دانلود مقاله نانو تکنولوژی چیست؟

مقدمه : درک ماهیت مواد و چگونگی ساختارهای آنها همیشه از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است .

مواد علاوه بر اینکه جزء مواهب طبیعت به شمار می آیند ، در ساخت وسایل و تامین احتیجات انسان نقش عمده ای دارند .

علم هم به تناسب پیشرفتی که در چند سال اخیر داشته ،توانسته است دیدگاه درستی از ماده و توانایی های آن پیدا کند به گونه ایکه اکنون با بررسی زمینه های اتمی و زیر اتمی مواد و عناصر، امکان ساخت و بنا گذاری مدل های جدیدتری از مولکول ها فراهم شده است .

در این نوشتار کاربردهای این فناوری را مورد بررسی قرار می دهیم .

با این امیدکه شما نیز از فناوری معرفی شده نهایت استفاده را داشته باشید .

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 .

در هر صورت ما برای اینکه مجبور نباشیم هر روز صبح داندانهایمان را مسواک بزنیم به نانوتکنولوژی و ساخت مولکول به مولکول آینده نیازمندیم ؟!!

فناوری نانو چیست؟

نانوتکنولوژی تولید مولکولی یا به عبارت دیگر ، ساخت اشیاء در سایزهای اتم به اتم، مولکول به مولکول توسط روبات های برنامه‌ریزی شده در مقیاس نانومتریک است و نانومتر یک میلیاردم متر است .

جمهوری اسلامی ایران و فناوری نانو جمهوری اسلامی ایران، فناوری نانو را به عنوان اولویت اصلی فناوری کشور انتخاب نموده و برای آن برنامه ریزی می کند.

تشکیل ستاد ویژه توسعه فناوری نانو با هدف برنامه ریزی بلند مدت و نظارت بر تحقق اهداف نیز در همین راستا می باشد.بر اساس بند ب ماده 43 برنامه چهارم توسعه کشور، دولت باید در سال اول برنامه، سند جامع توسعه فناوری نانو را به تصویب برساند که تدوین این سند توسط ستاد انجام شد و در حال ارائه به هیأت دولت می باشد .

نانو تکنولوژی و میکرو الکترونیک دانش میکروالکترونیک امروزه گسترش چشمگیری پیدا کرده است .

طبق تئوری scaling که در شرکت IBM مطرح شد ، کاهش ابعاد ترانسیزتور CMOS منجر به بهبود سرعت ، قیمت و توان مصرفی می شود بنابراین سایز ترانزیستورها هر 3 سال به طور متوسط 0.7 برابر کوچکتر شده است اما به دلیل قوانین مکانیک کوانتوم محدودیت تکنیک های ساخت ممکن است .

از کاهش بیش از این از لحاظ اندازه در ترازیستورهای FET معمولی جلوگیری شود و در یکی دو دهه آینده با روش های متداول ساخت در ابعاد زیر 50 نانومتر متوقف شود به این ترتیب کوچک سازی عناصر مدارها تا به حد نانومتری حتی در اندازه مولکولی محققان را به سمتی سوق می دهد که در جهت افزایش قدرت و کارایی ترانزیستور ها خیلی بیشتر از حالت معمولی فعالیت می کنند دستگاههای نانومتری جدید می توانند در دو حالت سوییچ و آمپلی فایر ایفای نقش می کنند با وجود این بر عکس FET های امروزی که عمل آنها بر اساس جابه جایی اجرام الکترونها در حجم ماده می باشند دستگاههای جدید بر اساس پدیده مکانیکی کوانتومی عمل می کنند و در اندازه نانومتری ظاهر می شوند.

در سیستم های مجتمع فوق العاده فشرده امروزی ULSI که ضخامت اکسید گیت آنها به چند لایه اتمی می رسد .

تفاوت اساسی میان تکنولوژی ULSI و نانوتکنولوژی تفاوت میان روش پیاده سازی "بالا به پایین " و " پایین به بالا "برای تولید یک محصول است در روش بالا به پایین مساله اصلی هزینه بسیار زیاد کوچک تر کردن ابعاد ترانزیستورها با روش لیتوگرافی است ، در حالی که هدف اصلی تکنولوژی ULSI کاهش هزینه ها بر بیت در حافظه ها و هزینه بر سوییچ در مدارات منطقی بوده است.

از آن سو در روش پایین به بالا انتظار می رود که با استفاده از روش های پیچیده شیمیایی و طراحی مولکولی بتوان بلوک های پایه سیستم را پیاده سازی کرد .

اما مساله اصلی یکنواختی و قابلیت اطمینان سیستم در مقیاس وسیع است .

اگر بتوان معماری فعلی مدارات مجتمع را بر اساس روش پایین به بالا و با قابلیت اطمینان بالا پیاده کرد ، نانو تکنولوژی اهمیت فوق العاده در توسعه صنعت IC پیدا میکند.

در تکنولوژی ULSI از آنجایی که کارآمدی سیستم مورد نظر است بیشترین درجه آزادی در طراحی سیستم و سپس طراحی مدار وجود دارد ، لذا فرآیند ساخت و ادوات نیمه هادی مثل ترانزیستورها کمترین تنوع را دارند .

متقابلا در نانو تکنولوژی بلوکهای پایه متنوعی با کارآمدی بالا وجود دارند در حالی که معماری سیستم وارتباط بین بلوک ها به خوبی در نظر گرفته نشده است .

به هر حال دو روش برای توسعه نانو الکترنیک متصور است .

روش اول آن که نانو تکنولوژی با تکنولوژی موجود ULSI ترکیب شود .

تلفیق رشته هایی مثل بیوتکنولوژی و الکترونیک ترکیب بازار صنعت داروسازی و صنعت نیمه هادی و نهایتا پیاده سازی سیستم های مجتمع که از مواد و اجزا متنوعی تشکیل شده اند از نتایج این روش به شمار می ایند.

روش دوم آن که نانوتکنولوژی جایگزین تکنولوژی ULSI شود .این در صورتی مقدور خواهد بود که بتوان سیستم های فعلی را با کارکرد بهتر و قیمت پایین تر به روش پایین به بالا پیاده سازی کرد.

نتیجه: آنچه که مسلم است، الکترونیک مولکولی دارای آینده‌ای درخشان است و با آهنگ بسیار سریعی در حال رشد و تکامل است.

از این رو توجه خاصی را می‌طلبد .

نتایج عملی رشد و توسعه شاخه‌های نانوتکنولوژی مانند نانوالکترونیک سبب ساخت تجهیزاتی خواهد شد که در مقایسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل کاملاً جدیدی با قابلیت‌های منحصر به فرد خواهد بود .

نانو لوله‌ها و DNA به عنوان دو ابزار کارآمد در تولید محصولات نانوالکترونیک از اهمیت خاصی برخوردارند، ولیکن در این میان DNA به دلیل داشتن خواص محلی و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهمیت بیشتری برخوردار است .

نانوتکنولوژی و شاخه‌های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالکترونیک به عنوان پدیده‌هایی نوظهور هنوز قبل از تجاری سازی محصولاتشان، احتیاج به پیشرفت در هر دو زمینه علمی و تکنولوژیکی را دارد.

با توجه به اینکه هم‌اکنون برخی از محصولات این فناوری در بازار وجود دارد پیش‌بینی اینکه کدامیک از محصولات آینده بهتری دارند (از نظر رقابتی) نیاز به بررسی بیشتر شاخصهای این فناروی در بخشهای صنعت و زیرمجموعه‌های این فناوری دارد.

آینده زیر سایه نانو نانو فناوری در تعریفی بسیار ساده ، یعنی تکنولوژی هایی که در ابعاد نانومتری عمل می کنند.

نانومتر واحد اندازه گیری 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 فضای کوچک بشر می تواند در نحوه چینش و آرایش اتم ها و مولکول ها دخالت کند و به ساخت مواد جدید و ساختارهایی متفاوت با آنچه تاکنون وجود داشته است بپردازد.

تولید نانو تیوب های کربنی (ساختارهای لوله ای کربنی) ماده ای 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 می توان سطوح خود تیزشونده یا همیشه تمیز ساخت و ربایش مغناطیسی را چندین برابر کرد.

لاستیک های با عمر بالای ۱۰ سال و دارورسانی به تک سلول های آسیب دیده در بدن از توانایی هایی است که بشر به مدد نانوفناوری به آن دست یافته است.

اگر بپذیریم که نانو فناوری توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید، با در دست گرفتن کنترل در سطوح اتمی و مولکولی و استفاده از خواص آن سطوح است آنگاه درخواهیم یافت که کاربردهای این فناوری در حوزه های مختلف اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشکی، فناوری زیستی ، الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی ، محیط زیست و امنیت ملی خواهد بود به گونه ای که به زحمت می توان عرصه ای را که از آن تأثیر نپذیرد معرفی کرد.

هرچند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانو تکنولوژی از ابتدای دهه ۸۰ قرن بیستم به طور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین و باورنکردنی نانوفناوری در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر همگی کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهم ترین اولویت های تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب کنند.

لذا محققان ، اساتید و صنعتگران ایرانی نیز باید در بسیجی همگانی، جایگاه و وضعیت خویش را درباره این موضوع مشخص کنند و با یک برنامه ریزی علمی و کارشناسانه به حضوری فعال و حتی رقابتی دراین جایگاه ابراز وجود کنند.

زیرا بسیاری از صاحب نظران و محققان، نانوفناوری را مساوی آینده دانسته اند به عبارت دیگر می توان گفت، اولویت کشور، هر صنعت و فناوری که باشد بدون تسلط بر ابعادنانو، در دنیای جدید نمی توان در آن صنعت و فناوری حرفی در دنیا زد.

ماهیت فرارشته ای علوم و فناوری نانو به عنوان توانمندی تولیدمواد، ابزارها و سیستم های جدید با دقت اتم و مولکول، موجب کاربردهای بسیار زیادی در عرصه های مختلف علمی و صنعتی شده است.

برای مثال در بخش پزشکی و بهداشت از زمینه های کاری بسیار مهم نانوفناوری، سیستم توزیع دارو درداخل بدن است .

مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمی است در حالی که سلول های خاصی از بدن نیازمند آن هستند ، در روش جدید دارو با وسایل تزریق متفاوت با امروزه، به صورت مستقیم به سمت سلول های مشخص جهت گیری شد و دارو به محل نیاز تحویل داده می شود.

از نظر دفاعی نیز این فناوری برای کشورها هم فرصت و هم تهدید است.

به لحاظ کاربردهای زیاد این فناوری گرایش زیادی در بخش دفاعی کشورها به تحقیق و توسعه صورت گرفته است.

این کاربردها از لباس های مانع خطر تا پرنده های بسیار کوچک تجهیزات اطلاعاتی و بسیاری موارد دیگر است که هم اکنون با حمایت وزارتخانه های دفاع کشورهایی چون آمریکا ، ژاپن و برخی کشورهای اروپایی به صورت طرح های تحقیقاتی در حال انجام هستند.

نانوفناوری، تغییر بنیانی مسیری است که در آینده موجب ساخت مواد جدیدخواهد شد و انقلابی در مواد ایجادخواهد کرد که محققان قادر به ساخت موادی خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نیست.

برخی از مزایای مواد نانوساختار، عبارت است از مواد سبک تر، قوی تر، قابل برنامه ریزی، کاهش هزینه عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنی ابزارهایی نوین برپایه اصول و معماری جدید، صنعت خودرو و لوازم خانگی بااستفاده از این فناوری جدید در درازمدت می توان تومورهای مغزی را به درستی تشخیص داد و نیز بدون آسیب زدن به بافت های سالم و با استفاده از پرتو درمانی این بیماری را بهبود بخشید، نانو کپسول های تولیدی با استفاده از فناوری نانو، دارای موادی مانند ویتامین A، رتینول و بتاکاروتن خواهد بود که باید به لایه های عمقی پوست منتقل شوند تا بیشترین خواص ضدپیری و سایر خواص دارویی خود را بروز دهند.

با کارگذاری نانو ذرات فعال نوری در داخل گلبول های سفید خون موفق به شناسایی سلول های آسیب دیده خواهیم شد.

در زمینه انرژی می تواند به طور قابل ملاحظه ای کارآیی ، ذخیره سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده و مصرف انرژی را پایین بیاورد.

به عنوان مثال شرکت های موادشیمیایی، موادپلیمری تقویت شده را ساخته اند که می تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل ها شود.

استفاده گسترده از این نانوکامپوزیت ها می تواند سالیانه ۱‎/۵ میلیاردلیتر صرفه جویی مصرف بنزین به همراه داشته باشد.

چندمحصول تجاری شده با استفاده از فناوری نانو در زیر چند محصول برتر نانو فناوری در سال ۲۰۰۳ طبقه بندی شده است.

این خبر نشان می دهد کسانی که هنوز معتقدند نانو فناوری فقط در آزمایشگاه است، اشتباه می کنند.

پارچه های ضدچروک و ضدلکه شرکتی با اضافه کردن ساختارهای مولکولی به الیاف کتان، الیافی ساخته است که مایعات و لکه ها برروی آنها حرکت کرده و جذب نمی شوند.

بنابراین چنانچه قهوه برروی شلوار سفیدرنگی ریخته شود به طرز شگفت آوری روی آن حرکت کرده و جذب نمی شود.

محافظت پوست، با قابلیت نفوذ عمیق یکی از بزرگ ترین شرکت های تولیدکننده موادآرایشی در جهان نخستین محصول نانوفناوری خود را در سال ،۱۹۹۸ معرفی کرد.

این محصول کرم ضدچروک Plenitude Revitalift است که در تولید این کرم از یک فرآیند انحصاری نانو فناوری به منظور داخل کردن ویتامین A به درون یک کپسول پلیمری استفاده شده است.

کپسول مانند اسفنج ،کرم را درون خود جذب و نگهداری می کند تا این که پوسته بیرونی آن در زیرپوست حل شود.

عینک های آفتابی با کیفیت بالا شرکتی دیگر با استفاده از نانو فناوری، پوشش های پلیمری بسیارنازک، ضدانعکاس و حفاظتی برای عینک ها ساخته است بطوری که شیشه آنها در مقابل خراشیدگی مقاومت داشته و ضدانعکاس نیست این پوشش چربی ها و لکه ها را از روی عدسی ها برطرف و عدسی ها را حساس تر می کند.

نانو جوراب نه فقط ورزشکارها بلکه اکثر مردم از عرق پا رنج می برند و نمی توانند آن را تحمل کنند بطور طبیعی هر پا دارای ۲۵۰هزار غدد عرقی است که قادرند حدود ۵۰۰ میلی لیتر عرق در روز تولید کنند.به تازگی جوراب هایی از جنس کتان که به وسیله نانو ذرات نقره، بهبود یافته اند به وسیله شرکت سول، وارد بازار شده است که این ذرات نقره از رشد باکتری ها و قارچ ها جلوگیری کرده و بدین وسیله از چرب شدن و بدبوشدن پا جلوگیری می کنند.

کرم های ضدآفتاب مصرف کرم های ضدآفتاب معمولی پوست را به قدری سفید می کند که حالت نامناسبی پیدامی کند.

این سفیدی ناشی از اکسید روی است که از پوست دربرابر هردونوع اشعه ماورای بنفش Aو Bخورشیدمحافظت می کند.

جهت حل این مشکل شرکت BASF ماده ای با کمک فناوری نانو، ساخته است که سبب تولید نانو کریستال های اکسیدروی با خلوص بالا تهیه شده و این امر منجر به افزایش مرغوبیت کرم های ضد آفتاب می شود از دیگر مزایای این کرم ها این است که به وسیله پوست جذب نشده و ایجاد آلرژی نمی کند دوغاب سیمان فوق سبک با استفاده از فناوری نانو طراحی شد تکنولوژی ساختمانی: به همت محققان پژوهشگاه صنعت نفت ، برای اولین بار طراحی دوغاب سیمان فوق سبک با استفاده از فناوری نانو تکنولوژی با موفقیت انجام شد.

به گزارش روز دوشنبه روابط عمومی پژوهشگاه صنعت نفت ، مهندس " حمید سلطانیان " مسئول پروژه فوق در این خصوص گفت:طبق تحقیقات بعمل آمده طراحی دوغاب سیمان با استفاده از تکنولوژی نانو با فرمولاسیون ابداعی پژوهشگاه هیچگونه سابقه در دنیا ندارد.

وی درادامه افزود: در چنین دوغابی ضمن بهسازی خواص رئولوژیکی در سیمان - کاری پشت لوله‌های جداری چاه، افزایش قابل توجه مقاومت تراکمی سنگ سیمان نیز حاصل می‌شود و با تنظیم اندازه ذرات جامد،ضمن افزایش سطح ویژه دانه‌ها، چگالی مخلوط کمتر شده و برای طراحی سیمان‌های فوق سبک و با نرخ فشار پایین بسیار ایده‌ال خواهد بود.

سلطانیان خاطرنشان کرد: نانو افزودنی‌ها خواص ویژه‌ای نظیر پایداری، کیفیت به سیمان چاه نفت بخشیده و در حفاری چاه‌های عمیق و بسیار عمیق و در مکان‌های بسیار سرد خواص مطلوبی از جمله تراکم پذیری اولیه و زمان بندش مناسب به سیمان می‌دهد و انتظار برای حفاری مجدد کمتر شده وعملیات با سرعت بیشتری ادامه می‌یابد.

وی تصریح کرد، علاوه بر موارد یادشده افزایش مقاومت تراکمی وکاهش تخلخل و تراوایی و در نهایت کنترل و مهار مهاجرت گاز و سیال از درون ستون سیمان از مزایای دیگر استفاده از نانو ذرات در طراحی دوغاب سیمان می‌باشد.

سلطانیان افزود:سبک‌ترین دوغابی که درپژوهشگاه صنعت نفت درمرکز مطالعات اکتشاف و تولید واحد پژوهش حفاری با استفاده از نانو تکنولوژی فوق طراحی شده است، ‪ ۶۲/۴‬پوند برفوت مکعب بوده که در دمای ‪ ۱۹۰‬درجه فارنهایت دارای مقاومت تراکمی ‪ ۲۴‬ساعته حداقل ‪ ،۲۰۰۰ psi‬تخلخل ‪ ۳۶‬درصد، نفوذپذیری یک درصدمیلی دارسی، آب آزاد صفر و زمان انتظار برای رسیدن به حداقل تراکمی ‪ ۵۰۰ psi‬جهت شروع مجدد عملیات حفاری حداکثر هشت ساعت است .

مسئول پروژه در پایان یادآور شد:تست‌های آزمایشگاهی این پروژه با موفقیت کامل به اتمام رسیده و آماده بکارگیری آن در مناطق عملیاتی می‌باشد و در زمان حاضر تست میدانی آن در یکی از چاه‌های منطقه مارون برای سیمانکاری لوله لاینر هفت اینچ به مرحله اجرا درآمده است نانو تکنولوژی در معماری دانشجویان دانشگاه ایالتی بال با همکاری موسسه فناوری ایلینویز ساختمان‌هایی را طراحی می‌کنند که در آنها از نانومواد استفاده می‌شود.

انتظار می‌رود این ساختمان‌ها در طی 20 سال آینده به طور انبوه ساخته شوند.

این ساختمان‌ها در برگیرنده قطعات مبتنی بر ساختار نانولوله‌های کربنی، روشنایی مبتنی بر نقاط کوانتومی و نانوسنسورهایی است که به همراه هم ساختمان‌هایی مستحکم‌تر، هوشمندتر و حساس‌تر نسبت به محیط را ایجاد خواهند کرد.

در پروژه این دانشجویان قطعات مبتنی بر نانولوله‌ها، ساخت دیوارهای شفا ف و مقاوم در برابر فشار، بدون نیاز به ستون و حایل را ممکن می‌سازند.با استفاده از نقاط کوانتومی می‌توان دیوارها و سقف‌های روشن یا با رنگ متغیر از طریق زدن یک کلید، ساخت.

نانوسنسورها در عناصر ساختمان محیط هوشمندی را ایجاد می‌کند که درآن ساختمان‌ها دائما با محیط خود منطبق می‌شوند.

لازم به ذکر است که این دانشجویان در پروژه خود ملاحظات اجتماعی و محیطی ناشی از فناوری‌نانو را نیز مدنظر قرار داده‌اند.

فن آوری نانو چیست؟

پ.

ی : نانو پسوندی است به معنای "یک ملیاردم ".بعنوان مثال 1 نانو متر برابر است با 1 میلیاردم متر،که این اندازه تقریبا" معادل نصف ضخامت یک مولکول دی.ان.ای می باشد.فن آوری نانو یک اصطلاح مناسب برای مطالعات علمی و مهندسی در مقیاس نانو به شمار می رود.مطالعاتی که دانشمندان در این زمینه انجام می دهند، بر روی خواص بنیادین مواد و عناصر در مقیاس مولکول ها و اتم های آنها بوده و دانش حاصله از این مطالعات در جهت تولید محصولات جدیدمورد استفاده قرار می گیرد.محصولات تولید شده بدین روش از لحاظ ساختار مولکولی و اتم ها به دقت طراحی شده و حد اقل یک بعد از ابعاد آنها اندازه ای بین 1 الی 100 نانو متر دارند.

ح .

ا : جایگاه و تأثیر فن آوری نانو در معماری روز را چگونه ارزیابی می کنید ؟

پ .

ی : با وجود بسط و گسترش سریع فن آوری نانو در تمامی ابعاد زندگی و تولیدات و محصولات جدید، نفوذ و گسترش آن در معماری به آرامی صورت می پذیرد.البته این به معنای مورد استفاده قرار نگرفتن این فراوری ها در معماری امروزه نیست.امروزه محصولاتی همچون نانو فیلتر ها و پوشش های نانو در بازار موجود و قابل استفاده می باشند.با این وجود،امروزه عده اندکی از معماران در حیطه بحث و تبادل نظر در مورد تأثیرات متقابل معماری و این فن آوری قدم به پیش گذاشته اند.

در حال حاضر با تغییراتی که فن آوری نانو در مواد و خصوصیات بنیادین آنها موجب شده، زندگی امروزی نیاز های جدید و متفاوت تری را نسبت به گذشته ایجاب می کند.طبیعتا" این تغییر و تحولات بر روی معماری نیز تأثیر گذار خواهد بود.

"جان جانسن4"، جزو اولین افرادی بود که به فکر یافتن جواب برای نیاز های امروزه معماری افتاد.اما حقیقت امر این است که در عصر حاضر، بینش و آگاهی لازم به نسبت آنچه در عصر ماشین، عصر فضا و عصر اطلاعات وجود داشت، بسیار محدود تر می باشد.ولی با وجود همه این مسائل، من به کارهای هنرمندانی همچون "ویکتوریا وسنا5"، "اوران کاتس6" و "لونات زور7" بسیار علاقمندم .زیرا کارهای آنها بسیار متقاعد کننده تر از کارهای جانسن به نظر می رسد.این دسته از هنرمندان علاوه بر داشتن درک و برداشت مناسب و کافی از دانش و مسائل روز، به طور مستمر با دانشمندان به همکاری و تبادل نظر می پردازند.

ح.ا : لطفا" در مورد سه فاکتور مهم در معماری که با ورود فن آوری نانو دچار تغییر و تحول اساسی خواهند شد توضیح دهید.

پ.ی : علاوه بر ازدیاد روز افزون مواد و مصالح جدید که به طور حتم در زندگی بشر تأثیر گذار خواهد بود، نظر من بر این است که صنعت تولیدات مولکولی، نانو روبات ها و نانو بیوتکنولوژی تحولات اساسی و بنیادین در جامعه و نظام مربوط به آن به جای خواهد گذاشت.صنعت تولیدات مولکولی از شیوه ای استفاده خواهد کرد که ماده را اتم به اتم، مولکول به مولکول، از نو خواهد ساخت.این موضوع دقیقا" عکس آن چیزی است که امروزه در کارخانه های ما اتفاق می افتد.در صنعت به شکل امروزی ، برای تبدیل مواد اولیه به تولیدت کارخانه ای از انرژی استفاده شده و در طی این فرایند ضایعات فراوان به وجود می آید.فن آوری جدید همچنین فرصتی را فراهم خواهد کرد که طی آن ماشین ها و ابزاری وارد چرخه صنعت شوند که قادر به همانند سازی و یا بازسازی خود بوده، آماده برای استفاده مجدد باشند.نانو ربات ها به مانند آنچه دکتر "جی.استرز هال8" ساخته است، در جهت تولید اشیائی متشکل از مجموعه ربات های سلول مانند بکار برده خواهند شد.در نهایت مجموعه تولیدات و عوامل اینچنینی،جوامع بشری را تبدیل به محیط هایی کاملا" برنامه ریزی شده خواهد نمود.بنابر این در چنین جامعه ای تمامی مجموعه های رباتیک می توانند به گونه ای برنامه ریزی و طراحی شوند که از هر نظر اعم از فرم، رنگ، بافت، چگالی و غلظت قابل تغییر و برنامه ریزی بوده، با یکدیگر و با انسانها در ارتباط و کنش متقابل قرار بگیرند.نانو بیوتکنولوژی ممکن است امکاناتی در جهت اتحاد و به هم پیوستگی سیستم های زنده و عناصر بیجان فراهم آورد که سرانجام این فرایند می تواند به خلق معماری زنده و جاندارمنجر شود.کمترین میزان تأثیر این گونه پیشرفت ها در علم و فن آوری،از بین رفتن تفاوت ما بین مواد مصنوعی و طبیعی خواهد بود.

ح.ا : لطفا" در مورد ارتباط و میزان وابستگی معماری و فن آوری نانو توضیح دهید.

پ.ی : هدف اصلی فن آوری نانو، اعمال کنترل حداکثر بر روی ماده تا کوچکترین ذره آن است.بنابر این این مسئله به طور عمده ای جوهره معماری و کل کار هایی را که امروزه به عنوان معماری می شناسیم تحت تأثیر خود قرار خواهد داد.

ح.ا : نقش آینده فن آوری نانو را در حوزه معماری چگونه ارزیابی می کنید؟

پ.ی : در آینده ای نزدیک، فن آوری نانو مصالح فراوانی را در اختیار معماران قرار خواهد داد؛ که این مصالح بدقت و برای منظور های خاصی طراحی شده اند و بر طبق مشاهداتی که داشته ام در حال حاضر نیز این اتفاق در بعضی موارد به وقوع می پیوندد.پیش بینی کردن تأثیرات دراز مدت این فن آوری به آسانی صورت نمی پذیرد.این فن آوری موجب آغاز دوره جدیدی در زندگی بشر خواهد شد که تأثیرات آن فقط با پیشرفت های انقلابی در تمدن بشری مثل اهلی کردن حیوانات و اختراع برق قابل مقایسه است.با این تفاوت که هدف اصلی در این مقوله،تخت اختیار قرار گرفتن و در یک کلام اهلی کردن تمامی مواد خواهد بود.

ح.ا : آیا درست است اگر بگوییم در آینده معماران طراح فضا های زیستی به معنای امروز آن نخواهند بود؛ بلکه آنها فقط سیستم ها یی را برای خلق فضاهای جدید طراحی خواهند نمود؟

در اینصورت نقش معماران در طراحی چگونه ارزیابی خواهد شد؟

پ.ی : سؤال جالبی است.به واقع پرسش شما این است که در عصر تولیدات مولکولی، عصری که سیستم ها می توانند توسط تک تک افراد جامعه گسترش یافته، تولید و برنامه ریزی شوند،نقش یک معمار به چه صورت تعریف خواهد شد؟عقیده من بر این است که نقش و عملکرد معماران در شرایط ذکر شده، از بخش طراحی آتچه لازم است دور شده و به سمت شناسایی چگونگی عملکرد سیستمها - تحت فرمان کاربران آنها - سوق خواهد کرد.زمانی که جوامع بشری به نقطه ای برسند که محیط پیرامون آنها به تمامی تحت فرمان انسان قرار گرفته، دگرگون شود، در این صورت فعالیت یک معمار شکل کاملا" متفاوت ازآنچه امروزه شاهد آن می باشیم به خود خواهد گرفت.

ح.ا :با توجه به مسائل مطرح شده در سخنرانیتان مبنی بر از بین رفتن ارزش زمین و حد و مرز ها در عصر "تله پورتیشن*"، فن آوری نانو چه تأثیری روی شهر ها، دولت ها و حکومت ها خواهد گذاشت؟

پ.ی : این موضوع به سادگی قابل پیش بینی نیست.با وجود این، مشاهده دستاورد های جدید بشری از قبیل تله پورتیشن، انسان را وادار به تحسین و قدر دانی در برابر عظمت آنچه پدیدار شده می نماید.تأثیر تولیدات مولکولی بر طبقه کارگر در حال حاضر مشخص نمی باشد.در واقع پیش بینی نتیجه و دستاورد چنین پدیده ای که طی آن ماده ای قابلیت کپی عین خودش را دقیقا" و مولکول به مولکول دارا باشد،بسیار مشکل است.به عنوان مثال : در شرایطی که یک محصول خاص و یا حتی پول قابلیت کپی کردن خود را دارد، در این صورت ارزش محصولات و حتی خود پول با چه معیاری سنجیده خواهد شد؟

و یا اینکه چگونه می توان از گسترش مواد مخدر جلوگیری کرد در حالی که آنها به سادگی و روی میز های ما قابل تولید هستند؟و یا با وجود دستیابی به فن آوری تله پورتیشن ارزش املاک و مستغلات چگونه ارزیابی و تعیین خواهد شد؟با این اوصاف، پیش بینی تأثیرات واقعی اینگونه تغییر و تحولات امکان پذیر نمی باشد.به عنوان مثال،10 سال پیش ما قادر به پیش بینی گستردگی و عظمت تأثیر شبکه جهانی وب و اینترنت در زندگی امروزه نمی بودیم.

ح.ا : با توجه به نتایج حاصله از حضور تله پورتیشن در جوامع بشری، آیا در آینده فضا به معنای امروزی آن وجود خواهد داشت؟

پ.ی : درک و احساس فضا که همیشه مسئله جذاب و جالب توجهی هم برای انسان و هم برای معماری بوده است، در واقع نمود فیزیکی ارتباطات انسانی است.تله پورتیشن با تأثیر گذاری در سطح ذرات کوانتومی، روی مسئله فضا و ماهیت آن تأثیر بنیادین دارد.به عنوان مثال یک ذره کوانتومی امکان این را خواهد یافت که در یک زمان معین در دو مکان متفاوت حضور داشته باشد.این مسئله برای ما با سطح علم و دانش امروزیمان قابل مشاهده و درک نمی باشد.

ح.ا : با توجه به عمل تولید ماده و کپی شدن مولکول ها توسط خودشان، آیا می توان چنین فرض نمود که در آینده تمامی فضا ها از ماده واحدی تشکیل خواهد شد که واجد خصوصیات تمامی مواد می باشد؟

پ.ی : امروزه یک فن آوری به شکلی که شما گفتید وجود دارد که می تواند بصورت ذرات اتمی متفاوت نمایان شود که "کوانتوم دات**" نام دارد.کوانتوم دات ها عملکرد بسیار جالبی داشته قابلیت جذب هر تعداد الکترون وارده را دارا می باشند.بنابراین با وجود دارا بودن یک هسته اتمی خاص، بر اساس الکترون های وارده به آنها خواص و رفتار متفاوتی از خود بروز می دهند.بعنوان مثال، کوانتوم دات ها در حالت داشتن یک الکترون خصوصیات هیدروژن را دارا هستند؛ 6 الکترون منجر به تولید کربن مصنوعی و 79 الکترون به تولید طلای مصنوعی می انجامد.ضمنا" اتمهای مصنوعی بوجود آمده توسط این سیستم قابلیت پیوند با دیگر اتم ها را دارا بوده که این مسئله منجر به تولید مولکول های مصنوعی و در نهایت مواد مصنوعی خواهد گردید.بنا بر این اضافه و یا کم کردن الکترون ها به ذرات کوانتومی طیف وسیعی از مواد مصنوعی را در اختیار بشر قرار خواهد داد.با این وجود نباید فراموش کرد که مواد مصنوعی تولید شده توسط این روش،خصوصیات مواد اصلی را به تمامی دارا نخواهند بود.بعنوان مثال، اتم های مصنوعی فاقد هسته، چگالی کمتری نسبت به اتم های واقعی دارا خواهند بود.نظر من این است که سر انجام مواد ساخته شده در واقع متشکل از نانو ربات هایی خواهند بود که از لحاظ ظاهری و عملکرد تحت فرمان انسان قرار خواهند گرفت.