نانوتکنولوژی

احتمالاً کلمه نانوتکنولوژی را از رسانه ها شندیده اید اما بیایید با هم قدری دقیق تر وارد این واژه شویم فناوری اندازه های در حدود نانومتر است که شامل تحقیقات و فناوری در سطوح اتمی و مولکولی و ابر مولکولی در محدوده ای بین ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر می شود و اگه باز هم بخواهیم واژه را دقیق تر معنا کنیم باید بدانیم نانو پیشوندی است که قبل از هر کلمه ای قرار گیرد , ابعاد آن را۱۰۹ بار کوچکتر می کند یعنی هر نانومتر ۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱ ۰ متر است البته هدف نانوتکنولوژی ساخت همه نوع وسیله در ابعاد نانومتری نیست مسلماً استفاده از یک عینک و یا اتومبیل در ابعاد نانومتری کار بسیار دشواری است

احتمالاً کلمه نانوتکنولوژی را از رسانه ها شندیده اید اما بیایید با هم قدری دقیق تر وارد این واژه شویم .فناوری اندازه های در حدود نانومتر است که شامل تحقیقات و فناوری در سطوح اتمی و مولکولی و ابر مولکولی در محدوده ای بین ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر می شود و اگه باز هم بخواهیم واژه را دقیق تر معنا کنیم باید بدانیم نانو پیشوندی است که قبل از هر کلمه ای قرار گیرد ، ابعاد آن را۱۰۹ بار کوچکتر می کند . یعنی هر نانومتر ۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱/۰ متر است . البته هدف نانوتکنولوژی ساخت همه نوع وسیله در ابعاد نانومتری نیست مسلماً استفاده از یک عینک و یا اتومبیل در ابعاد نانومتری کار بسیار دشواری است .

هدف نانوتکنولوژی

هدف نانوتکنولوژی ، دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتم ها و یا مولکول ها و استفاده از مواد و سیستم هایی با تواناییهای جدید و کارهای تازه است که اینها همه نتیجه نتیجه ابعاد کوچک آنها می باشد.برای مثال تصور کنید که برای انجام یک عمل جراحی شما جراح خود را ببلعید ! این ماشین کوچک جراحی وارد بدن شما می شود و عملیات لازم را انجام می دهد و در هر مرحله تصاویر را به بیرون مخابره می کند . یک جراحی کامل بدون هیچ برش و کار اضافی ! یا مثلاً داروهایی را تصور کنید که دقیقاً اتم به اتم مطابق نیاز بدن طراحی شده اند و می دانند به کجای بدن اثر کنند و کدام سلولها را مداوا کنند .

" ما آینده را اتم به اتم می سازیم "

این شعار جالب نانوتکنولوژی است .

وسایل مکانیکی که بشر می سازد به او این امکان را می دهد که کارهایی فراتر از حد توانایی فیزیکی اش انجام دهد ، مثلاً پیمودن مسافت ۱۰۰ کیلومتر در یک ساعت ! اتومبیل ... علم نانویی و تولید در مقیاس نانو هم این توانایط را به ما می دهد که بتوانیم پا فراتر از محدودیتهای اندازه ای که به طور طبیعی حاکم است بگذاریم و درست روی واحدهایی ساختاری مواد کار کنیم ، جایی که خاصیت مواد مشخص می شود و با تغییر در آنها می توان خواص مواد را کاملاً قابل کنترل تغییر داد .

قدمت نانوتکنولوژی

قدمت نانوتکنولوژی و کاربرد آن در طبیعت به ابتدای خلقت حیات باز می گردد . اولین شیوه حیات ، موجودات تک سلولی ... اگر دقیق تر وارد شویم مولکولهای RNA , DNA و ژنها ! مولکولهایی هستند که اطلاعات بنیادین ساختار حیات آن موجود زنده را به طور کامل شامل می شوند . تمام اطلاعات و کدهای لازم برای تولید موجودی مشابه خود . ماشین بسیار ریزی داریم که بلد است مشابه خود تولید کند ، که در علم نانو به یک " نانو اسمبلر " تعبیر می شود . اما از زمانی که انسانها به تولید مواد نانوساختاری و کاربرد آنها در زمینه های مختلف ابراز علاقه نمودند بیش از دو دهه نمی - گذرد و انتشار مقالات در این موضوع نسبتاً جدید است .

" آن پایین فضای زیادی است "

این عنوان نخستین سخنرانی بود که موضوع نانوتکنولوژی در آن مطرح شد و ارائه دهنده آن یکی از نوابغ عالم فیزیک و برنده جایزه نوبل فیزیک ریچارد فاینمن در ۱۹ دسامبر ۱۹۵۹ در سمینار انجمن فیزیک امریکا بود . او در این سخنرانی به بررسی شاخه ای از علم پرداخت که تا آن روز کار اندکی در آن زمینه انجام گرفته- بود ولی او امیدوار بود که بتوان کارهای بیشتری انجام داد . وی در آن زمان اظهار داشت "تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم ، اصول فیزیک بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی زنند . " او فرض را بر این قرارداد که اگر دانشمندان فرا گرفته اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه ها را با مقیاسهای کوچک بسازند ، پس ما خواهیم توانست که آنها را کوچک و کوچکتر کنیم . در واقع آنها به مرزهای حقیقی شان در لبه های نا معلوم کوانتوم نزدیک می شوند و فقط هنگامی این کوچک شدن متوقف می شود که خود اتم ها تا حد زیادی ناپایدار شده و یا غیر قابل فهم گردند . فاینمن فرض کرد که وقتی زبان یا سبک خاص اتم ها کشف شوند ، طراحی دقیق مولکولها امکان پذیر خواهد بود ، به طوری که یک اتم را در مقابل اتم دیگر به نوعی قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم .

صنایع بزرگ یا کوچک ؟

در بحبوحهٔ سالهای صنعتی کلمهٔ بزرگ از اهمیت ویژه ای برخوردار بود . مثل علوم بزرگ ، پروژه های مهندسی بزرگ و ... حتی کامپیوترها در دهه ۱۹۵۰ تمام طبقات ساختمان را اشغال می کردند . ولی از وقتی فاینمن نظرات و منطق خود را بازگو کرد ، جهان صنعت روندی به سوی کوچک شدن در پیش گرفت .

دو جایزه ۱۰۰۰ دلاری !

فاینمن در پایان سخنرانی مفصل خود پس از شمردن مزایای رفتن به ابعاد کوچکتر ، رقابتهایی برای پیشبرد این علم در سطح جامعه علمی مطرح کرد . در جهت جنبهٔ تفریحی رقابتهایی در سطح دبیرستانی پیشنهاد کرد . وی عنوان کرد : " دبیرستان " لس آنجلس " می تواند سنجاقی برای دبیرستان " ونس " بفرستد که روی آن نوشته : " هوا چطور است ؟ " و آنها سنجاق را برگردانند در حالیکه روی آن در قسمت سوزنی آن نوشته : " بد نیست " . وی همچنین دو جایزه ۱۰۰۰ دلاری در نظر گرفت . اولی برای کسی که بتواند اطلاعات را از روی صفحه کتاب بردارد و روی یک بیست و پنج هزارم مساحت کوچکتر در مقیاس خطی قرار دهد ، بطوریکه توسط میکروسکوپ الکترونی خوانده شود و جایزه دوم برای کسی که اولین موتور الکتریکی چرخشی را در ابعاد یک شصت و چهارم اینچ مربع بسازد و البته چند ماهی نگذشت که فردی جایزه دوم را از فاینمن دریافت کرد !

ابداع کلمه نانوتکنولوژی

، برای اولین بار کلمه نانوتکنولوژی توسط یک محقق ژاپنی به نام نوبوهیکو تانی گوچی در سال ۱۹۷۴ ابداع شد . بسیاری از ایده های ارائه شده در سخنرانی فاینمن از قبیل تهیه رونوشت الکترونیکی از کتابها ، تولید میکروسکوپهای الکترونی بسیار قوی و یا ساخت کامپیوترهای فوق العاده کوچک اکنون تا حد زیادی بوقوع پیوسته است . لیکن موارد دیگری مثل الگو برداری از روی موجودات زنده هنوز تا رسیدن به راهکارهای علمی راه طولانی در پیش دارند .

ساخت قفس های مولکولی ۶۰C

یکی از موفقیتهای دانشمندان در زمینه نانوتکنولوژی است . در سال ۱۹۸۵ ریچارد اسمالی ( برنده نوبل شیمی ۱۹۹۶ ) توانست به شکل دهی جدیدی از اتمهای کربن به شکل قفس های مولکولی حاوی ۶۰ اتم کربن دست یابد . در سال ۱۹۹۱ اولین نانوتیوب کربنی ( نانو لوله ای که دیوارهای آن از اتمهای کربن است ) با استحکام خارق العاده و خواص الکتریکی جالب توسط سومسیو - ایجمیا ساخته شد . دو سال بعد نخستین آزمایشگاه نانوتکنولوژی در دانشگاه رایس راه اندازی گردید . در سال ۱۹۹۹ اولین سوئیچ الکترونیکی تک مولکولی در دانشگاه ییل ابداع شد . از آن پس تحقیقات گسترده ای در رابطه با طراحی و ساخت مواد نانو ساختاری برای کاربردهای مختلف در زمینه های جداسازی ، داروئی ، شیمیایی ، بیوتکنولوژی ، محیط زیست ، انرژی ، الکترونیک و حتی ساخت موتورهای الکتریکی مینیاتوری انجام گرفته است . یکی از نویدهای نانوتکنولوژی است . در واقع پیشگامان نانوتکنولوژی بر این باورند که این فن آوری توانایی لازم برای کاهش مشکلات زیست محیطی را از طریق شناخت و کنترل بهینه آلاینده ها داراست . علاوه بر این استفاده از نانوتکنولوژی همراه با توسعه فن آوریهای جدید سبز است که منجر به حذف بخش اعظمی از محصولات جانبی ناخواسته می شود به طور مثال با کنترل دقیق فرآیند تولید ، محصول مورد نظر را به طور خالص تولید می کنیم .

---