نانو چیست ؟! آشنایی با یک تکنولوژی نوین!

 نانو چیست ؟! آشنایی با یک تکنولوژی نوین!

کد مطلب: ۶۶۰۰۲
نانو چیست ؟!
انقلاب محصولات نانو تکنولوژی از قبیل نانو ربات ها در آینده ای نه چندان دور اتفاق خواهد افتاد!
آنچه که امروزه از آن با عناوینی نظیر نانو تکنولوژی ، فناوری نانو یا علم نانو یافت می‌شود شامل تحقیقات و همچنین توسعه آن ها در آزمایشگاه های سراسر جهان می‌باشد.
محصولات نانو تکنولوژی که در بازار موجود میباشند به تدریج در حال بهبود یافتن هستند.
شرکت های تولید کننده محصولات نانو در حال رشد بسیار سریع در جهت تولید هستند.
نتیجه آن تولید محصولات مقرون به صرفه و کارایی بهتر میباشد.

علم نانو چیست؟

در پاسخ به پرسش نانو چیست ، باید گفت که این واژه در سال ۱۹۷۴توسط شخصی به نام Norio Taniguichi اختراع شد.
وی در دانشگاه توکیو برای توصیف پروسه های نیمه هادی مورد مطالعه که در آن از روش هایی که با علم نانو تنظیم شده بود استفاده میکرد این واژه را به کار برد.
ایده و مفهومی که پشت این کلمه نهفته است بر اساس صحبت های یک فیزیکدان به نام Feynman شکل گرفته است. عنوان”There`s plenty of room at the bottom” در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال ۱۹۵۹ مطرح شد.

من نانو فناوری را پروسه ای می‌دانم که طی آن دانشمندان می‌توانند اتم ها و مولکول ها را به صورت جداگانه کنترل و دستکاری کنند.

Norio Taniguichi

نانوتکنولوژی در واقع مطالعه و دستکاری در بسیاری از موضوعات و مواد و تبدیل آنها به سایز های کوچک در مقیاس ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است.
در واقع، علم نانو شامل دامنه وسیعی از مواد، روش های ساخت و تکنولوژی هاست که به منظور خلق بسیاری از محصولات مورد استفاده روزمره مردم می‌باشد. برای درک بهتر این سایز یک کاغذ را در نظر بگیرید:
ضخامت فقط یک ورقه کاغذ، تنها حدود ۱۰۰۰۰۰ نانومتر می‌باشد.

مفاهیم اساسی در علم نانو تکنولوژی

‌اصلا نانو چیست ؟! این مفهوم چه معنایی دارد؟
تصور اینکه یک نانو چه قدر کوچک است بسیار سخت است! یک نانومتر در ئاقع یک بیلیونیم متر می‌باشد.
میکروسکوپ هایی که با استفاده از آنها میتوان ابعاد نانو را مشاهده نمود حدود ۳۰ سال پیش اختراع شدند.
نانوتکنولوژی مدرن پدیده ای کاملا نوین است.
اما مواردی هم از این علم در گذشته هم کاربرد داشته است.
برای مثال می‌توان به کاری که نقاشان در گذشته برای خلق یک اثر هنری انجام می‌دادند اشاره کرد!
آن ها بدون اینکه خود بدانند نانو چیست ، تغییراتی را در ساختار مواد مورد استفاده‌شان اعمال می‌کردند.

نانوذرات، چه در طبیعت و چه در عالم دانش نوین، پدیده تازه‌ای نیستند!
با این وجود جهش های صورت گرفته در زمینه های مختلف علمی همچون ساخت میکروسکوپ های پیشرفته به دانشمندان کمک های بسیاری کرده است.
آنها میتوانند مزایا و ویژگی های ساختارهای تولید شده و یا تغییر شکل یافته در اندازه نانو را تعیین کنند.
این ویژگی در اصل بر پایه اثرات کوانتومی و بقیه اثرات فیزیکی ساده استوار است.
اطلاعات به دست آمده در این زمینه به دانمشندان در ایجاد تغییرات مثبت در زمینه های علمی مختلف کمک میکند.

در همین رابطه در هنام بخوانید: بررسی سیستم‌ های داروسازی نوین به روش نانو

نانومتریال چیست و آیا در طبیعت وجود دارد یا خیر؟

نانومتریال به موادی با ابعاد نانو و یا موادی میگویند که در ساختار و یا سطح خود ذرات با سایز نانو دارند.
نانومتریال‌ها می‌توانند مهندسی شده (ساخته دست انسان) و یا طبیعی باشد.
از انواع طبیعی آن میتوان خاکستر آتش فشانی و یا دود را مثال زد.
از انواع مصنوعی هم میتوان به نانوذرات، نانوفیلم ها و نانو‌تیوب‌ها اشاره کرد.

بر اساس شکل،کاربرد و اجزاء نانومتریال‎ها انواع مختلف و نام های گوناگونی دارند:

  1. nanotubes
  2. nanofilms
  3. nanoshells
  4. nanospheres
  5. nanowires
  6. nanoclays
  7. nanoconcrete
  8. nanopolymers

نانومتریال های دیگری نیز وجود دارند که ویژگی های متمایزی از نانومتریال های قبلی دارند.
محققان آنها را بدون پیشوند “نانو” خطاب میکنند مثل quantum dots و graphene.

نقش عمده اندازه نانوذرات در ویژگی ها و تداخلات ذرات با یکدیگر

ذرات با سایز نانو سطح مقطع بیشتری در مقایسه با ذرات مشابه اما با سایز بزرگتر دارند.
هرچه نسبت سطح مقطع نسبت به جرم یک ذره بیشتر باشد راحت تر با ذرات اطراف تماس برقرار کرده و بنابراین فعالیت آن ذره بیشتر خواهد شد.
شکل زیر برای درک بهتر این موضوع آورده شده:

تصویر نشان داده شده برای درک تاثیر سایز نانو بر افزایش سطح مقطع ذرات

در واقع، نانوتکنولوژی قسمتی از موج بعدی نوآوری در علوم و مهندسی است که بخش های مختلفی را دگرگون میکند. از جمله آنها میتوان به هوافضا، انرژی، فناوری اطلاعات و پزشکی اشاره کرد.
ویژگی های مواد بالک تفاوت بسیار زیادی با مواد در اندازه و مقیاس نانو دارند.برای مثال کمپوزیت های سرامیکی نانوتک میتوانند بسیار مستحکم تر از مدل های قدیمی خود عمل کنند.
نانوتکنولوژی همچنین تضمین مناسبی برای خلق محصولات کارآمد از نظر مصرف و توزیع انرژی است.
برای مثال نسل جدید سلول های سوختی،باتری ها و صفحه های خورشیدی که به این روش تولید و توسعه پیدا کرده اند را میتوان نام برد.

موارد مصرف نانو فناوری و مزایای علم نانو

محصولات نانو فناوری در زندگی روزمره ما مکررا استفاده میشوند.
علم پزشکی اخیرا در زمینه نانوتکنولوژی انقلابی را پشت سر گذاشته است.
ابزارهای پیشرفته برای شناسایی و درمان سرطان، بانداژهای مورد استفاده برای جلوگیری از عفونت،تصویربرداری پیشرفته از جمله کارکردهای علم نانوتکنولوژی در پزشکی است.
وسایل ورزشی مانند چوب بیسبال،راکت تنیس،کلاه موتورسواری و بعضی از مواد پلاستیکی به روش نانوتک تولید شده اند.

با کمک این علم، محصولاتی سبکتر، مستحکم تر، بادوام و ارتجاعی تولید می‌شوند.

پارچه‌های نانو

پارچه های تولید شده به وسیله علم نانو ویژگی های برتری دارند.مقاومت نسبت به ایجاد چروک،لکه گیری و رشد باکتری موجب میشود پارچه ها مدت زمان بیشتری تمیز و سالم باقی بمانند.
عملکرد بعضی محصولات خانگی به وسیله علم نانو افزایش پیدا کرده است.پاک کنده های آنتی باکتریال،درزگیرها،فیلترهای تهویه هوا مثال هایی در این زمینه هستند.
محصولات مراقبت شخصی مانند ضدآفتاب ها و لوازم آرایشی بهداشتی هم با استفاده از نانوتکنولوژی قابل ارتقاء می‌باشند.
بسته بندی غذاها با استفاده از مواد تولید شده به روش نانوتکنولوژی از هدررفت و آلودگی احتمالی آنها جلوگیری می‌کند.
محصولات دارویی با سایز ذرات نانو بسیاری اوقات عملکرد بهتر و عوارض جانبی کمتری دارند.

ارزیابی ریسک و نگرانی های مطرح درمورد نانو تکنولوژی

  • ۱) براساس سمیت مواد در سایز بالک آنها برای مثال نقره، نمی‌توان سمیت همین مواد در سایز نانو را پیش بینی کرد.
  • ۲)نانوذرات قابلیت ماندگاری در محیط زیست و متراکم و انبار شدن دارند.
  • ۳)نانوذرات انباشته شده در محیط زیست میتوانند وارد چرخه غذایی شوند و سمیت ایجاد کنند.
  • ۴)نانوذرات میتوانند تاثیر پیش بینی نشده ای روی سلامت انسان داشته باشند.
  • ۵)سرعت تحقیق و توسعه در زمینه نانوتکنولوژی از سرعت عملی و صنعتی شدن محصولاتش بیشتر است.

(national nanotechnology initiative(nni

این سازمان، یک ارگان تحقیق و توسعه دولت آمریکاست که فعالیت های ۲۰ دپارتمان مستقل و غیر مستقل را زیر نظر دارد.
از سال ۲۰۰۱ این سازمان مبلغی در حدود ۲۵ بیلیون دلار در زمینه تحقیق،توسعه و تجاری سازی در زمینه نانوتکنولوژی انجام داده است. این سرمایه گذاری باعث شکل گیری کشفیات پیش گامانه ای در زمینه انقلابی در علوم شده.
ایجاد امکانات لازم برای خصوصیت شناسی نانوذرات و هم چنین ساخت ابزار و مواد در مقیاس نانو از جمله اقدامات مهم این سازمان است.این سازمان برای هزاران دانشجوی فارغ التحصیل نشده و یاحتی دانشجوهای پسا دکترا امکانات لازم را برای انجام کارهای تحقیقاتی فراهم مینماید و توانسته ارتباط و پیوستگی خوبی بین تحقیقات به وجود آورد.

دولت آمریکا چگونه از سرمایه گذاری روی فناوری نانو بهره میبرد؟

مواردی مانند تربیت دانشجویان سرآمد ،شکل گیری کمپانی های نانو، کمک هزینه اختراع و حق کپی رایت و ایجاد بخش های خصوصی در این زمینه از تاثیرات این سرمایه گذاری است.
برای مثال بیش از ۱۹۰۰ کمپانی در زمینه تحقیق و توسعه، تولید و فروش محصولات نانوتکنولوژی در سال ۲۰۱۶ در آمریکا شکل گرفته است.
در دسامبر سال ۲۰۱۵ Lux Research تخمین زده است که محصولات فناوری نانو درآمد جهانی در حدود ۱.۶ تریلیون دلار در سال ۲۰۱۴ داشته است و در سال ۲۰۱۸ این مبلغ به ۳.۵ تریلیون دلار افزایش یافته است.

نیازهای نیروی کار آینده نانو چیست ؟!

این تکنولوژی، پتانسیل ایجاد فرصت های شغلی در زمینه های متعددی را دارد.ب عضی از این شغل ها نیازمند مدرک دانشگاهی در این زمینه هستند. مطالعات نشان می دهد که در سال ۲۰۲۰ حدود ۶ میلیون موقعیت شغلی در زمینه نانو وجود دارد که ۲ میلیون از این رقم مربوط به کشور آمریکا است.

شتابدهنده دارویی هنام فارمد، آماده پذیرش طرح‌ها و ایده‌های استارتاپی شما در حوزه نانو فناوری است. کافیست وارد وبسایت شده و ایده خود را ثبت کنید. از صفر راه اندازی استارتاپ تا صد رسیدن به درآمد و صادرات همراه شما هستیم.
شرکت شتابدهنده دارویی هنام فارمد

منابع:
https://www.nano.gov/nanotech-101/what/definition
https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=1134
https://www.chemicalsafetyfacts.org/nanotechnology/

تبلیغات دیجی کول

آیدا مرادی

من آیدا مرادی، دانشجوی داروسازی ورودی ۹۴ دانشگاه علوم پزشکی تهران هستم. در زمینه دراگ دلیوری و روش‌های نوین داروسازی و تولید محتوا فعالیت می‌کنم و خیلی خیلی علاقه مند به خوندن مقاله های به روز دنیا هستم :)

Write a Review

پیشنهاد می‌کنیم این‌ها را هم بخوانید:

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *