نانو ذرات

با گذر از میکروذرات به نانوذرات، با تغییر برخی از خواص فیزیکی روبرو می‌شویم، که دو مورد مهم آنها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی.
افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به‌تدریج با کاهش اندازه ذره رخ می‌دهد، باعث غلبه‌یافتن رفتار اتم‌های واقع در سطح ذره به رفتار اتم‌های درونی می‌شود. این پدیده بر خصوصیات ذره در حالت انزوا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می‌گذارد. مساحت سطحی زیاد، عاملی کلیدی در کارکرد کاتالیزور‌ها و ساختارهایی همچون الکترودها- یا افزایش کارآیی فناوری‌هایی همچون پیل سوختی و باتری‌ها- می‌باشد. مساحت سطحی زیاد نانوذرات باعث تعاملات زیاد بین مواد مخلوط ‌شده در نانوکامپوزیت‌ها می‌شود و خواص ویژه‌ای همچون افزایش استحکام یا افزایش مقاومت حرارتی یا شیمیایی را موجب می‌شود.
از مکانیک کلاسیک به مکانیک کوانتومی به صورتی ناگهانی‌تر رخ می‌دهد. به محض آن که ذرات به اندازه کافی کوچک شوند، شروع به رفتار مکانیک کوانتومی می‌کنند. خواص نقاط کوانتومی مثالی از این دست است. این نقاط گاهی اتم‌های مصنوعی نامیده می‌شوند؛ چون الکترون‌های آزاد آنها مشابه الکترون‌های محبوس در اتم‌ها، حالات گسسته و مجازی از انرژی را اشغال می‌کنند.
علاوه بر این، کوچک‌تربودن ابعاد نانوذرات از طول موج بحرانی نور، آنها را نامرئی و شفاف می‌نماید. این خاصیت باعث شده است تا نانوذرات برای مصارفی چون بسته‌بندی، مواد آرایشی و روکش‌ها مناسب باشند

نانو پزشکی

بدن انسان از ساختارهای مولکولی فعال و پیچیده ای ساخته شده است و زمانی که این ساختارها دچار آسیب شوند، سلامتی انسان تهدید می شود .روشهای متفاوتی برای تشخیص بیماریها وجود دارند .به عنوان مثال یک پزشک می تواند از طریق سوالاتی که از بیمار می پرسد یا عکس گرفته شده با اشعه X و یا جراحی ، به علل یک بیماری پی ببرد .پزشکان قادر به تشخیص بیماریهای مختلفی هستند ولی تاکنون بیماریهای بسیاری نیز ناشناخته و مرموز باقی مانده اند .شناخت یک بیماری به معنای داشتن اطلاعاتی کامل راجع به آن نیست .مثلا پزشکان می توانند قبل از اینکه در مورد نوع میکروب اطلاعاتی داشته باشند، عفونت را تشخیص دهند .بدون در نظر گرفتن درمانهایی از قبیل ماساژ دادن و پرتوافکنی ، جراحی و مصرف داروها دو نوع اصلی درمان هستند .
جراحی روشی مستقیم برای برطرف کردن ناراحتیهای بدن است که امروزه توسط متخصصان مجرب و آموزش دیده انجام می شود .جراحان به منظور درمان ، برای برداشتن غدد سرطانی ، برطرف کردن انسداد رگها و حتی جایگزین کردن اعضای مختلف ، پوست و بافت بدن را برش می دهند .این روش می تواند خطرات بسیاری در برداشته باشد .به هوش نیامدن ، مقاومت بدن در برابر عضو جدید و از بین رفتن سلولها، نمونه ای از این خطرات هستند .جراحان کنترل دقیق بر عمل جراحی ندارند .بدن انسان توسط ماشینهای مولکولی که اکثرا داخل سلولها هستند، فعالیت می کند

صعود 30 پله‌ای ایران در تولید علم نانو

جام جم آنلاین: دکتر عبدالرضا سیم چی ،دانشیار مهندسی مواد دانشگاه صنعتی شریف با اشاره به جایگاه کشور در زمینه نانوساختار گفت: ایران در تولید علم نانو فناوری در 4 سال اخیر از رتبه 55 جهانی به رتبه 25 ارتقا یافته و توانسته است حرف اول را در منطقه بزند و با 10 پله اختلاف با کشور ترکیه در جایگاه نخست منطقه قرار گیرد.  به گزارش خبرگزاری مهر ، دکتر عبدالرضا سیم چی امروز در یک نشست خبری نانو ساختار را مواد جامدی دانست که کریستالها یا فازهای تشکیل دهنده آن در مقیاس نانو متر قرار دارند و افزود: دومین  کنفرانس نانو ساختار در خصوص مباحثی چون نانوذرات و نقاط کوانتومی، نانو تیوپها، نانولوله ها، پوششهای نانومتری، مواد نانو ساختارو نانو کامپوزیتها مورد بحث و بررسی قرار می گیرند. به گفته او، ایران در زمینه هایی چون نانو ذرات، نانو کامپوزیت ها و نانو پوشش ها بسیار پیشرفت کرده است که در صورت سرمایه گذاری می توان به آینده روشن در این حوزه ها امیدوار بود. این استاد دانشگاه به کنفرانس نانوساختار نیز اشاره کرد و گفت : دومین کنفرانس نانو ساختار با حضور محققان داخلی و خارجی از 21 تا 24 اسفند ماه جاری در دانشگاه کیش برگزار می شود. این کنفرانس با توجه به بحث آینده نگری و اولویت فناوریهای جدید و پیشرفته در کشور با هدف ایجاد بستر مناسب برای تعامل بین پژوهشگران داخلی و خارجی و انجام کار گروهی جهت تجاری سازی محصولات نانو برگزار می شود. دبیر دومین کنفرانس نانوساختار با بیان اینکه این کنفرانس با همکاری پژوهشکده علوم و فناوری نانو و دانشگاه کیش برگزار می شود، اظهار داشت : به دبیرخانه کنفرانس مذکور 550 مقاله ارسال شده است که پس از داوری 255 مقاله در زمینه سنتز، مدل سازی و کاربرد مواد نانو ساختار بصورت ارائه شفاهی و پوستر پذیرفته شدند. سیم چی تاکید کرد: در این کنفرانس ضمن آنکه استادانی از کشورهای فرانسه، آمریکا، پرتقال، آلمان، مالزی، فنلاند و ژاپن به ایراد سخنرانی در این زمینه خواهند پرداخت به 5 پوستر برگزیده جایزه علمی اعطا می شود.

ساخت نانو ترانزیستورِ توسط محققان سوئدی

جام جم آنلاین: به تازگی محققان سوئدی ترانزیستور جدیدی ساخته‌اند که بازده آن نسبت به ترانزیستورهای کنونی، 50 برابر بیشتر است.

به گزارش ایرنا، این ترانزیستور ، نخستین ترانزیستوری است که با استفاده از فناوری نانو ساخته شده است و به ساخت و راه‌اندازی ارتباطاتِ بی‌سیمِ خانگی کمک خواهد کرد.

"لارز-اریک ورنرسان"، پروفسور فیزیک از دانشگاه لاندِ (Lund University) سوئد، در این مورد گفت: این ترانزیستور می‌تواند مصرف انرژی در گوشی‌های تلفنِ همراه و رایانه‌ها را کاهش دهد.همچنین این ابزار می‌تواند به مخابره‌ اطلاعات در بسامدهایی که برای فناوری‌های کنونی بسیار بالا هستند، کمک کند.

پیش از این، محققان معتقد بودند که نمی‌توان بدون ایجاد گرمای اضافی و نامطلوبِ ناشی از حرکت الکترون‌ها، ترانزیستورها را از اندازه‌ کنونی کوچکتر کرد.

ورنرسان در این مورد گفت: دل ما از" آرسنیدِ ایندیوم " ساخته شده است و در این محیط، الکترون‌ها بسیار آسانتر از محیط "سیلیکونی " ترانزیستورهای معمولی حرکت می‌کنند.

وی افزود که البته بدون بهره‌گیری از فناوری نانو، ساخت چنین ترانزیستورهایی دشوار است.

ورنرسان در مورد نحوه بکارگیری از فناوری نانو گفت : این ترانزیستورها به جای "حکاکی" به صورت خود سازمان یافته و بر اساس یک اصل پایین-بالا ساخته می‌شوند.

وی و همکارانش امیدوارند که بتوانند به این شکل، ترانزیستورهایی با بسامد کاری 60 گیگا هرتز تولید کنند (بسامد کاری لوازم الکتریکی کنونی 3 تا 10 گیگاهرتز است).

وی گفت:با این بسامد می‌توان به ایجاد ارتباطات بی‌سیم در منزل، مثلاً دانلود فیلم یا برقراری ارتباط بین تلویزیون و پروژکتور امیدوار شد. ما مطمئن هستیم که این لوازم در آینده، هرچه بیشتر یکپارچه خواهند شد.

نتایج بررسی و تحقیقات ورنرسان و همکارانش در شماره اخیر نشریه "گزارش های ابزار الکترونیکی" (Electron Device Letters) به چاپ رسیده است

وعده ها و پیش بینی ها در مورد نانو تکنولوژی

دکترSmalley  رئیس هیئت تحقیقاتی دانشگاه رایس و کاشف Buckyballs می‌گوید:" نانوتکنولوژی روند زیانبار ناشی از انقلاب صنعتی را معکوس خواهد کرد". در مقدمه مقاله Peterson و Pergamit در سال ۱۹۹۳ نگاشته شده، چنین آمده است که: " تصور کنید قادرید با نوشیدن دارو که در آب میوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه کنید ، یک ابر کامپیوتر را که به اندازه یک سلول انسان است در نظر بگیرید، یک سفینه فضایی ۴ نفره که به دور مدار زمین می‌گردد با هزینه‌ای در حدود یک خودروی خانوادگی تجسم کنید" . موارد فوق، فقط تعداد محدودی از محصولات انتظار رفته از نانوتکنولوژی هستند. انسان در معرض یک انقلاب اجتماعی تسریع شده و قدرتمند که ناشی از علم نانوتکنولوژی است می باشد . در آینده نزدیک گروهی از دانشمندان قادر به ساخت اولین آدم آهنی با مقیاس نانومتری می‌گردند که قادر به همانندسازی است. طی چند سال با تولید پنج میلیارد تریلیون نانو روبات ، تقریبا" تمامی فرایندهای صنعتی و نیروی کار کنونی از رده خارج خواهند شد. کالاهای مصرفی به وفور یافت‌شده ، ارزان، شیک و با دوام خواهند شد. دارو یک جهش سریع و کوانتومی را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهای فضایی و همانندسازی امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به این دلایل و دلائلی دیگر، سبکهای زندگی روزمره در جهان بطور زیربنایی متحول خواهد شد و الگوی رفتاری انسانها تحت‌الشعاع این روند قرار خواهد گرفت. نانوتکنولوژی علمی جدید است، که می خواهد مضراتی راکه علوم مصنوعی در عالم کنونی گذاشته از بین ببرد و از راه طبیعی جهان را تبدیل به بهشت کند، به طوری که زندگی را برای تمام مردم از کوچک تا بزرگ لذت بخش و راحت سازد، با این علم گرسنگان سیر می شوند و دیگر قحطی از بین می رود و ما شاهد اتفاقات بسیاری که هم اکنون قادر به تصور آن نیستیم، می باشیم. نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشته هاست. اطلاعات ما از طبیعت آن را آخرین مقیاس تولید می داند. جهان در آستانه یک انقلاب تکنولوژی جدید ، برترازتجربه هرانسانی می باشد. این انقلاب صنعتی قدرتمندجدیدظرفیت آوردن سلامتی، سعادت و تعلیم و تربیت، بدون آلودگی برای هر انسان در سیاره خاکی را دارد ، جاودانگی و طول عمر، اولین نتیجه نانوتکنولوژی می باشد. نانوتکنولوژی پزشکی به مرگ، پیری زود رس و بیماریهای حاد خاتمه می دهد. نانوتکنولوژی کامپیوترهایی را طراحی می کند که در هر ثانیه قادرند ساختارهای جدیدی از اتم ها و مولکول ها را به وجود آورند. همواره با پیشرفت نانوتکنولوژی،روش زندگی مردم به طور اساسی عوض می گردد و رفتارهای مردم به شدت تحت تأثیر این سیستم جدید قرار می گیرد. مسافرت فضایی مطمئن و ارزان و قابل استطاعت برای همه خواهد شد. نانوتکنولوژی احتمال خطرات مربوط به موجودات زنده دنیا را به صفر می رساند. در نتیجه با پیشرفت نانوتکنولوژی تمام کالاهای مصرفی، بادوام، جدید، پرثمر، ارزان و فراوان خواهد شد. نانوتکنولوژی،کالاها را از مواد بازیافتنی بسیار بی ارزش می سازد، متخصصان در نانوتکنولوژی از ذرات ریز اتمی و مولکولی، ربات های بسیار پیچیده ای می سازند. نانوتکنولوژی با به کار گیری خاصیت های شیمیایی اتم ها و مولکول ها و اینکه چگونه ملکول ها به هم نزدیک شده و خاصیت چسبندگی پیدا می کنند، ساخت مولکول های جدیدی را پیشنهاد می کند،که این ملکول های ساخته شده خواص فوق العاده ای دارند .نانوتکنولوژی امکان ایجاد ساختار های زیستی عجیبی را فراهم می سازد مثلاً می توانیم بافت های آنچنان مقاومی در بدن بسازیم که با افتادن از یک ساختمان بلند کوچکترین خدشه ای در عملکردشان وارد نشود و سلامت خود را حفظ کنند.  نانوتکنولوژی از جمله اصولی می باشد که در شیمی تکاملی مطرح بوده و می تواند موجب انجام میلیون ها آزمایش هم زمان در مدت کوتاهی شود. تولید لباس هایی که به شرایط مختلف آب و هوایی حساسند و به سیستم های اطلاعاتی متصل می شوند تا علایم حیاتی را کنترل کنند، همچنین قادر به ترشح مواد دارویی هستند و جراحات را محافظت می کنند. ابعاد کارخانه ها در اندازه یک میز تحریر است که قادر به تولید هر چیزی خواهند بود. با تغییر آرایش اتم های زغال سنگ می توانیم الماس بسازیم یا اگر آرایش ماسه (شن و سنگ) را تغییر داده و به آن مواد دیگری اضافه کنیم می توانیم تراشه های کامپیوتری بسازیم. می توانیم موادی بسازیم که ۸۰ تا ۱۰۰ مرتبه محکم تر و سبک وزنتر از فولاد باشد و اتومبیل های شخصی بسیار امن، بی سرو صدا با کارایی بسیار بالا را طراحی کنیم که می توانند به صورت عمودی در هوا پرواز کنند. همچنین پل ها و جاده ها توانایی احساس ترک و مرمت را دارا می باشند. استیک جوجه ویا بره نیم پز را خودمابه کمک مولکول ها و اتم ها بوجود می آوریم ، بدون آنکه حیوانی را ذبح کنیم. بوجودآوردن گیاهان و حیواناتی که نسل آنهامنقرض شده اند، همه نمونه هایی از وعده های نانوتکنولوژی می باشد.

منبع : گروه نوآفرینی نانو