نانو چیست؟ + کاربردهای فناوری نانو (نانوتکنولوژی)

همه ی آنچه که باید در مورد نانوتکنولوژی بدانید!

‎C60‏ که از جستارهای مهم پژوهش‌های وابسته به فناوری نانو است.
فناوری نانو، نانوفناوری یا نانوتکنولوژی (به فرانسوی: Nanotechnologie، نانوتکنولوژی)(به انگلیسی: Nanotechnology، نانوتکنالوجی) رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است.

وجه منحصر به فرد فناوری نانو داشتنن عناصری به نام نانومواد و نانوساختار است[۲]. در واقع نانو تکنولوژی فهم و به‌کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستم‌هایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی عمدتاً متأثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک از خود نشان می‌دهند. فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم است که در تمامی گرایش‌های علمی راه یافته و از فناوریهای نوینی است که با سرعت هرچه تمام تر در حال توسعه می‌باشد. از ابتدای دهه ۱۹۸۰ میلادی طراحی و ساخت ساختمان‌ها هر روزه شاهد نوآوری‌های جدیدی در زمینه مصالح کارآمد تر و پربازده تر در مقاومت، شکل‌پذیری، دوام و توانایی بیشتری نسبت به مصالح سنتی دارد.

نانوفناوری یک دانش به شدت میان‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون مهندسی مواد، پزشکی، داروسازی و طراحی دارو، دامپزشکی، زیست‌شناسی، فیزیک کاربردی، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی شیمی و مهندسی کشاورزی نیز مربوط می‌شود. تحلیل گران بر این باورند که فناوری نانو، زیست فناوری (Biotechnology) و فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) سه قلمرو علمی هستند که انقلاب سوم صنعتی را شکل می‌دهند. نانو تکنولوژی می‌تواند به عنوان ادامهٔ دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح‌ریزی دانش کنونی بر پایه‌هایی جدیدتر و امروزی‌تر باشد و فراگیرتر باشد.

ایران در زمینه تعداد پتنت‌های منتشر شده در رابطه با فناوری نانو، مقام ۲۹ را در سال ۲۰۱۲ در دنیا کسب کرد.پژوهشگران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل در اردیبهشت ۱۳۹۲ موفق به ارائه و معرفی راه‌های ارتباط بین فناوری نانو و علوم اعصاب به یکدیگر و نیز روشی برای ردیابی پیام رسان‌ها در مغز شدند.

مفاهیم اساسی در فناوری نانو

• تعریف اندازه نانو بسیار کار پیچیده و دشواری است. اما بر اساس تعریف صورت گرفته می توان گفت هر متر برابر با چند میلیار نانومتر است یا به صورت دقیقتر هر متر برابر با 10 به توان 9- است.
• هر اینچ برابر با 25,400,000 نانومتر است.
• هر برگ روزنامه حدودا 100,000 ضخامت دارد.
• در مقیاس مقایسه ای ، اگر ما یک سنگ مرمر را یک نانومتر مربع در نظر بگیری 1 متر مربع ادازه یک زمین خواهد بود.
• فناوری نانو یا همان نانوتکنولوژی این امکان را در اختیار ما قرار می دهد تا بتوانیم به راحتی اتم ها و مولکول های تشکیل دهنده مواد را مشاهده کرده و آن ها را به صورت منحصر به فرد کنترل کنیم.
• همانطور که می دانید هر آن چه که در زمین وجود دارد اعم از خوراک ، پوشاک، فلزات و … همه از اتم ساخته شده اند. اما ساختاری کوچلتر از اتم با چشم غیر مصلح قابل مشاهده نخواهد بود.
• برای مشاهده ذرات در ابعاد نانو میبایست از میکروسکوپ های مخصوص و فوق حرفه ای استفاده نمود.

میکروسکوپ با مقیاس نانو

دانشمندان با استفاده از ابزار های قدرتمندی چون میکروسکوپ های تونلی رویشی (STM) و میکروسکوپ های نیروی اتمی (ATM) توانستند مواد را در اندازه نانو بررسی کنند. بنابراین استفاده از این ابزار را می توان عامل پیدایش فناوری نانو دانست.

اگرچه نانو تکنولوژی یک فناوری جدید است اما این فناوری قرن هاست که مورد استفاده قرار می گیرد. یک نمونه استفاده شده از این فناری، شیشه های رنگ آمیزی شده کلیسا های قرون وسطایی است که رنگ این نقاشی ها از ذرات کوچک طلا و نقره ساخته می شد.

دانششمندان و مهندسان امروزه به دنبال راهی برای یافتن ویژگی های جدید مواد در ابعاد نانو هستند، آن ها معتقد اند که مواد در اندازه نانو دارایی ویژگی هایی هستند که آن ها را در همان مواد با اندازه بزرگتر نمی توان یافت.

کاربردهای فناوری نانو

علوم و فناوری نانو، عنصری اساسی در درک بهتر طبیعت در دهه‌های آتی خواهد بود. از جمله موارد مهم در آینده، همکاری های تحقیقاتی میان‌رشته‌ا‌ی، آموزش خاص و انتقال ایده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشی از تاثیرات و کاربردهای نانوتکنولوژی عبارتند از:

1. تولید مواد و محصولات صنعتی
2. پزشکی
3. دوام پذیری منابع (آب، مواد، محیط زیست و…)
4. هوا و فضا
5. صنایع نظامی و امنیت ملی
6. صنعت الکترونیک