نانو تکنولوژی

نانو تکنولوژی

نانو تکنولوژی وکاربردهای آن

هدف نانو تکنولوژی ساختن مولکول به مولکول مواد یا تجهیزات در آینده است.علم نانو به عنوان یک علم حیاتی در آینده مطرح خواهد بود،این علم مربوط به مطالعات ذرات در مقیاس اتمی،برای کنترل آنهاست.بنابراین هدف اصلی اکثر تحقیقات نانویی ،شکل دهی ترکیبات جدید با ایجاد تغییراتی در مواد موجود است.نانو تکنولوژی در الکترونیک،زیست شناسی،ژنتیک وهوانوردی وحتی در مطالعات انرژی بکار گرفته می شود. تفاوت بین نانو علم ونانو تکنولوژی در این است که نانو علم صرفا تحقیقات است ولی نانو تکنولوژی کاربرد تحقیقات برای حل مسائل وساخت موادد جدید است.

تقسیم بندی های نانو تکنولوژی

نانو تکنوولوژی را می توان به گونه های مختلفی تقسیم بندی نمود که در یک نوع از این تقسیم بندی ها که شاید بهترین آنها نیز هست،می توان نانو تکنولوژی را به سه دسته تقسیم کرد که عبارتند از:

1) نانو تکنولوژی مرطوب:

این شاخه به مطالعه سیستم های زیست محیطی که اساسا در محیط های آبی پیرامون ما وجود دارند، می پردازند.برای مثال در این شاخه در مقیاس نانومتری ساختمان مواد ژنتیکی،غشاء وسایر ترکیبات سلولی را در مقیاس نانو متری مورد مطالعه قرار می دهند.موفقیت این رشته، در این است که بر ساختمان های حیاتی و نحوه عملکرد آن را در مقیاس نانویی نظارت می کند.این شاخه در بر گیرنده علوم پزشکی،دارویی ،زیست محیطی و کلا علوم زیستی می باشد.

2) نانو تکنولوژی خشک:

این بخش از نانو تکنولوژی از علوم شیمی و فیزیک تاثیر زیادی می گیردو تمرکز روی آن تشکیل ساختمان های کربنی، siودیگر مواد غیر آلی،قابل تامل است.فناوری خشک-مرطوب بخش نیمه هادیها را نیز زیر پوشش خود قرار می دهد.الکترون ها آزاد و انتقال دهنده در این مواد آنها را برای استفاده در محیط مرطوب سودمند می سازد.اما همین الکترون ها خصوصیات فیزیکی فراهم می کنند که ساختار های خشک از آن ها را در الکترونیک،مغناطیس و ابزار های نوری استفاده

می کنند.اثر دیگری که باعث پیشرفت ساختنار های خشک می شود این است که قسمت های خود تکثیر مشابه ساختار های مرطوب را دارا هستند.

 

3) نانو تکنولوژی تخمینی(محاسبه ای):

این قسمت به مطالعه مدل سازی و ساختن ظاهر ساختمان های پیچیده در مقیاس نانو متری توجه دارد.توانایی پیش بینی و تجزیه و تحلیل محاسبه ای در موفقیت نانو تکنولوژی مهم است.زیرا طبیعت میلیون ها سال وقت لازم دارد که نانو تکنولوژی مرطوب را به صورت کاربردی در آورد.شناختی که بوسیله محاسبه بدست می آید، به ما اجازه می دهد که زمان پیشرفت نانو تکنولوژی خشک را به چند دهه کاهش دهیم که این تاثیر مهمی در در نانوی مرطوب نیز دارد.نانو تکنولوژی تخمینی،پلی است بین علوم مهندسی،محاسبه ای،کامپیوتر و فناوری جدید.

 

حوزه ی فعالیت تحقیقات نانو

بنابر آنچه گفته شد در طی یک دهه گذشته حوزه تحقیقات نانو بسیار وسیع شده و گسترش پیدا کرده است.یکی از مهمترین این جنبه ها،تهیه مواد نانو متری از جمله نانو لوله ها،ذرات نانومتری و غیره می باشد.

 

 

1) نانو لوله های کربنی:

فلورین مولکول تو خالی است که متشکل از گروه های 6ضلعی و 5ضلعی است که در کنار هم قرار گرفته اند.که از 60 عدد اتم کربن تشکیل شده است،یعنی .c60

این مولکول های توپی شکل پتانسیل بسیار زیادی برای تولید مواد مرکب جدید دارند.زیرا تمامی اتم ها در سطحی قرار می گیرند که می توانند به راحتی با سایر مولکول ها پیوند بر قرار کنند.

از معروفترین ساختارهای نانویی،نانو لوله ها هستندکه کاربردهای زیادی در این علم دارند.منشا نانو لوله های کربنی از فلورین است.اگر فلورین را نصف کنیم و بین دو نیم کره،رشته های از کربنها را قرار دهیم،نانو لوله دو سر بسته ای تولید می شود که امروزه استفاده های زیادی داشته و خواص جالبی از خود به نمایش می گذارد.یکی از مسائل مهمی که وجود دارداتصال نانو لوله ها به یکدیگر بوده که تا سال 2002 این کار به انجام نرسیده بود.اما در شانزدهم سپتامبر2002نحوه اتصال نانو لوله های کربنی تک جداره ای به همدیگر کشف گردید.این کشف نقش مهمی در زمینه ساخت مدارهای مولکولی وشبکه های نانو لوله ای خواهد داشت.برای اتصال نانو لوله ها به همدیگر از تشعشع و حرارت استفاده می کنند.البته پیش از این نانو لوله های چند جداره را می توانستند به هم اتصال دهند ولی خواص الکتریکی نانو لوله های تک جداره بسیار برتر از انواع چند جداره ای آنهاست.

پروفسور آجایان کاشف اتصال نانو لوله ها بیان می کند که اگر بتوان نانو لوله های کربنی را به هم پیوند داد به مواد کامل و تمام عیاری دست خواهیم یافت.اما برای ساخت اتصالات کربنی باید بین لوله ها پیوند ایجاد کنیم.تشعشع و عملیات حرارتی استفاده شده در یک میکروسکوپ الکترونی ولتاژبالا در اشتوتگارت آلمان برای تولید تشعشع و حرارت لازم برای این آزمایشها استفاده کردند.نانو لوله ها استفاده های زیادی دارند.از جمله کاربردها ی آنها، جابجایی سریع و بدون هدر رفتن گازها می باشد.اتمهای نانو لوله های کربنی به نحوی کنار هم قرار گرفته اند که عملا امکان عبور بدون اصطکام مولکولهای گاز را فراهم می آ ورند.سطح صاف این مواد باعث می شود که میزان عبور گازها از درون آن ها به مراتب بیشتر از غشاهای میکرو حفره ای معمولی که در جداسازی گازها مورد استفاده قرار می گیرند،باشد.دو مورد از کاربرد های احتمالی انتقال گاز با نانو لوله های کربنی شامل انتقال گازهای در اکسید کربن و هیدروژن می باشد.می دانیم که دی اکسید کربن موجب گرم شدن زمین می شود و دولتها در صدد کاهش انتشار آنها از موتورهای احتراق داخلی و واحد های تولید نیرو بر آمده اند.نانو لوله هایی که با اندازه مناسب تولید می شوند می توانند با صرف انرژی کمتر و بدون نیاز به افزایش فشار،این گاز را از گازهای حاصل از احتراق بزدایند.

هیدروژن نیز عنصر کلیدی در پیلهای سوختی است و هنگام ترکیب با اکسیژن،الکتریسیته تولید می کند.نانو لوله ها می توانند موجب تسریع فرایند تولید هیدروژن خالص از تجزیه حرارتی گاز طبیعی شوند.تیم تحقیقاتی از دانشگاه کارنی ملون شبیه سازی مناسبی از این خاصیت نانو لوله ها را انجام داده و مرحله بعدی کار آنها عملی ساختن این مسئله می باشد.یکی از مشکلات موجود این است که دو سر نانو لوله ها بسته است واحتملا این پارامتر را نمی توان در شبیه سازی واردنمود.تحقیقات اندکی نیز در زمینه رشد عمودی نانو لوله ها جهت استفاده به عنوان ماده غشایی انجام گرفته است.

به نظر می رسد که در زمینه تولید هیدروژن،نانو لوله های بسته مناسب ترند.بسیاری از نانو لوله ها به صورت چند جداره تشکیل می شوند و فضای بین آن ها می تواند به شکل مطلوبتری ایفای نقش کرده و حتی می توان از این نانو لوله ها به عنوان منابع ذخیره انرژی استفاده نمود.اگر نانو لوله ها بتوانند گازها را به طور انتخابی از خود عبور دهند، می توان از غشا های نانو لوله ای جهت بدست آوردن N2و 2 O از هوا استفاده نمود.از جمله استفاده های دیگر نانو لوله ها می توان به استفاده آنها در تلوزیون های نسل جدید اشاره کرد.با استفاده از نانولوله ها وخواص گسیل الکتروون آنها می توان تصویر متحرکی را ایجاد کرد و بر روی صفحه نمایش به تصویر کشید.

یعنی به عبارت دیگر الکترونها با استفاده از ولتاژ اندک از فیلمهای ضخیم دارای نانو لوله به سمت صفحه نمایش پرتاب شده و باعث روشن شدن آن می شوند.دکتر جیمز مدیر بخش علوم مواد در شرکت Dupontمی گوید این فناوری با نانو لوله های حاصل از فرایندکوره لیزری،باعث ایجاد تصویر روشن با ولتاژ کم و مصرف انرژی پایین می شود به طوری که انرژی مصرفی در این فرایند کسر کوچکی از انرژی مصرفی در تلوزیونهای معمولی یا صفحه های نمایش پلاسما است.

2) نانو سرامیکها ونانو کامپوزیتها

همانطور که قبلا گفتیم نانو مواد دسته ای از مواد هستند که از طریق کنار هم قرار دادن اتمها و مولکولها یا مجموعه هایی از آنها به طور مصنوعی ساخته می شوند.نانو سرامیکها جزو مواد مطرح در این زمینه می باشند.آنها به علت داشتن خواص ویژه ای در مقایسه با سرامیکهای معمولی مورد توجه واقع شده اند.ویژگیهای برجسته ای که باعث شده تا این مواد نیز به عنوان یکی از حوزه های تحقیقاتی نانو مورد توجه قرار گیرد را می توان از چندین جنبه ی مختلف مطرح نمود.اولین مسئله خواص مکانیکی آنهاست.اولین مشخصه استحکام مکانیکی بسیار بالاتر نانو سرامیکها در مقایسه با سرامیکهای معمولی است.برای مثال پوشش دادن سطح اجسام با نانو سرامیکها باعث افزایش استحکام و سختی جسم می شود،که نسبت به سرامیک های عادی به مراتب بالاتر است.به علاوه قدرت پوشش نانو سرامیک ها نیز بالاتر است.در ساختار نانو،تعداد مکانهای فعال افزایش می یابد .این افزایش در سطح منجر به کاهش مقدار مواد مصرفی شده و قدرت پوشش را بالا می برد. همچنین در سرامیک های معمولی انعطاف پذیری وجود ندارد.ولی در نانو سرامیکها به دلیل داشتن خاصیت منحصر به فرد در قابلیت حرکت ریز دانه ها بر روی هم،انعطاف پذیری خوبی وجود دارد.

دومین خاصیت ابررسانایی بهتر آنهاست.نانو سرامیک ها به علت داشتن خواص نوری والکتریکی به عنوان ابر رسانا نیز استفاده می شوند. سومین خاصیت،سازگاری با محیط است.این مواد آلودگی های مواد قبلی را ندارند و بسیار سازگار با محیط هستند.در نهایت سطح ویژه بالای این مواد نیز یکی دیگر از مشخصه های آنهاست.نانو سرامیکها سطح ویژه ی بالایی دارند ودر انجام واکنشهای شیمیا یی در کاتالیستها،سنسورهای کاری،جداسازی وجذب مواد بر روی سطح آن و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.

به علت خواص فوق العاده ای که نانو سرامیکها دارند طراحان وسایل و محصولات با استفاده از این مواد به عنوان مواد اولیه،محصولاتی با استحکام بالا که در محدوده دمایی بیشتری کار می کنند ،می توانند تولید کنند.نانو سرامیکها در حال توسعه وبکارگیری برای کاربردهای گوناگونی هستند که از خواص مغناطیسی،نوری،الکتریکی،کاتالیستی و دیگر خواص آنها می توان استفاده کرد.از جمله کار برد های آنها در قطعات سرامیکی با دوام برای موتورهای خودکار، سیمهای ابررسانای انعطاف پذیر واجزای متصل کننده فایراستیکی را می توان نام برد.

 

3) نانو کریستالها

نانو کریستالها نیز یکی دیگر از مواد مورد استفاده در زمینه ی نانو تکنولوژیِ هستند.آنها قالبهای ساختمانی این فناوری می باشند.این نانو کریستال با تلفیق دو یا چند نوع مختلف از مواد معدنی شکل می گیرند.نانو کریستالها از عناصر مختلف و متنوعی ساخته شده اند. اولین سری نانو کریستالهای تجاری در پوششهایی بسیار مقاوم در برابر گرما و زنگ زدگی ارزه شده که از AL و Siتشکیل شده اند.نانو کریستالها از جنسهای مختلفی تهیه می شوند وروشهای متفاوتی در تهیه آنها وجود دارد.مثلا از برخی از آنها می توان به عنوان منابع نوری استفاده کرد.یا از برخی از آنها نور های لیزری گرفت که در مقیاسهای بزرگ چنین طول موجهایی را نداشته اند.از جمله این مواد می توان Pbs را نام برد.به دلیل اهمیت ویژه ای که نانو کریستالها دارند ازجنسهای مختلفی تهیه می شوند وروشهای متفاوتی در تهیه ی آنها وجود داردواین به دلیل اهمیت ویژه ای است که نانو کریستالها یا به تعبیر دیگر نقطه های کوانتومی در آینده ی فناوری نانو دارا می باشند.

 

تغییرات و انتظاراتی که از ورود به علم نانو داریم

 

1)روش های جدید طراحی تراشه ها:

2)حوزه بیو مکانیک-تولید موتورهای مولکولی

3)حوزه پزشکی-کنترل رادیوییDNA دارو وتشخیص بیماری

4)حوزه فتونیک-دیوارهایی از نمایشگرهای دیجیتال کریستال مایع:

در آینده نه چندان دور با فشار دادن یک دکمه رنگ دیوارهای خانه ها از یک رنگ به رنگ دلخواه ما تغییر خواهد یافت.یک نمونه از پنجره هایی که از طریق این تحقیقات بدست آمده نشان می دهد.گروههای تحقیقاتی متعددی نیز در زمینه ی LCD(نمایشگرهای کریستال مایع)کارهایی را انجام داده اند.کریستال مایع ،مایعی است که مولکولهای آن بسیار منظم هستند و با عبور جریان برق از آنها ،نظم آنها تغییر می کند و در نتیجه صفحه تغییر رنگ می دهد.در LCDهای فعلی،کریستال مایع بین دو صفحه شیشه ای ضخیم قرار می گیرند. دانشمندان در صدد آن هستند که این کریستالها را بر روی شیشه و یا پلاستیک بر پا کرده و نهایتا بر روی پارچه این کار صورت بگیرد.LCD ها در حال حاظر بسیار گران هستند.ولی اگر از پلاستیک در آن استفاده شود قیمت آن نیز کاهش می یابد. این محققان تلاش کرده اند که پایه ای از شیشه یا پلاستیک را با لایه ی نازکی از LCD رنگی،لایه نشانی کرده وروی آنها را با شبکه های 4خانه ریز بپوشانند به طوریکه با تاباندن اشعه ی ماوراء بنفش شبکه هایی از دیواره ها بر روی مایع شکل گیرد . در مرحله ی دوم پوشش بالایی را بر داشته تابش دومی را با طول موجی متفاوت به نحوی که در کل لایه مایع نفوذ نکند بر روی خانه ها بتابانند و این گونه است که LCD های رنگی روی پایه شیشه ای و یا پلاستیکی ایجاد می شود .

 

وسایل و ابزارهای ساخته شده در مقیاس نانو متری کار می کنند

 

با آمدن علم نانو،تصاویر بسیار زیبایی از آینده ترسیم شده است.از جمله این تصاویر مه ای است که در هوا وجود دارد ولی این مه به جای اینکه حاوی قطره های آب باشد حاوی تریلیونها روبات موسوم به فوگتر است که هر کدام از آنها به اندازه یک میکروب هستند و این روباتهای همه منظوره که قوه ادراک هر کدامشان به اندازه یک پردازشگر مرکزی است،به طور دسته جمعی آرزوهای دلخواهمان را برآورده می سازد.البته هیچکس انتظار ندارد همین فردا این روباتها مورد استفاده قرار گیرند.ابتدا باید ماشینهایی را ساخت،که این روباتها را بتوانند بسازند.این ماشینها سرهمکن نام دارند.عملکرد این سرهمکن ها باید به گونه ای باشد که بتوانند روی فوگترها را تولید نمایند.

شاید دستگاههای سرهمکن فعالیتهای خود را با استفاده از شیمی وفیزیک انجام دهد که اساسا به معنی فشار آوردن به اتمها است.امکان دیگر در دستگاههای سر همکن استفاده از پتانسیل الکترو شیمیایی است که به معنای فائق آمدن بر محدودیتهای واکنش با استفاده از شارژ الکتریکی دقیق است ویا به عبارت دیگر وارد کردن اتمها به حرکت وکمک یک محرک الکتریکی کوچک،اما نکته مهم اینجا تهیه ادوات وتجهیزات است که بتوان به کمک آنها برای جابجایی اتمها و ساخت فوگترها استفاده کرد.روز به روز روشهای بهتری برای جابجایی اتمها یافت می شود.در حال حاضر3نوع میکروسکوپ،ابزارهای اصلی این کار هستند.

1.میکروسکوپ اسکنر نقب زنیSTM

2.میکروسکوپ اسکنر سوزنی SPM

3.میکروسکوپ موسوم به نیروی اتمیAFM

 

پرسپکتیو آینده

-لباس هایی که به شرایط آب و هوایی حساسند وحرارت عادی مورد نیاز بدن راتنظیم می کنند علائم حیاتی را کنترل می کنندوقادر به ترشح مواد دارویی هستند وجراحات خود را به طور خودکار باز سازی و ترمیم می کنند.

-ساختمانهایی که خود را با شرایط آب و هوایی سازگار می کنند

– پلها و جاده هایی که ترک را احساس کرده و خود را مرمت و بازسازی می کنند.

– آشپزخانه هایی که با دستورات بی سیم آشپزی می کنند.

– تلفنها و مراکز تفریحی که از تکنیکهای واقعیت مجازی استفاده می کنند:امروزه دانشمندان در صدد تغییرات ژنتیکی در مواد غذایی و گیاهان مصرفی مردم هستنددر صورتیکه این مسئله به خوبی اجرا شود مواد غذایی بهبود خواهد یافت،غلات دچار آفت نخواهند شد،از آفت کشها استفاده نخواهد شد،بنابر این باعث تغییرات در اکوسیستمها و کاهش آسیب به طبیعت خواهد شد.

 

 

 

مثالهایی از تحولات پدید آمده

1) الکترونیکی واپتو الکترو نیک:

در تحقیقات جدیدی که در شرکت Motorola بر روی گیت های شناور که اساس کار حافظه های نوری هستند انجام شده،آنها به حافظه 4 مگابایتی دست یافته اند که اساس آن بر پایه نانو کریستالهای Si واقع شده است،در این وسیله هم از نظر سایز کاهش داشتیم و هم از لحاظ انرژی واز لحاظ اقتصادی نیز به صرفه تر می باشد.حافظه نوری در موارد زیادی در کاربرد دارد که از جمله کاربردهای آن عبارتند از:ذخیره اطلاعات در سلولهای خورشیدی،دوربینهای دیجیتالی،وسایل الکترونیکی خودکار و بسیاری موارد دیگر.

 

2) نانو تکنولوژی وانرژی

 

3) نانو تکنولوژی وعلم شیمی:

در علم شیمی پدیده ها وعملیاتی انجام می شود که زمان زیادی می برد و در حقیقت برای ساخت مواد جدید بایستی زمان زیادی را صرف آن عملیات نمود.امروزه برای بهینه سازی واکنشها از نانو عملگرها وبازوهای مکانیکی کوچک استفاده می شود با استفاده از چنین ساختارهایی می توان میلیونها عمل را در یک ثانیه انجام داد.مثلا اگر روباتی را در نظر گیریم که سرعت ان 1m/sباشد،مدت زمان صرف شده برای انتقال 10nmیک ترکیب به منظور واکنش دادن با ترکیب دیگر فقط 10nm می باشد.پس می بینیم که در مدت بسیار کوتاهی یک واکنش انجام می شود.

 

4)نانو تکنولوژی علم مواد:

امروزه پلاستیکها جایگزین فلزات سنگین می شوند البته انواع مرغوب پلاستیکها زیاد مورد توجه قرار نگرفته اند.نانو کامپوزیتها مواد جدیدی هستند که از پلیمرهای قدیمی به اضافه قطعاتی که در ابعاد نانومتر در سرتاسر پلیمر پراکنده شده اند،تشکیل شده است.این نانو کامپوزیتها راحت تر میتوانند تغییر شکل دهند و به فرم نهایی مورد نظر تبدیل شوند.این محصولات محکمتر و استوارتراز فلزات هستند،حال آنکه وزنشان از فلزات کمتر است ومقاومت بیشتری در برابر عوامل ایجاد خرابی در آنها از خود نشان می دهند.نانو کامپوزیتها در صنایع خودروسازی کاربردهای زیادی دارند.با کم شدن وزن قطعات از جنس نانو کامپوزیت نسبت به همان قطعه از یک فلز،مصرف سوخت و انرژی نیز کاهش خواهد یافت.ساخت اتم به اتم مواد اجازه مواد جدید را با خصوصیات مورد نیاز فیزیکی والکتریکی به ما خواهد داد.یک مثال از این گونه مواد آلیاژ به شکل Vitreloyاست این آلیاژ از،Se،Ni،Zr، Cuو Tiتشکیل شده است این ماده جدید نسبت به فولاد دو برابر قویتر کشسانتر ومحکمتر می باشد.اتمها در Vitreloyیک حجم متراکم با چیدمان تصادمی هستند.مواد بوسیله سرد کردن حالت مذاب آن آلیاژ شکل داده شده اند.به علت اندازه های متفاوت اتمها ونیز چیدمان تصادفی آنها ،ذرات تشکیل دهنده به راحتی نمی توانند روی هم حرکت کنند و به همین دلیل این مواد خاصیت چکش خواری ونیز جلا پذیری ندارند.این ماده در سال 1993 در انیستیتو کالیفرنیا توسط Wl.Johansonساخته شده. از جمله کاربردهای این مواد استفاده از آنها در ساختارهای زیرزمینی ونیز ابزارهای مختلف دفاعی می باشد.

 

5) نانو بیوتکنولوژی:

امروزه مواد بیولوژیکی جهت ساخت دستگاههای اکترونیکی بکار می روند.اولین بار با ساخت دستگاه عکس برداری و میکروفیلم از مواد بیولوژیکی که فیلم بیوکره نامیده شدند،انقلابی در صنعت الکترونیک ایجاد شد.ماده کلیدی برای این کار باکتری و روداپسین بود.با استفاده از چنین موادی می توان به طور مثال کامپیوترهایی ساخت که بازده و توان بسیار بالایی داشته باشند، هدف محققین ساخت حافظه ای شبیه مغز انسان است.یعنی مانیازمند ساخت مواد هوشمند می باشیم که روی سطوح Si یا مواد دیگر قرارگیرند.این مواد هم از طریق سنتز شیمیایی مولکولها ،ماکرومولکولها یا مراکز شناسایی فعال بیولوژیکی بدست می آیند و هم به طور طبیعی از واحدهای فعال بیومولکولی با وزن زیاد تهیه می شوند.

 

جدید ترین محصولات ساخته شده با فناوری نانو

 

هم اکنون محصولات واقعی بسیاری با این دانش جدید تولید می شوند به طوریکه گزارش سالیانه Nanotech Product Guide پراز کالاهای مصرفی مفید وجالب می باشد ومی توان آن را شوکه کننده تلقی نمود.همانند همیشه، فهرست محصولاتی که ارتباط بسیار کمی با فناوری نانووفقط درحد بازار گرمی دارند گنجانده نشده اند.سعی شده است به محصولاتی توجه شود که فناوری نانو به طورعمده ای در آن بکار رفته است وبهبود قابل فرایند وتولید ویا کالای تولید شده را به دنبال داشته باشد،10محصول برترمعرفی شده سال(2005)نشان از پیشرفت قابل توجه در صنایع ورزشی ،آرایشی وپوشاک دارد.این پیشرفتها نانو کپسولسازی و صنایع غذایی را نیزشامل می شود وهمانگونه که ملاحظه می کنید ،این فناوری در شکلات های طعم دار ،آدامسها و نیز تعداد قابل توجهی از محصولات بدون چربی به طور گسترده بکاررفته است.فناوری نانو هم اکنون در عرصه های مختلف از لبلاسهای عادی گرفته تا زره های نظامی به ثمر رسیده وبه عنوان یک علم تجاری بادوام مطرح گردیده است.اثر فناوری نانو همچنان رو به رشد است و شرکتهای بیوتکنولوژی در بخش توسعه داروها ی مولکول کوچک از آن استفاده می کنند.

 

1) دستگاه ضبط و پخشipod Nano باظرفیت 4GB به اندازه یک مداد

محصولی جدیدازشرکت کامپیوتری اپل؛این محصول با ورود به بازار موجب جلب توجه فوق العاده ای خواهد شد.اما آیا واقعا این دستگاه نماینده فناوری نانو است ویا جنجالی تبلیغاتی برای بازاریابی بیشتر؟در پاسخ باید گفت:هر دو؛در ipod Nano تراشه های حافظه تولید شرکت های سامسونگ و توشیبا قرار دارد و سامسونگ هم در حال حاضربزرگترین تولید کننده تراشه های حافظه فلشDRAM وNAND در جهان می باشدوبه این منظورازروشهای تولید نیمه رسانا استفاده کرده وقتی زیر 100 نانومتر دارد ودر واقع همین دقت است که امکان ساخت حافظه فلش 4گیگابایتی NAND از نوع ipod Nanoرا فراهم کرده است.

 

2 ) روغن فعال کنلا داروی ضد چاقی جدید با فناوری نانو

محصول شرکت Indutries Shemene نوع سالمتری ازروغن کنلا توسط شرکت Nutralese تولید شده و برای اینکار از کپسولهای 30نانومتری استفاده شده که به دلیل کوچکی زیاد قادرند از طریق پوست به داخل بافتها نفوذ کرده وبه این ترتیب غذارسانی بهتری صورت پذیرد.روغن فعال کنلا در واقع نوعی روغن خوراکی است که با فیتوسترول گیاهی ترکیب شده و باعث جذب کلسترول خون و در نتیجه کاهش خطر ابتلا به بیماریهای قلبی می شود.ساختارهای نانومقیاسNutralease مایعی تشکیل می دهند که باعث بهبود جذبPhytochemicals وکاهش تا 14 درصد کلسترولLDL می شود.

 

3) آدامسهای شکلاتی؛محصول شرکت صنایع غذایی OLala.

تاکنون کاکائو نتوانسته جای پلیمرهای مورد استفاده در آدامس که باعث خاصیت کشسانی آن می شود را بگیرد.در واقع این چربیها باعث از هم گسیختگی آدامس و کش نیامدن آن می شود.اینبار شرکت Olala شیکاگو راه حلی برای رفع این مشکل ارائه کرده وآن استفاده از بلورهای نانومقیاس است که باعث اصلاح شکل سطح آدامس شده و آدامس را به صورت یک بافت کرمی با طعم شکلات درمی آورد.هم اکنون آدامسهای شکلاتی که به این روش تولید شده اند در بازارعرضه می شود.

 

4)کرم صورت فوارینی؛محصولی از شرکتZelens

5)چوب بیسبال ساخته شده بر اساس نانولوله کربنی(CNT Bat)

6)لباسهای عرق گیر ضد رطوبت،محصولی از شرکت نانو تکس(Nano Tex)

7)افزودنی هایNanoguard وشیشه های خود تمیز شونده:

افزودنیهای Nanoguard که محصول اتحادیه Beher Kitchen Bath حاصل کار شرکت Beher واقع درSanta Ana می باشد و هم اکنون در همه جا قابل دسترسی است.این شرکت با اضافه کردن افزودنیهایی در ابعاد نانو ،چگالی بیشتری برای حاملهای آبی پلاستیک آکریلیک فراهم آورد.با خشک شدن این حاملها،این افزودنیهای NanoGuard موجب ایجاد لایه نازکی می شود که سخت تر ،مقاومتر وضد آب وکپک ولک و چربی(گریس)می باشد.پوشاندن شیشه های جدید(Sic)Activ تولیدی Pilkington،با مقدار کمی از فیلم نانومتری حساس به نور (photoactive) موجب می شود تا سطح آن به نحو موثری تمیز شود،به این ترتیب که تابش نور خورشید به آن باعث واکنش شیمیایی این فیام با کثیفیهای آلی نشسته بر سطح شیشه می شود.ودر صورت بارش باران یا گرفتن شلنگ آب بر آن، قطرات آب به طور یکنواخت وهموار روی شیشه پخش می شود.

8)هوای تمیز با تصفیه کننده هایNano Breeze

آینده زیر سایه نانو

آینده زیر سایه نانو

نانو فناورى در تعریفى بسیار ساده ، یعنى تکنولوژى هایى که در ابعاد نانومترى عمل مى کنند. نانومتر واحد اندازه گیرى است و برابر یک میلیاردم متر یا ۱۰به توان ۹- متر است . اندازه اتم ها و مولکول ها در این محدوده قرار دارد، بنابراین با ورود به این فضاى کوچک بشر مى تواند در نحوه چینش و آرایش اتم ها و مولکول ها دخالت کند و به ساخت مواد جدید و ساختارهایى متفاوت با آنچه تاکنون وجود داشته است بپردازد.

تولید نانو تیوب هاى کربنى (ساختارهاى لوله اى کربنى) ماده اى در اختیار بشر قرار داد که رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبک تر از آلومینیوم است. همچنین با استفاده از نانو ذرات مى توان سطوح خود تیزشونده یا همیشه تمیز ساخت و ربایش مغناطیسى را چندین برابر کرد. لاستیک هاى با عمر بالاى ۱۰ سال و دارورسانى به تک سلول هاى آسیب دیده در بدن از توانایى هایى است که بشر به مدد نانوفناورى به آن دست یافته است. اگر بپذیریم که نانو فناورى توانمندى تولید مواد، ابزارها و سیستم هاى جدید، با در دست گرفتن کنترل در سطوح اتمى و مولکولى و استفاده از خواص آن سطوح است آنگاه درخواهیم یافت که کاربردهاى این فناورى در حوزه هاى مختلف اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشکى، فناورى زیستى ، الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژى ، محیط زیست و امنیت ملى خواهد بود به گونه اى که به زحمت مى توان عرصه اى را که از آن تأثیر نپذیرد معرفى کرد.

هرچند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانو تکنولوژى از ابتداى دهه ۸۰ قرن بیستم به طور جدى پیگیرى شد، اما اثرات تحول آفرین و باورنکردنى نانوفناورى در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر همگى کشورهاى بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناورى نانو را به عنوان یکى از مهم ترین اولویت هاى تحقیقاتى خویش طى دهه اول قرن بیست و یکم محسوب کنند. لذا محققان ، اساتید و صنعتگران ایرانى نیز باید در بسیجى همگانى، جایگاه و وضعیت خویش را درباره این موضوع مشخص کنند و با یک برنامه ریزى علمى و کارشناسانه به حضورى فعال و حتى رقابتى دراین جایگاه ابراز وجود کنند. زیرا بسیارى از صاحب نظران و محققان، نانوفناورى را مساوى آینده دانسته اند به عبارت دیگر مى توان گفت، اولویت کشور، هر صنعت و فناورى که باشد بدون تسلط بر ابعادنانو، در دنیاى جدید نمى توان در آن صنعت و فناورى حرفى در دنیا زد. ماهیت فرارشته اى علوم و فناورى نانو به عنوان توانمندى تولیدمواد، ابزارها و سیستم هاى جدید با دقت اتم و مولکول، موجب کاربردهاى بسیار زیادى در عرصه هاى مختلف علمى و صنعتى شده است.

براى مثال در بخش پزشکى و بهداشت از زمینه هاى کارى بسیار مهم نانوفناورى، سیستم توزیع دارو درداخل بدن است . مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمى است در حالى که سلول هاى خاصى از بدن نیازمند آن هستند ، در روش جدید دارو با وسایل تزریق متفاوت با امروزه، به صورت مستقیم به سمت سلول هاى مشخص جهت گیرى شد و دارو به محل نیاز تحویل داده مى شود. از نظر دفاعى نیز این فناورى براى کشورها هم فرصت و هم تهدید است. به لحاظ کاربردهاى زیاد این فناورى گرایش زیادى در بخش دفاعى کشورها به تحقیق و توسعه صورت گرفته است. این کاربردها از لباس هاى مانع خطر تا پرنده هاى بسیار کوچک تجهیزات اطلاعاتى و بسیارى موارد دیگر است که هم اکنون با حمایت وزارتخانه هاى دفاع کشورهایى چون آمریکا ، ژاپن و برخى کشورهاى اروپایى به صورت طرح هاى تحقیقاتى در حال انجام هستند. نانوفناورى، تغییر بنیانى مسیرى است که در آینده موجب ساخت مواد جدیدخواهد شد و انقلابى در مواد ایجادخواهد کرد که محققان قادر به ساخت موادى خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمى مرسوم نیز قادر به ایجادشان نیست.

برخى از مزایاى مواد نانوساختار، عبارت است از مواد سبک تر، قوى تر، قابل برنامه ریزى، کاهش هزینه عمر کارى از طریق کاهش دفعات نقص فنى ابزارهایى نوین برپایه اصول و معمارى جدید، صنعت خودرو و لوازم خانگى بااستفاده از این فناورى جدید در درازمدت مى توان تومورهاى مغزى را به درستى تشخیص داد و نیز بدون آسیب زدن به بافت هاى سالم و با استفاده از پرتو درمانى این بیمارى را بهبود بخشید، نانو کپسول هاى تولیدى با استفاده از فناورى نانو، داراى موادى مانند ویتامین A، رتینول و بتاکاروتن خواهد بود که باید به لایه هاى عمقى پوست منتقل شوند تا بیشترین خواص ضدپیرى و سایر خواص دارویى خود را بروز دهند. با کارگذارى نانو ذرات فعال نورى در داخل گلبول هاى سفید خون موفق به شناسایى سلول هاى آسیب دیده خواهیم شد. در زمینه انرژى مى تواند به طور قابل ملاحظه اى کارآیى ، ذخیره سازى و تولید انرژى را تحت تأثیر قرار داده و مصرف انرژى را پایین بیاورد.

به عنوان مثال شرکت هاى موادشیمیایى، موادپلیمرى تقویت شده را ساخته اند که مى تواند جایگزین اجزاى فلزى بدنه اتومبیل ها شود. استفاده گسترده از این نانوکامپوزیت ها مى تواند سالیانه ۱‎/۵ میلیاردلیتر صرفه جویى مصرف بنزین به همراه داشته باشد.
چندمحصول تجارى شده با استفاده از فناورى نانو

در زیر چند محصول برتر نانو فناورى در سال ۲۰۰۳ طبقه بندى شده است. این خبر نشان مى دهد کسانى که هنوز معتقدند نانو فناورى فقط در آزمایشگاه است، اشتباه مى کنند.
پارچه هاى ضدچروک و ضدلکه

شرکتى با اضافه کردن ساختارهاى مولکولى به الیاف کتان، الیافى ساخته است که مایعات و لکه ها برروى آنها حرکت کرده و جذب نمى شوند. بنابراین چنانچه قهوه برروى شلوار سفیدرنگى ریخته شود به طرز شگفت آورى روى آن حرکت کرده و جذب نمى شود.

محافظت پوست، با قابلیت نفوذ عمیق

یکى از بزرگ ترین شرکت هاى تولیدکننده موادآرایشى در جهان نخستین محصول نانوفناورى خود را در سال ،۱۹۹۸ معرفى کرد. این محصول کرم ضدچروک Plenitude Revitalift است که در تولید این کرم از یک فرآیند انحصارى نانو فناورى به منظور داخل کردن ویتامین A به درون یک کپسول پلیمرى استفاده شده است. کپسول مانند اسفنج ،کرم را درون خود جذب و نگهدارى مى کند تا این که پوسته بیرونى آن در زیرپوست حل شود.