https://virgool.ir/feed/@m_18768143fa2026-11-12 02:31:26https://files.virgool.ir/upload/users/461182/avatar/o1L8RT.jpeghttps://virgool.ir/@m_18768143https://virgool.ir/@m_18768143/nano-technology-nacefdn1lqqrنانو تکنولوژیریچارد فاینمن ، فیزیکدان ، پدر فناوری نانو.علوم نانو و فناوری نانو مطالعه و کاربرد فناوری نانو علمی ، مهندسی و فناوری است که در مقیاس نانو انجام می شود ، یعنی حدود 1 تا 100 نانومتر.موارد بسیار جزئی است و می تواند در سایر زمینه های علمی مانند شیمی ، زیست شناسی ، فیزیک ، علوم مواد و مهندسی مورد استفاده قرار گیرد.ریچارد فایمن پدر علم نانونانو فناوری چگونه شروع شد؟ایده ها و مفاهیم پشت علوم نانو و فناوری نانو با یک سخنرانی تحت عنوان " فضای زیادی در پایین وجود دارد " توسط فیزیکدان ریچارد فاینمن در یک جلسه انجمن فیزیکی آمریکادر انستیتوی فناوری کالیفرنیاcollege در تاریخ 29دسامبر 1959 ، مدتها قبل از از فناوری نانو استفاده شد. فاینمن در صحبت های خود فرایندی را توصیف کرد که در آن دانشمندان قادر به دستکاری و کنترل تک تک اتم ها و مولکول ها هستند. بیش از یک دهه بعد ، پروفسور نوریو تانیگوچی درکاوش های خود در ماشینکاری فوق دقیق ، اصطلاح فناوری نانو را ابداع کرد. تا سال 1981 ، با توسعه میکروسکوپ تونل زنی روبشی که می تواند اتم های منفرد را "ببیند" ، فناوری نانو مدرن آغاز شد.مفاهیم بنیادی در علوم نانو و فناوری نانو:پنجره های شیشه آغشته قرون وسطایی نمونه ای از چگونگی استفاده از فناوری نانو در دوران پیش از مدرن است(BIO NET).تصور اینکه فناوری نانو چقدر کوچک است دشوار است . یک نانومتر یک میلیاردم متر یا 10-9 متر است. در اینجا چندمثال گویا آورده شده است:000،400،25 نانومتر در اینچ وجود دار.یک ورق روزنامه حدود 100000 نانومتر ضخامت دارددر مقیاس مقایسه ای ، اگر یک سنگ مرمر یک نانومتر بود ، یک متر به اندازه زمین خواهد بود.علوم نانو و فناوری نانو شامل توانایی دیدن و کنترل اتمها و مولکولهای منفرد است. همه چیز روی زمین از اتم تشکیل شده است.- غذایی که می خوریم ، لباسی که می پوشیم ، ساختمانها و خانه هایی که در آنها زندگی می کنیم و بدن خودمان.اتم که دارای پروتون و نوترون و الکترون که به دور هسته چرخش دارندمشاهده چیزی به اندازه اتم با چشم غیرمسلح غیرممکن است. در حقیقت ، دیدن آن با میکروسکوپ هایی که معمولاً در کلاس های علوم دبیرستان استفاده می شود غیرممکن است. میکروسکوپ های مورد نیاز برای مشاهده چیزهای در مقیاس نانو در اوایل دهه 1980 اختراع شد.دانشمندان پس از داشتن ابزارهای مناسب ، مانند میکروسکوپ تونل زنی اسکن (S T M )و میکروسکوپ نیروی اتمی(A F M)، عصر فناوری نانو متولد شد.نوعی از میکروسکوپ نیروی اتمیگرچه علم و فناوری نانو مدرن کاملا جدید است ، اما مواد در مقیاس نانو قرن ها مورد استفاده قرار می گرفتند. ذرات طلاو نقره به اندازه متناوب صدها سال پیش در شیشه های ویترای کلیساهای قرون وسطایی رنگ ایجاد کردند. در آن زمان هنرمندان فقط نمی دانستند که فرایندی که برای خلق این آثار هنری زیبا به کار بردند در واقع منجر به تغییر در ترکیب موادی شد که با آنها کار می کردند.ذرات طلا در رنگدانشمندان و مهندسان امروزی در حال یافتن طیف وسیعی از روش ها برای ساخت عمدی مواد در مقیاس نانو هستند تا از خواص پیشرفته آنها مانند استحکام بالاتر ، وزن سبک تر ، افزایش کنترل طیف نور و واکنش شیمیایی بیشتر از نمونه های مقیاس بزرگتر خود استفاده کنند.(خواص انتی باکتریال نانو مواد)برخی از نانوذرات مانند نقره و طلا دارای خواص ضدمیکروب و یا آنتی باکتریال هستند بدین معنی که میکروبهانمیتوانند روی آنها رشد کنند. از این ذرات معمولاً در لوازم آرایشی، بهداشتی، نساجی و غیره استفاده میشود. ازکاربردهای آن میتوان به ساخت ژلهای تمیزکننده دست بدون استفاده از آب، استفاده در صابونها و شامپوها، استفاده درلباسها و ساخت لباسهای ضدمیکروب، استفاده در تجهیزات پزشکی و غیره اشاره کرد .لباس ضد لکه نمونه ای از کاربرد نانوبرخی دیگر از نانوذرات مانند اکسید روی و یا اکسید تیتانیم خواص فوتوکاتالیسی دارند. این نانوذرات نیمه رسانا بوده و دارای یک گاف انرژی هستند. از این مواد معمولاً برای تصفیه آبها و آلایندهها استفاده میشود. با برخورد نور به این ذرات الکترون موجود در نوار ظرفیت برانگیخته شده و به نوار هدایت میرود. در آنجا این الکترون به آلاینده منتقل شدهو باعث از بین رفتن آن میشود. منظور از واژه فوتوکاتالیست این است که با برخورد نور، خواص کاتالیزگری آنها فعال میشود.(خواص مغناطیسی نانو مواد)همانطور که میدانید در طبیعت سه عنصر آهن، نیکل، کبالت و ترکیب سایر عناصر با این سه عنصر خواص مغناطیسی دارند. عناصر و یا ترکیبات دیگر به تنهایی خواص مغناطیسی ندارند. در دنیای اطراف ما آهنرباها و مواد مغناطیسی کاربرد بسیار زیادی دارند. از کاربردهای ساده مانند شیشه بالابرها و برف پاککن اتومبیلها، پرینتر، اسکنر،موتورهای وسایل الکتریکی در آشپزخانه ها، بلندگو و غیره تا کاربردهای بسیار پیچیده مانند موتورهای ژنراتورها و غیره. وجود اهنربا در پرینتراینکه تنها ترکیبات خاصی میتوانند خواص مغناطیسی داشته باشند، یک محدودیت به شمار میآید.یکی از تغییر خواص جالب و بسیار کاربردی که در ابعاد نانو ایجاد میشود، این است که بسیاری از موادی که در ابعادمعمولی خواص مغناطیسی ندارند اما زیر یک اندازه مشخص در محدود فناوری نانو میتوانند خواص مغناطیسی داشته باشند.برای مثال:میتوان به نانوذرات اکسید آلمینیوم، طلا و غیره اشاره کرد. این امر باعث میشود محدودیت ذکر شده در بالا برداشته شود و با توجه به محدود وسیع کاربرد مواد مغناطیسی، مواد جدیدی با خواص بهبود یافته تولید شود. برای . و مثالی دیگر از خاصیت مغناطیسی بعضی نانوذرات در پزشکی در امر دارورسانی استفاده میشود.این دستگاه انرژی را از لایه های نازک نانو چاه های کوانتومی به نانوبلورهای بالای آنها منتقل می کند و باعث می شود که نانو بلورها نور مرئی ساطع کنند.ابزارها و فنون نانو فناوریتنظیم معمول (A F M) . از یک کنسول میکرو ساخته شده با نوک تیز توسط ویژگی های موجود در سطح نمونه منحرف میشود و دقیقا مانند دستگاه گرامافون اما در مقیاس بسیار کوچکتر. یک پرتوی لیزر از قسمت پشتی کنسول به مجموعه ای از آشکارسازهای عکس منعکس می شود و اجازه می دهد انحراف اندازه گیری شده و به صورت تصویری از سطح جمع شود.تنظیم معمول میکروسکوپ اتمی(A F M)خواص نانو مواد:با گذر از مقیاس میکرو به نانو، با تغییر بر خی از خواص فیزیکی و شیمیایی روبه رو می شویم که دو مورد مهم از آنها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی.•فزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازه ی ذره رخ می دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم های واقع در سطح ذره به رفتار اتم های درونی می شود. این پدیده بر خصوصیات ذره در حالت انزوا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می گذارد. افزایش سطح، واکنش پذیری نانو مواد را به شدت افزایش می دهد زیرا تعداد مولکولها یا اتمهای موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتمها یا مولکولهای موجود در توده ی نمونه بسیار زیاد است، به گونه ای که این ذرات به شدت تمایل به آگلومره(agglomeration) )یا کلوخه ای شدن دارند.نانو مواد در مقیاس نانو به دسته های زیر قابل تقسیم می باشد:نانو خوشه هانانو حفره هانانو لایه هانانو سیم ها نانو لوله هانانو پوشش هانانو تکنولوژی که غالبا ان را با نام انقلاب صنعتی بعد از اینترنت یاد میکنند یک شاخه مطالعاتی بین رشته هایی با پتانسیل نا محدود است.برخی از کاربردهای نانو تکنولوژی را برسی میکنیم:ذخیره، تولید و تبدیل انرژیبهبود تولید کشاورزیتصفیه و اصلاح ابتشخیص و غربالگری بیماری هافراورده و نگهداری مواد غذاییساخت و سازتشخیص و کنترل آفتها و ناقلین بیماریها اصلاح الودگی هواسیستمهای کنترل رهایش داروکمک گرفتن از نانو برای ساخت واکسن کرونا ویروسمروری بر علم نانو و فناوری نانو:فناوری نانویا موج آینده، هنر و علم تغییر چیزها در سطح اتمی یا مولکولی است ذرات نانو همه جا در طبیعت وجود دارند؛ آنها را میشود در آتش، دود، ویروسها، پروتئینها، فوران آتشفشانی، مواد معدنی؛ خاک رس، مه، شیر و خون، پوست، شاخ، مو، منقار، بال حشرات، برگ سدر، پای مارمولک و غیره یافت.این نانوذرات طبیعی، به صورت طبیعی خطرناک نیستند و به راحتی از طریق سیستم دفاعی بدن انسان دفع میشوند. همچنین نانوذراتی نیز وجود دارند که محصول فرعی ساخته های بشری اند، مثل ذرات حاصل از دود پخت وپز، فا ضلاب های صنعتی و غیره. با این حال این شرایط با تغییر آگاهانه نانوذرات طبیعی به نانومواد مهندسی شده تغییر میکند. نانومواد طبیعی موضوع علم نانوی مدرن و فناوری نانو نیستند و بنابراین مطالعه علم نانو و فناوری نانو درباره نانوذرات طبیعی نیست.وجود نانو در پای مارمولکنانو هم یک واحد اندازه گیری استنانو، یک واحد اندازهگیری است مشابه متر، کیلومتر، سانتیمتر، میلیمتر، فوت، اینچ، بایت، کیلوبایت، مگابایت، گیگابایت، ترابایت، ... واژه نانو،همچون بسیاری پیشوندهای اندازه گیری دیگر از واژه یونانی نانوس به معنی کوتوله/ مرد بسیار کوتاه قامت، گرفته شده است و معادل یک بیلیونیم است.فناوری و طراحی های سر گرفته از نانو:لنز های چشمی نانو:شرکت ایپتیک فعال در عرصه فناوری‌های نانو در آمریکا موفق به توسعه لنزهای تماسی شد که می‌توانند به جای هدست‌های بزرگ واقعیت مجازی به کار گرفته شوند، بدون آنکه هیچ گونه تاثیری در دید فرد داشته باشند.لنز چشمی نانوحسگرهای نانو برای تشخیص حمله قلبیمحققان "دانشگاه صنعتی کالیفرنیا(college) موفق به طراحی نانوحسگرهایی شده‌اند که می‌تواند حمله قلبی را پیش از وقوع آن تشخیص دهد. این فناوری هم می‌تواند سبب نجات جان بیماران شده و همچنین در هزینه‌ها صرفه‌جویی کند. ابعاد آخرین نسخه این تراشه تنها 90 میکرون است.(نوعی حسگر برای حمله قلبی)نانوماده‌ای برای مقابله با باکتری‌هامحققان استرالیایی و اسپانیایی موفق شدند با الهام از نوعی سنجاقک و با استفاده از "سیلیسیم سیاه"(Black Silicon) نانوماده‌ای طراحی کنند که سطح آن شبیه بال‌های سنجاقک استرالیایی موسوم به " wandering perch er" است. این نانوماده با توجه به داشتن سطح عاج‌مانند می‌تواند از رشد باکتری‌ها جلوگیری کند.فناوری نانو در پوشرنگ های ضد باکتریباتری‌های چاپ سه‌بعدی نانویی.محققان دانشگاه هاروارد و دانشگاه ایلی‌نوی با استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی موفق به طراحی باتری‌هایی با طول یک میلی‌متر شدند.کاربرد این باتری‌های نانویی در مواردی همچون مهندسی پزشکی و توسعه حسگرهای زیستی و ابزارهای ردیاب درمان است که می‌توانند روی پوست بدن تعبیه شوند.ساختار باتری نانویی ربات نانویی جراحی چشممحققان در "موسسه فناوری زوریخ موفق شدند یک نانوربات را توسعه دهند که می‌تواند برای انجام یک عمل جراحی دقیق در چشم تعبیه شده و با دقتی مثال‌زدنی دوزهای دارویی مورد نیاز را به بافت چشم تزریق کند. قطر این ربات جراح تنها 285میکرون است.نانو ربات جراح در چشم تراشه فوق منعطف نانوییمحققان در "موسسه فناوری زوریخ" موفق به توسعه یک تراشه الکترونیکی نانویی شدند که می‌تواند با انعطاف مثال‌زدنی به دور یک تارمو بپیچد.این نانوتراشه می‌تواند در فناوری‌های پوشیدنی و ابزارهای کاربردی در عرصه پزشکی به کار گرفته شود.در حال حاضر بیشترین کاربرد این نانوتراشه‌ها در تولید چشم مصنوعی و همچنین نظارت بر بیماری آب سیاه چشم است.تراشه فوق منعطف نانویینانوالکترودهای زیست تخریب‌پذیرمحققان دانشگاه "کارنگی ملون" (Carnegie Mellon) آمریکا با استفاده از جوهر ماهی "سپیداج"(Cuttlefish) موفق شدند نوعی ماده شیمیایی و یک نانوساختار برای نیرودهی به وسایل الکترونیکی بلعیدنی طراحی کنند.امیرمحمد رضابیگیامیرمحمد رضابیگیSun, 13 Dec 2020 21:27:43 +0330