موصوع : نانو تکنولوژی
توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده ی پرینت می باشد
مقدمه:
حدود 100 سال پيش كه براي اولين بار مسئله استفاده از انرژي عظيم هسته اي مطرح شد؛ بشر همواره نمي توانست درك تجربي و صحيحي نسبت به اين موضوع داشته باشد، ولي ديري نپاييد كه دانش و تكنولوژي اين انرژي در اختيار بشر قرار گرفت و توانست استفاده از آن را تجربه نمايد. دير زماني اگر كسي مسئله پرواز در آسمان و يا سفر به خارج از اين كره خاكي و گردش بدور آن را مطرح مي كرد، ديگران حتما او را خيال پرداز و مجنون قلمداد مي كردند و يا به خاطر اظهار بعضي حقايق فرد را به توبه در كليسا وامي داشتند! زماني روباتها و ابركامپيوترها كه مي توانستند چندين محاسبه رياضي را در چند ثانيه انجام دهند، فقط در داستانهاي تخيلي نويسندگان پيدا ميشد و اكنون … هميشه در تمامي اعصار وقتي مطلبي فوق دانش و درك مردم آن زمان مطرح مي شد در برابر مخالفتها و انتقادات شديدي قرار مي گرفت ولي بعد از طي روزگار، همگان با پيشرفتهاي فوق العاده در آن زمينه مواجه مي شدند و حتي اين پيشرفت را موجب فراهم آمدن آسايش بيشتر خود مي ديدند و حالا در عصر ما بحث نانوتكنولوژي مطرح شده است، موضوعي كه در تمامي ابعاد زندگي بشر و رشته هاي مختلف علمي ارتباط مستقيم و مؤثر خواهد داشت. نانو تكنولوژي چنان رويكرد و نگرش به تكنولوژي را متحول ساخته كه در صورت تحقق و رسيدن به مقصدي كه ترسيم شده است، شايد بزرگترين جهش انسان براي صعود به قله هاي رفيع علم خواهد بود. اكنون جهان متوجه اين رويكرد متحول كننده شده و متخصصين و دانشمندان در نقاط مختلف اين كره خاكي دست به پژوهش و مطالعات وسيعي در اين زمينه زده اند و طبق گفته برخي از آنان پيشرفتهاي صورت گرفته و روند رو به رشد نانو، بيش از حد حد انتظار و پيش بيني است.
ذرات نانو در همه جا وجود دارند، روبات هاي نانو ميتوانند به حالت هيجان زده و وحشيانه اي رسيده و شروع به تزايد غيرقابل كنترل نموده به گونه اي كه دنيا را به خطر بياندازند. «تكنولوژي نانو» سال هاست كه به وجود آده و ميتوان گفت كه تازه دوران آن فرا رسيده است. چون هم اكنون ما مي توانيم از آن به عنوان پوشش هاي ظريف و نازك استفاده كرده و يا در توليد سلول هاي خورشيدي و حتي ساخت داروهاي ضدسرطان استفاده كنيم. البته موارد استفاده زيادتري براي آن متصور بوده، منتهي آنچه كه اهميت حياتي دارد، اين است كه تكنولوژي نانو به سرعت رو به جلو پيش مي رود و بايد در استفاده و بهره وري از آن، تمامي جوانب در نظر گرفته شده، منافع و خطرات آن دقيقاً بررسي شود.
ابتدا اشاره اي به زمينه هاي نانو مي نماييم. «نانو» از يك كلمه يوناني به نام Dwarf كه به معناي چيزي كه كوچك تر از اندازه معمولي بوده اقتباس شده است. واژه «نانوتكنولوژي» به معني مورد استفاده قرار دادن چيزهايي در طيف ابعادي بين يك الي 100 نانومتر است. اين تكنولوژي نيز همانند بسياري از تعاريف تكنيكي سوالات بي شماري را در اذهان ايجاد كرده كه براي بسياري از آنها هنوز پاسخ مشخص و روشني وجود ندارد.
براي روشن كردن ذهن خوانندگان گرامي به اندازه يك نانومتر بايد بگوييم كه طولي است برابر 9-10*1 يا 000000001/0 متر به زبان ديگر يك ميلياردم متر را يك نانومتر مي گويند. باز هم براي اين كه درك بهتري از مطلب داشته باشيم به نمودار ارائه شده در شكل شماره يك نگاه مي كنيم. در قسمت سمت راست تصوير قطر تار موي انسان كه معادل 000/100 نانومتر است به نمايش درآمده و در بخش كناري آن يعني نزديك ترين تصوير سمت چپ آن يك ذره دود سيگار به نمايش درآمده كه قطر آن در حدود 5000 نانومتر بوده و باز هم سمت چپ آن طول موج رنگ آبي به نمايش گذاشته شده كه معادل 500 نانومتر است. در سمت چپ اين نمودار ميزان فاصله ديسك خوان با صفحه ديسك در هارد كامپيوتر به نمايش درآمده كه معادل 15 نانومتر است. باز هم براي اين كه موردي براي مقايسه داشته باشيم اشاره مي كنيم كه ذرات نانو را ميتوان با ويروس ها و حتي تك مولكول هاي تشكيل دهنده آنها مقايسه كرد.
آنها هم اكنون در اطراف ما وجود دارند.
امروزه موارد استفاده نانوتكنولوژي زياد است كه بسياري از موارد آن از سال 1999 به اين طرف طي مقالات متعددي انتشار يافته است. اين روزها از ذرات نانوسيليكا كه يك نوع ماده معدني شامل سيليكون و اكسيژن است براي توليد رنگ هاي پوششي استفاده شده كه مزيت آنها قابليت الكترواستاتيك بودن آنهاست، ضمن آن كه باعث تقويت و پايداري محصول نهايي ميشوند. اين ذرات ابتدا در محلول رنگ به صورت شناور درآده و سپس در طي پروسه خشك شدن با آرايش خاصي كه به آن آرايش تقاطعي مي گويند به يكديگر متصل مي گردند. ماحصل استفاده از ذرات نانو در رنگ هاي مختلف اين است كه پايداري آنها در مقابل خش پذيري سه برابر رنگ هاي معمولي است.
شركت «هايپريون كاتاليست اينترنشنال» در ساخت خطوط انتقال سوخت كه از جنس پلاستيك بوده از نانو تيوب ها به عنوان حلقه هاي اتصال دهنده استفاده كرده است. اين تيوب ها در واقع رشته هاي ظريفي از كربن بوده كه وجود آنها مانع تجمع بار الكتريكي شده كه ممكن است به تجهيزات الكترونيكي اتومبيل صدمه بزند.
امروزه ما اجزاي نانو را تقريباً در همه جا مشاهده مي كنيم از قطعات زينتي اتومبيل گرفته تا حسگرهايي كه وظيفه شان كنترل ميزان انحراف اتومبيل بوده و از پرده هاي محافظ در مقابل نور آفتاب گرفته تا توپ هاي تنيس. وجود نانو در همه جا باعث گرديده كه يك مهندس به نكته ظريفي اشاره كند: «ما عادت كرده ايم كه نانوتكنولوژي را شيمي بناميم. البته بين اين دو تفاوت فاحشي وجود دارد. ميزان فضايي كه نانوتكنولوژي در برمي گيرد و اشغال مي‌كند چيزي است حدفاصل مشخصه هاي حجمي مواد و آنچه كه در سطح اتم آن اتفاق مي‌افتد و روي ميدهد. تغييرات اندازه اي در اين حد عمدتاً باعث مي گردد كه ويژگي هاي هر ماده اي دچار دگرگوني كلي شده و با مشخصات اوليه خود به طور كلي تفاوت پيدا كند.» به طور مثال عنصر طلا در حالت عادي عنصري است فاقد هر گونه حركت و تاثيرگذاري اما نانوگلد يا ذرات نانوي طلا فعال بوده و به وسيله آنها ميتوان يك كاتاليست يا مبدل ارزشمند را توليد كرد.
مثال ديگر ميتواند عنصر كربن باشد. الماس و گرافيت يا زغال اشكال شناخته شده اين عنصر در حالت عادي هستند. اما علاوه بر اين ها شكل شناخته شده ديگري از كربن وجود دارد كه به آن Buchy Ball مي گويند كه تماما از مولكول هاي كربن ساخته شده و فرمول شيميايي آن C60 است. از ذرات نانوي اين عنصر يا ماده شيميايي در ساخت و توليد پانل هاي خورشيدي و داروهاي ضد سرطان استفاده ميشود.
آيا آنها ميتوانند بشريت را نابود كنند؟
زماني كه بحث به اين جا كشيده ميشود، در واقع ذرات نانو ملاحظات سلامتي و بهداشتي را نيز در بر ميگيرد. از آنجايي كه باكي‌بال ها به اندازه ويروس ها هستند بنابراين به راحتي قادرند به درون سلول هاي حياتي نفوذ كنند و طبيعتاً قادرند اثرات مخرب و ويرانگري نيز داشته باشند.
به باكي بال ها اسفنج هاي الكتروني نيز مي گويند كه قادرند نسبت به جذب الكترون هاي آزاد كه در مولكول هاي مجاور قرار دارند اقدام كنند. وقوع چنين رويدادي در درون موجودات زنده ميكروسكوپي باعث مي گردد كه وضعيت شيميايي آنها دچار دگركوني كلي شده و يا به طور كلي نابود شوند. در طي انجام يك سري مطالعات مشخص گرديد كه شنا كردن يك نوع ماهي در فضايي كه كربن از نوع باكي بال در آن وجود داشته باشد منجر به آسيب ديدگي مغز ماهي مي گردد.
در آزمايش ديگر پي برده شد كه موش هاي آزمايشگاهي كه در مجاورت مقادير زيادي از نانو تيوب هاي كربن قرار مي گيرند دچار صدمات شديد بافت هاي ريوي مي گردند. بنابراين ترس از اين كه ذرات نانو از رنگ هاي پوششي و يا ساير موارد استفاده آن جدا شده و خود طيف جديدي از آلودگي را ايجاد كنند وجود دارد. در اين مورد ميتوان مثالي زد و آن اين كه زماني كه آزبست كشف شد به آن، الياف معجزه گر خطاب مي كردند ولي همين اليفا چند سالي است كه به عنوان الياف خطرناك مطرح شده و در بسياري از كشورها استفاده از آن ممنوع است.
وضع قانون همواره كار آساني نيست. معمولاً ايمني يك ماده تحت تأثير آرايش شيميايي آن است. اما مجدداً يادآور مي شويم كه خواص مواد نانو اغلب با تغيير اندازه، تغيير مي‌كند. به طور مثال محققين خاطرنشان ساخته اند كه ذرات نانو كه در اثر تنفس وارد ريه ميشوند معمولاً خطرناك تر از همان مواد هستند كه اندازه شان بزرگ تر است و موضوع ناخوشايندتر اين است كه اين تفاوت در ميزان سمي بودن در سطح نانو نيز اتفاق مي افتد يعني درجه سمي بودن ميتواند از يك نانومتر شروع شده و تا 100 نانومتر افزايش پيدا كند.
فهرست مطالبمقدمه: 1
آنها هم اكنون در اطراف ما وجود دارند. 4
آيا آنها ميتوانند بشريت را نابود كنند؟ 6
مراقب بودن 9
ذرات بسيار كوچك، پتانسيل بسيار بالا 12
نانوليتوگرافي 14
اهميت اندازه 15
سال 1959 نخستين رجوع به دنياي نانو 17
فناوري نانو 18
مواد نو 24
نانو مواد 25
وسايل محاسباتي نانو 27
توليد مولكولي و نانو روباتها 30
گستره احتمالات تا سال 2015 31
تشديد ماهيت چند رشته اي تكنولوژي 33
آهنگ شتابدار تغيير 34
ضرورت گسترش و تعميق روزافزون آموزش 34
افزايش طول عمر 36
محدود شدن حريم خصوصي افراد 36
رقابت بين‌المللي 37