1392/03/05 • 21:52:13
•
#۱۳۷۹۴۹
پست شروع تاپیک
نانو
آشنایی اجمالی با فناوری نانو : تعاریف مختلف : - فناوری نانو عبارت است از هنر دستکاری مواد در مقیاس اتمی یا مولکولی و به خصوص ساخت قطعات و لوازم میکروسکوپی (مانند روباتهای میکروسکوپی)
- فناوری نانو، توانمندی تولید مواد، ابزار و سیستم های جدید با درست گرفتن کنترل در سطوح مولکولی و اتمی واستفاده از خواص آنها است که در آن سطوح ظاهر می شود . فناوری نانو یک رشته جدید نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشتـه هاست .
- فناری نانو فناوری است که بر پایه دستکاری تکتک اتمها و مولکولها استوار است بدین منظور که بتوان ساختاری پیچیده را با خصوصیات اتمی تولید کرد.
برخی اهداف فناوری نانو : 1- توسعه فناوری و تحقیقات در سطوح اتمی ، مولکولی و یا ماکرو مولکولی در مقیاس اندازه های 1 تا 100 نانومتر. 2- خلق و استفاده از ساختارها ، ابزار و سیستمهایی که به خاطر اندازه کوچک آنها ، خواص و عملکرد جدیدی دارند. 3- توانایی کنترل یا دستکاری درسطوح اتمی . اهمیت نانو ابعاد: دلایل زیادی برای اهمیت نانو ابعاد وجود دارد ، که بعضی از آنها به شرح زیر است : 1- خصوصیات مواد در اندازه های نانو متری دچار تغییراتی می شود و با طراحی مواد نانو متری تغییر در خصوصیات ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک ماده مانند رنگ ، خواص مغناطیسی، دمای ذوب و ... بدون تغییر ترکیبات شیمیایی آن ممکن می شود . 2- از جمله خصوصیت مواد بیولوژیکی و زنده، سازماندهی منظم آنها در ابعاد نانومتری است و توسعه در زمینه نانو فناوری به ما اجازه خواهد داد که چیزهای نانو ابعادی ساخت بشر را در داخل سلولهای زنده قرار دهیم . همچنین این کار باعث خواهد شد که با استفاده از خود چینی طبیعت بتوانیم مواد جدیدی بسازیم . مطمئناً این کار باعث ایجاد ترکیبات بیولوژی با علم مواد خواهد شد . 3- ترکیبات نانو متری دارای نسبت سطح به حجم بسیار زیادی هستند ( حجم کمی دارند اما سطح زیادی را پوشش می دهند ) و لذا استفاده از آنها در مواد کامپوزیتی دارو رسانی در بدن و ذخیره انرژی به شکل شیمیایی ( مانند گاز طبیعی و هیدروژن ) بسیار ایده آل خواهد بود . 4- سیستم های ماکروسکوپیک ساخته شده ازنانو ساختارها می توانند چگالی بسیار بیشتری نسبت به مواد ساخته شده از میکروساختارها داشته باشند و همچنین هدایت الکتریکی بهتری دارند . با استفاده ازبرهمکنش نانو ساختارها مفاهیم جدیدی در ابزارهای الکترونیکی، مانند مدارهای کوچکتر و سریعتر، کارایی بسیار پیشرفته تر و مصرف برق بسیار کمتر پدید می آید . تفاوت فناوری نانو با فناوری دیگر در فناوری نانو تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرار می گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ ، استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و ... تغییر می یابد . در واقع اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری های دیگر بیان نماییم ، می توانیم وجود " عناصر پایه " را به عنوان یک معیار ذکر کنیم . عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانو مقیاسی هستند که خواص آنها در حالت نانو مقیاس با خواص شان در مقیاس بزرگتر فرق می کند . عناصر پایه: 1- نانو ذرات اولین و مهمترین عنصر پایه، نانو ذره است . منظور از نانو ذره، ذراتی با ابعادی درحدود 1 تا 100 نانو متر و در هر سه بعد می باشد . نانو ذرات می توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانو ذرات فلزی، سرامیکی و ... 2- نانو لوله های کربنی این عنصر پایه در سال 1991 توسط دانشمندان ژاپنی کشف شد و در حقیقت لوله هایی از جنس گرافیت می باشند . این نانو لوله ها دارای اشکال و اندازه های مختلفی هستند ومی توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند . این لوله خواص بسیار جالبی دارند که منجر با ایجاد کاربردهای قابل توجهی از آنها می شوند . 3- نانو کپسولها 1- سومین عنصر پایه، نانوکپسول است . همان طوری که از اسم آن مشخص است ،کپسول هایی هستند که قطر نانومتری دارند و می توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد . شاخه های فناوری نانو : فناوری نانو منحصر به یک رشته خاص نیست، بلکه رشته ای میان رشته ای است یعنی به علوم مختلف وابسته است و با استفاده از پیشرفتهای علوم مختلف می توان به پیشرفتهای فناوری نانو دست یافت. بنابراین کاربردهای متفاوتـی را می توان برای این فناوری متصور شد. مانند کاربردهای الکترونیکی پزشکی، زیستی و ... که از نظر رشته ای ارتباط خاصی با یکدیگر ندارند . لذا ممکن است فناوری نانو رشته ای کاملاً گسسته به نظر آید که موضوعات آن هیچ ارتباطی با هم ندارند. برخی محققین فناوری نانو، این حوزه را به سه رشته تقسیم بندی می کنند که عبارتند از : ·
نانو فناوری مرطوب ·
نانو فناوری خشک ·
نانو فناوری محاسباتی نانو فناوری مرطوب : این شاخه به مطالعه سیستم های زنده ای می پردازد که اساساً در محیط های آبی وجود دارند . دراین شاخه ساختمان مواد ژنتیکی، غشاء ها و سایر ترکیبات سلولی در مقیاس نانو متر مورد مطالعه قرار می گیرند . پژوهشـگران موفـق شده اند ساختارهای زیستی فراوانی تولید کنند که بتوان نحوه عملکرد آنها را در مقیاس نانویی کنترل کرد . این شاخه در برگیرنده علوم پزشکی، دارویی و به طور کلی علوم و روشهای مرتبط با زیست فناوری است . نانو فناوری خشک: این شاخه ، از علوم پایه مانند شیمی و فیزیک مشتق می شود و به مطالعه ساختارهای مواد از قبیل کربن ، سیلیکون و مواد غیر آلی و فلزی می پردازد . نکته قابل توجه این است که الکترونهای آزاد که در فناوری مرطوب موجب انتقال مواد و انجام واکنشها می شوند ،در فناوری خشک خصوصیات فیزیکی ماده را پدید می آورند . در نانو فناوری خشک کاربرد مواد نانویی در الکترونیک، مغناطیس و ابزارهای نوری مورد مطالعه قرار می گیرد. برای مثال طراحی و ساختن میکروسکوپ هایی که بتوان با استفاده از آنها مواد را در ابعاد نانو متر مورد مطالعه قرار داد . نانوفناوری محاسباتی: در بسیاری ازمواقع ابزار آزمایشگاهی موجود برای انجام برخی از آزمایشهای نانومتریک مناسب نیستند و لذا در مواردی چنین، از رایانه ها برای شبیه سازی فرآیندها و واکنش های اتم ها و مولکول ها استفاده می شود . شناختی که به وسیله محاسبه به دست می آید، باعث می شود که زمان لازم برای پیشرفت نانو فناوری خشک بطور محسوسی کاهش یابد والبته تاثیر مهمی در نانو فناوری مرطوب نیز خواهد داشت . روش های ساخت در فناوری نانو: اصولا در فناوری نانو دو روش برای ساخت محصولات نانویی وجود دارد : الف : روش پایین به بالا: منظور از پایین به بالا ،چینش اتم به اتم، مولکول به مولکول از یک ماده کنار هم بطور دلخواه جهت ایجاد و ساخت مواد جدید نانومتری است . در این روش که خود شامل شیوه های مختلف تولید است، مواد جدید با چینش اتمی خاص و منحصر بفرد می توانند ساخته شوند . ب : روش بالا به پایین: در این روش برای رسیدن به نانو مواد، باید ذرات وترکیبات بزرگتر ماده را با استفاده از روش های متداول مانند خرد کردن در چند مرحله به مواد در مقیاس نانومتری تبدیل کنیم . دانشمندان برای ساخت انبوه محصولات نانویی به دنبال یافتن روش هایی هستند که بتوانند بصورت خود به خودی یا خود تکثیری، خود چینی و غیره مواد نانو متری را تولید کند . خود چینی: خود چینی عبارتست ازجذب اتم ها و مولکولهای مواد بطور هوشمندانه توسط خود آنها و بصورت خود به خودی به منظور ایجاد ساختار به هم پیوسته و منظم .
