مقاله کامل در مورد نانو تكنولوژي

نانو تكنولوژي
محقق: محمد شهرتي فر- مهندسي برق- الكترونيك
مقدمه:
حدود 100 سال پيش 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 اين انرژي فوق العاده را تجربه نمايد.
ديرزماني، اگر كسي مسئله پرواز در آسمان و يا سفر به خارج از اين كره خاكي و گردش به دور آن را مطرح مي كرد، ديگران حتماً او را خيال پرداز و مجنون قلمداد مي كردند و يا به خاطر اظهار بعضي حقايق فرد را به توبه در كليسا وا مي داشتند! زماني روبات ها و ابركامپيوترها كه چندين محاسبه رياضي را در چند ثانيه انجام مي دهند، فقط در داستانهاي تخيلي نويسندگان پيدا مي شد و اكنون …
هميشه و در تمامي اعصار، وقتي مطلبي فوق دانش و درك مردم آن زمان مطرح مي شد، در برابر مخالفت ها و انتقادات شديدي قرار مي گرفت ولي بعد از طي روزگار، همگان با پيشرفت هاي فوق العاده در آن زمينه مواجه مي شدند و حتي اين پيشرفت را موجبات
فراهم آمدن آسايش بيشتر خود مي ديدند و حالا در عصر ما بحث نانو تكنولوژي 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 باشد. 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 پيشرفت هاي صورت گرفته و روند رو به رشد نانو، بيش از حد انتظار و پيش بيني شده است.
مطمئناً با بودجه هاي كلان تخصيص داده شده و تحقيقات گسترده در آينده اي كاملاً نزديك، انسان خواهد توانست در چيدمان اتم به اتم مواد به دلخواه دخالت كند و وسايل و تجهيزات مورد نياز خود را با هر اندازه و كيفيت و شكلي توليد كند. همان طوري كه بسياري از مباحث علمي از درون فعاليت ها و پژوهش هاي نظامي به دنياي علم راه پيدا كرده است و يا مانند دانش هسته اي سرانجام در مبحث نظامي مورد سوء استفاده قرار گرفته است، دانش نانو نيز از اين مستثني نخواهد بود و
سرانجام در زمينه هاي نظامي به پيشرفت هاي قابل ملاحظه اي خواهد رسيد كه در آن وقت دانش هسته اي يكي از زيرشاخه هاي نانو به شمار خواهد آمد با توجه به اهميت اين مسئله مسلم خواهد بود كه از دانش نانو به مراتب استفاده هاي سوء بسيار هولناكتر و تهديد آميزتر صورت خواهد گرفت.
در پي انقلاب ميكروالكترونيك، اكنون جهان در آستانه ورود به انقلاب نانو تكنولوژي با فن آوري ذره اي قرار دارد كه آغازيست براي نوآوري هاي بيشمار در آينده، به گفته كارشناسان، اين تكنولوژي نوين در آينده اي نزديك با تأثير و بسياري از بخش هاي اقتصادي، وضع موجود را به كلي دگرگون خواهد كرد با كمك اين تكنولوژي توليد اشياء با خصوصيات جديد از جمله قدرت درك و گويش توسط ذره هايي كه اندازه هركدام از آنها يك ميليون از ميليمتر بيشتر نيست امكان پذير مي شود با كمك اين تكنولوژي آنچه در گذشته اي نزديك غيرممكن بود، تحقق پيدا خواهد كرد.
بدون ترديد اندازه هر چيزي اهميت خاصي دارد، ولي نبايد تصور كرد كه حجم بزرگتر به معناي بهتر است چرا كه حتي ستارگاني كه شب هنگام در آسمان خداوندي مي درخشند انرژي نوري خويش را از ذرات بسيار ريزي به نام اتم ها كه ساختار تمام هستي از آنهاست مي گيرند. جهان اتم ها و مولكولها امكانات
نامحدودي را در اختيار دانشمندان و مهندسين قرار داده كه بتوانند به تحقيقات جامع تر و گسترده تر دست پيدا كنند. يكي از اهداف آنها به زبان ساده عبارت است از ايجاد و ساخت سيستم هاي كاملاً مستقيم از اتم ها مولكول ها تا حداكثر مينياتوري كردن را بتوانند به دست آورند. هدف ديگر ايجاد ويژگي و خصوصيات و ويژگي هايي كاملاً غيرمعمول در مواد با استفاده از افزودن اتم هاي مختلف به آنهاست؛ نانو واژه اي است كه كارشناسان با استفاده از آن مي توانند به اهدافي كه ذكر شد دست پيدا كنند. اين چيزي است كه سي سال پيش حتي روياي دست يافتن بدان در تصور بشر نمي آمد؛ بنابراين امپراطوري ريزترين ذرات به وسيله نانومتر بايك ميلياردم متر اندازه گيري مي شود. اميدواري بسيار نسبت به نانو به وجود آمده چرا كه با كمك آن مي توان ماشين هاي هرچه كوچكتر ساخت كه به وسيله تراشه هاي هرچه كوچكتر و همين طور ترانزيستورهاي خيلي كوچك كنترل شوند. در انتهاي زنجيره سازي در تكنولوژي نانو چيزي كه به وجود مي آيد روباتهاي بسيار كوچكي هستند كه قادرند از مويرگهاي بدن انسان نيز عبور كنند و با از ميان برداشتن رسوبات چربي اقدام به ترميم سلول هاي آسيب ديده بنمايند.
سال 1959 نخستين رجوع به دنياي نانو بود؛ در اين سال فيزيكدان بسيار معروف آمريكايي يعني
ريچارد فيليپس فينمن كه برنده جايزه نوبل نيز شده بود در انيستيتوي تكنولوژي كاليفرنيا اصول اوليه نانو را پايه گذاري كرد و او اولين فردي بود كه ديدگاه هايي در خصوص امكانات دنياي نانو پيدا كرد و همان طوري كه معمول نوابغ بوده است ديدگاه خود را با كلامي ساده و بدون اين كه از قبل مطلبي را در اين خصوص تهيه كرده باشد اين چنين بيان كرد:
«آن پايين فضاي بسيار بزرگي وجود دارد.»
فينمن اولين كسي بود كه نموداري از يك مسير را در دنياي نانو ترسيم كرد و اين راهي بود مستقيم به داخل دنياي اتم ها و مولكول ها. همانگونه كه به نظر او رسيد، اين موضوع امكان پذير بود كه بتوان در اطراف اتم ها به طور معلق و شناور درآمد و آنها را به گونه اي آرايش داد كه سازه اي كه از اين آرايش به وجود مي آيد اندازه اي كمتر از ده هزارم ميليمتر داشته باشد. نظرات او تا اواسط دهه هفتاد ميلادي به همان صورت اوليه معتبر باقي مانده بود ولي در آن تاريخ زيست شناسان كشف كردند كه چگونه مي توان مولكولهاي «دي ان اي» را از يكديگر تفكيك كرد و اين از اهميت زيادي برخوردار بود، چون تمامي اطلاعات اجدادي موجودات زنده بر روي مولكولهاي «دي ان اي» ذخيره شده است.
با عنايت به موفقيت هاي به دست آمده در قدم هاي اول در آزمايشگاه ژنتيك، هدف فينمن در خصوص ساخت ماشين هاي غيرآلي از اتمها مجدداً در دستور كار قرار گرفت. اما تا قبل از سال 1980 ميلادي حتي قويترين و مجهزترين ميكروسكوپ هاي الكتروني نيز تصويري گنگ و نامشخص از اتمها را نشان مي دادند و بنابراين لمس آنها و احياناً اعمال هرگونه تغييري بر روي آنها غيرممكن بود. اما در آن سال ميكروسكوپ هاي اتمي كشف شدند، در اين ميكروسكوپها از نوكهاي فوق العاده ظريف و كوچك با عرض حدود يك ميلياردم متر استفاده مي شد كه بتواند راه خود را به سمت سطوح مختلف پيدا كند و در همان از حسگرهاي پيشرفته اي استفاده كرد و اين اجازه به اتم ها داده شود كه اطراف آنها به ميل خود بچرخند. نخستين باري كه محققين موفق شدند چنين مجموعه اي را انجام دهند سال 1989 بود و آن هم تفكيك 15 اتم «زنون» بود.
البته اخيراً خبري از سوي محققين آمريكايي منتشر شد كه حكايت از حك كردن كلمات انجيل بر روي يك تار موي انسان داشت و نيز توسط آنها اذعان شد كه اولين بار بحث بر روي ذرات توسط ارسطو و سقراط انجام گرفته است؛ به هر حال جاي بسي خوشحالي است كه نانو تكنولوژي را به ماركوپلو نسبت نداده اند!
پژوهشگران در مطالعات سلولي از نانو كريستال هاي نيمه رسانا به عنوان ابزار «فلورسنت ساز» براي تشخيص سلول هاي سرطاني استفاده مي كنند. پيتر باركر، رهبر پروژه اي در آزمايشگاه هاي مختص مطالعه سرطان مي گويد: «نانو كريستال ها نويد پيشرفت هاي قابل توجهي در رنگ هاي ارگانيك را مي دهند» او مي گويد: «ذرات نانو امكان تشخيص سرطان سينه را به طور دقيق تر، مطمئن تر، و سريع تر فراهم مي كنند. اما تحقيقات پزشكي بيش از هر نوع كاربرد علمي ديگر نياز به امنيت و نظارت اخلاقي دارد. بعضي عناصر احتمالاً سمي هستند، پس بنابراين آزمايش بر روي انسان خيلي زود است. دانشمنداني كه روي تكنولوژي نانو كار مي كنند به كشف جالب ديگري نيز نائل آمده اند. آنها دريافته اند كه اتم ها سر و صدا ايجاد مي كنند. اتم ها توسط يك جريان الكتريكي خاصي كه به جريان «تونلينگ» معروف است از موقعيتي به موقعيت ديگر جابه جا مي شوند. كنترل صداي اين جابه جايي نوعي سروصدا شبيه «صداي اعتراض اتم ها» را نشان مي دهد.
جهش به جلو و عقب بين محل استقرار اتم و جايي كه ما مي خواهيم آن را قرار بدهيم چنين سروصدايي ايجاد مي كند. يكي از اهداف محققين ساخت موادي با هزاران اتم است، بدين صورت كه ساختار مورد نظر به

فایل : 39 صفحه

فرمت : Word