتوان تشخيص داد كه گاف انرژي چقدر است. حلقه بنزني: حلقههاي بنزني به خاطر چگالي حالت بالا كه بر روي حلقههاي خود دارند جانشيني براي سيمهاي كوانتومي در نظر گرفته ميشود. پليمرها: از نمونههايي كه به عنوالن سيمهاي مولكولي فعال يا غيرفعال ميتوان نام برد پليتيوفن (PT) يا پليانيلين است كه داخل يك سيكلود كسترين1 (CD) قرار گرفته باشد اين دو ماده در اصل پليمرهايي هستند كه به عنوان قسمتهاي هادي سيم بكار ميروند اين پليمرها شبيه حلقه بنزني است كه به همديگر چسبيدهاند و دو سر آن به دو الكترود طلا وصل شده است. اتصالات سيمهاي مولكلولي به الكترودهايش توسط اتمهاي گوگرد برقرار ميشود سطحي كه اين پليمر بر روي آن قرار ميگيرد ممكن است قسمتي از جريان را بكشد يعني اينكه يك جريان اتلافي داشته باشد براي اينكه مانع از اين جريان اتلافي شد بايد اين سيم را داخل يك حفاظ مولكولي قرار داد اين حفاظ نيز شبيه نانو لوله كربني است اما داراي قطر بسيار بزرگتر و ساختار پيچيدهتري است لذا اين لوله مولكولي مانع عبور جريان اتلافي از ديوارههاي سيم و انتقال آن به سطح تماس ميشود. DND: DNA نمونهاي از سيمهاي فعال است. ساختمان DNA كاملاً شناخته شده است و به طور خودكار اين ساختمان ايجاد ميشود، براي توليد آن مانند پليمرها مشكلي وجود ندارد فقط بايد خواص آن مورد بررسي قرار گيرد تا متوجه چگونگي تغييرات آن شد براي اين منظور به ذكر مثالي پرداخته ميشود: به منظور استفاده از DNA براي محاسبه جريان بر حسب ولتاژ، يك فاصله 8 نانومتري بين دو الكترود پلاتين مفروض ميشود، پس با اعمال يك ولتاژ ميتوان جريان را محاسبه كرد. نكتهاي كه از شكل بالا برداشت ميشود اين است كه نمودار جريان بر حسب ولتاژ نموداري نامتقارن است، يعني اينكه جريان براي ولتاژي مثلاً بين 1- و 2 ولت اجازه عبور ندارد در حالي كه براي 2- و 1- جريان ميتواند عبور كند و اين يعني اينكه DNA ميتواند عمل يكسوسازي را انجام دهد. در مورد هدايت از داخل DNA سه نظريه مد نظر است، يكي اينكه DNA يك نيمه هادي با گاف خيلي بزرگ است. ديگر اينكه DNA يك نيمه هادي با گاف كوچك ونيز اينكه DNA داراي خاصيت فلزي است. موضوع در اصل اين است كه DNA ماده بسيار پيچيدهاي است كه شرايط محيطي به شكل بسيار زيادي ميتواند بر روي خواص آن تاثير بگذارد يكي از اين شرايط محيطي موثر حضور آب است، DNAيي كه در محيط خشك باشد با DNAيي كه در محيط مرطوب باشد بسيار متفاوت است. لذا با توجه به شرايط محلي حاكم بر DNA نميتوان يك نتيجه قطعي در مورد اينكه DNA فلز است يا نيمه فلز بيان كرد اما آنچه كه مسلم است اين است كه DNA يك نيمه هادي با گاف بزرگ است. در حالت عادي يونهايي وجود دارد كه با دستكاري آنها ميتوان خواص هدايتي DNA را تغيير داد يعني ميتوان اميد داشت كه با افزودن يونهايي بتوان حتي آن را به فلز تبديل كرد يك نكته جالب ديگر اين است كه ميتوان از DNA به عنوان قالب استفاده كرد و در مكانهاي مشخصي روي DNA يكسري فلزات را قرار داد تا يك سيم فلزي دور DNA ايجاد شود. در اين حالت DNA به عنوان قالبي براي پايدار نگه داشتن سيم مورد نظر استفاده قرار گيرد. بررسي پايداري DNA با توجه به شرايط محلي حاكم بر سيستم نيز امكانپذير است. هدايت DNA در دو مسير مشخص صورت ميگيرد. وقتي DNA را به عنوان هدايتكننده جريان در نظر گرفته شده يك بار ميتواند در جهت موازي محورش جريان را عبور دهد و يك بار نيز ميتواند عمود بر محورش جريان را عبور دهد، حال براي هدايت در جهت عمود بر محور ميتوان اينگونه فرض كرد كه وقتي نوك STM (مولكول نانو لولههاي كربني) در بالاي DNA قرار ميگيرد جريان به شكل عمود از جفتهاي بازي كه وجود دارد وارد نوك STM ميشود اين كار ميتواند هم به عنوان آزمايشي براي ديدن تصوير DNA و هم براي اندازهگيري عبور جريان جفتهاي بازي به كار رود وميتوان بدين شكل رسانش AT و CG (جفتهاي بازهايي كه در مارپيچ DNA وجود دارند) را محاسبه كرد. DNA ميتواند يك ابزار در توليد محصولات نانوالكترونيك كاربردهاي فراواني داشته باشد، با توجه به اينكه DNA به طور طبيعي در طبيعت و سلولهاي موجودات زنده وجود دارد ميتوان از آن در توليد ديگر محصولات نانوتكنولوژي همانند نانوموتورها سود جست. كنترل و پايداري DNA نيز با توجه به خواص ذاتي و محلي آن امكانپذير بوده و جاي تامل و بحث دارد. نتيجه گيري: 1ـ آنچه كه مسلم است، الكترونيك مولكولي داراي آيندهاي درخشان است و با آهنگ بسيار سريعي در حال رشد و تكامل است. از اين رو توجه خاصي را ميطلبد. 2ـ نتايج عملي رشد و توسعه شاخههاي نانوتكنولوژي مانند نانوالكترونيك سبب ساخت تجهيزاتي خواهد شد كه در مقايسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل كاملاً جديدي با قابليتهاي منحصر به فرد خواهد بود. 3- نانو لولهها و DNA به عنوان دو ابزار كارآمد در توليد محصولات نانوالكترونيك از اهميت خاصي برخوردارند، وليكن در اين ميان DNA به دليل داشتن خواص محلي و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهميت بيشتري برخوردار است. 4- با توجه به دو شاخص تعداد مقالات علمي و اختراعات ثبتشده، در نانو تكنولوژي ميتوان نتيجه گرفت كه اين شاخصها ميتوانند اطلاعاتي مفيد در مورد تكامل اين فناوري را نشان دهند و براي طرح برنامهها و استراتژيها مناسب باشند. 5- نانوتكنولوژي و شاخههاي كاربردي آن در علوم مختلف مانند نانوالكترونيك به عنوان پديدههايي نوظهور هنوز قبل از تجاري سازي محصولاتشان، احتياج به پيشرفت در هر دو زمينه علمي و تكنولوژيكي را دارد. با توجه به اينكه هماكنون برخي از محصولات اين فناوري در بازار وجود دارد پيشبيني اينكه كداميك از محصولات آينده بهتري دارند (از نظر رقابتي) نياز به بررسي بيشتر شاخصهاي اين فناروي در بخشهاي صنعت و زيرمجموعههاي اين فناوري دارد. 6- با توجه به اهميت فناري نانو و كاربردهاي روزافزون آن در دنيا بايد تحقيقات دانشگاهي و دولتي تواماً صورت گيرد و به علت اينكه اهداف تحقيقاتي اين فناوري پايهاي و درازمدت است بخش صنعت توان سرمايهگذاري بر روي تحقيقات درازمدت و مخاطرهآميز را نداشته، از اين رو حمايت دولتمردان به عنوان پشتوانهاي مهم در اين فناوري خواهد بود علاوه بر اين ايجاد ساختارهاي جديد در دانشگاهها و آزمايشگاههاي ملي براي توسعه اين فناوري لازم است نيازمنديها و انتظارات فناوري نانو و شاخههاي كاربردي آن در علوم مختلف مانند نانوالكترونيك فراتر از تمامي چيزهايي است كه مقررات سنتي دانشگاهي، آزمايشگاهي ملي و يا حتي تمام صنعت ميتواند فراهم كند و به خاطر همين مشكلات است كه يك حركت و انديشه ملي پايهريزي و با حمايت دولتي در زمينه اين فناوري حياتي به نظر ميرسد. با توجه به پتانسيلهاي موجود ايران در زمينه مهندسي الكترونيك، لزوم يك مركز R&D دولتي كه به حمايت محصولات توليدي الكترونيكي صنايع پرداخته و بتواند در آينده بازار تجاري محصولات نانوالكترونيك را به دست بگيرد به شدت حس ميشود و اگر تدبيري انديشيده نشود متاسفانه بايد گفت كه همانند گذشته بايد مصرفكننده خوبي بوده و شاهد سودهاي كلان تجاري ديگر كشورها و سرمايهگذاران بود. منبع: ماهنامه صنعت برق

نانوسیم چیست؟ شاید هنوز ساخت تراشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، تشخیص انواع سرطان و سایر بیماریهای پیچیده فقط با گرفتن یک قطره خون، بهبود و اصلاح کارت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هوشمند و نمایشگرهای LCD ؛ تنها یک رویا برایمان باشد و این مسائل را غیر واقعی جلوه دهد اما محققین آینده قادر خواهند بود تمام این رویاها را به حقیقت تبدیل کنند و دنیایی جدید از ارتباطات و تکنولوژی را بواسطه معجزه نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها به ارمغان آورند.
تا کنون با نانوساختارهای مختلفی از جمله نانولوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، نانوذرات و نانوکامپوزیت آشنا شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اید؛ یکی دیگر از نانوساختارهایی که امروزه مطالعات و تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.
عموماً سیم به ساختاری گفته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود که در یک جهت (جهت طولی) گسترش داده شده باشد و در دو جهت دیگر بسیار محدود شده باشد. یک خصوصیت اساسی از این ساختارها که دارای دو خروجی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند رسانایی الکتریکی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو انتهای این ساختارها و در امتداد طولی شان انتقال بار الکتریکی اتفاق می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌افتد.
ساخت سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی در ابعاد نانومتری هم از جهت تکنولوژیکی و هم از جهت علمی بسیار مورد علاقه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد، زیرا در ابعاد نانومتری خواص غیر معمولی از خود بروز می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند. نسبت طول به قطر نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بسیار بالا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. ( L>>D )

مثال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی از کاربرد نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها عبارتند از:

وسایل مغناطیسی، سنسورهای شیمیایی و بیولوژیکی، نشانگرهای بیولوژیکی و اتصالات داخلی در نانوالکترونیک مانند اتصال دو قطعه ابر رسانای آلومینیومی که توسط نانوسیم نقره صورت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیرد.

انواع نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:

1. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی: این نانوساختارها به دلیل خواص ویژ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای که دارند نویدبخش کارایی زیادی در قطعات الکترونیکی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند.
توسعه الکترونیک و قدرت یافتن در این زمینه بستگی به پیشرفت مداوم در کوچک کردن اجزاء الکترونیکی است. با این حال قوانین مکانیک کوانتومی، محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ساخت و افزایش هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های تولید ما را در کوچکتر کردن تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های مرسوم و متداول محدود خواهد کرد. تحقیق فراوان در مورد تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های جایگزین علاقه فراوانی را متمرکز مواد در مقیاس نانو در سال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اخیر کرده است. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی بخاطر خصوصیات منحصر به فردشان که منجر به کاربرد گوناگون آنها می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود، یکی از جذاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین مواد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند.
نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میتوانند در رایانه و سایر دستگاههای محاسبه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گر کاربرد داشته باشند. برای دستیابی به قطعات الکترونیکی نانومقیاس پیچیده، به سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نانومقیاس نیاز داریم. علاوه بر این، خود نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هم می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانند مبنای اجزای الکترونیکی همچون حافظه باشند.
2. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آلی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها، همانطور که از نامشان پیداست، از ترکیبات آلی به‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دست می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آیند.
علاوه بر مواد فلزی و نیمه رسانا، ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها از مواد آلی هم امکان‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیر است. به تازگی، ماده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای بنام «الیگوفنیلین وینیلین» برای این منظور در نظر گرفته شده است.
ویژگی این سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها (نظیر رسانایی و مقاومت و هدایت گرمایی) به ساختار مونومر و طرز آرایش آن بستگی دارد.
3. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی و نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی: ساختار شیمیایی این ترکیبات باعث بوجود آمدن خواص جالب توجهی میشود.
آینده نانوتکنولوژی به توانایی محققین در دستیابی به فنون ساماندهی اجزای مولکولی و دستیابی به ساختارهای نانومتری بستگی دارد. محققین اکنون توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند با تقلید از طبیعت به ساماندهی پروتئین‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های حاصل از خمیر مایه برای تولید نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی دست یابند. ساماندهی اجزای زنده در طبیعت، بهترین و قدیمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین نمونه ساخت «پائین به بالا» است و لذا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان از آن برای فهم و نیز یافتن روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هائی برای ساخت ادوات الکترونیکی و میکرومتری استفاده کرد. تا کنون از فنون ساخت «بالا به پائین» استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد که این فنون در مقیاس نانومتری اغلب پر زحمت و هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بر است و تجاری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازی نانوتکنولوژی به روشهای آسان و مقرون به صرفه نیاز دارد که بهترین الگوی آن هم طبیعت پیرامون ماست؛ فقط کافی است کمی چشمانمان را باز کنیم و با دقت بیشتری اطرافمان را بنگریم.
4. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سیلیکونی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها سمی نیست و به سلولها آسیبی نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌رسانند.
این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بیشترین کاربرد خود را در عرصه پزشکی مانند تشخیص نشانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سرطان، رشد سلول‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های بنیادی و … نشان داده است که در ادامه به آن می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پردازیم.

نمونه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سیلیکونی
روشهای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:
1. تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های لیتوگرافی

• لیتوگرافی نوری: در این روش از تغییرات شیمیایی در یک ماده سخت شونده در اثر نور استفاده میشود. از یک سری ماسک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نوری برای تعریف مناطق فعال شونده در اثر نور استفاده میشود. یکی از محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این تکنیک محدوده پراش موج نوری است. طول موج نوری که در حاضر در صنایع استفاده میشود در حدود nm 248میباشد ولی با طراحی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دقیق مالک و به کارگیری بسیار دقیق پلیمرهای سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده میتوان به ابعاد کمتر nm 100 هم رسید.
• لیتوگرافی با اشعه الکترونی: در این روش عمدتا از یک پلیمر سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده و قرار دادن آن بر یک پایه استفاده میشود. آنگاه یک اشعه الکترونی با انرژی بالا بر روی سطح تابیده میشود با تابش اشعه الکترونی طرح مورد نظر شکل داده میشود. پس از یونیزه شدن ماده و حل شدن پلیمر توسط حلال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های شیمیایی طرح مورد نظر برای ساخت نانو سیم حاصل میشود.
• لیتوگرافی با پراب روش: لیتوگرافی با استفاده از پراب روشیپ برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های زیر nm100 بکار میروند. پراب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های الکترونی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) و یا میکروسکوپ روش تونلی (STM) از انتخاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این روش برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد.
از مزایای روشهای لیتوگرافی انعطاف این روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در الگوسازی برای نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد. بعبارت دیگر با این روشها میتوان به نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هر شکل قابل ترسیم را داد.

2. رسوب الکتروشیمیایی در حفرات:

روشهای الکتروشیمیایی بطور گسترده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها استفاده میشود. یک الگوی مناسب باید حفراتی یکنواخت و بلند داشته باشد، قطر حفرات در این نوع الگو از چند نانومتر تا nm 20 میتواند داشته باشد.
فناوری نانو ، نوید کنترل خواص جدیدی از مواد را می دهد که زائیده ابعاد نانو مقیاس ذرات است ، همین خواص باعث شد شرکتهای خصوصی ، دولتها و سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاریهای خطرپذیر جهان در سال 2005 حدود 15میلیارد دلار در این فناوری سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاری کنند، همچنین براساس پیش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بینی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های صورت گرفته بازار کالاهای تولیدی مبتنی بر این فناوری در سال 2015 به رقم 6.2 میلیارد دلار میرسد. تولید این محصولات نیازمند نانومواد ،اندازه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیری و فناوریهای ساخت است. صنعت الکترونیک در تجاری سازی فناوری نانو پیشگام است. نانوالکترونیک شامل نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کمتر از nm 90 ،اشکال جدیدی از حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دارای نیمه هادی ، حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اطلاعاتی نانوالکترومکانیکی، نمایشگرهای آلی ، نمایشگرهای نشر میدانی،نانو لوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، حسگرهای مختلف و پاره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای از ادواتی که اکنون در حال ساخت برای به کارگیری در ابزارآلات الکترونیکی میشود. طبق برآورد بازار تجهیزات نانوالکترونیک در سال 2005 نزدیک 60 میلیارد دلار بوده و به نظر می رسد تا سال 2010 به 250میلیارد دلار برسد. بازار نانومواد ونانوابزار مورد استفاده در تولید این تجهیزات 108میلیارد دلار بوده که از این رقم 10درصد آن مربوط به نانومواد ،ابزارها، تجهیزاتی مانند لیتوگرافی ماورابنفش دور، لیتوگرافی چاپ نانو ،کاتالیستها و نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.

کاربردهای نانوسیم:

کاربرد نانوسیم در تشخیص بیماریها: از نانوسیم هایی که از مواد مورداستفاده در تراشه رایانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی مثل سیلیکون و نیترید گالیون ساخته شده است میتوان برای تشخیص بیماریها استفاده کرد . شاید بپرسید ابزار رایانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها چه ارتباطی به تشخیص بیماری و بدن انسان دارد ، بدن انسان نیز همانند یک رایانه باید حسگرهایی داشته باشد که بتواند در صورت بروز مشکل و خطا و یا وجود مواد سمی به ابزارهای هشداردهنده خارجی اخطار دهد و درصدد رفع آن برآید همانند یک رایانه که اگر مسیری اشتباه را در آن اجرا کنید و یا ویروسی در آن پیدا شود پیغام (ERROR) میدهد اما این کار چگونه امکان پذیر است؟!
دانشمندان موفق شدند نانوسیمهای انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیر و طویلی را تولید کنند که طولهای متغیر این نانوسیمها بین 1 تا nm100 و یا حتی در میلیمتر میباشد و از لحاظ مقایسه حدود هزار مرتبه باریکتر از موی انسان است. بلندی ، انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیری و استحکام این نانوسیمها خصوصیات ویژه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای را به آن می بخشد . به عنوان مثال نازک بودن وطویل بودن باعث افزایش سطح آن میشود . لذا از این ساختارها می توان در طراحی حسگرهای بسیار سریع و حساس استفاده کرد. این نانوسیم ها توانایی تولید اشعه ماورای بنفش نامرئی را دارد ، نور از یک انتها وارد نانوسیم شده و از انتهای دیگر شروع به تابیدن میکند. نانوسیمها بدون هیچ اتلافی این نور را به طور موثری عبور میدهد. و در مسیر خود اگر به یک عامل بیماری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌زا یا ماده سمی برخورد کند نانوسیم شروع به تابیدن میکند و سیستم هشدار دهنده بسیار سریعی را ایجاد میکند و این میتواند بیماری را زودتر وسریعتر از هر آزمایشی تشخیص دهد.
استفاده از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های خونی برای تحریک اعصاب مغزی: همیشه انتقال فرستنده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کوچک به درون رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و هدایت آنها بطرف محل‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های موردنظر را در فیلم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های تخیلی دیده بودیم اما هیچ باور نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کردیم که روزی این را در واقعیت ببینیم.!
محققین توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی از جنس پلاتین که ضخامت آن 100 برابر نازکتر و ظریفتر از موی انسان است را ابداع کنند. آنها این نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را به داخل رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های خونی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌فرستند و توسط دوربین کوچکی آنها را بطرف اعصاب مغزی هدایت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. این روش برای کمک به یافتن علل مختلف و پیدایش بیماری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های عصبی از جمله پارکینسون بسیار مفید است. در گذشته برای یافتن علل مختلف پیدایش بیماریهای قلبی و عصبی، بدن را در هر نقطه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شکافتند تا علت بیماری را بیابند، اما امروزه با گسترش فن‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آوری نانوتکنولوژی هر وسیله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای را می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان بصورت ظریف، نازک و حساس، اختراع و ابداع کرد و حتی آن را به درون ظریف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین رگ نیز فرستاد.
تنها مشکلی که محققان را کمی دچار سردرگمی کرده است تعدد رگهای خونی و سیستم گردش خون و عصب های فراوان در محدوده مغز است که فرستادن این نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را کمی دشوار کرده است اما محققین درصدد یافتن راهی برای حل آن وساختن نانوسیمهای دقیق‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر هستند.
استفاده از نانوسیمهای سیلیکونی برای هدفمند کردن رشد سلولهای بنیادین : تولید و رشد بافتها و سلولهای مورد نیاز برای بیماران نیازمند اهدافی است که دانشمندان در عرصه پزشکی همواره به دنبال آن هستند، از جمله ابزاری که میتواند این هدف را تحقق بخشد نانوسیم های سیلیکونی است. نانوسیم ها همچون تختی از میخها هستند که به صف شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند و قابلیت تغییر شکل و رشد را دارند ، برای این منظور از طیفی وسیعی از تحریکات مکانیکی و شیمیایی بعنوان فاکتور رشد استفاده می کنند اما به تازگی توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند از محرکهای الکتریسیته نیز استفاده کنند و امیدوارند که استفاده از پالسهای الکتریکی در سلولها با استفاده از آرایه رسانای نانوسیمها در آینده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای نزدیک بعنوان شیوه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای ارزشمند برای تحت تاثیر قرار دادن سلولهای بنیادین بکار روند.

منبع : nanoclub.ir
کانون دانش

سيم هاي نانومقياس

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 روشهاي ساخت نانوسيم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها: 1. تكنيك‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي ليتوگرافي • ليتوگرافي نوري: در اين روش از تغييرات شيميايي در يك ماده سخت شونده در اثر نور استفاده ميشود. از يك سري ماسك‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي نوري براي تعريف مناطق فعال شونده در اثر نور استفاده ميشود. يكي از محدوديت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي اين تكنيك محدوده پراش موج نوري است. طول موج نوري كه در حاضر در صنايع استفاده ميشود در حدود nm 248ميباشد ولي با طراحي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي دقيق مالك و به كارگيري بسيار دقيق پليمرهاي سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده ميتوان به ابعاد كمتر nm 100 هم رسيد. • 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 نقل ازwww.cloudysky.ir

شاخه هاي فناوري نانو هنگامي كه درباره نانوفناوري شروع به جستجو و مطالعه كنيد، به موضوعات و مواد مختلفي بر مي خوريد مانند:"نانولوله ها، شبيه سازي مولكولي، نانوداروها، سلول هاي سوختي، كاتاليزورها، نانوذرات و..." بنابراين ممكن است نانوفناوري رشته اي كاملا گسترده به نظر آيد كه موضوعات آن ربط چنداني به هم ندارند. به طور كلي مطالعات نانوفناوري را مي توان به سه دسته تقسيم كرد. اگرچه روشهاي تحقيقاتي در آن ها بايكديگر متفاوت است، اما اين سه شاخه كاملا به يكديگر مرتبط هستند و پيشرفت در يكي از شاخه ها مي تواند در شاخه هاي ديگر نيز كاملا موثر باشد. اين سه شاخه عبارتند از: 1 - نانوتكنولوژي مرطوب: اين شاخه به مطالعه سيستم هاي زنده اي مي پردازد كه اساسا در محيطهاي آبي وجود دارند. در اين شاخه ساختمان مواد ژنتيكي، غشاءها و ساير تركيبات سلولي در مقياس نانومتر مورد مطالعه قرار مي گيرد. پژوهشگران موفق شده اند ساختارهاي زيستي فراواني توليد كنند كه نحوه عملكرد آنها در مقياس نانويي كنترل مي شود. اين شاخه دربرگيرنده علوم پزشكي،دارويي و به طور كلي علوم و روشهاي مرتبط با زيست فناوري است. 2- نانوتكنولوژي خشك: اين شاخه از علوم پايه شيمي و فيزيك مشتق مي شود و به مطالعه تشكيل ساختارهاي كربني، سيليكون و مواد غير آلي و فلزي مي پردازد. نكته قابل توجه اينست كه الكترونهاي آزاد كه در فناوري مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واكنشها مي گردند، در فناوري خشك خصوصيات فيزيكي ماده را پديد مي آورند. در نانوتكنولوژي خشك كاربرد مواد نانويي در الكترونيك، مغناطيس و ابزارهاي نوري مورد مطالعه قرار مي گيرد. براي مثال طراحي و ساختن ميكروسكوپ هايي كه بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانومتر ديد. 3 - نانوتكنولوژي محاسبه اي: در بسياري از مواقع ابزار آزمايشگاهي موجود براي انجام برخي از آزمايشها در مقياس نانومتر مناسب نيستند و يا آنكه انجام اين آزمايشها بسيار گران تمام مي شود. در اين حالت از رايانه ها براي شبيه سازي فرآيندها و واكنش هاي اتم ها و مولكول ها استفاده مي شود. شناختي كه به وسيله محاسبه به دست مي آيد، باعث مي شود كه زمان پيشرفت نانوتكنولوژي خشك به چند دهه كاهش يابد و البته تأثير مهمي در نانوتكنولوژي مرطوب نيز خواهد داشت. نقل از هوپا منبع : www.nanoclub.ir

ساخت لوله آزمايش‌هايي در مقياس نانو مشابه با محيط واقعي سلول

محققان مؤسسه ملي استاندارد و فن‌آوري (NIST) آمريكا موفق به ساخت نانولوله آزمايش‌هايي شدند كه به كمك آن مي‌توان مولكول‌هاي پروتئيني را در شرايطي مشابه با محيط سلول زنده مورد مطالعه قرار داد. به گزارش ايسنا، اين محققان با محدود كردن مولكول پروتئين در يك نانو قطره آب، توانستند مستقيماً ديناميك و تغييرات ساختاري اين زيست مولكولها را مورد مطالعه قرار دهند. اين نانوقطره‌ها مشابه محيط واقعي سلول و محل رشد پروتئين‌ها طراحي شده‌اند و به كمك آن مي‌توان به بررسي مبناي مولكولي بيماري‌ها پرداخته و اطلاعاتي براي توسعه روشهاي درماني جديد بدست آورد. به عنوان مثال پروتئين‌هاي آسيب ديده در بسياري از بيماري‌ها و از جمله ديابت نوع 2، آلزايمر و پاركينسون نقش دارند. محققان با مشاهده چگونگي نقص پروتئين‌هايي كه در اين نانوقطره‌هاي قرار گرفته‌اند، اطلاعات تازه اي درباره بيماري‌ها پيدا كرده و مي‌توانند روش‌هاي درماني جديدي بيابند. اين نانوقطره‌ها با استفاده از ميكروپيپت‌هاي ريز شيشه‌يي در سيال روغني زير ميكروسكوپ غوطه ور شده و مورد مطالعه قرار مي‌گيرند. براي نگهداشتن اين قطره‌هاي كوچك (با قطر معمولاً كمتر از يك ميكرون) در زير ميكروسكوپ، از يك پرتو ليزري استفاده شد. پرتو ليزر ديگري هم به ايجاد تحريك فلورسانس در مولكول يا مولكولهاي داخل اين قطره مي‌پردازد. به اين ترتيب تعداد مولكولهاي داخل نانو قطره‌ها مشخص شده و حركت و يا تغييرات ساختاري مولكول يا مولكولهاي محدود شده آشكار مي‌شود. به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، با اين روش محققان مي‌توانند چگونگي برهم كنش دو پروتئين يا بيشتر را مورد مطالعه قرار دهند. اين آزمايش با استفاده از تنها چند مولكول و مقدار كمي معرف قابل انجام است و ديگر نياز چنداني به مواد شيميايي سمي يا گران نخواهد بود. مزيت ديگر اين روش آن است كه عملكرد اين مولكولها تحت تأثير محدوديت ايجاد شده قرار نگرفته و به جداره‌ها نمي‌چسبند گفتني است گزارشي از اين تحقيق در نشريه لانگموئر و با عنوان «پروتئين داراي فلورسانس سبز واقع در نانوقطره‌هاي آبي» به چاپ رسيده است. ارسال : محمد ميرزايي www.hupaa.com

توليد نانو نقره براي ساخت اسباب بازي و ظروف يك بار

محققان پارک علم و فناوری یزد با استفاده از روش الکتروشیمیایی موفق به تولید نانو نقره شدند که می توان از آن در ساخت اسباب بازی کودکان، ظروف یک بار مصرف و تولید لوازم منزل استفاده کرد. [ نانوتكنولوژي ] ________________________________________ محققان پارك علم و فناوري يزد با استفاده از روش الكتروشيميايي موفق به توليد نانو نقره شدند كه مي توان از آن در ساخت اسباب بازي كودكان، ظروف يك بار مصرف و توليد لوازم منزل استفاده كرد. عليرضا علي پور مجري طرح در گفتگو با خبرنگار مهر با بيان اين خبر افزود: با استفاده از روش الكتروشيميايي موفق به توليد نانو ذرات نقره شديم. وي توضيح داد: در اين روش، سايز ذرات با تنظيم شدت جريان تغيير مي كند از اين رو با در نظر گرفتن پارامترهاي مختلف چون دما، جنس كاتد، دانسيته جريان و زمان و نوع الكتروليت اين نانوذرات توليد شد. مجري طرح، آنتي باكتريال بودن اين نانو ذرات را از ويژگيهاي اين ماده ذكر كرد و ادامه داد: با توجه به اين ويژگيها از اين ماده مي توان در ساخت اسباب بازي كودكان، ظروف يك بار مصرف و توليد لوازم منزل استفاده كرد. به گفته وي، اين طرح در جشنواره شيخ بهايي سال جاري شركت و موفق به كسب رتبه اول شد. علي پور به صنعتي كردن اين پروژه اشاره كرد و اظهار داشت: با توجه به كاربردهاي اين ماده عليرغم وعده هاي مسئولان تاكنون موفق به صنعتي كردن آن نشده ايم. منبع : خبرگزاري مهر www.hupaa.com

فناوري نانو و برخي كاربردهاي آن در صنعت آب استفاده از فناوريهاي نوين به خصوص فناوري نانو در راستاي كاهش اثرات سوء آلودگيهاي زيست محيطي، بعنوان يكي از راهكارهاي مديريتي مطرح مي‌باشد. يكي از مواردي كه اين فناوري كاربرد خود را متبلور مي‌نمايد در ارتباط با منابع آب مي‌باشد كه در نظر گرفتن چالشهاي پيش رو ضرورت استفاده از آن را پر رنگ تر نموده است. در اين مطلب برخي كاربرد‌هاي فناوري نانو در صنعت آب اشاره شده است.

مقدمه

آب يكي از ضروري ترين عناصر حيات بر روي زمين است و اگر چه بيش از 70 درصد از سطح كرة زمين با آب پوشيده شده است اما كمتر از 3 درصد از آن آب شيرين مي‌باشد. از اين مقدار 79 درصد به قله‌هاي يخي تعلق دارد، 20 درصد آن آبهاي زير زميني است كه به راحتي قابل دسترسي نمي باشد و فقط 1 درصد آن شامل درياچه ها و رودخانه ها و چاهها مي‌باشد كه به راحتي به دست مي آيد. در مجموع در هر زمان تنها يك ده هزارم از كل آبهاي كره زمين به سادگي در دسترس انسان قرار دارد.
در دسترس بودن آب سالم و پاك يكي از مهمترين مسائل پيش روي بشر مي‌باشد و به تدريج كه مقدار مصرف آب بيشتر مي‌شود مواد آلاينده نيز به طرق مختلف باعث آلوده كردن منابع آبي مي‌گردند و اين مسأله در آينده بحراني تر خواهد شد. مجمع عمومي سازمان ملل متحد به منظور افزايش آگاهي و ترغيب، جهت اداره بهتر امور مربوط به آب و حراست بهتر از اين منبع حياتي، سال 2003 را سال بين المللي آب شيرين اعلام نمود. پذيرش حق برخورداري از آب بعنوان يك حق براي بشر ممكن است مهمترين گام در بر طرف كردن دشواري تأمين اين بنيادي ترين عنصر زندگي مردم باشد.

اهميت كاربرد فناوري نانو در صنعت آب

فناوري نانو طي مدت كوتاهي كه از ظهور آن مي گذرد كاربردهاي مختلفي در صنايع گوناگون يافته است. در نتيجه صنعت آب، بعنوان يكي از پايه‌هاي حيات از اين مسئله مستثني نيست و در بخشهاي مختلف آن، شامل ساخت سدها، حفاظت خطوط لوله انتقال آب، تصفيه آب و پساب، شيرين سازي آب و غيره، فناوري نانو كاربرد يافته است.
امروزه در جهان بسياري از مردم به دلايل بلاهاي طبيعي، جنگ و زير ساختهاي ضعيف خالص سازي آب، به آب بهداشتي دسترسي ندارند. حدود يك ميليارد نفر به منابع آبي دسترسي ندارند. روزانه‌5000 كودك به علت مبتلا شدن به امراض ناشي از مصرف آب غير بهداشتي مي‌ميرند.
تمام تلاش محققين اين است كه با كمك روشها و فناوريهاي جديد بتوانند اين مشكلات را كاهش دهند. يكي از اين فناوريها، فناوري نانو است.
در مجموع كاربردهاي متعددي را مي‌توان در زمينه استفاده از فناوري نانو متصور بود كه اهم آنها در ذيل آمده است:
1-استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفيه آلاينده ها
2-رنگ زدايي از آب آشاميدني
3-نمك زدايي از آب
4-نانو پوشش ها
5-نانو لوله‌هاي جاذب گازهاي سمي
6-نانو پليمرهاي متخلخل
7-استفاده از نانو ذرات در تصفيه پسابها
8-نانو فيلترها
9-حذف آرسنيك موجود در آب با استفاده از فناوري نانو
در ادامه نگاهي به كاربرد‌هاي اين فناوري در صنعت آب خواهيم داشت.

برخي كابردهاي فناوري نانو درعرصه صنعت آب

فناوري نانو با روشهاي زير مي‌تواند در تهيه آب تميز كمك كند :
1. غشاهاي فيلتر اسيون نانو متري به منظور افزايش بازيابي آب
2. روشهاي سازگار با محيط زيست جهت تصفيه آبهاي زير زميني به وسيله اجزاي معدني و آلي
3. نانو مواد براي بهبود كارايي فرايندهاي فتو كاتاليستي و شيميايي
4. نانو حسگرهاي زيستي جهت تشخيص سريع آلودگي آب
در ادامه برخي موارد فوق توضيح داده مي‌شود.

نانوفيلتراسيون

روش نانوفيلتراسيون طي چند سال گذشته رونق گرفته است. در نانو فيلتراسيون جدا سازي براساس اندازه مولكول صورت مي‌گيرد و فرآيندي فشاري است. اساساً اين روش جهت حذف اجزاي آلي نظير آلوده كننده‌هاي ميكروني و يونهاي چند ظرفيتي مي‌باشد. از ديگر كاربردهاي نانو فيلتراسيون مي‌توان به حذف مواد شيميايي كه به منظور كشتن موجودات مضر به آب اضافه شده اند، حذف فلزات سنگين، تصفيه آبهاي مصرفي، رنگ زدايي و حذف آلوده كننده ها و حذف نيترات ها اشاره كرد.
نانو فيلتراسيون مي‌تواند تقريباً از هر منبع آبي، آب پاك به وجود آورد و تمام باكتري‌هاي موجود در آب را حذف كند. در ضمن امكان استفاده آسان از روشهاي تصفيه را براي عموم فراهم مي كند و بدون عمل شيميايي تصفيه را انجام مي‌دهد.

نانو حسگرها

اگر چه حسگرهاي مختلفي براي آشكار نمودن آلودگي‌ها و مواد آلوده وجود دارند ولي فناوري نانو امكان ايجاد نسل‌هاي جديدي از حسگرهاي با توانايي بالا را فراهم مي‌نمايد كه مواد آلاينده در مقادير و غلظت‌هاي كم را آشكار مي‌نمايند.

جمع بندي

در آينده ايران جزء كشورهايي خواهد بود كه بحران مصرف بالا و كم آبي را به دليل افزايش جمعيت شهر نشين و ارتقاي سطح صنعت و كشاورزي ، پيش رو خواهد داشت. مهندس افراسياب باباكوهى كارشناس كنترل كيفيت و منابع طبيعى مى گويد: «در خشكسالى سال هاى گذشته حدود ۲۰۰ هكتار از باغ ها، بيش از ۱۰ هزار هكتار از محصول چاى و ۲ هزار هكتار از باغ هاى موز سيستان و بلوچستان و باغ هاى كوهپايه آسيب جدى ديد. استخراج بى رويه از آب هاى زيرزمينى و سفره هاى آبدار زيرزمين در شرايط كنونى يك موقعيت بحرانى دارد. درحال حاضر از ۶۱۲ دشت كشور، ۱۵۰ دشت جزو مناطق ممنوعه و بحرانى است.
با قبول اين وضعيت، بخش بزرگى از مزارع در محدوده كوير قرار مى گيرد و مشخص مى شود خشكسالى يك واقعيت طبيعى و اقليمى در كشور است. جمعيت كشور ما حدود يك درصد جمعيت جهان است ولى سهم ما از كل منابع آب شيرين در دنيا۳۶صدم درصد است. كشورهاى ديگر دنيا از ۴۵ درصد منابع آب مطلوب خود استفاده مى كنند. در كشور ما ۶۶ درصد آب مصرف مى شود. بيش از ۵۰ درصد ذخاير آب شيرين كشور، وابسته به منابع آب هاى زيرزمينى است كه درحقيقت ما بايد اين منابع زيرزمينى را براى سال هاى خشكسالى نگهدارى مى كرديم.
كارشناسان يكى از دلايل اين بحران را ايجاد شهرك ها و گسترش بى رويه و برنامه ريزى نشده شهرها مى دانند. از سويى ما در اقليم خشك و كم آب قرار داريم. از سويى هم كره زمين درحال گرم شدن است و پديده ال نينو به گرم شدن هوا در اين نقطه از جهان كمك كرده است.
بنابراين با نگاهي به مشكلات تأمين آب در ايران و نياز مبرم كشور به منابع جديد، مي‌توان از فناوريهاي نوين در اين راه بهره جست. اين مهم در سايه انجام نياز سنجي و مطالعه دقيق اوليه تحقق مي‌يابد. با توجه به اينكه در سالهاي اخير، ايران در حال اوج گيري در زمينه تحقيقات نانو است، عقلاني به نظر مي‌رسد كه در سمت و سودهي برنامه‌هاي كلان آب در كشور از فناوري نانو به عنوان يك پشتيبان قوي استفاده گردد.

مآخذ
1- مجموعه مطالعات تطبيقي محيط زيست ايران با ديگر كشورهاي جهان، بخش آب، مركز پژوهشهاي مجلس شوراي اسلامي.
2- http://www.google.com/nanotechnology in the world.
3- http://www.nsf.gov/igert
4- http://www.nano.ir
کانون دانش

آيا نانوذرات به سلامتي انسان آسيب مي‌رسانند؟

فناوري‌هاي نانو در زمينه‌هاي گوناگوني همچون توسعه داروها، آلودگي‌زدايي آب‌ها، فناوري‌هاي ارتباطي و اطلاعاتي توليد مواد مستحكم‌تر و سبك‌تر داراي مزاياي بالقوه مي‌باشند. در حال حاضر شركت‌هاي زيادي نانوذرات را به شكل پودر، اسپري و پوشش توليد مي‌‌كنند كه كاربردهاي زيادي در قسمت‌هاي مختلف اتومبيل، راكت‌هاي تنيس، عينك‌هاي آفتابي ضدخش، پارچه‌هاي ضدلك، پنجره‌هاي خود تميزكن و صفحات خورشيدي دارند. اما اثرات افزايش بيش از حد توليد و استفاده از نانومواد در سلامت كاركنان و مصرف كننده‌ها، سلامت عمومي و محيط زيست بايد به دقت مورد توجه قرار گيرد. از آنجايي كه فرآيند رشد و واكنش‌هاي شيميايي كاتاليستي در سطح اتفاق مي‌افتند، يك مقدار مشخصي از ماده در مقياس نانومتري بسيار فعال‌تر از همان مقدار ماده با ابعاد بزرگ‌تر مي‌باشد. اين ويژگي‌ها ممكن است بر روي سلامتي و محيط زيست اثرات منفي داشته و منجر به سميت زياد نانوذرات شوند. همزمان با توسعه دانش ما در مورد مواد در مقياس‌نانو و افزايش توانايي كار كردن با ساختارها در اين مقياس، فناوري‌نانو رفته رفته گسترش يافته و سرمايه‌گذاري جهاني در اين زمينه نيز افزايش مي‌يابد. فناوري‌هاي نانو در زمينه‌هاي گوناگوني همچون توسعه داروها، آلودگي‌زدايي آب‌ها، فناوري‌هاي ارتباطي و اطلاعاتي توليد مواد مستحكم‌تر و سبك‌تر داراي مزاياي بالقوه مي‌باشند. در حال حاضر شركت‌هاي زيادي نانوذرات را به شكل پودر، اسپري و پوشش توليد مي‌‌كنند كه كاربردهاي زيادي در قسمت‌هاي مختلف اتومبيل، راكت‌هاي تنيس، عينك‌هاي آفتابي ضدخش، پارچه‌هاي ضدلك، پنجره‌هاي خود تميزكن و صفحات خورشيدي دارند. تعداد اين شركت‌ها روز به روز در حال افزايش است. محدوده اندازه ذراتي كه چنين علاقه‌مندي را به خود جلب كرده است، عموما كمتر از 100 نانومتر است. براي داشتن تصوري از اين مقياس لازم به ذكر است كه موي انسان داراي قطر 10000 تا 50000 نانومتر، يك سلول قرمز خوني داراي قطر حدود 5000 نانومتر و ابعاد يك ويروس بين 10 تا 100 نانومتر است. با كاهش اندازه ذرات، نسبت تعداد اتم‌هاي سطحي به اتم‌هاي داخلي افزايش مي‌يابد. به عنوان مثال درصد اتم‌هاي سطحي يك ذره با اندازه 30 نانومتر، 5 درصد است، در حالي كه اين نسبت براي يك ذره با اندازه 3 نانومتر، 50 درصد مي‌باشد. بنابراين نانوذرات در مقايسه با ذرات بزرگ‌تر نسبت سطح به وزن بسيار بزرگ‌تري دارند. با كاهش اندازه ذرات به يك دهم نانومتر يا كمتر، اثرات كوانتومي پديدار مي‌شوند و اين اثرات، مي‌تـوانـند به مقـدار زيــادي ويـژگي‌هـاي نــوري، مغـناطيسي و الكتـريكي مواد را تغيير دهند. از طريق پي‌گيري ساختار مواد در مقياس نانو، امكان طراحي و ساخت مواد جديد با ويژگي‌هاي كاملا نو به وجود مي‌آيد. تنها با كاهش اندازه و ثابت نگهداشتن نوع ماده، ويژگي‌هاي اساسي از قبيل هدايت الكتريكي، رنگ، استحكام و نقطه ذوب ماده (كه معمولا براي هر ماده مقدار ثابتي از آنها را در نظر مي‌گيريم) مي‌تواند تغيير كند. در حال حاضر نانوذراتي كه به طور ناخواسته، از طريق فرآيندهاي احتراق انجام شده جهت توليد انرژي يا در اتومبيل‌ها، فرآيندهاي خوردگي مكانيكي و يا فرآيندهاي صنعتي معمول به وجود مي‌آيند، بيش از توليد صنعتي نانوذرات بر محيط زيست و زندگي انسان تاثير مي‌گذارند. اما اثرات افزايش بيش از حد توليد و استفاده از نانومواد در سلامت كاركنان و مصرف كننده‌ها، سلامت عمومي و محيط زيست بايد به دقت مورد توجه قرار گيرد. از آنجايي كه فرآيند رشد و واكنش‌هاي شيميايي كاتاليستي در سطح اتفاق مي‌افتند، يك مقدار مشخصي از ماده در مقياس نانومتري بسيار فعال‌تر از همان مقدار ماده با ابعاد بزرگ‌تر مي‌باشد. اين ويژگي‌ها ممكن است بر روي سلامتي و محيط زيست اثرات منفي داشته و منجر به سميت زياد نانوذرات شوند. تنفس نانوذرات خطرات احتمالي نانوذراتي كه در هوا پخش شده‌اند، يعني آئروسل‌ها از اهميت بيشتري برخوردارند. اين قضيه به دليل تحرك بالاي آنها و امكان جذب آنها از طريق ريه، كه راحت‌ترين مسير ورود به بدن مي‌باشد، اهميت پيدا مي‌كند. اندازه ذرات تا حدزيادي تعيين‌كننده محل نشست اين ذرات در دستگاه تنفسي مي‌باشد. به خاطر راحت‌تر شدن كار، دستگاه تنفسي را به سه قسمت ناحيه‌اي و كاركردي تقسيم مي‌‌كنيم: 1- مسير‌هاي هوايي بالايي، 2- ناحيه نايژه‌ها، كه هر دوي آنها به وسيله لايه موكوس حفاظت مي‌شوند. در اينجا ذرات بزرگ‌تر، از طريق نشستن بر روي ديواره مسير هوايي، از هواي ورودي به ريه جدا مي‌شوند. حركات مژه‌هاي اين قسمت، خلط را به سوي گلو بالا برده و از آنجا يا در اثر سرفه خارج و يا بلعيده مي‌شوند. ذرات كوچكتر (كوچكتر از 2.5 ميكرومتر) و نانوذرات ممكن است وارد كيسه‌هاي هوايي شوند، كه ناحيه مبادله گاز در ريه مي‌باشند. جهت تسهيل جذب اكسيژن و دفع دي‌اكسيد كربن، تمام غشاها و سلول‌ها در اين قسمت از ريه، نازك و آسيب‌پذير بوده و هيچ‌گونه لايه حفاظتي ندارند. تنها مكانيسم حفاظتي در اين قسمت از طريق ماكروفاژها مي‌باشد. 3- ماكروفاژها سلول‌هاي بزرگي هستند كه اشياي خارجي را بلعيده و از طريق جابه‌جا كردن آنها، به عنوان مثال به سوي گره‌هاي لنفاوي، آنها را از كيسه‌هاي هوايي خارج مي‌كنند. نانوذرات تا حد زيادي از اين سيستم حفاظتي رها شده و مي‌توانند وارد بافت‌هاي تنفسي گردند. ذرات و الياف باقي‌مانـده مي‌تواننـد با بافت‌هاي مخاطي ريوي بر هم كنش داده و منجر به ايجاد التهاب شديد، زخم و از بين رفتن بافت‌هاي ريوي گردند. اين وضعيت ريه‌ها شبيه حالت به وجود آمده در بيماري‌هايي همچون بيماري باكتريايي ذات‌الريه، يا بيماري‌هاي ريوي صنعتي مهلك همانند سيليكوسيس يا آزبستوسيس مي‌باشد. سيليكوسيس و آزبستوسيس با وجودي كه بيماري‌هاي سيليكوسيس و آزبستوسيس از طريق نانوموادي كه به روش تكنيكي توليد شده‌اند به وجود نمي‌‌آيند، اما منشا ايجاد اين بيماري‌ها، تنفس موادي شبيه نانوذرات است كه اطلاعات قديمي در مورد اثرات زيان‌بخش آنها بر روي سلامتي وجود دارد. سيليكوسيس زماني ايجاد مي‌شود كه گرد و غبار حاوي سيليس به مدت طولاتي به درون ريه تنفس شود. سيليس بلوري براي سطح بيروني ريه سمي مي‌باشد. زماني كه سيليس بلوري در تماس با ريه قرار مي‌گيرد اثرات التهابي شديدي به وجود مي‌آيد. در مدت زمان طولاني اين التهاب باعث مي‌شود تا بافت ريه به طور برگشت‌ناپذيري آسيب‌ديده و ضخيم شود كه اين پديده به نام فيبروسيس ناميده مي‌شود. سيليس بلوري عموما در ماسه‌سنگ، گرانيت، سنگ لوح، زغال سنگ و ماسه سيليسي خالص وجود دارد. بنابراين افرادي همچون كارگران كارخانه‌هاي ذوب فلزات، سفال‌گران و كارگراني كه با ماسه كار مي‌كنند، در معرض خطر قرار دارند. سيليس بلوري از سوي سازمان بهداشت جهاني به عنوان يك ماده سرطانزا معرفي شده است. الياف پنبه نسوز داراي طول چند ميكرومتر مي‌باشند و در نتيجه جزء نانومواد قرار نمي‌گيرند. با اين‌ حال جزء ذرات و الياف مجموعه امراض شغلي قرار مي‌گيرند. پنبه نسوز يك فيبر معدني طبيعي است كه در بيش از 3000 ماده ساختماني و محصول توليد شده به كار گرفته شده است. تمام انواع پنبه نسوز تمايل به خرد شدن به الياف بسيار ريز دارند. به دليل كوچك بودن، اين الياف پس از پخش شدن در هوا ممكن است به مدت چند ساعت يا حتي چند روز معلق بمانند. الياف پنبه نسوز تخريب‌پذير نبوده و در طبيعت پايدار مي‌باشند. اين الياف در مقابل مواد شيميايي پايدار هستند، تبخير نمي‌شوند، در آب حل نمي‌شوند و در طول زمان تجزيه نمي‌گردند. پنبه نسوز موجب ايجاد سرطان ريه و مزوتليوما مي‌شود كه نوعي تومور خطرناك غشايي است كه ريه را مي‌پوشاند . آلودگي ذره‌اي هوا در مشاغل ديگري همچون توليد و فرآوري كربن سياه و الياف مصنوعي نيز موجب ايجاد نگراني مي‌شود. آلودگي ذره‌اي هوا آلودگي هوا مخلوط كمپلكسي از تركيبات مختلف در فاز گاز، مايع و جامد است. خود مواد ذره‌اي مخلوطي ناهمگن از ذرات معلق هستند كه تركيب شيميايي و اندازه آنها متفاوت است. در مطالعات اپيدمي‌شناسي، انواع مختلفي از آلودگي‌هاي ذره‌اي هواي معـرفي شـده‌اند كـه از آن جمـله ميـتـوان بـه TPS (مجموع مواد معلق) و PM 10 (مواد ذره‌اي با قطر موثر آئروديناميك كمتر از 10 ميكرومتر) اشاره كرد. در سال‌هاي اخير مطالعات زيادي در زمينه مواد ذره‌اي ريز PM 2.5 (ذراتي با قطر آئروديناميك كمتر از 2.5 ميكرومتر) و فوق ريز (ذرات با قطر كمتر از 100 نانومتر) انجام گرفته است. با وجودي كه ميزان خالص آلودگي‌ ذره‌اي هواي شهري (يعني مقدار PM 2.5)، با كم شدن نشر ذرات از صنايع و مراكز توليد انرژي كاهش يافته است، غلظت ذرات فوق‌ريز ناشي از ترافيك افزايش يافته است. هر چند غلظت اين ذرات كوچك معمولاً مهمتر است اما سهم آنها معمولاً پايينتر از غلظت كل است. بنابراين اندازه‌‌گيري توزيع اندازه ذرات تا چند نانومتر ، براي توصيف ذرات پخش‌شده از ترافيك ضروري است. با توسعه روش‌هاي اندازه‌گيري آثار روشن‌تري از ذرات با اندازه كوچك‌تر مشاهده گرديد. با اين‌حال، بسياري از مطالعات هنوز ادامه دارند و تعداد بسيار كمي از آنها تاكنون به نتيجه رسيده‌اند. پيشنهاد شده است كه اثرات زيان‌آور آلودگي ذره‌اي هوا به طور عمده به غلظت ذرات كوچك‌تر از 100 نانومتر ارتباط دارد و به غلظت جرمي ذرات بزر‌گ‌تر بستگي چنداني ندارد. بنابراين معقول به نظر مي‌رسد كه اطلاعات به دست آمده از اپيدمي‌شناسي محيطي را با داده‌هاي حاصل از مطالعات سم‌شناسي انجام گرفته بر روي حيوانات و يا ساير داده‌هاي تجربي تركيب نماييم. مطالعات اپيدمي‌شناسي زيادي ثابت كرده‌اند كه ارتباط مستقيمي بين افزايش مقطعي مواد ذره‌اي و افزايش بيماري و مرگ و مير ناشي از نارسايي‌هاي قلبي و عروقي وجود دارد. بيماران مسن‌تري كه سابقه بيماري‌هاي قلبي و يا تنفسي دارند و همچنين بيماران ديابتي، در معرض خطر بيشتري قرار دارند. مدارك تجربي، مكانيسم‌هاي بيولوژيكي محتملي همچون تحريك دستگاه تنفسي و فشار اكسيدي جهازي را نشان مي‌دهند. در نتيجه اين تحريك‌ها، مجموعه‌اي از پاسخ‌هاي زيستي همانند موارد زير ممكن است ايجاد شوند: تغيير جريان خون به نحوي كه موجب ايجاد انعقاد در قسمتي از رگ‌هاي خوني گردد، به هم خوردن آهنگ ضربان قلب، عملكرد نادرست و بحراني رگ‌ها، ناپايداري پلاكت‌هاي خوني، و در طولاني مدت توسعه تصلب شرايين، التهاب مزاجي و ريوي ناشي از ذرات، تصلب شرايين تسريع شده و عملكرد تغيير يافته ارادي قلب. اين موارد ممكن است بخشي از عوامل زيستي باشند كه آلودگي ذره‌اي هوا را به مرگ و مير ناشي از بيماري‌هاي قلبي ارتباط مي‌دهند. همچنين نشان داده شده است كه نشست ذرات در كيسه‌هاي هوايي شش‌ها منجر به فعال شدن توليد سيتوكين به وسيله ماكروفاژها و سلول‌هاي اپيتليال كيسه‌هاي هوايي گشته و موجب التهاب سلول‌ها مي‌شود. در نمونه‌هايي كه به طور تصادفي از ميان بزرگسالان سالم در معرض آلودگي ذره‌اي هوا انتخاب شده بودند، افزايش ويسكوزيته پلاسما، فيبرينوژن و پروتئين فعال C مشاهده گرديد. خلاصه و چشم‌انداز بحث در مجموع مدارك بسيار زيادي حاصل از مطالعات اپيدمي‌شناسي وجود دارد كه اثرات زيان‌آور ذرات فوق‌ريز را بر روي سلامتي نشان مي‌دهند. همچنين از مدت‌ها پيش مدارك زيادي مبني بر زيان‌آور بودن تنفس ذرات قابل تنفس در محيط‌هاي كاري وجود دارد. به طور كامل مشخص نيست كه اين مسائل به نانومواد ساخت بشر مربوط است يا نه. با اين حال منطقي آن است تا زماني كه بر اساس مطالعات بيشتر اپيدمي‌شناسي، همچنين مطالعات انجام شده بر روي حيوانات، اثرات زيان‌آور اين نانومواد كاملا مشخص نشده است، از اين داده‌ها چشم‌پوشي نكنيم. در حال حاضر هيچ قانوني در مورد توليد و كاربرد نانومواد براي سلامتي كاركنان و مصرف‌كنندگان و همچنين براي مسائل زيست‌محيطي وجود ندارد. همچنين در زمينه قانون‌گذاري براي مواد شيميايي، هيچ گزينه‌اي براي اندازه ذرات در هنگام ثبت يك ماده مدنظر قرار نمي‌گيرد. پيش از انجام هرگونه قانون‌گذاري در زمينه نانومواد، بايد اطلاعات بسيار زيادي راجع به اثرات فرآيندها و محصولات نانو، بر روي سلامتي انسان و همچنين محيط زيست به دست آيد. اما حتي با در نظر گرفتن عدم قطعيت علمي موجود، شواهد كافي براي انجام اقدامات پيشگيرانه در محيط‌هاي كاري و بسته وجود دارد. منبع: سايت www.nano.ir

چرا نانو؟

1) یک آزمایش ساده مواد و وسایل موردنیاز 1. مقوا به اندازه‌ی ساخت دو مکعب به اضلاع 10×5×5 سانتی‌متر 2. مقداری چسب نواری 3 . 200 عدد حبه قند مکعبی شکل 4. مقداری شکر (از نظر جرم برابر با جرم 200 عدد حبه قند) 5. مقداری آب 6. یک گرم‌‌کن الکتریکی (هیتر) 7. اسپری آب پاش یا قطره چکان. شرح آزمایش با استفاده از مقوا و چسب نواری، دو عدد مکعب به اضلاع 5×5×10 سانتی‌متر بسازید. یکی از وجه‌های 5×10 سانتی‌متری آن را خالی بگذارید تا بتوانید درون آن مقداری قند و شکر بریزید. 100 عدد حبه قند مکعبی شکل را به همراه نیمی از شکرها با هم‌دیگر مخلوط کنید و آن را درون یکی از مکعب‌های مقوایی که ساخته‌اید بریزید. این مکعب را مکعب شماره (1) می‌نامیم. مقدار بسیار کمی آب را با استفاده از اسپری آب‌پاش یا قطره‌چکان، درون مکعب (1) و بر روی مخلوط حبه‌های قند و شکر بریزید؛ به گونه‌ای که مقدار کمی رطوبت ایجاد شود. مکعب (1) را در مجاورت گرم‌کن الکتریکی قرار دهید تا آب آن به سرعت تبخیر شود. پس از تبخیر آب، حبه‌های قند و شکرها به یکدیگر می‌چسبند. در مکعب دیگر که آن را مکعب (2) می‌نامیم، ابتدا حبه‌های قند را به صورت منظم کنار یکدیگر قرار دهید. البته آن‌ها را کاملاً به یکدیگر نچسبانید تا فضاهایی خالی بین آن‌ها وجود داشته باشد. سپس مقداری شکر بر روی آن بریزید به گونه‌ای که علاوه بر پر شدن فضاهای خالی، روی حبه‌های قند نیز مقداری شکر قرار گیرد. سپس ردیف دیگری از حبه‌های قند را روی شکرها بچینید و دوباره بر روی آن مقداری شکر بریزید. مکعب (2) را نیز در مجاورت گرم‌کن الکتریکی قرار دهید تا آب آن به سرعت تبخیر شود. پس از آن که مطمئن شدید آب درون هر دو مکعب (1) و (2) کاملاً تبخیر شده است، پوشش مقوایی آن‌ها را به آرامی جدا کنید. اکنون دو مکعب بزرگ به اضلاع 5×5×10 سانتی‌متر دارید که از مخلوط حبه‌های قند و شکر تشکیل شده است (شکل 1). شکل 1. مکعب قندی 1 (سمت چپ) و مکعب قندی 2 (سمت راست) پرسش‌های آزمایش 1- چه تفاوتی بین ساختار دو مکعب (1) و (2) وجود دارد؟ 2- فکر می‌کنید ساختار کدام مکعب (1) یا (2) به آن چه در فناوری نانو مطرح می‌شود، نزدیک‌تر است؟ 3- آیا خواص مکعب (1) با مکعب (2) تفاوتی دارد یا خیر؟ برای یافتن پاسخ پرسش‌های بالا، ادامه مقاله را با دقت بیش‌تر بخوانید. 2) میکرو یا نانو؟! در مکعب (1) ما با توده‌ای از مواد سر و کار داریم. مخلوطی از حبه‌های قند و شکر که به صورت کاملا بی‌نظم و تصادفی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. هنگام ساختن مکعب (1) با تک تک حبه‌های قند سر و کار نداشتیم. یعنی اصلاً به آن دسترسی نداشتیم. (چون حبه‌های قند و شکرها را با هم مخلوط کردیم و مخلوط حاصل را به صورت توده‌ای درون مکعب (1) ریختیم، بنابراین، به تک تک حبه‌های قند دسترسی نداشتیم.) در مکعب (2) با قرار دادن تک تک حبه‌های قند در مجاورت یکدیگر، مکعب را ساختیم. یعنی به همه‌ی حبه‌های قند دسترسی داشتیم. تفاوت در ساختار دو مکعب موجب شده است که بعضی از خواص مکعب (2) با مکعب (1) متفاوت باشد. مثلاً می‌توان شکنندگی آن‌ها را با یکدیگر مقایسه کرد. مکعب (2) که دارای ساختار منظم‌تری است در مقابل ضربه و نیرو مقاوم‌تر و سخت‌تر از مکعب (1) است که ساختار نامنظمی دارد. اگر حبه‌های قند را به اتم‌ها (یا مولکول‌ها)ی تشکیل دهنده‌ی یک ماده تشبیه کنیم، شکرهای بین آن‌ها نقش پیوندهای بین اتمی (بین مولکولی) را دارند. همان‌طور که حتما می‌دانید اندازه‌ی اتم‌ها تقریباً 10-10 متر یا به اصطلاح، یک آنگستروم است. اندازه‌ی مولکول‌ها هم بسته به این که از چند اتم تشکیل شده‌اند و ساختار آن‌ها چگونه است، متفاوت‌اند. فاصله‌ی بین اتم‌ها (یا مولکول‌ها) در پیوندهای بین اتمی (یا بین مولکولی) نیز با توجه به حالت ماده متفاوت است. در جامدات و مایعات فاصله‌ی بین اتمی (یا بین مولکولی) تقریباً 10-10 متر است. دقت کنید که این اعداد چه قدر به ابعاد نانو یعنی 10-10 متر نزدیک است. 3) پیکو یا نانو؟! حال که با استفاده از فناوری نانو دسترسی به خواص جدید ممکن می‌شود، آیا حرکت به سمت فناوری‌های کوچک‌تر نیز مفید است؟ برای پاسخ به این پرسش دقت کنید که اندازه‌ی اتم‌ها در حدود 10-10 متر است. اگر بخواهیم به سمت فناوری‌های کوچک‌تر از نانو حرکت کنیم، یعنی باید وارد محدوده‌ی اتم شویم. محدوده‌ی اتم یعنی محدوده‌ی الکترون‌ها، پروتون‌ها، نوترون‌ها و سایر ذرات زیر اتمی. یعنی مثلاً ما با استفاده از این ذرات زیر اتمی ابتدا یک اتم بسازیم و سپس با کنار یکدیگر قرار دادن اتم‌ها، موادی را با خواص جدید بنا کنیم. لازم است توجه کنیم نخست آن‌که، ما در طبیعت، ذرات زیر اتمی مانند الکترون، پروتون و نوترون را به صورت جداگانه نمی‌یابیم. یعنی این ذرات، درون اتم‌ها قرار دارند و برای دسترسی به آن‌ها باید به محدوده‌ی درون اتم‌ها وارد شویم. ثانیا ورود به محدوده‌ی درون اتم‌ها معمولاً بسیار گران و پرهزینه است. اگر چه این کار امروزه در بعضی از آزمایش‌گاه‌های پیشرفته‌ی فیزیک انجام می‌شود. اما به نظر نمی‌رسد که در زندگی روزمره کاربرد چندانی داشته باشد. ثالثا ما می‌خواهیم با کنار یکدیگر قرار دادن ذرات زیر اتمی نظیر الکترون، پروتون و نوترون، اتم‌ها را بسازیم. در حالی که طبیعت، بسیاری از اتم‌ها را در اختیار ما قرار داده است. ورود به محدوده‌ی کوچک‌تر از نانو (مثلا محدودهی پیکو یا همان 12-10 متر) مانند آن است که بخواهیم ابتدا حبه‌های قند را کوچک‌تر کنیم و سپس قطعات حاصل را به یکدیگر متصل کنیم و با حبه‌های قند حاصل، مکعب نهایی را بسازیم. طبیعی است کار کردن با همان حبه‌های قند اولیه را نسبت به این که ابتدا حبه‌های قند را کوچک‌تر کنیم و سپس دوباره به یکدیگر متصل کنیم، ترجیح می‌دهیم. البته توجه به این نکته نیز خالی از لطف نیست که امروزه با استفاده از روش‌های دقیق و فناوری‌های بسیار گران و پیشرفته، ده‌ها عنصر مصنوعی ساخته شده است که بعضی از آن‌ها در صنایع گوناگون و مخصوصا توسعه‌ی دانش و فناوری کاربرد دارد. لازم به ذکر است که عناصر مصنوعی به دلیل تراکم بسیار ذرات زیر اتمی بسیار ناپایدار هستند. یعنی عمر آن‌ها در حدود کسری از ثانیه است. آن چه فناوری نانو را از چنین فناوری‌هایی متمایز می‌کند، گستردگی بسیار زیاد فناوری نانو در همه‌ی صنایع از مهندسی الکترونیک، مکانیک، کامپیوتر و هوافضا گرفته تا کشاورزی و دام‌پروری و حتی علوم پزشکی، داروسازی و زیست‌فناوری است. /www.nanoclub.ir/

اهمیت سطح در دنیای نانو

قسمت سوم

در مقاله‌ی قبل آموختیم که راه‌هایی برای افزایش سطح ماده و آوردن اتم‌های آن از داخل حجم به سطح وجود دارد. هم‌چنین آموختیم که با افزایش سطح ماده، خواص آن تغییر می‌کند. درک این‌که چرا واکنش‌پذیری شیمیایی ماده با افزایش سطح آن بیش‌تر می‌شود، بسیار ساده است. اما این سوال پیش می‌آید که، چرا این موضوع در ابعاد نانومتری اهمیت بسیار بالایی پیدا کرده است و چرا خواص مختلف ماده در این ابعاد دست‌خوش تحولات زیادی می‌شود؟ چنانچه ماده‌ای با مقیاس چند ده متری را کوچکتر کرده و به ابعاد میلی‌متری برسانیم، هیچ تغییری در نقطه‌ی ذوب، رنگ و خواص مغناطیسی آن ایجاد نمی‌شود. اما این تغییر در هنگام کوچک‌تر کردن ماده تا ابعاد نانومتری دیده می‌شود.
کلید حل این مساله در این جاست که تعداد اتم‌های سطحی در مواد با مقیاس‌های بزرگ‌تر از نانومتر، بسیار ناچیز است، اما با ورود به دنیای نانومتری، مقدار این اتم‌ها نسبت به کل اتم‌های ماده، بسیار زیاد می‌شود. برای بررسی دقیق‌تر و درک این موضوع، به جدول 1 دقت کنید.

جدول 1. درصد اتم‌های سطحی خوشه‌های اتمی با تعداد پوسته‌های متفاوت

تعداد پوسته‏ های خوشه* شکل خوشه *تعداد اتم‌های سطحی* تعداد کل اتم‏ها* درصد اتم‏های سطحی
يک پوسته * 12 *13 *92
دو پوسته * 42 *55 *76
سه پوسته * 92 *147 *63
چهار پوسته * 162 *309 *62
پنج پوسته * 252 *561 *45
هفت پوسته * 492 *1415* 35
در این جدول، تعداد پوسته‌ها، شکل خوشه، تعداد اتم‌های سطحی، تعداد کل اتم‌ها و درصد اتم‌های سطحی مربوط به هر خوشه آورده شده است. این خوشه‌ها در متراکم‌ترین حالت ممکن در نظر گرفته شده‌اند. مشاهده می‌شود در حالتی که خوشه‌ی اتمی از یک پوسته تشکیل شده باشد، 92% اتم‌های آن در سطح قرار دارند. اگر قطر هر اتم را 5 آنگستروم در نظر بگیریم، قطر این خوشه برابر با nm1.5 می‌باشد. در حالت سه پوسته‌ای، و با قطر خوشه برابر با nm3.5، معادل 63% از اتم‌ها در سطح قرار گرفته‌اند. یعنی با افزایش اندازه‌ی ذرات از nm1.5 به nm3.5، از درصد اتم‌های سطحی به مقدار 29% کاسته شده است. برای مقایسه، این تغییر را در هنگام گذار از حالت پنج پوسته‌ای (قطر خوشه برابر با nm5.5) به حالت هفت پوسته‌ای (قطر خوشه برابر با nm7.5) در نظر بگیرید. مقدار اتم‌های سطحی با کاهش 10% از مقدار 45% به 35% می‌رسد. بنابراین؛ هرچه اندازه ذرات کوچک‌تر باشد، تاثیر کاهش اندازه ذرات بر مقدار اتم‌های سطحی بیش‌تر می‌شود. با یک محاسبه‌ی ساده متوجه می‌شوید که در موادی با ابعاد میکرومتر و متر، مقدار اتم‌های سطحی نسبت به اتم‌های کل ِ ماده، بسیار ناچیز و تقریبا برابر با صفر است. بنابراین، تاثیر این اتم‌ها بر خواص ماده بسیار ناچیز است. اما در مقیاس‌های نانومتری، درصد این اتم‌ها بسیار زیاد است و می‌توانند نقشی تعیین کننده در خواص مواد داشته باشند. به نظر می‌رسد عاملی که بسیاری از خواص نانومواد را کنترل می‌کند، رفتار اتم‌های سطحی و مقدار آنهاست. در اینجا سوالی را مطرح می‌کنیم و در ادامه، به توضیح آن می‌پردازیم.
پرسش 8: در مواد بزرگ‌تر از نانومتر، تعداد اتم‌های سطحی ماده ناچیز بوده و نقش آنها در تعیین خواص مواد نادیده گرفته می‌شد. اما با کاهش اندازه‌ی ذرات و افزایش نسبت اتم‌های سطحی، نقش آنها پررنگ‌تر شده و خواص مواد دچار دگرگونی می‌شود. سوالی که پیش می‌آید این است که: اتم‌های سطحی چه ویژگی‌های متفاوتی از اتم‌های درون حجم ماده دارند؟ در حالی‌که از نظر علم شیمی، از جنس همان اتم‌های داخل حجم ماده می‌باشند. آیا محل قرار گرفتن یک اتم در ماده می‌تواند بر خواص و رفتار آن تاثیرگذار باشد؟
همان‌طوری که می‌دانید، در یک ماده‌ی جامد، هر اتم در محل مشخصی نسبت به دیگر مواد قرار گرفته است. در مواد بلوری، با توجه به جنس ماده، فواصل بین اتم‌ها کاملا قابل محاسبه و مشخص هستند. در اطراف هر یک از این اتم‌ها، تعداد مشخصی اتم دیگر با فواصل معین قرار گرفته است. این اتم با برخی از اتم‌های اطراف که کمترین فاصله را با آن دارند، در ارتباط مستقیم است. طبق تعریف، تعداد این اتم‌ها را عدد هم‌سایگی، عدد هم‌آرایی یا عدد کوئوردیناسیون می‌گوییم.
عدد کوئوردیناسیون که برای ساختارهای بلوری به کار می‌رود، عبارت است از تعداد اتم‌هایی که نزدیک‌ترین فاصله را با یک اتم دارند. به طور مثال، این عدد برای اتم سدیم در بلور نمک طعام، 6 می‌باشد که نشان می‌دهد هر اتم سدیم، توسط 6 اتم کلر احاطه شده است.
در بلور نمک طعام (شکل 1) عدد هم‌سایگی برای اتم‌های سدیم و کلر برابر با 6 می‌باشد. اما نکته‌ای وجود دارد که باید به آن توجه کرد. یک بلور نمک طعام، اندازه‌ی محدودی دارد. یک وجه این بلور را در نظر بگیرید، به نظر شما تعداد نزدیک‌ترین همسایه‌های اتم های موجود روی این سطح، برابر با 6 است؟
همان‌طور که می‌دانید، این اتم‌ها تنها از یک طرف با دیگر اتم‌های بلور در ارتباط هستند. اگر یک بلور نمک طعام را در حالت کاملا ایده‌آل و کامل (بدون نقص) در نظر بگیریم، نزدیک‌ترین هم‌سایه‌های اتم مستقر بر روی وجه، برابر با 5، برای اتم مستقر بر روی یال، برابر با 4 و برای اتم موجود در رأس این مکعب، برابر با 3 می‌باشد).
بنابراین، در مسیر رسیدن به پاسخ پرسش 8، به این نتیجه رسیدیم که عدد هم‌سایگی اتم‌های سطحی ماده با دیگر اتم‌های آن متفاوت است. برای پاسخ دادن به پرسش 8، باید به یک پرسش دیگر نیز پاسخ دهیم:
پرسش 9: آیا عدد هم‌سایگی یک اتم در تعیین خواص آن نقش دارد؟

/www.nanoclub.ir/

اهمیت سطح در دنیای نانو قسمت اول

برای مطالعه‌ی این مقاله هم باید حوصله داشته باشيد و هم به کشف اسرار حاکم بر دنیای نانو علاقه‌مند باشید! تاکنون مطالب بسیاری را در مورد فناوری نانو مطالعه کرده و شنیده‌اید. اگر دقت کنيد تمامی اين مطالب بیان‌گر کشف و استفاده از خواص جالب و جديد گروهی از مواد است. خواصی که تا چند سال گذشته از وجود آن‌ها بی‌اطلاع بودیم و دستیابی به آنها (به شکلی که امروزه مد نظر ماست) امری محال به نظر می‌رسید. سوالی که پیش می‌آید آن است که چرا تا دیروز به وجود این مواد و این خواص ویژه پی نبرده بودیم و چرا امروزه این مواد با وجود ثابت بودن عدد اتمی (یکسان بودن عنصر) آنها، خواص متفاوتی از خود بروز می‌دهند. در این مجموعه مقالات تلاش می‌کنیم تا با توضیح برخی موارد مهم در تعیین خواص، پاسخی برای این سوالات بیابیم. در این مجموعه مقالات درمی‌یابیم که عوامل متعددی در تعیین خواص مواد نقش دارند و همچنین این عوامل ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند. در این مجموعه با برخی محاسبات بسیار ساده مواجه می‌شویم، ممکن است تصور کنید که انجام آنها کسل کننده و حتی بی فایده است، اما با کمی حوصله و انجام این محاسبات ساده، می‌توانید به خوبی تاثیر ابعاد نانو بر ویژگی‌‌های ماده را درک کنید. بنابراین تلاش کنید تا محاسبات را انجام دهید و از این طریق با اصول انجام این محاسبات که در فهم موضوع مورد بحث موثر است، آشنا شوید. همچنین تلاش کنید تا به پرسش‌های مطرح شده، قبل از مطالعه‌ی ادامه‌ی متن، پاسخ دهید. در اولین مقاله از این سری، به بیان برخی عوامل موثر بر خواص مواد می‌پردازیم که از گذشته شناخته شده بودند. برای شروع بحث، پرسیدن این سوال لازم است: پرسش1: چه عواملی را می‌شناسید که بر خواص مواد تاثیر می‌گذارند؟ قبل از مطالعه‌ی ادامه‌ی متن، تلاش کنید تا پاسخی برای این پرسش بیابید. مواردی را که به عنوان پاسخ می‌یابید، در کنار یکدیگر یاداشت کرده و نحوه‌ی تعیین خواص يک ماده توسط آنها را پیدا کنید. بسيار خوب است اگر بتوانيد ارتباط میان اين عوامل را هم بررسی کنيد. یکی از مواد بسیار پرکاربرد و مهم در صنایع پیشرفته (مانند صنایع تولید انرژی هسته‏ای)، آب سنگین است. برای آشنا شدن با آب سنگین، لازم است دوتریوم را بشناسيم. شما با اتم هیدروژن آشنا هستید. اتم بسيار کوچکی که ابعادی در حدود 1 آنگستروم دارد. این اتم شامل یک پروتون مستقر در هسته، و یک الکترون است. اکنون تصور کنید که یک نوترون نیز در کنار این پروتون در هسته قرار داشته باشد، در این صورت ماده حاصل چه خواهد بود؟ آنگستروم یکی از واحدهای اندازه‌گیری طول است که مقدار آن برابر با 0.1 نانومتر است. از این واحد برای بیان اندازه اتمها و پیوندهای اتمی ‏استفاده می‌شود. می‌دانید که عدد اتمی يک عنصر، برابر با تعداد پروتو‏های آن اتم است. بنابراین عدد اتمی ماده جديدی که از افزودن يک نوترون به هيدروژن بدست آورديم، همانند هيدروژن برابر با یک است. اما از آنجایی‌که جرم نوترون تقریبا هم اندازه با پروتون است، عدد جرمی این اتم برابر با دو است. یعنی یک اتم هیدروژن با جرمی تقریبا دو برابر. به این اتم، دوتریوم می‌گوییم و آن را به عنوان یکی از ایزوتوپ‌های هیدروژن می‌شناسیم. در صورتی‏که این اتم با اکسیژن ترکیب شود، آب سنگین به دست می‌آید. بنابراین علاوه بر تعداد پروتون‌ها و عدد اتمی، تعداد نوترون‌های اتم‌ها و عدد جرمی آنها نیز در تعیین خواص آنها شرکت دارند. ایزوتوپ‌ها اتم‌هایی هستند که اعداد اتمی (تعداد پروتون) برابر با یکدیگر داشته، اما به دلیل وجود اختلاف در تعداد نوترون‌هایشان، اعداد جرمی (مجموع تعداد نوترون و پروتون) متفاوتی دارند علاوه بر این دو مورد، بر اساس مطالبی که در مورد واکنش‌های شیمیایی و یا ساختار اتم‌ها (مدل اتمی) در درس شيمی خوانده‌ايم، می‌دانیم که حالت ترازهای انرژی الکترون‌های اطراف هر اتم و همچنین تعداد الکترون‌‌های لایه‌ی آخر آن نیز در تعیین خواص آن اتم یا ماده تاثیر گذار است. این ویژگی می‌تواند نقشی تعیین کننده در ساز و کار ترکیب شدن آن ماده (خواص شیمیایی) داشته باشد. برای مثال خواص یک یون فلزی با اتم آن فلز متفاوت است. دو دسته یون وجود دارد. کاتیون‌ها اتم‌هایی هستند که الکترون آنها جدا شده و در نتیجه دارای بار مثبت هستند. آنیون‌ها نیز اتم‌هایی هستند که با گرفتن تعدادی الکترون، دارای بار منفی شده‌اند تاکنون با نقش سه عامل عدد اتمی، عدد جرمی و آرایش الکترونی ماده در تعیین خواص ماده آشنا شده‌اید. اما موارد ديگری نيز وجود دارد. این ساختار در قالب بک شبکه‌ی مکعبی شکل گرفته است. همه‌ی ما با ساختار نمک طعام (NaCl) آشنا هستیم (شکل 1) و شکل مکعبی دانه‌های نمک را در کتاب شيمی دیده‌ایم. برخی از ما می‌دانيم که نمی‌توان برای نمک یک مولکول در نظر گرفت. بلکه نمک به شکل یک جامد بلورین است که از قرار گرفتن منظم اتم‌های Na و Cl در کنار یکدیگر به وجود آمده است. به این طرز قرار گرفتن اتم‌های تشکیل دهنده‌ی نمک در کنار یکدیگر، یک شبکه بلوری می‌گوییم. علاوه بر ترکیباتی مثل نمک، عناصر خالص مانند آهن (Fe) نیز می‌توانند در این ساختارهای منظم بلورین قرار بگیرند. آهن یک فلز چند شکلی است. به این معنی که در فشار یک اتمسفر با افزایش دما، شبکه‌ی بلوری آن تغییر می‌کند. آهن در دماهای بین صفر مطلق تا 912 درجه‏ی سانتی گراد (آهن آلفا یا فریت) ساختار متفاوتی با آهن در گستره‌ی دمایی بین 912 تا 1394 درجه سانتی گراد (آهن گاما یا آستنیت) دارد. این تفاوت در شکل 2 نشان داده شده است. آهن‌های آلفا و گاما خواص متفاوتی از یکدیگر دارند. بنابراین می‌توان گفت که یکی دیگر از عوامل موثر بر خواص ماده، ساختار بلوری آن است. برای کسب اطلاعات بيشتر می‌توانيد مقاله‌های مرتبط را از کنار صفحه بخوانيد. در این مقاله به بیان مختصر برخی عوامل شناخته شده بر خواص مواد پرداختیم. در مقالات بعدی به توضیح عواملی که با سطح مواد در ارتباط هستند و تاثیر زیادی در پیدایش خواص جدید در دنیای نانو دارند، خواهیم پرداخت. اما پيش از آن در پايان اين مقاله دو سوال مطرح می‌کنيم. پاسخ اين سوال‌ها به موضوعاتی که با هم بررسی کرديم، مرتبط است و فکر کردن شما به آنها می‌تواند کمک بسياری به فهم بهتر اين مطالب کند. البته برای يافتن جواب دقيق احتياج به اندکی مطالعه نيز داريد. پرسش 2: دو شکل از عنصر کربن که در طبیعت وجود دارد، الماس و گرافیت است. اما همان‌گونه که می‌دانید، خواص این دو ماده در برخی موارد با هم تفاوت زیادی دارد. به نظر شما دلیل این تفاوت در چیست؟ پرسش 3: آهن خالص تا دمای 770 درجه‏ی سانتی گراد خاصیت آهنربایی دارد. اما در دماهای بالاتر این خاصیت خود را از دست می‌دهد. دمای یاد شده به دمای کوری (Curie) معروف است و به آهن در دماهای بین 770 تا 912 درجه سانتی گراد، آهن بتا نیز می‌گویند. بنابراین علاوه بر ساختار بلوری، شرایط محیطی نیز می‌تواند بر خواص مواد تاثیرگذار باشد. به نظر شما چه عاملی موجب از بین رفتن خاصیت آهنربایی آهن خالص در دماهای بالاتر از دمای کوری می‌شود؟ /www.nanoclub.ir/

فناوری نانوو پدیده های فیزیکی حتماً تاکنون پیش آمده است که سنگی را به درون دریاچه ای مملو از آب پرتاب کرده یا انداخته باشید.
بیایید امتحان کنیم. لیوانی را پر از آب کنید و روی میز قرار دهید. حال تیله ای را به آرامی درون آب بیندازید. ملاحظه می کنید که تیله در هنگام برخورد با سطح آب سبب پاشیده شدن آب به اطراف می شود. به عبارتی، تیله با ایجاد صدای (پولوپ) آب را می شکافد و وارد آن می شود. دوباره این کار را با جسمی دیگر امتحان کنید. خواهید دید که شکل پاشیده شدن آب به اطراف متفاوت خواهد بود؛ و حتی اگر با دوربینی حرفه ای از این صحنه ها فیلمبرداری کنید، متوجه خواهید شد که حتی دو شیء یکسان و هم وزن و همجنس را نمی توانید پیدا کنید که به طور یکسان آب را به اطراف پراکنده سازند.
دانشمندان دانشگاه (کلودبرنارد لئون) در فرانسه در خصوص این پدیده پیچیده مطالعاتی انجام داده اند. آنها در پی یافتن پاسخ این سؤال اند که چرا حتی در حالتی که دو گوی هم اندازه و همشکل و همجنس باشند، باز هم شکل پاشیده شده آب متفاوت است. آنها دریافتند که رفتار ملکولی سطح گویها- اینکه آنها آب را جذب یا دفع می کنند - متفاوت است.
این گروه تحقیقاتی آزمایش را با گویهایی از جنس آلومینیوم و فولاد و شیشه تکرار کردند تا گویی را پیدا کنند که بیشترین خاصیت آبدوستی را داشته باشد. پس از انتخاب گوی مناسب (گوی شیشه ای)، گوی را با پراکسید ئیدروژن و اسید سولفوریک و الکل تمیز کردند و آزمایش را انجام دادند. در این حالت، گلوله به آرامی درون آب افتاد و سپس گوی یکسان دیگری را با کمک نانو لایه ای از ماده آبگریز به نام (سیلان) که تنها به اندازه یک ملکول ضخامت داشت پوشش دادند و آزمایش را تکرار کردند. در این حالت، گوی در هنگام برخورد بشدت آب را به اطراف پاشید. آنها علت این اختلاف را این گونه شرح می دهند: ملکولهای آبگریز سبب می شوند تا هنگام باز شدن ملکولهای آب از یکدیگر حباب هوا ایجاد شود که سبب پاشیده شدن آب به اطراف می شود؛ در حالی که ملکولهای آبدوست شیشه سبب می شوند تا حباب هوا بین سطح ملکولهای شیشه و ملکولهای آب ایجاد نشود. بنابراین، گوی به آرامی و بدون پاشیدن آب به اطراف وارد آب می شود. بنابراین، نانولایه از ایجاد حباب هوا جلوگیری می کند.
یافته های این گروه آزمایشی ثابت می کند که در کاستن از شدت پاشش آب به اطراف عامل سرعت نیز ممکن است مؤثر باشد؛ به گونه ای که هر چه سرعت ورود جسم به آب بیشتر باشد فرصت کمتری برای ایجاد حباب هوا و در نتیجه پاشیده شدن آب به اطراف وجود خواهد داشت.
خوب حالا که دلیل آن را متوجه شدیم، بیایید این کار را با اجسام مختلف امتحان کنیم. فراموش نکنیم که هر چه ملکولهای جسم آبگریزتر باشد آب بیشتری به اطراف پخش می شود.
مواظب باشید خیس نشوید.

برداشتی از مجله Nature Physics،
نقل از تله تکس
به نقل از http://cph-theory.persiangig.ir

چشم‌انداز آينده نانوتكنولوژي تصور كنيد يك ميليارد مرتبه كوچك‌تر شويد و بتوانيد در محيط گازي، مايع و يا جامد شنا كنيد. در اين سفر چيزهايي كه شما با آن‌ها مواجه مي‌شويد مدنظر ما نيست، بلكه عدم پيوستگي (گسستگي) اتم‌ها و مولكول‌هايي كه اركان طبيعت را تشكيل مي‌دهند، اهميت دارد.
بيش از 40 سال پيش بود كه ريچارد فينمن تكنولوژي‌اي را تجسم كرد كه با نهايت استفاده از جعبه ابزار طبيعت اجسام را اتم به اتم يا مولكول به مولكول مي‌ساخت. در دو دهة اخير شاهد اولين جرقه‌هاي اين تجسم بوده‌ايم و برخي نوآوري‌ها و كشفيات كليدي در اين مدت مشاهده شده‌اند، مثلاً ميكروسكوپ تونلي روبشي (Scanning Tunneling Microscope) كه مي‌تواند تصويري از يك اتم واحد به ما دهد و با مهارت آن را كنترل كند، و يا خانواده‌اي از مولكول‌ها نظير باكي‌بال‌ها و نانوتيوپ‌هاي كربني را كه خواص منحصر به فردي _ كه در مواد بالك يافت نمي‌شود_ دارند را تصوير‌سازي كند و خواصشان را كنترل نمايد.
هم چنين مقياس‌هاي نانومتري اندازة مولكول‌هاي بيولوژيكي نظير DNA و پروتيين‌ها و مواد غيرآلي شامل نيمه‌هادي‌ها، سراميك‌ها و فلزات نانوساختاري را پوشش مي‌دهد. اين هم‌پوشاني اخيراً تشكيل مواد هيبريدي نانومتري را كه خواص و عمل كرد‌هاي منحصر به فردي دارند، امكان‌پذير ساخته است.
اگر ما تصوراتمان را گسترش دهيم، مي‌توانيم تكنولوژي‌هايي را متصور شويم كه متفاوت از تكنولوژي‌هاي فعلي خواهند بود. به عنوان مثال پردازش و ذخيره اطلاعات مي‌تواند بر پاية بيت‌هاي اطلاعاتي‌اي انجام گيرد كه به عنوان ذرات واحدي (الكترون‌ها يا فوتون‌ها) تعريف شده‌اند، بنابراين تغييرات عظيمي در چگالي و مصرف برق ايجاد مي‌گردد. مراقبت‌هاي بهداشتي و بيوتكنولوژيكي مي‌توانند متكي بر اسمبلي‌هاي مولكولي نانو ساختار‌ي‌اي شوند كه دارو را در بدن ما به محل دقيق مورد نياز آن مي‌فرستند و يا تومور‌هاي سرطاني را در آغاز تكوين رديابي مي‌نمايند.
انسان مي‌تواند موتور‌ها و يخچال‌هاي بر پايه مواد ترموالكتريك نانو ساختاري را متصور شود كه نه تنها قابليت عمل كرد بالاتري از دستگاه‌هاي امروزي خواهند داشت، بلكه از نظر زيست محيطي نيز بي‌خطرتر هستند. نانو ساختار هم چنين خواص مكانيكي فلزات و سراميك‌ها را تنظيم مي‌كند كه اين امر مي‌تواند تاثير عظيمي بر صنايع حمل و نقل و صنايع فضايي داشته باشد. اگر تمامي اين اهداف برآورده شوند، يك پايه تكنولوژيكي جديد پديد خواهد آورد كه اثرات اجتماعي و اقتصادي اساسي خواهد داشت.
قابل توجه است كه در حال حاضر اين تكنولوژي در اغلب زمينه‌ها موجود نمي‌باشد. كليد تكنولوژي تنها در دانش آن نيست، بلكه در تركيب دانش و مهندسي مي‌باشد. بنابراين نانو مهندسي يكي از مهم‌ترين اركان موفقيت نانوتكنولوژي مي‌باشد.

نانوتكنولوژي به زبان ساده

در نيم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوري عمده بوديم، كه باعث پيشرفت هاي عظيم اقتصادي در كشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين كشورهاي جهان شد. متأسفانه در كشور ما بدليل فقدان جرات علمي و عدم تصميم گيري بموقع ، به اين فرصتها پس از گذشت ساليان طلائي آن بها داده مي شد كه البته سودي هم براي ما به ارمغان نمي آورد، هم چون فنآوري الكترونيك و كامپيوتر در دو سه دهه گذشته كه امروزه عليرغم توانائي دانشگاهي و داشتن تجهيزات آن، هيچگونه حضور تجاري در بازارهاي چند صد ميلياردي آن نداريم. فناوري نانو جديدترين اين فرصتها ست، كه كشور ما بايد براي حضور يا عدم حضور درآن خيلي سريع تصميم خود را اتخاذ كند.
علم و فناوري نانو ( نانو علم و نانو تكنولوژي) توانائي بدست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتري (ملكولي) و بهره برداري از خواص و پديده هاي اين بعد در مواد، ابزارها و سيستم هاي نوين است. اين تعريف ساده خود دربرگيرنده معاني زيادي است. به عنوان مثال فناوري نانو با طبيعت فرا رشته اي خود، در آينده در برگيرنده همه ي فناوريهاي امروزين خواهد بود و به جاي رقابت با فن آوري هاي موجود، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « يك حرف از علم» يكپارچه خواهد كرد.
ميليونها سال است كه در طبيعت ساختارهاي بسيار پيچيده با ظرافت نانومتري ( ملكولي ) - مثل يك درخت يا يك ميكروب - ساخته مي شود. علم بشري اينك در آستانه چنگ اندازي به اين عرصه است، تا ساختارهائي بي نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمي شوند. فناوري نانو كاربردهاي را به منصه ظهور مي رساند كه بشر از انجام آن به كلي عاجز بوده است و پيامدهائي را در جامعه برجا مي گذارد كه بشر تصور آنها را هم نكرده است. به عنوان مثال:
o ساخت مواد بسيار سبك و محكم براي مصارف مرسوم يا نو
o ورشكستگي صنايع قديمي همچون فولاد با ورود تجاري مواد نو
o كاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت هاي فسيلي
o همه گير شدن ابر كامپيوترهاي بسيار قوي، كوچك و كم مصرف
o سلاحهاي سبك تر، كوچكتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئي تر براي رادار
o شناسائي فوري كليه خصوصيات ژنتيكي و اخلاقي و استعدادهاي ابتلا به بيماري
o ارسال دقيق دارو به آدرس هاي مورد نظر در بدن و افزايش طول عمر
o از بين بردن كامل عوامل خطرناك جنگ شيميائي و ميكروبي
o از بين بردن كامل ناچيز ترين آلاينده هاي شهري و صنعتي
o سطوح و لباسهاي هميشه تميز و هوشمند
o توليد انبوه مواد و ابزارهائي كه تا قبل از اين عملي و اقتصادي نبوده اند ،
o و بسياري از موارد غير قابل پيش بيني ديگر!
دكترDrexler در همايش جهاني نظام علمي در زمينه نانوتكنولوژي اظهار كرده است: "در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهاي ديجيتالي كپي‌برداري را سريع، ارزان، كامل و عاري از هزينه‌بري يا پيچيدگي محتوايي نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه مي‌شود. هزينه توليد يك تن ‌تري بيت تراشه‌هاي RAM تقريبا" معادل با هزينه بري ناشي از توليد همان مقدار فولاد مي‌شود".
دكترSmalley رئيس هيئت تحقيقاتي دانشگاه رايس و كاشف Buckyballs مي‌گويد:
" نانوتكنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معكوس خواهد كرد". در مقدمه مقاله نانوتكنولوژي كه توسط آقايان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنين آمده است :
" تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي 4 نفره كه به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يك خودروي خانوادگي تجسم كنيد" .
موارد فوق، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژي هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است كه ناشي از علم نانوتكنولوژي است. در آينده نزديك گروهي از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهني با مقياس نانومتري مي‌گردند كه قادر به همانندسازي است. طي چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا" تمامي فرايندهاي صنعتي و نيروي كار كنوني از رده خارج خواهند شد. كالاهاي مصرفي به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومي را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهاي فضايي و همانندسازي امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلایلي ديگر، سبك هاي زندگي روزمره در جهان بطور زيربنايي متحول خواهد شد و الگوي رفتاري انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.

سه فناوري تسخيركننده

از طرفي شايد بتوان گفت تسخيركنندگان علم و فناوري آينده در سه گروه فناوري اطلاعات، نانوفناوري و زيست فناوري خلاصه مي شوند. قرارگيري مقادير و حجم زيادي از اطلاعات در فضائي كوچك از ابعاد هم گرائي نانوفناوري و فناوري اطلاعات مي باشد از طرفي در زيست فناوري و يا به عبارتي براي زيست شناسان قرار گيري حجم زيادي از اطلاعات در يك فضاي بسيار كوچك موضوعي بسيار آشنا مي باشد.
در كوچكترين سلول انساني همه اطلاعات مربوط به يك موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار كوچكي از سلول به نام DNA كه شامل حدوداً پنجاه اتم مي باشد همه اين اطلاعات ذخيره مي گردد ( نه تنها سطح يا به عبارتي تعداد اتم ها بلكه نحوه قرار گرفتن اين زنجيره ها در ذخيره سازي اطلاعات زيستي اهميت دارد). شايد يكي از علل هم گرائي اين فناوري و فناوري اطلاعات وجود همين مسائل مشترك اين سه فناوري است.

ابزارهاي جديد براي كارهاي ظريف

اگر شما از دانشمندان علوم سطح بپرسيد كه چه پيشرفتهاي عمده دستگاهي باعث شده‌اند تا نانوتكنولوژي در خطوط مقدم تحقيقات علوم فيزيكي قرار گيرد، تقريبا" همه آنها به داستان ميكروسكوپ پروب اسكن‌كننده SPM (Scanning probe microscope SPM: در SPM يك پروب نانوسكوپي در ارتفاع ثابتي بر بالاي بستري از اتم‌ها حفظ مي‌شود. اين فاصله مي‌تواند آن‌قدر كم باشد كه الكترون‌هاي اتم‌هاي تيرك و سطح با هم تعامل داشته باشند. اين تعاملات مي‌تواند آن‌قدر قوي باشد، كه اتم‌ها از جا كنده شده و به جاي ديگري بروند.)
اشاره مي‌كنند. عليرغم تازه واردگي به عرصه تحليل دستگاهي، استفاده از ميكروسكوپي تونل‌زني اسكن‌كننده STM (Scanning tunneling microscope STM : وسيله‌اي براي تهيه تصوير از اتمهاي روي سطوح مواد، كه نقش مهمي در درك توپوگرافي و خواص الكتريكي مواد و رفتار قطعات ميكروالكترونيكي دارند. STM بر خلاف يك ميكروسكوپ نوري، براي تهيه تصوير نيروهاي الكتريكي را با يك پروب نازك‌شده به حد تيزي يك اتم آشكار مي‌كند. پروب سطح را جاروب كرده، بي‌نظمي‌هاي الكتريكي حاصل از پوسته‌هاي الكتروني يا ابرالكتروني پيرامون اتم‌ها را به كمك يك كامپيوتر به تصوير مبدل مي‌كند. به دليل يك اثر مكانيك كوانتومي موسوم به «تونل‌زني»، الكترون‌ها مي‌توانند به سادگي از تيرك به سطح و بالعكس بجهند. درجه وضوح تصاوير در حدود nm1 يا كمتر است. از STM مي‌توان براي جابجايي تك به تك اتم‌ها و تهيه نقشه‌هاي پروضوح از سطوح مادي استفاده كرد.) ، ميكروسكوپي نيروي اتمي (AFM) و ديگر تكنيكهاي مشتق‌شده از اين دو مورد اصلي در بسياري از آزمايشگاهها ، به دليل حجم زياد اطلاعاتي كه از مقياس نانومتر به دست مي دهند، متداول و حتي گريزناپذير شده است. ريچارد فينمن طي يك سخنراني در همايش جامعه فيزيك آمريكا در 1959 در مؤسسه تكنولوژي كاليفرنيا كه بعد در آنجا استاد فيزيك شد ايده‌هايي بنيادي در زمينه كوچك‌سازي نوشتجات، مدارها و ماشين‌ها ايراد كرد : " آنچه من مي‌خواهم به شما بگويم، مسئله دستكاري و كنترل اشياء در مقياس كوچك است. ترديدي وجود ندارد كه در نوك يك سوزن آنقدر جا هست كه بتوان تمام دايره‌‌المعارف بريتانيكا را جا داد." فينمن براي به تفكر واداشتن محققين و تاكيد نمودن بر عقيده‌اش مبني بر امكان فيزيكي چنين معجزه‌اي ، جايزه‌هايي 1000 دلاري براي اولين افرادي كه به اهداف مشخص شده اي در كوچك‌سازي كتابها و موتورهاي الكتريكي دست يابند تعيين كرد. فينمن تاكيد كرد : " من در حال خلق ضد جاذبه نيستم كه به فرض روزي اگر قوانين (فيزيك) آنچه ما مي‌پنداريم، نبودند عملي شود. من صحبت از چيزي مي‌كنم اگر قوانين آنچه ما مي‌پنداريم باشند، عملي خواهد بود. ما به آن دست پيدا نكرده‌ايم چون خيلي ساده هنوز درصدد انجام آن نبوده‌ايم."

وضعيت جهاني

از فناوري نانو به عنوان "رنسانس فناوري" و" روان كننده جريان سرمايه گذاري " ياد مي شود.ورود محصولات متكي بر اين فناوري جهشي بس عظيم در رفاه و كيفيت زندگي و توانائي هاي دفاعي و زيست محيطي به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائي هاي بزرگ اقتصادي خواهد شد . هم اكنون بخش هاي دولتي و خصوصي كشورهاي مختلف جهان شامل ژاپن ، آمريكا، اتحاديه اروپا، چين، هند، تايوان، كره جنوبي، استراليا، اسرائيل و روسيه در رقابتي تنگاتنگ بر سر كسب پيشتازي جهاني در لااقل يك حوزه از اين فناوري به سر ميبرند . هم اكنون روي هم رفته حدود 30 كشور دنيا در زمينه فناوري نانو داراي "برنامه ملي" يا درحال تدوين آن هستند، وطي پنچ سال گذشته بودجه تحقيق و توسعه در امر فناوري نانو را به 5/3 برابر افزايش داده اند. كشورهاي ژاپن و آمريكا نيز فناوري نانو را اولين اولويت كشور خود در زمينه فناوري اعلام كرده اند .

و امّا بطور كلي و خلاصه اين كه:

o نانوتكنولوژي مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. هدف اصلي اكثر تحقيقات نانوتكنولوژي شكل‌دهي تركيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانوتكنولوژي در الكترونيك، زيست‌شناسي، ژنتيك، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بكار برده مي شود.
o چرا " Nano"؟
o nano كلمه‌اي يوناني به معني كوچك است و براي تعيين مقدار يك ميليارديم يا 9- 10 يك كميت استفاده مي‌شود. چون يك اتم تقريباً" 10 نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولكولي بكاربرده ميشود.
o تفاوت بين نانوعلم و نانوتكنولوژي چيست؟
o نانو علم صرفا" تحقيق است ولي نانوتكنولوژي كاربرد تحقيقات براي حل مسایل و ساخت مواد جديد است.
o نانوتكنولوژي از كجا آمده است؟
o براي اولين بار ريچارد فينمن برنده جايزه نوبل فيزيك پتانسيل نانوعلم را در يك سخنراني تكان‌دهنده با نام " درپايين اتاقهاي زيادي وجود دارد"، مطرح كرد . فينمن اصرار داشت، كه دانشمندان ساخت وسائلي را،كه براي كار در مقياس اتمي لازم است، شروع كنند. اين موضوع مسكوت ماند، تا اين كه اريك دركسلر (دانشجوي تحصيلات تكميليMIT) نداي فينمن را شنيد و يك قالب‌كاري براي مطالعه "وسايلي كه توانايي حركت دادن اشياء مولكولي و مكان آنها را با دقت اتمي دارند" ايجاد كرد، كه در سپتامبر 1981 در مقاله‌اي با نام " پروتئين راهي براي توليدانبوه مولكولي ايجاد ميكند" آن را ارائه داد. دركسلر آن را با كتابي بنام " موتورهاي خلقت" دنبال كرد و توسعه مفهوم نانوتكنولوژي را همانند يك كوشش علمي ادامه داد. اولين نشانه هاي ثبت‌شده از اين مفهوم نانوتكنولوژي تغيير مكان دادن اشيا مولكولي، در سال 1989 بود، موقعي كه دانشمندي در مركز تحقيقات آلمادنIBM اتمهاي منفردگزنون را روي صفحه نيكل حركت داد، تا نام IBM را روي سطح نيكل نقش كند.
o آيا نانوتكنولوژي خيالي‌تر از علم است؟
o از موقعي كه اولين مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانوتكنولوژي همانند چوبدست سحرآميزي براي ساخت كودكان طراح تا ماشينهاي توليد اكسيژن براي استعمار كره مريخ، تصور مي‌شد. هيجانات از واقعيات جلوتر بود، اما پيشرفت واقعي با مسائلي پيش‌پا افتاده شروع شد.چند سال پيش محققين در دانشگاههاي كاليفرنيا، رايس وMIT موفق به ساخت نانوذراتي شدند، كه به دانشمندان كمك مي‌كردند. تعدادي از اساتيد اين دانشگاهها شركتهايي تأسيس كردند، كه وسايل موردنياز براي تحقيقات مقياس نانو را مي‌ساختند. اكنون آنها به شدت دنبال حفاظت كارهايشان از طريق ثبت اختراع هستند، تا زمينه توليد فرايندهايشان را فراهم كنند. كاربردهاي علمي نانوعلم هنوز كم است. اما مقداري از توليدات اوليه اكنون وارد بازار مي‌شوند.
o كارهاي علمي انجام‌شده بوسيله نانوتكنولوژي چيست؟
o بيشترين كار علمي روي ايجاد تغييراتي در مواد شيميايي يا نقشه‌برداري از تركيبات زيستي، مانند DNA و سلولهاي سرطاني است. بعضي ازاولين محصولات تجاري، بهبود توليدات شيميايي كنوني يا روشهاي پزشكي است.

مهندسي نانو

مهندسي نانو دقيقاً چيست؟ بياييد موضوعات مهم مهندسي را كه بايد به آن‌ها پرداخت و توسعه داد را شناسايي نماييم. يكي از مهم‌ترين موضوعات آن است كه چگونه اجسام را در مقياس‌هاي كوچك گنجاند؟ در سيستم‌هاي ميكروالكترونيكي و ميكروالكترومكانيكي مي‌توان اشياء چندتايي را با استفاده از ليتوگرافي نوري دقيقاً بر روي يك سكوي واحد قرار داد. اين روش اغلب روش ‘‘ از بالا به پايين ’’ ناميده مي‌شود كه در آن از ليتوگرافي براي برش و شكل‌دهي لايه‌هاي نازك جامد استفاده مي‌شود. موفقيت ليتوگرافي نوري به عنوان يك تكنيك توليدي متكي بر سرعت و ماهيت موازي آن است كه باعث هزينة پايين آن نيز مي‌گردد. اما قدرت تفكيك آن محدود به اندازه‌هاي بزرگتر از 100 نانومتر مي‌باشد.
برعكس، نانوتكنولوژي از ساختارهايي استفاده مي‌كند كه اندازه‌شان 1 تا 100 نانومتر مي‌باشد. مشخص است كه روش ‘‘ از بالا به پايين ’’ ليتوگرافي نوري بخشي از جواب است، زيرا كه در ارتباط با محدودة بالايي اين محدوده كوچك مي‌باشد. اما شخص بايد تكنيك‌هاي ‘‘ از پايين به بالاي’’ خود اسمبلي را توسعه دهد كه در محدودة 1 تا 100 نانومتر بگنجند و در هم‌پوشاني با روش‌هاي ‘‘ از بالا به پايين ’’ باشند. اما خود اسمبلي بايد كد گذاري شود، يعني شخص بايد قادر باشد كه يك شي را در كنار ديگري اسمبل نمايد تا به يك الگوي طراحي شده برسد.
چگونه انسان بايد خود اسمبلي را كد گذاري نمايد؟ اين مساله خيلي پيچيده نيست. به عنوان مثال در زيست‌شناسي، توليد پروتيين‌ها با تعريف كد DNA در يك اسمبلي دقيق از آمينواسيدها طي يك سري واكنش‌هاي آنزيمي انجام مي‌گيرد. رشد كريستال‌هاي غيرآلي در جهات خاص و با الگو‌هاي معين نيز يك گونه از اسمبلي كد گذاري شده اتم‌ها است، البته نه با آن دقتي كه در زيست شناسي است.
توليد نياز به شخصي دارد كه خود اسمبلي كد گذاري شدة نانو ساختار‌ها را با استفاده از ليتوگرافي نوري اداره نمايد و در نتيجه تشكيل يك تكنيك توليد هيبريدي دهد. تكنيك‌هاي جديد بسياري براي اين هدف توسعه يافته‌اند، اما هنوز هيچ يك را نمي‌توان يك تكنولوژي ناميد و كارهاي بسياري راجع به آن باقي مانده است.
شخص ممكن است بپرسد: نانوساختار چه مزايايي براي سيستم‌ دارد؟ در مقياس نانو چه چيز منحصر به فردي وجود دارد؟ بياييد با ذكر چند مثال به اين مساله بپردازيم.
قابليت تبديل انرژي به انواع مختلف آن نظير: حرارتي، مكانيكي، الكتريكي، نوري و شيميايي، با راندمان بالا قسمت مهمي از هر زير ساختار يك جامعه مدرن است. اهميت مصرف انرژي ايجاب مي‌كند كه حتي بهبود‌هاي ناچيز در راندمان تبديل و روش‌هاي تبديل بتواند تاثير بسياري بر اقتصاد، ذخاير انرژي و محيط زيست بگذارد.
اخيراً توسط يك گروه تحقيقاتي در دانشگاه MIT نشان داده شده است كه اگر مواد ترموالكتريكي نظير آلياژ‌هاي بيسموت ساختار نانو بيابند، بازداشت‌هاي كوانتمي الكترون‌‌ها و فونون‌ها امكان تنظيم خواص حرارتي، الكتريكي و ترموالكتريكي آن‌ها را طوري مي‌دهد كه درجه شايستگي آن‌ها به نحوه شگفت‌انگيزي افزايش يابد.
اين بدان معني است كه شخص قادر خواهد بود دستگاه‌هاي تبديل انرژي را با قابليت عملكرد بهتري نسبت به موتور‌هاي احتراقي و يخچال‌هاي فشرده‌ساز بخار طراحي كند و بسازد. اگر چه تا حدودي به انتقال الكترون در اين نانوساختارها پي برده‌اند، ولي درك گرماي انتقال هنوز در تنگنا قرار دارد.

نانوتكنولوژي چيست؟

نانوتكنولوژي توليد كارآمد مواد و دستگاهها و سيستمها با كنترل ماده در مقياس طولي نانومتر، و بهره برداري از خواص و پديده هاي نوظهوري است كه در مقياس نانو توسعه يافته اند.

يك نانومتر چقدر است؟

يك نانومتر يك ميلياردم متر (9-m 10) است. اين مقدار حدوداً چهار برابر قطر يك اتم است. مكعبي با ابعاد 5/2 نانومتر ممكن است حدود 1000 اتم را شامل شود. كوچكترين IC هاي امروزي با ابعادي در حدود 250 نانومتر در هر لايه به ارتفاع يك اتم، حدود يك ميليون اتم را در بردارند. در مقايسه يك جسم نانومتري با اندازه اي حدود 10 نانومتر، هزار برابر كوچكتر از قطر يك موي انسان است.
امكان مهندسي در مقياس مولكولي براي اولين بار توسط ريچارد فاينمن (R.Feynnman)، برنده جايزه نوبل فيزيك، مطرح شد. فين من طي يك سخنراني در انستيتو تكنولوژي كاليفرنيا در سال 1959 اشاره كرد كه اصول و مباني فيزيك امكان ساخت اتم به اتم چيز ها را رد نمي كند. وي اظهار داشت كه مي توان با استفاده از ماشين هاي كوچك ماشين هايي به مراتب كوچك تر ساخت و سپس اين كاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همين عبارت هاي افسانه وار فاينمن من راهگشاي يكي از جذاب ترين زمينه هاي نانو تكنولوژي يعني ساخت روبوت هايي در مقياس نانو شد. در واقع تصور در اختيار داشتن لشكري از نانوماشين هايي در ابعاد ميكروب كه هر كدام تحت فرمان يك پردازنده مركزي هستند ، هر دانشمندي را به وجد مي آورد. در روياي دانشمنداني مثل جي استورس هال (J.Storrs Hall) و اريك دركسلر (E.Drexler) اين روبوت ها يا ماشين هاي مونتاژكن كوچك تحت فرمان پردازنده مركزي به هر شكل دلخواهي درمي آيند. شايد در آينده اي نه چندان دور بتوانيد به كمك اجراي برنامه اي در كامپيوتر، تختخوابتان را تبديل به اتومبيل كنيد و با آن به محل كارتان برويد.

چرا اين مقياس طول اينقدر مهم است؟

خواص موجي شكل (مكانيك كوآنتمي) الكترونهاي داخل ماده و اثر متقابل اتمها با يكديگر از جابجايي مواد در مقياس نانومتر اثر مي پذيرند. با توليد ساختارهايي در مقياس نانومتر، امكان كنترل خواص ذاتي مواد ازجمله دماي ذوب، خواص مغناطيسي، ظرفيت بار و حتي رنگ مواد بدون تغيير در تركيب شيميايي بوجود مي آيد. استفاده از اين پتانسيل به محصولات و تكنولوژيهاي جديدي با كارايي بالا منتهي مي شود كه پيش از اين ميسر نبود. نظام سيستماتيك ماده در مقياس نانومتري، كليدي براي سيستمهاي بيولوژيكي است. نانوتكنولوژي به ما اجازه مي دهد تا اجزاء و تركيبات را داخل سلولها قرارداده و مواد جديدي را با استفاده از روشهاي جديد خود_اسمبلي بسازيم. در روش خود_اسمبلي به هيچ روبات يا ابزار ديگري براي سرهم كردن اجزاء نيازي نيست. اين تركيب پرقدرت علم مواد و بيوتكنولوژي به فرايندها و صنايع جديدي منتهي خواهد شد.
ساختارهايي در مقياس نانو مانند نانوذرات و نانولايه ها داراي نسبت سطح به حجم بالايي هستند كه آنها را براي استفاده در مواد كامپوزيت، واكنشهاي شيميايي، تهيه دارو و ذخيرة انرژي ايده ال مي سازد. سراميك هاي نانوساختاري غالباً سخت تر و غيرشكننده تر از مشابه مقياس ميكروني خود هستند. كاتاليزورهاي مقياس نانو راندمان واكنشهاي شيميايي و احتراق را افزايش داده و به ميزان چشمگيري از مواد زائد و آلودگي آن كم مي كنند. وسايل الكترونيكي جديد، مدارهاي كوچكتر و سريعتر و … با مصرف خيلي كمتر مي توانند با كنترل واكنش ها در نانوساختار بطور همزمان بدست آيند. اينها تنها اندكي از فوايد و مزاياي تهيه مواد در مقياس نانومتر است.

منافع نانوتكنولوژي چيست؟

مفهوم جديد نانوتكنولوژي آنقدر گسترده و ناشناخته است كه ممكن است روي علم و تكنولوژي در مسيرهاي غيرقابل پيش بيني تأثير بگذارد. محصولات موجود نانوتكنولوژي عبارتند از: لاستيكهاي مقاوم در برابر سايش كه از تركيب ذرات خاك رس با پليمرها بدست آمده اند، شيشه هايي كه خودبخود تميز ميشوند, مواد دارويي كه در مقياس نانو ذرات درست شده اند، ذرات مغناطيسي باهوش براي پمپهاي مكنده و روان سازها, هد ديسكهاي ليزري و مغناطيسي كه با كنترل دقيق ضخامت لايه ها از كيفيت بالاتري برخوردارند، چاپگرهاي عالي با استفاده از نانو ذرات با بهترين خواص جوهر و رنگ دانه و …

قابليتهاي محتمل تكنيكي نانوتكنولوژي عبارتند از :

1- محصولات خوداسمبل
2- كامپيوترهايي با سرعت ميلياردها برابر كامپيوترهاي امروزي
3- اختراعات بسيار جديد ( كه امروزه ناممكن است)
4- سفرهاي فضايي امن و مقرون به صرفه
5- نانوتكنولوژي پزشكي كه درواقع باعث ختم تقريبي بيماريها، سالخوردگي و مرگ و مير خواهد شد.
6- دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه‌هاي دنيا
7- احياء و سازماندهي اراضي
8- ...
كامپيوترها اطلاعات را تقريبا" بدون صرف هيچ هزينه‌ اي باز توليد مي‌نمايند. اقداماتي در دست اجراست تا دستگاههايي ساخته شوند كه تقريبا" بدون هزينه - شبيه عمل بيت ها در كامپيوتر - اتمها را به صورت مجزا بهم اضافه كنند ( كنار هم قرار دهند). اين امر ساختن اتوماتيك محصولات را بدون نيروي كار سنتي همانند عمل كپي در ماشين هاي زيراكس ميسر مي كند. صنعت الكترونيك با روند كوچك سازي احياء مي گردد وكار در ابعاد كوچكتر منجر به ساخت ابزاري ميشود كه قادر به دستكاري اتم‌هاي منفرد مثل پروتئين ها در سيب زميني و همانندسازي اتمهاي خاك، هوا و آب از خودشان مي گردد.
پيوند علم مواد ، شيمي و علوم مهندسي كه نانوتكنولوژي ناميده ميشود عرصه اي را بوجود مي آورد كه ماشين آلات خود تكثيركننده و محصولات خود اسمبل از اتمهاي اوليه ارزان ساخته شوند.
نانوتكنولوژي توليد مولكولي يا به زبان ساده‌تر ، ساخت اشياء اتم به اتم، مولكول به مولكول توسط بازوهاي روبات برنامه‌ريزي شده در مقياس نانومتريك است و نانومتر يك ميلياردم متر است ( پهناي معادل با 3 تا 4 اتم). نانوتكنولوژي ساخت ابزارهاي نوين مولكولي منحصر به فرد با بكارگيري خواص شيميايي كاملا" شناخته ‌شده اتمها و مولكولها ( نحوه پيوند آنها به يكديگر) را ارائه مي‌دهد. مهارت مطرحه در اين تكنولوژي دستكاري اتمها بطور جداگانه و جاي دادن دقيق آنان در مكاني است كه براي رسيدن به ساختار دلخواه و ايده‌آل مورد نياز مي ‌باشد. اين قابليت تقريبا" حاصل شده است.
بازده پيش‌بيني شده از تسلط بر اين تكنولوژي بسيار فراتر از موفقيتهايي است كه تاكنون انسان بدانها نائل شده است.

قابليتهاي محتمل تكنيكي نانوتكنولوژي عبارتند از :

1- محصولات خوداسمبل
2- كامپيوترهايي با سرعت ميلياردها برابر كامپيوترهاي امروزي
3- اختراعات بسيار جديد ( كه امروزه ناممكن است)
4- سفرهاي فضايي امن و مقرون به صرفه
5- نانوتكنولوژي پزشكي كه درواقع باعث ختم تقريبي بيماريها، سالخوردگي و مرگ و مير خواهد شد.
6- دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه‌هاي دنيا
7- احياي مجدد بسياري از حيوانات و گياهان منقرض‌شده
8- احياء و سازماندهي اراضي
دكترDrexler در همايش جهاني نظام علمي در زمينه نانوتكنولوژي اظهار كرده است:
“در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهاي ديجيتالي كپي‌برداري را سريع، ارزان، كامل و عاري از هزينه‌بري يا پيچيدگي محتوايي نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه مي‌شود. هزينه توليد يك تن ‌تري بيت تراشه‌هاي RAM تقريبا" معادل با هزينه بري ناشي از توليد همان مقدار فولاد مي‌شود”. دكترSmalley رئيس هيئت تحقيقاتي دانشگاه رايس و كاشف Buckyballs مي‌گويد:
" نانوتكنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معكوس خواهد كرد".
در مقدمه مقاله نانوتكنولوژي كه توسط آقايان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنين آمده است :
" تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي 4 نفره كه به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يك خودروي خانوادگي تجسم كنيد" .
موارد فوق، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژي هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است كه ناشي از علم نانوتكنولوژي است. در آينده نزديك گروهي از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهني با مقياس نانومتري مي‌گردند كه قادر به همانندسازي است. طي چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا" تمامي فرايندهاي صنعتي و نيروي كار كنوني از رده خارج خواهند شد. كالاهاي مصرفي به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومي را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهاي فضايي و همانندسازي امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلائلي ديگر، سبكهاي زندگي روزمره در جهان بطور زيربنايي متحول خواهد شد و الگوي رفتاري انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.

تاريخچه فناوري نانو

در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي‌توان آنقدر به اجزای كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي‌دهند، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از ميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژة اتم را كه به معني تقسيم‌نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده موادبه كاربرد.
با تحقيقات و آزمايش‌هاي بسيار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده‌اند. آنها همچنين پي برده اند كه اتم‌ها از ذرات كوچكتري مانند كوارك‌ها و لپتون‌ها تشكيل شده‌اند. با اين حال اين كشف‌ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زياد مهم نيست.
نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست‌ها شيشه‌گران قرون وسطايي بوده‌اند كه از قالب‌هاي قديمي(Medieal forges) براي شكل‌دادن شيشه‌هايشان استفاده مي‌كرده‌اند. البته اين شيشه‌گران نمي‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير مي‌كند. در آن زمان براي ساخت شيشه‌هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي‌‌شده است و با اين كار شيشه‌هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي‌آمده است. اين قبيل شيشه‌ها هم‌اكنون در بين شيشه‌هاي بسيار قديمي يافت مي‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در اين شيشه‌ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي‌باشند.
در واقع يافتن مثالهايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست.رنگدانه‌هاي تزييني جام مشهور ليکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه‌اي از آنهاست. اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد و بسته به جهت نور تابيده به آن رنگهاي متفاوتي دارد. نور انعکاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده مي‌شود. آناليز اين شيشه حکايت از وجود مقادير بسيار اندکي از بلورهاي فلزي ريز700 (nm) دارد ، که حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريبا 14 به 1 است حضور اين نانوبلورها باعث رنگ ويژه جام ليکرگوس گذشته است.
در سال1959 ريچارد فاينمن مقاله‌اي را دربارة قابليت‌هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي‌شناسند. فاينمن كه بعدها جايزه نوبل را در فيزيك دريافت كرد درآن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت.
عنوان سخنراني وي « فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد » بود.
سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد.يعني ابعاد آن به اندازه25000/1ابعاد واقعيش كوچك مي شود. او همچنين از دوتايي‌كردن اتم‌ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد. او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانوراپيش‌بینی نمود.

برخي از رويدادهاي مهم تاريخي در شکل گيري فناوري و علوم نانو

تاريخ *رويدادهاي مهم در زمينه فناوري نانو
1857 *مايکل فارادي محلول کلوئيدي طلا را کشف کرد
1905 *تشريح رفتار محلول‌هاي کلوئيدي توسط آلبرت انيشتين
1932 *ايجاد لايه‌هاي اتمي به ضخامت يک مولکول توسط لنگموير (Langmuir)
1959 *فاينمن ايده "فضاي زياد در سطوح پايين" را براي کار با مواد در مقياس نانو مطرح کرد
1974 *براي اولين بار واژه فناوري نانو توسط نوريو تانيگوچي بر زبانها جاري شد
1981* IBMدستگاهي اختراع کرد که به کمک آن مي‌توان اتم‌ها را تک تک جا‌به‌جا کرد.
1985 *کشف ساختار جديدي از کربن C60
1990 *شرکت IBMتوانايي کنترل نحوه قرارگيري اتم‌ها را نمايش گذاشت
1991 *کشف نانو لوله‌هاي کربني
1993 *توليد اولين نقاط کوانتومي با کيفيت بالا
1997 *ساخت اولين نانو ترانزيستور
2000 *ساخت اولين موتور DNA
2001 *ساخت يک مدل آزمايشگاهي سلول سوخت با استفاده از نانو لوله
2002 *شلوارهاي ضدلك به بازار آمد
2003 *توليد نمونه‌هاي آزمايشگاهي نانوسلول‌هاي خورشيدي
2004 *تحقيق و توسعه براي پيشرفت در عرصه فناوري‌نانو ادامه دارد

آینده زیر سایه نانو

نانو فناوری در تعریفی بسیار ساده ، یعنی تكنولوژی هایی كه در ابعاد نانومتری عمل می كنند. نانومتر واحد اندازه گیری است و برابر یك میلیاردم متر یا ۱۰به توان ۹- متر است . اندازه اتم ها و مولكول ها در این محدوده قرار دارد، بنابراین با ورود به این فضای كوچك بشر می تواند در نحوه چینش و آرایش اتم ها و مولكول ها دخالت كند و به ساخت مواد جدید و ساختارهایی متفاوت با آنچه تاكنون وجود داشته است بپردازد.
تولید نانو تیوب های كربنی (ساختارهای لوله ای كربنی) ماده ای در اختیار بشر قرار داد كه رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبك تر از آلومینیوم است. هم چنین با استفاده از نانو ذرات می توان سطوح خود تیزشونده یا همیشه تمیز ساخت و ربایش مغناطیسی را چندین برابر كرد. لاستیك های با عمر بالای ۱۰ سال و دارورسانی به تك سلول های آسیب دیده در بدن از توانایی هایی است كه بشر به مدد نانوفناوری به آن دست یافته است.
اگر بپذیریم كه نانو فناوری توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید، با در دست گرفتن كنترل در سطوح اتمی و مولكولی و استفاده از خواص آن سطوح است آنگاه درخواهیم یافت كه كاربردهای این فناوری در حوزه های مختلف اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشكی، فناوری زیستی ، الكترونیك، كامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی ، محیط زیست و امنیت ملی خواهد بود به گونه ای كه به زحمت می توان عرصه ای را كه از آن تأثیر نپذیرد معرفی كرد.
هرچند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانو تكنولوژی از ابتدای دهه ۸۰ قرن بیستم به طور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین و باورنكردنی نانوفناوری در روند تحقیق و توسعه باعث گردید كه نظر همگی كشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یكی از مهم ترین اولویت های تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یكم محسوب كنند.
لذا محققان ، اساتید و صنعتگران ایرانی نیز باید در بسیجی همگانی، جایگاه و وضعیت خویش را درباره این موضوع مشخص كنند و با یك برنامه ریزی علمی و كارشناسانه به حضوری فعال و حتی رقابتی دراین جایگاه ابراز وجود كنند.
زیرا بسیاری از صاحب نظران و محققان، نانوفناوری را مساوی آینده دانسته اند به عبارت دیگر می توان گفت، اولویت كشور، هر صنعت و فناوری كه باشد بدون تسلط بر ابعادنانو، در دنیای جدید نمی توان در آن صنعت و فناوری حرفی در دنیا زد. ماهیت فرارشته ای علوم و فناوری نانو به عنوان توانمندی تولیدمواد، ابزارها و سیستم های جدید با دقت اتم و مولكول، موجب كاربردهای بسیار زیادی در عرصه های مختلف علمی و صنعتی شده است. برای مثال در بخش پزشكی و بهداشت از زمینه های كاری بسیار مهم نانوفناوری، سیستم توزیع دارو درداخل بدن است .
مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمی است در حالی كه سلول های خاصی از بدن نیازمند آن هستند ، در روش جدید دارو با وسایل تزریق متفاوت با امروزه، به صورت مستقیم به سمت سلول های مشخص جهت گیری شد و دارو به محل نیاز تحویل داده می شود. از نظر دفاعی نیز این فناوری برای كشورها هم فرصت و هم تهدید است. به لحاظ كاربردهای زیاد این فناوری گرایش زیادی در بخش دفاعی كشورها به تحقیق و توسعه صورت گرفته است.
این كاربردها از لباس های مانع خطر تا پرنده های بسیار كوچك تجهیزات اطلاعاتی و بسیاری موارد دیگر است كه هم اكنون با حمایت وزارتخانه های دفاع كشورهایی چون آمریكا ، ژاپن و برخی كشورهای اروپایی به صورت طرح های تحقیقاتی در حال انجام هستند. نانوفناوری، تغییر بنیانی مسیری است كه در آینده موجب ساخت مواد جدیدخواهد شد و انقلابی در مواد ایجادخواهد كرد كه محققان قادر به ساخت موادی خواهند شد كه در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نیست.
برخی از مزایای مواد نانوساختار، عبارت است از مواد سبك تر، قوی تر، قابل برنامه ریزی، كاهش هزینه عمر كاری از طریق كاهش دفعات نقص فنی ابزارهایی نوین برپایه اصول و معماری جدید، صنعت خودرو و لوازم خانگی بااستفاده از این فناوری جدید در درازمدت می توان تومورهای مغزی را به درستی تشخیص داد و نیز بدون آسیب زدن به بافت های سالم و با استفاده از پرتو درمانی این بیماری را بهبود بخشید، نانو كپسول های تولیدی با استفاده از فناوری نانو، دارای موادی مانند ویتامین A، رتینول و بتاكاروتن خواهد بود كه باید به لایه های عمقی پوست منتقل شوند تا بیشترین خواص ضدپیری و سایر خواص دارویی خود را بروز دهند.
با كارگذاری نانو ذرات فعال نوری در داخل گلبول های سفید خون موفق به شناسایی سلول های آسیب دیده خواهیم شد. در زمینه انرژی می تواند به طور قابل ملاحظه ای كارآیی ، ذخیره سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده و مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال شركت های موادشیمیایی، موادپلیمری تقویت شده را ساخته اند كه می تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل ها شود. استفاده گسترده از این نانوكامپوزیت ها می تواند سالیانه ۱‎/۵ میلیاردلیتر صرفه جویی مصرف بنزین به همراه داشته باشد.

چندمحصول تجاری شده با استفاده از فناوری نانو

در زیر چند محصول برتر نانو فناوری در سال ۲۰۰۳ طبقه بندی شده است. این خبر نشان می دهد كسانی كه هنوز معتقدند نانو فناوری فقط در آزمایشگاه است، اشتباه می كنند.

1) پارچه های ضدچروك و ضدلكه

شركتی با اضافه كردن ساختارهای مولكولی به الیاف كتان، الیافی ساخته است كه مایعات و لكه ها برروی آنها حركت كرده و جذب نمی شوند. بنابراین چنانچه قهوه برروی شلوار سفیدرنگی ریخته شود به طرز شگفت آوری روی آن حركت كرده و جذب نمی شود.

2) محافظت پوست، با قابلیت نفوذ عمیق

یكی از بزرگ ترین شركت های تولیدكننده موادآرایشی در جهان نخستین محصول نانوفناوری خود را در سال ،۱۹۹۸ معرفی كرد. این محصول كرم ضدچروك Plenitude Revitalift است كه در تولید این كرم از یك فرآیند انحصاری نانو فناوری به منظور داخل كردن ویتامین A به درون یك كپسول پلیمری استفاده شده است. كپسول مانند اسفنج ،كرم را درون خود جذب و نگهداری می كند تا این كه پوسته بیرونی آن در زیرپوست حل شود.

3) عینك های آفتابی با كیفیت بالا

شركتی دیگر با استفاده از نانو فناوری، پوشش های پلیمری بسیارنازك، ضدانعكاس و حفاظتی برای عینك ها ساخته است بطوری كه شیشه آنها در مقابل خراشیدگی مقاومت داشته و ضدانعكاس نیست این پوشش چربی ها و لكه ها را از روی عدسی ها برطرف و عدسی ها را حساس تر می كند.

4) نانو جوراب

نه فقط ورزشكارها بلكه اكثر مردم از عرق پا رنج می برند و نمی توانند آن را تحمل كنند بطور طبیعی هر پا دارای ۲۵۰هزار غدد عرقی است كه قادرند حدود ۵۰۰ میلی لیتر عرق در روز تولید كنند.
به تازگی جوراب هایی از جنس كتان كه به وسیله نانو ذرات نقره، بهبود یافته اند به وسیله شركت سول، وارد بازار شده است كه این ذرات نقره از رشد باكتری ها و قارچ ها جلوگیری كرده و بدین وسیله از چرب شدن و بدبوشدن پا جلوگیری می كنند.

5) كرم های ضدآفتاب

مصرف كرم های ضدآفتاب معمولی پوست را به قدری سفید می كند كه حالت نامناسبی پیدامی كند. این سفیدی ناشی از اكسید روی است كه از پوست دربرابر هردونوع اشعه ماورای بنفش Aو Bخورشید محافظت می كند. جهت حل این مشكل شركت BASF ماده ای با كمك فناوری نانو، ساخته است كه سبب تولید نانو كریستال های اكسیدروی با خلوص بالا تهیه شده و این امر منجر به افزایش مرغوبیت كرم های ضد آفتاب می شود از دیگر مزایای این كرم ها این است كه به وسیله پوست جذب نشده و ایجاد آلرژی نمی كند.

چه انتظاری باید از نانوتکنولوﮋی داشت؟!

ین تکنولوﮋی جدید توانایی آن را دارد که تاثیری اساسی بر کشورهای صنعتی در دهه های آینده بگذارد. در اینجا به برخی از نمونه های عملی در زمینه نانوتکنولوﮋی که بر اساس تحقیقات و مشاهدات بخش خصوصی به دست آمده است، اشاره می شود .
انتظار می رود که مقیاس نانومتر به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگیهای منحصربفرد ، طوری ساخته خواهند شد که روش شیمی سنتی ﭘاسخگوی این امر نمی تواند باشد .
• نانوتکنولوﮋی می تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادیها و 900 میلیون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی 10 تا 15 سال آینده شود .
• نانوتکنولوﮋی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، کیفیت و تواناییهای جسمی بشر را افزایش خواهد داد .
• تقریبا نیمی از محصولات دارویی در 10 تا 15 سال آینده متکی به نانوتکنولوﮋی خواهد بود که این امر ، خود 180 میلیارد دلار نقدینگی را به گردش درخواهد آورد .
• کاتالیستهای نانوساختاری در صنایع ﭘتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که ﭘیش بینی شده است این دانش ، سالانه 100 میلیارد دلار را طی 10 تا 15 سال آینده تحت تاثیر قرار دهد .
• نانوتکنولوﮋی موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راههای اقتصادی تری را برای تصویه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راههای استفاده از منابع انرﮋیهای تجدید پذیر همچون انرﮋی خورشیدی اراﺌه نماید . بطور مثال استفاده از یک نوع انباره جریان گذرا با الکترودهای نانولوله کربنی که اخیرا آزمایش گردید ، نشان داد که این روش 10 بار کمتر از روش اسمز معکوس ، آب دریا را نمک زدایی می کند .
• انتظار می رود که نانوتکنولوﮋی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده ها، محیط زیستی سالمتر را فراهم کند . برای مثال مطالعات نشان می دهد در طی 10 تا 15 سال آینده ، روشنایی حاصل از ﭘیشرفت نانوتکنولوﮋی ،مصرف جهانی انرﮋی را تا 10 درصد کاهش داده ، باعث صرفه جویی سالانه 100 میلیارد دلار و همچنین کاهش آلودگی هوا به میزان 200 میلیون تن کربن شود.
در چند سال گذشته بازار چند میلیارد دلاری بر ﭘایه نانوتکنولوﮋی گسترش یافته اند. برای مثال در ایالات متحده، IBM برای هد دیسکهای سخت، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است. Eastern Kodak و 3M تکنولوﮋی ساخت فیلمهای نازک نانو ساختاری را به وجود آورده اند . شرکت Mobil کاتالیستهای نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید کرده است و شرکت Merck ، داروهای نانوذره ای را عرضه کرده است. تویوتا در ژاپن مواد ﭘلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و Samsung Electronics در کره ، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانولوله های کربنی هستند . بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یک بعدی بهره می گیرند ( نانو ذرات، نانو لوله ها، نانو لایه و سوﭘر لاستیکها ). نظریات جدید و روشهای مقرون به صرفه تولید نانوساختارهای دو و سه بعدی از موضوعات مورد بررسی آینده می باشند.

دنیای نانو

در سال 1966 فيلمی تخيلی با عنوان «سفر دريايی شگفت انگيز» اهالی سينما را به ديدن نمايشی جسورانه از كاربرد نانوتكنولوژی در پزشكی ميهمان كرد. گروهی از پزشكان جسور و زيردريايی پيشرفته شان با شيوه ای اسرارآميز به قدری كوچك شدند كه می توانستند در جريان خون بيمار سير كنند و لخته خونی را در مغزش از بين ببرند كه زندگی او را تهديد می كرد. با گذشت 36 سال از آن زمان، برای ساختن وسايل پيچيده حتی در مقياس های كوچك تر گام های بلندی برداشته شده است. اين امر باعث شده برخی افراد باور كنند كه چنين دخالت هايی در پزشكی امكان پذير است و روبات های بسيار ريز قادر خواهند بود در رگ های هر كسی سفر كنند.
همه جانداران از سلول های ريزی تشكيل شده اند كه خود آنها نيز از واحدهای ساختمانی كوچك تر در حد نانومتر (يك ميلياردم متر) نظير پروتئين ها، ليپيدها و اسيدهای نوكلئيك تشكيل شده اند. از اين رو، شايد بتوان گفت كه نانوتكنولوژی به نحوی در عرصه های مختلف زيست شناسی حضور دارد. اما اصطلاح قراردادی «نانوتكنولوژی» به طور معمول برای تركيبات مصنوعی استفاده می شود كه از نيمه رساناها، فلزات، پلاستيك ها يا شيشه ساخته شده اند. نانوتكنولوژی از ساختارهايی غيرآلی بهره می گيرد كه از بلورهای بسيار ريزی در حد نانومتر تشكيل شده اند و كاربردهای وسيعی در زمينه تحقيقات پزشكی، رساندن داروها به سلول ها، تشخيص بيماری ها و شايد هم درمان آنها پيدا كرده اند.
در برخی محافل نگرانی های شديدی در مورد جنبه منفی اين فناوری به وجود آمده است؛ آيا اين نانوماشين ها نمی توانند از كنترل خارج شده و كل جهان زنده را نابود كنند؟
با وجود اين به نظر می رسد فوايد اين فناوری بيش از آن چيزی باشد كه تصور می رود. برای مثال، می توان با بهره گيری از نانوتكنولوژی وسايل آزمايشگاهی جديدی ساخت و از آنها در كشف داروهای جديد و تشخيص ژن های فعال تحت شرايط گوناگون در سلول ها، استفاده كرد. به علاوه، نانوابزارها می توانند در تشخيص سريع بيماری ها و نقص های ژنتيكی نقش ايفا كنند.
طبيعت نمونه زيبايی از سودمندی بلورهای غيرآلی را در دنيای جانداران ارائه می كند. باكتری های مغناطيسی، جاندارانی هستند كه تحت تاثير ميدان مغناطيسی زمين قرار می گيرند. اين باكتری ها فقط در عمق خاصی از آب يا گل ولای كف آن رشد می كنند. اكسيژن در بالای اين عمق بيش از حد مورد نياز و در پايين آن بيش از حد كم است. باكتری ای كه از اين سطح خارج می شود بايد توانايی شنا كردن و برگشت به اين سطح را داشته باشد. از اين رو، اين باكتری ها مانند بسياری از خويشاوندان خود برای جابه جا شدن از يك دم شلاق مانند استفاده می كنند. درون اين باكتری ها زنجيره ای با حدود 20 بلور مغناطيسی وجود دارد كه هر كدام بين 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. اين بلورها در مجموع يك قطب نمای كوچك را تشكيل می دهند. يك باكتری مغناطيسی می تواند در امتداد ميدان مغناطيسی زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا كند.
اين قطب نما اعجاز مهندسی طبيعت در مقياس نانو است. اندازه بلورها نيز مهم است. هر چه ذره مغناطيسی بزرگ تر باشد، خاصيت مغناطيسی اش مدت بيشتری حفظ می شود. اما اگر اين ذره بيش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطيسی مجزا تقسيم می شود كه خاصيت مغناطيسی آنها در جهت عكس يكديگرند. چنين بلوری خاصيت مغناطيسی كمی دارد و نمی تواند عقربه كارآمدی برای قطب نما باشد. باكتری های مغناطيسی قطب نماهای خود را فقط از بلورهايی با اندازه مناسب می سازند تا از آنها برای بقای خود استفاده كنند. جالب است كه وقتی انسان برای ذخيره اطلاعات روی ديسك سخت محيط هايی را طراحی می كند دقيقا از اين راهكار باكتری ها پيروی می كند و از بلورهای مغناطيسی در حد نانو و با اندازه ای مناسب استفاده می كند تا هم پايدار باشند و هم كارآمد.
محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطيسی در مقياس نانو برای تشخيص عوامل بيماری زا استفاده كنند. روش اين محققان نيز مانند بسياری از مهارت هايی كه امروزه به كار می رود به آنتی بادی های مناسبی نياز دارد كه به اين عوامل متصل می شوند. ذرات مغناطيسی مانند برچسب به مولكول های آنتی بادی متصل می شوند. اگر در يك نمونه، عامل بيماری زای خاصی مانند ويروس مولد ايدز مد نظر باشد، آنتی بادی های ويژه اين ويروس كه خود به ذرات مغناطيسی متصل هستند به آنها می چسبند. برای جدا كردن آنتی بادی های متصل نشده، نمونه را شست وشو می دهند. اگر ويروس ايدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطيسی آنتی بادی های متصل شده به ويروس، ميدان های مغناطيسی توليد می كنند كه توسط دستگاه حساسی تشخيص داده می شود. حساسيت اين مهارت آزمايشگاهی از روش های استاندارد موجود بهتر است و به زودی اصلاحات پيش بينی شده، حساسيت را تا چند صد برابر تقويت خواهد كرد.
دنيای پيشرفته الكترونيك پر از مواد پخش كننده نور است. برای نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوری می خواند كه از يك ديود ليزری می آيد. اين ديود از يك نيمه رسانای غيرآلی ساخته شده است. هر تصوير، قسمت كوچكی از يك CD به اندازه يك مولكول پروتئين (در حد نانومتر) را می كند. در نتيجه اين عمل يك نانو بلور نيمه رسانا يا به اصطلاح تجاری يك «نقطه كوانتومی» ايجاد می شود.
فيزيكدانانی كه برای اولين بار در دهه 1970 نقاط كوانتومی را مطالعه می كردند معتقد بودند كه اين نقاط در ساخت وسايل الكترونيكی جديد و وسايل ديد استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماری از اين محققان ابراز می كردند كه از اين يافته ها می توان برای تشخيص بيماری يا كشف داروهای جديد كمك گرفت و هيچ كدام از آنان حتی در خواب هم نمی ديدند كه اولين كاربردهای نقاط كوانتومی در زيست شناسی و پزشكی باشد.
نقاط كوانتومی قابليت های زيادی دارند و در موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گيرند. يكی از كاربردهای اين نقاط نيمه رسانا در تشخيص تركيبات ژنتيكی نمونه های زيستی است. اخيرا برخی محققان روش مبتكرانه ای را به كار بردند تا وجود يك توالی ژنتيكی خاص را در يك نمونه تشخيص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلای 13 نانومتری استفاده كردند كه با DNA(ماده ژنتيكی) تزئين شده بود. اين محققان در روش ابتكاری خود از دو دسته ذره طلا استفاده كردند. يك دسته، حامل DNA بود كه به نصف توالی هدف متصل می شد و DNA متصل به دسته ديگر به نصف ديگر آن متصل می شد. DNA هدفی كه توالی آن كامل باشد به راحتی به هر دو نوع ذره متصل می شود و به اين ترتيب دو ذره به يكديگر مربوط می شوند. از آنجا كه به هر ذره چندين DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف می توانند چندين ذره را به يكديگر بچسبانند. وقتی اين ذرات طلا تجمع می يابند خصوصياتی كه باعث تشخيص آنها می شود به مقدار چشم گيری تغيير می كند و رنگ نمونه از قرمز به آبی تبديل می شود. چون كه نتيجه اين آزمايش بدون هيچ وسيله ای قابل مشاهده است می توان آن را برای آزمايش DNA در خانه نيز به كار برد.
هيچ بحثی از نانوتكنولوژی بدون توجه به يكی از ظريف ترين وسايل در علوم امروزی يعنی ميكروسكوپ اتمی كامل نمی شود. روش اين وسيله برای جست وجوی مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوك تيزی دارد كه با كشيده شدن آن روی يك صفحه، شيارهای روی آن خوانده می شود. سوزن ميكروسكوپ اتمی بسيار ظريف تر از سوزن گرامافون است به نحوی كه می تواند ساختارهای بسيار كوچك تر را حس كند. متاسفانه، ساختن سوزن هايی كه هم ظريف باشند و هم محكم، بسيار مشكل است. محققان با استفاده از نانو لوله های باريك از جنس كربن كه به نوك ميكروسكوپ متصل می شود اين مشكل را حل كردند. با اين كار امكان رديابی نمونه هايی با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به اين ترتيب، برای كشف مولكول های زنده پيچيده و برهم كنش هايشان وسيله ای با قدرت تفكيك بسيار بالا در اختيار محققان قرار گرفت.
اين مثال و مثال های قبل نشان می دهند كه ارتباط بين نانوتكنولوژی و پزشكی اغلب غيرمستقيم است به نحوی كه بسياری از كارهای انجام شده، در زمينه ساخت يا بهبود ابزارهای تحقيقاتی يا كمك به كارهای تشخيصی است.
در برخی موارد، نانوتكنولوژی می تواند در درمان بيماری ها نيز مفيد باشد. برای مثال می توان داروها را درون بسته هايی در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش های پيچيده تحت كنترل در آورد. يكی از نانوساختارهايی كه برای ارسال دارو يا مولكول هايی مانند DNA به بافت های هدف ساخته شده، «دندريمر»ها هستند. اين مولكول های آلی مصنوعی با ساختارهای پيچيده برای اولين بار توسط «دونالد توماليا» ساخته شدند. اگر شاخه های درختی را در يك توپ اسفنجی فرو ببريد به نحوی كه در جهت های مختلف قرار گيرند می توان شكلی شبيه يك مولكول دندريمر را ايجاد كرد. دندريمرها مولكول هايی كروی و شاخه شاخه هستند كه اندازه ای در حدود يك مولكول پروتئين دارند. دندريمرها مانند درختان پرشاخه و برگ دارای فضاهای خالی هستند، يعنی تعداد زيادی حفرات سطحی دارند.
دندريمرها را می توان طوری ساخت كه فضاهايی با اندازه های مختلف داشته باشند. اين فضاها فقط برای نگه داشتن عوامل درمانی هستند. دندريمرها بسيار انعطاف پذير و قابل تنظيم اند. همچنين آنها را می توان طوری ساخت كه فقط در حضور مولكول های محرك مناسب، خود به خود باد كنند و محتويات خود را بيرون بريزند. اين قابليت اجازه می دهد تا دندريمرهای اختصاصی بسازيم تا بار دارويی خود را فقط در بافت ها يا اندام هايی آزاد كنند كه نياز به درمان دارند. دندريمرها می توانند برای انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درمانی نيز ساخته شوند. اين شيوه نسبت به روش اصلی ژن درمانی يعنی استفاده از ويروس های تغيير ژنتيكی يافته بسيار ايمن تر هستند.
هم چنين محققان ذراتی به نام نانوپوسته ساخته اند كه از جنس شيشه پوشيده شده با طلا هستند. اين نانوپوسته ها می توانند به صورتی ساخته شوند تا طول موج خاصی را جذب كنند. اما از آنجا كه طول موج های مادون قرمز به راحتی تا چند سانتی متر از بافت نفوذ می كنند، نانوپوسته هايی كه انرژی نورانی را در نزديكی اين طول موج جذب می كنند بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراين، نانوپوسته هايی كه به بدن تزريق می شوند می توانند از بيرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوی گرما داده شوند. چنين نانوپوسته هايی را می توان به كپسول هايی از جنس پليمر حساس به گرما متصل كرد. اين كپسول ها محتويات خود را فقط زمانی آزاد می كنند كه گرمای نانوپوسته متصل به آن باعث تغيير شكلش شود.
يكی از كاربردهای شگرف اين نانوپوسته ها در درمان سرطان است. می توان نانوپوسته های پوشيده شده با طلا را به آنتی بادی هايی متصل كرد كه به طور اختصاصی به سلول های سرطانی متصل می شوند. از لحاظ نظری اگر نانوپوسته ها به مقدار كافی گرم شوند می توانند فقط سلول های سرطانی را از بين ببرند و به بافت های سالم آسيب نرسانند. البته مشكل است بدانيم آيا نانوپوسته ها در نهايت به تعهد خود عمل می كنند يا نه. اين موضوع برای هزاران وسيله ريز ديگری نيز مطرح است كه برای كاربرد در پزشكی ساخته شده اند. محققان از نانوتكنولوژی در ساخت پايه های مصنوعی برای ايجاد بافت ها و اندام های مختلف نيز استفاده كرده اند. محققی به نام «ساموئل استوپ» روش نوينی ابداع كرده است كه در آن سلول های استخوانی را روی يك پايه مصنوعی رشد می دهد. اين محقق از مولكول های مصنوعی استفاده كرده است كه با رشته هايی تركيب می شوند كه اين رشته ها برای چسباندن به سلول های استخوانی تمايل بالايی دارند. اين پايه های مصنوعی می توانند فعاليت سلول ها را هدايت كنند و حتی می توانند رشد آنها را كنترل كنند. محققان اميدوارند سرانجام بتوانند روش هايی بيابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلكه اندام های پيچيده تر را با استفاده از پايه های مصنوعی بازسازی كنند.
به نظر می رسد برخی از اهدافی كه امروزه در حال تحقق هستند در آينده ای نزديك توسط پزشكان به كار گرفته شوند. جايگزينی قلب، كليه يا كبد با استفاده از پايه های مصنوعی شايد با فناوری كه در فيلم سفر دريايی شگفت انگيز نشان داده شد، متناسب نباشد اما اين تصور كه چنين درمان هايی در آينده ای نه چندان دور به واقعيت بپيوندند بسيار هيجان انگيز است. حتی هيجان انگيزتر اينكه اميد است محققان بتوانند با تقليد از فرآيندهای طبيعی زيست شناختی، واحدهايی در مقياس نانو توليد كنند و از آنها در ساخت ساختارهای بزرگ تر بهره گيرند. چنين ساختارهايی در نهايت می توانند برای ترميم بافت های آسيب ديده و درمان بسياری از بيماری ها به كار روند

آشنايي با زمينه هاي پيشنهادي استاندارد بين‌المللي فناوري نانو : ISO

سازمان بين‌المللي استاندارد پيشنهاد تدوين استاندارد بين‌المللي در زمينة فناوري نانو را ارائه نموده است. اين استاندارد گسترة مؤثري از قوانين و پيامدهاي عمومي را در بازار چند بيليون دلاري بازار فناوري نانو را شامل خواهد شد.
سازمان بين‌المللي استاندارد پيشنهاد تدوين استاندارد بين‌المللي در زمينة فناوري نانو را ارائه نموده است. اين استاندارد گسترة مؤثري از قوانين و پيامدهاي عمومي را در بازار چند بيليون دلاري بازار فناوري نانو را شامل خواهد شد.
هدايت فناوري نانو بسوي بازار، به عنوان يک زمينة اقتصادي مؤثر و رقابت ساز در گسترة وسيعي از بخشهاي صنعتي نظير داروسازي، ابزارهاي پزشکي، هوا- فضا، دفاع و تجارت عمومي، از ارزشهاي اين استاندارد خواهد بود.

«ايزو» استانداردي بين‌المللي را پيشنهاد مي‌کند به منظور:

«مساعدت مؤثر و کارا و توسعة مؤثر جهان و تجارت منطقه‌اي به منظور توليدات مبتني بر فناوري نانو. در عين حال،در همان زمان، تدوين قوانين جامعه، در حالت عمومي‌، با ابزارهاي مناسب و اختصاصي جهت ارزيابي ريسک و حفاظت از سلامت و محيط زيست».

«ايزو» ايجاد استانداردهاي وابسته به فناوري نانو يا در زمينه‌هاي زير پيشنهاد مي‌کند:

● طبقه‌بندي، تعريف اصطلاحات، فهرست علائم و اختصارات و معاني آن
● اندازه‌گيري و شاخص‌گذاري (شامل درجه‌بندي و تأييد صلاحيت )
● آزمايش روشها به منظور اندازه‌گيري اثرات زيست محيطي، سلامت و امنيت.
تمرکز بر طبقه‌بندي، تعريف اصطلاحات، فهرست علائم و اختصارات و معاني آن، يک ساختار عمومي را به منظور ارتباطات مؤثر در حوزه فناوري نانو جهت افراد عمومي، دانشمندان و قانون‌گذاران فراهم مي‌آورد. (نظير قوانين حقوق مؤلف و قوانين ديگر اين حوزه)
تحليل ريسک، حوزه‌هاي سلامت، محيط زيست و اثرات اجتماعي را پوشش خواهد داد. شامل، پيش‌نويسي اسناد به منظور تشخيص و تعيين آثار مترتب و همزاد با ساخت، (مثلاً قراردادهاي خارج از خانه کشور صاحب فناوري) و با استفاده از توليدات ( و سطح دسترسي توليدات) و نيز پيشنهاد آناليز «چرخه زندگي فناوري» از اهداف اين استاندارد خواهد بود.
استاندارد همچنين، تدوين استاندارد بر روي توليدات را در نظر خواهد گرفت.
«ايزو» همچنين يک مرجع اصلي و کليدي در فرآيند تصميم‌سازي و تأييد صلاحيت قوانين و توليدات فناوري‌نانو، خواهد بود. دستاوردهاي قانوني اين استاندارد به صورت زير پيش‌بيني مي‌شود:
● قوانين حق مالکيت (تعاريف، طبقه‌بندي ومشخص بندي موادنانوئي براي حل قوانين حق مالکيت کاملاً الزامي و اساسي است):
قوانين حق مالکيت انتظار مي‌رود که نقشي اساسي در شکل‌دهي و توسعة صنعت فناوري نانو، از ين نظر که ، مخترعان پيشتاز، بابت اختراع شان در قالب Patent، حفاظت خواهند شد.
● عمومي (نظير قابليت ادعا مبني بر اينکه مصنوعات از مواد نانوئي ساخته شده است):
استاندارد «ايزو» هم چنين محتملا مديريت زنجيره منابع، نظير قابليت اندازه‌گيري اينکه محصولات توليد شده تا چه حد مبتني بر نانو است،برعهده دارد.

چالش‌ها:

پروسة تدوين «ايزو» نانو، با چالشهايي روبرو است. حداقل ينها نقش علم خواهد بود. فناوري نانو يک زمينة سريع روبه رشد است که موضوع پژوهشهاي متمرکز و فعاليتهاي توسعه‌اي قرار گرفته است. نهايت احتياط و هوشياري در اين است که«ايزو» مجبور است همواره گوش به زنگ باشد که هر استاندارد نوشته شده جلوتر يا عقب‌تر از علم نباشد يا به عبارت ديگر استاندارد پيشنهادي همواره «همدوش» علم و فناوري، قرار داشته باشد. به عنوان مثال ممکن است تهية استاندارد تحليل ريسک فناوري نانو، زودرس باشد در صورتيکه علم و فناوري، تحليل ريسک نانو را فقط در گامهاي اوليه لحاظ مي‌کنند و يک مثال از جلوتر بودن استاندارد، تهية استانداردهاي ايمني مقيد است، در حاليکه هنوز اطلاعات کافي در مورد زمينة خطر وجود ندارد. اين مطلب زماني اهميت مي‌يابد که «ايزو» به حوزه‌هاي غير فني وارد شود نظير اندازه‌گيري پتانسيل آثار اجتماعي فناوري نانو.
پذيرش مؤثر و زود هنگام استاندارد از سوي بخش خصوصي مي‌تواند به شکل دهي منظور و محتواي استاندارد فناوري نانو، مؤثر باشد. نوشتن استاندارد « ايزو» يک پروسة وکالتي است، نه به سادگي مانورهاي تکنيکي آکادميک که در آن «بهترين» غالب است.
پذيرش مؤثر استاندارد، نه تنها محتاج درک پيامدهاي علم و فناوري است ،که، يک بنگاه گسترده، در حوزة عمومي و قانوني، قابليت توسعه و اجرايي نمودن راهبردهاي وکالتي و تاکتيک‌ها را داراست (نظير مذاکره و پيش‌نويس‌هاي کارشناسي)

پي نوشت :

www.persiantalk.com نقل از هوپا
http://www.irche.com
www.sharghian.com
Physicsir.com
aftab.ir

نویسندگان و مترجمین :
شاهرخ رضايي
عبدالکريم مهروز
سيد فخرالدين افضلي

کاربردهاي نانوالماس

چکيده الماس، مهمترين ساختار سراميکي تک عنصري و يکي از سخت ترين عناصري است که از کربن خالص تشکيل شده و به طور طبيعي تحت فشارهاي زياد اعماق زمين و در زماني طولاني شکل مي گيرد. اما مي توان آنرا به طور مصنوعي در زماني بسيار کوتاه تر و به کمک فرآيند فشار بالا دما بالا که اساسا تقليدي از فرآيند طبيعي شکل گيري الماس مي باشد، توليد کرد. در سالهاي اخير پيشرفت هاي شگرفي در توليد الماس حاصل شده که نتيجه آن، توليد الماس هايي در ابعاد نانومتر بوده که به علت داشتن خصوصيات بسيار عالي مکانيکي، حرارتي، نوري و عايق بودن، کاربردهاي متنوعي را در صنايع مختلف به خود اختصاص داده است. در اين مقاله کاربردهاي نانوالماس در صنعت لاستيک، ساخت ابزار برش، همچنين استفاده از آن به عنوان نيمه رسانا مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. مقدمه: الماس سخت ترين ترکيبي است که از کربن خالص تشکيل شده و تحت تاثير فشار و حرارت بسيار زياد متبلور مي شود. در طبيعت چنين ماده اي فقط در عمق 150 يا 200 کيلومتري از سطح زمين يافت مي شود. ساختار الماس را مي توان به صورت شبکه مکعبي وجوه مرکز پر، به طوريکه نيمي از حفرات چهار وجهي آن پر شده است مشاهده کرد. در اين ساختار، اتم هاي کربن با يکديگر پيوند کووالانسي داشته و هر اتم کربن با چهار اتم کربن ديگر احاطه شده است. پيوند بسيار قوي کووالانسي اتم هاي مجاور کربن، سبب افزايش مدول الاستيک و دماي پايداري فوق العاد بالا شده و همچنين سخت ترين ماده طبيعي را ايجاد مي نمايند. ويژگي اصلي الماس سختي بالاي آن است که در مقياس مورس بيشترين مقدار يعني 10 و در مقياس نوپ، گستره 5500 الي 7000 را به خود اختصاص داده است. رسانايي گرمايي الماس هاي زينتي در ميان تمام عناصر شناخته شده بيشترين ميزان را دارد. به همين دليل الماس در سرعت هاي بسيار بالا بدون اينکه گرماي توليد شده به آن صدمه بزند، تراش داده مي شود. الماس در برابر مايعات معدني و اسيدهاي غير معدني در دماي اتاق مقاوم است و به وسيله برخي اکسيد کننده هاي قوي از قبيل سديم و پتاسيم نيتريد در دماي بالاي 500 درجه سانتيگراد به وسيله مخلوطي از سديم، پتاسيم کلريد و هيدروکسيدهاي مذاب از قبيل کمي NaoHحک کاري مي شود. در دماي نزديک به 1000درجه به آساني با کاربيد فلزات از قبيل Co،Ni،Al،Fe و Ta واکنش مي دهد. حدود 45 سال پيش، در جولاي 1963 ميلادي، شوروي سابق و کشورهاي بلوک شرق موفق به کشف روش انفجاري براي توليد نانوالماس شدند. هنوز عقيده بر اين است که نانوالماس کاربردهاي وسيعي در صنعت پيدا مي کند و اين امر سبب ادامه تحقيقات در اين زمينه شده است. در بين سالهاي 1988 تا 1998 ميلادي، مطالعات گسترده اي جهت کاهش قيمت تمام شده نانوالماس با تمرکز بر روي واکنش تبديل کربن به نانوالماس انجام شد. همچنين پارامترهاي مختلف در تشکيل نانوالماس مورد مطالعه قرار گرفت. شايد به زودي تصور متداول درباره الماس ها، به کلي دگرگون شود. الماس هايي که به خاطر زيبايي، کمياب بودن و زمان طولاني توليدشان ارزش فوق العاده اي داشتند، امروزه در آزمايشگاه و در مدت زماني حدود يک ساعت به وجود مي آيند. اينکه اين دگرگوني چه تاثيري در صنعت جواهر سازي يا قيمت الماس هاي طبيعي در بازار خواهد داشت هنوز در پرده اي از ابهام است. خصوصيات ويژه و منحصر به فرد پودر نانوالماس صنعتي باعث شده است تا امروزه کاربرد بسيار وسيعي در صنعت پيدا کند. قيمت ارزان آن نيز باعث کاربرد آسانتر آن شده است و هر روز به کاربران اين ماده در صنايع مختلف افزوده مي شود. کاربردهاي نانوالماس هنري فورد نخستين کسي بود که پي برد با وجود هزينه زياد اوليه، الماس در حقيقت ارزان ترين ساينده صنعتي براي استفاده دراز مدت است. صنايع تراش و ماشين ابزار، شيشه و عينک سازي ها از اولين صنايعي بودند که از الماس استفاده کردند. الماس هاي بزرگتر در مته هاي الماسي کاربرد دارند که در اکتشافات مواد معدني، در استخراج کاني ها و در حفاري هاي چاه هاي نفتي و گازي استفاده مي شوند. صنعت الکترونيک و برق هر دو از مصرف کنندگان الماس اند. چاپگرهاي نساجي از الماس براي برش الگو و نيز دندانپزشکان و پزشکان براي برش ظريف استخوان و بافت ها استفاده مي کنند. از نظر کاربرد، مي توان الماس را به انواع صنعتي جواهري و بالاس تقسيم کرد که نوع بالانس در حفاري صنعتي به کار مي رود. ترکيبات و خصوصيات فيزيکي منحصر به فرد الماس، آنرا جز مواد با تحمل بالا قرار داده است. ويفرهاي الماس در پنجره هاي ليزر کاربرد دارد که نيازمند سطحي بسيار صاف و با ضريب جذب پايين است. الماس براي پنجره هاي ليزرهاي با قدرت بالاي Co2 به کار مي رود. همچنين براي پنجره هاي عبور دهنده طول موج هاي کوچک الکترومغناطيسي براي ژيروترون و کليسترون هاي قدرت بالا، پخش دي الکتريک براي طول موج هاي کوچک و موج هاي ميليمتري(CVD) و در استحکام چرخ ها و لاستيک ها استفاده مي شوند. برخي از موارد استفاده مواد نانو الماس در جدول زير گزارش شده است. کاربرد *محل استفاده* نمونه کاربرد برش کاري و سنگزني *تيغه هاي برش، چاقوي جراحي* دريل هاي پيچشي، سنگ چاقو تيزکن، صنايع چاقوسازي قسمت هاي در معرض سايش *قسمت هاي موتور، ابزار پزشکي،قاب کشش *قالب اکستروژن، پوشش ديسک کامپيوتر، ماشين هاي بافتي صوت * ديافراگم* بلندگو نفوذ و خوردگي* پوشش الياف،مخازن واکنش *بوته ها، سدهاي يوني پوشش هاي نوري* ضد انعکاس* حمايت کننده ليزر، فيبرنوري رفتار حرارتي *چاپگرهاي حرارتي* ديودهاي فروکش حرارت نيمه هادي* حسگرهاي UV ترانزيستورهايي با نيروي بالا،* ميکروويو با توان بالا استفاده از نانوالماس به عنوان نيمه رسانا استفاده از الماس به عنوان نيمه رسانا نيز نيازمند شرايط ويژه اي مثل درجه خلوص فوق العاده بالا و جايگزيني فعال اتم ها به لحاظ الکتريکي براي ايجاد گذرگاه الکتريکي در وسيله مورد نظر است. اما الماس هاي طبيعي با اينکه داراي کيفيت جواهري بسيار ارزشمند هستند، به خاطر نقص ها، ناخالصي ها و ساختار ضعيفشان براي مصارف الکترونيکي نامناسبند. البته با کنترل شرايط سنتز مي توان الماس ها ي مصنوعي با شرايط کاملا دلخواه توليد کرد که در کاربردهاي الکترونيکي پرقدرت از سلفون ها گرفته تا کامپيوترهاي شخصي وخطوط ارتباطي قابل استفاده هستند. به گفته جيمز باتلر يکي از شيميدانان آزمايشگاه تحقيقات نيروي دريايي آمريکا، سه مشکل عمده بر سر راه استفاده از الماس هاي طبيعي در کاربردهاي الکترونيکي وجود دارد، قيمت گران و عدم خلوص الماس هاي طبيعي. افزون بر اين هيچ دو سنگي دقيقا شبيه هم نيستند و خواص منحصر به فرد در هريک مي تواند مشکلاتي را در مدارهاي الکترونيکي به بار آورد. آخرين مشکل در استفاده از الماس براي کاربردهاي الکترونيکي و کامپيوتري، نياز به دو نوع الماس يعني سنگهاي نوع n و p براي هدايت الکترونيکي است. در مدارهاي مجتمع بايد از هر دو نوع الماس نيمه رساناي n و p استفاده کرد اما الماس هاي نوع n به طور طبيعي وجود ندارد و الماس هاي نوع p، به قدري نادرند که هيچ راه مقرون به صرفه اي براي استفاده از آنها پيدا نشده است. به هر حال الماسهاي مصنوعي اين مشکلات را برطرف مي کنند. به گفته رابرت لينارس بنيانگذار کمپاني آپولو دياموند،(براي مثال) مي توان با افزودن ناخالصي فلز بور به الماس، نيمه رساناي نوع p را توليد کرد. به طور مشابه دانشمندان مي توانند با افزودن فسفر به الماس بيرنگ، الماس نوع nرا نيز توليد کنند. براي استفاده از الماس نيمه رسانا در دستگاه هاي الکترونيکي پر قدرت نياز به ترکيبي لايه اي از اين دو نوع الماس است. امروزه نيمه رساناهاي بسياري مثل سيليکون در گستره وسيعي از دستگاه هاي الکترونيکي به کار مي روند. اما الماس با توجه به دامنه تغييرات حرارتي و سرعت فوق العاده اش، عنوان دومين نيمه رساناي برتر جهان را به خود اختصاص مي دهد. الماس با داشتن چنين ويژگيهايي و به خصوص امروز که آزمايشگاه ها قادر به توليد سنگ هاي خالص و ناخالص کنترل شده هستند، مي تواند پايه گذار انواع بسيار جديدي از دستگاه هاي الکترونيکي پرقدرت باشد. به عنوان برخي از کاربردهاي عملي الماس مي توان به موارد زير اشاره کرد: - لوازم الکترونيکي ولتاژ و توان بالا مثل ترن هاي سريع - دستگاه هاي فرکانس بالا مثل رادارهاي پرقدرت و ايستگاه هاي مخابراتي سيار - دستگاه هاي ميکرو و نانوالکترومکانيکي مانند ساعتها و فيلترهاي تلفن همراه - آشکارساز پرتوهاي پر انرژي مثل پرتوسنج هاي پزشکي - اپتيک و ليزرهاي پرقدرت مانند آنچه در کابل و خطوط تلفن يا پنجره شاتل هاي فضايي به کار مي رود. - الکترودهاي الماسي مقاوم به خوردگي که مي تواند محيط هاي آلوده را پاک کند. کاربرد ساختارهاي نانومتري الماس در لاستيک الماس نانومتري به طور گسترده اي در کامپوزيت ها از جمله لاستيک در مواد ضد اصطکاک و مواد روانکار به کار مي رود. اين ساختارهاي نانومتري الماس، داراي خواص برجسته اي هستند. از جمله اين خواص مي توان به موارد زير اشاره کرد: 1.ساختار کريستالي 2.شکل کاملا کروي 3.ساختمان شيميايي بسيار محکم 4. فعاليت جذب سطحي بسيار بالا در روسيه الماس نانومتري با درصدهاي مختلف به لاستيک طبيعي، لاستيک پلي سوپرن و لاستيک فولرين براي ساخت لاستيک هايي که در صنعت کاربرد دارند، مورد استفاده قرار مي گيرد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد که با افزودن ساختارهاي نانومتري الماس به لاستيک ها خواص آنها به شکل قابل توجهي بهبود مي يابد. از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره کرد: 1. چهار الي پنج برابر شدن خاصيت انعطاف پذيري لاستيک؛ 2. افزايش دو الي پنج برابري ميزان استحکام؛ 3. خاصيت مقاومت در برابر گسيختگي آنها در دماي بالا و پايين به اندازه بسيار زيادي بهبود مي يابد؛ 4. افزايش دماي اشتعال لاستيک، با وارد نمودن اين نانوذرات شاهد افزايش دماي اشتعال و افزايش استحکام مکانيکي در لاستيک خواهيم بود که از دلايل اصلي آن حذف مقادير زيادي دوده است؛ 5. کاهش وزن لاستيک، با افزودن حدود 3 الي 5 درصد نانوذره پرکننده به لاستيک استحکام مکانيکي معادل با 40 تا45 درصد دوده و نيز کاهش وزن به مقدار قابل ملاحظه اي بدست مي آيد؛ 6. افزايش مقاومت در مقابل نفوذپذيري گاز، اين نانوکامپوزيت ها به علت ضريب عبوردهي کم نسبت به گازها به ويژه هوا مي توانند در افزايش مقاومت در برابر نفوذ و عبور گازها مفيد باشند؛ 7. افزايش مقاومت سايشي لاستيک؛ با افزايش نانوذره هاي پرکننده به لاستيک امکان افزايش مقاومت سايشي لاستيک وجود دارد. نتيجه گيري: نانوالماس به دليل خصوصيات بي نظير خود قابليت استفاده در کاربردهاي گوناگون را دارا هستند. با استفاده از نانوالماس ها در نيمه رساناها مي توان دستگاه هايي را توليد نمود که با استفاده از مواد مرسوم قادر به توليد آنها نخواهيم بود. استفاده از نانوالماس در صنايع لاستيک موجب مي شود علاوه بر کاهش وزن، خواص مورد نياز لاستيک به طور چشمگيري افزايش يابد. با اينکه هزينه اوليه استفاده از نانو الماس ها زياد است، اما کارايي نانوالماس ها در زمان هاي طولاني باعث شده تا استفاده از آنها توجيه اقتصادي داشته باشد؛ هرچند با گسترش روش هاي نوين سنتز هزينه هاي اوليه استفاده از نانو الماس ها نيز کاهش يافته است. منبع:نشريه فضاي نانو