پنجشنبه, ۱۱ بهمن, ۱۴۰۳ / 30 January, 2025
ساختن از پایین به بالا
در سالهای اخیر كمتر لغتی در علوم فیزیك و شیمی به اندازه " علوم نانو" و " نانوتكنولوژی" استعمال درست یا نادرست- داشته است."هیث -استاد شیمی دانشگاه كالیفرنیا -می‌نویسد : " چرا این همه علاقه‌مندی و اغراق‌گویی؟!" توضیح علاقه‌مندی نسبتا" ساده است: در ۱۵ سال گذشته ما شاهد انفجار ابزارهای سنجش نسبتا" ارزان قیمت ، مثل میكروسكوپی پروب‌اسكن‌كننده برای بازبینی و دستكاری مواد در مقیاس طولی نانومتر بوده‌ایم. در همین مدت، رشته‌های فراوانی كه نامربوط به این رشته بودند (مثل مهندسی برق و زیست‌شناسی) ، نیز متوجه فهم و كنترل پدیده‌های شیمیایی و فیزیكی در این مقیاس طولی و نوعا" ۱ تا ۱۰۰ نانومتر شده بودند. دانشمندان آموخته‌اند كه چگونه اندازه و شكل مواد مختلفی را در سطح اتمی و مولكولی كنترل كنند و در جریان كار آنها خواص جالب توجه و ذاتا" مفیدی را كه بسیاری از آنها غیرمنتظره بود، كشف كردند.
چادمیركین ، یك استاد شیمی كه بنیاد نانوتكنولوژی دانشگاه نورث‌وسترن را اداره می‌كند، می‌گوید: " این رشته در حال شكوفه‌زدن و تبدیل شدن به نیرویی برتر در علم در چندسال آینده است . تقریبا" یك قطار سریع‌السیر است، كه هیجان زیادی در موردش وجود دارد."
با این حال میركین خاطرنشان می‌كند : " در این زمینه اغراق‌گویی‌های فراوانی وجود دارد." بسیاری از گزافه‌گویی‌ها حاصل پیش‌بینی‌های خوش‌بینانه نانوتكنولوژیست‌های آینده‌نگر از علوم نانوی ابتدایی كنونی است. مثلا" نظریه‌پرداز نانوتكنولوژی ، اریك دركسلر، مدیر موسسه Foresight - در پالوآلتوی كالیفرنیا- و بعضی از همكارانش طرح ساخت اتم به اتم بازورهای رباتیك مولكولی را كه قادر به ساخت اشیای متفاوتی ازجمله بازوهای رباتیك دیگر هستند ارائه داده‌اند. در یك نظریه جسورانه دیگر، ابزارهای رباتیك برنامه‌ریزی شده كوچكتر از ۱۰۰ نانومترآزادانه در جریان خون انسان حركت كرده ، سلولهای سرطانی را شناخته و آنها را پیش از تبدیل شدن به تومور به صورت انتخابی نابود می‌كنند. بسیاری از دانشمندان مشتاق به علوم نانو، این ایده‌ها را افسانه‌های علمی تخیلی می‌دانند. مثلا" فراسر استودارت استاد شیمی دانشگاه UCLA می‌گوید :" این رشته شروع بدی داشته است . چون تصاویری از این دست در ذهن مردم نقش بسته است؛ مثلا" رباتهای شناكننده در جریان خون كه این یا آن موجود پلید را می‌كشند." در نتیجه این همه علاقه و گزافه‌گویی، تعریف نانوتكنولوژی تا حدّی نامشخّص می‌باشد- تا مقداری به خاطر این كه محقّقین زیادی ،حتّی آنها كه روی سیستمهای میكرومتری كار می‌كنند، سعی می‌كنند خودشان را زیر چتر نانوتكنولوژی نگه دارند. بعضی نانوتكنولوژی را با مفهوم دركسلری آن برای ساخت ماشینهای مولكولی قادر به دستكاری ماده با دقّت اتمی بكار می‌برند. از سویی دیگر گاهی نانوتكنولوژی به صورتی دربرگیرنده همه ، زیست‌شناسی مولكولی و شیمی تصویری كه میركین آن را " احمقانه" می‌نامد- در نظر گرفته میشود. برای اینكه مطمئن شوید لازم است بدانید شیمیدانان عادت به كار در مقیاس نانو متری داشته‌اند ولی به قول میركین:" ساخت یك تركیب آن از طریق شیمی سنتری مرسوم، یك نمونه نانوتكنولوژی نیست." ولی به اعتقاد او، استفاده از تكنیكهای خود چیدمانی برای ایجاد اندك اجزای مولكولی كه به صورت یك مولكول حلقوی بزرگ با ابعاد چندین نانومتری تلفیق شوند مورد برحقی از نانوتكنولوژی است. مورد دوم دارای این تفاوت عمده است كه ساختارها با دستگاههایی كه از ۱۵ سال گذشته به قبل موجود نبوده‌اند ، تولید، توصیف، دستكاری و حتّی دیده می‌شوند.میركین تأكید می‌كند : " نانوتكنولوژی یك رشته وابسته به ابزار است و این ابزارها به مرور در حال بهتر شدن هستند."
جنبه كلیدی دیگر نانوتكنولوژی این است كه مواد نانومتری خواص شیمیایی و فیزیكی متفاوتی نسبت به مواد انبوه ارائه میدهند، كه می‌تواند مبنایی برای فناوریهای جدید باشد. مثلا" دانشمندان دریافتند كه می‌توانند خواص الكترونی و در نتیجه نوری ذرات نانومتر ی را با تنظیم اندازه ذره تعیین كنند. بنابراین وقتی فلز طلا به صورت میله‌های نانومتری درمی‌آید، شدت فلوئورسانس آن بیش از ۱۰ میلیون برابر میشود. این تحقیق كه اخیرا" توسط گروه مصطفی السّیّد، استاد شیمی بنیاد فنّاوری جورجیا صورت گرفته، مشخّص شده است كه طول موج منتشره به طور خطی با افزایش طول میله افزایش می‌یابد، در حالی كه شدّت نور با مجذور طول آن زیاد میشود. السّیّد توضیح میدهد :" این نانوذرات نوع جدیدی از مواد محسوب می‌شوند، كه خواصشان نه تنها به تركیب شیمیایی،كه به اندازه و شكل نیز وابسته است." این خواص برای كاربردهای ذخیره نوری اطلاعات، سیستمهای فوق‌العاده سریع ارتباطات داده‌ای و تبدیل انرژی خورشیدی مورد توجه قرار گرفته اند. نانومواد از قبل نقشی كلیدی در برخی فنّاوری های تجاری بازی می‌كرده است. ولی این مقاله روی بعضی تحقیقات علوم نانو كه چندسال با ثمردهی تجاری فاصله دارد،تمركز یافته است. هرچند به دلیل نویددهی ایجاد تغییرات شگرف در تولید دستگاهها ، سنسورها، موتورها و بسیاری موارد دیگر، بسیار تكان‌دهنده است. این وسایل امروزه با یك مدل " بالا به پایین" ساخته می‌شوند. مثلا" در صنعت میكروالكترونیك از تكنیكهای لیتوگرافیك برای حك كردن بلورسیلیكون برای ایجاد مدارات و ابزارهای میكرومتری استفاده میشود. این تكنیك‌ها اخیرا" به نقطه‌ای پیشرفت كرده است،كه اشكالی با ابعاد نانومتری را نیز میتوان ساخت. هر ۱۸ تا ۲۴ ماه كه ابزارها ریزتر میشود تعدادی كه از آن میتوان در یك چیپ جا داد به دو برابر افزایش می‌یابد. ولی چیپ‌سازان برای ادامه روند كوچك‌سازی در دهه آینده به شدت تحت فشار خواهند بود. برای كوچك شدن به حوزه چند نانومتری، چیب‌ها دیگر پاسخگو نخواهند بود . به علاوه هزینه ساخت خطوط تولید جدیدی برای هر نسل جدید جیپ‌گران خواهد بود.
نانوتكنولوژی نوید یك راه‌حل ارزان قیمت " پایین به بالا" را در الكترونیك و دیگر وسایل ساخته‌شده از اجزای ساده‌تر مثل مولكولها و نانوساختارهای دیگر را میدهد. این روش مشابه عمل طبیعت در ایجاد ساختمانهای زیستی پیچیده است .
سوئیچ كردن با مولكولها :
آزمایشگاه هیث در خط مقدم تلاشهای انجام‌شده برای ساخت كامپیوتری از پایین به بالا- چیزی كه او آن را " نانوكامپیوتر الكترونی با چیدمان شیمیایی" می‌نامد- است. گروه او با همراهی یك شیمیدان به نام استانلی ویلیامز و یك معمار كامپیوتر به نام فیلیپ كوئك از آزمایشگاههای Hewlett-packard واقع در پالوآلتوی كالیفرینا، سبكهای معماری بسیاری برای چنین ماشینی مطرح كرده‌اند. و چندی بیشتر با همكاری گروه استودارت در UCLA شروع به ساخت آنها نمودند . هیث خاطرنشان می‌كند : " وقتی شما به مردم می‌گویید كه می‌خواهید كامپیوتری بسازید، آنها فكر می‌كنند شما در حال استخدام شدن در Intel هستید . مقصود ما چنین چیزی نیست." هدف او نشان دادن این مطلب است كه یك نانوكامپیوتر ساده را واقعا" میتوان ساخت. او با ذهنی مملو از چالشها می‌گوید :" ما فكر می‌كنیم این تمرینی سخت خواهد بود، كه سعی كنیم بفهیم چگونه یك چنین ماشینی را میتوان ساخت و سپس آن را عملا" بسازیم." ابتدا هیث توضیح میدهد كه پروژه شامل به نخ كشیدن دهها سوئیچ مولكولی و نانوسیم به صورت مدارات منطقی و مدارات حافظه و " فراهم‌آوری امكان گفتگوی آنها" است. سوئیچ‌های مولكولی‌ای كه محققینی UCLA روی آنها كار می‌كنند ،" زنجیره"ها(Catennan) ، "تسبیح"ها (Rotaxane) و "شبه تسبیح"هایی است كه در دهه گذشته در آزمایشگاه استودارت ایجاد شده‌اند. ساده‌ترین مثال این قبیل سوئیچ‌ها ، یك حلقه مولكولی است كه به صورت مكانیكی به یك حلقه متفاوت دیگر زنجیر شده ( تا یك زنجیره را تشكیل دهد) یا روی یك مولكولی به بند كشیده شده است. ( تا یك تسبیح یا شبه تسبیح را شكل دهد) .
ایران مسعود پزشکیان دولت چهاردهم پزشکیان مجلس شورای اسلامی محمدرضا عارف دولت مجلس کابینه دولت چهاردهم اسماعیل هنیه کابینه پزشکیان محمدجواد ظریف
پیاده روی اربعین تهران عراق پلیس تصادف هواشناسی شهرداری تهران سرقت بازنشستگان قتل آموزش و پرورش دستگیری
ایران خودرو خودرو وام قیمت طلا قیمت دلار قیمت خودرو بانک مرکزی برق بازار خودرو بورس بازار سرمایه قیمت سکه
میراث فرهنگی میدان آزادی سینما رهبر انقلاب بیتا فرهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی سینمای ایران تلویزیون کتاب تئاتر موسیقی
وزارت علوم تحقیقات و فناوری آزمون
رژیم صهیونیستی غزه روسیه حماس آمریکا فلسطین جنگ غزه اوکراین حزب الله لبنان دونالد ترامپ طوفان الاقصی ترکیه
پرسپولیس فوتبال ذوب آهن لیگ برتر استقلال لیگ برتر ایران المپیک المپیک 2024 پاریس رئال مادرید لیگ برتر فوتبال ایران مهدی تاج باشگاه پرسپولیس
هوش مصنوعی فناوری سامسونگ ایلان ماسک گوگل تلگرام گوشی ستار هاشمی مریخ روزنامه
فشار خون آلزایمر رژیم غذایی مغز دیابت چاقی افسردگی سلامت پوست