به وبلاگ من خوش آمدید

اصول بنیادی

یک نانومتر یک میلیاردم متر است. برای سنجش طول پیوندهای کربن-کربن، یا فاصلهٔ میان دو اتم بازهٔ ۱۲ تا ۱۵ نانومتر به کار می‌رود؛ همچنین طول یک جفتِ دی‌ان‌آ نزدیک به ۲ نانومتراست. و از سوی دیگر کوچک‌ترین باکتری سلول‌دار ۲۰۰ نانومتر است. اگر بخواهیم برای دریافتن مفهوم اندازهٔ یک نانومتر نسبت به متر سنجشی انجام دهیم می‌توانیم اندازهٔ آن را مانند اندازهٔ یک تیله به کرهٔ زمین بدانیم. یا به شکلی دیگر یک نانومتر اندازهٔ رشد ریش یک انسان در طول زمانی است که برای بلند کردن تیغ از صورتش باید بگذرد.

فناوری نانو کاربردهای گسترده‌ای در دانش‌های گوناگون دارد که از موردهای مهم آن می‌توان به کاربردهایش در پزشکی برای ساخت داروهای بدون اثرهای جانبی اشاره کرد که تنها بر یک بافت ویژه تأثیر می‌گذارند. از انواع کاربرد ها می‌توان در ساخت نانو جوراب ها ، نانو لوله‌های کربنی و ... اشاره کرد.

یک نانومتر چقدر است؟

یک نانومتر یک میلیاردم متر است. این مقدار حدودا چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد 2.5 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. کوچکترین آی سیهای امروزی با ابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم ، حدود یک میلیون اتم را در بردارند. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه‌ای حدود 10 نانومتر ، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است.

امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن، برنده جایزه نوبل فیزیک مطرح شد. فاینمن طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی‌کند. وی اظهار داشت که می‌توان با استفاده از ماشینهای کوچک ماشینهایی به مراتب کوچکتر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد .

همین عبارتهای افسانه وار فاینمن راهگشای یکی از جذابترین زمینه‌های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روباتهایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانو ماشینهایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکــــزی هستند، هر دانشمندی را به وجد می‌آورد. در رویای دانشمـــــــندانی مثل جی استورس هال و اریک درکسلر این روباتها یا ماشینهای مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی در می‌آیند.

شاید در آینده‌ای نه چندان دور بتوان به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر ، تخت خوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید.

چرا این مقــیاس طول اینقدر مهم است؟

خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی ) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می‌پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب ، خواص مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می‌آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژی های جدیدی با کارآیی بالا منتهی می‌شود که پیش از این میسر نبود .

نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری ، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه می‌دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای جدید خود_اسمبلی بسازیم. در روش خود_اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست. این ترکیب پر قدرت علم مواد و بیوتکنولوژی به فرآیندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد .

ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه‌ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت ، واکنشهای شیمیایی ، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده‌ال می‌سازد. سرامیکهای نانوساختاری غالبا سخت‌تر و غیرشکننده‌تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می‌کنند . وسایل الکترونیکی جدید ، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر می‌توانند با کنترل واکنشها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است .

منافع نانوتکنولوژی چیست؟

مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیرقابل پیش بینی تاثیر بگذارد.محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتنداز:لاستیکهای مقاوم در برابر سایش که از ترکیب ذرات خاک رس با پلیمرها به دست آمده اند،شیشه هایی که خود به خود تمیز میشوند،مواد دارویی که در مقیاس نانو ذرات درست شده اند،ذرات مغناطیسی باهوش برای پمپهای مکنده و روان ساز ها،هد دیسکهای لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه ها از یفیت بالاتری برخوردارند،چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگدانه و غیره.

قابليتهاي محتمل تكنيكي نانوتكنولوژي عبارتند از:

 1-محصولات خوداسمبل

2-كامپيوترهايي با سرعت ميلياردها برابر كامپيوترهاي امروزي

  3- اختراعات بسيار جديد ( كه امروزه ناممكن است)

4-سفرهاي فضايي امن و مقرون به صرفه

 5-نانوتكنولوژي پزشكي كه درواقع باعث ختم تقريبي بيماريها، سالخوردگي و مرگ و مير خواهد شد.

 6-دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه‌هاي دنيا

احياء و سازماندهي اراضي                                                                  7-
 

نانوتكنولوژي به زبان ساده

علم و فناوری نانو ( نانو علم و نانو تكنولوژی) توانائی بدست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملكولی) و بهره برداری از خواص و پديده های اين بعد در مواد، ابزارها و سيستم های نوين است. اين تعريف ساده خود دربرگيرنده معاني زيادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبيعت فرا رشته ای خود، در آينده در برگيرنده همه فناوريهای امروزين خواهد بود و به جای رقابت با فناوریهای موجود، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « يك حرف از علم» يكپارچه خواهد كرد.

ميليونها سال است كه در طبيعت ساختارهای بسيار پيچيده با ظرافت نانومتری - مثل يك درخت يا يك ميكروب - ساخته می شود. علم بشری اينك در آستانه چنگ اندازی به اين عرصه است، تا ساختارهائی بی نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمی شوند. فناوری نانو كاربردهای را به منصه ظهور می رساند كه بشر از انجام آن به كلي عاجز بوده است و پيامدهائی را در جامعه برجا می گذارد كه بشر تصور آنها را هم نكرده است. به عنوان مثال:

ساخت مواد بسيار سبك و محكم برای مصارف مرسوم يا نوورشكستگی صنايع قديمی همچون فولاد با ورود تجاری مواد نو كاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت های فسيلی همه گير شدن ابر كامپيوترهاي بسيار قوي، كوچك و كم مصرف سلاحهای سبك تر، كوچكتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئی تر برای رادار شناسایی فوری كليه خصوصيات ژنتيكی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بيماری ارسال دقيق دارو به آدرس های مورد نظر در بدن و افزايش طول عمر از بين بردن كامل عوامل خطرناك جنگ شيميائی و ميكروبی از بين بردن كامل ناچيز ترين آلاينده های شهری و صنعتی سطوح و لباسهای هميشه تميز و هوشمند توليد انبوه مواد و ابزارهائی كه تا قبل از اين عملی و اقتصادی نبوده اند ، و بسياری از موارد غير قابل پيش بينی ديگر...

 دکتر درکسلر در همايش جهانی نظام علمی در زمينه نانوتكنولوژی اظهار كرده است: "در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهای ديجيتالی را سريع، ارزان، كامل و عاری از هزينه‌بری يا پيچيدگی محتوايی كپی ‌برداری نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه می‌شود. هزينه توليد يك تن ‌تري بيت تراشه‌های تقريبا معادل با هزينه بری ناشي از توليد همان مقدار فولاد میشود.

دکتر بوکی بالز رییس هییت تحقیقاتی دانشثگاه رایس و کاشف اسمبلی میگوید:"نانوتکنولوژی روند زیانبار ناشی از انقلاب صنعتی را معکوس خواهد کرد."

در مقدمه مقاله نانوتکنولوژی که توسط آقایان پرگمیت و پترسون در سال 1993 نگاشته شده چنین آمده است:

تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايی 4 نفره كه به دور مدار زمين میگردد با هزينه‌ای در حدود يك خودروی خانوادگی تجسم كنيد.

موارد فوق، فقط تعداد محدودی از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژی هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعی تسريع شده و قدرتمند است كه ناشی از علم نانوتكنولوژی است. در آينده نزديك گروهی از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهنی با مقياس نانومتری می‌گردند كه قادر به همانندسازی است. طی چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا تمامی فرايندهای صنعتی و نيروی كار كنونی از رده خارج خواهند شد. كالاهای مصرفی به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومی را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهای فضايی و همانندسازی امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلائلی ديگر، سبكهای زندگی روزمره در جهان بطور زيربنايی متحول خواهد شد و الگوی رفتاری انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.

سه فناوري تسخيركننده:

از طرفی شايد بتوان گفت تسخيركنندگان علم و فناوری آينده در سه گروه فناوری اطلاعات، نانوفناوری و زيست فناوری خلاصه می شوند.

قرارگيری مقادير و حجم زيادی از اطلاعات در فضائی كوچك از ابعاد هم گرائی نانوفناوری و فناوری اطلاعات می باشد از طرفی در زيست فناوری و يا به عبارتی برای زيست شناسان قرار گيری حجم زيادی از اطلاعات در يك فضای بسيار كوچك موضوعی بسيار آشنا می باشد.

در كوچكترين سلول انسانی همه اطلاعات مربوط به يك موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار كوچكی از سلول كه شامل حدوداً پنجاه اتم می باشد همه اين اطلاعات ذخيره مي گردد (به نام دی ان ا  نه تنها سطح يا به عبارتی تعداد اتم ها بلكه نحوه قرار گرفتن اين زنجيره ها در ذخيره سازی اطلاعات زيستی اهميت دارد). شايد يكی از علل هم گرائی اين فناوری و فناوری اطلاعات وجود همين مسائل مشترك اين سه فناوری است.

 
چه انتظاری بايد از نانوتكنولوژی داشت:

 اين تكنولوژی جديد توانايی آن را دارد كه تاثيری اساسی بر كشورهای صنعتی در دهه های آينده بگذارد . در اينجا به برخي از نمونه های عملی در زمينه نانوتكنولوژی كه بر اساس تحقيقات و مشاهدات بخش خصوصی به دست آمده است ، اشاره می شود.

انتظار می رود كه مقياس نانومتر به يك مقياس با كارايی بالا و ويژگيهای منحصربفرد ، طوری ساخته خواهند شد كه روش شيمی سنتی پاسخگوی اين امر نمی تواند باشد.

 نانوتكنولوژی می تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 ميليارد دلار برای صنعت نيمه هاديها و 900 ميليون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی 10 تا 15 سال آينده شود.

نانوتكنولوژی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، كيفيت و تواناييهای جسمي بشر را افزايش خواهد داد.

تقريبا نيمی از محصولات دارویی در 10 تا 15 سال آينده متكی به نانوتكنولوژی خواهد بود كه اين امر ، خود 180 ميليارد دلار نقدينگی را به گردش درخواهد آورد.

كاتاليستهای نانوساختاری در صنايع پتروشيمی دارای كاربردهای فراوانی هستند كه پيش بينی شده است اين دانش ، سالانه 100 ميليارد دلار را طي 10 تا 15 سال آينده تحت تاثير قرار دهد.

نانوتكنولوژی موجب توسعه محصولات كشاورزی برای يك جمعيت عظيم خواهد شد و راههای اقتصادی تری را برای تصويه و نمك زدايی آب و بهينه سازی راههای استفاده از منابع انرژيهای تجديد پذير همچون انرژی خورشيدی ارائه نمايد . بطور مثال استفاده از يك نوع انباره جريان گذرا با الكترودهای نانولوله كربنی كه اخيرا آزمايش گرديد ، نشان داد كه اين روش 10 بار كمتر از روش اسمز معكوس ، آب دريا را نمك زدايی مي كند.

انتظار می رود كه نانوتكنولوژی نياز بشر را به مواد كمياب كمتر كرده و با كاستن آلاينده ها ، محيط زيستی سالمتر را فراهم كند . برای مثال مطالعات نشان می دهد در طی 10 تا 15 سال آينده ، روشنايی حاصل از پيشرفت نانوتكنولوژی،مصرف جهانی انرژی را تا 10 درصد كاهش داده ، باعث صرفه جويی سالانه 100 ميليارد دلار و همچنين كاهش آلودگی هوا به ميزان 200 ميليون تن كربن شود

تعریف فناوری نانو از منابع مختلف:

يك نانومتر يك هزارم ميكرون است و اگر بخواهيم احساس فيزيكي نسبت به آن داشته باشيم مي‌توان گفت كه يك نانومتر 80000/1قطر موي انسان مي‌باشد اما اين تعريف مقياس نانو، نمي تواند مقايسه درستي باشد چرا که ضخامت موي انسان با توجه خصوصيات فردي هرانسان از چند ده ميكرومتر تا چند صدميكرومتر متغير مي‌باشد.

بنابراين نياز به يك استاندارد براي بيان مفهوم مقياس نانو وجود دارد. با ايجاد ارتباط ميان اندازه اتم‌ها و مقياس نانو مي‌توان يك نانومتر را راحت‌ترتصوركرد. يك نانومتر برابر قطر 10 اتم هيدروژن و يا 5 اتم سيلسيم مي‌باشد. درك اين موضوع براي افراد معمولي نيز راحت‌تر مي‌باشد. علي‌رغم اينكه درك اندازه يك اتم براي افراد غيرعلمي ساده نمي‌باشد، با اينحال اندازه دقيق اتم براي فهماندن اين مقياس زياد اهميت ندارد. چيزي كه با اين تشابه مشخص مي‌شود، اين است كه نانوفناوري عبارت است از: دستکاری کوچکترین اجزاء ماده یا اتم ها.

1.Merriam-Websters Collegiate Dictionary

فناوري نانو عبارت است از هنر دستكاري مواد در مقياس اتمي يا مولكولي و به خصوص ساخت قطعات و لوازم ميكروسكوپي (مانند روبات‌هاي ميكروسكپي)

 2.Engines of Creation Glossary

فناوری نانو فناوری است که بر پایه دستکاری تک تک اتم ها و مولکولها استوار است بدین منظور که بتوان ساختاری پیچیده را با خصوصیات اتمی تولید کرد.

3.The About.com

تعريف فناوري نانو: توسعه و استفاده از ادوات و قطعاتي كه اندازه آنها تنها چند نانومتر است. تحقيق بر روي قطعات و ادوات بسيار كوچك كه خواصشان به خواص الكترونيكي اين قطعات وابسته است و خواص الكتريكي آنها احتمالاً متأثر از حركت تعداد معدودي الكترون در طي عملكرد قطعه مي‌باشد. اين ادوات، سريع‌تر از ادوات بزرگتر عمل مي‌كنند. مسأله قابل توجه اين است كه مي‌توان چنين ساختارهاي در ابعاد مولكولي را به كمك انتخاب مناسب مراحل واكنش‌هاي شيميايي توليد كرد. همچنين مي‌توان چنين ساختارهايي را از طريق دستكاري اتم‌ها روي سطح به وسيله ميكروسكوپ‌هاي نيروي اتمي بدست آورد.

4.Webopedias definition of nanotechnology

شاخه‌اي از علوم كه هدف نهايي آن كنترل بر روي تك‌تك اتم‌ها و مولكول‌ها مي‌باشد تا بتوان به كمك آن تراشه‌هاي كامپيوتري و ساير ادواتي توليد كرد كه هزاران بار كوچكتر از ادوات فعلي باشند كه فناوري امروز امكان ساخت آنها را براي ما فراهم آورده است. در فناوري فعلي توليد مدارات نيمه هادي از روش ليتوگرافي براي ايجاد طرح مدار بر روي مواد نيمه هادي استفاده مي‌شود. پيشرفت شگرفي كه در ليتوگرافي طي 2 دهه اخير رخ داده است به ما اين امكان را مي‌دهد كه با بهره‌گيري از دستگاه‌هاي جديد بتوانيم مداراتي كوچكتر از 1 ميكرون (1000 نانومتر) را توليد كنيم. البته بايد توجه داشت كه اين مدارات هنوز از ميليون‌ها اتم تشكيل شده‌اند. بيشتر دانشمندان بر اين باور هستند كه ليتوگرافي به مرزهاي محدودكننده فيزيكي خود نزديك شده است. بنابر اين براي كوچكتر كردن اندازه نيمه‌هادي‌ها مي‌بايست از فناوري‌هاي جديدي كه مي‌توانند تك‌تك اتم‌ها را سازماندهي كنند، استفاده كرد و طبعاً چنين فناوري جزء محدوده فناوري نانو محسوب مي‌شود. اگر چه تحقيق در زمينه فناوري نانو به زماني باز مي‌گردد كه ريچاردپي فاينمن طي سخنراني كلاسيك خود در سال 1959 به اين فناوري اشاره كرد اما عبارت فناوري نانو اولين بار توسط كي‌اريك دركسلر در سال 1986 در كتابي از وي با عنوان موتورهاي آفرينش بسط داده شد. در مقالات و نوشته هاي عمومي واژه فناوري نانو گاهي به هر فرآيند كوچكتر از اندازه‌هاي ميكرون اطلاق مي‌گردد كه مي‌تواند فرآيند ليتوگرافي را نيز شامل شود. به خاطر همين بسياري از دانشمندان هنگامي كه مي‌خواهند درباره فناوري نانو به معني واقعي و علمي كلمه صحبت كنند از آن به عنوان فناوري نانومولكولي ياد مي‌كنند كه به معني فناوري نانو در ابعاد مولكولي مي‌باشد.

5.Whatisit.com

فناوري نانو كه گاه به آن فناوري ساخت مولكولي نيز گفته مي‌شود، شاخه‌اي از مهندسي است كه با طراحي و ساخت مدارات الكترونيكي و اداوات مكانيكي بسيار كوچك (در ابعاد مولكولي) سر و كار دارد. پژوهشگاه فناوري نانو انگلستان تعريف فناوري نانو را بدين گونه بيان مي‌كند: قلمروي از علم و فناوري كه به ابعاد و تلورانس‌هاي 1/0 تا 100 نانو مترمي‌پردازد در جايي كه اين ابعاد و يا تلورانس‌ها بتوانند نقش مهمي در خواص قطعه ايفاء كنند.

بحث فناوري نانو اغلب مشابه بحث سيستم‌هاي ميكرو مكانيكي- الكترونيكي مي‌باشد(MEMS)
در واقع فناوري نانو زير مجموعه MEMS است و MEMS به فناوري‌هاي بزرگتر از ابعاد مولكولي (ابعاد نانو) نيز مي‌پردازد.

6.nano.gov(NNI)

نانوتکنولوژي چيست ؟

در حالي که تعاريف زيادي براي فناوري نانو وجود دارد ، ‌‌NNI تعريفي را براي فناوري نانو ارائه مي دهد که در برگيرنده هر سه تعريف ذيل باشد.

1- توسعه فناوري و تحقيقات در سطوح اتمي ، مولکولي و يا ماکرومولکولي در مقياس اندازه اي 1 تا 100 نانومتر.

2 – خلق و استفاده از ساختارها و ابزار و سيستمهايي که به خاطر اندازه کوچک يا حد ميانه آنها، خواص و عملکرد نويني دارند .

3 – توانايي کنترل يا دستکاري در سطوح اتمي .

 

تاريخچه فناوري نانو

در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي‌توان آنقدر به اجزاء كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي‌دهند، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا كه در حدود 400 سال قبل از ميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژة اتم را كه به معني تقسيم‌نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده مواد به كار برد.

با تحقيقات و آزمايش‌هاي بسيار، دانشمندان تاكنون 108 نوع اتم و تعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده‌اند. آنها همچنين پي برده اند كه اتم‌ها از ذرات كوچكتري مانند كوارك‌ها و لپتون‌ها تشكيل شده‌اند. با اين حال اين كشف‌ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زياد مهم نيست.

نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست‌ها شيشه‌گران قرون وسطايي بوده‌اند كه از قالب‌هاي قديمي براي شكل‌دادن شيشه‌هايشان استفاده مي‌كرده‌اند. البته اين شيشه‌گران نمي‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير مي‌كند. در آن زمان براي ساخت شيشه‌هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي‌‌شده است و با اين كار شيشه‌هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي‌آمده است. اين قبيل شيشه‌ها هم‌اكنون در بين شيشه‌هاي بسيار قديمي يافت مي‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در اين شيشه‌ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي‌باشند.

در واقع يافتن مثالهايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست.رنگدانه‌هاي تزييني جام مشهور ليكرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه‌اي از آنهاست. اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد و بسته به جهت نور تابيده به آن رنگهاي متفاوتي دارد. نور انعكاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده مي‌شود. آناليز اين شيشه حكايت از وجود مقادير بسيار اندكي از بلورهاي فلزي ريز700 (nm) دارد ، كه حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريبا 14 به 1 است حضور اين نانوبلورها باعث رنگ ويژه جام ليكرگوس گشته است.
این نشان میدهد که علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند چرا که صدها سال است که شیمیدانان از تکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي علم نانو در کار خود استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند که بی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شباهت به تنکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی نانو نيست.شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمان هم می تواند گویای این مطلب باشد که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینه کردن فرایندها و ساخت باکیفیت تر اشیاء بهره می برده است اما تنها به دلیل پیشرفت کم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی پیمایشی و غیره نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند

اولین جرقه فناوری نانو(البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد.در این سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان "فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد" ایده فناوری نانو را مطرح ساخت.وی این نظریه را ارائه داد که در آینده ای نزدیک میتوانیم مولکولها و اتمها را به صورت مستقیم دستکاری کنیم.

واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد.او این واژه را برای توصیف ساخت مواد یا وسایل دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می باشد،به کار برد.در سال 1986 این واژه توسط کی اریک در کسلر در کتابی تحت عنوان : " موتور آفرینش:آغاز دوران فناوری نانو" باز آفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان "نانو سیستم ها ماشینهای مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آنها" توسعه داد.

فناوری نانو و نانوعلوم در اوایل دهه 1980 با تولد علم کلاستر و اختراع میکروسکوپ تونلی پیمایشی آغاز به کار کرد. این توسعه سبب کشف فولرین در سال 1986 و نانولوله های کربنی در مدت چند سال بعد شد.

تحول دیگر این فناوری مربوط به ساخت نانوکریستالهای نیمه هادی بود که منجر به افزایش شدید تعداد نانوذرات اکسید فلزی نقاط کوانتوم گردید. میکروسکوپ نیروی اتمی 5 سال بعد از میکروسکوپ تونلی پیمایشی اختراع شد تا با کمک آن بتوان اتمها را بررسی کرد.

فناوری نانو یک زمینه بین رشته ای است که در محدوده علوم کاربردی مختلفی نظیر فیزیک، مواد، الکترونیک و غیره وارد شده است. فناوری نانو خود به تنهایی علم نیست بلکه با استفاده از آن می توان به کاربردی کردن علوم مختلف کمک کرد.

فناوری نانو به سه صورت تعریف می شود:

1- فناوری نانو محدوده تحقیقات و مطالعه مواد و خصوصیات آنها در محدوده 1- 100 نانومتر را در بر می گیرد.

2-با کمک فناوری نانو ساختارهای نانویی می توان خلق کرد که خصوصیات آنها با ساختارهای ماکروسکوپی همان مواد متفاوت است.

3-با کمک فناوری نانو می توان در اتمها از طریق کنترل خصوصیات تغییراتی ایجاد کرد.
زمانی که مواد در مقیاس نانو مطالعه و بررسی می شوند واکنش های و رفتار اتمها در مقایسه با حالتی که مطالعه در سطح مولکولی انجام می شوند کاملا متفاوت است چرا که در این قلمرو خصوصیات فیزیکی مواد تغییر می کند این درست مانند این است که در توپی را در محفظه ای بیندازید و توپی دیگری را از آن محفظه بیرون آورید. تفاوت در قلمرو نانو به اندازه ای است که حتی رنگ، نقطه ذوب، خصوصیات شیمیایی و غیره مواد در خارج از این محدوده کاملا متفاوت است.

در فناوری نانو برای ساخت دو روش در نظر گرفته می شود: روش ساخت پایین به بالا و روش ساخت بالا به پایین. در روش ساخت پایین به بالا، وسایل و مواد از سطح مولکولی بر اساس اصول شیمی مولکولی ساخته می شوند درست مانند یک دیوار که از روی هم گذاشتن آجر به آجر ساخته می شود.

در روش ساخت بالا به پایین، اشیاء نانویی بدون کنترل اتمی در مقادیر بزرگتر ساخته می شوند به این طریق که در ساخت آنها از تجهیزات پیشرفته این فناوری مانند میکروسکوپ اتمی و میکروسکوپ تونلی پیمایشی استفاده می شود تا فرایند دستکاری و ایجاد پدیده ها و خصوصیات جدید در اشیاء نانویی ظهور یابند.

امروزه فناوری نانو در ساخت پلیمرهایی با ساختار مولکولی، طراحی تراشه های کامپیوتری کاربرد دارد. همچنین از این فناوری در ساخت مواد آرایشی، انواع پوشش ها و روکش های محافظتی و لباسهای مقاوم نیز استفاده می شود

در سال۱۹۵۹ ريچارد فاينمن مقاله اي را درباره قابليت هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. باوجود موقعيت هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي شناسند. فاينمن كه بعدها جايزه نوبل را در فيزيك دريافت كرد در آن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت. عنوان سخنراني وي «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» بود. سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي توان تمام دايره المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد. يعني ابعاد آن به اندازه۲۵۰۰۰/۱ابعاد واقعيش كوچك مي شود. او همچنين از دوتايي كردن اتم ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد. او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش بيني كرد.

در سال 1974 نوریو تانیگوچی استاد دانشگاه علوم تو کیو عبارت نانوفناوری را در مقاله برای اولین بار تعریف کرد و بدین ترتیب قدمها مدون شدن این فناوری را گذاشت . تعریفی که این روزها با تمامی گسترشی که یافته است اما هنوز به عنوان سنگ بنای مفهوم نانوفناوری  شناخته
 می شود .

شایدTop of Form    Bottom of Form

بتوان گام اساسی بعد را به  اریک دکسلر امریکایی نسبت داد ، که با انتشار
کتابی به نام " موتور آفرینش : مبدا دوران فناوری نانو " در سال 1986 باعث
شد توجهات زیادی به این فناوری توانا جلب شود. خیلی ها این کتاب را اولین
کتاب منتشر شده در این زمینه می دانند .  کتاب بعدی او یعنی " نانو سیستم
ها ماشین های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آنها " کتاب  بعدی دکسلر بودکه خود مفاهیم زیادی از نانو تکنولوژِی را تبین نمود .

همچنین شایان ذکر است که با دو تحول عمده در دهه 80 میلادی توانایی بشر برای کاربروی این فناوری گسترش یافت که اولین مورد توسع و بسط علوم شاخه ای (cluster science ) و دومین مورد ابداع و ساخت میکروسکوپ روبشی تونلی (برخی از رویدادهای مهم تاریخی  در شکل گیری فناوری نانو و علوم نانو:

و امّا بطور كلي و خلاصه اينكه:

نانوتكنولوژي چست؟

نانوتكنولوژي مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. هدف اصلي اكثر تحقيقات نانوتكنولوژي شكل‌دهي تركيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانوتكنولوژي در الكترونيك، زيست‌شناسي، ژنتيك، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بكار برده ميشود.

چرا نانو؟

كلمه‌اي يوناني به معني كوچك است و براي تعيين مقدار يك ميليارديم يا 10 به توان -9  يك كميت استفاده مي‌شود. چون يك اتم تقريباً 10 نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولكولي بكاربرده ميشود.

تفاوت بين نانوعلم و نانوتكنولوژي چيست؟

 نانو علم صرفا تحقيق است ولي نانوتكنولوژي كاربرد تحقيقات براي حل مسائل و ساخت مواد جديد است.

  نانوتكنولوژي از كجا آمده است؟

 
براي اولين بار ريچارد فاينمن برنده جايزه نوبل فيزيك پتانسيل نانوعلم را در يك سخنراني تكان‌دهنده با نام " درپايين اتاقهاي زيادي وجود دارد"، مطرح كرد . فاينمن اصرار داشت، كه دانشمندان ساخت وسایلي را،كه براي كار در مقياس اتمي لازم است، شروع كنند. اين موضوع مسكوت ماند، تا اينكه اريك دركسلر نداي فاينمن را شنيد و يك قالب‌كاري براي مطالعه "وسايلي كه توانايي حركت دادن اشياء مولكولي و مكان آنها را با دقت اتمي دارند" ايجاد كرد، كه در سپتامبر 1981 در مقاله‌اي با نام " پروتئين راهي براي توليدانبوه مولكولي ايجاد ميكند" آن را ارائه داد. دركسلر آن را با كتابي بنام " موتورهاي خلقت" دنبال كرد و توسعه مفهوم نانوتكنولوژي را همانند يك كوشش علمي ادامه داد. اولين نشانه هاي ثبت‌شده از اين مفهوم نانوتكنولوژي تغيير مكان دادن اشيا مولكولي، در سال 1989 بود، موقعي كه دانشمندي در مركز تحقيقات آلمادنIBM اتمهاي منفردگزنون را روي صفحه نيكل حركت داد، تا نام IBM را روي سطح نيكل نقش كند.

 

 

 آيا نانوتكنولوژي خيالي‌تر از علم است

از موقعي كه اولين مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانوتكنولوژي همانند چوبدست سحرآميزي براي ساخت كودكان طراح تا ماشينهاي توليد اكسيژن براي استعمار كره مريخ، تصور مي‌شد. هيجانات از واقعيات جلوتر بود، اما پيشرفت واقعي با مسائلي پيش‌پا افتاده شروع شد.چند سال پيش محققين در دانشگاههاي كاليفرنيا، رايس وMIT موفق به ساخت نانوذراتي شدند، كه به دانشمندان كمك مي‌كردند. تعدادي از اساتيد اين دانشگاهها شركتهايي تأسيس كردند، كه وسايل موردنياز براي تحقيقات مقياس نانو را مي‌ساختند. اكنون آنها به شدت دنبال حفاظت كارهايشان از طريق ثبت اختراع هستند، تا زمينه توليد فرايندهايشان را فراهم كنند. كاربردهاي علمي نانوعلم هنوز كم است. اما مقداري از توليدات اوليه اكنون وارد بازار مي‌شوند.

كارهاي علمي انجام‌شده بوسيله نانوتكنولوژي چيست؟

 
o بيشترين كار علمي روي ايجاد تغييراتي در مواد شيميايي يا نقشه‌برداري از تركيبات زيستي، مانند DNA و سلولهاي سرطاني است. بعضي ازاولين محصولات تجاري، بهبود توليدات شيميايي كنوني يا روشهاي پزشكي است STM) بود .