Seunggi & Baek Hyerim طراحان این نوت بوک هستند که اظهارداشتند: این سیستم با استفاده از مخزن خارجی آب کارمی کند.درواقع plantbook به طور مداوم جذب آب را انجام داده وبا استفاده از عمل الکترولیز وذخیره سازی انرژی بوسیله یک صفحه خورشیدی که در بالای نوت بوک قرار دارد کار میکند. در این فرایند از هیدروژن به عنوان منبع انرژی استفاده میگردد و نهایتا اکسیژن نیز انتشار می یابد .یک led سبزرنگ نشان دهنده شارژ باطری ومقدار ظرفیت اضافه را نشان می دهد.

پژوهشگران دانشگاه کاليفرنياي جنوبي روش جديدي ارائه کردند که با استفاده از آن مي‌توان پيل‌هاي خورشيدي ارزان و پايدار از جنس نانوبلورها تهيه کرد. اين پيل‌‌ها به‌قدري کوچک هستند که مي‌توان آنها را درون جوهر ريخت يا روي يک سطح تميز چاپ کرد.

اين نانوبلورهاي خورشيدي ابعادي در حدود 4 نانومتر دارند – يعني مي‌توان 250 ميليارد عدد از آنها را در نوک سوزن قرار داد. اين مواد را مي‌توان درون محلول ريخت و پيل‌هاي خورشيدي را روي سطوح مختلف چاپ نمود.

اين گروه تحقيقاتي يک پوشش سطحي جديد براي اين نانوبلورها ارائه کرده است که با استفاده از سلنيد کادميم ساخته مي‌شود. مقاله‌اي که اين گروه تحقيقاتي نوشته‌اند به‌عنوان موضوع داغ در نشريه بين المللي شيمي معدني

پيل‌هاي خورشيدي نانوبلور مايع نسبت به پيل‌هاي خورشيدي ساخته شده از ويفرهاي سيليکوني تک بلوري بسيار ارزان‌تر است، مشکل اين پيل‌ها آن است که کارايي پايين‌تري نسبت به پيل‌هاي تک بلوري دارند. پژوهشگران اين پروژه مشکل کارايي اين پيل‌هاي مايع را حل کرده‌اند، آنها سيالي پايدار ساخته‌اند که هدايت الکتريکي بالايي دارد.

در گذشته مولکول‌هاي ليگند آلي به نانوبلورها متصل مي‌شدند تا با اين کار نانوبلورها را پايدار کرده و مانع از چسبيدن آنها به‌هم شوند. مشکلي که پيش مي‌آيد آن است که با اين اتصال بلورها به‌صورت عايق در مي‌آيند در نتيجه فاجعه‌اي در رسانايي الکتريکي بلورها پيش مي‌آيد. اين موضوع يک چالش بزرگ در اين حوزه محسوب مي‌شود.

پژوهشگران ليگند جديدي سنتز کردند که نه تنها موجب پايدار شدن نانوبلورها مي‌شود بلکه با ايجاد پلي ميان نانوبلورها موجب انتقال جريان در طول نانوبلور مي‌شود.

محققان در دماهاي پايين فرآيند پوشش‌دهي را انجام دادند که در نتيجه پيل خورشيدي روي پلاستيک چاپ شد، اين کار بدون مشکل ذوب شدن انجام گرفت. با اين فناوري مي‌توان پيل‌هاي خورشيد انعطاف‌پذير را روي سطوح مختلف با اشکال متنوع ايجاد کرد.

در قدم‌هاي بعدي، محققان اين پروژه درصدداند تا نانوبلورهايي از مواد ديگر، به‌جز کادميم، توليد کنند زيرا اين ماده به‌دليل سمي بودن محدوديت‌هاي زيادي در استفاده در محصولات تجاري دارد. البته هنوز راه درازي براي تجاري‌سازي اين فناوري و ورود آن به بازار وجود دارد. اين پروژه توسط بنياد ملي علم تحت حمايت مالي قرار گرفته است.

منبع: نانو

لینک اصلی مطلب:

این کشف که در EPFL صورت گرفت، نقش مهمی در علم الکترونیک خواهد داشت، به طوری که برای ما این امکان را ایجاد می‌کند که ترانزیستورهایی کوچک‌تر با بازده انرژی بالاتر بسازیم. لابراتوری نانوالکترونیک و سازه‌ها (LANES=Laboratory of Nanoscale Electronics and structures) اخیرا molybdenite (یا MoS2) را رونمایی کرد که درواقع یک نیمه‌هادی بسیار موثر در این زمینه است. این ماده‌ی معدنی که در طبیعت بسیار یافت می‌شود، اصولا به عنوان آلیاژهای فولاد یا افزودنی برای گریس‌ها استفاده می‌شود. ولی تاکنون کسی در مورد استفاده از آن در علم الکترونیک به صورت گسترده مطالعه نکرده بود.

این یک مدل دیجیتالی است که نشان می‌دهد چگونه molybdenite می‌تواند به ترانزیستور تبدیل شود.

100,000 برابر انرژی کمتر

Molybdenite یک ماده‌ی دو بعدی و بسیار کوچک است که می‌توان به سادگی از آن در تکنولوژی استفاده کرد. پروفسور Andras Kis در EPFL به همراه همکارانش، آقای Radisavljevic، پروفسور Radenovic و آقای Brivio روی این پروژه کار کرده‌اند. به گفته‌ی پروفسور Andras Kis، این ماده یک قابلیت خوب برای ساخت ترانزیستورهای بسیار کوچک، دیود‌های نورانی (LED) ، و سلول‌های خورشیدی دارد. وی مزایای این ماده را با دو ماده‌ی دیگر مقایسه کرد: سیلیکون که در حال حاضر ماده‌ی اولیه قطعات در الکترونیک و چیپ‌های کامپیوتری است و گرافن (یکی از آلوتروپ‌های کربن) که در سال ۲۰۰۴ کشف شد و به دنبال آن فیزیک‌دانان Andre Geim و Konstantin Novoselov از دانشگاه منچستر، در سال ۲۰۱۰ جایزه‌ی نوبل را به خود اختصاص دادند.

یکی از مزایای molybdenite این است که نسبت به سیلیکون که یک ماده‌ی سه-بعدیست، فضای کمتری را اشغال می‌کند. به گفته‌ی آقای Kis ، “روی یک ورقه‌ی molybdenite با ضخامت ۰٫۶۵ نانومتر، الکترون همان میزان آزادی را دارد که روی ورقه‌‌ی سلیکونی با ضخامت ۲نانومتر دارد. این درحالیست که استفاده از یک قطعه سیلیکون با این ضخامت غیر ممکن است.”

از مزایای دیگر molybdenite می‌توان به ساخت ترازیستورهایی با مصرف ۱۰۰,۰۰۰ برابر انرژی کمتر نسبت به ترانزیستورهای سیلیکونی اشاره کرد. یک نیمه‌هادی با یک گَپ باید استفاده شود تا تارنزیستور را خاموش و روشن کند و گپ ۱٫۸الکترون‌ولتی molybdenite برای این هدف بسیار مناسب است.

بهتر از گرافن (Graphene)

در فیزیک حالت جامد، تئوری باند (band) راهی است برای نشان دادن انرژی الکترون‌ها در یک ماده‌ی داده شده. در نیمه‌هادی‌ها فضاهای بدون الکترون بین این باندها وجود دارند که به آن‌ها گپ باند (band gap) می‌گویند. اگر آن گپ خیلی بزرگ یا خیلی کوچک نباشد، برخی از الکترون‌ها می‌توانند به داخل گپ بپرند و این موضوع درجه‌ی بالاتری از کنترل الکترون در رابطه با رفتار الکتریکی آن ماده را مهیا خواهد کرد که درنتیجه، خاموش و روشن کردن ترانزیستور آسان‌تر می‌شود.

وجود این گپ در molybdenite حتی آن را نسبت به گرافن برتری می‌بخشد. اکثر دانشمندان بر این باور هستند که این ماده آینده‌ی علم الکترونیک را رقم خواهد زد.

منبع :Physorg

امروزه از طرفی به دلیل کاهش یافتن منابع اولیه انرژیهای فسیلی در دنیا و از طرف دیگر به دلیل ایجاد آلودگیهای شدید زیست محیطی در اثر افزایش مصرف این منابع، توجه خاصی به منابع جدید تامین انرژی مانند انرژیهای خورشیدی، بادی و … می‌شود. اما استفاده از این منابع مستلزم دستیابی به تکنولوژی تبدیل کننده این پتانسیل‌ها به انرژیهای الکتریکی، مکانیکی و … است. (مثل پیلهای سوختی، سلهای خورشیدی و …)

از سوی دیگر، نانوتکنولوژی، به سبب بهبود کیفی ابزارها، مصرف کمتر مواد اولیه، مصرف کمتر انرژی، کاهش تولید مواد زائد و افزایش سرعت تولید در کشورهای پیشرفته به عنوان مهمترین روش تولید و ساخت این ابزارها، مطرح است. همچنین به کمک این فناوری گام‌های موثری در جهت کاهش آلودگی زیست محیطی حاصل از سوخت‌های فسیلی، برداشته شده است. از این رو از مهمترین بسترهای بکارگیری نانوتکنولوژی در ساخت و تولید مبد‌‌‌ل‌های انرژیهای نو (مثل سلهای خورشیدی و پیلهای سوختی)، کاهش آلاینده‌های زیست محیطی نیروگاههای گازسوز (با استفاده از کاتالیست‌های احتراق) و افزایش راندمان این نیروگاه‌ها (با بکارگیری نانوپوشش‌ها و نانومگنت‌ها) است.

آقای مهندس هادی بیرامی از کاربردهای نانو در الکترونیک می‌گویند...

هیتنا: اگر کوچکی فوق العاده ی یک جزء، از طراحی ابزار لازم برای تولید آن جلوگیری کرد چه باید کرد؟ یک روش ممکن "آموزش دادن" به تک تک اجزاء برای مونتاژ خودکار برای ایجاد محصول دلخواه است. برای ساخت یک دستگاه الکترونیکی نانو ، گروهی از محققانINT به رهبری ماریو روبن یک ترفند از طبیعت الهام گرفتند: چسب های مصنوعی به مولکول های مغناطیسی زده شد به طوری که مولکول ها در جای مناسب برروی نانولوله بدون واسطه قرار گرفتند. در طبیعت ، برگ های سبز را از طریق یک فرآیند مشابه خود سازماندهی بدون هیچ گونه برانگیزاننده ای رشد می کنند. اقتباس از اصول اینچنینی در ساخت قطعات الکترونیکی یک تغییر دیدگاه ، یک چیز تازه است.

به گزارش هیتنا و به نقل از ساینس دیلی، نانو سوئیچ تولید شده توسط تیم اروپایی از دانشمندان مرکز ملی de la Recherché Scientifique CNRS در گرونوبل ، انستیتو فیزیک و شیمی Meteriaux در دانشگاه استرسبورگ و INT ساخته شد. یکی از ویژگی های این اختراع جدید این سایت که برخلاف قطعا الکترونیک مرسوم، قطعات جدید شامل موادی مانند فلزات، آلیاژها، و یا کسیدها نیستند بلکه کاملا از مواد نرم مانند مولکول ها و نانولوله های کربن ساخته شده اند.

تربیم ، تنها اتم فلز مغناطیسی ای که در دستگاه استفاده می شود ، در مواد آلی تعبیه شده است. تربیم در میدان های مغناطیسی خارجی به شدت واکنش نشان می دهد . اطلاعات در مورد مسائلی مانند چگونگی جهت گیری این اتمها در چنین میدان های مغناطیسی از طریق نانوتیوب ها منتقل می شود. گروه تحقیقاتی گرونوبل CNRSبه رهبری دکتر ولفگانگ Wernsdorfer موفق به خواندن الکترونیکی مغناطیسم در محیط قطعات نانو شد. این مسئله یک دنیای تازه را پیش روی spintronics که در آن حافظه، منطق و حتی شاید منطق کوانتومی گردهم می آیند، گشوده است.

عمل نانو-دستگاه اسپینترونیک در دماهای پایین در حدود 1 درجه کلوین معادل -272 درجه سلسیوس دماهای پایین در حدود یک درجه کلوین است که -272 درجه سانتیگراد : تابع از spintronic نانو دستگاه در شماره جولای مواد طبیعت (10.1038/Nmat3050 تعداد DOI) تعریف شده است. تلاش هایی توسط این تیم محققان برای گسترش بیشتر دمای فعالیت قطعه در آینده در حال ادامه است.

ری کورزویل نویسنده و متخصص رشته کامپیوتر، در یکی از نوشته‌های خود با صراحت اظهار امیدواری کرده است تا سال 2029 انسان با توجه به روند شناخت و ساخت هوش مصنوعی میتواند رباتی را بسازد که در هوش و تصمیم گیری با انسان برابر باشد.

کورزویل در کنگره آمریکا اعلام کرد که دانشمندان توانسته‌اند با انتقال 7 نانو ربات به بدن موش آزمایشگاهی دیابت او را علاج کرده و انسولین را از منفذهای پوست خارج کنند.

آخرین کتاب کورزویل "شگفتی در راه است، برتری انسان بر بیولوژی" نیز بر اساس پیش بینی‌های علمی او نوشته شده است.

او در این کتاب می نویسد در 25 سال آینده نانو ربات‌ها در خون جاری می شوند و هر نوع بیماری را با نابود کردن عوامل بیماری زا از بین می برند.

به طو ر کلی و همانطور که حتما می دانید نانو رباتیک علم جدیدی است که شامل طراحی ، ساخت و برنامه نویسی ربات است اما نه در هر اندازه ای و در موارد زیر کاربرد دارد:

1) ساخت ربات هایی با ابعاد نانو یا ساخت میکرو ربات هایی که از اجزای نانومتر یک تشکیل شده اند.

2) برنامه نویسی ربات ها

۳) جابجایی ذرات نانومتریک و اسمبل کردن این ذرات

فناوری نانو در قسمت های مختلف زندگی نفوذ کرده و زمانی که نانو با رباتها تلفیق می شود :

بزرگترین معضل در ساخت نانو ربات ها چیست؟

در واقع تاکنون نانوابزارهای کاملاً کاربردی بسیاری مانند موتورها، حسگرها، محاسبه‌گرهای زیست مولکولی و نانوترانزیستورها ساخته شده است.

اما در حال حاضر عمده‌ترین چالش، مجتمع‌سازی چندین بخش مجزا از این نانوابزارها روی یک نانوربات قابل کنترل است، که برای انجام آن هم‌اکنون گروه‌های تحقیقاتی متعددی در نقاط مختلف جهان، طی پروژه‌های میان رشته‌ای با یکدیگر همکاری می‌کنند.

به هر حال، اطمینان از دستیابی به کنترل مناسب بر چنین نانو ماشین‌هایی یکی از موضوعات بحث‌انگیز در راه محقق شدن نانوربات‌هاست و در واقع شما می‌توانید از طریق روش‌های نانومکاترونیک (nanomechatronics) به ارزیابی و محاسبه آن بپردازید.

استفاده از نانو ربات‌ها در انسان پس از انجام صدها آزمایش با تمام جزئیات از ابتدا روی موش‌های آزمایشگاهی ممکن خواهد شد. در واقع، این روند طولانی آزمایشگاهی، برای هر فناوری زیست‌پزشکی جدیدی انجام می‌شود

مانند فناوری‌ نانو پوسته‌ها که با موفقیت روی موش‌های آزمایشگاهی برای مبارزه با سرطان به کار گرفته شد.

استفاده از این نانو پوسته‌ها نتیجة پیشرفت‌های به دست آمده در فناوری‌نانو است و به عنوان یک روش درمانی- دارویی نتایج مثبت و امیدوارکننده‌ای داشته است. با پیشرفت بیشتر در حرکت به سمت نانو ربات‌ها، می‌توان به نتایج مؤثرتر دیگری در زمینة مراقبت‌های بهداشتی امیدوار بود.

منابع انرژی برای نانو ربات ها

مؤثرترین روش برای اینکه نانو ربات ها مدام در حال حرکت و فعالیت باشند ایجاد منابعی از انرژی است که از محیطی که نانو ربات در آن مشغول به کار است فراهم شود.

انرژی جنبشی سیال،اشعه های الکترومغناطیسی که از نور ساطع می شوند گزینه های مناسبی برای منبع انرژی هستند، که این اشعه ها برای فضای کاری باز مورد استفاده قرار می گیرند.

همچنین استفاده از تغییرات دمایی یا کم و زیاد شدن نور نیز گزینه مناسبی هستند.

اما برای یک فضای کاری گسترده انرژی تولید شده از ارتعاش مناسب تر خواهد بود که در محیط های مختلف از جمله محیط بیولوژیک می توان از آن استفاده کرد.

معرفی دو مدل از میکرو- نانو ربات های ساخته شده

ربات پرنده

ساختن بال هایی برای نانو ربات نه تنها تحولی در نوع حرکت نانو ربات است، بلکه کاربرد آن را وسیع تر می سازد.حشرات می توانند با حمل باری در حدود وزن بدنشان پرواز کنند و حداکثر شتابی که به آنها می رسد 10 متر بر مجذور ثانیه است.علی رغم این که این ربات ها برای پرواز به هوا نیازمندند، اما قادر به حرکت در مکان های غیرقابل عبور برای ربات های پا دار نیزهستند.این ربات در مقیاس میکرون هستند و از قوانین آیرودینامیک برای طراحی آنها استفاده شده است.

ربات خزنده

استفاده از این نانو ربات ها علاوه بر اطمینان در سلامتی افراد باعث کاهش هزینه های عمل جراحی نیز می شود. این نانو ربات ها فضاهای کاری دارند که ابزار معمولی قادر به رسیدن به آنها نیستند. سه عامل در این طراحی باید مد نظر قرار بگیرند:

ـ سطح اتصال حداکثر شود.

ـ برای افزایش نیروی اتصال، باری بین سطح عمودی و ربات برقرار شود.

ـ اعمال نیروی جدا کننده در مرحله جدایی

این نانوموتور اولین نمونه موجود در نوع خود نیست، اما دارای یک ویژگی بسیار مهم است که آن را از سایر نانوموتورها متمایز می‌کند.

نانوموتور دانشگاه فلوریدا تنها از یک مولکول dna ساخته شده است. سادگی این نانوموتور موجب افزایش انعطاف‌پذیری آن شده و هنگامی که از این نانوموتور دردنیای واقعی استفاده شود به سادگی می‌توانی آن را بسته به نیازهای خود تغییرداده و در زمینه‌های مختلفی از دارورسانی گرفته تا تولید تجهیزات و ابزارهای مختلف در مقیاس نانو به‌کار گرفت.

هواژی کنگ که دانشجوی مقطع دکتری دانشگاه فلوریدا و یکی از اعضای گروه تولیدکننده نانوموتور است، در این رابطه می‌گوید : سرهم کردن این موتور به دلیل قطعات انگشت‌شمار آن بسیار ساده است و انتظار می‌رود کارآیی بهتری نسبت به سایر نانوموتورهای موجود داشته باشد.

لازم به ذکر است که اندازه این نانوموتور بسیار بسیار کوچک است، ولی کاربردهای گسترده‌ای دارد. اندازه نانوموتور در حالت جمع شده درحدود دو میلیاردم متر است، اما زمانی که باز شود و شروع به کار کند ابعاد آن به 10 تا 12 نانومتر می‌رسد.

بر اساس تحقیقات انجام گرفته، نانوموتور در مقایسه با سلول‌های خورشیدی درصد بسیار بیشتری از انرژی خورشید را به کار می‌گیرد. البته نیروی حاصل از این نانوموتور به دلیل ابعاد بسیار کوچک آن ناچیز به نظر می‌رسد، اما مقیاس این موتور به هیچ‌وجه موجب محدودیت استفاده از آن نخواهد شد.

در آینده ای نه‌چندان دور، این نانوموتور در ابزارهای میکروسکوپی به کار گرفته می‌شود و می‌تواند سلول‌های صدمه دیده را ترمیم کند یا با ویروس‌ها و باکتری‌ها مبارزه کند. البته از نظر منطقی ابزارهایی‌ که با استفاده از نانوموتور ساخته می‌شوند، مانند نمونه‌های بزرگتر که در زندگی روزمره ما کاربرد دارد، نیازمند یک منبع تامین انرژی است.

از آنجا که نانوموتور موردبحث از dna ساخته شده است، از لحاظ زیستی نیز با سلول‌های زنده سازگار است. یکی دیگر از مزایای چشمگیر نانوموتور این است که در فرآیند تبدیل انرژی نور به حرکت هیچ‌گونه ضایعاتی را برجای نمی‌گذارد.

به گفته یان چن، دانشجوی مقطع دکتری در رشته شیمی و یکی از اعضای گروه تحقیقاتی دانشگاه فلوریدا ، تهیه و آماده‌سازی مولکول‌های dna ساده و ارزان است و به‌سادگی می‌توان آن را تکثیر کرد؛ به علاوه این مولکول‌ها کاملاً ایمن هستند.

با تمام این اوصاف استفاده از نانوموتورها در زندگی روزمره چندان آسان نیست. به این معنی که اگر بخواهیم با استفاده از نانوموتورها یک خط تولید راه‌اندازی کنیم یا اتومبیلی را به‌حرکت درآوریم باید میلیاردها نانوموتور را به‌طور همزمان به‌کار گیریم و این نانوموتورها باید کاملاً هماهنگ با هم عمل کنند.

ویهونگ تن، استاد شیمی و زیست‌شناسی و رهبر گروه تحقیقاتی دانشگاه فلوریدا می‌گوید : چالش اصلی ما این است که چطور پس از برخورد نور خورشید با موتور نیروی حاصل از آن را در سطح مولکولی جمع‌آوری و آن را به یک نیروی منسجم و متراکم تبدیل کنیم که در دنیای واقعی کارآیی داشته باشد؟

گروه تحقیقاتی دانشگاه فلوریدا در حال بررسی راه‌حل‌های ممکن برای این مساله است و تن نیز در این رابطه خوشبین است. او می‌گوید : بعضی از نانوساختارهایی که از جنس dna‌ هستند، دارای نانوموتورهایی هستند که به نور عکس‌العمل نشان داده و حرکات مولکولی نانو ساختار را به‌منظور حصول یک نیروی منسجم، هماهنگ می‌کنند.

گروه تحقیقاتی دانشگاه فلوریدا به‌منظور تولید نانوموتور،‌یک مولکول dna را که در لابراتوار کمی تغییر یافته بود، با آزوبنزن ترکیب کردند. آزوبنزن یک ترکیب شیمیایی است که نسبت به نور عکس‌العمل نشان می‌دهد.

حضور یک فوتون با انرژی بالا تنها نتیجه یک رخداد و آن هم کاهش انرژی فوتون مجاور است. محققان در آزمایشی یک گسیل‌گر نور را به یک انتهای نانوموتور متصل کردند تا نحوه حرکت آن را ببینند. انتهای دیگر نانوموتور به یک ابزار جاذب متصل بود که پرتوهای نورگسیل شده را جذب می‌کرد. تجهیزات مورد استفاده گروه تحقیقاتی، شدت نور گسیل شده متناظر با حرکت نانوموتور را ثبت کرد.

ریچارد زیر، استاد رشته شیمی و رییس دانشکده شیمی در دانشگاه استنفورد در این رابطه می‌گوید : تشعشع، موجب حرکت اشیاء مختلف از عقربه دستگاه تابش‌سنج گرفته تا تغییر جهت گل آفتاب‌گردان به سمت خورشید، می‌شود. کاری که پروفسور تن و همکارانش انجام دادند، این است که یک نانوموتور از جنس dna را به‌گونه‌ای هوشمندانه و دقیق تولید کردند که نسبت به پرتوهای نور عکس‌العمل نشان می‌دهد. به اعتقاد من این نانومتور اولین نمونه موجود درنوع خود است.

با توجه به اینکه نانو موتور ساخته شده بسیار کوچک و کم حجم بوده و هیچ صدمه‌ای به محیط زیست وارد نمی‌کند و مهمتر از آن انرژی موردنیاز برای راه‌اندازی آن کاملاً رایگان است، پیش‌بینی می‌شود که در آینده‌ای نه چندان دور به همراه سلول‌های خورشیدی به‌طور چشمگیر مورد استفاده قرار گیرد.

منبع:ایرنا

• 
  

  به نظر می رسد که فناوری نانو به ژنراتور ها هم راه پیدا کرده است. چراکه دانشمندان موفق شدند، یکی از به صرفه ترین نانوژنراتور های جهان را طراحی کنند. این نانوژنراتور می تواند انرژی محیط را جمع آوری کرده و آن را به صورت انرژی الکتریکی در اختیارمان بگذارد. بنابر این می توانیم امیدوار باشیم که روزی دستگاه های الکترونیکی کوچکمان به جای باتری های معمولی از این نانوژنراتور ها استفاده کنند.
  
  
   
  
  
  اما منظورمان از انرژی محیط چیست؟ این واژه در مورد این وسیله دامنه ای گسترده به خود می گیرد. کوچکترین حرکت یا لرزشی می تواند به این نانوژنراتور، انرژی کافی را برای تولید الکتریسیته بدهد. پس می توانید آن را در معرض نسیم ملایم قرار دهید و انرژی الکتریکی دریافت کنید. اگر نسیمی هم نمی وزید؛ می توانید از ضربان قلب خود استفاده کنید! پس قادر خواهید بود که تقریبا از هر راهی دلتان خواست، انرژی الکتریکی دریافت کنید.
  
  
   
  
  
  در نهایت، انرژی الکتریکی تولید شده در خازن های این نانوژنراتور ذخیره می شود. سپس قسمتی از آن صرف برق رسانی به سنسور های دریافت انرژی محیط می شود و انرژی باقی مانده می تواند جایگزین باتری برای هدست بلوتوث شما یا هر دستگاه رادیویی کوچک دیگری شود. ضمنا انرژی تولیدی این نانوترانزیستور به قدری است که امواج رادیویی دستگاه مورد نظر می توانند تا 9 متر برد داشته باشند. (قابل شناسایی باشند)
  
  
   
  
  
  این تکنولوژی می تواند در دوربین های جاسوسی هم کاربرد پیدا کند و یا حتی مصارف پزشکی داشته باشد. و بدون شک، این یکی از فوق العاده ترین راه ها برای تامین نیروی گجت های کوچکمان است.
  
  

  
   
   
   
   
  

فن آوری نانو نقطه همگرایی علوم مختلف در آینده است. در این میان یکی از پرکاربردترین شاخه ها نانو الکترونیک می باشد. امروزه افزایش ظرفیت ذخیره داده، افزایش سرعت انتقال آن و کوچک کردن هر چه بیشتر وسائل الکترونیکی و به خصوص ترانزیستورها دارای اهمیت بسیاری است زیرا کوچک تر شدن ابعاد وسائل الکترونیکی علاوه بر افزایش سرعت پردازش، توان مصرفی را نیز کاهش می دهد و نانو الکترونیک می تواند در رسیدن به ابعاد هر چه کوچک تر راهگشا باشد. برای آشنایی بیشتر با این فن آوری و درک عمیق تر پدیده های گوناگونی که در ابعاد نانو متر روی می دهد و در نتیجه تحلیل دقیق نتایج و اصلاح اصولی روش های آزمایش، باید علوم پایه ای نظیر فیزیک کوانتوم و مکانیک کوانتومی و فیزیک حالت جامد مورد مطالعه قرار بگیرند.

اهداف:

در دهه‌های اخیر شاهد پیشرفت‌های زیادی در زمینه افزایش قابلیت ذخیره اطلاعات روی حافظه‌ها و همچنین کاهش اندازه آن‌ها بوده‌ایم که نتیجه آن دو برابر شدن سرعت پردازش در عرض هر 18 ماه بوده است و این، انتظار تحولی عظیم در صنعت میکروالکترونیک را طی 15 سال آینده از نظر بنیادی و اقتصادی نوید می‌دهد. اکنون نیز تحقیقات ادامه داشته و هدف از آن تولید خواص نمونه و شکل ظاهری جدید و در نتیجه خلق نانوالکترونیک جدید است.

کاربرد نانوالکترونیک در صنعت:

با استفاده از این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات را در حد ۱۰۰۰ برابر یا بیشتر افزایش داد که این نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی می‌شود. ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچ مربع رسده، و این امر موجب ذخیره‌ سازی ۵۰ عدد DVD یا بیشتر در یک هارد دیسک با ابعاد یک کارت اعتباری می‌شود. ساخت تراشه‌ها در اندازه‌های فوق‌العاده کوچک به‌عنوان مثال در اندازه‌های ۳۲ تا ۹۰ نانومتر، تولید دیسک‌های نوری ۱۰۰ گیگابایتی در اندازه‌های کوچک نیز از دیگر محصولات آن می‌باشد.

نمونه هایی از کاربرد فن آوری نانو در الکترونیک:

1) کربن نانو تیوب ها (carbon nanotubes)

نانو تیوب ها دارای فرم لوله ای با ساختار شش ضلعی هستند. نانو تیوب ها را می توان صفحات گرافیتی فرض کرد که لوله شده اند. بر اساس محور چرخش صفحات نانو تیوب ها می توانند رسانا یا نیمه رسانا باشند.

به علت اینکه کربن با سه پیوند همچنان دارای یک اوربیتال خالی p می باشد ، حرکت موجی الکترون ها به راحتی در سطح بیرونی این لوله ها صورت می گیرد. این ساختار کربنی علاوه بر رسانایی بالا دارای استحکام مکانیکی بسیار خوبی نیز است. البته در کنار این مزایا مشکلاتی نیز وجود دارد. اغلب فرآیند های ساخت نانو تیوب ها به گو نه ای می باشند که امکان کنترل و نظارت کامل در طول فرآیند وجود ندارد به عنوان مثال تعیین قطر دقیق و یکسان برای لوله های کشت شده در یک محیط، کنترل تولید نانو لوله های تک دیواره و یا چند لایه و یا ساخت نانو لوله های مستقیم و بدون خم شدگی با طول زیاد از مسائلی است که هنوز در فرآیند بهبود کیفیت تولید نیاز به مطالعه و تحقیقات بیشتری دارد. همچنین به علت پدیده تونل زنی الکترون که یک پدیده کوانتومی است امکان افزایش نشتی جریان و در نتیجه افزایش تلفات وجود دارد که بررسی روش های کاهش احتمال تونل زنی از جمله کارهایی است که می توان انجام داد. از کربن نانو تیوب ها به دلیل رسانایی بالا و مقاومت کم در دمای محیط در ساخت کانال هدایت ترانزیستورها ، نوک میکروسکوپ های عکسبرداری در ابعاد نانو استفاده می شود.

2 ) نانو ترانزیستورها (nanotransistors)

طبق قانون مور( MOORE Law) تعداد ترانزیستورها در واحد سطح تراشه های الکترونیکی در هر بازه 10 تا 18 ماهه دو برابر می شود. نام فن آوری رایج امروز در ساخت ترانزیستورها، MOSFET می باشد که بر پایه استفاده از سیلیکون است. کوچکتر شدن ابعاد ترانزیستورها در MOSFET دارای مشکلاتی است که از جمله آن نشتی های جریان متفاوتی است که ایجاد می شود. یکی از روش های حل این مشکل ساخت تراتزیستورها با استفاده از نانو سختارها و به خصوص نانو تیوب ها می باشد.

3 ) محاسبه گر ها در مقیاس نانو ( nanocomputers)

امروزه در زمینه های مختلف از جمله فن آوری نانو پیوند میان رشته های مختلف علوم امری انکار ناپذیر است. از جمله نتایج این همکاری طراحی نانو محاسبه‌گرها می باشد. هیدرو کربن های آروماتیک از ریشه بنزن به علت وجود اوربیتال های p و ابر الکترونی در بالا و پایین آنها و همچنین پدیده رزونانس می توانند محیط انتقال خوبی برای الکترون باشند و بر عکس هیدروکربن های زنجیری مانند نارسانا عمل می کنند. از به هم پیوستن این هیدروکربن ها با هم می توان دیود، گیت های منطقی و مدارهای الکترونیکی را طراحی کرد.

4 ) MRAMها ( Magnetic Random Access Memories )

فن آوری های روز حافظه ( RAM, Flash Memory, …) مشکلات متعددی را برای مصرف کنندگان آنها به وجود آورده است که به عنوان نمونه می توان به سرعت پایین خواندن و نوشتن روی Flash Memories و EEPROM و یا محدودیت اقتصادی افزایش فضای RAM اشاره کرد. MRAM یک فن آوری حافظه پایدار است که علاوه بر سرعت بالا می تواند ظرفیت حافظه بالایی را نیز فراهم کند. اساس کار MRAM بر پایه تفاوت مقاومت الکتریکی لایه های نازک مواد بر اثر قطبیده شدن ذرات آنها در راستاهای متفاوت می باشد؛ که به مقاومت مغناطیسی موسوم است. چون سلول های حافظه MRAM بر پایه ترانزیستور عمل نمی کنند پس در ابعاد کوچک مشکلاتی نظیر تونل زنی رخ نخواهد داد و می توان سلول های حافظه MRAM را تا ابعاد نانو کوچک کرد.

5 ) C60

از جمله نانو ساختارها که حتی نسبت به نانو لوله های کربنی دارای مزایای بیشتری نیز می باشد C60 است. C60 از 12 پنج ضلعی و 20 شش ضلعی تشکیل شده که به شکل متقارنی در کنار هم قرار گرفته اند.

مولکول های C60 در محلول های بنزن یافت می شوند که با عمل تبخیر قابل استحصال می باشند. انواع ترکیبات C60 با فلزات، نظیر K3C60 , Cs2RbC60 ، که در آنها فلز فضای خالی درون C60 را پر می کند دارای خاصیت ابر رسانایی در دماهای نسبتاً مناسب می باشند؛ البته تحقیقات برای دستیابی به ترکیباتی با خاصیت ابررسانایی در دماهای بالاتر همچنان ادامه دارد. کاربرد دیگر C60 استفاده از آن به عنوان گیت های منطقی است. با لیتوگرافی طلا روی یک سطح سیلیکونی و عبور جریان از سیم های طلا یک صفحه مشبک ایجاد می شودکه فاصله بین اتصالات آن در حدود نانو متر است. محلول رقیق C60 را بین اتصالات قرار می دهند به طوری که در هر فاصله یک C60 قرار گیرد. با برقرار شدن جریان در سیم های طلا C60 به علت یک پدیده کوانتومی شروع به نوسان می کند و به همین علت جریان در زمان های معینی بر قرار می شود از این خاصیت می توان در طراحی گیت های منطقی استفاده کرد.

کارهایی که باید در راستای پیشرفت این علم انجام شود:

نانو الکترونیک زمینه گسترده‌ای با پتانسیل ایجاد تغییرات بنیادی در علوم مختلف حتی در پزشکی است و انجام کارهای زیر برای پیشبرد آن می‌تواند مفید باشد:

1. فهم اصول انتقال در مقیاس نانو

2. گسترش فهم هرچه بهتر روش‌های خودچیدمانی(self assembly) ذرات برای انجام کارها به صورت ارزان‌تر، که این خود مستلزم حل مشکلات ارتباطی و جایگزینی در ترانزیستورهاست

3. یافتن راه‌هایی جدید برای به کار بردن علم الکترونیک و عدم تکثیر ابزار و به جای آن تحقیق راجع به انواع جدیدتر.

تا کنون با نانوساختارهای مختلفی از جمله نانولوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، نانوذرات و نانوکامپوزیت آشنا شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اید؛ یکی دیگر از نانوساختارهایی که امروزه مطالعات و تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.

عموماً سیم به ساختاری گفته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود که در یک جهت (جهت طولی) گسترش داده شده باشد و در دو جهت دیگر بسیار محدود شده باشد. یک خصوصیت اساسی از این ساختارها که دارای دو خروجی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند رسانایی الکتریکی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو انتهای این ساختارها و در امتداد طولی شان انتقال بار الکتریکی اتفاق می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌افتد.

ساخت سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی در ابعاد نانومتری هم از جهت تکنولوژیکی و هم از جهت علمی بسیار مورد علاقه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد، زیرا در ابعاد نانومتری خواص غیر معمولی از خود بروز می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند. نسبت طول به قطر نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بسیار بالا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. ( L>>D )

مثال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی از کاربرد نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها عبارتند از: وسایل مغناطیسی، سنسورهای شیمیایی و بیولوژیکی، نشانگرهای بیولوژیکی و اتصالات داخلی در نانوالکترونیک مانند اتصال دو قطعه ابر رسانای آلومینیومی که توسط نانوسیم نقره صورت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیرد.

انواع نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:

1. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی: این نانوساختارها به دلیل خواص ویژ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای که دارند نویدبخش کارایی زیادی در قطعات الکترونیکی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند.

توسعه الکترونیک و قدرت یافتن در این زمینه بستگی به پیشرفت مداوم در کوچک کردن اجزاء الکترونیکی است. با این حال قوانین مکانیک کوانتومی، محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ساخت و افزایش هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های تولید ما را در کوچکتر کردن تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های مرسوم و متداول محدود خواهد کرد. تحقیق فراوان در مورد تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های جایگزین علاقه فراوانی را متمرکز مواد در مقیاس نانو در سال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اخیر کرده است. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی بخاطر خصوصیات منحصر به فردشان که منجر به کاربرد گوناگون آنها می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود، یکی از جذاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین مواد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند.

نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میتوانند در رایانه و سایر دستگاههای محاسبه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گر کاربرد داشته باشند. برای دستیابی به قطعات الکترونیکی نانومقیاس پیچیده، به سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نانومقیاس نیاز داریم. علاوه بر این، خود نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هم می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانند مبنای اجزای الکترونیکی همچون حافظه باشند.

2. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آلی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها، همانطور که از نامشان پیداست، از ترکیبات آلی به‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دست می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آیند.

علاوه بر مواد فلزی و نیمه رسانا، ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها از مواد آلی هم امکان‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیر است. به تازگی، ماده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای بنام «الیگوفنیلین وینیلین» برای این منظور در نظر گرفته شده است.

ویژگی این سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها (نظیر رسانایی و مقاومت و هدایت گرمایی) به ساختار مونومر و طرز آرایش آن بستگی دارد.

3. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی و نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی: ساختار شیمیایی این ترکیبات باعث بوجود آمدن خواص جالب توجهی میشود.

آینده نانوتکنولوژی به توانایی محققین در دستیابی به فنون ساماندهی اجزای مولکولی و دستیابی به ساختارهای نانومتری بستگی دارد. محققین اکنون توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند با تقلید از طبیعت به ساماندهی پروتئین‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های حاصل از خمیر مایه برای تولید نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی دست یابند. ساماندهی اجزای زنده در طبیعت، بهترین و قدیمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین نمونه ساخت «پائین به بالا» است و لذا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان از آن برای فهم و نیز یافتن روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هائی برای ساخت ادوات الکترونیکی و میکرومتری استفاده کرد. تا کنون از فنون ساخت «بالا به پائین» استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد که این فنون در مقیاس نانومتری اغلب پر زحمت و هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بر است و تجاری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازی نانوتکنولوژی به روشهای آسان و مقرون به صرفه نیاز دارد که بهترین الگوی آن هم طبیعت پیرامون ماست؛ فقط کافی است کمی چشمانمان را باز کنیم و با دقت بیشتری اطرافمان را بنگریم.

4. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سیلیکونی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها سمی نیست و به سلولها آسیبی نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌رسانند.

این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بیشترین کاربرد خود را در عرصه پزشکی مانند تشخیص نشانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سرطان، رشد سلول‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های بنیادی و ... نشان داده است که در ادامه به آن می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پردازیم.

روشهای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:

1. تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های لیتوگرافی

• لیتوگرافی نوری: در این روش از تغییرات شیمیایی در یک ماده سخت شونده در اثر نور استفاده میشود. از یک سری ماسک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نوری برای تعریف مناطق فعال شونده در اثر نور استفاده میشود. یکی از محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این تکنیک محدوده پراش موج نوری است. طول موج نوری که در حاضر در صنایع استفاده میشود در حدود nm 248میباشد ولی با طراحی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دقیق مالک و به کارگیری بسیار دقیق پلیمرهای سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده میتوان به ابعاد کمتر nm 100 هم رسید.

• لیتوگرافی با اشعه الکترونی: در این روش عمدتا از یک پلیمر سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده و قرار دادن آن بر یک پایه استفاده میشود. آنگاه یک اشعه الکترونی با انرژی بالا بر روی سطح تابیده میشود با تابش اشعه الکترونی طرح مورد نظر شکل داده میشود. پس از یونیزه شدن ماده و حل شدن پلیمر توسط حلال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های شیمیایی طرح مورد نظر برای ساخت نانو سیم حاصل میشود.

• لیتوگرافی با پراب روش: لیتوگرافی با استفاده از پراب روشیپ برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های زیر nm100 بکار میروند. پراب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های الکترونی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) و یا میکروسکوپ روش تونلی (STM) از انتخاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این روش برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد.

از مزایای روشهای لیتوگرافی انعطاف این روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در الگوسازی برای نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد. بعبارت دیگر با این روشها میتوان به نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هر شکل قابل ترسیم را داد.

2. رسوب الکتروشیمیایی در حفرات: روشهای الکتروشیمیایی بطور گسترده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها استفاده میشود. یک الگوی مناسب باید حفراتی یکنواخت و بلند داشته باشد، قطر حفرات در این نوع الگو از چند نانومتر تا nm 20 میتواند داشته باشد.

فناوری نانو ، نوید کنترل خواص جدیدی از مواد را می دهد که زائیده ابعاد نانو مقیاس ذرات است ، همین خواص باعث شد شرکتهای خصوصی ، دولتها و سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاریهای خطرپذیر جهان در سال 2005 حدود 15میلیارد دلار در این فناوری سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاری کنند، همچنین براساس پیش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بینی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های صورت گرفته بازار کالاهای تولیدی مبتنی بر این فناوری در سال 2015 به رقم 6.2 میلیارد دلار میرسد. تولید این محصولات نیازمند نانومواد ،اندازه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیری و فناوریهای ساخت است. صنعت الکترونیک در تجاری سازی فناوری نانو پیشگام است. نانوالکترونیک شامل نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کمتر از nm 90 ،اشکال جدیدی از حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دارای نیمه هادی ، حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اطلاعاتی نانوالکترومکانیکی، نمایشگرهای آلی ، نمایشگرهای نشر میدانی،نانو لوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، حسگرهای مختلف و پاره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای از ادواتی که اکنون در حال ساخت برای به کارگیری در ابزارآلات الکترونیکی میشود. طبق برآورد بازار تجهیزات نانوالکترونیک در سال 2005 نزدیک 60 میلیارد دلار بوده و به نظر می رسد تا سال 2010 به 250میلیارد دلار برسد. بازار نانومواد ونانوابزار مورد استفاده در تولید این تجهیزات 108میلیارد دلار بوده که از این رقم 10درصد آن مربوط به نانومواد ،ابزارها، تجهیزاتی مانند لیتوگرافی ماورابنفش دور، لیتوگرافی چاپ نانو ،کاتالیستها و نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.

کاربردهای نانوسیم:

کاربرد نانوسیم در تشخیص بیماریها: از نانوسیم هایی که از مواد مورداستفاده در تراشه رایانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی مثل سیلیکون و نیترید گالیون ساخته شده است میتوان برای تشخیص بیماریها استفاده کرد . شاید بپرسید ابزار رایانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها چه ارتباطی به تشخیص بیماری و بدن انسان دارد ، بدن انسان نیز همانند یک رایانه باید حسگرهایی داشته باشد که بتواند در صورت بروز مشکل و خطا و یا وجود مواد سمی به ابزارهای هشداردهنده خارجی اخطار دهد و درصدد رفع آن برآید همانند یک رایانه که اگر مسیری اشتباه را در آن اجرا کنید و یا ویروسی در آن پیدا شود پیغام (ERROR) میدهد اما این کار چگونه امکان پذیر است؟!

دانشمندان موفق شدند نانوسیمهای انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیر و طویلی را تولید کنند که طولهای متغیر این نانوسیمها بین 1 تا nm100 و یا حتی در میلیمتر میباشد و از لحاظ مقایسه حدود هزار مرتبه باریکتر از موی انسان است. بلندی ، انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیری و استحکام این نانوسیمها خصوصیات ویژه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای را به آن می بخشد . به عنوان مثال نازک بودن وطویل بودن باعث افزایش سطح آن میشود . لذا از این ساختارها می توان در طراحی حسگرهای بسیار سریع و حساس استفاده کرد. این نانوسیم ها توانایی تولید اشعه ماورای بنفش نامرئی را دارد ، نور از یک انتها وارد نانوسیم شده و از انتهای دیگر شروع به تابیدن میکند. نانوسیمها بدون هیچ اتلافی این نور را به طور موثری عبور میدهد. و در مسیر خود اگر به یک عامل بیماری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌زا یا ماده سمی برخورد کند نانوسیم شروع به تابیدن میکند و سیستم هشدار دهنده بسیار سریعی را ایجاد میکند و این میتواند بیماری را زودتر وسریعتر از هر آزمایشی تشخیص دهد.

استفاده از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های خونی برای تحریک اعصاب مغزی: همیشه انتقال فرستنده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کوچک به درون رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و هدایت آنها بطرف محل‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های موردنظر را در فیلم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های تخیلی دیده بودیم اما هیچ باور نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کردیم که روزی این را در واقعیت ببینیم.!

محققین توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی از جنس پلاتین که ضخامت آن 100 برابر نازکتر و ظریفتر از موی انسان است را ابداع کنند. آنها این نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را به داخل رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های خونی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌فرستند و توسط دوربین کوچکی آنها را بطرف اعصاب مغزی هدایت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. این روش برای کمک به یافتن علل مختلف و پیدایش بیماری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های عصبی از جمله پارکینسون بسیار مفید است. در گذشته برای یافتن علل مختلف پیدایش بیماریهای قلبی و عصبی، بدن را در هر نقطه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شکافتند تا علت بیماری را بیابند، اما امروزه با گسترش فن‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آوری نانوتکنولوژی هر وسیله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای را می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان بصورت ظریف، نازک و حساس، اختراع و ابداع کرد و حتی آن را به درون ظریف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین رگ نیز فرستاد.

تنها مشکلی که محققان را کمی دچار سردرگمی کرده است تعدد رگهای خونی و سیستم گردش خون و عصب های فراوان در محدوده مغز است که فرستادن این نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را کمی دشوار کرده است اما محققین درصدد یافتن راهی برای حل آن وساختن نانوسیمهای دقیق‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر هستند.

استفاده از نانوسیمهای سیلیکونی برای هدفمند کردن رشد سلولهای بنیادین : تولید و رشد بافتها و سلولهای مورد نیاز برای بیماران نیازمند اهدافی است که دانشمندان در عرصه پزشکی همواره به دنبال آن هستند، از جمله ابزاری که میتواند این هدف را تحقق بخشد نانوسیم های سیلیکونی است. نانوسیم ها همچون تختی از میخها هستند که به صف شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند و قابلیت تغییر شکل و رشد را دارند ، برای این منظور از طیفی وسیعی از تحریکات مکانیکی و شیمیایی بعنوان فاکتور رشد استفاده می کنند اما به تازگی توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند از محرکهای الکتریسیته نیز استفاده کنند و امیدوارند که استفاده از پالسهای الکتریکی در سلولها با استفاده از آرایه رسانای نانوسیمها در آینده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای نزدیک بعنوان شیوه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای ارزشمند برای تحت تاثیر قرار دادن سلولهای بنیادین بکار روند.

[TR]

[TD=width: 100%][TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD=class: bodycatmain, width: 100%]فنجانی از آب را داخل مایکروویو قرار می دهید و پس از ۴۵ ثانیه آن را خارج می کنید. بدنه فنجان بسیار داغ شده، اما آب درون فنجان آنقدر گرم نشده که بتوانید یک بسته پودر قهوه فوری یا نسکافه را در آن حل کنید.

چه عاملی موجب می شود افزایش دمای بدنه فنجان، بیشتر از افزایش دمای آب درون فنجان باشد؟ مایکروویو برای افزایش دمای مواد غذایی و مایعات مختلف از امواج الکترومغناطیسی ـ که طول موج کوتاه و انرژی زیادی دارند ـ استفاده می کند.

این دستگاه با استفاده از تابش امواج الکترومغناطیسی، مولکول های آب موجود در موادغذایی و مایعات مختلفی را که در آن قرار می دهید، به حرکت در می آورد و موجب افزایش دمای آنها می شود، اما اغلب ظرفی که محتوی غذا یا نوشیدنی است، در مقایسه سهم بیشتری از امواج را به خود جذب می کند و به همین علت به رغم این که بدنه و دسته فنجان بشدت گرم شده، آبی که داخل آن ریخته اید، به قدر کافی گرم نشده است.

می توان گفت، در رقابت برای جذب امواج الکترومغناطیسی منتشر شده، مولکول های فنجان از مولکول های آبی که در آن ریخته اید، پیشی می گیرند.

به گفته پروفسور لن هانتر، استاد دانشگاه لیدز این پدیده ناشی از تجمع انرژی ریزموج ها یا امواج الکترومغناطیسی در اثر رزونانس یا انعکاس انرژی مغناطیسی این امواج پس از برخورد به بدنه ظروف است. آنچه در اینجا اتفاق می افتد، مشابه حرکت یک آونگ است.

اگر آونگ با نیروی نسبتا ثابتی تحت فشار قرار گیرد یا نیروی ثابتی بر آن وارد شود، با اندکی افزایش نیرو، ارتفاع آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. امواج الکترومغناطیسی نیز ماهیتی مشابه آونگ دارند.

اگر این امواج با مولکول هایی مانند مولکول های تشکیل دهنده ساختار بدنه یا دسته فنجان یا لیوان چایخوری ـ که هم اندازه و از یک جنس هستند ـ برخورد کنند، در اثر پدیده رزونانس مغناطیسی تشدید می شوند و به همین علت انرژی حاصل از تابش این امواج در بدنه فنجان متمرکز می شود و تنها تعداد محدودی از امواج می توانند از بدنه فرار کرده، خود را به سلول های تشکیل دهنده ساختار مایع درون ظرف برسانند.

برای این که بتوانید آب درون فنجان را به اندازه کافی گرم کنید، به ناچار دمای دسته و بدنه فنجان بیشتر می شود تا جایی که شاید نتوانید بدون استفاده از یک پوشش محافظ، آن را از مایکروویو خارج کنید.

همان طورکه گفته شد، ظرفی که مواد غذایی یا مایعات را داخل آن قرار می دهید، همچون مانع عمل کرده، نمی گذارد امواج به محتویات داخل ظرف منتقل شود و به این ترتیب سهم بیشتری از انرژی موجود در محیط را از آن خود ساخته، بیشتر گرم می شود.

مترجم: میترا مهدوی

منبع:Focus [/TD]

[TD=width: 20][/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD][/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[TABLE=width: 100%]

[TR]

[TD=colspan: 2][/TD]

[/TR]

[TR]

[/TR]

[/TABLE]

این نقشه مجهز به GPS و یک پروژکتور کوچک بوده که به کاربر اجازه می دهد تا نقشه را بر روی هر سطح و هر مکانی مشاهده کند.

به گزارش سرويس فناوري ايسنا، با کپسوله کردن قلع ميان دو ورقه گرافني، محققان توانستند ماده‌اي سبک بسازند که عملکرد باتري‌ها را بهبود مي‌بخشد.

«زانگ» از محققان آزمايشگاه لورنس مي‌گويد: شما براي خودرو به يک باتري سبک نياز داريد که بتواند انرژي زيادي را ذخيره کند و در عين حال خيلي سريع شارژ شود. ما با ارائه يک طراحي جديد موفق شديم بدون نياز به افزودني، عملکرد باتري‌ها را بهبود بخشيم.

گرافن، ورقه‌اي نازک از جنس کربن با ضخامت يک اتم بوده که داراي خواص مکانيکي يا الکترونيکي منحصربه‌ فرد است. در اين پروژه، محققان به ‌صورت متناوب از لايه‌هاي گرافن و قلع استفاده کردند تا يک کامپوزيت نانومقياس بسازند. براي توليد اين کامپوزيت، ورقه‌هايي از قلع روي گرافن قرار داده شد. سپس لايه ديگري از گرافن روي قلع قرار داده و اين کار مکررا ادامه يافت تا کامپوزيت مورد نظر ايجاد شد. در گام آخر، اين کامپوزيت در دماي 300 درجه سانتيگراد در معرض محيط آرگون و هيدروژن گرم مي‌شود. در طول فرآيند عمليات حرارتي، لايه قلع به ستون‌هايي تبديل شده که منجر به افزايش ارتفاع لايه قلع مي‌شود.

«ليون» از محققان اين پروژه مي‌گويد: تشکيل اين نانوستون‌هاي قلع از لايه‌هاي اوليه قلع براي اين سيستم بسيار مهم است. لايه‌هاي بالايي و پاييني گرافن با تغيير اندازه لايه‌هاي قلع، تغيير مي‌کنند. اين تغيير لايه‌هاي گرافن در نانوکامپوزيت در طول سيکل الکتروشيميايي نقش مهمي دارد. در واقع با افزايش حجم قلع، اين لايه‌ها تغيير اندازه داده که عملکرد الکترود را بهبود مي‌بخشد. علاوه ‌بر اين، اين رفتار منجر به افزايش سرعت شارژ باتري شده، بدون اين که زوالي در آن ايجاد شود. اين مساله در باتري‌هاي قابل شارژ در خودروها بسيار مهم است.

«باتاگليا» از اعضاي ديگر اين تيم مي‌گويد: ما يک برنامه بزرگ در حوزه باتري‌ها در آزمايشگاه لورنس داريم. ما در حال تعامل با برنامه تحقيقاتي Carbon Cycle 2.0 هستيم.

نتايج اين تحقيق در نشريه Energy and Environmental Science به چاپ رسيده است

به گزارش سرویس علم و فن اوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، محققان دانشگاهی ممکن است بتوانند راهی بیابند که با آن بتوان از نانوذرات فلزی در کاتالیست‌ها استفاده کرد. با این کار فرآیندهای شیمیایی سریع‌تر انجام می‌شوند.

نانوذرات فلزی اساس توسعه در برخی حوزه‌ها نظیر فتونیک، حسگری، تصویربرداری، پزشکی و کاتالیست‌ها هستند. در روش‌های تولید نانوذرات فلزی باید از لیگاندها استفاده کرد. این مواد، نقش عامل محافظ را ایفا می‌کنند. لیگاندها موجب پایدار شدن نانوذرات شده و مانع از انعقاد آنها می‌شوند. به محض پایدار شدن نانوذرات، این لیگاندها استفاده دیگری نداشته و در ادامه فرآیند، مانع از فعالیت نانوذرات می‌شوند. این لیگاندها در فرآیندهایی که سطح نانوذرات به‌عنوان بستری برای واکنش استفاده می‌شود، نظیر کاتالیست‌ها، مشکل آفرین هستند.

یک تیم تحقیقاتی از مدرسه شیمی، موفق شده است روشی برای زدودن لیگاندها ارائه کند. با این کار فعالیت کاتالیستی نانوذرات بهبود می‌یابد.

گراهام هاتچینگ، رهبر این تیم تحقیقاتی، می‌گوید «این لیگاندها به‌طور قابل توجهی موجب بلوک شدن سطح نانوذرات شده که در نهایت مانع رسیدن نور در فرآیند حسگری نوری یا مواد شیمیایی در فرآیندهای کاتالیستی می‌شود. با این حال، زدودن لیگاندها از نانوذرات پایدار شده همیشه مشکل ساز است. پیش از این برای زدودن لیگاندها از انتقال گرما استفاده می‌شده، که این کار موجب آسیب دیدن سطح فلز می‌شود».

گراهام هاتچینگ می‌گوید: «چیزی که ما یافتیم این بود که شستن با آب، می‌تواند موجب پاک شدن لیگاندها شود. با این کار نانوذرات به‌طور موثرتری در فرایند کاتالیستی شرکت می‌کنند. با افزایش توانمندی‌های کاتالیستی این نانوذرات، اثربخشی واکنش شیمیایی در فرآیندهای صنعتی افزایش می‌یابد». نتایج اولیه مطالعات ما مثبت بوده و ما پیش‌بینی می‌کنیم که این راهبرد موجب بهبود در به‌کارگیری نانوذرات شده و همچنین محدوده کاربرد آن را افزایش دهد به‌طوری که از نانوذرات بتوان در حفاظت از محیط زیست و تولید انرژی استفاده کرد.

این پروژه توسط تیم تحقیقاتی گراهام هاتچینگ در کاردیف و با همکاری گروهی در دانشگاه پنسیلوانیا انجام شده است. نتیجه این پروژه در قالب مقاله‌ای تحت عنوان

Facile removal of stabilizer-ligands from supported gold nanoparticles در نشریه Nature Chemistry به چاپ رسیده است.

در اين چشم انداز، پيشرفت‌هاي تحقيقاتي مربوط به نانوسيم‌ها در دهه گذشته مورد بررسي قرار مي‌گيرد. کشف‌ پديده‌هاي جديد بنيادي در مقابل ارزيابي مقايسه‌اي، موضوعي است که براي بسياري از کاربردهاي نانوسيم‌ها به طور ويژه مورد بررسي قرار مي‌گيرد همچنين رويکردهاي - از پائين به بالا - و - از بالا به پائين - نقش بسيار مهمي را در يافته‌هاي بنيادين مربوط به کلاس جديدي از نانوساختارها به نام نانوسيم‌ها ايفا مي‌کنند. در نهايت موضوع مربوط به مسير آتي تحقيقات در مورد نانوسيم‌ها نيز مورد بحث قرار خواهد گرفت.

متن اين مقاله به صورت

اتحاديه اروپا از سال 2008 پروژه‌اي را با نام OservatoryNANO آغاز کرده است که در قالب آن، مطالعات و تحليل‌هاي گسترده‌اي در سطوح مختلف علمي و صنعتي انجام مي‌شود تا سياست‌گذاران اروپايي را در راهبري برنامه‌هاي توسعه فناوري نانو کمک نمايد. يکي از خروجي‌هاي اين پروژه، گزارش‌هاي دوره‌اي با عنوان Factsheet است. اين گزارش‌ها اطلاعات بسيار مختصر و مفيدي در زمينه‌ي پيشرفت‌هاي فناوري نانو در هر يک از بخش‌هاي صنعتي و فناوري به همراه تحليل‌هايي از مباحث اجتماعي و سلامت مرتبط ارائه مي‌دهند. در گزارش مارس 2011، فناوري نانو در حوزه‌هاي هوا فضا، اتومبيل و حمل و نقل، صنايع کشاورزي و مواد غذايي، شيمي و مواد، ساختمان، انرژي، محيط زيست، سلامتي، پزشکي و نانو بيو فناوري، فناوري اطلاعات و ارتباطات (ICT)، امنيت و منسوجات، مورد تحليل قرار گرفته است و براي هر وضعيت، يک برگه اطلاعات آماده شده است. در هر کدام از اين برگه‌هاي اطلاعات جامع توضيحات مختصري از بخش مربوطه، قبل از اين‌که پيشرفت‌هاي فناوري نانو موجود لحاظ شود، ارايه شده است و در ضمن موضوعات زير را نيز در بر مي‌گيرد: 1- چالش‌ها 2- راه‌حل‌هاي فناوري نانو 3- سطح آمادگي فناوري (TRL) 4- موانع بر سر راه تجاري‌سازي 5- سنجش ميزان تأثير 6- وضعيت رقابتي اتحاديه اروپا 7- EHS (محيط زيست، سلامتي و ايمني) و ELSA (جنبه‌هاي اخلاقي، قانوني و اجتماعي) و ديگر موارد.

متن اين مقاله به صورت

اين آزمايش که در محيط کاشت سلولي و همچنين روي موش‌ها انجام شده است، آخرين مطالعه از سري بررسي‌هايي است که در بيمارستان کودکان فيلادلفيا براي اثبات کارايي نانوذرات هدايت‌شده مغناطيسي در رسانش انواع مختلفي از مولکول‌ها به بدن صورت گرفته است.

اين روش يک سامانه رسانش جديد را به فناوري موجود استنت‌هاي catheter-deployed مي‌افزايد. اين استنت‌ها چارچوب‌هاي فلزي باريکي هستند که رگ‌هايي را که دچار گرفتگي موضعي شده‌اند، باز نگه مي‌دارند و به‌‌طور معمول در بيماران قلبي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. روي اين استنت‌ها به‌‌طور معمول داروهاي ضدتکثيري همچون پاکليتکسل نشانده مي‌شود تا از رشد سلول‌هاي ماهيچه‌اي نرم و بسته شدن استنت جلوگيري شود.

مغناطيس هاي کوچک و مثال موتور ساعت مچي

نانوفناوري با قابليت ها و توانايي هايي که دارد، نقش مهمي را در توسعه و پيشرفت علوم و صنايع ايفا خواهد کرد و کارهايي را انجام خواهد داد که قبلاً انجام آن ممکن نبوده است؛ به عنوان مثال، شما ميخواهيد موتوري را براي يک ساعت مچي طراحي نماييد، طبعاً اين موتور کوچک خواهد بود و اندازة اجزاي آن نيز کوچکتر خواهد شد و نميتوان از مغناطيسهاي معمولي و بزرگ براي ساخت آن استفاده کرد. براي ساخت اين موتور بايد از مغناطيسهاي قوي و کوچک استفاده نمود. اما ساختن اين مغناطيسهاي کوچک با فناوري معمولي ممکن نيست و احتياج به فناوري پيشرفته تري دارد. يکي از توانايي هايي که نانوفناوري ايجاد مينمايد، قابليت ساختن مغناطيسهاي کوچک است. در بعضي از پودرهاي مغناطيسي، کيفيت مغناطيسي با کاهش ابعاد ذره هاي پودر بهبود مييابد. فريتهاي مغناطيسي که مواد مغناطيسي سراميکي هستند از اين دسته اند. اين فريتها شامل مغناطيسهاي سخت (مغناطيسهاي دايمي) و مغناطيس هاي نرم (مغناطيس هاي موقتي) هستند. در اين فريت ها، با کاهش ابعاد ذره هاي پودر تا ابعاد 500 تا 100 نانومتر، ميتوان به مغناطيس هايي با کيفيت بسيار خوب دست يافت.

در بعضي از پودرهاي مغناطيسي، کيفيت مغناطيسي با کاهش ابعاد ذره هاي پودر بهبود مي يابد. فريت هاي مغناطيسي که مواد مغناطيسي سراميکي هستند از ين دسته اند. ين فريت ها شامل مغناطيس هاي سخت (مغناطيس هاي ديمي) و مغناطيس هاي نرم (مغناطيس هاي موقتي) هستند. در ين فريت ها، با کاهش ابعاد ذره هاي پودر تا ابعاد 500 تا 100 نانومتر، ميتوان به مغناطيسهاي با کيفيت بسيار خوب دست يافت.

جذب پرتو مادن قرمز یکی از ویژگی‌های ترکیبات شیمیایی و ساختاری مواد است. بنابراین از این ویژگی‌ می‌توان به‌عنوان اثر انگشت مواد استفاده کرد. طیف سنجی مادون قرمز یکی از ابزارهای بسیار مهم برای بررسی و شناسایی مواد در حوزه‌های مختلف از جمله علم مواد و تشخیص زیست پزشکی است. با دستگاه‌های نوری رایج، مانند FTIR ( مادون قرمز تبدیل فوریه)، نور نمی‌تواند روی نقطه‌ای زیر چند میکرومتر متمرکز شود. با وجود چنین محدودیتی نمی‌توان از این دستگاه در بررسی نانوذرات، مولکول‌ها یا ادوات نیمه‌هادی مدرن استفاده کرد.

محققان شرکت نیزپک و نانو گونه، دستگاهی ارائه کرده‌اند که قادر است مواد نانومقیاس دارای تابش حرارتی را با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز مورد مطالعه قرار دهد. این دستگاه مبتنی بر یک میکروسکوپ میدان نزدیک پراش (NeaSNOM) است که در آن از یک نوک فلزی بسیار تیز برای اسکن توپوگرافی سطح استفاده می‌شود. در حالی که سطح در حال اسکن شدن است، با استفاده از یک منبع گرمایی به نوک نور مادون قرمز تابیده می‌شود. این نوک همانند یک آنتن عمل کرده و نور تابیده شده را به یک نقطه نانومقیاس پراش ( نانوفکوس) می‌دهد. با استفاده از طیف سنجی FTIR دارای طراحی خاص، می‌توان پرتو پراش یافته را آنالیز کرد. با این کار محققان قادر خواهند بود تا طیف مادون قرمز ضبط شده از یک نمونه بسیار کوچک بدست آورند.

در این پروژه محققان تصاویر مادون قرمز از یک دستگاه نیمه‌هادی که توسط شرکت اینفینون تکنولوژی ( در مونیخ) ساخته شده را گرفتند. در این پروژه، پژوهشگران موفق شدند تا به قدرت تفکیک فضایی بهتر از 100 نانومتر دست یابند. نتایج نشان داد که می‌توان با است دستگاه روی نقطه‌ای متمرکز شد که اندازه آن صد برابر کوچکتر حد مینیمم دستگاه رایج طیف سنجی مادون قرمز است.

نتایج این تحقیق در نشریه Nature Materials به چاپ رسیده است.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از ایسنا، افزاره‌های الکترونیکی دیگر به مصارف خانگی یا ادارات محدود نیستند. اکنون انسانها با این افزاره‌های الکترونیکی مسافرت می‌کنند و جابجا می‌شوند. برای ساخت تجهیزاتی مانند نمایشگرهای لوله‌شونده و افزاره‌های قابل پوشیدن، منابع تغذیه‌ای که بخواهند آنها را تغذیه کنند نیز باید خیلی انعطاف‌پذیر باشند.

چالش اصلی برای توسعه یک منبع تغذیه واقعاً خمش‌پذیر به کمبود ماده‌ای مربوط می‌شود که هم دارای خاصیت انعطاف‌پذیری بالا و هم رسانایی الکترونیکی خوب باشد. پلیمرها به طور نوعی استفاده می‌شوند، ولی آنها در دماهای نسبتاً کم از بین می‌روند و همین امر باعث می‌شود که زیاد ایده‌آل نباشند.

کیسوک کانگ از موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره در دائجون و همکارانش با استفاده از یک الکترود هیبریدی گرافنی، باتری قابل شارژ انعطاف‌پذیری تولید کرده‌اند.

کانگ می‌گوید که عملکرد این باتری امیدوارکننده است.

در این باتری، ماده کاتدی که در اینجا V2O5 است، با استفاده از رسوب لیزر پالسی بر روی یک صفحه گرافنی رشد داده می‌شود و صفحه‌ای از گرافن پوشیده شده با لیتیوم نیز به عنوان آند استفاده می‌شود. باتری بدست آمده سبک‌وزن است و به اندازه کافی انعطاف‌پذیر است تا مورد پیچش و خمش قرار گیرد.

کانگ توضیح می‌دهد که این الکترود در مقایسه با الکترودهای غیرقابل انعطاف متداول، برای اکثر جوانب مربوط به خواص الکتروشیمیایی دارای عملکرد الکتروشیمیایی بهبود یافته‌ای است. برای مثال چگالی انرژی و توان بالاتر، و عمر چرخه بهتری دارد.

هیرویوکی نیشیده، متخصص پلیمرهای عملکردی و استفاده آنها در الکترونیک از دانشگاه واسدای ژاپن، می‌گوید: "نانوساختارهای گرادیانی ناشناخته هستند و رهیافت آنها در ساخت افزاره انعطاف‌پذیرِ لوله شونده دارای آتیه بسیار خوبی در نسل جدید ذخیره‌کننده‌های انرژی است.

کانگ امیدوار است که با استفاده از الکترولیت پلیمری یا حالت جامد بتواند این کار را جهت افزایش کارآیی این باتری و پایداری طولانی آن توسعه دهد. او معتقد است که با ترکیب این فناوری جدید با سایر مواد عملکردی می‌توان در کاربردهایی مانند کاتالیزورها، افزاره‌های فوتوولتایی و دیودهای نورگسیل آلی از آنها استفاده کرد.

این دانشمندان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را تحت عنوان "افزاره‌های ذخیره انرژی انعطاف‌پذیر مبتنی بر کاغذ گرافنی" در مجله‌ی Energy Environ. Sci. منتشر کرده‌اند.

هدف از نگارش این نوشتار، مرور یكی از روش های بكارگیری فناوری نانو است. برای مثال این فناوری نسبتاً نو، در كامپیوتر و قطعات الكترونیكی كاربرد بسیاری دارد. از مثالی كه ریچارد فایمن در سخنرانی خود استفاده كرد، شروع می كنیم. در واقع با این مثال میخواهیم ابعاد و اندازه های نانویی را با اندازه های خیلی كوچكی كه تكنولوژی آنها هم اكنون در دسترس است، مقایسه بكنیم. او كه جایزۀ نوبل فیزیك را دریافت كرده بود، در كنفرانس سال 1960 تحت عنوان «فضای زیادی وجود دارد» به بحث در مورد توانایی ها و امكان ساخت مواد نانو مقیاس پرداخت. او به گونه ای خیال پردازانه، خطوطی حكاكی شده با به كارگیری باریكۀ الكترونی و با عرضی به اندازۀ چند اتم را فرض كرد كه در واقع وجود لیتوگرافی توسط باریكۀ الكترونی را پیش بینی می كرد. در واقع فاینمن با این سوال شروع كرد: "چرا نمی توانیم بیست و نه پوشینۀ دایره المعارف بریتانیكا را به سر یك سوزن بنویسیم؟" و ادامه داد "قطر ته سوزن 1/16 اینچ است. اگر آن را بیست و پنج هزار بار بزرگ كنیم سطح آن با كل سطح صفحات دایره المعارف برابر می شود. پس كافی است همه نوشته ها را بیست و پنج هزار بار كوچك كنیم." اگر چه اندیشه های فاینمن بازتاب چندانی توسط دانشمندان آن زمان نداشت؛ هم اكنون بسیاری از فرضیات او به واقعیت پیوسته اند.

ریچارد فاینمن به پاس كمك های شایانش به الكترودینامیك كوانتومی (موضوعی بسیار دور از فناوری نانو) جایزۀ نوبل فیزیك را دریافت كرده بود. همگام با او، رویا پردازان دیگری نیز مشغول به فعالیت بودند. راف لندور فیزیكدانی نظری بود كه در سال 1957 برای IBM كار می كرد. وی ایده هایی در پیرامون نانو الكترونیك داشت و به ارزش اثرات مكانیك كوانتومی در این زمینه پی برده بود.

1. الكترونیك و فناوری اطلاعات

انقلاب اطلاعات، جهان پیرامون ما را به شیوۀ گسترده ای تحت تاثیر قرار داده است و هوده های آن از اثرات انقلاب صنعتی نیز پیشی گرفته است. كلید توسعه و پیشرفت در فناوری اطلاعات، دستیابی به رایانه هایی با توان بیشتر، حجم كوچك تر و قیمت ارزان تر است. در ادامه به كاربردهای بیشتری از این فناوری در الكترونیك و كامپیوتر می پردازیم.

2.1 ذخیره سازی و حافظه ها

با استفاده از این فناوری می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد هزار برابر یا بیشتر افزایش داد. ذخیره سازی اطلاعات مبحثی بسیار مهم و ضروری است كه می تواند به روش های مختلفی انجام شود. هم اكنون ظرفیت دیسك های مغناطیسی رایانه ها با استفاده از قانون مور افزایش یافته است و بازاری در حدود چهل میلیارد دلار را در اختیار دارد.

2.1 ساخت ماشین های شبیه سازنده

نانو كامپیوتر و نانو اسمبلر، دو مفهوم جدیدی هستند كه در "علم نانو" مطرح می شوند. ساخت نانو اسمبلر در واقع یك هدف نهایی و مهم در نانو تكنولوژی است. نانو اسمبلر در واقع امكان تهیۀ ماشین یا مكانیك ساختاری شبیه خودش را به وجود می آورد. زمانی كه یك نانو اسمبلر كامل در دسترس باشد تقریباً همه چیز ممكن می شود و این مهمترین و بزرگترین خواسته دانشمندان نانو تكنولوژی است. كدام ساده تر است؛ تهیه كپی از ماشین، یا تهیۀ ماشینی كه خودش را كپی كند؟ در مقیاس ماكرو مولكولی ساختن یك كپی خیلی ساده تر از ساختن ماشینی است كه بتواند خودش را كپی كند اما در تراز مولكولی این مساله واژگونه است؛ یعنی ساختن ماشینی كه بتواند خود را كپی كند كار را برای ما بارها ساده تر از ساختن ماشین دیگر می كند و این مهم ترین كاربرد نانو اسمبلر می باشد. به این ترتیب ساختن اتوماتیك محصولات بدون نیروی كار سنتی، همانند عمل كپی در ماشین های زیراكس، آسان می شود.

3.1 نیمه هادی ها؛ اساس صنعت الكترونیك كنونی

مطابق قانون مور، نعداد ترانزیستور ها در یك مدار الكترونیكی، در هر 12 تا 24 ماه دو برابر می شود. به این معنی كه مدارها با گذر زمان فشرده و پیچیده تر خواهند شد. اگر چه این قانون در دهه های گذشته راست بود، اما فناوری لیتوگرافی با محدودیت برای كوچك تر كردن عناصر است؛ به طوری كه پیش بینی می شود صنعت نیمه هادی در 10 سال آینده به مرز كوچك سازی برسد. به این ترتیب نیاز است كه فناوری جدیدی وارد عمل شود تا كوچك سازی مدارها را انجام دهد. از دهۀ 1920 دانشمندان دریافتند كه ویژگی های مواد مانند استحكام و قابلیت هدایت الكتریكی با ساختار اتمی و مولكولی آنها تعیین می شود. بعد ها دانش فوق منجر به ساخت مواد نیمه هادی شد كه پایۀ صنعت الكترونیك كنونی است. در صنعت كامپیوتر، قابلیت نانو ماشین ها برای كوچك كردن ترانزیستورها رو تراشه های سیلیكونی می تواند انقلابی در این زمینه بوجود آورد. به این ترتیب نیاز است كه فناوری نو و تازه ای بكارگرفته شود تا كوچك سازی مدارها را انجام دهد.

4.3.1 ابر خازن های الكتروشیمیایی

ابر خازنها دارای ظرفیت بالایی می باشند و به صورت بالقوه قابل استفاده در قطعه های الكترونیكی هستند. این ابر خازن ها دارای دو الكترود هستند كه به وسیلۀ یك مادۀ عایق كه در قطعه های الكترو شیمیایی دارای رسانایی یونی می باشد، از هم جدا می شوند. ظرفیت یك ابر خازن شیمیایی نسبت واژگونه با بار روی الكترود، و شمارگر بار در الكترولیت دارد. از ابر خازن های نانو لوله، برای ذخیرۀ انرژی استفاده می شود. به طور كلی گفته می شود كه توجه بیشتر در این مورد، با ذخیرۀ بار فرق می كند.

2. الكترونیك مولكولی

2.1 نانو تیوب های كربنی در نانو الكترونیك

نانو تیوب های كربنی دارای كاربردهای بسیار در زمینۀ نانو الكترونیك و همچنین نانو كامپیوترها دارند. از كاربردهای بی شمار نانو لوله ها می توان به كارگیری به عنوان عایق، رسانا و نیمه رسانا و یا نیمه هادی استفاده كرد.

2.1.2 خواص رسانایی الكتریكی در نانو تیوب ها

نانو لوله ها بسته به بردار كایرالشان رسانندگی متفاوتی از خود نشان می دهند. البته رسانایی آنها به قطر نانو لوله ها نیز بستگی دارد؛ به این صورت كه نانو لوله هایی با قطر كوچك، رسانا یا نیمه رسانا هستند. نانو لوله های تك دیواره با بردارهای كایرال متفاوت، ویژگی های متفاوت با یكدیگر دارند. از جمله فعالیت اُپتیكی، استحكام مكانیكی و هدایت الكتریكی آن ها با هم فرق دارد. از انواع نانو لوله ها از نگر رسانایی، نانو تیوب های زیگزاگ، آرمیچر و نا متقارن هستند. همه ی ساختارهای ممكن نانو لوله تك دیواره با بردارهای كایرال با انتقال یافتن دو محدوده ای كه در شكل نشان داده شده است می تواند شكل گیرد، كه n و m صحیح اند و در نانو لوله های زیگزاگ، θ

2.4.1 انواع نانو لوله ها از نگر رسانایی

اگر زاویۀ 0=θ یا n,0 ، نانو لوله از نوع زیگزاگ خواهد بود. در صورتی كه (n-m)/3 شماری صحیح باشد نانو لوله از نوع فلزی است. در غیر این صورت از نوع نیمه هادی است.

در صورتی كه 30=θ یا n≤m باشد، نانو لوله از نوع آرمیچر خواهد بود. نانو لوله های آرمیچر همه از نوع فلزی هستند.

در غیر از این دو حالت فوق، نانو لوله از نوع متقارن یا كایرال است كه دارای خواص رسانایی بسیار كمی می باشد. n≠m , n≠0

2.2 الكترونیك مولكولی با نانو لوله ها

مثال هایی از كاربرد بالقوۀ نانو لوله ها به عنوان قطعه های گسیلندۀ میدانی را می توان نمایش دهنده های صفحات تخت، لوله های تخلیۀ گاز در شبكه های مخابراتی، تفنگ های الكترونی برای میكروسكوپ الكترونی، سوزن های میكروسكوپ اتمی روبشی و تقویت كننده های میكرو موج نام برد.

3.2سیستم های نانو الكترو مكانیكی (NEMS)

سیستم های میكروالكترومكانیكی (MEMS) عمدتاً مانند ویفرهای سیلیكونی به روش فتولیتوگرافی ساخته می شوند. این سیستم ها در ابزارهایی مانند سنسورها، پمپ ها و روتورها استفاده می شوند. در حال حاضر، MEMS یك صنعت 11 میلیارد دلاری است. در این زمینه حركت از مقیاس میكرو به سمت نانو، امكانات و قابلیت های جدیدی را برای سیستم های الكترومكانیكی ایجاد می كند. با وجود این، فقدان انگیزه های كافی اقتصادی برای كوچك كردن ماشین ها تا مقیاس نانو، باعث شده است كه تكامل سیستم های نانو الكترومكانیكی از روند آرامی برخوردار باشد.

یكی از اهداف نانو فناوری پیشرفت در زمینۀ الكترونیك و علوم كامپیوتر، برای ساخت حافظه ها و تراشه ها با قابلیت بیشتر، و هزینۀ كمتر است. همان طور كه در بالا توضیح داده شد، دستیابی به اهداف در این زمینه نقص های بسیاری در ماشین ها را برطرف خواهد كرد. به خصوص حافظه ها و اسمبلرها، كه انقلاب عظیمی در صنعت الكترونیك، در حوزۀ فناوری نانو خواهد بود.

كاربرد نانوتكنولوژی در پزشكی

یك باكتری مغناطیسی می تواند در امتداد میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد و مطابق با آن بالا یا پایین برود تا مقصد مورد نظرش را پیدا كند.

در سال 1966 فیلمی تخیلی با عنوان «سفر دریایی شگفت انگیز» اهالی سینما را به دیدن نمایشی جسورانه از كاربرد نانوتكنولوژی در پزشكی میهمان كرد. گروهی از پزشكان جسور و زیردریایی پیشرفته شان با شیوه ای اسرارآمیز به قدری كوچك شدند كه می توانستند در جریان خون بیمار سیر كنند و لخته خونی را در مغزش از بین ببرند كه زندگی او را تهدید می كرد. با گذشت 36 سال از آن زمان، برای ساختن وسایل پیچیده حتی در مقیاس های كوچك تر گام های بلندی برداشته شده است. این امر باعث شده برخی افراد باور كنند كه چنین دخالت هایی در پزشكی امكان پذیر است و روبات های بسیار ریز قادر خواهند بود در رگ های هر كسی سفر كنند.

همه جانداران از سلول های ریزی تشكیل شده اند كه خود آنها نیز از واحدهای ساختمانی كوچك تر در حد نانومتر (یك میلیاردم متر) نظیر پروتئین ها، لیپیدها و اسیدهای نوكلئیك تشكیل شده اند. از این رو، شاید بتوان گفت كه نانوتكنولوژی به نحوی در عرصه های مختلف زیست شناسی حضور دارد. اما اصطلاح قراردادی «نانوتكنولوژی» به طور معمول برای تركیبات مصنوعی استفاده می شود كه از نیمه رساناها، فلزات، پلاستیك ها یا شیشه ساخته شده اند. نانوتكنولوژی از ساختارهایی غیرآلی بهره می گیرد كه از بلورهای بسیار ریزی در حد نانومتر تشكیل شده اند و كاربردهای وسیعی در زمینه تحقیقات پزشكی، رساندن داروها به سلول ها، تشخیص بیماری ها و شاید هم درمان آنها پیدا كرده اند.

در برخی محافل نگرانی های شدیدی در مورد جنبه منفی این فناوری به وجود آمده است؛ آیا این نانوماشین ها نمی توانند از كنترل خارج شده و كل جهان زنده را نابود كنند؟

با وجود این به نظر می رسد فواید این فناوری بیش از آن چیزی باشد كه تصور می رود. برای مثال، می توان با بهره گیری از نانوتكنولوژی وسایل آزمایشگاهی جدیدی ساخت و از آنها در كشف داروهای جدید و تشخیص ژن های فعال تحت شرایط گوناگون در سلول ها، استفاده كرد. به علاوه، نانوابزارها می توانند در تشخیص سریع بیماری ها و نقص های ژنتیكی نقش ایفا كنند.

طبیعت نمونه زیبایی از سودمندی بلورهای غیرآلی را در دنیای جانداران ارائه می كند. باكتری های مغناطیسی، جاندارانی هستند كه تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین قرار می گیرند. این باكتری ها فقط در عمق خاصی از آب یا گل ولای كف آن رشد می كنند. اكسیژن در بالای این عمق بیش از حد مورد نیاز و در پایین آن بیش از حد كم است. باكتری ای كه از این سطح خارج می شود باید توانایی شنا كردن و برگشت به این سطح را داشته باشد. از این رو، این باكتری ها مانند بسیاری از خویشاوندان خود برای جابه جا شدن از یك دم شلاق مانند استفاده می كنند. درون این باكتری ها زنجیره ای با حدود 20 بلور مغناطیسی وجود دارد كه هر كدام بین 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. این بلورها در مجموع یك قطب نمای كوچك را تشكیل می دهند. یك باكتری مغناطیسی می تواند در امتداد میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد و مطابق با آن بالا یا پایین برود تا مقصد مورد نظرش را پیدا كند.

این قطب نما اعجاز مهندسی طبیعت در مقیاس نانو است. اندازه بلورها نیز مهم است. هر چه ذره مغناطیسی بزرگ تر باشد، خاصیت مغناطیسی اش مدت بیشتری حفظ می شود. اما اگر این ذره بیش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطیسی مجزا تقسیم می شود كه خاصیت مغناطیسی آنها در جهت عكس یكدیگرند. چنین بلوری خاصیت مغناطیسی كمی دارد و نمی تواند عقربه كارآمدی برای قطب نما باشد. باكتری های مغناطیسی قطب نماهای خود را فقط از بلورهایی با اندازه مناسب می سازند تا از آنها برای بقای خود استفاده كنند. جالب است كه وقتی انسان برای ذخیره اطلاعات روی دیسك سخت محیط هایی را طراحی می كند دقیقاً از این راهكار باكتری ها پیروی می كند و از بلورهای مغناطیسی در حد نانو و با اندازه ای مناسب استفاده می كند تا هم پایدار باشند و هم كارآمد.

محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطیسی در مقیاس نانو برای تشخیص عوامل بیماری زا استفاده كنند. روش این محققان نیز مانند بسیاری از مهارت هایی كه امروزه به كار می رود به آنتی بادی های مناسبی نیاز دارد كه به این عوامل متصل می شوند. ذرات مغناطیسی مانند برچسب به مولكول های آنتی بادی متصل می شوند. اگر در یك نمونه، عامل بیماری زای خاصی مانند ویروس مولد ایدز مد نظر باشد، آنتی بادی های ویژه این ویروس كه خود به ذرات مغناطیسی متصل هستند به آنها می چسبند. برای جدا كردن آنتی بادی های متصل نشده، نمونه را شست وشو می دهند. اگر ویروس ایدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطیسی آنتی بادی های متصل شده به ویروس، میدان های مغناطیسی تولید می كنند كه توسط دستگاه حساسی تشخیص داده می شود. حساسیت این مهارت آزمایشگاهی از روش های استاندارد موجود بهتر است و به زودی اصلاحات پیش بینی شده، حساسیت را تا چند صد برابر تقویت خواهد كرد.

دنیای پیشرفته الكترونیك پر از مواد پخش كننده نور است. برای نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوری می خواند كه از یك دیود لیزری می آید. این دیود از یك نیمه رسانای غیرآلی ساخته شده است. هر تصویر، قسمت كوچكی از یك CD به اندازه یك مولكول پروتئین (در حد نانومتر) را می كند. در نتیجه این عمل یك نانو بلور نیمه رسانا یا به اصطلاح تجاری یك «نقطه كوانتومی» ایجاد می شود.

فیزیكدانانی كه برای اولین بار در دهه 1960 نقاط كوانتومی را مطالعه می كردند معتقد بودند كه این نقاط در ساخت وسایل الكترونیكی جدید و وسایل دید استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماری از این محققان ابراز می كردند كه از این یافته ها می توان برای تشخیص بیماری یا كشف داروهای جدید كمك گرفت و هیچ كدام از آنان حتی در خواب هم نمی دیدند كه اولین كاربردهای نقاط كوانتومی در زیست شناسی و پزشكی باشد.

نقاط كوانتومی قابلیت های زیادی دارند و در موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. یكی از كاربردهای این نقاط نیمه رسانا در تشخیص تركیبات ژنتیكی نمونه های زیستی است. اخیراً برخی محققان روش مبتكرانه ای را به كار بردند تا وجود یك توالی ژنتیكی خاص را در یك نمونه تشخیص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلای 13 نانومتری استفاده كردند كه با DNA (ماده ژنتیكی) تزئین شده بود. این محققان در روش ابتكاری خود از دو دسته ذره طلا استفاده كردند. یك دسته، حامل DNA بود كه به نصف توالی هدف متصل می شد و DNA متصل به دسته دیگر به نصف دیگر آن متصل می شد. DNA هدفی كه توالی آن كامل باشد به راحتی به هر دو نوع ذره متصل می شود و به این ترتیب دو ذره به یكدیگر مربوط می شوند. از آنجا كه به هر ذره چندین DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف می توانند چندین ذره را به یكدیگر بچسبانند. وقتی این ذرات طلا تجمع می یابند خصوصیاتی كه باعث تشخیص آنها می شود به مقدار چشم گیری تغییر می كند و رنگ نمونه از قرمز به آبی تبدیل می شود. چون كه نتیجه این آزمایش بدون هیچ وسیله ای قابل مشاهده است می توان آن را برای آزمایش DNA در خانه نیز به كار برد.

هیچ بحثی از نانوتكنولوژی بدون توجه به یكی از ظریف ترین وسایل در علوم امروزی یعنی میكروسكوپ اتمی كامل نمی شود. روش این وسیله برای جست وجوی مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوك تیزی دارد كه با كشیده شدن آن روی یك صفحه، شیارهای روی آن خوانده می شود. سوزن میكروسكوپ اتمی بسیار ظریف تر از سوزن گرامافون است به نحوی كه می تواند ساختارهای بسیار كوچك تر را حس كند. متاسفانه، ساختن سوزن هایی كه هم ظریف باشند و هم محكم، بسیار مشكل است. محققان با استفاده از نانو لوله های باریك از جنس كربن كه به نوك میكروسكوپ متصل می شود این مشكل را حل كردند. با این كار امكان ردیابی نمونه هایی با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به این ترتیب، برای كشف مولكول های زنده پیچیده و برهم كنش هایشان وسیله ای با قدرت تفكیك بسیار بالا در اختیار محققان قرار گرفت.

این مثال و مثال های قبل نشان می دهند كه ارتباط بین نانوتكنولوژی و پزشكی اغلب غیرمستقیم است به نحوی كه بسیاری از كارهای انجام شده، در زمینه ساخت یا بهبود ابزارهای تحقیقاتی یا كمك به كارهای تشخیصی است. اما در برخی موارد، نانوتكنولوژی می تواند در درمان بیماری ها نیز مفید باشد. برای مثال می توان داروها را درون بسته هایی در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش های پیچیده تحت كنترل در آورد. یكی از نانوساختارهایی كه برای ارسال دارو یا مولكول هایی مانند DNA به بافت های هدف ساخته شده، «دندریمر»ها هستند. این مولكول های آلی مصنوعی با ساختارهای پیچیده برای اولین بار توسط «دونالد تومالیا» ساخته شدند. اگر شاخه های درختی را در یك توپ اسفنجی فرو ببرید به نحوی كه در جهت های مختلف قرار گیرند می توان شكلی شبیه یك مولكول دندریمر را ایجاد كرد. دندریمرها مولكول هایی كروی و شاخه شاخه هستند كه اندازه ای در حدود یك مولكول پروتئین دارند. دندریمرها مانند درختان پرشاخه و برگ دارای فضاهای خالی هستند، یعنی تعداد زیادی حفرات سطحی دارند.

دندریمرها را می توان طوری ساخت كه فضاهایی با اندازه های مختلف داشته باشند. این فضاها فقط برای نگه داشتن عوامل درمانی هستند. دندریمرها بسیار انعطاف پذیر و قابل تنظیم اند. همچنین آنها را می توان طوری ساخت كه فقط در حضور مولكول های محرك مناسب، خود به خود باد كنند و محتویات خود را بیرون بریزند. این قابلیت اجازه می دهد تا دندریمرهای اختصاصی بسازیم تا بار دارویی خود را فقط در بافت ها یا اندام هایی آزاد كنند كه نیاز به درمان دارند. دندریمرها می توانند برای انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درمانی نیز ساخته شوند. این شیوه نسبت به روش اصلی ژن درمانی یعنی استفاده از ویروس های تغییر ژنتیكی یافته بسیار ایمن تر هستند.

همچنین محققان ذراتی به نام نانوپوسته ساخته اند كه از جنس شیشه پوشیده شده با طلا هستند. این نانوپوسته ها می توانند به صورتی ساخته شوند تا طول موج خاصی را جذب كنند. اما از آنجا كه طول موج های مادون قرمز به راحتی تا چند سانتی متر از بافت نفوذ می كنند، نانوپوسته هایی كه انرژی نورانی را در نزدیكی این طول موج جذب می كنند بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراین، نانوپوسته هایی كه به بدن تزریق می شوند می توانند از بیرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوی گرما داده شوند. چنین نانوپوسته هایی را می توان به كپسول هایی از جنس پلیمر حساس به گرما متصل كرد. این كپسول ها محتویات خود را فقط زمانی آزاد می كنند كه گرمای نانوپوسته متصل به آن باعث تغییر شكلش شود.

یكی از كاربردهای شگرف این نانوپوسته ها در درمان سرطان است. می توان نانوپوسته های پوشیده شده با طلا را به آنتی بادی هایی متصل كرد كه به طور اختصاصی به سلول های سرطانی متصل می شوند. از لحاظ نظری اگر نانوپوسته ها به مقدار كافی گرم شوند می توانند فقط سلول های سرطانی را از بین ببرند و به بافت های سالم آسیب نرسانند. البته مشكل است بدانیم آیا نانوپوسته ها در نهایت به تعهد خود عمل می كنند یا نه. این موضوع برای هزاران وسیله ریز دیگری نیز مطرح است كه برای كاربرد در پزشكی ساخته شده اند.

محققان از نانوتكنولوژی در ساخت پایه های مصنوعی برای ایجاد بافت ها و اندام های مختلف نیز استفاده كرده اند. محققی به نام «ساموئل استوپ» روش نوینی ابداع كرده است كه در آن سلول های استخوانی را روی یك پایه مصنوعی رشد می دهد. این محقق از مولكول های مصنوعی استفاده كرده است كه با رشته هایی تركیب می شوند كه این رشته ها برای چسباندن به سلول های استخوانی تمایل بالایی دارند. این پایه های مصنوعی می توانند فعالیت سلول ها را هدایت كنند و حتی می توانند رشد آنها را كنترل كنند. محققان امیدوارند سرانجام بتوانند روش هایی بیابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلكه اندام های پیچیده تر را با استفاده از پایه های مصنوعی بازسازی كنند.

به نظر می رسد برخی از اهدافی كه امروزه در حال تحقق هستند در آینده ای نزدیك توسط پزشكان به كار گرفته شوند. جایگزینی قلب، كلیه یا كبد با استفاده از پایه های مصنوعی شاید با فناوری كه در فیلم سفر دریایی شگفت انگیز نشان داده شد، متناسب نباشد اما این تصور كه چنین درمان هایی در آینده ای نه چندان دور به واقعیت بپیوندند بسیار هیجان انگیز است. حتی هیجان انگیزتر اینكه امید است محققان بتوانند با تقلید از فرآیندهای طبیعی زیست شناختی، واحدهایی در مقیاس نانو تولید كنند و از آنها در ساخت ساختارهای بزرگ تر بهره گیرند. چنین ساختارهایی در نهایت می توانند برای ترمیم بافت های آسیب دیده و درمان بسیاری از بیماری ها به كار روند.

صنايع نيمه‌هادي در سير تكامل خود در حال رسيدن به نقط‌هاي است كه توانايي آن براي توليد نقاط كوچكتر با مشكلاتي جدي همچون اثرات كوانتومي و نوسانات سطوح اتمي روبرو خواهد شد.

مشكلات ديگر در راه پيشرفت CMOS عبارتند از مصرف بالا، اتلاف حرارت و هزينه بسيار بالاي ساخت. اين مسائل در آينده مانعي سخت براي توليد نيمه‌هادي‌هاي كارآمد خواهد بود. به گفته NanoMarkets ، نانوتكنولوژي به ادامه پيشرفت و توليد CMOS كمك خواهد كرد و همچنين فناوري‌هاي جديد را قادر خواهد ساخت تا گوي سبقت را در جلب رضايت بازار از CMOS بربايند.غول‌هاي بزرگ صنعتي همچون فري‌اسكيل ‌، آي‌بي‌اِم، اينفينئون و اينتل پشتوانة مهمي براي نانوحافظه‌ها به حساب مي‌آيند.

يك گزارش جديد از NanoMarkets بيانگر اين مطلب است كه همان‌طوركه روش‌هاي كنوني ليتوگرافي به پايان راه خود رسيده‌اند، ابزار‌هايي كه براي توسعه، توليد و آزمايش CMOS به كار مي‌روند، نيز بايد بر پاية نانوتكنولوژي طرح‌ريزي گردند. پرتوافكن مستقيم الكترونيكي كه در توليد ASIC به كار مي‌رود، نمونه‌هاي از ابزاري است كه به كمك نانوتكنولوژي بوجود آمده‌است. اما نانوماركتز معتقد است كه كاربرد واقعي نانوتكنولوژي در توليد محصولات جديد، با توجه به خصوصيات مواد مقياس نانو مي‌باشد. بخش‌هايي از صنعت نيمه‌هادي كه بيشترين تأثير نانوتكنولوژي در آنها ديده مي‌شود خارج از مقوله CMOS قرار دارند. به گفته نانوماركتز اين موضوع در موارد زير به وضوح ديده مي‌شود:

o حافظه غيرفرار: حافظه غيرفرار يكي از عوامل تقويت محاسبات سيار است. اما با توجه به اينكه حجم و سرعت فناوري Flash محدود مي‌باشد، حافظه‌هاي جديد كه در طراحي آنها از نانوتكنولوژي بهره گرفته شده است، كارايي بهتري را از خود نشان داده‌اند. FRAM و MRAM نمونه‌هايي از اين نوع حافظه‌ها هستند.

o الكترونيك پليمري: سوني، زيراكس و سايرين آماده‌اند كه محصولات الكترونيك لايه نازك را وارد بازار كنند. الكترونيك پليمري، برخلاف CMOS، از خصوصيات حرارتي بسيار خوبي برخوردار است و هزينه‌ توليد در حجم كم را پايين مي‌آورد. اين خصوصيات امكان توليد محصولات جديدي را به وجود مي‌آورد. در سال 2006 نمايشگر‌هاي بزرگ رولي و همچنين برچسب‌هاي RFID با قيمت پايين توليد خواهد شد كه امكان استفاده از آنها براي اجناس يك‌بار‌مصرف فراهم خواهد شد.

o نانوحسگر: نانوحسگرها نسبت به رقباي خود از آستانه تشخيص بسيار پايين‌تري برخوردارند. آنها قادرند در زمينه كشف امراض بيولوژيك نقش مهمي را ايفا كنند. به گونه‌اي كه در مورد اعلام وجود سرطان، از سرعت بسيار زيادي برخوردارند.

گزارش NanoMarkets بيانگر اين مطلب است كه نانوتكنولوژي به‌زودي مي‌تواند در مديريت حرارتي و اتصالات داخلي پر‌سرعت، به ميزان قابل‌توجهي كمك نمايد. در زمينه اتصالات داخلي پرسرعت مي‌توان از نانولوله‌ها استفاده نمود زيرا توانايي آنها در انتقال جريان از مس خيلي بيشتر است و مي‌توان آنها را به روش‌هاي قابل انطباق با CMOS‌ها رشد داد (اينفينئون در سال 2002 اين قابليت را نشان داد). از نانولوله‌ها مي‌توان خنك‌كننده‌هاي بسيار خوبي براي رفع مشكلات حرارتي ساخت (همانند قطعاتي كه اينتل از سال 2002 به بعد به كارشان گرفت) و يا مي‌توان با ايجاد جرقه بين آنها جرياني از هواي خنك توليد نمود.

از اين گزارش چنين نتيجه گرفته مي‌شود كه فرصت‌هاي قابل توجهي در نانوالكترونيك وجود دارد. به‌گونه‌اي كه در سال 2006 نانوحافظه‌ها به تنهايي 1/3 ميليارد دلار سودآوري خواهند داشت. همان‌گونه كه در بالا توضيح داده‌شد، اين امر هم‌اكنون در قالب روش‌هاي جديد براي تكميل CMOSها آغاز شده‌است. اين گزارش نشان مي‌دهد كه سازندگان نيمه‌هادي‌ها از هم‌اكنون بايد به فكر طرح ريزي براي به‌كارگرفتن نانوتكنولوژي در توليدات خود باشند. در غير اين‌صورت بايد از دست دادن توليدات بزرگ آينده را بپذيرند، كه البته پذيرفتن اين ريسك بسيار دور از ذهن به‌نظر مي‌رسد.

شاید هنوز ساخت تراشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، تشخیص انواع سرطان و سایر بیماریهای پیچیده فقط با گرفتن یک قطره خون، بهبود و اصلاح کارت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هوشمند و نمایشگرهای LCD ؛ تنها یک رویا برایمان باشد و این مسائل را غیر واقعی جلوه دهد اما محققین آینده قادر خواهند بود تمام این رویاها را به حقیقت تبدیل کنند و دنیایی جدید از ارتباطات و تکنولوژی را بواسطه معجزه نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها به ارمغان آورند.

تا کنون با نانوساختارهای مختلفی از جمله نانولوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، نانوذرات و نانوکامپوزیت آشنا شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اید؛ یکی دیگر از نانوساختارهایی که امروزه مطالعات و تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.

عموماً سیم به ساختاری گفته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود که در یک جهت (جهت طولی) گسترش داده شده باشد و در دو جهت دیگر بسیار محدود شده باشد. یک خصوصیت اساسی از این ساختارها که دارای دو خروجی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند رسانایی الکتریکی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو انتهای این ساختارها و در امتداد طولی شان انتقال بار الکتریکی اتفاق می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌افتد. ساخت سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی در ابعاد نانومتری هم از جهت تکنولوژیکی و هم از جهت علمی بسیار مورد علاقه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد، زیرا در ابعاد نانومتری خواص غیر معمولی از خود بروز می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند. نسبت طول به قطر نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بسیار بالا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. ( L>>D )

مثال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی از کاربرد نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها عبارتند از: وسایل مغناطیسی، سنسورهای شیمیایی و بیولوژیکی، نشانگرهای بیولوژیکی و اتصالات داخلی در نانوالکترونیک مانند اتصال دو قطعه ابر رسانای آلومینیومی که توسط نانوسیم نقره صورت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیرد.

انواع نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:

1. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی: این نانوساختارها به دلیل خواص ویژ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای که دارند نویدبخش کارایی زیادی در قطعات الکترونیکی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند.

توسعه الکترونیک و قدرت یافتن در این زمینه بستگی به پیشرفت مداوم در کوچک کردن اجزاء الکترونیکی است. با این حال قوانین مکانیک کوانتومی، محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ساخت و افزایش هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های تولید ما را در کوچکتر کردن تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های مرسوم و متداول محدود خواهد کرد. تحقیق فراوان در مورد تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های جایگزین علاقه فراوانی را متمرکز مواد در مقیاس نانو در سال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اخیر کرده است. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی بخاطر خصوصیات منحصر به فردشان که منجر به کاربرد گوناگون آنها می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود، یکی از جذاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین مواد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند.

نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میتوانند در رایانه و سایر دستگاههای محاسبه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گر کاربرد داشته باشند. برای دستیابی به قطعات الکترونیکی نانومقیاس پیچیده، به سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نانومقیاس نیاز داریم. علاوه بر این، خود نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هم می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانند مبنای اجزای الکترونیکی همچون حافظه باشند.

2. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آلی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها، همانطور که از نامشان پیداست، از ترکیبات آلی به‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دست می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آیند.

علاوه بر مواد فلزی و نیمه رسانا، ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها از مواد آلی هم امکان‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیر است. به تازگی، ماده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای بنام «الیگوفنیلین وینیلین» برای این منظور در نظر گرفته شده است.

ویژگی این سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها (نظیر رسانایی و مقاومت و هدایت گرمایی) به ساختار مونومر و طرز آرایش آن بستگی دارد.

3. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی و نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی: ساختار شیمیایی این ترکیبات باعث بوجود آمدن خواص جالب توجهی میشود.

آینده نانوتکنولوژی به توانایی محققین در دستیابی به فنون ساماندهی اجزای مولکولی و دستیابی به ساختارهای نانومتری بستگی دارد. محققین اکنون توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند با تقلید از طبیعت به ساماندهی پروتئین‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های حاصل از خمیر مایه برای تولید نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی دست یابند. ساماندهی اجزای زنده در طبیعت، بهترین و قدیمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین نمونه ساخت «پائین به بالا» است و لذا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان از آن برای فهم و نیز یافتن روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هائی برای ساخت ادوات الکترونیکی و میکرومتری استفاده کرد. تا کنون از فنون ساخت «بالا به پائین» استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد که این فنون در مقیاس نانومتری اغلب پر زحمت و هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بر است و تجاری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازی نانوتکنولوژی به روشهای آسان و مقرون به صرفه نیاز دارد که بهترین الگوی آن هم طبیعت پیرامون ماست؛ فقط کافی است کمی چشمانمان را باز کنیم و با دقت بیشتری اطرافمان را بنگریم.

4. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سیلیکونی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها سمی نیست و به سلولها آسیبی نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌رسانند.

این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بیشترین کاربرد خود را در عرصه پزشکی مانند تشخیص نشانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سرطان، رشد سلول‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های بنیادی و ... نشان داده است که در ادامه به آن می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پردازیم.

نمونه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سیلیکونی

روشهای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:

1. تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های لیتوگرافی

• لیتوگرافی نوری: در این روش از تغییرات شیمیایی در یک ماده سخت شونده در اثر نور استفاده میشود. از یک سری ماسک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نوری برای تعریف مناطق فعال شونده در اثر نور استفاده میشود. یکی از محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این تکنیک محدوده پراش موج نوری است. طول موج نوری که در حاضر در صنایع استفاده میشود در حدود nm 248میباشد ولی با طراحی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دقیق مالک و به کارگیری بسیار دقیق پلیمرهای سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده میتوان به ابعاد کمتر nm 100 هم رسید.

• لیتوگرافی با اشعه الکترونی: در این روش عمدتا از یک پلیمر سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده و قرار دادن آن بر یک پایه استفاده میشود. آنگاه یک اشعه الکترونی با انرژی بالا بر روی سطح تابیده میشود با تابش اشعه الکترونی طرح مورد نظر شکل داده میشود. پس از یونیزه شدن ماده و حل شدن پلیمر توسط حلال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های شیمیایی طرح مورد نظر برای ساخت نانو سیم حاصل میشود.

• لیتوگرافی با پراب روش: لیتوگرافی با استفاده از پراب روشیپ برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های زیر nm100 بکار میروند. پراب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های الکترونی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) و یا میکروسکوپ روش تونلی (STM) از انتخاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این روش برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد.

از مزایای روشهای لیتوگرافی انعطاف این روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در الگوسازی برای نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد. بعبارت دیگر با این روشها میتوان به نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هر شکل قابل ترسیم را داد.

2. رسوب الکتروشیمیایی در حفرات: روشهای الکتروشیمیایی بطور گسترده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها استفاده میشود. یک الگوی مناسب باید حفراتی یکنواخت و بلند داشته باشد، قطر حفرات در این نوع الگو از چند نانومتر تا nm 20 میتواند داشته باشد.

فناوری نانو ، نوید کنترل خواص جدیدی از مواد را می دهد که زائیده ابعاد نانو مقیاس ذرات است ، همین خواص باعث شد شرکتهای خصوصی ، دولتها و سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاریهای خطرپذیر جهان در سال 2005 حدود 15میلیارد دلار در این فناوری سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاری کنند، همچنین براساس پیش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بینی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های صورت گرفته بازار کالاهای تولیدی مبتنی بر این فناوری در سال 2015 به رقم 6.2 میلیارد دلار میرسد. تولید این محصولات نیازمند نانومواد ،اندازه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیری و فناوریهای ساخت است. صنعت الکترونیک در تجاری سازی فناوری نانو پیشگام است. نانوالکترونیک شامل نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کمتر از nm 90 ،اشکال جدیدی از حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دارای نیمه هادی ، حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اطلاعاتی نانوالکترومکانیکی، نمایشگرهای آلی ، نمایشگرهای نشر میدانی،نانو لوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، حسگرهای مختلف و پاره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای از ادواتی که اکنون در حال ساخت برای به کارگیری در ابزارآلات الکترونیکی میشود. طبق برآورد بازار تجهیزات نانوالکترونیک در سال 2005 نزدیک 60 میلیارد دلار بوده و به نظر می رسد تا سال 2010 به 250میلیارد دلار برسد. بازار نانومواد ونانوابزار مورد استفاده در تولید این تجهیزات 108میلیارد دلار بوده که از این رقم 10درصد آن مربوط به نانومواد ،ابزارها، تجهیزاتی مانند لیتوگرافی ماورابنفش دور، لیتوگرافی چاپ نانو ،کاتالیستها و نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.

اصولاً اتصالات نیم رسانا - فلز جزء لازمه تمامی قطعات الکترونیکی هستند. چگونگی و رفتار اتصالات الکتریکی به غلظت سطح نیم رسانا (Si) ، تمیزی سطح و واکنشهای بین فصل مشترک فلز - نیم رسانا بستگی دارد. بعد از ابداع ترانزیستور توسط جان باردین ، مفهوم و اهمیت مدارهای مجتمع روشن شد. پس از آن موفقیت بزرگ تجمع و اتصال تعداد بسیار زیادی از قطعات کوچک و اجزای الکترونیکی بر سطح زیر لایه تحول عظیمی در ساخت عملی مدارهای مجتمع بوجود آورد. با ابداع و رشد فناوری مینیاتور کردن قطعات الکترونیکی بشر به یکی از مهمترین دستاوردهای خود در قرن گذشته نائل آمد.

سیر تکاملی و رشد

با گسترش ، طراحی و ساخت مدارهای مجتمع بویژه افزایش انباشت قطعات در مقیاس خیلی بزرگ در دهه 1980 تلاش برای کوچکتر کردن قطعات میکرو الکترونیکی ادامه یافت. از طرف دیگر تقاضای جدید برای ساخت مدارهای مجتمع بویژه مدارهای حافظه شامل حافظه دینامیکی (DRAM) و حافظه استاتیکی (SRAM) با ویژگیهایی نظیر سرعت عمل بالا توأم با کاهش اتلاف توان روز به روز بیشتر شد. در روند تکاملی فناوری فرامینیاتور کردن قطعات الکترونیکی بویژه در هندسه و مقیاس زیر میکرونی کمتر از 0.2 میکرومتر یعنی حوزه فناوری طراحی قطعات نانو الکترونی و فناوری ساخت مدارهای مجتمع از پیچیدگی خاصی برخوردار است.

بطور متوسط در هر شش سال ابعاد و اندازه قطعات الکترونیکی به نصف تقلیل یافته است. امروزه با استفاده از مزیتهای مجتمع سازی کوچکی قطعات ، بطور مشخص فناوری نانو الکترونیک ساختار اینگونه مدارهای مجتمع گسترده‌تر و پیچیده‌تر است. بطوری که این مدارها از ده‌ها میلیون ترانزیستور ،

در راستای پیشرفت این فناوری ، در همین سال مجموع فروش مدارهای مجتمع در دنیا حدود 150 میلیارد دلار بر آورد شده است. به این دلیل پیچیدگی و ویژگیهای خاص مدارهای مجتمع با ساختار نانومتری بکار گیری مواد جدید و ‏فرآیندهای بهتر تولید و همچنین استفاده روشهای دقیقتر ساخت.

مشخصه یابی لایه نازک قطعات الکترونیکی

مشخصه یابی لایه نازک قطعات مختلف امری الزامی است. بعضی از فرآیندهای مهم ساخت مدارهای مجتمع عبارتند از:

• نفوذ کاشت یونی
  
• لیتوگرافی
  
• فلز نشانی
  
• غیر فعال سازی و غیره
   
  که در فناوری نانو الکترونیک برای انجام اینگونه فرآیندها باید از پارامترها و سیستمهای خاص استفاده کرد. مثلاً در فرآیند فلز نشانی استفاده از
  برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

  • ورود
  • یا
  • ثبت نام
  بجای فلز رایج
  برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

  • ورود
  • یا
  • ثبت نام
  برای اتصالات درونی بین قطعات مختلف عملی اجتناب ناپذیر است. اما نفوذ سریع اتمهای Cu در زیر Si در عملیات حرارتی منجر به تشکیل لایه سلیساید مس و در نهایت سبب تخریب قطعه الکترونیکی می‌شود. برای رفع این مشکل معمولاً از یک لایه میانی از مواد دیرگذار مانند Ta و w یا Mo به عنوان سد نفوذی برای بهبود پایداری حرارتی لایه Cu / Si استفاده می‌کنند.
  

ساخت و مشخصه یابی سیستمهای چند لایه‌ای

مشخصه یابی سیستمهای چند لایه‌ای Cu/Ta /Si اخیراً مورد مطالعه قرار گرفته است. در این زمینه تأثیر ولتاژ بایاس منفی بر بهبود خواص الکتریکی و ساختاری سد نفوذی لایه اسپاترنیگ Ta در سیستم Ta/Si گزارش شده است. همچنین در فناوری طراحی قطعات نانو الکترونی با استفاده ار میکروسکوب نیروی اتمی (AFM) و ساخت لایه‌های نازک مورد نیاز در مدارهای مجتمع مذکور فقط در محیطهای تعریف شده توسط روشهای دقیق لایه نشانی نظیر لایه نشانی با باریکه مولکولی (MBE) و لایه نشانی با بخار شیمیایی مواد آلی فلزی (MOCVD) امکان پذیر است.

وسعت فناوری نانو الکترونیک

در فناوری نانو الکترونیک فرآیندهایی سطح زیر لایه Si از جمله سوزش توسط فناوری پلاسما و باریکه یونی صورت می‌گیرد. اینگونه مدارهای مجتمع با ویژگیهای منحصر به فرد خود در مقیاس نانومتری کاربردهای متنوعی از سیستمهای مزوسکوپیک دارند. بعضی از این کاربردها عبارتند از:

• ساخت نقطه‌ها و سیستمهای کوانتومی تونل زنی در دیودهای تشدید کننده مثل Si و Gi
  
• طراحی و ساخت تقویت کننده‌های لیزری مثل InGap
  
• طراحی و ساخت میکرو احساسگرها و ماشینهای میکرونی برای کاربردهای خاص
  
• به دلیل اهمیت فناوری نانو الکترونیک در چند سال گذشته چندین کارگاه عملی در زمینه‌های مختلف فیزیک و فناوری نانو الکتریک برگزار شده است. با ادامه رشد و گسترش این فناوری پیشرفته ، در آینده شاهد تحول عظیمی در زمینه‌های ارتباطات خواهیم بود.
  

این بار مقاله ای بسیار کامل در رابطه با تکنولوژی نانو که بصورت اختصاصی برای اولین بار از سایت تکنو الکترو برای کاربران قرار می گیرد . مقاله نانو بدون هیچ آرم و لوگویی از سایت آماده برای تحویل به استاد در 83 صفحه تایپ شده می باشد . این مقاله به پیشرفت های نانو در تمامی زمینه های علمی پرداخته و تاریخچه نانو را به طور کامل شرح داده است . کسانی که قصد کپی این مقاله را در وب سایت و یا وبلاگ خود دارند می بایست منبع آن را ذکر نمایند .

موضوعاتی که در مقاله تکنولوژی نانو می خوانید :

- تاریخچه تکنولوژی نانو

- کاربرد نانو تکنولوژی

- نانو در ایران

- نانو بیو تکنولوژی

- نانو الکتریک

- نانو و امینی و بهداشت

- نانو و صنایع نظامی

- نانو و صنایع دریایی

- نانو سیم ها

- نانو و محیط زیست

- نانو و گیاه پزشکی

- نانو در علوم دامی

---------------------------------------------------

حجم فایل: 1MB

---------------------------------------------------

---------------------------------------------------

---------------------------------------------------

پسورد تمامی فایل ها

اين

خطر را وجود يك مشت از صاحبان صنايع داروسازى كه سخنرانى هاى رمزى و در لفافه شان مدت ها به درازا مى كشد، به خوبى نشان مى دهد. بر روى صندلى هاى اين سالن كه در سال هاى پايانى سده پيش در ميدان اتحاد واقع در قلب سانفرانسيسكو ساخته شد، در پشت پرده هاى سنگين و به رنگ قرمز آتشين آن، اين مردان پنجاه، شصت ساله به ناگهان از انديشه آهسته تر كردن سرعت پيشرفت تراشه هاى زيستى به خشم مى آيند. اينجا صحبت از سيليسيم _ همان ماده اى كه سيم هاى تلفن نيز از آن ساخته مى شوند _ است كه يك رشته DNA (يا رمز حيات) بر روى آن قرار داده مى شود. تراشه اى كه بزرگ تر از نصف يك دانه شكر نيست قادر به كارهايى است _ از پزشكى تا كشاورزى و علوم زيبايى _ كه ديوانه كننده اند.

اين مجموعه سحرآميز، آميزه اى از بيولوژى و الكترونيك، درصدد زير و رو كردن آن چيزى است كه بيوتكنولوژى خوانده مى شود. علمى كه قرار است انقلابى در زندگى ما پديد آورد ... ولى چگونه؟ چيز زيادى نمى دانيم. با اين حال، ماتما كاليكورا تحليلگر موسسه «فراست و ساليوان» مطمئن است كه تا ده سال ديگر اين ابتكار بازارى بزرگ تر از 10 ميليارد دلار را به روى ما خواهد گشود. گام هاى اوليه صنايعى چون هيولت _ پاكارد، موتورولا و آى بى ام تنها آغاز اين راه است.

در واقع اين انديشه چندان جديد نيست. تراشه هاى زيستى در واقع حاصل ازدواج (كه مسلماً قدرى ديرهنگام بود) دو كشف قديمى است كه بيش از 50 سال عمر دارند. كارهاى جيمز واتسون و فرانسيس كريك _ برندگان جايزه نوبل در رشته فيزيك در سال 1962 _ در حقيقت به سال 1953 بازمى گردد. در اين سال دو پژوهشگر مولكول DNA (كه تعيين كننده وراثت ژنتيك هستند) را كشف كردند. مولكول DNA تشكيل شده از دو رشته كه ساختمانى مى سازند كه بر روى خويش مى پيچد و هر يك از اين دو رشته قرينه آن ديگرى است. در همين زمان تراشه الكترونيك كه توسط راديوسازان در ساختمان ترانزيستورها به كار مى رفت، براى نخستين بار ساخته شد. تنها كارى كه باقى مانده بود، ازدواج فرخنده اين دو پديده نوين بود و استفن فودور، زيست شناس از دانشگاه پرينستون، اين كار را انجام داد. انديشه وى بسيار ساده بود: از آنجا كه هر رشته DNA از يك رديف رمز تشكيل شده كه با دوقلوى خويش به صورتى كاملاً قرينه يكى مى شود لذا كافى است كه يك رشته تنها را بر روى تراشه اى قرار دهيم، در اين صورت به محض مواجه شدن آن با دوقلويش صدور يك پيام فلورسانت را تحريم خواهد كرد كه سپس كامپيوتر مى تواند آن را دريافت كند. اين تمام جادوى ازدواج فرخنده تكنولوژى هاست: تبديل يك واكنش زيستى به سيگنال الكترونيك. اين انديشه فى البداهه بسيار جالب بود و بار ديگر در سال هاى دهه ،1990 زمانى كه «پروژه ژنوم انسان» براى يافتن ژنوم كامل انسان به اوج رسيد، مطرح شد. از آن زمان هيچ رازى در اينكه تراشه معجزه خواهد كرد، نبود...

نقشه ژنتيك شما فقط به قيمت 300 دلار

در ابتدا اين واقعيت به ويژه براى جهان پزشكى شگفتى آور بود كه با استفاده از چنين ابزارى مى توان تشخيص ها را بدون اشتباه و به نحوى بى سابقه داد. دپارتمان زيست شناسى مولكولى در دانشگاه دوك (كاروليناى شمالى) در اين ميان به موفقيت هايى نائل شد. يكى از پروفسورها، تحقيقاتى را بر روى بيمارى كه مشكوك به ابتلا به سرطان بود، انجام داد. نمونه خونى كه به كمك يك تراشه زيستى از بيمار گرفته شد، اين امكان را داد كه ظرف كمتر از ده دقيقه ساختمان ژنتيك بيمار به دست آيد و پزشك بلافاصله توانست تصميم بگيرد كه از چه درمانى استفاده كند. جلوگيرى از اتلاف وقت كه در اينجا بى اندازه ارزشمند است. هنوز هم پس از گذشت پنج سال از آن رويداد مهم، چنين تشخيصى مى تواند يك آزمايشگاه كامل را به مدت چندين روز به تكاپو اندازد. بازار جديدى متولد شده: تاكنون چندين موسسه پيشنهاد كرده اند كه نقشه ژنتيك آدم ها را به 300 تا 500 دلار در اختيارشان قرار دهند. موسسه ايسلندى DeCode Genetics در يخچال هايش ژن هاى حدود بيست بيمارى مهم، از جمله شيزوفرنى را در اختيار دارد. در فرانسه انستيتو BioMe ,rieux روى سرطان كار مى كند.

تراشه هاى زيستى كه خود را با بيمارى ها و درمان آنها شناسانده اند، مى توانند به علاوه خطرناك نيز باشند، چه امروز ژن هايى كه نماينده بيمارى هايى هستند، شناخته شده اند. شركت AFFymetrix در كاليفرنيا، جزء نخستين موسساتى بوده كه تراشه هاى زيستى را پذيرفت و اكنون بدين كار مشغول است. يكى از كاركنان اين شركت مى گويد: «تراشه هاى ما براى كنترل كردن تركيب مواد غذايى اند، در واقع براى آنكه ببينيم غذاى روبه روى ما كه گوشت گاو يا ماهى معرفى مى شود، همان است كه از آن انتظار داريم.» براى انجام اين پروژه شركت مذكور نياز به حمايت جامعه آمريكا دارد و شريك فرانسوى اش BioMe ,rieux نيز يكى يكى ژن هايى را كه بازسازى مى كند در اختيار آن قرار مى دهد و چه بازارى! اين ابزار بسيار كوچك معجزه گر قادر است تا 30 نوع گوناگون مهره داران را شناسايى كند. حتى مى تواند حيوانات را براساس جنس (پستانداران، پرندگان و ماهى ها) يا نوع (ماكيان، گوسفند، خوك، كبك، ماهى قزل آلا) شناسايى كند و حتى از ميان جوندگان موش را تشخيص دهد. دانشمندان فكر همه چيز را كرده اند!

ولى قضيه به اينجا ختم نمى شود: تراشه هاى زيستى از گذشته حيوان نيز ما را آگاه مى كند. طبق قوانين فرانسه و اروپا غذايى كه به چهارپايان داده مى شود، نبايد منشاء حيوانى داشته باشد. توماس اشلوم برگر رئيس شركت با فرانسه شكسته بسته اى مى گويد: «شما در فرانسه وقتى كه صحبت از گاو مى كنيد، به دادن اين عنوان به حيوان مطمئنيد.» با استفاده از اين تكنولوژى مى توان از يك دانه برنج پى برد كه چه نوع كود شيميايى به آن داده اند و اينكه تحت تغيير و تبديلات ژنتيكى قرار گرفته يا خير ... يك كين واقعى. جنگ اطلاعات زيست شناسى آغاز شده است.

پارك منلو در حومه پالوآلتو راهروى ورودى با كپى تابلوى «مطالعه رنگ ها» اثر كاندينسكى (1913) تزئين شده اند. پژوهشگران باذوقند، آيا به همين اندازه بااستعداد نيز هستند؟ اين موسسه كه در سال 1997 از سوى شيمى دان آلكس زافارونى (مجله Forbes را به ياد قهرمان فقيد اسكاتلندى، جيم كلارك بيوتكنولوژى نام نهاده) بنيانگذارى شده به كاربرد به كلى جديدى از تراشه هاى زيستى مى پردازد: رديابى اشيا. اوگوست مورتى 50 ساله كه اصلاً نيويوركى است و بيش از نيمى از عمرش را در بخش زيست شناسى گذرانده اكنون به فروش تراشه هاى زيستى سنتى _ كه در واقع فعاليت اصلى موسسه را تشكيل مى دهد - مشغول است. اين بار او فكر مى كند، كسب و كار خوبى خواهد داشت. به تازگى يكى از مارك هاى بسيار شيك و گرانقيمت به وى مراجعه كرده و از نمونه هاى تقليدى كيف هاى چرمى اش كه از چرم نژاد خاصى از گاوهاست، شاكى است بايد ديد كيف هاى چرمى تقليدى در رمز ژنتيك چه تفاوت كم وبيش اندكى با چرم اصيل دارند. مورتى تنها يك كار جزيى مى كند. وى «اثر انگشت» چرم اخير را بر روى يك تراشه زيستى قرار مى دهد و هر بار كه كيف هاى وارداتى سوءظن مأمور گمرك را برمى انگيزند، كافى است «اثر انگشت» آنها با آنچه كه به عنوان نمونه موجود است مقايسه شود.

بخش خصوصى تنها كسانى نيستند كه در اين ميان منتفع مى شوند، بلكه دولت نيز مى تواند از ثمرات اين تكنولوژى بهره مند شود. بر روى تپه ماهورهاى پوشيده از درختان انگور در كاليفرنيا هزاران نفر از پژوهشگران در آزمايشگاه لارنس ليومور كه در سال 1952 به بزرگداشت مخترع سيكلوترون به نام وى ناميده شد، مشغول كارند. در سالن هاى فوق سرى اين آزمايشگاه _ كه حتى مشاهده آنها توسط افراد خارج از آزمايشگاه مستلزم داشتن اجازه كتبى مقامات است _ پژوهشگران بر روى روش هاى مقابله با ميكروب سياه زخم مطالعه مى كنند. اين پودر كه مقامات و كنگره را در آمريكا پس از 11 سپتامبر سال 2001 اينچنين وحشت زده كرده، در واقع چيزى جز يك آنزيم نيست. با اين حال به بركت وجود و ساخت تراشه هاى زيستى مناسب به راحتى مى توان آن را شناسايى كرد.

اما كار به اينجا ختم نمى شود. در پايان سال 2003 پنتاگون اعتبارى به مبلغ بيش از 2 ميليون دلار را در اختيار گروهى در دانشگاه ويرجينيا قرار داد كه از جمله گيرنده هاى بسيار كوچكى را بر روى پوست سربازان داوطلب پيش از آغاز جنگ پيوند زند. اين ترموستات هاى واقعى سلامتى سربازان، علاوه بر اندازه گيرى ميزان آنتى كر (ضد باكترى يا سموم) بدن آنها اين امكان را نيز به وجود مى آورد كه به صورت شناسنامه هاى ژنتيكى آنها عمل كنند. اين كمك ذى قيمتى به جراحانى است كه ناچارند سربازان را در همان حالت بيهوشى و بى خبرى تحت عمل جراحى قرار دهند. كاربردهاى ديگرى كه براى اين وسيله ارزشمند متصور است، از اين قرارند: سربازانى كه در بيابان گم مى شوند و به واحه اى مى رسند، مى توانند تراشه را در تماس با آب قرار دهند و دريابند كه آب آلوده (مثلاً بقاياى ناقلان ويروس سرخك) است يا خير. علاوه بر ميدان هاى نبرد، تراشه هاى زيستى كاربردهايى نيز در فضا دارند.

ناسا كه يكى از شركاى برنامه دانشگاه ويرجينياست، درصدد است فضانوردان خويش را مجهز به چنين تراشه هايى سازد كه بتواند از هيوستون سطح قند خون فضانوردان در مأموريت را اندازه گيرى كند. در كاپ كاناورال تاكيد مى شود: «اين برنامه را با ميل و علاقه دنبال مى كنيم. همه اينها چراغ سبزى است براى توليد انبوه تراشه هاى زيستى.»

در ورودى AFFymetrix كه در 20 كيلومترى سمت كاليفرنيا قرار دارد، نوشته اى از طلا _ كه يادآور دوران هجوم براى يافتن رگه هاى طلا در زمان هاى گذشته است _ ما را باخبر مى سازد كه ده سال از ساختن آن گذشته است. ولى گويى اينجا آغاز و پايان جهان است. براى آنكه به اين عمل ضدعفونى شده و عارى از ميكروب پا گذاريد، مدير آنجا براد كريگر از شما مى خواهد كه وارد سالنى شويد كه همزمان سى تايى هواكش بسيار كوچك شما را تحت بمباران هواى تصفيه و فرآورى شده قرار مى دهند. تنها چيزهايى كه مى توانيد با خود داشته باشيد، عبارتند از يك كوله پژوهش بر دوش، يك چراغ قوه، شماره تلفن هاى اشخاصى كه در موارد ضرورى مى توانيد با آنها تماس بگيريد و صحنه هاى تماشايى از اينجا آغاز مى شوند.

جنگ قيمت ها در پيش است

جالب ترين قسمت داستان در سالنى اتفاق مى افتد كه بسيار تحت نظر است. در اينجا يخچال هاى بزرگى قرار دارند كه تورهايى از آن حفاظت مى كنند. در داخل اين گاوصندوق هاست كه موسسه ردياب هايى از جنس DNA خود را ذخيره كرده است. رشته هاى تكى DNA وجود دارند كه سطح گلوكز را تعيين مى كنند. نوعى سفارش كاركنان سفارش هزاران DNA از مشتريان دريافت مى كنند كه آنها را به كمك روبوت ها بر روى صفحات شيشه اى رشته بسيار كوچك نگهدارى مى نمايند. اين تراشه هاى زيستى كه هركدام يك در يك سانتيمتر ابعاد دارند، مى توانند چندين هزار ردياب را در خود داشته باشند.

يك بازار واقعى كه جاى خود را در بورس هم باز كرده است: افى متريكس سالانه چندين صد هزار تراشه مى فروشد. استيوم لومباردى يكى از اعضاى گروه، در حالى كه تراشه اى به ابعاد دو سانتيمتر را بين انگشتان اشاره و شست خويش نگه داشته بر روى صندلى راحتى اش نشسته و در صورتش احساس رضايت يك كهنه كار به خوبى ديده مى شود. وى در گذشته به صورت دستى و با پيپت تشخيص هايش را صورت مى داد. ولى امروز كار به روشى بسيار پيشرفته صورت مى گيرد، موسسه اى كه مشغول كار است شبانه روز 24 ساعت و در هفت روز هفته فعاليت مى كند. «ما كم كم داريم به صورت اينتل اين صنعت در مى آييم: تراشه هاى ما در انبوهى از تكنولوژى در آينده ديگر به چشم نخواهند آمد.»

با اين حال افى متريكس ناچار به مبارزه كردن است چرا كه كاليفرنيا در اين ميان تنها نيست. ديگرانى هستند كه به سرعت پيش مى روند. مثلاً در فرانسه داباگ در قطب ژن اورى (اسون) در آغاز راه است. در چين چندين صد پروژه كه در ابتدا با تزريق ده ها ميليون دلار از سوى دولت كار خود را شروع كردند، اكنون اندك اندك مستقل مى شوند. علاوه بر اين ما شركت هاى بزرگى چون جنرال الكتريك، موتورولا، آى بى ام، ابزارهاى تگزاس، كورنينگ، هيتاچى- كه در ساخت «مركز حياتى» عظيم هنگ كنگ مشاركت دارد و حتى فيليپس هم گام در اين راه گذاشته اند- همه اينها آماده وارد شدن در بازارند.

سرسخت ترين آنها Agilent نام دارد. اين موسسه واقع در پالوآلتو جايگاه دوم را در اين بخش به خود اختصاص داده است. دارين سولومون معاون رئيس موسسه مى گويد: «ما سال گذشته 15درصد رشد را به ثبت رسانديم.» در واقع اين موسسه متكى به هيولت پاكارد است. (هيولت پاكارد پيش از استقلال آن را به وجود آورد) كه با 142000 كارمند داراى قدرت واقعى است Agilent كه سالانه بيش از يك ميليارد دلار خرج تحقيقاتش مى كند، امروز آزمايشگاه كاملى را بر روى يك تراشه به بازار آورده كه 20 هزار ژن در آن جاى دارد. تازه واردى كه ميدان نبرد را- كه شرط ضرورى موفقيتش است- داوطلبانه و بدون برخوردار شدن از امتيازات پذيرش صلح ترك گويد، چيزى نصيبش نمى شود. تراشه ها هنوز گرانند و گاه تا چندين ده دلار قيمت دارند. افى متريكس براساس آمار و ارقام افتخار مى كند كه از سال 1996 قيمت ها را بسيار پايين آورده، در آن سال قيمت يك تراشه فراتر از 200 دلار بوده گرچه هنوز هم براى فروش به عموم مردم قدرى گران است. براى پايين آوردن قيمت هيچ راهى بهتر از تغيير روش توليد نيست. توليد كننده آمريكايى فيبرهاى نورى- كورينگ ماده اى از شيشه ساخته كه داراى هزاران حفره بسيار كوچك است كه ردياب هاى DNA در داخل آنها جاى مى گيرند. به گفته شركت مذكور، با اين ماده جديد در هر دقيقه بيشتر از سابق مى توان تراشه توليد كرد و بدين ترتيب هزينه هاى توليد را كاهش داد.

تب جمع آورى و ثبت اطلاعات

حتى در شرايط ارزانى، مشكلات ديگرى در پيش پاى تراشه هاى زيستى قرار دارند، چه رشته هاى DNA مسائل و موضوعات بسيار جدى پيرامون اخلاقيات را به پيش مى كشند. اولين آنها برملا كردن، مثل دستكارى اطلاعات محرمانه خصوصى است. چگونه مى توان اين بانك هاى عظيم اطلاعاتى را كه هزاران اطلاعات راجع به تنوع ژنتيك را گرد آورده اند، كنترل كرد؟ در انگلستان بيوبانك اين كشور نمونه هايى از DNA 500 هزار داوطلب را جمع آورى كرده است. آيا روزى سناريوى فيلم آمريكايى «خوش آمديد به گاتاكا» كه در آن اوما تورمن عاشق اتان هاوك به وى كمك مى كند تا از چنگال يك دولت پليسى كه در آن موفقيت نه از كار يا دانش بلكه از رمز DNA افراد حاصل مى شد بگريزد، به واقعيت نخواهد پيوست؟ اين تب حتى به كانادا نيز راه يافته، در اينجا هشت ماه است كه پروژه غول آساى كارتاژن مشغول جمع آورى و ثبت اطلاعات مربوط به بيمارى هاست، اطلاعاتى كه به آسانى در اختيار بخش خصوصى قرار گيرد و اما استونى، دو سال است كه سرسختانه سياست فناورى پيشرفته را در پيش گرفته و اين انديشه جاه طلبانه را در سر دارد كه اطلاعات ژنتيك تمام شهروندان خويش _ و نه فقط بيماران _ را جمع آورى كند. ولى اين همراهى، بسيار مهم _ جذاب ولى به همان اندازه نگران كننده _ انسان و الكترونيك است كه همه را نگران مى كند و به گفته گلن مك گى مسئول مسائل و موضوعات اخلاقى در دانشگاه پنسيلوانيا: «انسان همان احساس نگرانى را دارد كه در نخستين روزهاى كلون هاى ژن ها (بازسازى و كشت ژن ها در محيط مصنوعى) داشت، احساس اينكه نمى داند بالاخره كار به كجا ختم مى شود.» وى اخيراً كتابى تحت عنوان «آن سوى علم ژنتيك» منتشر كرده كه در آن شديداً به وضع موجود كه در آن عموم مردم از كمبود اطلاعات و آگاهى رنج مى برند خرده گرفته است: «زمان آن فرا رسيده كه پس از اين همه سال تحولات بى سروصدا بالاخره در جعبه سحرآميز را بگشائيم…»

ولى تهاجم ژن ها به دنياى الكترونيك قصد از پاى ايستادن را ندارد. موسسه وايزمن نخستين كامپيوتر براساس DNA را به راه انداخته است. اين كامپيوتر كه بسيار كوچك تر از كامپيوترهاى معمولى است، احتمالاً پس از توليد انبوه بسيار ارزان تر خواهند بود. ولى در عين حال و به خصوص بسيار قدرتمندتر: داده ها در اين كامپيوتر بر پايه چهار فرآورى مى شوند (الفباى ژنتيك از چهار رمز تشكيل شده است: A براى آدنين، T براى تيمين، C براى سيتوزين و G براى گوانين) و نه برپايه دوتايى (0 و 1) همچون كامپيوترهاى كلاسيك چهار در برابر دو: طرفداران اين كامپيوترها لاف مى زنند كه قدرت آنها چهار برابر افزايش مى يابد. يك مثال؟ مايا، نخستين كامپيوتر DNA تمام بازى هاى tic-tac-toe (بازى با شركت دو حريف كه هر يك سعى مى كند سه حرف را به صورت افقى، عمودى، يا مورب زودتر از آن ديگرى به صورت يك رديف قرار دهد [در ايران بازى مشابه به نام «دوز بازى» از قديم رايج بوده است]) را بى برو و برگرد مى برد، در حالى كه كامپيوترهاى امروزى از هر ده مورد بازى تنها شش مورد شانس برملا شدن از حريف انسانى را دارند…

سخن آخر

در فرانسه فعاليت تراشه «كميسارياى انرژى اتمى» 40 نفر پرسنل در ژنوپل دورى (Genopole D,Evry) دارد و مى تواند سالانه 10 هزار تراشه DNA توليد كند. بانك ژن هاى انسانى آن كه در پايان ماه آوريل تكميل شده، هم اكنون بيش از 25 هزار ژن (رديف پياپى باز هاى آلى تشكيل دهنده مولكول DNA) را در اختيار دارد.

امروزه از طرفی به دلیل كاهش یافتن منابع اولیه انرژی‌های فسیلی در دنیا و از طرف دیگر به دلیل ایجاد آلودگی‌های شدید زیست‌محیطی در اثر افزایش مصرف این منابع، توجه خاصی به منابع جدید تامین انرژی مانند انرژی‌های خورشیدی، بادی و … می شود. اما استفاده از این منابع مستلزم دستیابی به تكنولوژی تبدیل‌كننده این پتانسیل‌ها به انرژی‌های الكتریكی، مكانیكی و … است. (مثل پیلهای سوختی، سلهای خورشیدی و …)

از سوی دیگر، نانو تكنولوژی، به سبب بهبود كیفی ابزارها، مصرف كمتر مواد اولیه، مصرف كمتر انرژی، كاهش تولید مواد زائد و افزایش سرعت تولید در كشورهای پیشرفته به عنوان مهمترین روش تولید و ساخت این ابزارها، مطرح است. همچنین به كمك این فناوری گامهای موثری در جهت كاهش آلودگی زیست‌محیطی حاصل از سوختهای فسیلی، برداشته شده است. از این رو از مهمترین بسترهای بكارگیری نانوتكنولوژی در ساخت و تولید مبدلهای انرژی‌های نو (مثل سلهای خورشیدی و پیلهای سوختی)، كاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی نیروگاههای گازسوز (با استفاده از كاتالیست‌های احتراق) و افزایش راندمان این نیروگاهها (با بكارگیری نانوپوششها و نانومگنت‌ها) است.

گروهي از محققان ژاپني، روش جديدي براي ارزيابي ساختار مغناطيسي و الكترونيكي لايه‌هاي اتمي زيرسطحي در يك ماده ابداع كرده‌اند. اين روش كه «طيف‌سنجي پراش» ناميده شده‌است، براي اندازه‌گيري اثرات مغناطيسي در مقياس نانو و توسعة ضبط مغناطيسي چگالِ «عمودي» بسيار سودمند خواهد بود.

به‌زودي در ذخيره‌سازي داده به چگالي‌اي بيش از 1012 بيت در هر اينچ مربع نياز خواهد بود. براي دستيابي به چنين چگالي‌اي به بيت‌هايي نياز است كه عرض آنها تنها ده نانومتر و يا كمتر باشد؛ اما از آنجا كه در اين سطح، اثرات مغناطيسي سطحي پديدار مي‌شود، شناخت اثرات مغناطيسي غير معمول، در اين سطح امري ضروري است.

فاميهيكو ماتسوي و همكارانش از مؤسسة علم و فناوري نارا(Nara) و ساير مؤسسات ژاپني، دو روشِ پراش الكترون اوگر و طيف‌نمايي جذبي اشعة ايكس را با يكديگر ادغام‌ و روش جديدي ابداع كرده‌اند. آنها بيشينه‌هاي «تمركز رو به جلو» را ـ كه در طيف و در راستاي اتم‌هاي موجود در سطحِ نمونه ظاهر مي‌شدند ـ تحليل كردند. آنها توانستد كه از طريق ارزيابي شدت بيشينه‌ها، بين ساختارهاي مغناطيسي و الكترونيكي لايه‌هاي منفرد، تميز قائل شوند.

اين گروه، از اين روش جديد در تحليل ساختار مغناطيسي يك لاية نازكِ نيكل بر روي يك سطح مسي استفاده كردند. تاكنون ساختار مغناطيسي اتمي لايه‌هاي نازك نيكل ناشناخته مانده بود؛ اين در حالي است كه دانشمندان مي‌دانستند كه راستاي مغناطيسي ‌شدن در اين لايه‌ها در سطح ماده، موازي بوده و با رفتن به عمق و در دهمين لاية اتمي به‌صورت عمود در‌مي‌آيد. ماتسوي و همكارانش اين ناحية گذار را تحليل و گشتاورهاي مغناطيسي را در هر كدام از لايه‌ها اندازه‌گيري نمودند. شناخت دقيق نحوة تغيير اين گشتاورهاي مغناطيسي در درون اين ساختار مي‌تواند در ساخت ابزارهاي ضبط مغناطيسي عمودي ـ كه چگالي ذخيره‌سازي آنها سه ‌برابر بزرگ‌تر از مواد ضبطِ طولي معمولي است ـ سودمند واقع گردد.

هم‌اكنون براي تصويربرداري از ساختار اتمي، چندين روشِ پراش اتمي مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه هر يك مشكلات خاص خود را دارد؛ مثلاً طيف‌نمايي تونلي روبشي تنها قادر به تحليل سطح نمونه است. روش طيف‌نمايي پراشي ابداعي اين گروه مي‌تواند براي نخستين بار به شكلي غير مخرب، خصوصيات مغناطيسي و الكتريكي لايه‌هاي زيرسطحي را در مقياس اتمي به تصوير بكشد.

هم‌اكنون اين محققان به دنبال توسعة روش خود به‌منظور تحليل سطح ابررساناها هستند. ماتسوي در اين باره گفت:«ما توجه ويژه‌اي به خصوصيات الكترونيكي وابسته و ساختار هندسي در گذار فاز ابررسانايي داريم.»

نتايج اين تحقيق در نشرية.Phys. Rev. Lett به چاپ رسيده‌است

دادند که وسیله آنها (یک نانولولة تک‌دیواره که به صورت ساندویچ، بین دو الکترود طلا قرار گرفته است) ‌در فرکانس‌های میکروویو بسیار سریع کار

می‌کند.

نتیجه حاصل،‌ گامی مهم در تلاش برای تولید اجزاء نانوالکترونیک است که می‌تواند جایگزین سیلیکون در کاربردهای الکترونیکی متعدد شود. امروزه

مدارهای میکروالکترونیکی متداول، کوچک و کوچک‌ترشده، به نظر می‌رسد که طی دهة آینده به محدودیت‌های ناشی از خواص بنیادی سیلیکون

برسند. خواص نیمه‌رسانایی نانولوله‌های کربنی، آنها را به جایگزینی مطمئن برای سیلیکون تبدیل می‌کند. هم‌اکنون این نانولوله‌ها در ساخت اجزاء

الکترونیکی متعددی از جمله دیودها و ترانزیستورهای اثر میدانی به کار برده می‌شوند. ترانزیستورهای معمولی سه ترمینال دارند: الکترودهای

سورس 1، درین 2 و گیت 3. الکترود گیت، چگالی الکترون‌ها را در ناحیه کروی ترانزیستور که معمولاً از مواد نیمه‌رسانا ساخته می‌شود، کنترل

می‌نماید. تصویر SEM از نانولوله تک دیواره نیمه‌هادیS Li et al. 2004 Nano Lett. 4 753چنانچه چگالی الکترون بالا باشد، جریان از سورس به

درین می‌رود و اگر چگالی پائین باشد، جریانی برقرار نمی‌شود. این خاصیت سبب می‌شود تا ترانزیستور همانند سوئیچ تبدیل عمل نماید. برک و

همکارانش ترانزیستورهای خود را با قراردادن یک نانولوله تک‌دیواره به صورت ساندویچی بین الکترودهای طلائی سورس و درین (به شکل رجوع

کنید) ساختند. هنگامی که آنها ولتاژ گیت را تغییر دادند، دریافتند که این مدار با فرکانس 6/2 گیگا هرتز کار می‌کند. این به معنای خاموش و

روشن‌شدن (قطع و وصل) جریان در حدود 1/0 نانوثانیه است که باعث شده است تا این وسیله سریع‌ترین ترانزیستور نانولوله‌ای ساخته‌شده

تاکنون باشد. در حال حاضر، این وسیله در دمای 4 درجه کلوین کار می‌کند. اما برک مطمئن است که می‌توان آن را طوری ساخت که در دمای

اتاق کار کند. به‌علاوه او معتقد است که این ترانزیستور را می‌توان به نحوی ساخت که حتی در فرکانس‌های بالاتر نیز کار کند. وی می‌گوید:

"تخمین من برای حد سرعت نظری این ترانزیستور1012 هرتز (تراهرتز) است که 1000 برابر سریع‌تر از سرعت رایانه‌های جدید می‌باشد.