انتخاب برگه

آشنایی با فناوری نانو

 

آشنایی اجمالی با فناوری نانو:

 تعاریف مختلف:

  • هنر دستکاری مواد. در مقیاس اتمی یا مولکولی و به خصوص ساخت قطعات و لوازم میکروسکوپی (روبات‌های میکروسکوپی)
  • توانمندی تولید مواد، ابزار و سیستم های جدید با درست گرفتن کنترل در سطوح مولکولی و اتمی و استفاده از خواص آنها است که در آن سطوح ظاهر می شود.
  • فناوری بر پایه دستکاری تک‌تک اتم‌ها و مولکول‌ها. که بتوان ساختاری پیچیده را با خصوصیات اتمی تولید کرد.

 

انیمیشن «نانو چیست؟»

یکی از مناسب ترین ابزارهای آموزش و معرفی فناوری‌های نوین به مخاطبان است. بر همین اساس، ستاد نانو انیمیشنی را با نام «نانو چیست؟» (با عنوان انگلیسی”What Is Nano”) دوبله کرده است. که مفهوم مقیاس نانو را به زبانی ساده و جذاب بیان می کند.


برخی اهداف فناوری نانو:

1- توسعه فناوری و تحقیقات در سطوح اتمی، مولکولی و یا ماکرو مولکولی در مقیاس اندازه‌های 1 تا 100 نانومتر.

2- خلق و استفاده از ساختارها، ابزار و سیستمهایی که به خاطر اندازه کوچک آنها، خواص و عملکرد جدیدی دارند.

3- توانایی کنترل یا دستکاری درسطوح اتمی.

 


اهمیت نانو ابعاد:

دلایل زیادی برای اهمیت نانو ابعاد وجود دارد، که بعضی از آنها به شرح زیر است:

1- خصوصیات مواد در اندازه‌های نانو‌متری دچار تغییراتی می‌شود. و با طراحی مواد نانو‌متری تغییر در خصوصیات ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک ماده مانند رنگ، خواص مغناطیسی، دمای ذوب و… بدون تغییر ترکیبات شیمیایی آن ممکن می‌شود.

 

2- از جمله خصوصیت مواد بیولوژیکی و زنده، سازماندهی منظم آنها در ابعاد نانومتری است. توسعه در زمینه نانو فناوری به ما اجازه خواهد داد، که چیزهای نانو ابعادی ساخت بشر را در داخل سلولهای زنده قرار دهیم. همچنین این کار باعث خواهد شد، که با استفاده از خود چینی طبیعت بتوانیم مواد جدیدی بسازیم.

مطمئناً این کار باعث ایجاد ترکیبات بیولوژی با علم مواد خواهد شد.

 

 

3- ترکیبات نانو‌متری دارای نسبت سطح به حجم بسیار زیادی هستند. (حجم کمی دارند اما سطح زیادی را پوشش می‌دهند) لذا استفاده از آنها در مواد کامپوزیتی، دارو رسانی در بدن، و ذخیره انرژی به شکل شیمیایی (مانند گاز طبیعی و هیدروژن) بسیار ایده‌آل خواهد بود.

 

 

4- سیستم‌های ماکروسکوپیک ساخته شده از نانو ساختارها می‌توانند، چگالی بسیار بیشتری نسبت به مواد ساخته شده از میکروساختارها داشته باشند. همچنین هدایت الکتریکی بهتری دارند. با استفاده از برهمکنش نانو ساختارها، مفاهیم جدیدی در ابزارهای الکترونیکی، مانند مدارهای کوچکتر و سریعتر، کارایی بسیار پیشرفته‌تر و مصرف برق بسیار کمتر پدید می‌آید.

 

 


تفاوت فناوری نانو با فناوریهای دیگر

در فناوری نانو تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست. بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرار می گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و … تغییر می‌یابد.

تفاوت این فناوری با فناوری‌های دیگر، وجود “عناصر پایه” است که به عنوان یک معیار ذکر می‌شود.

عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانو مقیاسی هستند، که خواص آنها در مقیاس بزرگتر فرق می‌کند .


عناصر پایه:

1- نانو ذرات

ذراتی با ابعاد 1-100 نانو‌متر در هر سه بعد. از مواد مختلفی تشکیل می‌شوند، مانند نانو ذرات فلزی، سرامیکی و

2- نانو لوله های کربنی

در سال 1991 کشف شد. لوله‌هایی از جنس گرافیت می باشند. می‌توانند تک یا چند دیواره باشند.

3- نانو کپسولها

کپسول‌هایی هستند که قطر نانومتری دارند و می‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد.


شاخه های فناوری نانو:

فناوری نانو منحصر به یک رشته خاص نیست، بلکه رشته‌ای میان رشته‌ای است، یعنی به علوم مختلف وابسته است.

با استفاده از پیشرفتهای علوم مختلف می توان به پیشرفتهای فناوری نانو دست یافت. بنابر این کاربردهای متفاوتـی را می‌توان برای این فناوری متصور شد. مانند کاربردهای الکترونیکی، پزشکی، زیستی و… که از نظر رشته ای ارتباط خاصی با یکدیگر ندارند. لذا ممکن است فناوری نانو رشته‌ای کاملاً گسسته به نظر آید، که موضوعات آن هیچ ارتباطی با هم ندارند.

برخی محققین فناوری نانو، این حوزه را به سه رشته تقسیم بندی می‌کنند که عبارتند از:

  • نانو فناوری مرطوب
  • نانو فناوری خشک
  • نانو فناوری محاسباتی       

 


نانو فناوری مرطوب:

این شاخه به مطالعه سیستم‌های زنده‌ای می‌پردازد که اساساً در محیط‌های آبی وجود دارند. دراین شاخه ساختمان مواد ژنتیکی، غشاء‌ها و سایر ترکیبات سلولی در مقیاس نانو‌متر مورد مطالعه قرار می گیرند. پژوهشـگران موفـق شده‌اند ساختارهای زیستی فراوانی تولید کنند. که بتوان نحوه عملکرد آنها را در مقیاس نانویی کنترل کرد.

این شاخه در برگیرنده علوم پزشکی، دارویی و به طور کلی علوم و روشهای مرتبط با زیست فناوری است .


نانو فناوری خشک :

این شاخه‌، از علوم پایه مانند شیمی و فیزیک مشتق می‌شود و به مطالعه ساختارهای مواد از قبیل کربن‌، سیلیکون و مواد غیر آلی و فلزی می پردازد‌. نکته قابل توجه این است که الکترونهای آزاد که در فناوری مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واکنشها می‌شوند، در فناوری خشک خصوصیات فیزیکی ماده را پدید میآورند. در نانو فناوری خشک کاربرد مواد نانویی در الکترونیک، مغناطیس و ابزارهای نوری مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

برای مثال طراحی و ساختن میکروسکوپ‌هایی که بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانومتر مورد مطالعه قرار داد.


نانو فناوری محاسباتی :

در بسیاری از مواقع ابزار آزمایشگاهی موجود برای انجام برخی از آزمایشهای نانومتریک مناسب نیستند، لذا در مواردی چنین:

از رایانه ها برای شبیه سازی فرآیندها و واکنش‌های اتم‌ها و مولکول‌ها استفاده می‌شود. شناختی که به وسیله محاسبه به دست می‌آید، باعث می‌شود که زمان لازم برای پیشرفت نانو فناوری خشک بطور محسوسی کاهش یابد و البته تاثیر مهمی در نانو فناوری مرطوب نیز خواهد داشت.


روش های ساخت در فناوری نانو:

اصولا در فناوری نانو دو روش برای ساخت محصولات نانویی وجود دارد:

الف: روش پایین به بالا

منظور از پایین به بالا، چینش اتم به اتم، مولکول به مولکول از یک ماده کنار هم بطور دلخواه جهت ایجاد و ساخت مواد جدید نانومتری است.

در این روش مواد جدید با چینش اتمی خاص و منحصر بفرد می توانند ساخته شوند .

ب: روش بالا به پایین

در این روش برای رسیدن به نانو مواد، باید ذرات و ترکیبات بزرگتر ماده را با استفاده از روش‌های متداول مانند خرد کردن، در چند مرحله به مواد در مقیاس نانومتری تبدیل کنیم .

دانشمندان به دنبال یافتن روش‌هایی هستند، که بتوانند بصورت خود تکثیری، خود چینی و…. مواد نانو‌متری را تولید کند‌.


خود چینی:

جذب اتم‌ها و مولکولهای مواد بطور هوشمندانه توسط خودشان، به منظور ایجاد ساختار به هم پیوسته و منظم.

درباره نویسنده

احسان واعظیان

کارشناس ارشد مدیریت بازرگانی است . علاقه به قهوه، سیر و سفر و پاکیزگی دارد .

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

چهارده + پنج =