دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
نانوتکنولوژی یا هنر ساخت مواد از اتمها، مدّتهای مدیدی در عرصة افسانه‌های علمی تخیّلی قرار داشت (روباتهای خود همانندساز میکروسکوپی که به هنگام نیاز، اشیای موردنظر را می‌سازند)، ولی در چند سال اخیر، نانوتکنولوژی از محیط رمان‌ها خارج و وارد محیط بازار شده‌است.
از سوی دیگر، پیشرفت سریع این تکنولوژی، بعضی از آژیرهای خطر را به صدا درآورده‌است. در آوریل 2000، بیل جوی، از بنیانگزاران شرکت Sun Microsystems Inc. هشدار داد که مرحلة کنونی پیشرفت فنّاوری و بطور خاص نانوتکنولوژی، می‌تواند برای نژاد انسان تهدیدکننده باشد.
در سال 1986، دانشمند سرشناس اریک درکسلر، در کتاب خود آینده‌ا‌ی را ترسیم کرد که ماشین‌هایی در اندازة مولکولی، ماشینهای دیگری را می‌سازند و در نهایت امر، موادی خود همانندساز را خواهندساخت. عبارت "نانوتکنولوژی" نیز با دست به‌کارشدن دانشمندان برای ساخت و دستکاری مولکولی، وارد مکالمات شد.
تعداد روبه رشدی از شرکتهای بین‌المللی مثل IBM، NEC، Lucent، هیتاچی، میتسوبیشی و سامسونگ درگیر تحقیق در مورد نانوتکنولوژی شده‌اند، ولی یافته‌های خویش را بروز نمی‌دهند و برای خویش حفظ می‌کنند. چندین کشور (از جمله ژاپن، چین، بریتانیا، آلمان و روسیه) مطالعات خویش را در این رشته افزایش داده‌اند. بیل کلینتون، پیش از ترک کاخ سفید، 495 میلیون‌دلار به طرح پیشگامی ملّی نانوتکنولوژی برای سال 2001 اختصاص داد.
علیرغم اینکه اکثر کارها، از دانشگاهها و آزمایشگاههای تحقیقاتی شروع شده‌اند، درحال حاضر در حال جذب سرمایه‌گذاران مخاطره‌پذیر و دیگر سرمایه‌داران خصوصی‌اند.
Nanophase Technologies Corp. واقع در ایلینویز (آمریکا) هنوز شرکتی عمومی است، ولی اکثر شرکتهای نانوتکنولوژی شبیه شرکت Carbon Nanotechnologies واقع در هوستون هستند که با 5/1 میلیون‌دلار سرمایه از چهار سرمایه‌گذار –که سه نفر آنها از استادان دانشگاه رایس بودند- در سال 2000 تأسیس شد. این شرکت هم‌اکنون در حال مذاکره برای دور اوّل 15 میلیون‌دلار تأمین اعتبار خویش است.
دان کُلبرت، یکی از بنیانگزاران می‌گوید که چندین شرکت سرمایه‌گذار خطرپذیر که برای همکاری با شرکت ابراز تمایل کرده‌اند، نانوتکنولوژی را تحوّلی عظیم مثل بیوتکنولوژی و فنّاوری بی‌سیم می‌دانند.
برخی از کاوشگران این رشتة نوظهور –که شامل مبتدی تا برندة جایزة نوبل می‌شوند- می‌گویند نانوتکنولوژی انقلاب صنعتی دیگری را خلق خواهدکرد. با این حال، شرکتهای نانوتکنولوژی فعلاً روی "نانو مواد" ابتدایی که در محصولات فعلی قابل استفاده‌اند، یا محصولات جدیدی را بوجود می‌آورند، تمرکز کرده‌اند.
چارلز رندیا، معاون رئیس شرکت تکنولوژیهای Lightyear در ونکوور شمالی( کانادا)، این فنآوری را مثل نایلون در 1936 یا پلاستیکها در دهة 1940 می‌داند. وی می‌گوید: "این فنآوری در همه‌جا بوده و خواهدبود؛ و ما امیدواریم در همه‌جا بکار رود." ولی تیم فالی، که در حال کار برای رساندن تحقیقات مهندسی دانشگاه میشیگان به موقعیت تجاری است، می‌گوید: "فروش نانوتکنولوژی درحال حاضر مشکل است، چون کاربردهای کُشنده درحال حاضر ندارد! ولی در عوض پتانسیل وسیعی دارد ، که تقریباً هرچیزی را شامل میشود."
Lightyear محصولی که مادة دو بُعدی می‌نامد، تولید میکند که تنها یک لایه مولکول ضخامت دارد، ولی مساحت سطحی بسیار بزرگی دارد. اکثر شرکتهای درگیر در این رشته، صرفاً کارشان با چنین نانوموادی است. کاربرد این نانومواد شامل صفحات آفتابی نامرئی تا کف‌پوش‌های وینیلی فوق‌سخت، نمایشگرهای کامپیوتری و مبدّل‌های کاتالیستی می شود .
ریک لاین، دانشمندی از دانشگاه میشیگان است که شرکتش TAL Materials Inc.، نانوپودر تولید میکند. وی می‌گوید: "به‌نظر اکثر دانشمندان، عبارت "نانو" مربوط به کار با مواد در حد 100 نانومتر و ترجیحاْ کمتر است. دانشمندان کشف کرده‌اند که خواص فیزیکی موادی که کوچکتر از حدود 20 نانومتر باشند، بسیار متفاوت با مواد انبوه و متراکم خواهدبود."
لاین می‌گوید: "این تفاوت نحوة سازماندهی اتمها، نحوة قرارگرفتن آنها روی یک سطح و نحوة برهم کنش آنها را با نور، حرارت و الکتریسیته، تحت تأثیر قرار می‌دهد و در نتیجه، همه چیز متحوّل میشود."
اکسید روی مدّتهاست در صفحات آفتابی بکار می‌رود. شرکتهای نانوتکنولوژی ذرّات اکسید رویی ساخته‌اند که کوچکتر از طول موج نور هستند. صفحات آفتابی حاوی این نانوذرّات، بعلت عدم پراکنش نور مرئی، نامرئی هستند، ولی عمل محافظت از پوست(تصفیة نور ماوراءبنفش) را انجام می‌دهند .
Nanox Ltd. ، شرکتی است که در انگلستان تأسیس شده‌است و روی صفحات آفتابی کار میکند. این شرکت، بازار نانومواد را برای سال 2010، 5 تا 10 میلیارددلار ارزیابی کرده‌است. برای ارزش صنعت کنونی، هیچ شرکتی رقمی را ذکر نمی‌کند، ولی اکثر ناظرین آن را خیلی کمتر از یک میلیارددلار می‌دانند.
Nanophase Technologies به همراه همتایانش بعنوان رهبران جهانی در امر تجاری‌کردن نانومواد شناخته می‌شوند، ولی این صنعت آنقدر جوان است، که حتّی Nanophase در سال گذشته فقط 2/4 میلیارددلار فروش داشته‌است که 60% این مقدار نیز مربوط به قرارداد اکسید روی با شرکت BASF AG آلمان بوده‌است.
Nanophase پروژه‌های دیگری نیز در دست بررسی دارد؛ از آنجمله روکشی است که به قول دُن فرید، یکی از مدیران اجرایی ارشد شرکت، کف‌پوش‌های وینیلی را آنچنان بادوام میکند، که کارخانه‌دار می‌تواند آن را با گارانتی "تمام عمر" بفروشد!
Nanophase از کارهای ریچارد سیگل در آزمایشگاه ملّی آرگون، وابسته به وزارت انرژی آمریکا متولد شد. وی روش تولید "سنتز بخار فیزیکی" را خلق کرد، که اکنون Nanophase از آن سود می‌برد. در این فرآیند، یک فلز تبخیر میشود و سپس با گازی خنک میشود تا به صورت مایع و در نهایت جامد، یعنی "نانو ذرّات" درآید. مشابه این روش توسط Nanox ، Plasmachem در آلمان و Tetronics در انگلستان استفاده میشود.
روش Lightyear ، ابتدا توسط شرکت 3M در دانشگاه سیمون‌فراسر در بریتیش کلمبیا (کانادا) طی تحقیقاتی برای روکش دهی آینه‌ها، بوجود آمد. آنها دریافتند که مواد خاصّی بطور طبیعی روی سطوح به صورت مولکولی می‌نشینند –مثل میکا و شیل که لایه‌لایه می‌باشند- و سپس آموختند که چگونه با استفاده از مواد شیمیایی، این لایه‌ها را به صورت ورقه‌های تک‌مولکولی جدا نمایند.
بعد از آن، کشف شد که این ورقه‌ها بطور خودکار روی مواد سوار شده و آنها را می‌پوشانند. این لایه‌ها اگرچه به دلیل کیفیت نوری ناصحیح، قابل استفاده بعنوان آینه نبودند، ولی در عوض نیمه‌هادی و مقاوم در برابر خوردگی بودند. اینگونه بود که Lightyear این کار را ثبت اختراع نمود و در ماه اکتبر، کارخانه‌ا‌ی ساخت تا مقادیر تجاری از این مواد را بسازد که در مواردی مثل ذخیرة هیدروژن و باتریهای هیدرید فلزی قابل استفاده بودند. اوّلین فروش شرکت در ماه دسامبر بود.
Carbon Nanotechnologies از فرآیندی که HiPco می‌نامد، برای کاهش هزینة ساخت "لوله‌های باکی" از مونوکسید کربن استفاده میکند. این لوله‌ها که به "نانولوله" معروف هستند، در سال 1991 توسط سومیو لیجیما، دانشمندی در شرکت ژاپنی NEC کشف شدند و نام "باک مینیستر فولر" را به خود گرفتند.
این لوله‌ها با هدایت الکتریکی مس یا سیلیسیم و هدایت حرارتی الماس، دارای مصارف بالقوّه‌ا‌ی از میکروالکترونیک تا ساخت موادّی سبکتر از فولاد، ولی بیش از 100 برابر قوی‌تر از آن، می‌باشند.
Carbon Nanotechnologies در سال 1998 توسط ریچارد اسمالی، برندة جایزة نوبل شیمی 1996 –به جهت کشف "توپهای باکی"، مولکولهایی شبیه توپ فوتبال که شکل سوّم کربن بعد از گرافیت و الماس میباشد- بنیان گذاشته‌شد.
کُلبرت می‌گوید: "فرآیند HiPco آنها، شرکت را قادر ساخته‌است که هزینة کنونی 500 دلار بر هر گرم لوله‌های باکی را چنان کاهش دهد، که گویی غباری بی‌ارزش است.
بنابه مطالعة جدیدی که توسط Principia Partners ، یک گروه مشاوره‌ا‌ی از پنسیلوانیا صورت گرفته‌است، پیش‌بینی میشود در سال 2009، 72 میلیون کیلوگرم از محصولات نانوکامپوزیت منجمله نانولوله‌ها به فروش رسد.
مسلّماً نمای بازاری نانوتکنولوژی، خیلی از فضای داستانهای علمی تخیّلی دور است، ولی نانومواد، اغلب بعنوان گامی به سوی نانوماشینهای خود همانندساز دکتر درکسلر ارزیابی می‌شوند.
به‌نظر دامین برودریک، یک نویسندة داستانهای علمی تخیّلی استرالیایی، گونة رشدیافته نانوتکنولوژی در قرن آینده،تا حد زیادی جایگزین کارگر، مدیریت و حتّی خود کارخانه میشود. آنگونه که وی در کتاب جدید خود " The Spike" می‌نویسد، وقتی کارخانه‌ها خود همانندساز باشند، ما در آستانة ورود به جهان آرمانی هستیم؛ البته مگر اینکه آنها کارخانة اسلحه‌سازی باشند، که در اینصورت ما همگی نابود خواهیم‌شد.
جیم وُن اِهْر، تاجری که ثروت خود را از نرم‌افزارها بدست آورده‌بود، پس از شنیدن سخنرانی دکتر درکسلر، شرکت Zyvex را در هوستون بنیان نهاد. وی رالف مرکل، از مدافعین نانوتکنولوژی و محقّق پیشین شرکت زیراکس را به همراه 30 نفر کارمند استخدام کرد و تاکنون 14 میلیون‌دلار از دارایی شخصی‌اش را خرج کرده‌است تا خطوط مونتاژ مولکولی آینده را بسازد. وی می‌گوید: "ما تصویری خیالی از آنچه کارخانة مولکولی باید باشد، داریم و سعی‌مان اینست که به آن برسیم." ولی او می‌گوید که مسأله را پیچیده‌تر از آنچه در شروع کار در سال 97 انتظار داشته، یافته‌است. لذا بعنوان یک گام کوچکتر، Zyvexدر حال ساخت یک ابزار مونتاژ میکرونی برای متّصل‌نگهداشتن فیبرهای نوری در حدّ میکرون و زیر میکرون در سوئیچ‌های ارتباطی از راه دور است. وی می‌گوید: "احتمالاً 8 تا 10 سال دیگر، ما واقعاً نانوتکنولوژی را خواهیم‌‌داشت."
رؤیای وُن اِهْر، ساخت کارخانه‌ا‌ی در اندازة یک میز تحریر است که تقریباً قادر به تولید هر چیزی خواهدبود. او می‌گوید: "در صبح، ماشین احتمالاً آخرین مدل طرّاحی‌شدة ساعت را برایمان می‌سازد. در بعدازظهر، ممکن است من حافظة بیشتری برای کامپیوترم بخواهم که کارخانه آن را خواهدساخت و در غروب، برخی از جدیدترین ابزارهای نانوپزشکی را می‌سازد، که ما با آن هر نوع بیماری را می‌توانیم درمان کنیم." ولی فرید اضافه میکند: "نه در طول عمر من!"
کُلبرت از Carbon Nanotechnologies ترس خود را بیان میکند؛ که این دیدگاهها پتانسیل کوتاه‌مدّت نانوتکنولوژی را به‌خاطر رسیدن به چنین رؤیاهای دوری –ماشینهای خود همانندساز- دچار آسیب نمایند.
نورمن اسپینراد، نویسندة علمی تخیّلی می‌گوید: "این حرفها، بخشی از یک داستان علمی-تخیّلی است. اگر رؤیاهای آنها رخ دهد، سرمایه‌داری خاتمه می‌یابد. شما نمی‌توانید در حالتی که هرکسی می‌تواند از هیچ آنچه را که می‌خواهد، بسازد؛ اقتصاد سرمایه‌داری داشته‌باشید."
نانوتکنولوژی به زبان ساده
در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفت های عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. متأسفانه در کشور ما بدلیل فقدان جرات علمی و عدم تصمیم گیری بموقع ، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طلائی آن بها داده می شد که البته سودی هم برای ما به ارمغان نمی آورد، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن، هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن نداریم. فناوری نانو جدیدترین این فرصتها ست، که کشور ما باید برای حضور یا عدم حضور درآن خیلی سریع تصمیم خود را اتخاذ کند.
علم و فناوری نانو ( نانو علم و نانو تکنولوژی) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده های این بعد در مواد، ابزارها و سیستم های نوین است. این تعریف ساده خود دربرگیرنده معانی زیادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبیعت فرا رشته ای خود، در آینده در برگیرنده همه ی فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوری های موجود، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.
میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری ( ملکولی ) - مثل یک درخت یا یک میکروب - ساخته می شود. علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه برجا می گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است. به عنوان مثال:
o ساخت مواد بسیار سبک و محکم برای مصارف مرسوم یا نو
o ورشکستگی صنایع قدیمی همچون فولاد با ورود تجاری مواد نو
o کاهش یافتن شدید تقاضا برای سوخت های فسیلی
o همه گیر شدن ابر کامپیوترهای بسیار قوی، کوچک و کم مصرف
o سلاحهای سبک تر، کوچکتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئی تر برای رادار
o شناسائی فوری کلیه خصوصیات ژنتیکی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بیماری
o ارسال دقیق دارو به آدرس های مورد نظر در بدن و افزایش طول عمر
o از بین بردن کامل عوامل خطرناک جنگ شیمیائی و میکروبی
o از بین بردن کامل ناچیز ترین آلاینده های شهری و صنعتی
o سطوح و لباسهای همیشه تمیز و هوشمند
o تولید انبوه مواد و ابزارهائی که تا قبل از این عملی و اقتصادی نبوده اند ،
o و بسیاری از موارد غیر قابل پیش بینی دیگر!
دکترDrexler در همایش جهانی نظام علمی در زمینه نانوتکنولوژی اظهار کرده است: "در جهان اطلاعات ، تکنولوژیهای دیجیتالی کپی‌برداری را سریع، ارزان، کامل و عاری از هزینه‌بری یا پیچیدگی محتوایی نموده‌اند. حال اگر همین وضعیت در جهان ماده اتفاق بیافتد چه میشود. هزینه تولید یک تن تری بیت تراشه‌های RAM تقریبا" معادل با هزینه بری ناشی از تولید همان مقدار فولاد میشود".
دکترSmalley رئیس هیئت تحقیقاتی دانشگاه رایس و کاشف Buckyballs می‌گوید:
" نانوتکنولوژی روند زیانبار ناشی از انقلاب صنعتی را معکوس خواهد کرد". در مقدمه مقاله نانوتکنولوژی که توسط آقایان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنین آمده است :
" 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 4 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 است که ناشی از علم نانوتکنولوژی است. 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 نانوروبات ، 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.
سه فناوری تسخیرکننده
از طرفی شاید بتوان گفت تسخیرکنندگان علم و فناوری آینده در سه گروه فناوری اطلاعات، نانوفناوری و زیست فناوری خلاصه می شوند.
قرارگیری مقادیر و حجم زیادی از اطلاعات در فضائی کوچک از ابعاد هم گرائی نانوفناوری و فناوری اطلاعات می باشد از طرفی در زیست فناوری و یا به عبارتی برای زیست شناسان قرار گیری حجم زیادی از اطلاعات در یک فضای بسیار کوچک موضوعی بسیار آشنا می باشد.
در کوچکترین سلول انسانی همه اطلاعات مربوط به یک موجود زنده از قبیل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتی در قسمت بسیار کوچکی از سلول به نام DNA که شامل حدوداً پنجاه اتم می باشد همه این اطلاعات ذخیره می گردد ( نه تنها سطح یا به عبارتی تعداد اتم ها بلکه نحوه قرار گرفتن این زنجیره ها در ذخیره سازی اطلاعات زیستی اهمیت دارد). شاید یکی از علل هم گرائی این فناوری و فناوری اطلاعات وجود همین مسائل مشترک این سه فناوری است.
ابزارهای جدید برای کارهای ظریف
اگر شما از دانشمندان علوم سطح بپرسید که چه پیشرفتهای عمده دستگاهی باعث شده‌اند تا نانوتکنولوژی در خطوط مقدم تحقیقات علوم فیزیکی قرار گیرد، تقریبا" همه آنها به داستان میکروسکوپ پروب اسکن‌کننده SPM (Scanning probe microscope SPM: در SPM یک پروب نانوسکوپی در ارتفاع ثابتی بر بالای بستری از اتمها حفظ میشود. این فاصله می‌تواند آنقدر کم باشد که الکترون‌های اتمهای تیرک و سطح با هم تعامل داشته باشند. این تعاملات می‌تواند آنقدر قوی باشد، که اتمها از جا کنده شده و به جای دیگری بروند.)
اشاره می‌کنند. علیرغم تازه واردگی به عرصه تحلیل دستگاهی، استفاده از میکروسکوپی تونل‌زنی اسکن‌کننده STM (Scanning tunneling microscope STM : وسیله‌ای برای تهیه تصویر از اتمهای روی سطوح مواد، که نقش مهمی در درک توپوگرافی و خواص الکتریکی مواد و رفتار قطعات میکروالکترونیکی دارند. STM بر خلاف یک میکروسکوپ نوری، برای تهیه تصویر نیروهای الکتریکی را با یک پروب نازک‌شده به حد تیزی یک اتم آشکار میکند. پروب سطح را جاروب کرده، بی‌نظمی‌های الکتریکی حاصل از پوسته‌های الکترونی یا ابرالکترونی پیرامون اتمها را به کمک یک کامپیوتر به تصویر مبدل میکند. به دلیل یک اثر مکانیک کوانتومی موسوم به «تونل‌زنی»، الکترونها می‌توانند به سادگی از تیرک به سطح و بالعکس بجهند. درجه وضوح تصاویر در حدود nm1 یا کمتر است. از STM میتوان برای جابجایی تک به تک اتمها و تهیه نقشه‌های پروضوح از سطوح مادی استفاده کرد.) ، میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) و دیگر تکنیکهای مشتق‌شده از این دو مورد اصلی در بسیاری از آزمایشگاهها ، به دلیل حجم زیاد اطلاعاتی که از مقیاس نانومتر به دست می دهند، متداول و حتی گریزناپذیر شده است. ریچارد فینمن طی یک سخنرانی در همایش جامعه فیزیک آمریکا در 1959 در مؤسسه تکنولوژی کالیفرنیا که بعد در آنجا استاد فیزیک شد ایده‌هایی بنیادی در زمینه کوچک‌سازی نوشتجات، مدارها و ماشینها ایراد کرد : " آنچه من می‌خواهم به شما بگویم، مسئله دستکاری و کنترل اشیاء در مقیاس کوچک است. تردیدی وجود ندارد که در نوک یک سوزن آنقدر جا هست که بتوان تمام دایره‌‌المعارف بریتانیکا را جا داد." فینمن برای به تفکر واداشتن محققین و تاکید نمودن بر عقیده‌اش مبنی بر امکان فیزیکی چنین معجزه‌ای ، جایزه‌هایی 1000 دلاری برای اولین افرادی که به اهداف مشخص شده ای در کوچک‌سازی کتابها و موتورهای الکتریکی دست یابند تعیین کرد. فینمن تاکید کرد : " من در حال خلق ضد جاذبه نیستم که به فرض روزی اگر قوانین (فیزیک) آنچه ما می‌پنداریم، نبودند عملی شود. من صحبت از چیزی می‌کنم اگر قوانین آنچه ما می‌پنداریم باشند، عملی خواهد بود. ما به آن دست پیدا نکرده‌ایم چون خیلی ساده هنوز درصدد انجام آن نبوده‌ایم."
وضعیت جهانی
از فناوری نانو به عنوان "رنسانس فناوری" و" روان کننده جریان سرمایه گذاری " یاد می شود.ورود محصولات متکی بر این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانائی های دفاعی و زیست محیطی به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائی های بزرگ اقتصادی خواهد شد . هم اکنون بخش های دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان شامل ژاپن ، آمریکا، اتحادیه اروپا، چین، هند، تایوان، کره جنوبی، استرالیا، اسرائیل و روسیه در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یک حوزه از این فناوری به سر میبرند . هم اکنون روی هم رفته حدود 30 کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای "برنامه ملی" یا درحال تدوین آن هستند، وطی پنچ سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر فناوری نانو را به 5/3 برابر افزایش داده اند. کشورهای ژاپن و آمریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند .
و امّا بطور کلی و خلاصه اینکه:
نانوتکنولوژی چست؟
o نانوتکنولوژی مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانوتکنولوژی شکل‌دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانوتکنولوژی در الکترونیک، زیست‌شناسی، ژنتیک، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده میشود.
چرا " Nano"؟
nano کلمه‌ای یونانی به معنی کوچک است و برای تعیین مقدار یک میلیاردیم یا 9- 10 یک کمیت استفاده میشود. چون یک اتم تقریباً" 10 نانومتر است، این اصلاح برای مطالعه عمومی روی ذرات اتمی و مولکولی بکاربرده میشود.
تفاوت بین نانوعلم و نانوتکنولوژی چیست؟
نانو علم صرفا" تحقیق است ولی نانوتکنولوژی کاربرد تحقیقات برای حل مسائل و ساخت مواد جدید است.
o نانوتکنولوژی از کجا آمده است؟
o برای اولین بار ریچارد فینمن برنده جایزه نوبل فیزیک پتانسیل نانوعلم را در یک سخنرانی تکان‌دهنده با نام " درپایین اتاقهای زیادی وجود دارد"، مطرح کرد . فینمن اصرار داشت، که دانشمندان ساخت وسائلی را،که برای کار در مقیاس اتمی لازم است، شروع کنند. این موضوع مسکوت ماند، تا اینکه اریک درکسلر (دانشجوی تحصیلات تکمیلیMIT) ندای فینمن را شنید و یک قالب‌کاری برای مطالعه "وسایلی که توانایی حرکت دادن اشیاء مولکولی و مکان آنها را با دقت اتمی دارند" ایجاد کرد، که در سپتامبر 1981 در مقاله‌ای با نام " پروتئین راهی برای تولیدانبوه مولکولی ایجاد میکند" آن را ارائه داد. درکسلر آن را با کتابی بنام " موتورهای خلقت" دنبال کرد و توسعه مفهوم نانوتکنولوژی را همانند یک کوشش علمی ادامه داد. اولین نشانه های ثبت‌شده از این مفهوم نانوتکنولوژی تغییر مکان دادن اشیا مولکولی، در سال 1989 بود، موقعی که دانشمندی در مرکز تحقیقات آلمادنIBM اتمهای منفردگزنون را روی صفحه نیکل حرکت داد، تا نام IBM را روی سطح نیکل نقش کند.
آیا نانوتکنولوژی خیالی‌تر از علم است؟
از موقعی که اولین مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانوتکنولوژی همانند چوبدست سحرآمیزی برای ساخت کودکان طراح تا ماشینهای تولید اکسیژن برای استعمار کره مریخ، تصور می‌شد. هیجانات از واقعیات جلوتر بود، اما پیشرفت واقعی با مسائلی پیش‌پا افتاده شروع شد.چند سال پیش محققین در دانشگاههای کالیفرنیا، رایس وMIT موفق به ساخت نانوذراتی شدند، که به دانشمندان کمک می‌کردند. تعدادی از اساتید این دانشگاهها شرکتهایی تأسیس کردند، که وسایل موردنیاز برای تحقیقات مقیاس نانو را می‌ساختند. اکنون آنها به شدت دنبال حفاظت کارهایشان از طریق ثبت اختراع هستند، تا زمینه تولید فرایندهایشان را فراهم کنند. کاربردهای علمی نانوعلم هنوز کم است. اما مقداری از تولیدات اولیه اکنون وارد بازار می‌شوند.
کارهای علمی انجام‌شده بوسیله نانوتکنولوژی چیست؟
بیشترین کار علمی روی ایجاد تغییراتی در مواد شیمیایی یا نقشه‌برداری از ترکیبات زیستی، مانند DNA و سلولهای سرطانی است. بعضی ازاولین محصولات تجاری، بهبود تولیدات شیمیایی کنونی یا روشهای پزشکی است.
سمینار جهت‌گیریهای نانوتکنولوژی (2001 TNT)
7-3 سپتامبر 2001- من به خاطر حضور در TNT 2001 در سگوویای اسپانیا که بیش از 250 دانشمند و مهندس به منظور بحث در مورد آخرین پیشرفتهای نانوتکنولوژی در آنجا گرد هم آمده بودند خرسندم . در حالیکه بسیاری از کنفرانسهای علمی در هتلها یا سالنهای کنفرانس مجلل برگزار می‌شوند، TNT 2001 در صومعه‌ای به سبک ایزابلینو – گوتیک، به نام " سانتا کروز" برگزار شد. محیط قدیمی، محکم و زیبای آنجا این موضوع را به ذهن من آورد که انسان هزاران سال ساختمانهای با شکوهی در مقیاس بزرگ ( ماکرو) ساخته است. لذا این محیط از آن جهت مناسب بود که ما را به فکر واداشت که چگونه میتوان چنین کاری را در مقیاس نانو انجام داد.
در بخش مدرن‌تر کنفرانس موارد جالبی از نانوتکنولوژی شامل الکترونیک، فتونیک, نانولوله‌ها، وسایل مکانیکی ، مدلهای تئوری ، خودچیدمانی و شبکه‌ها و سرمایه‌گذاری ها به نمایش گذاشته شده بود. من در اینجا به طور مختصر صحبت می‌کنم که چرا هرکدام از موارد بعنوان یکی از شاخه‌های علم نانوتکنولوژی درآمده‌اند.
1-1- الکترونیک
شکی وجود ندارد که صنایع میکروالکترونیک به زودی مجبور خواهد بود با طبیعت محدود ماده در مقیاس نانو کار کنند . این مشکل بزرگ, که در صنایع نیمه‌هادیها به "خط قرمز" معروف است, باعث شده است تا فعالیت زیادی برای درک رفتار الکترونیکی مقیاس نانو و فراگیری فرآیندهای مناسب نانو ساختن و توسعه معمارهای نوین کامپیوتری صورت گیرد. در حالی که فرآیند سیلیکونی " بالا به پایین" با سرعت ثابت بین 5 تا 10 سال ترقی یابد، انتظار می‌رود که نانوالکترونیک یک نمونه جدید از محاسبات را ارائه نماید و این مورد یکی از کاربردهای داغ و مورد توجه نانوتکنولوژی است.
1-2- فوتونیک
مواد با فاصله باند فوتونی ( PBG) که در آنها الکترونها توسط فوتونها جابجا می‌شوند به نیمه‌هادیها شباهت دارند. همانگونه که در نیمه‌هادیها میتوان الکترونها را بین مناطق آغشته(نوع N یا P) انتقال داد، با ایجاد ساختارهای متناوبی از مواد PBG که ثوابت دی‌الکتریک متفاوتی دارند، میتوان جریانی از نور را از درون این مواد هدایت کرد.فاصله تناوبی این ساختارها بستگی به طول موج شعاع نوری دارد که از PBG عبور میکند؛مثلاً این طول موج برای نور مرئی چند صد نانومتر میباشد. این مواد تقریباً یک کشف جدید هستند و گستره کاربردی وسیعی را از دیودهای منتشرکننده نور ( LED) گرفته تا کامپیوترهای کوانتومی دارا می‌باشند.
1-3- نانولوله های کربنی
10 سال پیش سومیو لیجیما (یکی از شرکت‌کنندگان TNT 2001 در حال حاضر) دریافت که تعداد انواع نانولوله‌ها ( و مواد مربوط به آنها) همانند موارد کاربرد آنها بسیار گسترده و زیاد است. بعضی از این کاربردها که در کنفرانس مورد بررسی قرار گرفتند، عبارتند از: میکروسکوپی پروب اسکن‌کننده ( SPM) ، نمایشگرهای انتشارمیدانی، نانومدارها و حتی کاتالیست‌ها. نانولوله‌ها با کاربردهای فراوانشان می‌توانند بعنوان چرخها و عوامل حرکت رو به جلوی نانوتکنولوژی مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به اندازه نانومتری این لوله‌ها، اختراعات زیادی ممکن است در مسیر تحقیق و توسعه آنها به وقوع بپیوندد.
1-4- وسایل مکانیکی
درحالیکه مهندسین مکانیک عادی نمونه‌هایی از وسایل مکانیکی چون اتومبیل‌ها، لوله‌ها و ساعتها و سایر ماشینها را به نمایش گذارنده‌اند، میکرومکانیک و نانومکانیک در سوی دیگر در حال ساخت فــراورده‌های جدیــد می‌باشند یک نمونــه از کاربردهـای سیستم‌های میکرومکانیکی ، یک تیرک موئین ( Cantilever) میباشد. تیرک موئین (به عنوان یک جزء کلیدی در بسیاری از انواع SPM ها) در مقابل نیرو آنقدر کم خم میشود که میتوان به کمک آن تصاویری با دقت نانومتری تهیه کرد. هرچند SPM یکی از موفقترین نمونه‌ها در زمینه میکروماشینهاست. ماشینهای دیگری نیز در این زمینه کاری وجود دارند؛ مخصوصاً دو مورد عملی آن: سنسورهای بسیار حساس ،و قابلیت انتقال دقیق دارو به مواضع خاص بدن.
1-5- مدلهای تئوری
شبیه‌سازی ریاضی و کامپیوتری نانوسیستمها احتیاج به ترکیب منحصربفردی از مکانیک کوانتومی و مدلهای کلاسیک دارد. در آغاز ( یعنی هنگامی که داده‌های عملی و تجربی وجود ندارد) مدلهای مکانیک کوانتومی به قدرت کامپیوتری بسیار بالایی احتیاج دارد، و این امر به شدت اندازه سیستم را محدود میکند. با سوپر کامپیوترهای امروزی میتوان مدلهای مکانیک کوانتومی در حدود 50 اتم را به دقت شبیه‌سازی کرد. ( البته نانوتکنولوژی نیز خود به توسعه کامپیوترها کمک خواهد نمود) از طرف دیگر ، مدلهای کلاسیک ممکن است اثرات مهم کوانتومی را که باعث پدیدارشدن خواص منحصر بفرد ابزارهای نانومتری میشود، نادیده بگیرند. توسعه کارایی و دقت مدلهای ریاضی نانوسیستمها یک تلاش ضروری و نتیجه بخش میباشد.
انقلاب نانوتکنولوژی در زمینه تولید غذا
چکیده :
نانوتکنولوژی یاهنر ساخت مواد از اتم ها ، توانایی کپی کردن دقیق اتم ها بصورت منحصربه فرد وقراردادن آنها در جای دلخواه می باشد .
نوید نانوتکنولوژی در خصوص کشاورزی وتولید غذا ، بازگشت 90 % اززمین های کشاورزی به وضعیت طبیعی ، ایجادگلخانه های دارای عملکرد بالا که تقریباً 10% از زمین های کشاورزی فعلی را در برمی گیرد و جمعیت جهان را تغذیه می کند واز انقراض ونابودی بیشتر جانوران وگونه های گیاهی جلوگیری میکند ودخالت آگاهانه وعالمانه انسان در جهت تسریع روندتکامل گیاهان می باشد .
نانوتکنولوژی علمی جدیداست که می خواهد مضراتی راکه علوم مصنوعی به عالم فعلی گذاشته از بین برده واز راه طبیعی جهان را به بهشت تبدیل کند بطوری که زندگی را برای تمامی مردم از کوچک تا بزرگ لذت بخش وراحت سازد .
مادرآستانه ورود به جهانی آرمانی هستیم، تولید محصولات کشاورزی برمبنای نانوتکنولوژی مثل سیب زمینی که فقط پروتئین های موجود درآن بانفوذ براتم های گرد وغبار، هوا وآب نمونه هایی مشابه خودرا ایجاد می کند ، تاسیب زمینی شکل گیرد. یا تولید غذا برمبنای نانوتکنولوژی مانند استیک جوجه یا بره نیم پزشده به کمک ملکول هاواتم ها توسط خودمان بدون اینکه حیوانی ذبح شود ، همه نمونه هایی از رسیدن به جهان آرمانی است . در نتیجه می توان یک طرح زیبا از پایان دادن به قحطی وگرسنگی ارائه داد که درآن سیاره ای با درختان مو سبزرنگ وزیبا ومیوه های کشاورزی که خاک طبیعی وکاملی ندارند ، ترسیم می شود .
مقدمه:
به پیوند اجباری شیمی و مهندسی ، نانوتکنولوژی یا دومین انقلاب صنعتی گفته می شود. نانوتکنولوژی یا هنر ساخت مواد از اتم ها ،با تولید جدید از محصولاتی که پاکیزه تر،نیرومندتر ،سبک وزنتر و سالمتر از مواد قبلی است ، همراه می باشد. نانوتکنولوژی سعی در یکی کردن اکتشافات و پروژه ها از بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک با شیمی،فیزیک ، الکترونیک و علم مواد دارد. (1)
با استفاده از نانوتکنولوژی هر چیزی می تواند به شکل هر شی قابل تصور دیگری متصور شود و 92 عنصر جدول تناوبی می توانند بی نهایت با هم ترکیب شوند تا ملکول های متفاوتی از ابعاد نانوگرفته تا یک سیاره را بسازد . (1)
در سال 1959 ریچارد فینمن تئوری تکنولوژی برتر را ارایه داد در سالهای آتی با ذکر جزئیات بیشتر این تئوری،مطالبی توسط اریک درکسلر تحت عنوان موتورهای آفرینش در سال 1986 و نامحدود ساختن آینده در سال 1991 ارایه گردید ، وی تنها درجه دکتـری در نانونوتکنولوژی را در همین سال از دانشگاه MIT دریافت نمود . (3)
هدف از انتخاب این موضوع آگاهی دادن به افراد جامعه در مورد پیشرفت علم در زمینه تولید غذا در عصر نانوتکنولوژی می باشد،زیرا در آن برهه از زمان به طور نمایی همراه با دقت اتمی، در همان نانو عمومی غذا می تواند از اتم های خام سنتز شود تا به اهداف آلودگی کمتر و پاک کردن اتوماتیک آلودگی موجود دست یابیم و پایانی برای قحطی و گرسنگی داشته باشیم.
تاریخچه پیدایش کشاورزی و انقلاب صنعتی
درحقیقت اگر هر 100 میلیون سال را یک سال در نظر بگیریم کره زمین سیاره ای 46 ساله است که هیچ اطلاعاتی راجع به 7 سال اول آن وجود ندارد ودر مورد سالهای میانی آن اطلاعات کم و بیش پراکنده و نامطمئنی وجود دارد. درسن 42 سالگی گیاهان و جنگل ها پدیدار شده و شروع به رشد کرده اند،انسان جدید حدود 4 ساعت روی زمین است که طی همین یک ساعت گذشته کشاورزی را کشف کرده و انقلاب صنعتی فقط یک دقیقه پیش اتفاق افتاد. حال ببینیم که در این یک دقیقه انسان چه بلایی بر سر این کره 46 ساله آورده است.
نانوتکنولوژی چیست؟
نانوتکنولوژی یا هنر ساخت مواد از اتم ها،توانایی کپی کرده دقیق اتم به صورت منحصر به فرد و قرار دادن آنها در جای دلخواه می باشد. در حقیقت به پیوند اجباری شیمی و مهندسی شیمی نانوتکنولوژی گفته می شود.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 41 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
