علوم نانو و فناوری نانو

علوم نانو و فناوری نانو

 علوم نانو و فناوری نانو

 
عکس ریچارد فاینمن

فیزیکدان ریچارد Feynman، پدر نانوتکنولوژی.


علوم نانو و فناوری نانو،  در همه زمینه ها کاربرد دارد فناوری نانو (“نانوتکنولوژی”) تغییر ماده در مقیاس اتم و مولکول است. اولین تعریف از فناوری  نانو تغییر اتم ها و ملکول ها برای ساخت محصولات  گوناگون می باشد موسسه ملی نانوتکنولوژی فناوری نانو حداقل 1 تا 100 نانومتر تعریف میکند.

مشاهده سایت کارخانه آجر نما

ایده ها و مفاهیم در زمینه علوم نانو و فناوری نانو، توسط فیزیکدان ریچارد فاینمن در جلسه انجمن فیزیک آمریکا در موسسه فناوری کالیفرنیا ( Caltech) در تاریخ 29 دسامبر 1959، مدتها قبل از شروع، با یک گفت و گو  با عنوان استفاده طولانی مدت نانو صورت پذیرفت فینمن در بحث خود، فرایندی را توصیف کرد که دانشمندان قادر به تغیر و کنترل اتم ها و مولکول می باشند. پروفسور Norio Taniguchi  در بررسی های دقیق خود اولین بار از کلمه فناوری نانو استفاده کرد. تا سال 1981، با توسعه اسکن میکروسکوپ تونل زنی و میکروسکوپ نیروی اتمی را که قادر به دیدن اتم های فردی بود، نانو تکنولوژی مدرن آغاز شد.

قابل تصور نیست اتم ها در فناوری نانو در این حد کوچک است. یک نانومتر یک میلیاردمتر متر است یا 10 تا 9 متر متر است. در اینجا چند مثال نشانگر وجود دارد:

در هر اینچی    25،400،000نانومتر وجود دارد

در مقیاس تطبیقی، اگر سنگ مرمر یک نانومتر باشد، یک متر به اندازه زمین خواهد بود

علوم نانو و فناوری نانو شامل توانایی مشاهده و کنترل اتم ها و مولکول های فردی می شوند. تمام چیزهایی که در زمین میبینیم از اتم تشکیل شده حتی خانه هایی که در آن زندگی می کنیم، و بدن های خودمان.

اما چیزی که به اندازه یک اتم غیرممکن با چشم غیر مسلح است. در حقیقت، با استفاده از میکروسکوپ هایی که معمولا در کلاس های علمی دبیرستان مورد استفاده قرار می گیرند، غیرممکن است. میکروسکوپ مورد نیاز برای دیدن چیزهایی که در نانومواد قرار دارند، حدود 30 سال پیش اختراع شد.

اگرچه بحث نانو جدید است اما ، مواد نانومقیاس برای قرن ها استفاده می شوند.

برای به دست آوردن عمق مواد در مقیاس نانو و افزایش خواص مواد مانند قدرت بالاتر، وزن سبک تر، افزایش کنترل طیف نور و واکنش شیمیایی نسبت به گذشتگان خود دارند

کریستین اریک درکسلر، با الهام از مفاهیم فاینمن، از اصطلاح “فناوری نانو” در سال 1986 کتاب “موتورهای خلق: دوران نزول فناوری نانو” استفاده کرد که ایده ی یک مؤلفه ی نانومقیاس را پیشنهاد کرد که قادر به ساخت یک کپی از خود بود

از این رو، ظهور فناوری نانو به عنوان یک زمینه در دهه 1980، از طریق همگرایی کار نظری و عمومی دورکسلر حاصل شد که چارچوب مفهومی فناوری نانو را توسعه داد و پیشرفت های تجربی چشمگیر را گسترش داد و توجه گسترده ای را به چشم انداز کنترل اتمی جلب کرد از ماده از آنجاییکه افزایش محبوبیت در دهه 1980، بیشتر فناوری نانو در تحقیق چندین روش برای ساخت دستگاههای مکانیکی از تعداد کمی از اتمها نقش داشته است.

برای مطالعه استفاده آجر نسوز در سبک مدرن اینجا کلیک کنید.

در دهه 1980، دو پیشرفت عمده موجب رشد فناوری نانو در دوران مدرن شد. ابتدا اختراع میکروسکوپ تونلی اسکن در سال 1981 که تجسم بی سابقه ای از اتم و اتم های فردی را به نمایش گذاشت و با استفاده از آن برای دستکاری اتم های فردی در سال 1989 موفقیت آمیز بود. توسعه دهندگان میکروسکوپ Gerd Binnig و Heinrich Rohrer در آزمایشگاه تحقیقاتی IBM Zurich  موفق به دریافت جایزه نوبل در فیزیک در سال 1986 شدند همچنین موفق به  اختراع میکروسکوپ نیروی اتمی مشابه در همان سال.

فولرنز در سال 1985 توسط هری کروتو، ریچارد اسمالی و رابرت کورل، که با هم در سال 1996 جایزه نوبل شیمی را کسب کردند، کشف شد در ابتدا به عنوان فناوری نانو شناخته نشده بود؛ اصطلاح در مورد کارهای بعدی با لوله های گرافن مرتبط (به نام نانولوله های کربنی و گاهی اوقات باکی لوله ها نامیده می شود) استفاده شده است که پیشنهادات بالقوه برای الکترونیک و دستگاه های نانومقیاس را ارائه می دهد.

در اوایل دهه 2000، این میدان به افزایش توجه علمی، سیاسی و تجاری منجر شد که منجر به بحث و گفتگو شد. بحث بر سر تعاریف و پیامدهای بالقوه فناوری نانو، بحث برانگیز است، که به وسیله گزارش انجمن سلطنتی در زمینه فناوری نانو نشان داده شده است. چالش هایی در مورد امکان استفاده از برنامه های پیشگیرانه توسط طرفداران فناوری نانو در زمینه مولکول مطرح شد، که منجر به بحثی عمومی بین درکسلر و اسمالی در سال های 2001 و 2003 شد.

در همین حال، تجاری سازی محصولات براساس پیشرفت های فناوری های نانومقیاس آغاز شد. این محصولات محدود به کاربردهای فله نانومواد هستند و کنترل اتمی مواد را شامل نمی شوند. بعضی از نمونه ها شامل پلات نقره ای Nano برای استفاده از نانوذرات نقره به عنوان عامل ضد باکتری، کرم های ضد آفتاب مبتنی بر نانوذرات، تقویت الیاف کربن با استفاده از نانوذرات سیلیکا و نانولوله های کربنی برای پارچه های مقاوم در برابر لکه دولت ها برای ترویج و سرمایه گذاری در زمینه تحقیقات در زمینه فناوری نانو، مانند ایالات متحده با برنامه ملی نانوتکنولوژی، متمرکز شده اند که تعریفی مبتنی بر اندازه نانو فناوری را تأیید کرده و تأمین مالی از طریق برنامه های برنامه ریزی اروپا برای تحقیقات و توسعه فن آوری در زمینه نانومواد و در اروپا از  تا اواسط سال 2000، توجه جدید و جدی علمی شروع به رشد کرد. پروژه هایی برای تولید نقشه های نانوتکنولوژی که بر روی اتمام دقیق دستکاری مواد قرار دارند و در مورد قابلیت ها، اهداف و برنامه های موجود و پیش بینی شده بحث می کنند.



مفاهیم اساسی

نانوتکنولوژی مهندسی سیستم های عملکردی در مقیاس مولکولی است. این کار هر دو کار فعلی و مفاهیمی که پیشرفته تر هستند را پوشش می دهد. به معنای اصلی آن، فناوری نانو به توانایی پیش بینی شده برای ساخت اقلام از پایین به بالا اشاره دارد، با استفاده از تکنیک ها و ابزارهایی که امروزه برای تولید محصولات کامل و با کارایی بالا طراحی شده اند.

برای مطالعه سایر مقالات سایت اینجا کلیک کنید.

نظر دهید