همه چیز درباره نانو تكنولوژی

در دو دهه اخیر, پیشرفتهای تكنولوژی وسایل و مواد با ابعاد بسیار كوچك به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده كه تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد كرد , پیش می رود

در دو دهه اخیر، پیشرفتهای تكنولوژی وسایل و مواد با ابعاد بسیار كوچك به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده كه تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد كرد ، پیش می رود . برای احساس اندازه های مادون ریز ، قطر موی سر انسان را كه یك دهم میلیمتر است در نظر بگیرید ، یك نانومتر صدهزار برابر كوچكتراست ۹- ۱۰متر . تكنولوژی و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل ، اندازه گیریها و تولیداتی سروكار خواهد داشت كه چنین ابعاد مادون ریزی دارند . درحال حاضر پروسه های در ابعاد چند مولكول قابل طراحی و كنترل است . همچنین خواص مكانیكی ، شیمیایی ، الكتریكی ، مغناطیسی ، نوری و... مواد در لایه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درك و تحلیل و سنجش است . تكنولوژی درقرن گذشته در هرچه ریزتر كردن دانه های بزرگتر پیشرفت چشمگیری داشت ، بطوریكه به مزاح گفته شد كه دیگر كشف ذرات ریز اتمی ((Sub-Atomic)) نه تنها جایزه نوبل ندارد ، بلكه به آن جریمه هم تعلق می گیرد ! تكنولوژی نو درقرن حاضر مسیر عكس را طی می كند . یعنی مواد مادون ریز را باید تركیب كرد تا دانه های بزرگتر كارآمد به وجود آ ورد .

درست همان روشی كه در طبیعت برای تولید كردن حاكم است . مجموعه های طبیعی ، تركیبی از دانه های مادون ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه های در حدود نانو است .

اثر تحقیقات در فناوریهای مادون ریز هم اكنون در درمان بیماریها و یا دست یافتن به مواد جدید به ظهور رسیده است . موارد بسیاری در مرحله تحقیقات كاربردی و آزمایشی است .اكنون ساخت رایانه های بسیار كوچكتر و میلیونها بار سریعتر در دستور كار شركتهای تحقیقاتی قرار دارد .

در بیانی كوتاه نانوتكنولوژی یك فرایند تولید مولكولی است . همانطور كه طبیعت مجموعه ها را بطور خودكار مولكول به مولكول ساخته و روی هم مونتاژ كرده است ، ما هم باید برای تولید محصولات جدید ، با این اعتقاد كه هرچه در طبیعت تولید شده قابل تولید در آزمایشگاه نیز هست ، نظیر طبیعت راهی پیدا كنیم . البته منظور این نیست كه چند هسته از مواد راپیدا كنیم و با رساندن انرژی و خوراك پس از چند سال یك نیروگاه از آن بسازیم كه شهری را برق دهد . بلكه برای تركیب و تكامل خودكار تولیدات مادون ریزكه به نحوی در مجموعه های بزرگتر مصرف دارد ، راهی بیابیم . در اندازه های مادون ریز ، روشها و ابزارآلات متعارف فیزیكی مانند تراشیدن و خم كردن و سوراخ كردن و...جوابگو تیستند .

برای ساختن ماشینهای ملكولی باید روش پروسه های طبیعی را دنبال كرد .

با تهیه نقشه های ساختاری بدن یعنی آرایش ژنها و DNA كه ژنم نامیده شده است و به موازات آن دست یافتن به تكنولوژی مادون ریز ، در دراز مدت تحولات بسیاری در هستی ایجاد خواهد شد . تولید مواد جدید ، گیاهان ، جانداران و حتی انسان متحول خواهد شد . اشكالات ساختاری موجودات در طبیعت رفع می شود و با تركیب و خواص اورگانیك گیاهان و جانوران ، موجودات جدیدی با خواص فوق العاده و شخصیتهای متفاوت بوجود خواهد آمد .آینده علوم و مهندسی كه چندین گرایشی Multi- Disciplinary )) است ، به طرف تولید ماشینهای مولكولی سوق داده خواهد شد تا در نهایت بتواند مجموعه های كارآیی از پیوندهای ارگانیك و سایبریك را عرضه نماید .

هستی را به رایانه ( سخت افزار ) و برنامه ( نرم افزار ) كه دو پدیده مختلف ولی ادغام شده هستند ، می توان تشبیه كرد . سخت افزار مصداق ماده ( اغلب اتم هیدروژن ) و نرم افزار یا برنامه ، قابلیت نهفته در خلقت آن است .

اتم به نظر ساده و ابتدایی هیدروژن در طی میلیاردها سال با قابلیت نهفته در خود توانسته است میلیونها نوع آرایش مختلف را در هستی بوجود آورد . بشر از بوجود آوردن اساس ماده عاجز است . ولی در برنامه ریزیهای جدید و یافتن اشكال دیگری از آنچه در طبیعت وجود دارد ، پیش خواهد رفت . طبیعت را خواهد شناخت و به اصطلاح ، قفلهای شگفت آور آن را باز خواهد كرد . احتمالا انسان در شرایط مناسبتری از درجه حرارت و فشار كه درتشكیل طبیعی مواد مختلف از هیدروژن لازم است ، بتواند اتمهای مورد نباز خود را تولید كند ، سیارات دیگری را در نهایت در اختیار بگیرد و بعید نیست كه نواده های دوردست ما بتوانند در نیمه های راه ابدیت در اكثر نقاط جهان هستی و كهكشانها سكنی گزینند.

به احتمال زیاد قبل از پایان هزاره سوم انسانها در بدن خود انواع لوازم مصنوعی و دیجیتالی راخواهند داشت. . از بیماری ، پیری ، درد ستون فقرات ، كم حافظه ای و... رنج نخواهند برد .قابلیت فهم و تحلیل اطلاعات در مغز آنها در مقایسه با امروز بی نهایت خواهد شد . در هزاره های آینده انسانهای طبیعی مانند امروز احتمالا برای مطالعات پژوهشی نگهداری شده و به نمونه های آزمایشگاهی و بطور حتم قابل احترام تبدیل خواهند شد و مردمان آینده از اینهمه درد و ناراحتی كه اجداد آنها در هزاره های قبل كشیده اند ، متعجب و متاثر خواهند بود .

اكنون جا دارد همگام با تحولات جدید در مهندسی و علوم ، دانشگاهها و مراكز تحقیقاتی بطور جدی به پژوهشهای تكنولوژی مادون ریز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانیم مرزهای دانش روز را به نسلهای آینده تحویل دهیم و در تشكلهای جدید هستی سهمی داشته باشیم . باشد هرچه زودتر به خود آییم و عمق شكوهمند و معجزه آسای اندیشه بشررا دریابیم و از كوتاه بینی و افكار فرسوده موروثی فاصله بگیریم . گفته شیخ اجل سعدی در آینده مصداق واقعی تری خواهد داشت :

●چه انتظاری باید از نانوتكنولوژی داشت :

این تكنولوژی جدید توانایی آن را دارد كه تاثیری اساسی بر كشورهای صنعتی در دهه های آینده بگذارد . در اینجا به برخی از نمونه های عملی در زمینه نانوتكنولوژی كه بر اساس تحقیقات و مشاهدات بخش خصوصی به دست آمده است ، اشاره می شود .

انتظار می رود كه مقیاس نانومتر به یك مقیاس با كارایی بالا و ویژگیهای منحصربفرد ، طوری ساخته خواهند شد كه روش شیمی سنتی پاسخگوی این امر نمی تواند باشد .

۱ـ نانوتكنولوژی می تواند باعث گسترش فروش سالانه ۳۰۰ میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادیها و ۹۰۰ میلیون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده شود .

۲ـ نانوتكنولوژی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، كیفیت و تواناییهای جسمی بشر را افزایش خواهد داد .

۳ـ تقریبا نیمی از محصولات دارویی در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده متكی به نانوتكنولوژی خواهد بود كه این امر ، خود ۱۸۰ میلیارد دلار نقدینگی را به گردش درخواهد آورد .

۴ـ كاتالیستهای نانوساختاری در صنایع پتروشیمی دارای كاربردهای فراوانی هستند كه پیش بینی شده است این دانش ، سالانه ۱۰۰ میلیارد دلار را طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده تحت تاثیر قرار دهد .

۵ـ نانوتكنولوژی موجب توسعه محصولات كشاورزی برای یك جمعیت عظیم خواهد شد و راههای اقتصادی تری را برای تصویه و نمك زدایی آب و بهینه سازی راههای استفاده از منابع انرژیهای تجدید پذیر همچون انرژی خورشیدی ارائه نماید . بطور مثال استفاده از یك نوع انباره جریان گذرا با الكترودهای نانولوله كربنی كه اخیرا آزمایش گردید ، نشان داد كه این روش ۱۰ بار كمتر از روش اسمز معكوس ، آب دریا را نمك زدایی می كند .

۶ـ انتظار می رود كه نانوتكنولوژی نیاز بشر را به مواد كمیاب كمتر كرده و با كاستن آلاینده ها ، محیط زیستی سالمتر را فراهم كند . برای مثال مطالعات نشان می دهد در طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده ، روشنایی حاصل از پیشرفت نانوتكنولوژی ،مصرف جهانی انرژی را تا ۱۰ درصد كاهش داده ، باعث صرفه جویی سالانه ۱۰۰ میلیارد دلار و همچنین كاهش آلودگی هوا به میزان ۲۰۰ میلیون تن كربن شود.

در چند سال گذشته بازارچند میلیارد دلاری برپایه نانوتكنولوژی كسترش یافته اند . برای مثال در ایالات متحده ، IBM برای هد دیسكهای سخت ، یك سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع كرده است .

Eastern Kodak و ۳M تكنولوژی ساخت فیلمهای نازك نانو ساختاری را به وجود آورده اند . شركت Mobil كاتالیستهای نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید كرده است و شركت Merckداروهای نانوذره ای را عرضه كرده است . تویوتا در ژاپن مواد پلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و Samsung Electronics در كره ، در حال كار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانولوله های كربنی هستند . بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یك بعدی بهره می گیرند ( نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لایه و سوپر لاستیكها ) . نظزیات جدید و روشهای مقرون به صرفه تولید نانوساختارهای دو و سه بعدی از موضوعات مورد بررسی آینده می باشند.

نانو تكنولوژی یا كاربرد فناوری در مقیاس یك میلیونیم متر، جهان حیرت انگیزی را پیش روی دانشمندان قرار داده است كه در تاریخ بشریت نظیری برای آن نمی توان یافت. پیشرفتهای پرشتابی كه در این عرصه بوقوع می پیوندد، پیام مهمی را با خود به همراه آورده است: بشر در آستانه دستیابی به توانایی های بی بدیلی برای تغییر محیط پیرامون خویش قرار گرفته است و جهان و جامعه ای كه در آینده ای نه چندان دور به مدد این فناوری جدید پدیدار خواهد شد، تفاوت هایی بنیادین با جهان مالوف آدمی در گذشته خواهد داشت.

---