مقدمه ای بر نانو تکنولوژی

نانوتکنولوژی چیست ؟
بشر از همان ابتدای تاریخ توجهی به ساختارهای خیلی بزرگ و یا خیلی کوچک نداشته ، بلکه تمامی همت خود را معطوف ساخت و ساز در محدوده ی عادی و مورد دسترس نموده است.
برای اینکه تصور جامع تری نسبت به موضوع ارائه دهیم می توانیم از سیستم SI یادکنیم ، در این سیستم واحد طول متر انتخاب شده و دیگر اندازه های طولی از آن مشتق می شوند . بشر در ابتدا نه توانایی این را داشت که به محدوده های دیگر وارد شود و نه لزوم کار در چنین محدوده هایی را احساس می کرد . اما این روند که انسان تا به دیروز دنبال می کرد ، دیگر جواب گوی نیاز بشر امروزی نیست . هر چند با اختراع ترانزیستور ها و … توانسته ایم تا حدودی وارد میکروالکترونیک شده و از آن بهره مند شویم با این وجود برای ساخت کامپیوترها به مشکل برخورد کرده ، مشکلی به بزرگی کوچک کردن اندازه در حد اتمی که تقریبا تمام استراتژیهای حل این مسئله به نوعی با نانوتکنولوژی در ارتباط می باشند.
و اما نانوتکنولوژی که در بالا اشاره کردیم ، این واژه ی عجیب که از ترکیب نانو به معنای عدد نه و همچنین تکنولوژی ساخته شده است ، چه مفهومی را می رساند … ؟! نه فناوری ؟ تکنولوژی عدد نه ؟
خیر در حقیقت نانو در این واژه مخفف نانومتر و یا در کل اندازه ی 9-10 متر است .که تلفیق آن با نانوتکنولوژی مفهومی کلی را در بر می گیرد، به هر کاری که در اندازه ی اتمی و مولکولی انجام شود نانوتکنولوژی اطلاق می شود و هیچ نوع تفاوتی وجود ندارد که یک پروژه ی زیست شناسی باشد و یا اینکه برای درک ماهیت اتم و ساختن یک ساختمان اتمی صورت گیرد و خوشبختانه نانوتکنولوژی توانسته محققان رشته های مختلف را به سوی خود بکشاند . دانشمندان به اهمیت کار در این محدوده پی برده اند و امروزه شاهد فعالیت گروه های مختلف تحقیقاتی هستیم که پیشرفت های حاصله از کار آنها گویای پتانسیل های بالای نانوتکنولوژی است .
برای اینکه مفصل تر با کاربردها و تاثیراتی که روند کوچک سازی بر زندگی و پیشرفت دنیا خواهد داشت پی ببریم ، بهتر است سفری به 45 سال پیش داشته باشیم . زمانی که ریچارد فاینمن فیزیک دان آمریکایی در حال ارائه ی ایده های اولیه ی خود در باب نانوتکنولوژی بود . ابتدایی ترین آنها کوچک سازی تمامی بیست و نه جلد دایره المعارف بریتانیا است ، وی که فضای موجود برسر سوزن را بهتر از افراد دیگر می دید ( زیرا فیزیک دان ذرات بنیادی بود ) به دانشمندان این نوید را داد که می توانند این کتاب را بر سر یک سوزن جای دهند .چرخ دنده های اتمی و غیره نیز از جمله مباحث پیشنهادی توسط فاینمن به شمار می آیند . این قبیل پیش بینی ها زمینه ای شد برای یکی از جوان ترین نانوتکنولوژیست ها به نام اریک درکسلر ،او با نوشتن کتب متعدد توانست نظرات خود را به دیگران انتقال دهدو به افراد مشتاق کوچک سازی ایده و هدف ارائه کند .
درکسلر کسی بود که اولین بار پژوهشگران را با روبات های شناور در جریان خون بدن انسان که می توانستند به انجام عمل جراحی و درمان بیماریهای انسان بپردازند ، آشنا ساخت . این روبات های مولکولی شناور در جریان خون بدن همانند اختراع تلفن برای برخی از مردم ناراحت کننده بودند ، ولی به هر حال مشخص است که ماشینهایی از این دست انجام بسیاری از عمل های جراحی و نیز درمان بیماریهای خطر آفرین را تسهیل میکرد . هم اکنون موسسات مختلفی در سراسر جهان مشغول تحقیق بر روی این نوع ماشینها هستند .
به موازات پیش بینی های ذکر شده برخی دیگر از ایده های ا فراطی خطر ناک نیز شکل گرفته اند ، که هر چند تعدادی از آنها با حقائق علمی امروز منطبق نیست ، اما می توان ثابت کرد که نانوتکنولوژی دستیابی به آنها را آسان می نماید. مثلا رنگی هوشمند که می تواند بسته به شرایط محیطی تغییر ماهیت دهد ، و یا اینکه لاستیکی که تا مدت زمان زیادی فروسوده نشود اینها ایده هایی هستند که امکان دستیابی به آنها زیاد بعید نیست . اما ساختن ماده ای به نام Gray goo که در صورت کنترل نکردن صحیح آن می تواند در عرض هفتاد و دو ساعت تمامی جهان را احاطه کند باعث به وجود آمدن ترس و واهمه در میان جوامع نسبت به نانوتکنولوژیست ها و اهدافشان شده است .

نانو ماشینها در آینده ای نچندادن دور...

نانو ربات ها....

مقدمه ای بر نانو

در طول تاریخ بشر از زمان یونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر این باور بودند که مواد را می‌توان آنقدر به اجزاء کوچک تقسیم کرد تا به ذراتی رسید که خردناشدنی هستند و این ذرات بنیان مواد را تشکیل می‌دهند، شاید بتوان دموکریتوس فیلسوف یونانی را پدر فناوری و علوم نانو دانست چرا که در حدود ۴۰۰ سال قبل از میلاد مسیح او اولین کسی بود که واژه اتم را که به معنی تقسیم‌نشدنی در زبان یونانی است برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد.
با تحقیقات و آزمایش‌های بسیار، دانشمندان تاکنون ۱۰۸ نوع اتم و تعداد زیادی ایزوتوپ کشف کرده‌اند. آنها همچنین پی برده اند که اتم‌ها از ذرات کوچکتری مانند کوارک‌ها و لپتون‌ها تشکیل شده‌اند. با این حال این کشف‌ها در تاریخ پیدایش این فناوری پیچیده زیاد مهم نیست. نقطه شروع و توسعه اولیه فناوری نانو به طور دقیق مشخص نیست. شاید بتوان گفت که اولین نانوتکنولوژیست‌ها شیشه‌گران قرون وسطایی بوده‌اند که از قالب‌های قدیمی(Medieal forges) برای شکل‌دادن شیشه‌هایشان استفاده می‌کرده‌اند. البته این شیشه‌گران نمی‌دانستند که چرا با اضافه‌کردن طلا به شیشه رنگ آن تغییر می‌کند. در آن زمان برای ساخت شیشه‌های کلیساهای قرون وسطایی از ذرات نانومتری طلا استفاده می‌‌شده است و با این کار شیشه‌های رنگی بسیار جذابی بدست می‌آمده است. این قبیل شیشه‌ها هم‌اکنون در بین شیشه‌های بسیار قدیمی یافت می‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در این شیشه‌ها برپایه این حقیقت استوار است که مواد با ابعاد نانو دارای همان خواص مواد با ابعاد میکرو نمی‌باشند.

در واقع یافتن مثالهایی برای استفاده از نانو ذرات فلزی چندان سخت نیست.رنگدانه‌های تزیینی جام مشهور لیکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از میلاد) نمونه‌ای از آنهاست. این جام هنوز در موزه بریتانیا قرار دارد و بسته به جهت نور تابیده به آن رنگهای متفاوتی دارد. نور انعکاس یافته از آن سبز است ولی اگر نوری از درون آن بتابد، به رنگ قرمز دیده می‌شود. آنالیز این شیشه حکایت از وجود مقادیر بسیار اندکی از بلورهای فلزی ریز۷۰۰ (nm) دارد ، که حاوی نقره و طلا با نسبت مولی تقریبا ۱۴ به ۱ است حضور این نانوبلورها باعث رنگ ویژه جام لیکرگوس گشته است.

در سال۱۹۵۹ ریچارد فاینمن مقاله‌ای را درباره قابلیت‌های فناوری نانو در آینده منتشر ساخت. باوجود موقعیت‌هایی که توسط بسیاری تا آن زمان کسب‌شده بود، ریچارد. پی. فاینمن را به عنوان پایه گذار این علم می‌شناسند. فاینمن که بعدها جایزه نوبل را در فیزیک دریافت کرد درآن سال در یک مهمانی شام که توسط انجمن فیزیک آمریکا برگزار شده بود، سخنرانی کرد و ایده فناوری نانو را برای عموم مردم آشکار ساخت.
عنوان سخنرانی وی «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» بود.
سخنرانی او شامل این مطلب بود که می‌توان تمام دایره‌المعارف بریتانیکا را بر روی یک سنجاق نگارش کرد.یعنی ابعاد آن به اندازه۲۵۰۰۰/۱ابعاد واقعیش کوچک می شود. او همچنین از دوتایی‌کردن اتم‌ها برای کاهش ابعاد کامپیوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد کامپیوترها بسیار بزرگتر از ابعاد کنونی بودند اما او احتمال می‌داد که ابعاد آنها را بتوان حتی از ابعاد کامپیوترهای کنونی نیز کوچکتر کرد. او همچنین در آن سخنرانی توسعه بیشتر فناوری نانو را پیش‌بینی نمود.