دانلود مقاله نانو تکنولوژی

نانو تکنولوژی یعنی فناوری یک میلیاردم متر یا تکنولوژی اتمها .

در زبان یونانی نانو بمعنای کوتوله و معادل یک میلیاردم می باشد یعنی 50000 بار نازکتر از ضخامت یک تار مو یعنی اندازه چندین اتم.

اگر انسان به این اندازه بزرگ شود 2 میلیون کیلومتر طول قد او می شد یعنی به اندازه 5 برابر فاصله ماه تا زمین.

قطعات الکترونیکی هر روز کوچکتر می شوند .

ما از لامپهای رادیوهای پدربزرگهامان به اجزای نیمه رسانا در مدارهای الکترونیکی رسیدیم ونهایتا کیتها ساخته شد که شامل میلیونها ترانزیستور می باشند.

صنایع میکرو الکترونیک از بزرگ به کوچک رسیده اند روش کل به جزء ولی در نانوتکنولوژی از جزء به کل می رسند و بدین ترتیب می توان ساختارهای جدیدی ساخت این مواد که خواص جدیدی دارند مواد هوشمند نامیده میشوند بطور مثال اگر یک سطح ساخته شده از مولکولهای آب گریز داشته باشیم این سطح خودش را تمیز می کند چون آب با سطح برخورد نمی کند و آلودگی را از خودش دور می کند .

دلیل خشک ماندن سطح برگ نیلوفر آبی نیز همین است.آب روی شیشه معمولی پخش می شود ولی آب روی سطحی با ساختار نانو نمی ماند با یکنواخت سازی سطوح می توان سطحی کاملا ضد خش را بوجود آورد .

امروزه پنجره هایی ساخته می شود که شفافیتشان با جریان الکتریسیته تغییر می کند یا شیشه هایی که در دماهای بالا عایقند .

رسیدن به ماده را از اتمها شروع می کنیم فرض کنید می توانیم آنها را ببینیم و ابزار لازم را در اختیار داریم ( میکروسکوپ قرن 21 بر اساس پدیده کوانتوم ) .

رد شدن توپ از دیوار در مکانیک کلاسیک غیر ممکن است ولی در مقیاس اتمی الکترونها می توانند از لایه ها و ساختارها رد شوند ، اساس کار این میکروسکوپ همین است .

به کمک این وسیله سطح مواد را در مقیاس اتمی بررسی میکنیم قلب میکروسکوپ موازی سطح ماده حرکت می کند البته ماده باید رسانای جریان الکتریسیته باشد هرگاه نوک میکروسکوپ از روی یک اتم رد شود الکترونها از ماده وارد نوک میکروسکوپ می شوند بدین شکل جریان ضعیفی بوجود می آید هر چه این نوک به ماده نزدیکتر شود جریان قویتر می شود این جریان را بر حسب ارتفاع محاسبه می کنند نقطه به نقطه و خط به خط این کار انجام می شود و به این شکل تصویر توپوگرافی از سطح ماده بدست خواهد آمد.

این تصویر کاملا دقیق بوده و می توان بوسیله آن نه تنها ماده را در مقیاس اتمی دید، بلکه می توان در مقیاس اتمی روی آن کار کرد .

در حقیقت میکروسکوپ الکترونی دقیقترین و بهترین ماشین ابزار دنیاست .

با دادن بار الکتریکی می توان اتمها را یک به یک حرکت داد به این ترتیب می توان اجسام بزرگتری ساخت مانند آجر برای ساختن خانه ، قفسه ، سیم ، لوله در مقیاس نانوسکوپی .

با استفاده از اتم کربن می توانیم ساختارهایی را بسازیم که قبلا وجود نداشتند.

یکی از ساختارهایی که از کربن می شناسیم گرافیت است که در آن اتمهای کربن بصورت شش ضلعی کنار هم قرار گرفته اند و ساختار ورقه ای ایجاد کرده اند .

ودیگری الماس که در آن اتمهای کربن شکل چهارضلعی دارند و در سه جهت فضا تکرار شده اند .

ساختار جدیدی از کربن فولرن است که شامل 60 اتم کربن می باشد.

باکی بال شناخته شده ترین فولرن استکه شبیه توپ فوتبال امی باشد و از 20 شش ضلعی و 12 پنج ضلعی ساخته شده است .

لوله های بسیار باریک کربنی انواع مختلف فولرن می باشند که به نانوتیوب یا نانو لوله معروفنداین لوله ها بسیار مقاومند وقطر آنها حدود 1/4 نانومتر و طول آنها حدود 10-20 میکرون است در مقیاس اتمی میکرون طول زیادی است ولی در مقیاس معمولی خودمان 100000 بار نازکتر از مو !

برای ساخت لوله های کربنی دمای زیادی نیاز است تا اتمها بتوانند با هم ترکیب شوند که این دما از طریق سوختن گاز استیلن تامین می شود .

یکی از مقاومترین الیافی که بشر ساخته 6 بار از فولاد سبکتر ولی مقاومت آن 100 برابر فولاد است.

محققینی که قوه تخیل قوی دارند به فکر ساخت کابلهایی هستند که بتوان بوسیله آن به فضا رفت.

کاربرد عینی تر آن تلاش برای ساخت پروتزهای استخوان است از آنجا که این پروتزها از کربن هستند با بدن سازگاری دارند.

شیمیدانها و زیست شناسها بمنظور تشکیل خودبخودی درشت مولکولها بدنبال راههایی هستند که مولکولها در مکان مورد نظر آنها قرار گیرد .

سطحی را در نظر بگیرید که مولکولها بر روی آن دو منطقه با خواص متفاوت بوجود می آورند .

سپس مولکولهایی فرستاده می شوند که یک منطقه را می شناسند و با بار الکتریکی متصل می شوند .

سپس سری بعدی مولکولها فرستاده می شود که روی سری قبل قرار می گیرند و کار ادامه پیدا می کند بدین ترتیب می توان سطوح واسطه ای بین مدارهای الکترونیکی دارای لایه ها و بافتهای زنده درشت مولکولها برقرار کرد یعنی می توان بافتهای زنده را به کامپیوترها متصل کرد.

با ربط دادن زیست شناسی به کامپیوترها می توان نابینا را بینا و ناشنوا را شنوا کرد ویا داروهایی را در شرایط بدنی هر بیمار آزمایش کرد.

برای نانوتکنولوژی باید یک شیمیدان ، زیست شناس ، فیزیکدان ومهندس الکترونیک بود .

محققان رویای نانو روباتها را دارند که می توانند سلولهای آلوده را شناسایی کنند و از بین ببرند .

نانو اجزایی که دارویی هستند و روی ویروسها اثر می کنند.

منبع: www.kimiaedu.com «نانوتکنولوژی» و تجارت از دیدگاه تجارت، «نانوتکنولوژی» از جمله علومی محسوب می شود که دارای نرخ رو به رشد بسیار بالایی است.

در حال حاضر بیش از 1200 شرکت «نانوتکنولوژی» در سراسر دنیا محصولات جدید خود را که منتج از این دانش نوپاست روانه بازار کرده اند که از آن جمله می توان به دوربین دیجیتالی Easy Share LS 633 محصول شرکت Kodak ، اتومبیل Chevrolet Impala محصول شرکت GM اشاره کرد.

از این میان، حدود 600 کمپانی در ایلات متحده و مابقی در اروپا و ژاپن قرار گرفته اند.

بر اساس برآوردهای بعمل آمده، میزان گردش سرمایه در بخش «نانوتکنولوژی» دنیا بالغ بر 5/45 میلیارد دلار خواهد بود که باعث اشتغالزایی حدود 800 هزار تا 2 میلیون نفر خواهد شد.

تنها در سال 2004 میلادی، 16 کمپانی آمریکایی که در زمینه تولید نانوذرات فعالیت داشته اند، حدود 8/3 میلیارد دلار فروش داشته اند.

بنابراین «نانوتکنولوژی» در آینده ای نچندان دور می تواند تأثیرات چشمگیری را بر اقتصاد دنیا داشته باشد.

اما لازمه ایجاد این تأثیرات سرمایه گذاری بر بخش R&D این علم جدید و پیشرو می باشد.

میزان سرمایه گذاری های انجام شده در بخش R&D «نانوتکتولوژی» در سال 2004، حدود 6/8 میلیارد دلار بوده است که سهم بخش دولتی 6/4 میلیارد دلار و بخش خصوصی حدود 8/3 میلیارد دلار بوده است.

بیشترین میزان سرمایه گذاری توسط بخش خصوصی در ایالات متحده با 7/1 میلیارد دلار بوده است و بعد از آن ژاپن با 1/1 میلیارد دلار و نهایتاً اتحادیه اروپا با 7/0 میلیارد دلار حجم سرمایه گذاری قرار داشته است.

بر اساس برآوردهای بعمل آمده «نانوتکنولوژی» تا سال 2014 در تمامی عرصه های تولیدی وارد خواهد شد و حدود 15 درصد از کل محصولات تولید شده در دنیا به نوعی از این علم بهره مند خواهند بود که گردش سرمایه ای حدود 6/2 هزار میلیارد دلار را در پی خواهد داشت.

این برآوردها خاطر نشان می سازد که حجم درآمدهای حاصل از «نانوتکنولوژی» در حدود 10 برابر بیوتکنولوژی خواهد بود و تقربیاً معادل درآمدهای حاصل از IT خواهد شد.

(نانوتکنولوژی) + بیوتکنولوژی = نانوبیوتکنولوژی (نانوتکنولوژی) + بیوتکنولوژی = نانوبیوتکنولوژی نانو بیوتکنولوژی حوزه نوظهور علمی وفنی است که شاخه ای چند-رشته ای از علوم است.

این حوزه به فعالیت‌های همگام علوم مواد و بیولوژی اشاره دارد.

در شکل زیر ارتباط دو حوزه علمی نانو و بیوتکنولوژی نشان داده شده است.

کاربردهای نانوبیوتکنولوژی · نانو بیوتکنولوژی در پزشکی – دستیابی به قدرت اندازه گیری و ساخت اجسام در مقیاسی است که ارگانیسم های زنده قادر به انجام اکثر وظایفشان شوند – مثال: سیستم های انتقال و رهایش دارو، بانداژهای هوشمند و هیدروسل ها l نانو بیوتکنولوژی در محیط زیست – راه حلی برای برطرف ساختن برخی مسائل زیست محیطی موجود از طریق کاهش مواد زاید و کمک به فراهم آوردن غذا، آب و انرژی فراوان – مثال: ساخت نانوبیوسنسورها، نانوبیوپروب ها l نانو بیوتکنولوژی در مهندسی مثال: ابزار مادون ریز، حسگر های نوری، نانوذرات، نانوماشین ها و نانوبیوراکتور ها در حقیقت تعامل دو فناوری نانو و بیو بر گرفته از استفاده از مدل‌های بیو و نانوفناوری و ابزار نانو در فناوری بیو است.

مادامی که مهندسین و دانشمندان آرزوی ساخت کنترل شده بناهایی در مقیاس میکرو و نانومتر را در سر دارند, طبیعت چنین وظایفی را انجام داده و ساختارهایی پیچیده را با دقت و راندمان بالا با استفاده از مولکول های بسیار ویژه‌ای نظیر DNA و پروتئین‌ها بنا می‌کند.

از زمانی که گروه میرکین و گروه آلیویاستوز ساخت بناهای همراه با DNA از نانوذرات طلا را نشان دادند، گزارش‌های بسیاری همراه با تمایل بسیار زیاد برای ساخت ساختارهایی دقیق از نانو و میکروذرات جهت ردیابی شیمیایی و بیولوژیکی و به منظور کاربرد در مدارهای الکترونیکی، جهت ساخت دستگاههای نانو الکترونیکی آینده ارائه شده است.

راهکارهای متعددی در ساخت این مواد نظیر روشهای بر مبنای زیستی و شیمیایی، الکتریکی و سیالاتی مطرح شده است.

طبیعت، ساختارهای نانو را با استفاده از شناسایی مولکولی بنا می کند.

در مورد DNA، پیوند هیدروژنی ، نوعی انحصار را در اتصال جفت های مکمل تک رشته به دو رشته فراهم می کند.

کاملا آشکار شده است که تعدادی از روندهای مهم مرتبط با تکنولوژی، اثرات مهم جهانی را تا سال 2015 در پی خواهند داشت.

این روندها از پیشرفتهای بیوتکنولوژی، نانوتکنولوژی، تکنولوژی مواد و تکنولوژی اطلاعات اثر می پذیرند.

بسیاری معتقدند اگرچه قرن بیستم مقهور پیشرفت‌های شیمی و فیزیک شده بود، قرن بیست و یک با پیشرفت‌های بیوتکنولوژی اداره می‌گردد.

آشکار است که بشر در آستانه درک، مطالعه و کنترل کدهای ژنتیکی موجودات زنده است، که انقلابی در کنترل ارگانیسم‌های بیولوژیکی و کمبود‌هایشان به ارمغان می‌آورد.

دیگر پیشرفت‌های حوزه مهندسی پزشکی در زمینه درمان و توسعه داروها چشم‌اندازهای دیگری را از پیشرفت بیوتکنولوژی و کاربردهای جدید آن به همراه دارد.

علوم و مهندسی مواد نیز در موضعی بحرانی به دو رشته بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی وارد می‌شوند.

به نظر می‌رسد، تحقیقات بین رشته‌ای جهت تولید موادی با خواصی بهبود یافته برای کاربردهایی عمومی (نظیر ساخت بناهای نانو) و خاص ( نظیر سیستمهای هوا- فضا) همچنان ادامه یابد.

مواد تولید شده در قرن بیست و یک ، موادی هوشمند تر، چندکاره و سازگار با محیط های بسیار مختلف می‌باشند .

ماشین مولکولی طبیعت، هر آنچه که بشر چگونگی ساخت آنرا با روشهای سنتی می داند، با مقیاسی چند برابر تهیه میکند.

برای مثال، یک تک-سلول Escherichia coli که قطری تقریبا برابر μm 1 دارد، ظرفیت ذخیره کردن دیجیتالی ژنوم آن در حد یک دیسک لرزان با دانسیته بالاست؛ یک ریبوزوم می تواند توسط بیش از پنجاه پروتئین مختلف خودبخود ساخته شود؛ سلولهای یوکاریوت سنتز DNA را به نحوی مدیریت می‌کنند که خطایی کمتر از 11- 10 به ازاء هر نوکلئوتید اضافه شده دارد و گیاهان سبز انرژی به توده‌ای از مواد شیمیایی به اندازه بیش از کل صنایع شیمیایی جهان تبدیل می‌کنندتوانایی‌های گسترده سیستم‌های بیولوژیکی برای تبدیل و انتقال انرژی، سنتز مواد شیمیایی خاص، تولید توده های زیستی، ذخیره کردن اطلاعات، شناسایی، حس کردن، پاسخ دادن، حرکت، خود-ساخت یافتن (Self assembly) و باز-تولید نمایانگر حوزه جدیدی از تحقیقات آینده است.

در نتیجه، درک رو به رشدی از رشته نوین نانوبیوتکنولوژی، زمینه ای برای ساخت بناهای مولکولی بدیعی با صحت، دقت و انعطاف‌پذیری بالا فراهم کرده است، که نسبت به فرایندهای ساخت سنتی هزینه های کمتری را به همراه خواهد داشت.

بر این اساس، با استفاده از ابزارهای ساخت در مقیاس نانو، کلاس جدیدی از دستگاه‌ها و سیستم های مقاوم، بسیار سبک و زیست-سازگار قابل تولید است.

بهره گیری از چنین تکنیک‌هایی انقلابی را در ساخت دستگاه های الکترونیکی، مدارها و کامپیوترها، حس گرها، مواد هوشمند، سیستم‌های انتقال دارو، میکرو روبوت‌ها و ابزارهای دقیق جراحی به وجود خواهد آورد.

تأثیر علوم شیمی و زیست شناسی بر «نانوتکنولوژی» تأثیر علوم شیمی و زیست شناسی بر «نانوتکنولوژی» شیمی نقش اساسی در توسعه علم نانو داشته است ایجاد و شکسته شدن پیوندها بین اتم ها و یا گروهی از اتم ها جز اصلی و پایه شیمی است و محصول این دسته واکنش ها ساختارها و یا مولکولهایی هستند که بازه اندازه آنها بین10-1/0 نانومترمی باشد.

گسترش روش های سنتز جدید امکان تولید نانوساختارهای یکدست در اشکال جدید و متفاوت (کروی ، طنابی ، سیمی شکل ، نیمه کروی و مکعبی) و ترکیبهای متنوع آلی ،اکسید فلزی و نیمه رسانا را به وجود آورده است.

مثالهایی از این دسته شامل نانو کریستالها ، نانوسیم ها کوپلیمرهای آجری و نانو لوله هاست بعضی از این ساختارهای جدید در علوم مواد و کاتالیست ها، در پزشکی در زمینه انتقال دارو، در میدانهای ذخیره مغناطیسی و در الکترونیک و ابزارهای نوری کاربرد بسیاری دارند.

زیست شناسی نیز یکی از منابع الهام علم نانو می باشد، سلولها ( واحدهای اساسی حیات ) در یک نگاه مجموعه ای پیچیده از نانو ماشین های زیستی هستند.

بعضی از اجزا سلول دارای ابعادی در مقیاس نانومترهستند، شامل: کاتالیست ها و دیگر سیستم های فعال (مانند آنزیم ها ، ریبوزوم ها ، پروتئین ها مجموعه پروتئین-RNA ) دو لایه های لیپیدی ، کانالهای یونی ،اجزا اسکلت سلولی ،(رشته های اکتین ، و ریز لوله ها)، DNA،RNA سیستم های زیستی دارای مثالهایی فراوانی از برهمکنش نانوساختارها در شبکه های پیچیده درون سلولی هستند و روشهای جدید از پایین به بالا ، برای ساخت نانوسیستم های مصنوعی ،پیشنهاد می دهند .ابزارهای جدید برای مشاهده و دستکاریهای مولکولی، اتمی و کلوئیدی مانند میکروسکوپ ها پروب زنیوالکترونیکی،فاکتورهای اساسی و مهمی در پیدایش علم نانو و فن آوری نانو محسوب می شوند.

توانایی قابل توجه برای آشکاری، دست کاری، تغییر و شکل دهی ساختارها در مقیاس نانومتر در تفکیکی اتمی ، به ایده های بسیار جذابی در رفتارهای جدید منجر شده است مانند : سامان دهنده ها، نانوربات ها، چسب خاکستری ( Gray glow) که هر کدام به نوبه خود توجه زیادی را جلب نموده اند.

اگر چه این ایده بیشتر علمی- تخیلی به نظر می رسد تا علمی– فناوری، با این حال توجه عمومی زیادی را درزمینه های تحقیقاتی علم نانو به خود جلب کرده و دریچه ای به سوی فن آوری های پیشرفته بالقوه باز کرده است.

(نانو تکنولوژی) در صنعت نفت (نانو تکنولوژی) تبدیل نفت خام و نفت سنگین به نفت سبک شاید زمانی که از (نانو تکنولوژی) به عنوان یک تکنولوژی نوین نام برده می شد که می تواند راه حل های جدیدی برای مسائل علوم مختلف ارائه نماید، نمی توانستیم به روشنی این مفهوم را درک نماییم.

اکثرآ افراد جامعه (نانو تکنولوژی) را ساختن اشیاء در ابعاد کوچکتر می دانستند اما اکنون بعد از گذشت چند سال مفهوم نانو برای افراد ملموس تر خواهد بود.

اینکه می توانیم توسط تکنولوژی نانو بسیاری از مشکلات روزمره بشر را حل کنیم.

امروز باعث افتخار من است که بالاخره سرمایه گذاری ایران در نانو تکنولوژی و پیشگامی دولت ایران در حمایت از دوستداران پیشرفت و اندیشمندان ایران زمین نتیجه داد و محققان ایرانی توانستند گامی بزرگ را در صنایع نفت بردارند.

مهندس سید جواد احمد پناه مدیر پروژه هیدروکانورژن های پژوهشگاه صنعت نفت توانست «فرآیند صنعتی هیدروکانورژن» را بصورت بین المللی به ثبت برساند.

توسط این فرآیند می توان نفت خام و ته مانده های نفت سنگین را به نفت سبک تبدیل نمود.

به بیان ساده تر اینک با هزینه 2 دلار در هر بشکه می توان یک بشکه نفت 30 دلاری را به یک بشکه نفت 60 دلاری تبدیل نمود.

این فرآیند یک انقلاب در صنعت نفت به شمار می رود که با افتخار می توان آنرا حاصل زحمات چندین مهندس ایرانی دانست.

حال اینکه این موضوع چه ارتباطی با (نانو تکنولوژی) دارد را در ادامه توضیح خواهیم داد.

بهتر است ابتدا مروری کوتاه داشته باشیم بر فرآیند پالایش نفت و سپس به فرآیند جدیدی که توسط نانو تکنولوژی صورت پذیرفته است خواهیم پرداخت.

پالایش نفت فرآیند پالایش نفت: 1.

تفکیک 2.

فرآیند های تبدیلی.

این فرآیند ها اندازه و ساختار مولکولی هیدرو کربن ها را تغییر میدهند.

الف.

تجزیه (تقسیم) ب.

همسان‌سازی (ترکیب) ج.

جایگزینی (نو آرائی) 3.

فرآیند های عمل آوری 4.

تنظیم و اختلاط همانطور که می بینید تجزیه یکی از قسمت های فرآیند های تبدیلی است.

هیدروکراکینگ، شکست کاتالیستی و شکست گرمایی کارهایی هستند که در مرحله تجزیه صورت می پذیرند.

هیدروکراکینگ یک فرآیند دو مرحله‌ای شامل کراکینگ کاتالیستی و هیدروژنا‌سیون می‌باشد که در طی این مراحل خوراک ورودی، در حضور هیدروژن به محصولات با ارزش افزوده بیشتر شکسته می‌شود.

این فرایند در فشار و دمای بالا و با حضور کاتالیست و هیدروژن انجام می‌شود.

هیدروکراکینگ برای خوراک‌هایی مورد استفاده واقع می‌شود که فرایندهای کراکینگ کاتالیستی یا تبدیل کاتالیستی در مورد آن‌ها به سختی انجام می‌گیرد مانند نفت خامی که غنی از آروماتیک‌های پلی‌سیکلیک بوده یا حاوی غلظت‌های بالای ترکیبات گوگرد و نیتروژن که مسموم‌کننده کاتالیست‌ها هستند، میباشد.

پیش تر در وب سایت ستاد نانو تکنولوژی ایران خوانده بودم که در هیدروکراکینگ بطور معمول از کاتالیست‌های آلومینا، زئولیت‌ها و پلاتین استفاده می‌شود، اما به تازگی آقای فوکویاما برای هیدروکراکینگ یک کاتالیست تازه اختراع نموده است (پلاتین- نیکل- مولیبدن روی پایه زئولیتی) که در هیدرو کراکینگ نفت های سنگین مورد استفاده قرار می گیرد.

به نظر می رسد که هیدروکانورژن (هیدروژناسیون+ کراکینگ) کاتالیستی، یک فرآیندی شکست کاتالیستی است که در آن از یک نانو کاتالیست خاص استفاده می شود که باعث تصحیح فرآیند هیدروکراکینگ معمولی می شود.

مزایای هیدروکانورژن 1.

درصد تبدیل بالا (90 درصد) 2.

تشکیل نشدن کک 3.

کاهش حداقل 60 درصد از گوگرد 4.

قابلیت بازیابی کاتالیست تا 95 درصد 5.

حذف واکنش های پلیمریزاسیون 6.

سادگی عملیات نسبت به روش های مشابه 7.

انعطاف پذیری بالا نسبت به شدت جریان و ترکیبات فلزات و گوگرد 8.

تولید بخار مورد نیاز واحد از بخش بازیابی کاتالیست 9.

ضریب بالای بازدهی سرمایه و هزینه پایین کاتالیست 10.

تمیزی واکش از نظر زیست محیطی در مقایسه با روش های مشابه به نظر می رسد که این طرح با توجه به ویژگی های منحصر به فردی که در بالا بیان شد، می تواند از ارزش افزوده بالایی برخوردار باشد.

با یک حساب سر انگشتی اگر روزانه 10000 بشکه نفت سنگین 30 دلاری را با هزینه 2 دلار برای هر بشکه، به بشکه ای 60 دلار تبدیل کنیم ارزش افزوده ای معادل روزانه 280000 دلار خواهیم داشت که بسیار جالب توجه خواهد بود و اقتصادی بودن طرح به جرأت قابل دفاع و تحسین می باشد.

به نظر می رسد که محققان ایرانی پاسخ مناسبی به سرمایه گذاری دولت در بخش نانو تکنولوژی داده اند و رسیدن به اهدف برنامه دولت جمهوری اسلامی ایران که همانا قرار گرفتن کشور ایران در میان 15 کشور برتر دنیا در زمینه نانو تکنولوژی است روز به روز به واقعیت نزدیک می شود.

همانطور که پیشتر گفته شده است: «نانو تکنولوژی» تمام آینده است.

دیدکلی در دو دهه اخیر ، پیشرفتهای تکنولوﮋی وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک بدست آمده است و بسوی تحولی فوق‌العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد ، ﭘیش می‌رود.

برای احساس اندازه‌های فوق ریز ، قطر موی سر انسان را که یک دهم میلیمتر است در نظر بگیرید، یک نانومتر صد هزار برابر کوچکتراست ().

تکنولوﮋی و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل ، اندازه گیریها و تولیداتی سر و کار خواهد داشت که چنین ابعاد فوق ریزی دارند.

درحال حاضر ﭘروسه‌های در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است.

تاریخچه تکنولوﮋی در قرن گذشته در هر چه ریزتر کردن دانه‌های بزرگتر ﭘیشرفت چشمگیری داشت، بطوری که به مزاح گفته شد که دیگر کشف ذرات ریز اتمی (Sub - Atomic) نه تنها جایزه نوبل ندارد، بلکه به آن جریمه هم تعلق می‌گیرد.

تکنولوﮋی نو درقرن حاضر مسیر عکس را طی می‌کند.

یعنی مواد فوق ریز را باید ترکیب کرد تا دانه‌های بزرگتر و کارآمد بوجود آ ورد.

درست همان روشی که در طبیعت برای تولید کردن حاکم است.

مجموعه‌های طبیعی ، ترکیبی از دانه‌های فوق ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه‌هایی در حدود نانو است.

معجزه نانو تکنولوژی به احتمال زیاد قبل از پایان هزاره سوم انسان در بدن خود انواع لوازم مصنوعی و دیجیتالی را خواهند داشت.

از بیماری ، پیری ، درد ستون فقرات ، کم حافظه‌ای و ...

رنج نخواهد برد.

قابلیت فهم و تحلیل اطلاعات در مغز آنها در مقایسه با امروز بینهایت خواهد شد.

در هزاره‌های آینده انسانهای طبیعی مانند امروز احتمالا برای مطالعات پژوهشی نگهداری شده و به نمونه‌های آزمایشگاهی و بطور حتم قابل احترام تبدیل خواهند شد و مردمان آینده از این همه درد و ناراحتی که اجداد آنها در هزاره‌های قبل کشیده‌اند، متعجب و متأثر خواهند بود.

تازه‌های نانو تکنولوژی اکنون جا دارد همگام با تحولات جدید در مهندسی و علوم ، دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی بطور جدی به پژوهشهای تکنولوﮋی فوق ریز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانیم مرزهای دانش روز را به نسلهای آینده تحویل دهیم و در تشکلهای جدید هستی سهمی داشته باشیم.

باید هرچه زودتر به خود آییم و عمق شکوهمند و معجزه آسای اندیشه بشر را دریابیم و از کوتاه بینی و افکار فرسوده موروثی فاصله بگیریم.

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 بوجود آورده‌اند.

شرکت Mobil کاتالیستهای نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید کرده است و شرکت Merck ، داروهای نانو ذره‌ای را عرضه کرده است.

شرکت تویوتا در ﮋاپن مواد پلیمری تقویت شده نانو ذره‌ای را برای خودروها ، سامسونگ الکترونیک در کره ، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانو لوله‌های کربنی هستند.

چشم انداز فناوری نانو تکنولوژی انتظار می‌رود که مقیاس نانو متر به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگیهای منحصر بفرد ، طوری ساخته خواهند شد که روش شیمی سنتی ﭘاسخگوی این امر نمی‌تواند باشد.

نانو تکنولوﮋی می‌تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادیها و 900 میلیون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی 10 تا 15 سال آینده شود.

نانو تکنولوﮋی ، 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 نانو تکنولوﮋی خواهد بود که این امر ، خود 180 میلیارد دلار نقدینگی را به گردش در خواهد آورد.

کاتالیستهای نانو ساختاری ، در صنایع ﭘتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که ﭘیش‌بینی شده است این دانش ، سالانه 100 میلیارد دلار را طی 10 تا 15 سال آینده تحت تأثیر قرار دهد.

نانو تکنولوﮋی موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راههای اقتصادی‌تری را برای تصفیه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راههای استفاده از منابع انرﮋیهای تجدید ﭘذیر همچون انرﮋی خورشیدی ارائه خواهد نمود.

انتظار می‌رود که نانو تکنولوﮋی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده‌ها ، محیط زیستی سالمتر را فراهم کند.

دید کلی هنگامی که درباره نانو فناوری شروع به جستجو و مطالعه کنید، به موضوعات و مواد مختلفی بر می‌خورید مانند:"نانولوله‌ها ، شبیه سازی مولکولی ، نانو داروها ، سلولهای سوختی ، کاتالیزورها ، نانو ذرات و ..." ، بنابراین ممکن است نانو فناوری رشته‌ای کاملا گسترده به نظر آید که موضوعات آن ربط چندانی به هم ندارند.

بطور کلی مطالعات نانو فناوری را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد.

اگر چه روشهای تحقیقاتی در آنها با یکدیگر متفاوت است، اما این سه شاخه کاملا به یکدیگر مرتبط هستند و پیشرفت در یکی از شاخه‌ها می‌تواند در شاخه‌های دیگر نیز کاملا مؤثر باشد.

این سه شاخه عبارتند از: نانوتکنولوژی مرطوب این شاخه به مطالعه سیستمهای زنده‌ای می‌پردازد که اساسا در محیطهای آبی وجود دارند.

در این شاخه ساختمان مواد ژنتیکی ، غشاها و سایر ترکیبات سلولی در مقیاس نانومتر مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

پژوهشگران موفق شده‌اند ساختارهای زیستی فراوانی تولید کنند که نحوه عملکرد آنها در مقیاس نانویی کنترل می‌شود.

این شاخه در برگیرنده علوم پزشکی ، دارویی و بطور کلی علوم و روشهای مرتبط با زیست فناوری است.

نانوتکنولوژی خشک این شاخه از علوم پایه شیمی و فیزیک مشتق می‌شود و به مطالعه تشکیل ساختارهای کربنی ، سیلیکون و مواد غیر آلی و فلزی می‌پردازد.

نکته قابل توجه این است که الکترونهای آزاد که در فناوری مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واکنشها می‌گردند، در فناوری خشک خصوصیات فیزیکی ماده را پدید می‌آورند.

در نانو تکنولوژی خشک کاربرد مواد نانویی در الکترونیک ، مغناطیس و ابزارهای نوری مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

برای مثال طراحی و ساختن میکروسکوپهایی که بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانومتر دید.

نانوتکنولوژی محاسبه‌ای در بسیاری از مواقع ابزار آزمایشگاهی موجود برای انجام برخی از آزمایشها در مقیاس نانومتر مناسب نیستند و یا آنکه انجام این آزمایشها بسیار گران تمام می‌شود.

در این حالت از رایانه‌ها برای شبیه سازی فرآیندها و واکنشهای اتمها و مولکولها استفاده می‌شود.

شناختی که بوسیله محاسبه بدست می‌آید، باعث می‌شود که زمان پیشرفت نانو تکنولوژی خشک به چند دهه کاهش یابد و البته تأثیر مهمی در نانو تکنولوژی مرطوب نیز خواهد داشت.

فناوری نانو و فیزیک الکترونیک سازندگان قطعات الکترونیکی علاقه بسیاری به کوچک کردن ابعاد و بالا بردن قدرت محاسبات این تجهیزات دارند.

این امر با استفاده از فناوریهای معمولی ، تقریبا به مرز نهایی خود نزدیک شده است.

اما فناوری نانو تکنولوژی ، راه دیگری را پیش پا گذاشته است، که می‌تواند دنیای الکترونیک را دگرگون سازد.

از جمله وسایل الکترونیکی که با استفاده از این فناوری ساخته شده است، می‌توان به دیود‌های نوری ، رایانه‌های کوانتومی و ترانزیستورهای نانو اشاره کرد.

ساخت دیودهای نوری با استفاده از مواد نانو موجب می‌شود تا 80 درصد در هزینه برق صرفه جویی شود.

یک گروه دیگر از محققان روش تازه‌ای موسوم به الگوی انتقال ابر شبکه استفاده کرده‌اند، که ساخت نیم هادیهای نانومتری به قطر تنها 8 نانومتر را امکان پذیر می‌سازد.

نانو تکنولوژی در صنعت توپهای تنیسی که با استفاده از کربن 60 ساخته شده و روانه بازار گردیده سبکتر و مستحکمتر از توپهای عادی است.

شرکتهای دیگر با استفاده از مواد نانو پارچه‌هایی تولید کرده‌اند که با یک بار تکان دادن آنها می‌توان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و همه چین و چروکهایشان را از بین برد.

با همین یکبار تکان همه گرد و خاکی که به این پارچه‌ها جذب شده‌اند نیز پاک می‌شوند.

همچنین با استفاده از فناوری نانو لیوانهایی تولید شده که قابلیت خود تمیز کردن دارند.

فناوری نانو و زیست شناسی 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 در دست ساخت دارند که با استفاده از ذرات طلا می‌تواند پروتئینهای معینی را فعال سازد یا از کار بیندازد.

به اعتقاد پژوهشگران برای آنکه بتوان از سلولها در حین فعالیت واقعی آنها اطلاعات مناسب بدست آورد، باید شیوه تنظیم آزمایشها را مورد تجدید نظر اساسی قرار داد.

سلولها در فعالیت طبیعی خود امور مختلفی را به انجام می‌رسانند.

از جمله این امور می‌توان به انتقال اطلاعات و علائم و داده‌ها میان خود ، رد و بدل کردن مواد غذایی و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حیاتی اشاره کرد.

گروه دیگری از محققان تا آنجا پیش رفته‌اند که درصد هستند با مواد نانو پوششهای مناسبی تولید کنند که سلولهای حاوی ویروسهای خطرناک نظیر ویروس ایدز را در خود می‌پوشاند و مانع خروج آنها می‌شود.

نانو تکنولوژی در پزشکی محققان با استفاده از فناوری نانو در حال ساختن کپسولهایی با ابعاد نانومتر هستند که علاوه بر اندازه غیر قابل تصور ، قدرت تشخیص بافتهای مریض را داشته و دقیقا روی این بافت قرار گرفته و مقدار داروی لازم را به آنها می‌رساند.

این پدیده را دارو‌سازی می‌گویند.

در آزمایشی که به تازگی به انجام رسیده نشان داده شده است که حمله به سلولهای سرطانی با استفاده از ذرات نانو 100 برابر بازده عمل را افزایش می‌دهد.

همچنین با استتفاده از فناوری نانو ، نوارهای زخم بندی هوشمندی درست شده است، که به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولکولی ، پزشکان را مطلع می‌سازد.

فناوری نانو و شیمی با استفاده از فناوری نانو می‌توان کاتالیزور‌‌هایی با نسبت سطح به حجم بسیار بالا تولید کرده و راندمان را در واحد‌های شیمیایی به میزان بسیار زیادی افزایش داد.

سلولهای خورشیدی کوانتومی ، استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت تمیز ، نسل جدید باتریها ، پوششهای بسیار مقاوم فرنگهای بی نیاز از شستشو و تحولات خارق العاده دیگر در دنیای شیمی و تولید از کاربرد‌‌های فناوری نانو در شیمی می‌باشد مقدمه علم نانو (Nano - science) و فناوری متکی بر آن یا به اختصار ، فناوری نانو (Nano - technology) در کنار علوم و فناوریهای مرتبط با زیست شناسی و ژنتیک مولکولی ، علوم و فناوری اطلاعات ، مولفه‌های انقلاب سوم علمی - صنعتی عصر جدید را تشکیل می‌دهند.

این انقلاب ادامه منطقی انقلابهای علمی اول و دوم است که منجر به پیدایش علوم و فناوریهای مقیاسهای ماکرو و میکرو گشتند.

انقلاب سوم و بویژه مولفه‌های علوم و فناوری مقیاس نانو در آن برای اولین بار در تاریخ جوامع بشری امکان دستکاری و دخالت عمدی و اختیاری در خواص و سازماندهی ماده فیزیکی و اساسی‌ترین سطوح آن ، یعنی مقیاسهای زیر اتمی و مولکولی را فراهم خواهد آورد.

نقش نانو ساختارها در فناوری نانو علم نانو ایجاد دانشهای بنیادی برای اعمال کنترل کامل بر ساختار و عملکرد ماده فیزیکی در مقاسهای اتمی و مولکولی را هدف خود برای اعمال کنترل کامل بر ساختار و عملکرد ماده فیزیکی در مقیاسهای اتمی و مولکولی را قرار داده است و فناوری نانو نوید می‌دهد که این دانشها در آینده‌ای نه چندان دور در قالب مهندسی در آیند.

از طریق فناوری نانو خواهیم توانست با جایگذاری تک اتمها و تک مولکولها در کنار یکدیگر از پایین به بالا ساختارهای نوینی را که به نانو ساختارها (nano - structures) موسوم‌اند.

و دارای خواص و عملکردهای کاملا نوین می‌باشند بوجود آوریم.

با استفاده از این ساختارها دستگاهها ، ادوات و قطعات فوق ریزی که در مقیاسهای طولی و زمانی بسیار تقلیل یافته فعالیت می‌کنند، تولید نماییم.

نانو ساختارها سنگ بنای فناوری نانو هستند.

از نظر اندازه در فاصله بین ساختارهای مولکولی و ساختارهای میکرونی قرار دارند.

از تعداد قابل شمارشی از اتمها تشکیل می‌شوند و نسبت سطح به حجم آنها بسیار بالاست.

شکل جدیدی از ماده فیزیکی‌اند که برای درک خواص آنها بویژه خواص الکترونی و مقیاسی آنها باید به مفاهیم بسیار پیشرفته مکانیک کوانتومی دستگاههای بس ذره‌ای متوسل شد.

از آنجایی که خواص مواد قویا به اندازه اجزا تشکیل دهنده آنها یا ریز دانه‌های آنها وابسته است.

موادی که ریز دانه‌های آنها در مقیاس نانو طراحی می‌شوند از کیفیتهای نوینی برخورد دارند که در مواد معمولی موجود نیستند.

نانو ساختارها در همه زمینه‌ها به چشم می‌خورند.

چه در دستگاههای زنده و چه غیر زنده.

وجود نانو ساختارهای زیستی از قبیل آنزیمها ، گواه بر این واقعیت است که طبیعت خود بهترین شکل فناوری مقیاس نانو را بوجود آورده است.

علوم سنتی یعنی فیزیک ، شیمی ، ریاضیات ، ژنتیک ، علم مواد ، مهندسی پزشکی ، که در مقیاسهای ماکرو و میکرو حوزه‌های فعالیت مجزا و مستقلی هستند، در مقیاس نانو به سمت اصول ، ساختارها و ابزارهای واحدی گرایش می‌یابند.