مقاله هوای پاک با فناوری نانو

مقدمه
افزایش مشکل دی اکسید کربن در هوا یکی از مشکلات اساسی در سطح جهان است. امید می رود که با استفاده از کشف منابع جدید روزی برسد که از مصرف سوخت های فسیلی بی نیاز شویم و در هوایی عاری از دی اکسید کربن و انواع آلودگی ها تنفس کنیم.
فناوری نانو از جمله فناوریهایی است که به کمک حل این مسئله آمده است و این امکان را به وجود آورده است تا به سوی ساخت انرژیی ارزان تر و پاکیزه تر از سوخت های فسیلی نزدیک شویم .
هوای پاک با فن اوری نانو
محققان در دانشگاه ملی اوک ریج موفق به ساخت نانوکریستالی شده اند که ما را در داشتن هوایی پاک تر کمک می کنند. نانوکریستال درست مانند یک کاتالیزور عمل می کند، هنگامی که دی اکسید کربن هوا بر روی این نانوکریستال که دارای کادمیوم، سیلینیوم و ایدیوم است می نشیند، یک الکترون به دی اکسید کربن می دهد تا در مجاورت سایر اجزای دود واکنش نشان دهد و بی ضرر شود. اگر فیلترهای متشکل از این نانوکریستال ها را بتوان با قیمت مناسب تری ساخت و آنها را در دودکش ها نصب کرد می توان تا حد زیادی از انتشار و خروج دی اکسید کربن در هوا جلوگیری کرد .
ذره معلق مضرر دیگری که دانشمندان امیدوارند تا با استفاده از نانوکریستال بتوانند آنرا خنثی و یا از بین ببرند، بخار جیوه است. تجهیزاتی که با زغال سنگ کار می کنند از مهمترین عوامل تولید بخار جیوه و انتشار آن در هوا هستند. یک روش جلوگیری از انتشار جیوه، استفاده از نانوکریستال های اکسید تیتانیوم است که بخار جیوه را می توانند به اکسید جیوه جامد تبدیل نمایند .
اگر تاکنون در ترافیک در مجاورت اگزوز و یا دود اتوبوس و یا یک کامیون قرار گرفته باشید حتما اکسید نیتروژن را استشمام کرده اید. موتورهای دیزلی (گازوئیل سوز) از جمله مهمترین منابع آلوده کننده هوا با اکسیدهای نیتروژن می باشند . شرکت "بیوفرندلی" با کمک آژانس حفاظت محیط زیست و دریافت کمک مالی از ایالت تگزاس، موفق به ساخت نانوکریستالی شده است که با افزودن آن به گازوئیل می تواند از تولید اکسید نیتروژن جلوگیری کند و سبب شود تا سوخت کامل بسوزد .
تصور نکنید که صنایع تولید تمیز مانند صنایع تولید تراشه های کامپیوتری به عنوان آلوده کننده های محیط زیست به شمار نمی آیند بلکه برعکس این صنایع به علت استفاده از مواد شیمیایی آلی در فرایندهای تولید منشا تولید بخارات آلی هستند که خود مضرر می باشند. محققان آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام در حال بررسی نانوموادی هستند که با استفاده از آن در فیلترها می توانند از انتشار بخارات آلی این دسته از کارخانجات جلوگیری کنند.
شاید در آینده نه چندان دور دیگر چیزی در خصوص میزان آلودگی های هوا در اخبار روزانه نشنویم تا با خیالی آسوده بتوانیم در هوایی پاک تنفس کنیم .
ایجاد باشگاه دانش اموزی نانو فنا وری ستاد ویژه توسعه فناوری نانو به منظور ارتقای آشنایی دانش آموزان با علوم و فناوری نانو و زمینه سازی تحقیق و پژوهش دانش آموزی در این حوزه اقدام به تاسیس "باشگاه دانش آموزی نانو" کرده است.
باشگاه دانش آموزی نانو فناوری سعی دارد در طی یک فرآیند آموزشی، دانش آموزان را از یادگیری مفاهیم اولیه این فناوری تا خلق ایده های دانش محور هدایت کند. با این هدف که پس از فارغ التحصیلی، آموخته ها و پژوهش های باشگاه، پایه پژوهش های دانشگاهی شود.
از مهم ترین اصول مطرح در باشگاه دانش آموزی نانو، فراهم سازی امکان تجربه کار گروهی است. ترسیم ماهیت بین رشته ای علوم و فناوری نانو، مفهومی است که در جریان فعالیت در باشگاه به طور تجربی به دانش آموز منتقل می شود.
نانو " فناوری امروز زندگی فردا
هفت ـ هشت سال پیش هنگامی که نام نانو فناوری در مراکز دانشگاهی کشور ما بر سر زبانها افتاده بود از دوستی دانشگاهی پرسیدم این فناوری جدید چه کاربردی دارد او نیز که از جزئیات فناوری جدید بی خبر و فقط اسمش را شنیده بود گفت : فکر می کنم به فناوریهایی که در آن " نان " باشد نانو فناوری می گویند!!
او آن روز این مساله را البته به شوخی گفته بود ولی امروز این شوخی رنگ واقعی تر به خود گرفت زیرا فناوری جدید " نانو " برای بسیاری از کشورها به منبعی برای درآمدهای کلان اقتصادی تبدیل شده که هم " نان و هم آب " برای آنها دارد که اکنون مورد غبطه بسیاری دیگر از کشورها شده که در این حوزه علمی پیشرفتی نداشته اند .
انسان ذاتا علاقمند به تعالی و پیشرفت است و این موضوع تازه ای هم نیست با خلقت آدمی این ویژگی در نهادش قرار داده شده که در زمینه های مختلف به کمال فکر کند چرا که مسیر همه امور به سوی پروردگار می رسد که خود کمال مطلق است و ابداعات و اختراعات و پیشرفت های بشر هم در همین مجرا شکل گرفته است .
در این رویکرد 10 تا 20 سال پیش کمتر کسی حتی اسم نانو و نانو فناوری را می شنید چرا که یا هنوز بشر به آن نرسیده بود و یا اگر رسیده بود در پستوهای آزمایشگاههای خاص زمزمه آن مطرح بود. ولی اکنون کمتر کسی است که نداند این فناوری جدید چه افق چشم انداز وسیعی پیش روی بشر باز کرده است و کشورها هم رقابت وحشتناکی را برای در اختیار گرفتن این فناوری در پیش گرفته اند زیرا به درستی فهمیده اند که بزرگراهی به نام نانو فناوری آنها را به توسعه یافتگی قرن آینده در عرصه صنعت پزشکی کشاورزی و حتی بازرگانی و خدمات خواهد رساند .
حال اگر بخواهیم به طور ساده بدانیم نانو فناوری چیست باید بگوئیم که این فناوری فناوری ذرات و مولکولهاست . تاکنون درباره میکرو شنیده ایم که مولکولهای هر ماده ای با میکروسکوپ دیده می شود. اما نانو واحد اندازه گیری قوی تری است که ذرات مولکولی را تا حد بسیار ریزتر می بیند یعنی " هر نانو متر برابر با یک میلیاردیوم متر " است . پس اگر هر 100 سانت یک متر مساحت را در خود جای می دهد یک میلیارد نانو متر می تواند در یک متر مساحت جای بگیرد که بشر با استفاده از این فناوری برای خود نانو پودرها نانوذرات نانورنگ ها نانولوله ها نانوکامپوزیت ها نانوسیم ها نانو حسگرها و نانو ترانزیستورها را ساخته است که کاربردهای گسترده ای در بسیاری از علوم دارد که می تواند استحکام یک نخ نانویی را تا یک میلیارد برابر نخ های معمولی برساند.
بشر امروز از این فناوری در تولید لوازم و تجهیزات الکتریکی صنایع فلزی و شیمیایی پزشکی کشاورزی و حتی در موارد بسیار زیادی در بخش هوا و فضا استفاده می برد که ندانستن آن به نوعی بی سوادی دانشمندان یک کشور محسوب شود .
این حساسیت مرا بر آن داشت در اولین نمایشگاه فناوری نانو در دانشگاه تربیت مدرس تهران شرکت کنم و ضمن معرفی بخشی از فعالیت نانو فناوری در کشور ضمن گفت و گو با محققان مخترعان و اساتید این فن و رشته به این پاسخ برسیم که آیا کشور ما خود را به این فناوری مجهز کرده است آیا می توان فواید کاربردی این علم را برای مردم هم قابل لمس و استفاده کرد یا اینکه صرفا در گوشه کتابخانه ها و آزمایشگاهها به کار گرفته خواهد شد
حساسیت من از این بابت است که بدانم چرا کشورهای دیگر با کاربردی کردن علوم برای خود مزیت اقتصادی و درآمد مالی ایجاد می کنند اما در کشور ما این درست که به دنبال علم می رویم اما از آن انتظار درآمد مادی نداریم و هزینه های جاری خود را کماکان با فروش نفت تامین می کنیم . اما بقیه کشور با به کارگیری نانو فناوری در الکترونیک تجهیزات ریزی تولید می کنند که ما مجبوریم آن را به قیمت گزاف خریداری نمائیم و… بسیاری موارد که شرح آن به درازا خواهد کشید .
غرفه های این نمایشگاه اگرچه به صورت فعالیت های دانشجویی درآمده بود اما سخنان فعالان این بخش در خصوص تحقیقات انجام شده و نتایج به دست آمده بسیار شنیدنی تر است .
آریا احمدوند دانشجو و مخترع سه نوع متحول کننده دوام بتن با استفاده از نانو فناوری درباره کاربرد نانو فناوری در استحکام بتن می گوید : در یکی از تحقیقات من با به کارگیری مواد افزودنی نانوسیلیس دوام بتن را افزایش دادم و همزمان با کاهش نفوذپذیری در برابر آب و گاز و مایعات در بتن موفق به ثبت بتن خود تراکم الیافی با مقاومت فوق العاده بالا در برابر زلزله انفجار و ترکش شدم .
وی ادامه می دهد : هنگامی که علم نانو فناوری آمد بسیاری از شرکت ها نمی دانستند از این مواد در کدام بخش استفاده کنند و ما تحقیق کردیم که در بتن چگونه می توان از فناوری نانو استفاده کرد که پس از تحقیق به ژنتیک بتن رسیدیم . همانطور که می دانیم هنگامی که در بتن ریزتر می شویم به خمیر سیمان می رسیم . خمیر سیمان از ژل سیلیکات کلسیم نامحلول در آب و هیدروکسید کلسیم (آهک آزاد) محلول در آب تشکیل می شود اولین لایه ترکیبی حاصل از واکنش شیمیایی یا هیدراسیون سیمان با آب یک لایه نیمه تراوا به ضخامت حدودا یک نانو متر است و زیر سیستم مخلوط سنگدانه ها به گونه ای نسبت بندی می شود که بیشترین تراکم را به وجود می آورد و وجود حداقل مقدار سیمان سنگدانه ها را احاطه کرده و چسبندگی مناسبی را ایجاد می کند.
وی ادامه می دهد : یکی از معایب خمیر سیمان شوره زدگی است که به دلیل همان آهک آزاد است آهک آزاد وقتی با سیلیس ترکیب می شود این ترکیب از بین می رود و دوباره به سیلیکات کلسیم تبدیل می شود حال اگر از نانو سیلیس استفاده کنیم باعث کاهش مقدار مصرف آب کاهش نفوذپذیری افزایش دوام و مقاومت ساختار بتن می گردد که استفاده از بتن با نفوذپذیری کم در ساخت سازه های بتنی در محیط های فعال مانند فاضلاب و اسیدها افزایش دوام مقاومت و طول عمر مفید سازه های بتنی را به همراه دارد .
وی ادامه می دهد : در این تحقیق ما متوجه شدیم که ذرات نانو سیلیس به علت زیردانگی با ذرات هیدروکسید کلسیم درون خمیر سیمان واکنش کاملتر و سریعتری انجام می دهد که باعث ایجاد ژلی نانومتر می گردد در حالیکه در حالت قبلی که با میکرو سیلیس ترکیب می شد در حد میکرون بود.
آقای احمدوند ادامه می دهد : اینها تنها بخش محدودی از مزایای استفاده از فناوری نانو در زمینه بتن است در عین حالیکه می دانیم در صدها و هزاران مورد می توان با انجام تحقیقات دامنه استفاده از نانو فناوری را افزایش داد که اگر شرکت های ایرانی بتوانند در تولید مواد خام نانو هم فعال شوند به سودآوری بسیار زیادی خواهند رسید .
وی ادامه می دهد : در زندگی هر موادی را که در صنعت استفاده می کنیم می توانیم با تولید نانویی آن مواد از مزایای فراوان آن بهره مند شویم در همین زمینه اگر سازه های ساختمانی سدها و نیروگاهها و… با استفاده از بتن نانو فناوری ساخته شود ضمن کمک به طول عمر بنا هزینه های خوردگی فرسایش را نیز به مراتب کاهش خواهیم داد زیرا هم اکنون یکی از مشکلات فراوان سازه های دریایی ایران در شمال و جنوب خوردگی لوله های نفت و گاز و تاسیسات دریایی است که با به کارگیری از فناوری نانو می توانیم از سرمایه گذاریهای خود فایده بیشتری ببریم و عمر تاسیسات بندری و دریایی را افزایش دهیم .
وی درباره مشکل پیش روی محققان کشورمان در زمینه نانو فناوری هم می گوید : با توجه به اینکه بسیاری از شرکت ها و حتی مراکز رسمی کشور از جزئیات این علم کم اطلاع هستند نحوه برخورد آنها رضایت بخش نیست و همین مشکلات سبب شده که علم موجود را نتوانیم کاربردی کنیم و چون در ایران کاربردی نمی شود و حتی از سوی مراکز دولتی برای ثبت آن تلاش نمی شود شرکت های ایرانی خود را مجبور می دانند در صورتی که بخواهند از فناوری نانو استفاده کنند باید به سمت شرکت های خارجی بروند که همین ضعف سبب خروج سرمایه از کشور می شود. .
آقای علیرضا نوری مخترع دیگر کشورمان که با استفاده از فناوری نانو سطح سطوح آب گریز را تولید و به ثبت رسانده است هم درباره کار خود می گوید : این کار را با استفاده از نانو ذرات اکسید آهن انجام دادم که کارهای دیگرم تغییر ساختاری در نانو اکسید آهن است که به نام بنده گواهی نامه ثبت اختراع صادر شده است .
وی می افزاید : مواد آب گریز در دنیا کم نیستند ولی روشی که ما استفاده کردیم به کمک تغییر در ساختار نانو اکسید آهن به روشی رسیدیم که شاخک های آب گریز این مواد سبب آب گریزی سطح اجسام می شود .
وی درباره کاربردهای این نانو فناوری می گوید : کاربردهای این مواد نانویی فراوان است به عنوان نمونه اگر از این مواد برای روکش سطح توربین های بخار استفاده شود مانع رسوب سطح فلز می شود در حالیکه اگر سطح توربین های بخار رسوب بگیرد هم عمر آن کم می شود و هم کارایی آن کاهش می یابد .
وی می افزاید : اگر از این مواد در توربین های آبی آبگرمکن ها لوله های انتقال آب بدنه کشتی ها تاسیسات و تجهیزات دریایی و… استفاده شود عمر مفید آنها افزایش می یابد .
وی درباره طرح های دیگر نانو فناوری تحقیقاتی خود می گوید : مطالعاتی درباره نانو فناوری روغن ترمز و روغن هیدرولیک انجام دادم که برای اولین بار ناسا آن را آن هم بر اساس پایه نفت ساخته که در صنعت به دلیل اشتعال پذیری و پریدگی در دمای بالا نمی تواند کاربرد فراوانی داشته باشد که من آمدم از روغن ترمز و روغن هیدرولیک استفاده کردم که موفق به تولید نانو ذرات نسوز شدم که کاربردهای خاص خودش را دارد .
دکتر سعید خزائی عضو هیات علمی دانشگاههای تهران امام حسین (ع ) و امام خمینی (ره ) و رئیس مرکز آینده پژوهی فناوریهای نوین هم درباره نانو فناوری می گوید : نانوفناوری توانمندی تولید مواد ابزارها و سامانه های جدید با استفاده از سیستم کنترل مولکولی و اتمی است و استفاده از ویژگی هایی که به مرور ظاهر می شود. در حقیقت چنین ساختارها و بافت هایی قبل از این هم در عالم طبیعت وجود داشته و این فناوری جدید به ما این امکان را می دهد که با استفاده از کنترل در سطوح مولکولی و اتمی بتوانیم ابزارها و سامانه های جدید و روابط جدیدی را در این عرصه تعریف کنیم که باعث ایجاد توانمندیهای جدید شود .
وی ادامه می دهد : با این تعریف می توان گفت که نانوفناوری یک رویکرد جدید است نه یک دانش گذشته و منسوخ . نانوفناوری شناخت و کنترل مواد در سطوح تقریبی یک تا 100 نانومتر است که 10 به توان منفی 9 را یک نانومتر معرفی می کنند یعنی اگر ضخامت یک برگ کاغذ را حدود 100 هزار نانومتر بدانیم ابعاد بسیار گسترده مولکولی آن را درک خواهیم کرد که براین اساس شکل جدیدی از مصنوعات ایجاد می شود که دنیا به سمت مصنوعات مینیاتوری و کوچکترسازی و کوچکترشدن پیش می رود که با این تعریف روزی می رسد که یک کارخانه را در روی یک میز تحریر قرار دهید (برای قرابت به ذهن مطرح شد )
دکتر خزائی درباره قدرت کسب این علم می گوید : آرایش جدید دادن به مولکولها که به طور عادی در طبیعت وجود ندارد! یعنی ترکیب مولکول ها و به کارگیری آن در سطوح نانومتری این اختیار را به بشر داده که از هر مولکول در جای موردنظر استفاده کند که طبیعت خود به خود میلیون ها سال پیش هم در بسیاری موارد این کار را انجام داده بود اما بشر امروز به این علم رسیده که بتواند آن را در کنترل خود بگیرد و برای خود نمونه های جدید طراحی کند و بسازد که تاکنون نمونه آن در طبیعت وجود نداشته است . یعنی قدرتی به بشر داده که تاکنون در حد خیال بوده و یا حتی قدرت تعریف آن را حتی در خیال نداشته است .
وی درباره عمر این علم در جهان هم می گوید : عمر این فناوری در جهان به 20 سال هم نمی رسد اما سرمایه گذاریهای وسیعی که در کشورهای جهان انجام شده به نتایج بسیار فراوانی رسیده اند که ما متاسفانه حداقل در نیم قرن گذشته شاهد فناوری همانند فناوریهای دیجیتالی ارتباطی و… بودیم که ما در کشور فرصت های استفاده درست از آن را از دست داده ایم . نانو فناوری هم یک فرصت جدید برای ما محسوب می شود که اگر می توانستیم به آن توجه کنیم خوب بود در حالیکه به مزیت رقابتی و سودآوری آن توجه نکردیم و این فرصت هم تا حدود زیادی از دست ما رفت .
وی درباره دلایل از دست دادن فرصت ها در کشور برای استفاده از فناوریهای جدید هم می گوید : متاسفانه ما زمانی به سمت فناوری خاص کشیده می شویم که آن فناوری در جهان اشباع شده باشد یا دیگر فرصتی برای ما برای رقابت با کشورهای پیشگام وجود نداشته باشد کما اینکه در زمینه نانو فناوری هم رژیم صهیونیستی اکنون پیشرفت های بسیار زیادی کرده در آسیا کره جنوبی و تایوان پیشرفت های شگرفی داشتند و هر ساله هم تقریبا رشد 50 درصدی سرمایه گذاری در زمینه نانوفناوری در این کشورها را داریم .
وی درباره جایگاه کشورمان در این زمینه هم می گوید : برای این کار من می توانم مثال المپیک ورزشی چین را بیاورم ما در بسیاری رشته های ورزشی در المپیک شرکت کردیم و بازیکنان ما هم به آخر خط می رسیدند اما مدال را به کسی می دهند که زودتر از بقیه به خط پایان برسد و در شمارش مدال ها جایگاه هر کشوری معنا پیدا می کند یعنی در حقیقت در سایر کشورها بخش خصوصی فعالیت گسترده ای در زمینه نانوفناوری دارد و این مقبولیت کار برای بخش خصوصی باعث جذب سرمایه گذاری و زنجیره های ارتباطی می شود در حالیکه در کشور ما اگرچه از لحاظ تئوری در جایگاه مناسبی قرار داریم اما آنچنان که لازم است حرکت ها هدفدار و در خور توجه نیست به همین دلیل است که به بسترهای درست برای پیشرفت توجه نداریم .
رئیس مرکز آینده پژوهی فناوریهای نوین می گوید : این فناوری برای حرکت به فناوریهای دیگری نیاز دارد که نانو فناوری را مورد حمایت خود قرار دهند در حالیکه ما عمدتا به دنبال فناوریهای زودبازده هستیم به همین دلیل جز برخی از بخش ها که ضرورت ها ایجاب می کرد همانند حرکت های پزشکی و نظامی که کارهای خوبی هم انجام شده در بقیه موارد به طور کلی در رقابت با کشورهای پیشگام چشم انداز مناسبی در سایر بخش ها قابل مشاهده نیست .
وی ادامه می دهد : امروزه در برخی از کشورها با استفاده از نانو فناوری در حوزه پزشکی و سلامت و بقیه حوزه ها از قبیل تولید و ذخیره سازی انرژی که یکی از مسایل بسیار مهم و مورد نیاز هم در کشور ما مطرح است یا موارد دیگری در بخش حمل و نقل مواد غذا آب محیط زیست و… تحقیقات و سرمایه گذاری فراوانی انجام داده اند و به نتایج بسیار چشمگیری هم رسیده اند .
وی درباره پیشرفت های تخصصی کشورها در حوزه های خاص از نانوفناوری و ضرورت انتخاب مناسب ترین حوزه فعالیت برای کشور ما هم می گوید : هر کشوری تلاش کرده در حوزه ای پیشگام باشد و اگر در رده های اول این علم جایی نداشته باشید از گردونه رقابت خارج خواهیم شد به عنوان نمونه کشورهای اروپایی که به بخش نانوفناوری پزشکی و مواد توجه بسیار می شود آمریکا به تنهایی در همه زمینه های نانوفناوری رقیب بقیه کشورهاست که به نظر من مزیت ها در حوزه نفت و پتروشیمی است که باید در آن بخش متمرکز شویم .
دایره نفوذ فناوری بسیار زیاد است و اگرچه این فناوری در دهه اخیر فناوری نوینی محسوب می شود اما گسترس نفوذ آن آنچنان فراگیر است که در آینده ای نزدیک به همه ملزومات زندگی بشر هم نفوذ خواهد کرد تا حدی که می توان مدعی شد در آینده ای نزدیک زندگی بدون فناوری نانو ممکن نخواهد شد که ویژگی های دیگر این فناوری را در شماره آینده و با کمک محققان و مخترعان کشورمان پی می گیریم .
نانوفناری به خدمت گرفتن ذرات به مقیاس یک میلیارد کوچکتر از ذرات شناخته شده است که در زمینه های مختلف صنعتی کشاورزی پزشکی و حتی فضایی به کمک بشر آمد و او را قدرتمند تر از بشر دیروز ساخته است
آریا احمدوند دانشجو و مخترع بتن نانویی : با استفاده از نانوسیلیس در تهیه بتن ضمن افزایش عمر بنا مانع از فرسایش و خوردگی سدها و سازه های دریایی به ویژه در بخش های بندری و نفت و گاز کشورمان خواهیم شد
علیرضا نوری مخترع نانو ذرات آب گریز : به دلیل اینکه بسیاری از شرکت ها و حتی مراکز دولتی در کشور اطلاعات کمی درباره نانوفناوری دارند محققان کشورمان در بسیاری موارد نمی توانند با حمایت شرکت های خصوصی و دولتی تحقیقات نانوفناوری خود را کاربردی نمایند آنگاه برای واردات این مواد سرمایه های فراوانی از کشور خارج خواهد شد
دکتر سعید خزایی عضو هیات علمی دانشگاه و رئیس مرکز آینده پژوهی فناوریهای نوین : تحقیقات علمی در زمینه نانو فناوری در ایران به روز است اما زمانی سرمایه گذاریها انجام می شود که بقیه کشورها تولید محصول را برای خود سودآور و رقابتی کرده اند آنگاه درباره شرکت های ایرانی از رقابت با شرکت های خارجی باز می مانند این مشکل به دلیل نبود حلقه های ارتباطی تحقیق و تولید است
تولید نیمه صنعتی قرصهای برقگیر نانو
قرص "وریستور" نانوپودر اکسید روی به همت یک تیم تحقیقاتی ایرانی در پژوهشگاه نیرو به مرحله تولید نیمه صنعتی رسید.
قرص های وریستور بیشتر در تجهیزات برقگیر استفاده می شوند .
این تجهیزات، وظیفه محافظت از تجهیزات برقی گران قیمت داخل پست ها را در مواقع اضطراری (به طور مثال در برابر صاعقه و …) بر عهده دارند .
در حال حاضر کشور برای تامین این قطعات، اقدام به مونتاژ آنها کرده و قرص های وریستور مورد نیاز را وارد می کنند. با صنعتی شدن پژوهش انجام شده، قرص های وریستور در داخل کشور و با کیفیت بالاتری تولید خواهند شد .
در این تحقیق، نانوپودری متشکل از ZnO و چند ماده دیگر تولید شده است. این کار به نحوی انجام شده که پودر اکسید روی با مواد دیگر دوپت شده است .
مجریان طرح با اذعان به این که ستتز نانو پودر خالص ZnO قبلاً در کشور انجام شده بود، خاطرنشان کرد: نتایج حاکی از آن است که پودر جدید برای ساخت قرص وریستور مناسبتر بوده و نتایج بهتری می دهد .
روش های مختلفی برای ساخت نانو پودر ZnO مانند هم رسوبی، سل ژل، احتراقی وجود دارد .
در این تحقیق برای اولین بار از روشی ترکیبی به نام "سل ژل احتراقی" و از اسید سیتریک به عنوان سوخت استفاده شده است .
یکی از مجریان طرح درباره نحوه ساخت قرص وریستور گفت: ابتدا نانو پودر تولید شده را با یک چسب مخلوط کردیم و سپس آنها را گرانوله کردیم. در ادامه، نمونه پرس و زینتر شد. برای عایق کاری کناره های قرص، آنها را لعاب داده و داخل کوره قرار دادیم تا لعاب قرص پخته شود. در پایان برای اینکه قرص بتواند ولتاژ اعمالی را بخوبی انتقال دهد، کل سطح را اسپری آلومینیوم کردیم .
بنابر اعلام ستاد ویژه توسعه فن آوری نانو، این پروژه با مسوولیت مهندس مهدی خانی (مجری) و با همکاری مهندس بیرامی (مدیر گروه مواد غیر فلزی پژوهشگاه)، مهندس نسترن ریاحی (دانشجوی دکتری دانشگاه تربیت مدرس) و با بهره مندی از مشاوره دکتر صراف ماموری (عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس) انجام شده است .

کاهش دوز مصرفی داروهای ضد سرطان
محققان دانشگاه واشنگتن با استفاده از فناوری نانو موفق شدند دوز مصرفی داروهای ضد سرطان را کاهش دهند.
محققان با استفاده از نانو ذرات روکش شده با دارو، ابزاری قوی جهت دارو رسانی به تومورها در خرگوش ابداع کرده اند.
در این گزارش آمده است که بسیاری از داروهای شیمی درمانی عوارض زیادی به دنبال دارند اما روش ابداعی این محققان باعث کاهش چشمگیر عوارض این داروها می شود و در عین حال اثر بخشی داروها را افزایش می دهد.
نانو ذرات ابداعی مهره های بسیار ریزی از ماده ای روغنی و بی اثر هستند که می توان آن را با بسیاری از ترکیبات روکش کرد. این ماده پرفلوروکربن است که عمدتا در ساخت خون مصنوعی کاربرد دارد.
به گزارش پایگاه اینترنتی فناوری نانو، در مطالعه این افراد دیده شد خرگوش هایی که با نانو ذرات روکش شده با فوماگیلین که یک سم با منشاء قارچی است، درمان شده بودند،حجم تومور آنها بطور قابل ملاحظه ای کاهش یافته بود.
مطالعات بالینی در انسان نشان داده است که فوماگیلین در ترکیب با سایر داروهای ضد سرطان دارویی موثر جهت درمان این بیماری می باشد.
بر اساس این گزارش، علاوه بر فوماگیلین، در سطوح نانو ذرات ملکول هایی نیز قرار داده شده است که به پروتئین های سلول های عروقی در حال رشد متصل می گردند.
این نانو ذرات به سلول های در حال تکثیر متصل شده و داروی خود را به درون سلولهای سرطانی رها می سازند.
پایگاه اینترنتی فناوری نانو اعلام کرد، مطالعات انسانی نشان داده است که فوماگیلین عوارض عصبی بصورت سمیت عصبی در دوزهای مرسوم و لازم جهت درمان سرطان بروز می دهد.
اما نانوذرات فوماگیلین در دوزهای بسیار کم موثر بوده اند چراکه آنها درون تومورهایی که عروق جدید می سازند تجمع می یابند.
در این مطالعه خرگوش هایی که نانو ذرات فوماگیلین دریافت کرده بودند هیچگونه عارضه ای نشان ندادند.
مقادیر اندک انسولین روشی برای اندازه گیری سریع گروهی از محققان آمریکایی به روش جدیدی برای اندازه گیری سریع مقادیر اندک انسولین در بدن دست یافتند.
نتایج این تحقیق در درمان بیماری دیابت نوع اول کاربرد خواهد داشت .
پایگاه اینترنتی فناوری نانو اعلام کرد، در این روش سلول های سازنده انسولین به کبد بیماران دیابتی پیوند زده می شود تا به تدریج جایگزین سلول های بیمار و تخریب شده گردند .
محققان برای این کار با استفاده از نانولوله های کربنی تک جداره، نوعی الکترود جدید به نام میکروفیزومتر (‪ )microphysiometerساختند .
سپس بوسیله میکروفیزومتر تغییرات متابولیسم سلول های زنده ای را که در یک اتاقک بسیار کوچک حاوی محلولی از مواد غذایی قرار داده شده بودند بررسی و مقدار اندک انسولین آزاد شده از هر سلول را اندازه گرفتند .
این گزارش افزود، این روش اندازه گیری که در فواصل معین و با توجه به جریان بوجود آمده در الکترود انجام می شود مدام اطلاعاتی از سطح انسولین بدن ارائه می دهد .
آزمایشهای انجام شده حاکی از آن است که این روش به مراتب از روش های موجود برای اندازه گیری انسولین موثرتر و دقیق تر است .
به گزارش پایگاه اینترنتی فناوری نانو، در این روش برای آنکه جریانات میکروسیالی مانع از کار الکترود و جداشدن نانولوله ها نشوند، دانشمندان از یک ترکیب شیمیایی به نام دی هیدروپیران (‪ )dihydropyranدر ساخت الکترود استفاده کردند .
پایگاه اینترنتی فناوری نانو افزود، تنها ابهام این روش نیاز آن به دوز بالایی از داروهای بازدارنده دستگاه ایمنی است که دانشمندان هنوز از اثرات احتمالی سوء آن بر سلول های پانکراس اطلاعی ندارند .
همه چیز در باره ی نانو تکنولوژی در سالهای اخیر، پیشرفتهای تکنولوژی وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد ، پیش می رود . برای درک بهتر اندازه های مادون ریز ، قطر موی سر انسان را که یک دهم میلیمتر است در نظر بگیرید ، یک نانومتر صدهزار برابر کوچکتراست .
تکنولوژی و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل ، اندازه گیریها و تولیداتی سروکار خواهد داشت که چنین ابعاد مادون ریزی دارند . درحال حاضر پروسه هایی در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است . همچنین خواص مکانیکی ، شیمیایی ، الکتریکی ، مغناطیسی ، نوری و… مواد در لایه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درک و تحلیل و سنجش است .
تکنولوژی درقرن گذشته در هرچه ریزتر کردن تولیدات تکنولوژیکی پیشرفت چشمگیری داشت ، بطوریکه به مزاح گفته شد که دیگر کشف ذرات ریز اتمی ( Sub-Atomic ) نه تنها جایزه نوبل ندارد ، بلکه به آن جریمه هم تعلق می گیرد ! تکنولوژی نو درقرن حاضر مسیر عکس را طی می کند . یعنی مواد مادون ریز را باید ترکیب کرد تا دانه های بزرگتر کارآمد به وجود آ ورد
درست همان روشی که در طبیعت برای تولید کردن حاکم است . مجموعه های طبیعی ، ترکیبی 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 اکنون در درمان بیماریها و یا دست یافتن به مواد جدید به ظهور رسیده است . موارد بسیاری در مرحله تحقیقات کاربردی و آزمایشی است .اکنون ساخت رایانه های بسیار کوچکتر و میلیونها بار سریعتر در دستور کار موسسات تحقیقاتی قرار دارد .

در بیانی کوتاه نانوتکنولوژی یک فرایند تولید مولکولی است . همانطور که طبیعت مجموعه ها را بطور خودکار مولکول به مولکول ساخته و روی هم مونتاژ کرده است ، دانشمندان این علم هم باید برای تولید محصولات جدید ، با این اعتقاد که هرچه در طبیعت تولید شده قابل تولید در آزمایشگاه نیز هست ، نظیر طبیعت راهی پیدا کنند . البته منظور این نیست که چند هسته از مواد راپیدا کنند و با رساندن انرژی و خوراک پس از چند سال یک نیروگاه از آن ساخته شود که شهری را برق دهد . بلکه برای ترکیب و تکامل خودکار تولیدات مادون ریزکه به نحوی در مجموعه های بزرگتر مصرف دارد ، راهیابی شود . در اندازه های مادون ریز ، روشها و ابزارآلات متعارف فیزیکی مانند تراشیدن و خم کردن و سوراخ کردن و…جوابگو تیستند .
برای ساختن ماشینهای ملکولی باید روش پروسه های طبیعی را دنبال کرد . با تهیه نقشه های ساختاری بدن یعنی آرایش ژنها و DNA که ژنم نامیده شده است و به موازات آن دست یافتن به تکنولوژی مادون ریز ، در دراز مدت تحولات بسیاری در هستی ایجاد خواهد شد . تولید مواد جدید ، گیاهان ، جانداران و حتی انسان متحول خواهد شد . اشکالات ساختاری موجودات در طبیعت رفع می شود و با ترکیب و خواص اورگانیک گیاهان و جانوران ، موجودات جدیدی با خواص فوق العاده و شخصیتهای متفاوت بوجود خواهد آمد .آینده علوم و مهندسی که چندین گرایشی Multi- Disciplinary است ، به طرف تولید ماشینهای مولکولی سوق داده خواهد شد تا در نهایت بتواند مجموعه های کارآیی از پیوندهای ارگانیک و سایبریک را عرضه نماید .
هستی را به رایانه ( سخت افزار ) و برنامه ( نرم افزار ) که دو پدیده مختلف ولی ادغام شده هستند ، می توان تشبیه کرد . 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 اشکال دیگری از آنچه در طبیعت وجود دارد ، پیش خواهد رفت . طبیعت را خواهد شناخت و به اصطلاح ، قفلهای شگفت آور آن را باز خواهد کرد . احتمالا انسان در شرایط مناسبتری از درجه حرارت و فشار که درتشکیل طبیعی مواد مختلف از هیدروژن لازم است ، بتواند اتمهای مورد نباز خود را تولید کند ، سیارات دیگری را در نهایت در اختیار بگیرد و بعید نیست که انسانهای آینده بتوانند در نیمه های راه ابدیت در اکثر نقاط جهان هستی و کهکشانها سکنی 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 ، کم 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 که اجداد آنها در هزاره های قبل کشیده اند ، متعجب و متاثر خواهند بود .
چه انتظاری باید از نانوتکنولوژی داشت :
این تکنولوژی جدید توانایی آن را دارد که تاثیری اساسی بر کشورهای صنعتی در دهه های آینده بگذارد . در اینجا به برخی از نمونه های عملی در زمینه نانوتکنولوژی اشاره می شود .

انتظار می رود که مقیاس نانومتر به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگیهای منحصربفرد ،محصولاتی ساخته می شود که روش شیمی سنتی پاسخگوی این امر نمی تواند باشد .
· نانوتکنولوژی می تواند باعث گسترش فروش سالانه بسیار زیاد برای صنعت نیمه هادیها و مدارهای مجتمع ، طی 10 تا 15 سال آینده شود .
· نانوتکنولوژی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، کیفیت و تواناییهای جسمی بشر را افزایش خواهد داد .
· تقریبا نیمی از محصولات دارویی در 10 تا 15 سال آینده متکی به نانوتکنولوژی خواهد بود که این امر ، خود میلیونها دلار نقدینگی را به گردش درخواهد آورد .
· کاتالیستهای نانوساختاری در صنایع پتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که پیش بینی شده است این دانش ، سالانه میلیارد ها دلار را طی 10 تا 15 سال آینده تحت تاثیر قرار دهد .

· نانوتکنولوژی موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راههای اقتصادی تری را برای تصویه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راههای استفاده از منابع انرژیهای تجدید پذیر همچون انرژی خورشیدی ارائه می نماید . بطور مثال استفاده از یک نوع انباره جریان گذرا با الکترودهای نانولوله کربنی که اخیرا آزمایش گردید و از رسانه ها خبر آن را شنیدیم، نشان داد که این روش 10 بار کمتر آب دریا را نمک زدایی می کند .
· انتظار می رود که نانوتکنولوژی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده ها ، محیط زیستی سالمتر را فراهم کند . برای مثال مطالعات نشان می دهد در طی 10 تا 15 سال آینده ، روشنایی حاصل از پیشرفت نانوتکنولوژی ،مصرف جهانی انرژی را تا 10 درصد کاهش داده ، باعث صرفه جویی سالانه 100 میلیارد دلار و همچنین کاهش آلودگی هوا به میزان 200 میلیون تن کربن شود.
در چند سال گذشته بازارچند میلیارد دلاری برپایه نانوتکنولوژی کسترش یافته اند . برای مثال در ایالات متحده ، IBM برای هد دیسکهای سخت ، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است.
Eastern Kodak و 3M تکنولوژی ساخت فیلمهای نازک نانو ساختاری را به وجود آورده اند . شرکت Mobil کاتالیستهای نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید کرده است و شرکت Merck ، داروهای نانوذره ای را عرضه کرده است . تویوتا در ژاپن مواد پلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و Samsung Electronics در کره ، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانولوله های کربنی هستند . بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یک بعدی بهره می گیرند ( نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لایه و سوپر لاستیکها ) . نظزیات جدید و روشهای مقرون به صرفه تولید نانوساختارهای دو و سه بعدی از موضوعات مورد بررسی آینده می باشند.
نانو تکنولوژی یا کاربرد فناوری در مقیاس یک میلیونیم متر، جهان حیرت انگیزی را پیش روی دانشمندان قرار داده است که در تاریخ بشریت نظیری برای آن نمی توان یافت. پیشرفتهای پرشتابی که 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 که 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.
به گزارش ایرنا نانو تکنولوژی نظیر هر فناوری دیگری چونان یک تیغ دولبه است که می توان از آن در مسیر خیر و صلاح و یا نابودی و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گیری از این فناوری شناخت دقیق تر خصوصیات آن و آشنایی با قابلیت های بالقوه ای است که در خود جای داده است. در خصوص نانو تکنولوژی یک نکته را می توان به روشنی و بدون ابهام مورد تاکید قرار داد: این فناوری جدید هنوز، حتی برای متخصصان، شناخته شده نیست و همین امر هاله ابهامی را که آن را در برگرفته ضخیمتر می کند و راه را برای گمانزنی های متنوع هموار می سازد.
کسانی بر این باورند که این فناوری نظیر هیولایی فرانکشتین در داستان مری شلی و یا همانند جعبه پاندورا در اسطوره های یونان باستان، مرگ و نابودی برای ابنای بشر درپی دارد. در مقابل گروهی نیز معتقدند که به مدد توانایی های حاصل از این فناوری می توان عالم را گلستان کرد.
در حال حاضر 450 شرکت تحقیقاتی- تجاری در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا، آمریکا و ژاپن با بودجه ای که در مجموع به 4 میلیارد دلار بالغ می شود سرگرم انجام تحقیقات در عرصه نانو تکنولوژی هستند. در این قلمرو اتمها و ذرات رفتاری غیرمتعارف از خود به نمایش می گذارند و از آنجا که کل طبیعت از همین ذرات تشکیل شده، شناخت نحوه عمل آنها، به یک معنا شناخت بهتر نحوه شکل گیری عالم است. به این ترتیب دانشمندانی که در این قلمرو به کاوش مشغولند، به یک اعتبار با ذهن و ضمیر خالق هستی و نقشه شگفت انگیز او در خلقت عالم آشنایی پیدا می کنند، اما از آنجا که دانایی توانایی به همراه می آورد، شناسایی رازهای هستی می تواند توان فوق العاده ای را در اختیار کاشفان این رازها قرار دهد. تحقیق در قلمرو نانو تکنولوژی از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات عاید گردید.
از جمله آنکه یک گروه از محققان شرکت آی بی ام موفق شدند35 اتم گزنون را بر روی یک صفحه از جنس نیکل جای دهند و با کمک این تک اتمها نامی را بر روی صفحه نیکلی درج کنند. محققان دیگر به بررسی درباره ساختارهای ریز موجود در طبیعت نظیر تار عنکبوت ها و رشته های ابریشم پرداختند تا بتوانند موادی نازک تر و مقاوم تر تولید کنند. در این میان ساخت یک نوع مولکول جدید کربن موسوم به باکمینسترفولرین یا کربن- 60 راه را برای پژوهشهای بعدی هموارتر کرد. محققان با کمک این مولکول که خواص حیرت انگیز آن هنوز در درست بررسی است، لوله های موئینه ای در مقیاس نانو ساخته اند که می تواند برای ایجاد ساختارهای مختلف در تراز یک میلیونیم متر مورد استفاده قرار گیرد. بررسی هایی که در ابعاد نانو بر روی مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه ای را آشکار کرده است. به عنوان مثال ذرات سیلیکن در این ابعاد از خود نور ساطع می کنند و لایه های فولاد در این مقیاس از استحکام بیشتری در قیاس با صفحات بزرگتر این فلز برخوردارند.
برخی شرکتها از هم اکنون بهره برداری از برخی یافته های نانوتکنولوژی را آغاز کرده اند. به عنوان نمونه شرکت آرایشی اورال از مواد نانو در محصولات آرایشی خود استفاده می کند تا بر میزان تاثیر آنها بیفزاید. ساخت دیودهای نوری با استفاده از مواد نانو موجب می شود تا 80درصد در هزینه برق صرفه جویی شود. توپهای تنیسی که با کربن 60 ساخته شده و روانه بازار گردیده سبکتر و مستحکمتر از توپهای عادی است. شرکتهای دیگر با استفاده از مواد نانو پارچه هایی تولید کرده اند که با یک بار تکاندن آنها می توان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و همه چین و چروکهایشان را زایل کرد. با همین یک بار تکان همه گردوخاکی که به این پارچه ها جذب شده اند نیز پاک می شوند. نوارهای زخم بندی هوشمندی با این مواد درست شده که به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولکولی، پزشکان را مطلع می سازند.
از همین نوع مواد همچنین لیوانهایی تولید شده که قابلیت خود- تمیزکردن دارند. لنزها و عدسیهای عینک ساخته شده از جنس مواد نانو ضد خش هستند و یک گروه از محققان تا آنجا پیش رفته اند که درصددند با مواد نانو پوششهای مناسبی تولید کنند که سلولهای حاوی ویروسهای خطرناک نظیر ویروس ایدز را در خود می پوشاند و مانع خروج آنها می شود. مهمترین نکته درباره موقعیت کنونی فناوری نانو آن است که اکنون دانشمندان این توانایی را پیدا کرده اند که در تراز تک اتمها به بهره گیری از آنها بپردازند و این توانایی بالقوه می تواند زمینه ساز بسیاری از تحولات بعدی شود. یک گروه از برجسته ترین محققان در حوزه نانوتکنولوژی بر این اعتقادند که می توان بدون آسیب رساندن به سلولهای حیاتی، در درون آنها به کاوش و تحقیق پرداخت. شیوه های کنونی برای بررسی سلولها بسیار خام و ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در درون سلول اتفاق می افتد ناگزیرند سلولها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانلهای موجود در آن از بین می رود.
یک گروه از محققان که در گروهی موسوم به اتحاد سیستمهای زیستی گرد آمده اند، سرگرم تکمیل ابزارهای ظریفی هستند که هدف آن بررسی اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعی و بدون آسیب رساندن به اجزای درونی سلول یا مداخله در فعالیت بخشهای داخلی آن است. ابزاری که این گروه مشغول ساخت آن هستند ردیف هایی از لوله ها یا سیمهای بسیار ظریفند که قادرند وظایف مختلفی را به انجام برسانند از جمله آنکه هزاران پروتئینی را که به وسیله سلولها ترشح می شود شناسایی کند. گروههای دیگر از محققان نیز به نوبه خود سرگرم تولید دستگاهها و ابزارهای دیگر برای انجام مقاصد علمی دیگر هستند.
به عنوان نمونه یک گروه از محققان سرگرم تکمیل فیبرهای نوری در ابعاد نانو هستند که قادر خواهند بود مولکولهای مورد نظر را شناسایی کنند. گروهی نیز دستگاهی را دردست ساخت دارند که با استفاده از ذرات طلا می تواند پروتئین های معینی را فعال سازد یا از کار بیندازد. به اعتقاد پژوهشگران برای آنکه بتوان از سلولها در حین فعالیت واقعی آنها اطلاعات مناسب به دست آورد، باید شیوه تنظیم آزمایشها را مورد تجدیدنظر اساسی قرار داد. سلولها در فعالیت طبیعی خود امور مختلفی را به انجام می رسانند: از جمله انتقال اطلاعات و علائم و داده ها میان خود، ردوبدل کردن مواد غذایی و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حیاتی. یک گروه از روش تازه ای موسوم به الگوی انتقال ابر – شبکه استفاده کرده اند که ساخت نیمه هادیهای نانومتری به قطر تنها 8 نانومتر را امکان پذیر می سازد. هریک از این لوله های بسیار ریز بالقوه می توانند یک پادتن خاص یا یک بخش کوچک از رشته دی ان ای بر روی خود جای دهند.
با کمک هر تراشه می توان 1000 آزمایش متفاوت بر روی یک سلول انجام داد. برای دستیابی به موفقیت کامل باید بر برخی از محدودیتها غلبه شود، ازجمله آنکه درحال حاضر برای بررسی سلولها باید آنها را در درون مایعی قرار داد که مصنوعاً محیط زیست طبیعی سلولها را بازسازی می کند، اما یون موجود در این مایع می تواند سنجنده های موئینه را از کار بیندازد. برای رفع مشکل، محققان سلولها را درون مایعی جای می دهند که چگالی یون آن کمتر است. گروههای دیگری از محققان نیز در تلاشند تا ابزارهای مناسب در مقیاس نانو برای بررسی جهان سلولها ابداع کنند. یکی از این ابزارها چنانکه اشاره شد یک فیبر نوری است که ضخامت نوک آن 40 نانومتر است و بر روی نوک نوعی پادتن جا داده شده که قادر است خود را به مولکول مورد نظر در درون سلول متصل سازد. این فیبر نوری با استفاده از فیبرهای معمولی و تراش آنها ساخته شده و بر روی فیبر پوششی از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگیری به عمل آورد. نحوه عمل این فیبر نوری درخور توجه است.
از آنجاکه قطر نوک این فیبر نوری، از طول موج نوری که برای روشن کردن سلول مورد استفاده قرار می گیرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهای نور نمی توانند خود را تا انتهای فیبر برسانند، درعوض در نزدیکی نوک فیبر مجتمع می شوند و یک میدان نوری بوجود می آورند که تنها می تواند مولکولهایی را که در تماس با نوک فیبر قرار می گیرند تحریک کند. به نوک این فیبر نوری یک پادتن متصل است و محققان به این پادتن یک مولکول فلورسان می چسبانند و آنگاه نوک فیبر را به درون یک سلول فرو می کنند. در درون سلول، نمونه مشابه مولکول فلورسان نوک فیبر، این مولکول را کنار می زند و خود جای آن را می گرد. به این ترتیب نوری که از مولکول فلورسان ساطع می شد از بین می رود و فضای درون سلول تنها با نوری که به وسیله میدان موجود در فیبر نوری بوجود می آید روشن می شود و درنتیجه محققان قادر می شوند یک تک مولکول را در درون سلول مشاهده کنند.
مزیت بزرگ این روش در آن است که باعث مرگ سلول نمی شود و به دانشمندان اجازه می دهد درون سلول را در هنگام فعالیت آن مشاهده کنند. نانو تکنولوژی همچنین به محققان امکان می دهد که بتوانند رویدادهای بسیار نادر یا مولکولهای با چگالی بسیار کم را مشاهده کنند. به عنوان مثال بلورهای مینیاتوری نیمه هادیهای فلزی در یک فرکانس خاص از خود نور ساطع می کنند و از این نور می توان برای مشخص کردن مجموعه ای از مولکولهای زیستی و الصاق برچسب برای شناسایی آنها استفاده کرد. به نوشته هفته نامه علمی نیچر چاپ انگلستان یک گروه از محققان دانشگاه میشیگان نیز توانسته اند سنجنده خاصی را تکمیل کنند که قادر است حرکت اتمهای روی را در درون سلولها دنبال کند و به دانشمندان در تشخیص نقایص زیست عصبی مدد رساند.

از ابزارهای در مقیاس نانو همچنین می توان برای عرضه موثرتر داروها در نقاط موردنظر استفاده به عمل آورد. در آزمایشی که بتازگی به انجام رسیده نشان داده شده است که حمله به سلولهای سرطانی با استفاده از ذرات نانو 100برابر بازده عمل را افزایش می دهد. محققان امیدوارند در آینده ای نه چندان دور با استفاده از نانو تکنولوژی موفق شوند امور داخلی هر سلول را تحت کنترل خود درآورند. هم اکنون گامهای بلندی در این زمینه برداشته شده و به عنوان نمونه دانشمندان می توانند فعالیت پروتئینها و مولکول دی ان ای را در درون سلول کنترل کنند. به این ترتیب نانو تکنولوژی به محققان امکان می دهد تا اطلاعات خود را درباره سلولها یعنی اصلی ترین بخش سازنده بدن جانداران به بهترین وجه کامل سازند
نانو تکنولوژی و صنعت خودرو
مطالعه ای جهانی در مورد تغییرات صنعت خودرو است که همزمان با توسعه فناوری نانو و همگرایی نانو در میان تولیدکنندگان خودرو در سال های 2004 تا 2015 صورت می گیرد. خودروی آینده، با پیشرفت های مقرون به صرفه ای در ارتباط خواهد بود که مبتنی بر کوچک سازی، مواد سبک تر و مستحکم تر و سیستم های جدید انرژی بوده و در عین حال، خودرویی هوشمند خواهد شود.

وضعیت ابتدایی
فناوری نانو تا 20 سال آینده، همانند فناوری اطلاعات در 20 سال گذشته، فناوری توانمندساز خواهد بود. هر شرکتی در دنیا به وسیله این فناوری و از طریق همگرایی فناوری های: نانو، زیستی، تشخیصی و اطلاعات، تغییر خواهد یافت. فناوری نانو، فناوری میان بخشی است و تمام فناوری ها و بازارهای شناخته شده کنونی را تغییر داده و یا از نو تعریف خواهد کرد. این فناوری، در کوتاه مدت باعث تغییر و کامل شدن علوم زیستی، داروسازی، روش های تشخیص، فناوری پزشکی، غذا، فناوری محیط زیست، آب، انرژی، الکترونیک، مهندسی مکانیک و… خواهد شد.
فناوری های میکرو و نانو، قبلاً تغییراتی در صنعت خودرو ایجاد کرده اند. در خودروها، میکروتراشه ها موتور را تنظیم می کنند، فناوری های جدید ترمز خودرو را کنترل می کنند. ابزارهای الکترونیکی، از احتراق تمیز موتور اطمینان حاصل می کنند. صنعت خودرو یکی از زمینه هایی است که شروع به بهره گیری از مزایای نانوکامپوزیت ها در اجزا و سیستم های مختلف کرده است. این کاربردها، از مبدل های کاتالیزوری (برای تبدیل موثرتر محصولات جانبی احتراق به مواد بی خطر) گرفته، تا پلاستیک ها و روکش های سبک وزنی که بهره سوخت و عمر خودرو را افزایش می دهند، شامل می شوند.
فناوری نانو؛ الزامی برای شرکت های خودروسازی
پیشرفت های فناوری نانو در صنعت خودرو، طوفان نوآوری بزرگ تری را پیش بینی می کنند. صنعت خودرو از طریق فناوری نانو، رشد بزرگ و قابلیت پیشرفت عظیمی را به دست خواهد آورد. طی 10 سال، طراحی و تولید خودروها، کامیون ها، اتوبوس ها و… با استفاده از فناوری نانو و فناوری های مشابه، تا 60 درصد تحت تاثیر قرار خواهند گرفت. توانایی دستکاری اتم ها و مولکول ها، ابعاد جدیدی از صنعت خودرو را پیش روی ما قرار خواهد داد. فناوری نانو الزامی حیاتی برای شرکت های خودروسازی است.
روندهای غالب علم و فناوری به سمت مقیاس نانو حرکت می کنند. صنعت خودرو از طریق دستیابی به موتورهای پیشرفته، استفاده از انرژی های نو، کاهش وزن ماشین، بهبود عملکرد مواد، افزایش میزان راحتی و انعطاف پذیری، افزایش بهره وری و… از این روند سود خواهد برد. تقریباً تمام قطعات خودرو را می توان به وسیله فناوری نانو، بهبود بخشید. فناوری نانو، موجب ایجاد فضایی بسیار زیاد برای نوآوری و همچنین بازارهایی عظیم برای صنعت خودرو خواهد شد. قدرت رقابت در 10 سال آینده، به میزان توسعه کاربردهای فناوری نانو توسط خودروسازان در خودروهایشان بستگی دارد.
فناوری نانو، ارتباط بسیار نزدیکی با دیگر فناوری های مقیاس مولکولی نظیر فناوری زیستی، فناوری عصبی و فناوری اطلاعات دارد. همگرایی آنها، کنترل دقیق ساخت مولکولی را موجب می شود. فناوری های همگرا، نه تنها صنعت را تغییر خواهند داد بلکه موجب تغییر سبک زندگی و جامعه خواهند شد. اثرات آنها بر محیط زیست، انرژی، بازار کار و اقتصاد جامعه، باید پیشاپیش مورد بررسی دقیق قرار گیرد. امروزه تعداد کمی از صنایع خودروسازی عمده در مرحله تحقیق یا استفاده اولیه از فناوری نانو قرار دارند. تا سال 2010 تمام خودروسازان و بخش اعظمی از تولیدکنندگان قطعات، درگیر فناوری نانو خواهند شد. تا سال 2015، محصولات و خدمات مربوط به فناوری نانو تا حدود 10 درصد از سهم کل بازار خودرو را دراختیار خواهند داشت.

سنتز آزمایشگاهی نانو الیاف
سنتز آزمایشگاهی نانوالیاف و فاکتورهای موثر بر ضخامت و یکنواختی آنها در دانشگاه امیرکبیر مورد بررسی قرار گرفت.
الکترو اسپینینگ (برق ریسی) و به عبارتی استفاده از نیروی برق برای ریسندگی یکی از روش های تولید الیاف نانوساختار است.
در این روش یک محلول پلیمری داخل سرنگ ریخته می شود و در فاصله 20 سانتی متری از آن، صفحه ای فلزی قرار می گیرد؛ صفحه به زمین ثابت می گردد و سرنگ روی پمپ قرار گرفته و سوزن آن به منبع تغذیه با ولتاژ بالا وصل می شود، محلول با دبی پایین به سمت سر سرنگ رفته و هنگامی که ولتاژ بین 30-5 کیلووات اعمال می شود، قطره به صورت جت در آمده، در طول مسیر کشیده می شود و پس از تبخیر شدن حلال به صفحه فلزی برخورد می کند و سپس به صورت الیاف نانوساختار از صفحه فلزی جمع آوری می شوند.
توسعه تحقیقات و پیدایش مواد نانو ساختار
شرکت فرانسوی آرکما، پیشرو در حوزه ی مواد نانوساختار و تنها تولیدکننده ی پلیمرهای مشترکِ وظیفه دار با معماری کنترل شده در اروپا، به دنبال یافتن راهی برای توسعه ی یک بخش نوآورانه و رقابتی در زمینه ی مواد نانوساختار در این قاره است
شرکت آرکما، در چارچوب برنامه ی پیدایش، با گرو های بزرگ صنعتی، SMEها و چندین آزمایشگاه دانشگاهی گرد هم آمده اند و به دنبال طراحی مواد و کاربردهای آنها در چندین بازار مختلف هستند.
بازارهای مذکور عبارتند از: خودرو، کابل ، کامپوزیت های ساختمانی، انرژی، عوامل محیطی و فناوری های اطلاعات و ارتباطات.
آرکما که سهمی عمده در برنامه ی پیدایش دارد، برترین عرضه کننده ی مواد نانوساختار جدید است.
این مواد خصوصیات برجسته ای در زمینه های مقاومت مکانیکی، خصوصیات حرارتی و الکتریکی و وزن نوری دارند و به همین دلیل در بسیاری از بخش های صنعتی به ابتکارات جدیدی در فناوری ها منجر شده اند.
کریستین کالت، نایب رییس تحقیق و توسعه ی آرکما در این باره گفت: هم اکنون آرکما در مقیاس آزمایشگاهی به طور کامل مکانیزم های مدیریت ساخت نانولوله های کربنی و پلیمرهای مشترک را کنترل می کند.
برنامه ی پیدایش ما را قادر می سازد تا از طریق همکاری با مصرف کنندگان مربوطه، توسعه ی صنعتی مواد نانوساختار را تسریع کنیم.
استفاده از نانو ذرات اهن
نانوذرات آهن با توزیع باریک می توانند به عنوان بلوک های ساختمانی در سنتز فیلم های نازکی از نانوکریستال های فرومغناطیسی به عنوان پایه ای برای ابزارهای مغناطیسی ذخیره اطلاعات، مورد استفاده قرار گیرند.
استفاده از نانوذرات آهن در کاربردهای زیست محیطی، بیولوژیکی و الکترونیک موجب توسعه آن در دهه اخیر شده است.
همچنین با اتصال گونه های دارویی به سطح نانوذرات آهن و تحت میدان مغناطیسی مستقیم، این ذرات به طور ویژه ای به غده سرطانی متصل شده و تحت میدان خارجی حرارت دهی می شوند که در نهایت منجر به از بین رفتن حرارتی غده می گردد.
مهندس زارعی در طی پروژه کارشناسی ارشد خود با راهنمایی دکتر صراف ماموری موفق به سنتز نانوذرات آهن به روش رسوب دهی شیمیایی در دانشگاه تربیت مدرس شد. وی گفت: در این تحقیق نانوذرات آهن با متوسط اندازه ذره 70 نانومتر به روش شیمیایی در فاز مایع تولید گردید.
مهمترین راهبرد در نظر گرفته شده در این فرایند اصلاح سطحی با استفاده از مولکول های آلی بزرگ است به طوری که نانوذرات سنتز شده مقاومت قابل توجهی در مقابل اکسیداسیون داشته باشند.
همچنین با توجه به کنترل تراکم اتم ها در این فرآیند و دستیابی به اندازه مطلوب و توزیع اندازه ذرات باریک نانوذرات آهن خواص مغناطیسی و شیمیایی بسیار مطلوبی مشاهده گردید.
فرآیند تولید نانوذرات آهن با استفاده از کربونیل آهن مایع (Fe (CO) 5) و هیدروکربن غیراشباع کروزن (C12-C15) به عنوان مواد اولیه و در یک سیستم گاز بی اثر به روش تزریق به محلول گرم انجام شد.
لازم به ذکر است که نانوذرات آهن سنتز شده در این پژوهش آزمایشگاهی، در مقایسه با پودر آهن میکرو مقیاس و یا گرانول، واکنش پذیری بسیار بالایی نسبت به ترکیبات آلی کلردار دارند.
مکانیزم موجود جهت کلرزدایی از ترکیبات آلی؛ انتقال الکترون از نانوذرات آهن به مولکول های آلی متصل شده به سطح ذره و آزاد شدن یون های کلرید و تشکیل هیدروکربن ها می باشد.
نانو سریعترین موتور جهان
محققان دانشگاه آریزونا با توسعه نانوموتورهای موجود، موفق شدند نانو موتورهایی را تولید کنند که ده ها بار قوی تر از موتورهای فعلی است.
نانوموتورهای فعلی ـ که به آنها نانوموتورهای کاتالیتیک هم گفته می شود ـ از نانوسیم های پلاتینیوم و طلا ساخته شده اند و نیروی محرکه آنها از هیدروژن پروکسید تامین می شود.
بازده موتورهای موجود نسبتاً پایین است و سرعت آنها حدود ده میکرومتر در هر ثانیه است؛ اما محققان با وارد کردن نانولوله در پلاتینیوم سرعت را 60 میکرومتر بر ثانیه، سپس با جای گزینی هیدرازین(نوعی سوخت موشک) به جای هیدروژن پراکسید، توانستند سرعت این موتورها را تا 94 الی200 میکرومتر در هر ثانیه بالا ببرند.
دانشمندان معتقدند که این ابتکار، امیدهای زیادی را در مورد سیستم های نقل و انتقال نانومقیاس افزایش داده است
نانو تکنولوژی
تمیزی سطح و واکنشهای بین فصل مشترک فلز – نیم رسانا بستگی دارد. بعد از ابداع ترانزیستور توسط جان باردین ، مفهوم و اهمیت مدارهای مجتمع روشن شد. پس از آن موفقیت بزرگ تجمع و اتصال تعداد بسیار زیادی از قطعات کوچک و اجزای الکترونیکی بر سطح زیر لایه تحول عظیمی در ساخت عملی مدارهای مجتمع بوجود آورد. با ابداع و رشد فناوری مینیاتور کردن قطعات الکترونیکی بشر به یکی از مهمترین دستاوردهای خود در قرن گذشته نائل آمد.
انقلاب نانو تکنولوژی
محققان کوچکترین کلید نوری را تولید کردند
محققان "آی. بی. ام" کوچک ترین کلید نانوفتونیکی را که تا به امروز ساخته شده است، تولید کردند.
این ابزار مبتنی بر یک ساختار موجبر اُپتیکی نوسانگر مزدوج است که امکان اتصالات اُپتیکی روی تراشه را فراهم می آورد.
این ابداع گام مهم دیگری در جهت ایجاد ابزارهای فوتونیکی اَبَرفشرده و محاسبات تمام نوری به شمار می رود.
بر اساس این گزارش، "فنگنیان ژیا" یکی از اعضای این گروه پژوهشی در مصاحبه با پایگاه اینترنتی "nanotechweb.org" گفت، بسیاری از کلیدهای امروزی هنوز هم مسیر الکترون ها را باز و بسته می کنند.
وی افزود، با در نظر گرفتن تقاضای روزافزون برای دریافت حافظه هایی با چگالی بالا و پردازنده های سریع، ابزارهای فتونیکی نانومقیاس آینده باید مسیر فوتون ها را باز و بسته کنند.
پایگاه اینترنتی فناوری نانو اعلام کرد، این ابزار جدید از سیم های فتونیکی سیلیکونی نانومقیاس ساخته شده اند (450 در 220 نانومتر) و مبتنی بر یک موجبر نوسانگر کوپل شده (CROW) هستند.
این موجبر یک ساختار فتونیکی تناوبی است که از پنج نوسانگر مزدوج تشکیل شده است. چنین ساختاری یک شکاف فتونیکی دارد که نوری با طول موج مشخص از آن عبور کرده و نورهایی با طول موج های دیگر از آن منعکس می شوند.
بر اساس این گزارش، این کلید نسبت به تغییرات دما تا مثبت یا منفی 15 درجه سانتی گراد حساسیت ندارد، زیرا ساختار CROW یک باند عبوری بزرگ و مسطح (در محدوده 350 گیگاهرتز) دارد.
بدین ترتیب تغییرات دمایی باند عبوری را تنها به میزان کمی جابه جا کرده و زمانی که کلید در حالت خاموش قرار دارد، سیگنال نوری دست نخورده باقی می ماند.
این عدم حساسیت به تغییرات دمایی در محیط های واقعی روی تراشه بسیار مهم خواهد بود.
این کلید در مدت زمان کمتر از 2 نانوثانیه عمل کرده و میزان خطای آن کمتر از 12- 10 است.
پایگاه اینترنتی فناوری نانو به نقل از این گروه پژوهشی اعلام کرد، یکی از کاربردهای بالقوه این ابزار، شبکه های نوری روی تراشه برای پردازنده های رایانه چند هسته ای است.
ژیا گفت می توان از این کلید برای مسیردهی سیگنال های نوری بسیار سریع میان هسته ها استفاده کرد.
وی افزود، استفاده از فوتون به جای الکترون برای ایجاد ارتباط میان هسته های مختلف یک پردازنده رایانه ای، فرصت های زیادی ایجاد می کند، اما چالش های زیادی را نیز شامل می شود.
قابلیت انجام طرح های پژوهش علوم فناوری نانو محاسباتی 10 برابر می شود.

با راه اندازی نخستین مرکز ابر رایانه فناوری نانوی محاسباتی قابلیت انجام طرح های پژوهشی علوم و فناوری نانو محاسباتی از نظر پیچیدگی 10برابر افزایش می یابد و به دنبال آن زیرساخت لازم برای گسترش فناوری نانوی آزمایشگاهی و صنعتی فراهم می شود.
پایگاه اینترنتی فناوری نانو در گزارشی اعلام کرد که هم اکنون محاسبه نوارهای انرژی مواد با استفاده از روش های مکانیک کوانتومی برای سیستم هایی با تعداد اتم اندک (نهایتاً 50) انجام می شود، اما با استفاده از این ابررایانه امکان بررسی سیستم هایی با همین روش و برای چند صد اتم فراهم می شود.
در روش های دینامیک مولکولی نیز امکان محاسبه خواص چند هزار اتم به صدها هزار اتم افزایش می یابد.
نخستین مرکز ابر رایانه فناوری نانوی محاسباتی، طی مراسمی روز 20 اردیبهشت امسال در پژوهشگاه دانش های بنیادی آغاز به کار کرد.
این ابر رایانه یک خوشه محاسباتی متشکل از 18 نود (nod) محاسباتی است که هر نود آن دارای هشت هسته پردازش است. که در مجموع 144 هسته پردازش در این سیستم وجود دارد.
در این گزارش آمده است که هم اکنون ظرفیت موجود در این مرکز، در حد 500 گیگا فلاپ است و برنامه ریزی برای ارتقای آن تا یک ترافلاپ (1012 پردازش در ثانیه) انجام شده است.
طبق این گزارش، تمام متخصصان حوزه فناوری نانوی محاسباتی یا فیزیک نظری ماده چگال، می توانند از امکانات این مرکز، که به عنوان عضو جدید شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو فعالیت می کند، استفاده کنند.
مهندس جدیدی، مسئول این ابررایانه گفت: فرایند انتخاب و سفارش خرید تجهیزات این سیستم حدود پنج ماه و نصب آن نیز حدود همین مقدار زمان برده است."
وی هزینه تمام شده این سیستم را یک میلیارد و دویست میلیون ریال اعلام کرد که 500میلیون ریال آن صرف خرید سخت افزار ، 500 میلیون ریال هزینه تجهیز زیرساخت هایی از قبیل تجهیزات برق اضطراری (UPS) و سیستم خنک سازی و 200 میلیون ریال هزینه نیروی انسانی بوده است.
به گزارش پایگاه اینترنتی فناوری نانو، تاکنون یک سری کتابخانه های موازی (MPI) و نرم افزارهای محاسباتی از قبیل PWSCF، WIEN2K و GAUSSIAN بر روی این سیستم نصب شده است و متخصصان می توانند از امکانات آن برای انجام محاسبات فناوری نانو استفاده کنند.
مهندس جدیدی خاطرنشان کرد با توجه به سرعت بالای رشد فناوری اطلاعات، عمر مفید این گونه سیستم ها حدود چهار سال است، یعنی هر ماه حدود 25 میلیون ریال هزینه استهلاک این سیستم است.

نانوتکنولوژی دنیا را نامرئی می کند
پیشرفت و تکنولوژی تا اندازه یی افزایش یافته که این روزها رایانه ها می توانند اطلاعات را تقریباً بدون صرف هیچ هزینه یی بازتولید کنند. این فرآیند که روزبه روز دامنه آن وسیع تر می شود به کمک بیت ها صورت می گیرد وعلم باعث می شود تمامی اطلاعات پس از تبدیل شدن به صفر حجم بسیار کوچکی را اشغال کنند و در مواقع ضروری بدون صرف هرگونه زمان و هزینه در اختیار کاربر قرار گیرند.
اما اخباری که از گوشه و کنار دنیا به گوش می رسد نشان دهنده آن است که این مساله دانشمندان را اقناع نمی کند. در کنار کوچک کردن حجم اطلاعات ذخیره شده در رایانه ها، جمعی از محققان در حال بررسی طرحی هستند که به موجب آن بتوانند بدون صرف هزینه اتم ها را به صورت مجزا در کنار هم قرار دهند و همانند فناوری بیت های کامپیوتری، آنها را در زمینه های مختلف به کار برند. این امر تولید خودکار محصولات را بدون نیروی کار سنتی مانند عمل کپی در ماشین های زیراکس میسر می سازد.
نانوتکنولوژی در اصل نحوه ساخت ابزارهای نوین مولکولی منحصر به فرد با به کارگیری خواص شیمیایی کاملاً شناخته شده اتم ها و مولکول ها را ارائه می دهد. این فناوری که شاید کمتر به آن پرداخته شده و مردم اطلاع چندانی از آن ندارند، در تولید محصولات خودجوش، تولید رایانه هایی که چند میلیارد بار سریع تر از رایانه های امروزی هستند، اختراعات بسیار جدید و… موثر واقع می شود.
دکتر Drexler در همایش جهانی نظام علمی در زمینه نانوتکنولوژی می گوید؛ در جهان اطلاعات، فناوری های دیجیتالی کپی برداری را سریع، ارزان، کامل و عاری از هزینه بری یا پیچیدگی محتوایی کرده اند. حال اگر همین وضعیت در جهان ماده اتفاق بیفتد چه می شود؟ هزینه تولید یک تن تراشه RAM تقریباً معادل هزینه ناشی از تولید همان مقدار فولاد خواهد شد.
اگر سرعت توسعه و رشد علم به همین صورت ادامه پیدا کند، در آینده نزدیک گروهی از دانشمندان قادر به ساخت اولین روبات با مقیاس نانومتری می شوند که قادر به همانندسازی است. طی چند سال با تولید پنج میلیارد تریلیون نانوروبات، تقریباً تمامی فرآیندهای صنعتی و نیروی کار کنونی از رده خارج خواهند شد، کالاهای مصرفی نیز به وفور یافت شده و ارزان، شیک و با دوام خواهند شد، دارو یک جهش سریع و کوانتومی به جلو را تجربه خواهد کرد و سفرهای فضایی و همانندسازی ها امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به این دلایل و هزاران دلیل دیگر، سبک های زندگی روزمره در جهان به طور زیربنایی متحول خواهد شد و الگوی رفتاری انسان ها تحت الشعاع این روند قرار خواهد گرفت.
با نانوتکنولوژی در آینده نه چندان دور در خانه های جدید آجرها ممکن است هنگامی که ترکی در آنها ظاهر می شود خودشان را تعمیر کنند. ماشین ها ممکن است با لایه یی به استحکام الماس پوشانده شوند که آنها را در برابر خراش ها محافظت کند. پزشکان خواهند توانست صدها نوع بیماری را تنها با قرار دادن یک قطره خون در یک دستگاه تشخیص داده و پس از چند ثانیه نتیجه را دریافت کنند.
نانوتکنولوژی در جهانی بسیار کوچک کنترل می شود. هدف نانوتکنولوژی ساخت اشیا به صورت اتم به اتم، مولکول به مولکول و با یک رویکرد از پایین به بالاست؛ این همان راهی محسوب می شود که طبیعت میلیون ها سال است آن را انجام می دهد.
در دنیای بسیار کوچک و جالب توجه نانوها، انواع جدید میکروسکوپ ها و برنامه های قدرتمند کامپیوتری شبیه ساز که در 10 سال اخیر توسعه پیدا کرده اند، نقشی مهم در این زمینه برعهده دارند. میکروسکوپ ها نه تنها به دانشمندان اجازه می دهند اتم ها را از نزدیک مشاهده کنند، بلکه این امکان را فراهم می آورند تا آنها را جابه جا کنند. همان طور که در آزمایش مشهور سال 1990 دانشمندان مرکز تحقیقاتی Almaden وابسته به شرکت صاحب نام IBM صورت گرفت، متخصصان توانستند لغت "IBM " را توسط 35 اتم زنون بنویسند.
نانوتکنولوژی امروزه توانسته به یکی از ارکان اصلی زندگی بشر تبدیل شود و تمامی جوانب زندگی ساکنان هزاره سوم را در دست بگیرد. با این حال برخی دانشمندان بریتانیایی در حال بررسی موضوعی وابسته به علم نانو هستند که شاید به کمک آن بتوان به نامرئی شدن افراد کمک کرد.
یکی از فیزیکدانان دانشگاه سلطنتی لندن در این خصوص می گوید؛ مردم در طول روز با اجسام و اشیای مختلفی روبه رو می شوند که هرکدام از این اجسام ظاهری به خصوص را در ذهن آنها تداعی می کند. این اجسام در برخی مواقع می توانند جلوی دید فرد را بگیرند و مانعی برای تماشای جسمی که در فضایی دورتر قرار گرفته، شوند. به جای آنکه فرد محل قرار گرفتن خود را تغییر دهد و با رفتن به مکان دیگر امکان تماشای جسم دورتر را برای خود فراهم آورد، نانوتکنولوژی می تواند اجسام نزدیک را نامرئی کند و زاویه دید جهانیان را گسترش دهد.
نورهایی که از اجسام مختلف ساطع می شوند معمولاً به طبیعت بازمی گردند. برای مثال، زمانی که ما در یک بیابان گرم و داغ قرار می گیریم و در دوردست سراب مشاهده می کنیم، نورهایی که از آسمان تابیده می شوند به اشعه های نوری شکسته شده تبدیل و تصویر آسمان را روی خاک منعکس می کنند. این امر موجب می شود فرد تشنه یی که در بیابان قرار گرفته فریب بخورد و تصور کند که در دوردست آب وجود دارد.
دانشمندان دانشگاه سلطنتی لندن، دانشگاه دوک(Duke ) و موسسه مستقل تخصصی Leonhardt شفافیت یک تصویر را وابسته به نوری که از یک جسم به خصوص منتشر می شود، نمی دانند و بر این باورند که مجموعه انوار امکان تماشای یک شیء را برای ما فراهم می آورد. در این میان جمعی دیگر از محققان معتقدند پدیده نامرئی شدن می تواند با انتشار بسیار آرام اشعه های نور در اطراف یک جسم صورت گیرد. با این روش شعاع های نوری در مسیر اصلی حرکت می کنند و باعث می شوند هیچ نور یا سایه یی از یک جسم منعکس نشود. این روش می تواند جسم مورد نظر را نامرئی کند که البته برای انجام این کار به نیروی بسیار بالا نیازی نیست.
پروفسور دیوید شوریگ یکی ازمحققان دانشگاه دوک می گوید تصور کنید که با سوراخ کردن فضا می خواهید شیء مورد نظر خود را درون آن سوراخ قرار دهید، به نحوی که تمام منافذ آن پر شود. این سوراخ همانند حفره یی است که درون یک لباس پشمی ایجاد می شود و شما سعی می کنید با کمک گرفتن از نخ و سوزن این حفره را از بین ببرید و اجازه ندهید نور از آن عبور کند. این دقیقاً همان روندی است که در نانوتکنولوژی دنبال می شود تا یک جسم نامرئی شود و امکان مشاهده آن از بین برود.
موادی که سطح بیرونی جسم مورد نظر را می پوشانند تا دیده نشود در اصطلاح metamaterial یا مواد مغناطیسی حساس خوانده می شوند. طول موجی که مواد مغناطیسی حساس تولید می کنند، نسبت به طول موج تشکیل شده توسط شعاع های نوری کوتاه تر است و از این رو ساختاری ظریف تر از نور دارند. اگر این طول موج ها بلندتر شوند، به جای کنترل کردن این فرآیند باعث می شوند شعاع های نوری در فضا پخش شوند.
براساس نتایج حاصل از یک سری مطالعات دقیق و حساب شده، طول موج نور قرمز تقریباً معادل 650 نانومتر یا یک میلیاردم یک متر است که در مقابل طول موج نور آبی 475 نانومتر محاسبه می شود. امواج رادیویی، ریزموج ها و امواج مادون قرمز نسبت به نورهایی که با چشم قابل رویت هستند، طول موج بلندتری دارند که در این میان اشعه فرابنفش، اشعه X و اشعه های گاما کم ترین طول موج را به خود اختصاص داده اند.
هریک از مواد مغناطیسی حساس که روی الکترودها قرار می گیرند همانند یک آنتن بسیار دقیق عمل می کنند و به صورت مرتب به ارسال و دریافت امواج می پردازند. به گفته پندری یکی از محققان دانشگاه سلطنتی لندن، این مواد نحوه انتشار شعاع های نوری و تابش آنها را به طور کامل زیر نظر گرفته و آنها را کنترل می کنند.
مشکلی که در این زمینه وجود دارد این است که وقتی سطح بیرونی برخی اجسام به کمک این مواد پوشانده می شود، در فرآیند دریافت و ارسال امواج نوری، این اجسام همانند یک سطح شیشه یی تاریک به نظر می رسند که این امر باعث می شود آنها نامرئی نشوند. در این میان کارشناسان با آزمایش های فراوان دریافته اند که اگر مواد مغناطیسی به اندازه کافی به سطح جسم مورد نظر آغشته شود دیگر امکان بروز این مشکل وجود نخواهد داشت و جسم نامرئی خواهد شد. آغشته کردن سطح بیرونی یک جسم به مواد مغناطیسی حساس با پشت سر گذاشتن مراحل پیچیده یی صورت می گیرد که در این میان تطابق این مواد با طول موج تابیده شده به آن کار را بسیار دشوار می کند.
امروزه این شاخه از علم تاثیرات فراوانی بر زندگی مردم گذاشته و به همین خاطر کارشناسان از فناوری نانو به عنوان "رنسانس فناوری" و "روان کننده جریان سرمایه گذاری" یاد می کنند. ورود محصولات وابسته به این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانایی های دفاعی و زیست محیطی به همراه داشته و تاکنون موجب بروز جابه جایی های بزرگ اقتصادی شده است.
در حال حاضر بخش های دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان نظیر ژاپن ، امریکا، چین، هند، تایوان، کره جنوبی، استرالیا، روسیه و اتحادیه اروپا در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یکی از حوزه های این فناوری به سر می برند. درحال حاضر نزدیک به 30 کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای برنامه ملی هستند و گفته می شود طی پنج سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر نانوتکنولوژی را به 5/3 برابر افزایش داده اند. ژاپن و امریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند.
تکنولوژی نانو
نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده های نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند.
یک نانومتر چقدر است؟
یک نانومتر یک میلیاردم متر (10 -9 m) است. این مقدار حدودا چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد 2.5 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. کوچکترین آی سیهای امروزی با ابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم ، حدود یک میلیون اتم را در بردارند. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه ای حدود 10 نانومتر ، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است .
امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman) ، برنده جایزه نوبل فیزیک مطرح شد. فاینمن طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی کند. وی اظهار داشت که می توان با استفاده از ماشینهای کوچک ماشینهایی به مراتب کوچکتر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد .
همین عبارتهای افسانه وار فاینمن راهگشای یکی از جذابترین زمینه های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روباتهایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانو ماشینهایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند، هر دانشمندی را به وجد می آورد. در رویای دانشمندانی مثل جی استورس هال (J.Storrs Hall) و اریک درکسلر (E.Drexler) این روباتها یا ماشینهای مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی در می آیند . شاید در آینده ای نه چندان دور بتوانید به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر ، تخت خوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید .

خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی ) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب ، خواص مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژیهای جدیدی با کارآیی بالا منتهی می شود که پیش از این میسر نبود .
نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری ، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه می دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای جدید خود_اسمبلی بسازیم. در روش خود_اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست. این ترکیب پر قدرت علم مواد و بیوتکنولوژی به فرآیندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد .
ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت ، واکنشهای شیمیایی ، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده ال می سازد. سرامیکهای نانوساختاری غالبا سخت تر و غیرشکننده تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می کنند . وسایل الکترونیکی جدید ، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر می توانند با کنترل واکنشها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است .

منافع نانوتکنولوژی چیست؟
مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیرقابل پیش بینی تاثیر بگذارد. محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتند از: لاستیکهای مقاوم در برابر سایش که از ترکیب ذرات خاک رس با پلیمرها بدست آمده اند، شیشه هایی که خودبه خود تمیز می شوند، مواد دارویی که در مقیاس نانو ذرات درست شده اند، ذرات مغناطیسی باهوش برای پمپهای مکنده و روان سازها ، هد دیسکهای لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه ها از کیفیت بالاتری برخوردارند، چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگ دانه و … .
قابلیتهای محتمل تکنیکی نانوتکنولوژی
1. محصولات خود_اسمبل
2. کامپیوترهایی با سرعت میلیاردها برابر کامپیوترهای امروزی
3. اختراعات بسیار جدید (که امروزه ناممکن است )
4. سفرهای فضایی امن و مقرون به صرفه
5. نانوتکنولوژی پزشکی که در واقع باعث ختم تقریبی بیماریها ، سالخوردگی و مرگ و میر خواهد شد .
6. دستیابی به تحصیلات عالی برای همه بچه های دنیا
7. احیاء و سازماندهی اراضی
8. محصولات خود_اسمبل
9. کامپیوترهایی با سرعت میلیاردها برابر کامپیوترهای امروزی
10. اختراعات بسیار جدید (که امروزه ناممکن است
11. سفرهای فضایی امن و مقرون به صرفه
12. نانوتکنولوژی پزشکی که در واقع باعث ختم تقریبی بیماریها ، سالخوردگی و مرگ و میر خواهد شد .
13. دستیابی به تحصیلات عالی برای همه بچه های دنیا
14. احیاء و سازماندهی اراضی

مدلسازی مولکولی و نانوتکنولوژی
در سازمان دهی و دستکاری مواد در مقیاس نانو ، لازم است تمامی ابزار موجود جهت افزایش کارایی مواد و وسایل بکار گرفته شود . یکی از این ابزار شیمی تحلیلی ، خصوصا مدل سازی مولکولی و شبیه سازی است. امروزه ابزار تحقیقاتی فراگیری مانند روشهای شیمی تحلیلی مزیتهای فراوانی نسبت به روشهای تجربی دارند . میهیل یورکاز شرکتContinental Tire North America می گوید:"روشهای تجربی مستلزم بهره گیری از نیروی انسانی ، شیمیایی ، تجهیزات ، انرژی و زمان است. شیمی تحلیلی این امکان را برای هر فرد مهیا می سازد که فعالیتهای شیمیایی چندگانه ای را در 24 ساعت شبانه روز انجام دهد. شیمیدانها می توانند با انجام آزمایشها توسط رایانه ، احتمال فعالیتهای غیرموثر را از بین ببرند و گستره احتمالی موفقیتهای آزمایشگاهی را وسعت دهند .
نتیجه نهایی این امر ، کاهش اساسی در هزینه های آزمایشگاهی (مانند مواد ، انرژی ، تجهیزات) و زمان است." از طرف دیگر ، در شیمی تحلیلی سرمایه گذاری اولیه جهت تهیه نرم افزار و هزینه های وابسته از جمله سخت افزار جدید ، آموزش و تغییرات پرسنل بسیار بالا خواهد بود. ولی با بکار گیری هوشمندانه این ابزار می توان هریک از هزینه های اولیه را نه تنها از طریق صرفه جویی در هزینه آزمایشگاه بلکه بوسیله فراهم نمودن دانشی که منجر به بهینه سازی فرآیندها و عملکردها می شود، جبران ساخت .
این موضوع برای شیمیدانها بسیار مناسب است، ولی روشهای شبیه سازی چطور می توانند برای نانوتکنولوژیستها مفید واقع شود؟ محدودیتهای آزمایشگر در مقیاس نانو ، زمانی آشکار می شود که شگفتی جهان دانشمندان نظری وارد عمل می شود. در اینجا هنگامی که دانشمندان قصد قرار دادن هر یک از اتمها را در محل مورد نظر دارند قوانین کوانتوم وارد صحنه می شود. پیش بینی رفتار و خواص در محدودهای از ابعاد برای نانوتکنولوژیستها حیاتی است .

مدل سازی رایانه ای با بکارگیری قوانین اولیه مکانیک کوانتوم و یا شبیه سازیهای مقیاس میانی ، دانشمندان را به مشاهده و پیش بینی رفتار در مقیاس نانو و یا حدود آن قادر می سازد. مدلهای مقیاس میانی با بکارگیری واحدهای اصلی بزرگتر از مدلهای مولکولی که نیازمند جزئیات اتمی است، به ارائه خواص جامدات ، مایعات و گازها میپردازند. روشهای مقیاس میانی در مقیاسهای طولی و زمانی بزرگتری نسبت به شبیهسازی مولکولی عمل می کنند. می توان این روشها را برای مطالعه مایعات پیچیده ، مخلوطهای پلیمر و مواد ساخته شده در مقیاس نانو و میکرو بکار برد .

مدل سازی خاک رس
محققین دانشگاه لندن در انگلستان و دانشگاه Paris Sud در فرانسه ، شبیه سازیهایی بر اساس مکانیک کوانتوم برای مطالعه و کامپوزیتهای خاک رس-پلیمر بکار برده اند. امروزه این ترکیبات یکی از موفق ترین مواد نانوتکنولوژی هستند، زیرا بطور همزمان مقاومت بالا و شکل پذیری از خود نشان می دهند؛ خواصی که معمولاً در یکجا جمع نمی شوند. نانو کامپوزیتهای پلیمر-خاک رس می توانند با پلیمریزاسیون در جا تهیه شوند؛ فرآیندی که شامل مخلوط کردن مکانیکی خاک معدنی با مونومر مورد نیاز است. بنابراین مونومر در لایه درونی جای گذاری می شود (خودش را در لایه های درون ورقه های سفال جای می دهد) و تورق کل ساختار را افزایش می دهد . پلیمریزاسیون ادامه می یابد تا سبب پیدایش مواد پلیمری خطی و همبسته گردد .
دانشمندان با بکارگیری Castep (یک برنامه مکانیک کوانتوم که نظریه کارکردی چگالی را بکار می گیرد) تحول کشف شده در این روش را که پلیمریزاسیون میان گذار خود کاتالیست نامیده می شود مطالعه کردند. این پروژه ، دانشی نظری در زمینه ساز و کار این فرآیند جدید را بوسیله مشخص کردن نقش سفال در کامپوزیت فراهم نمود. ضروری است که دانش حاصل از شبیه سازیها ، جهت کنترل و مهندسی نمودن فعل و انفعالات پلیمر-سیلیکات به کمک دانشمندان آید.

دانشمندان در شرکت BASF شبیه سازیهای مقیاس میانی را برای بررسی علم و رفتار ریزواره ها بکاربردند. ریزواره ها ذراتی کروی شکل با ابعاد نانو هستند که به صورت خود به خود در محلولهای کوپلیمری ایجاد می شوند و در زمینه هایی مانند سنسورها وسایل آرایشی و دارو رسانی کاربرد دارند . دانشمندانBASF با بکار گیری esoDyn ، یک ابزار شبیه سازی برای پیش بینی ساختارهای مقیاس میانی مواد متراکم محلولهای تغلیظ شده کوپلیمرهای آمفی فیلیک را بررسی کردند. .
شبیه سازیها مشخص نمود که کدام شرایط مولکولی و فرمولی به شکل گیری "ریزواره های معکوس" مانند نانو ذرات آب در یک محیط فعال منتهی میشود. چنین نتایجی برای درک رفتار عوامل فعال سطحی ضروری هستند. به کمک روشهایی مانند پرتاب محلول در آزمایشگاه می توان به نتایجی در این زمینه دست یافت، اما دستیابی به این نتایج ماهها به طول می انجامد، درحالی که آزمایشهای شبیه سازی شده تنها طی چند روز نتیجه می دهند .

منابع و ماخذ
1. WWW. PT.MEDU . IR
2. WWW. IBS . IR
3. نشریه بسیج ماهانه، فصلنامه بسیج پایگاه ها
4. جزوات منتشر شده توسط سازمان بسیج دانش آموزی و فرهنگیان

فهرست مطالب
مقدمه 1
هوای پاک با فن اوری نانو 1
نانو " فناوری امروز زندگی فردا 2
تولید نیمه صنعتی قرصهای برقگیر نانو 8
کاهش دوز مصرفی داروهای ضد سرطان 9
چه انتظاری باید از نانوتکنولوژی داشت : 13
نانو تکنولوژی و صنعت خودرو 18
وضعیت ابتدایی 18
فناوری نانو؛ الزامی برای شرکت های خودروسازی 19
سنتز آزمایشگاهی نانو الیاف 20
توسعه تحقیقات و پیدایش مواد نانو ساختار 20
استفاده از نانو ذرات اهن 21
نانو سریعترین موتور جهان 22
انقلاب نانو تکنولوژی 22
نانوتکنولوژی دنیا را نامرئی می کند 26
تکنولوژی نانو 29
یک نانومتر چقدر است؟ 29
منافع نانوتکنولوژی چیست؟ 31
قابلیتهای محتمل تکنیکی نانوتکنولوژی 31
مدلسازی مولکولی و نانوتکنولوژی 32
مدل سازی خاک رس 33
منابع و ماخذ 34

35