نانو تکنولوژی علم ابعاد خیلی کوچک

نانو تکنولوژی (Nanotechnology) در ترجمه لفظ به لفظ به معنی تکنولوژی بسیار کوچک است. نانو به معنی بسیار بسیار کوچک است (مقیاس ۱۰ به توان ۹- بار کوچک تر نیز معنی می شود).اما این تعریف نمی تواند معنای واقعی نانو تکنولوژی را برساند، زیرا از این ترجمه لفظ به لفظ چنین برمی آید که علم نانو تنها به ساخت اشیای بسیار بسیار کوچک می پردازد؛ در حالی که پیش از این هم اشیای بسیار کوچک ساخته می شدند، اما آن فرآیند نانو تکنولوژی نامیده نمی شد.
باید گفت که ساخت وسایلی با مقیاس چند میلیارد واحد کوچک تر، تنها یکی از ابعاد نانو تکنولوژی به شمار می رود.
ترجمه علمی «نانو تکنولوژی» که در میان دانشمندان این فناوری بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، دریچه های مرموز نانو تکنولوژی را بر ما آشکار می کند.«نانو تکنولوژی» تازه ترین فناوری ای است که بشر به آن دست یافته است. در این تکنولوژی سعی می شود با استفاده از خواص مولکولی مواد موجود در طبیعت، وسایلی ساخته شود تا از مشکلات وسایل فعلی بکاهد و در ضمن کارآیی آنها را نیز چندین برابر کند. برای نمونه، لباسی را که به تن می کنید در نظر بگیرید، بعد از مدت کوتاهی کثیف می شود، آن را می شویید و در نتیجه به اتو احتیاج پیدا می کند؛ یا اینکه ترجیح می دهیم لباسمان در تابستان خنک و در زمستان گرم باشد. حال نقش نانو تکنولوژی در این میان چیست؟
با استفاده از فناوری جدید نانو، دانشمندان توانسته اند پارچه ای تولید کنند که هیچ وقت کثیف نشود، یعنی هیچ نوع آلودگی روی آن ننشیند جالب تر آنکه اگر چروک شود، فقط با یکبار تکان دادن صاف می شود.استفاده محققان از تکنولوژی نانو در تولید چنین پارچه ای، به معنای آن نیست که ما پارچه ای در مقیاس کوچک تولید کرده ایم، بلکه فناوری نانو، تغییراتی در خواص مولکول های تشکیل دهنده پارچه صورت می دهد و به این ترتیب پارچه هیچگاه کثیف نمی شود و....
با استفاده از نانو، خواص مولکول ها تغییر می یابد، اما ماده ای که از این مولکول ها ساخته می شود، تمام خواص مولکول ها را در خود دارد.
● علم یا تکنولوژی
در نگاه اول این گونه به نظر می رسد که نانو یک علم باشد، زیرا با استفاده از آن در خواص مولکولی مواد تغییراتی ایجاد می کنیم.اما آیا نانو به واقع علمی نوین در قرن ۲۱ است؟
هنرمندان عصر ما بر این عقیده اند که دوره خلق آثار تازه به پایان رسیده است و باید با نگاهی مجدد به آثار هنرمندان پیشین، هنر آنها را از زاویه دیگری به مردم نشان داد، احتمالا شما هم برخی از این آثار هنری مدرن را که بسیار عجیب هم به نظر می رسند، مشاهده کرده اید.
دانشمندان نیز به تازگی به این نتیجه رسیده اند که دوره کشف علوم جدید پایان یافته است و شاید موقع آن رسیده باشد تا از زاویه ای دیگر به علوم مختلف نگاه شود. آنها معتقدند که می توانند با تغییر در خواص مولکولی مواد، کارآیی آنها را بهبود دهند. به همین دلیل از نانو به عنوان یک تکنولوژی یا فناوری نوین بهره می برند.«نانو تکنولوژی» در واقع می کوشد با نگاهی مجدد به وسایل، سیستم ها و موادی که تاکنون ساخته شده است، عیوب آنها را برطرف کند.
● تاریخچه نانو تکنولوژی در دنیا
بعد از دهه ۹۰ که فناوری اطلاعات هیاهوی بسیاری در جهان به پا کرد، در آغاز قرن بیست ویکم دانشمندان تمرکز خود را بر فناوری نوینی معطوف کردند که به عقیده عده ای می تواند آینده بشر را متحول کند. نانو تکنولوژی دارای سابقه زیادی نیست. این موضوع برای نخستین بار حدود ۴۰ سال پیش، در سال ۱۹۵۹ توسط ریچارد فینمن، دانشمند کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، مطرح شد. او گفت:« اگر دانشمندان ترانزیستور ها را ساخته اند، ما با علم اتمی می توانیم همین ترانزیستور ها را با مقیاس بسیار کوچک بسازیم». او قصد داشت با قرار دادن اتم ها در کنار یکدیگر کوچکترین مصنوعات بشری را بسازد.
بعدها اریک درکسلر، دانشجوی رشته کامپیوتر برای پروژه فارغ التحصیلی خود، دانشمند بزرگ هوش مصنوعی دکترمینسکی - پدر علم هوش مصنوعی- را به عنوان استاد راهنما برگزید. درکسلر علاقه زیادی به نظریه های فینمن ( ساخت سیستم ها در ابعاد نانو) داشت. وی بعد از اخذ درجه استادی علوم کامپیوتر، نظریه نانو تکنولوژی را بنا نهاد. نخستین مقاله وی در زمینه نانو تکنولوژی در سال ۱۹۸۱ و با موضوع نانو تکنولوژی مولکولی به چاپ رسید. درکسلر نخستین کسی بود که در سال ۱۹۹۱ از دانشگاه MIT مدرک دکتری نانو تکنولوژی را دریافت کرد. وی هم اکنون رئیس انیستیتو Foresight و Research Fellow است.بعدها کشورهای توسعه یافته، برنامه ریزی های گسترده ای را برای فعالیت های تحقیقاتی و صنعتی در زمینه نانو تکنولوژی تدوین کردند.
● نانو تکنولوژی در ایران
در ایران چند سالی است که تکنولوژی نانو به عنوان یکی از مهمترین تحقیقات زیر بنایی کشور مورد توجه قرار گرفته است.
در کشور ما نیز برای برخورداری از فناوری های نوین تلاش هایی صورت گرفته است. در سال ۱۳۶۲ هجری شمسی (۱۹۸۴ میلادی) میرحسین موسوی (نخست وزیر وقت) با توجه به اهمیت فناوری روز دنیا «دفتر بررسی ها و مطالعات علمی و صنعتی» را تاسیس کرد.
هدف این دفتر، مشاوره علمی و صنعتی در زمینه تکنولوژی های نوین بود. این دفتر در زمان آقای هاشمی رفسنجانی نیز به کار خود ادامه داد، تا اینکه در زمان محمد خاتمی به «دفتر همکاری تکنولوژی» تغییر نام یافت. این دفتر علاوه بر مطالعه و تحقیق در زمینه تکنولوژی های نوین و مدیریت تکنولوژی در ایران، با دستگاه های کشور در زمینه بسط و گسترش فناوری روز دنیا همکاری می کند.
در چند سال اخیر برنامه ریزان کشور بنا بر اهمیت بسیار زیاد نانو تکنولوژی، سیاست های تشویقی خوبی را برای حمایت از تحقیقات در این بخش به کار گرفته اند. شاید آخرین اقدام دولت برای حمایت از نانو تکنولوژی، اختصاص بودجه ای برای تشویق محققان این بخش باشد. جشنواره خوارزمی نیز نشان می دهد که برخی مواقع تحقیقات بسیار موثری در این زمینه در ایران صورت می گیرد که البته با توجه به نقش این فناوری نوین در توسعه یافتگی کشورها، بسیار حائز اهمیت خواهد بود.
● شیشه هایی که کثیف نمی شوند
دانشمندان به تازگی موفق به ساخت مایعی شده اند که مانع از ماندن آب یا هر نوع آلودگی دیگر بر سطوحی همچون شیشه و کروم می شود. پوشش محافظ شیشه، ماده ای است که باعث می شود هر نوع آلودگی روی شیشه خود به خود در کمتر از یک ثانیه پاک شود. این ماده که به صورت مایع است، با آغشته کردن سطح شیشه به یک لایه نازک و نامرئی، از نشستن هر جرمی روی شیشه جلوگیری می کند. این مایع به مولکول های سطح شیشه می چسبد و باعث منحرف شدن آب و هر نوع آلودگی دیگر از روی شیشه می شود.
باید توجه کنید که این ماده به شکل یک لایه نیست که روی سطوح کشیده شود، بلکه حاصل یک تغییر شیمیایی در سطح مولکولی است که از آلوده شدن سطوح جلوگیری می کند. این ترکیب آب گریز، نمی گذارد آب یا هر ذره دیگری روی سطح شیشه یا کروم بنشیند. این ماده، بسیار نازک و شفاف است وبا چشم دیده نمی شود؛ در نتیجه سطوح شفاف مانند شیشه ها و لنزهای دوربین نیز با آن به راحتی محافظت می شوند. ذرات نانو روی مولکول های سطح می چسبند و مانع از نفوذ هر نوع ماده دیگر روی آن می شوند. آب هرگز روی سطوح آغشته با این ماده نمی ایستد، بنابراین اگر جسمی روی این سطوح بنشیند، تنها با ریختن آب یا باریدن باران پاک خواهد شد.
اگر با میکروسکوپ به سطح شیشه نگاه کنیم، می بینیم که سطوح شیشه ای کاملا صاف نیستند. شیشه هایی که با استفاده از فناوری نانو ساخته می شوند، اجازه می دهند آلودگی ها با آب ترکیب شوند و به این ترتیب بدون دخالت هیچ ماده دیگری از روی شیشه سر بخورند. این مواد همچنین مانع از رسوب نمک ها روی سطوح شیشه ای می شوند. همچنین مواد مذکور به وسیله آب، مواد پاک کننده یا فشار فیزیکی از سطح شیشه جدا نمی شوند. این محصول نانو از وضوح شیشه ها و همچنین شفافیت آنها نمی کاهد. نگهداری این شیشه ها نیز بسیار ساده و کم هزینه است.
● نانو تکنولوژی در بدنه اتومبیل
امروزه «نانو تکنولوژی» فناوری پوشش اجسام را به شدت تحت تاثیر قرار داده است. در این فناوری، موادی در مقیاس نانو روی اجسام را می پوشانند که بسیاری از خواص منفی اجسام را خنثی می کنند. هدف اصلی این تکنولوژی، کاهش آلودگی های زیست محیطی، جلوگیری از اتلاف انرژی و افزایش مقاومت در برابر خوردگی است.یکی از انواع پوشش های نانو تکنولوژی (نانو ذرات طلا) هستند. موارد استفاده از این مواد اپتیک، الکترونیک، کاتالیست ها و نیز ماده رنگزا در صنعت رنگ است. یکی دیگر از موارد مهم استفاده از پوشش های نانو تکنولوژی، در صنعت «خودرو سازی» است.
با پوشش دادن بدنه اتومبیل با نانو ذرات طلا می توان «براق» بودن بدنه اتومبیل را دوام بخشید. این خاصیت که (effect Color-flop) نام دارد، باعث می شود ناحیه روشن به دلیل بازتاب نور از ذرات آلومینیم، قرمز روشن دیده شود و چون در ناحیه سایه تقریبا بازتاب نداریم، تیره رنگ به نظر می رسد.
با کمک این فناوری، نواحی زاویه دار بدنه اتومبیل مدور به نظر می رسند. ضخامت این ترکیب نانو حدود ۱۰ تا ۳۰ نانومتر است. این ماده، خمیری شکل و متشکل از دولایه است. لایه اول شامل ذرات برگچه ای شکل آلومینیم است که به عنوان آستری روی فلز به کار می روند و لایه دوم که همان نانو ذرات طلا هستند روی آستری اعمال می شوند.
با نانو تکنولوژی بدون آنکه جنس بدنه اتومبیل و قالب های آن را تغییر دهیم، تنها با Nanolaminate (پوشاندن سطح اتومبیل با مواد نانو ذرات طلا) با هزینه ای بسیار اندک جلوه، زیبایی و دوام رنگ اتومبیل را افزایش می دهیم.
● نانو ساختار کردن فولاد و فلزات معمولی
پژوهشگران دانشگاه هوایی یوفای روسیه، موفق به ابداع تکنیکی برای تغییر ساختار فلزات و آلیاژهای معمولی به موادی با ساختار نانو و خواص برتر شدند.
پروفسور ولادیمیر استلاریف، پژوهشگر این دانشگاه و از محققان این طرح، درباره تکنیک ابداعی محققان گروه تحقیقاتی این دانشگاه که به «تغییر شکل پلاستیک شدید» موسوم است، می گوید: با استفاده از روش تغییر شکل پلاستیک شدید که برای نخستین بار در دنیا ارائه شده، این امکان فراهم آمده است که ساختار مواد و آلیاژهای عادی را با عبور از درون یک قالب تحت فشارهای بالا به حالت نانو تبدیل کرد.در یکی از روش های به کار رفته، فولاد یا آلیاژ معمولی از درون قالبی با حفره های دارای زاویه ۹۰ درجه عبور داده می شود و طی فرآیند کوچک سازی دانه های ریزساختار از ابعاد میکرومتری به نانو متری تبدیل می شدند. طی این فرآیند که با عملیات تزریق اکستروژن و اعمال حرارت همراه است، شرایط لازم برای تغییر ساختار آلیاژ فراهم می شود.
با تغییر ساختار ایجاد شده و استفاده از (نانو تکنولوژی)، سختی و استحکام مکانیکی آلیاژ تا چندین برابر افزایش می یابد که از لحاظ کاربردهای صنعتی فولاد و سایر آلیاژها از اهمیت بسیاری برخوردار است.
با استفاده از نانو، خواص مولکول ها تغییر می یابد، اما ماده ای که از این مولکول ها ساخته می شود، تمام خواص مولکول ها را در خود دارد.
ساخت وسایلی با مقیاس چند میلیارد واحد کوچک تر، تنها یکی از ابعاد نانو تکنولوژی به شمار می رود.
«نانو تکنولوژی» می کوشد با نگاهی مجدد به وسایل، سیستم ها و موادی که تاکنون ساخته شده است، عیوب آنها را برطرف کند.
نانو تکنولوژی دارای سابقه زیادی نیست. این موضوع برای نخستین بار حدود ۴۰ سال پیش، در سال ۱۹۵۹ توسط ریچارد فینمن، دانشمند کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، مطرح شد.
با استفاده از فناوری جدید نانو، دانشمندان توانسته اند پارچه ای تولید کنند که هیچ وقت کثیف نشود، یعنی نوع آلودگی روی آن ننشیند جالب تر آنکه اگر چروک شود، فقط با یکبار تکان دادن صاف می شود.
در ایران چند سالی است که تکنولوژی نانو به عنوان یکی از مهمترین تحقیقات زیر بنایی کشور مورد توجه قرار گرفته است.

سعید توجهی

منبع : روزنامه کارگزاران