فناوری نانو
فناوری نانو
فناوری نانو یا نانوتکنولوژی رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. در واقع نانو تکنولوژی فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی - عمدتاً متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک - از خود نشان می‌دهند. نانوفناوری یک دانش به شدت میان‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون مهندسی مواد، پزشکی، داروسازی و طراحی دارو، دامپزشکی، زیست شناسی، فیزیک کاربردی، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی شیمی نیز مربوط می‌شود. تحلیل گران بر این باورند که فناوری نانو ، فناوری زیستی (Biotechnology) و فناوری اطلاعات (IT) سه قلمرو علمی هستند که انقلاب سوم صنعتی را شکل می دهند.[۴] نانو تکنولوژی می‌تواند به عنوان ادامهٔ دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح‌ریزی دانش کنونی بر پایه‌هایی جدیدتر و امروزی‌تر باشد.
ایران در فناوری نانو مقام هشتم را در دنیا داراست.[۱]
محتویات
[نهفتن]تاریخچه فناوری نانو[ویرایش]
در حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح، دموکریتوس فیلسوف یونانی، برای اولین بار واژه اتم را که در زبان یونانی به معنی تقسیم نشدنی است، برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد. از این رو شاید بتوان او را پدر فناوری و علوم نانو دانست.
نانو ریشه یونانی "نانس" به معنی کوتوله می‌باشد.[۲] فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم می‌باشد که در تمامی گرایشات علمی راه یافته است تا جایی که در یک دههٔ آینده برتری فراینده‌ها، وابسته به این تحول خواهد بود.[۳] ماهیت فناوری نانو توانایی کارکردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از آن در ابعتد بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر، با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتم‌ها یا مولکول‌ها با استفاده از مواد، وسایل و سیستمهایی با توانایی‌های جدید و با تغییر این ساختارها و رسیدن به بازدهی بیشتر مواد می‌باشد. در واقع اگر همه مواد و سیستم‌ها ساختار زیربنایی خود را در مقیاس نانو ترتیب دهند؛ آنگاه تمام واکنش‌ها سریع‌تر و بهینه‌تر صورت می‌گیرد و توسعه پایدار پیش گرفته می‌شود.[۲]از جمله دستاوردهای فراوان این فناوری کاربرد آن در تولید، انتقال، مصرف و ذخیره سازی انرژی با کارایی بالاست که تحول شگرف را در این زمینه ایجاد می‌کند.[۳]از اینرو دست‌اندرکاران و محققان علوم نانو در تلاش اند تا با استفاده از این فناوری به آسایش و رفاه بیشتر در درون و برون ساختمان با یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا و صرفه‌جویی در هزینه‌ها بخصوص در مصرف منابع انرژی و در نهایت به توسعه پایدار دست یابند. فناوری نانو منجر به تغیرات شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهد داد.
مراحل فن‌آوری نانو[ویرایش]
در مجموع این فناوری شامل سه مرحله می‌باشد:
- طراحی مهندسی ساختارها در سطح اتم.
- ترکیب این ساختارها و تبدیل آنها به مواد جدید با ساختار نانو با خصوصیات ویژه.
- ترکیب اینگونه مواد و تبدیل آنها به ابزارهای سودمند.
انتظار می‌رود که نانو تکنولوژی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده‌ها، محیط زیستی سالم‌تر را فراهم کند..[۴]
محصولات[ویرایش]
محصولات نانو مواد را هم می‌توان به صورت‌های زیر بیان کرد:
- فیلم‌های نانو لایه برای کاربردهای عمدتاً الکترونیکی.
- نانو پوشش‌های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی.
- نانو ذرات به عنوان پیش‌سازنده یا اصلاح ساز پدیده‌های شیمیایی و فیزیکی.[۳]
تعریف استاندارد[ویرایش]
- به طراحی، تعیین ویژگی ها، تولید و کاربرد مواد، ابزار آلات و سیستم‌ها با کنترل شکل و اندازه در مقیاس نانو می گویند.[۵]
- به دستکاری کنترل شده، جاگیری دقیق، اندازه گیری، مدلسازی و تولید مواد در مقیاس نانو می گویند و هدف آن تولید مواد، ابزار و سیستم هایی با ویژگی‌های بنیادی و عملکردهای جدید می باشدپس علم نانو علمی است برای زندگی.[۵]
اصول بنیادی[ویرایش]
یک نانومتر (nm) یک میلیاردیم 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 دی‌ان‌ای 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.[۶]. یا به شکلی دیگر یک نانومتر اندازهٔ رشد ریش یک انسان در طول زمانی است که برای بلند کردن تیغ از صورتش باید بگذرد.[۷]
شاخه‌های اصلی در نانو[ویرایش]
می‌توان موردهای زیر را شاخه‌های بنیادین دانش نانوفناوری دانست:
- نانو روکش ها
- نانو مواد
- نانو پودرها
- نانو لوله ها (نانو تیوب‌ها)
- نانو کامپوزیت‌ها
- مهندسی مولکولی
- موتورهای مولکولی(نانو ماشین‌ها)
- نانو الکترونیک
- نانو مواد نرم
- نانو مکانیک
جستارهای وابسته[ویرایش]
منابع[ویرایش]
- پرش به بالا ↑ جدول وضعیت 30 کشور دنیا در تولید علم نانو
- ↑ پرش به بالا به: ۲٫۰ ۲٫۱ عابدینی، ف. و همکاران. "بررسی و تحلیل چگونگی بهره‌گیری ازفناوری نانو در توسعه معماری پایدار". همایش ملی معماری پایدار و توسعه شهری، بوکان، اردیبهشت ۱۳۹۲.
- ↑ پرش به بالا به: ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ کرامت‌آذر، ز. فیض‌اله بیگی، ا. حاجب، س. "بررسی جایگاه مصالح هوشمند و خود ترمیم در معماری پایدار". اولین همایش ملی معماری، مرمت، شهرسازی و محیط زیست پایدار، همدان، دانشکده فنی شهید مفتح همدان، شهریور ۱۳۹۲.
- پرش به بالا ↑ حق پناه، م. و همکاران. "سازه‌های نو در ساختمان‌های هوشمند با رویکرد معماری پایدار". همایش ملی معماری پایدار و توسعه شهری، بوکان، اردیبهشت ۱۳۹۲.
- ↑ پرش به بالا به: ۵٫۰ ۵٫۱ دیکشنری نانو
- پرش به بالا ↑ Jennifer Kahn (۲۰۰۶). "Nanotechnology". National Geographic ۲۰۰۶ (June): ۹۸-۱۱۹
- پرش به بالا ↑ Jennifer Kahn (۲۰۰۶). "Nanotechnology". National Geographic ۲۰۰۶ (June): ۹۸-۱۱۹.
- ویکی‌پدیای انگلیسی (دسترسی در ۲۱ ژوئیه ۲۰۰۷)
- آمریکا نیز با 41.1 درصد، رتبه 83 را کسب کرده است. کره جنوبی که رتبه چهارم را در تولید علم نانو دارد در بخش مشارکت با 30.9 درصد مشارکت رتبه 88 جهان را اشغال کرده است.بر اساس رتبه بندی پایگاه اینترنتی استت نانو ایران با رتبه 8 در تولید علم نانو، کمترین سهم را در مشارکت تولید علم در علوم نانو داشته و بعد از آن به ترتیب چین، هند، تایوان و کره جنوبی قرار دارند و عربستان سعودی با انتشار 910 مقاله علمی بیشترین میزان مشارکت جهانی را در این حوزه داشته است.نظریادتون نره
به گزارش مهر، پایگاه اینترنتی استت نانو (StatNano) در گزارشی سهم مشارکت کشورها در تولید علوم نانو را بر اساس شاخص همکاری بین‌المللی بررسی کرده است. مطابق این گزارش همکاری بین‌المللی، راهبردی برای تسهیل شرایط جهت رسیدن به اهداف علمی است.
برای بررسی این شاخص، سایت StatNano با یک عبارت جستجوی ویژه و با استفاده از بانک اطلاعات ISI Web of Knowledge، مقالات نانوی کشورهای مختلف و میزان همکاری آنها را در سال 2012 استخراج کرده که نتایج آن در فهرستی که بر روی سایت منتشر شده، آمده است.
30 کشور اول جهان از نظر تعداد مقالات ISIتقریبا 82 درصد علوم‌نانو را در سال 2012 تولید کرده‌اند.
در این فهرست، چین رتبه اول و آمریکا در مقام دوم قرار دارد. هر چند چین بیشترین تعداد مقالات را در سال 2012 تولید کرده است اما یکی از کمترین مشارکت‌ها را در میان 30 کشور اول داشته است، به طوری که در میان 96 کشور جهان از نظر مشارکت با 19.7 درصد مشارکت رتبه 93 را به خود اختصاص داده است.
آمریکا نیز با 41.1 درصد، رتبه 83 را کسب کرده است. کره جنوبی که رتبه چهارم را در تولید علم نانو دارد در بخش مشارکت با 30.9 درصد مشارکت رتبه 88 جهان را اشغال کرده است.
بر این اساس کشورهای برتر در تولید علم، برای تولید علم کمتر به مشارکت می‌پردازند در حالی که کشورهای ضعیف‌تر، تمایل بیشتری به همکاری دارند. در میان 30 کشور اول تولید کننده علم همچنین، ایران با رتبه 8 در تولید علم نانو، کمترین سهم را در مشارکت (17.3 درصد) داشته و بعد از آن به ترتیب چین، هند، تایوان و کره جنوبی قرار دارند.30 کشور اول دنیا در نانوردیف نام کشور مقالات علمی منتشر شده در سال 2012 سهم مشارکت بین المللی در تولید علم نانو 1 چین 27896 19.7 2 آمریکا 19585 41.1 3 آلمان 6894 58.55 4 کره جنوبی 6804 35.41 5 ژاپن 6635 35.41 6 هند 6023 24 7 فرانسه 4759 59.7 8 ایران 3597 17.3 9 انگلستان 3575 65.7 10 اسپانیا 3400 58.2 11 ایتالیا 3185 52.9 12 تایوان 3057 24.1 13 روسیه 2838 38.9 14 کانادا 2578 49.1 15 استرالیا 2237 60.1 16 سنگاپور 1956 54.1 17 برزیل 1531 36.4 18 سوئیس 1528 68.2 19 لهستان 1437 46.1 20 هلند 1316 63.9 21 سوئد 1223 69.2 22 ترکیه 1037 34.3 23 بلژیک 1018 68.4 24 مالزی 915 49.7 25 عربستان سعودی 910 78.7 26 پرتقال 788 63.8 27 مکزیک 800 56.3 28 رومانی 731 45.6 29 فنلاند 680 67.9 30 اتریش 672 71.2