up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله نانو فناوري PDF
QR code - نانو فناوري

نانو فناوري

نانو فناوري (مفهوم ها و کاربردها)

فناوري نانو عبارت است از هنر دستکاري مواد در مقياس اتمي يا مولکولي و به خصوص ساخت قطعات و لوازم ميکروسکوپي (مانند روبات هاي ميکروسکپي)
۱) پزشکي و بدن انسان:
▪ رفتار مولکولي در مقياس نانومتر، سيستم هاي زنده را اداره مي کند. يعني مقياسي که شيمي، فيزيک، زيست شناسي و شبيه سازي کامپيوتري، همگي به آن سمت درحال گرايش هستند.
▪ فراتر از سهل شدن استفاده بهينه از دارو، نانوتکنولوژي مي تواند فرمولاسيون و مسيرهايي براي رهايش دارو(Drug Delivery) تهيه کند، که به نحو حيرت انگيزي توان درماني داروها را افزايش مي دهد.
▪ مواد زيست سازگار با کارآيي بالا، از توانايي بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزي معدني و آلي را مثل اجزاي فعّال، مي توان براي اعمال نقش تشخيصي(مثل ذرات کوانتومي که براي مرئي سازي بکار مي رود) درون سلول ها وارد نمود.
افزايش توان محاسباتي به وسيله نانوتکنولوژي، ترسيم وضعيت شبکه هاي ماکرومولکولي را در محيط هاي واقعي ممکن مي سازد. اينگونه شبيه سازي ها براي بهبود قطعات کاشته شده زيست سازگار در بدن و جهت فرآيند کشف دارو، الزامي خواهدبود.
۲) دوام پذيري منابع: کشاورزي، آب، انرژي، مواد و محيط زيست پاک:
نانوتکنولوژي منجر به تغييراتي شگرف در استفاده از منابع طبيعي، انرژي و آب خواهد شد و پساب و آلودگي را کاهش خواهدداد. همچنين فنّاوري هاي جديد، امکان بازيافت و استفاده مجدد از مواد، انرژي و آب را فراهم خواهند کرد. در زمينه محيط زيست، علوم و مهندسي نانو، مي تواند تأثير قابل ملاحظه اي در درک مولکولي فرآيندهاي مقياس نانو که در طبيعت رخ مي دهد؛ در ايجاد و درمان مسائل زيست محيطي از طريق کنترل انتشار آلاينده ها؛ در توسعه فنّاوري هاي «سبز» جديد که محصولات جانبي ناخواسته کمتري دارند و يا در جريانات و مناطق حاوي فاضلاب، داشته باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژي توان حذف آلودگي هاي کوچک از منابع آبي (کمتر از ۲۰۰ نانومتر) و هوا (زير ۲۰ نانومتر) و اندازه گيري و تخفيف مداوم آلودگي در مناطق بزرگ تر را دارد.
در زمينه انرژي، نانوتکنولوژي مي تواند به طور قابل ملاحظه اي کارآيي، ذخيره سازي و توليد انرژي را تحت تأثير قرار داده مصرف انرژي را پايين بياورد. به عنوان مثال، شرکت هاي مواد شيميايي، مواد پليمري تقويت شده با نانوذرات را ساخته اند که مي تواند جايگزين اجزاي فلزي بدنه اتومبيل ها شود. استفاده گسترده از اين نانوکامپوزيت ها مي تواند ساليانه ۵٬۱ ميليارد ليتر صرفه جويي مصرف بنزين به همراه داشته باشد.
همچنين انتظار مي رود تغييرات عمده اي در فنّاوري روشنايي در ۱۰ سال آينده رخ دهد. مي توان نيمه هادي هاي مورد استفاده در ديودهاي نوراني(LED ها) را به مقدار زياد در ابعاد نانو توليد کرد. در امريکا، تقريباً ۲۰٪ کل برق توليدي، صرف روشنايي(چه لامپ هاي التهابي معمولي و چه فلوئورسنت) مي شود. مطابق پيش بيني ها در ۱۰ تا ۱۵ سال آينده، پيشرفت هايي از اين دست مي تواند مصرف جهاني را بيش از ۱۰٪ کاهش دهد که ۱۰۰ ميليارد دلار در سال صرفه جويي و ۲۰۰ ميليون تن کاهش انتشار کربن را به همراه خواهدداشت.
۳) هوا­ و­ فضا:
محدوديت هاي شديد سوخت براي حمل بار به مدار زمين و ماوراي آن، و علاقه به فرستادن فضاپيما براي مأموريت هاي طولاني به مناطق دور از خورشيد، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفي را اجتناب ناپذير مي سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاري، اميد حل اين مشکل را بوجود آورده است.
«نانوساختن»(Nanofabrication) همچنين در طرّاحي و ساخت مواد سبک وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنياز براي هواپيماها، راکت ها، ايستگاههاي فضايي و سکّوهاي اکتشافي سيّاره اي يا خورشيدي، تعيين کننده است. همچنين استفاده روزافزون از سيستم هاي کوچک شده تمام خودکار، منجر به پيشرفت هاي شگرفي در فنّاوري ساخت و توليد خواهدشد. اين مسأله با توجه به اينکه محيط فضا، نيروي جاذبه کم و خلأ بالا دارد، موجب توسعه نانوساختارها و سيستم هاي نانو –که ساخت آنها در زمين ممکن نيست- در فضا خواهدشد.
۴) امنيت ملّي:
برخي کاربردهاي دفاعي نانوتکنولوژي عبارت اند از: تسلط اطّلاعاتي از طريق نانوالکترونيک پيشرفته به عنوان يک قابليت مهم نظامي، امکان آموزش مؤثّرتر نيرو، به کمک سيستم هاي واقعيت مجازي پيچيده تر حاصله از الکترونيک نانوساختاري، استفاده بيشتر از اتوماسيون و رباتيک پيشرفته براي جبران کاهش نيروي انساني نظامي، کاهش خطر براي سربازان و بهبود کارآيي خودروهاي نظامي، دستيابي به کارآيي بالاتر(وزن کمتر و قدرت بيشتر) موردنياز در صحنه هاي نظامي و در عين حال تعداد دفعات نقص فنّي کمتر و هزينه کمتر در عمر کاري تجهيزات نظامي، پيشرفت در امر شناسايي و در نتيجه مراقبت عوامل شيميايي، زيستي و هسته اي، بهبود طرّاحي در سيستم هاي مورد استفاده در کنترل و مديريت عدم تکثير سلاح هاي هسته اي، تلفيق ابزارهاي نانو و ميکرومکانيکي جهت کنترل سيستم هاي دفاع هسته اي. در بسياري موارد، فرصت هاي اقتصادي و نظامي مکمّل هم هستند. کاربردهاي دراز مدت نانوتکنولوژي در زمينه هاي ديگر، پشتيباني کننده امنيت ملّي است و بالعکس.
۵) کاربرد نانوتکنولوژي در صنعت الکترونيک
▪ ذخيره سازي اطلاعات در مقياس فوق العاده کوچک: با استفاده از اين فناوري مي توان ظرفيت ذخيره سازي اطلاعات را در حد ۱۰۰۰ برابر يا بيشتر افزايش داد و نهايتاً به ساخت ابزارهاي ابرمحاسباتي به کوچکي يک ساعت مچي منتهي شود. ظرفيت نهايي ذخيره اطلاعات به حدود يک ترابيت در هر اينچ مربع برسد، و اين امر موجب ذخيره سازي ۵۰ عدد DVD يا بيشتر در يک هارد ديسک با ابعاد يک کارت اعتباري مي شود. ساخت تراشه ها در اندازه­هاي فوق­العاده کوچک به عنوان مثال در اندازه­هاي ۳۲ تا ۹۰ نانومتر، توليد ديسک هاي نوري ۱۰۰ گيگابايتي در اندازه ­هاي کوچک نيز مي­باشد.
۶) شکل گيري بازارهاي بسيار بزرگ
شواهد موجود نشان مي دهد که درصد بالايي از بازارهاي محصولات مختلف متکي بر نانوتکنولوژي خواهد بود و به همين دليل دولت ها و شرکت هاي بزرگ و کوچک به دنبال کسب جايگاهي براي خود در اين بازارها هستند. ميهيل روکو، رئيس کميته علوم و فناوري نانو در رياست جمهوري آمريکا طي مقاله اي در ماه مي سال ۲۰۰۱، پتانسيل نانوتکنولوژي براي تغيير چشمگير در اقتصاد جهاني را يادآوري نموده است. بر مبناي پيش بيني وي و بخش ديگري از صاحب نظران در ده الي ۱۵ سال آينده نانوتکنولوژي بازار نيمه هادي را به طور کامل تحت تأثير قرار خواهد داد. خبرهايي نيز که اخيراً از شرکتهاي اصلي سازنده پردازنده هاي کامپيوتر در آمريکا و ژاپن منتشر شده است، از ورود پردازنده هاي حاوي يک ميليارد نانوترانزيستور تا قبل از ۱۰ سال آينده حکايت دارد. به عنوان مثال شرکت اينتل اعلام نموده است که در سال ۲۰۰۷ پردازنده هاي متکي بر نانوترانزيستور را با قدرت و سرعت بسيار بيشتر و مصرف کمتر نسبت به آخرين دستاوردهاي امروزي نيمه هادي ها وارد بازار خواهد کرد.
در بخش دارو نيز پيش بيني شده است تا ۱۰ الي ۱۵ سال آينده نيمي از اين صنعت متکي بر نانوتکنولوژي خواهد بود که خود نياز به وسايل تزريق جديد و آموزشهاي پزشکي روزآمد خواهد داشت يا در مورد موادشيميايي، فقط ذکر بازار ۱۰۰ ميليارد دلاري کاتاليست ها که تا ۱۰ سال آينده به طور کامل متکي بر کاتاليست هاي نانوساختاري خواهد بود، براي نشان دادن اهميت بحث کافي است. از هم اکنون بازار بزرگي براي بکارگيري مواد جديد در محصولات فعلي در حال شکل گيري است. موادي که مي توانند خواص جديد و فوق العاده اي به محصولات موجود بخشيده و موجب کاهش قيمت آنها شوند. به عنوان نمونه نانولوله هاي کربني(Carbon NanoTubes) با وزن بسيار کمتر و استحکام بسيار بيشتر نسبت به موادي چون فولاد، بخش زيادي از صنايع را در آينده تحت تأثير قرار خواهد داد.
در کنار اين پيش بيني ها، اين سؤال بايد مطرح شود که جايگاه کشورهايي که به نانوتکنولوژي دسترسي ندارند، در بازارهاي آينده و اقتصاد جهاني چه خواهد بود. با توجه به اينکه سهم هر کشور يا بنگاه در زمان شکل گيري يک بازار تثبيت مي شود، زمان سرمايه گذاري براي رسيدن به جايگاه مناسب، همين امروز است.

امروزه علم پزشکي کمک بسياري به انسان کرده و پزشکان سعي کرده اند براي بيماري ها درماني پيدا کنند. هر روز تعداد بيشتري از بيماري ها قابل درمان مي شوند . ...

اصولاً اتصالات نيم رسانا - فلز جزو لازمه تمامي قطعات الکترونيکي اند. چگونگي و رفتار اتصالات الکتريکي به غلظت سطح نيم رسانا (Si) ، تميزي سطح و واکنش ها ...

نانوتکنولوژي، فناوري جديد است که تمام دنيا را فرا گرفته است و به تعبير دقيقتر نانوتکنولوژي بخشي از آينده نيست بکله همه آينده است . در اين نوشتار بعد ...

نانوحسگر وسيله اي است بسيار ريز که قادر به شناسايي و ارائه پاسخ به محرک هاي فيزيکي در مقياس يک نانومتر است. نانوحسگرها کاربردهاي متعددي در علوم مختلف ...

فناوري DSL و نقش آن در ارتباطات صوتي و داده اي همزمان مقدمه: به دنبال پيشرفت دانش و فناوري اطلاعات و ارتباطات وگسترش شبكه‌هاي اطلاع رساني واينترنت ب ...

● فناوري نانو در بسته بندي موادغذايي درصنايع و شرکت ها: در حال حاضر شرکت هاي زيادي مانند Unilever, keystone,Hershey,food,nestle مشغول کار روي نانو غذا ...

زمان ظهور نانوسراميک ها را مي توان دهه ۹۰ ميلادي دانست. در اين زمان بود که با توجه به خواص بسيار مطلوب پودرهاي نانوسراميکي، توجهاتي به سمت آنها جلب شد ...

حدود دو هفته از پنجاهمين سالگرد ايجاد فناوري ليزر مي گذرد و همين موضوع بهانه اي شد تا به پيشرفت هاي جديد در زمين ليزر(Laser) بپردازيم . واژه Laser مخف ...

دانلود نسخه PDF - نانو فناوري