مرجع:همه چیز در مورد فناوری نانو

[EN-EZEL 13039]

کاربرد های نانوتکنولوژی

گردآورنده : قاسم عرفانی

طبقه بندی : نانو تکنولوژی - مقالات

یكی از پیشوندهای مقیاس اندازه گیری در سیستم SI نانو به معنی یك میلیاردم واحد آن مقیاس است.برای مثال یك نانومتر معادل یك میلیاردم متر است. با توجه به اینكه یك سلول بدن بیش از صدها نانومتر است می توان به كوچكی این مقیاس پی برد. از آنجایی كه علوم نانو بخش وسیعی برگرفته از مباحث شیمی، فیزیك، بیولوژی، پزشكی، مهندسی و الكترونیك را در بر می گیرد،‌گروه بندی آن بسیار پیچیده است. دانشمندان، علوم نانو را به چهار گروه شامل مواد (گروه اول)، مقیاسها (گروه دوم)، تكنولوژی الكترونیك، اپتوالكترونیك، اطلاعات و ارتباطات (گروه سوم) و بیولوژی و پزشكی (گروه چهارم) طبقه بندی كرده اند. این طبقه بندی باعث سهولت در بررسی این علوم شده است البته تداخل برخی از بخش ها در یكدیگر طبیعی است. برنامه های توسعه این تكنولوژی به سه بخش كوتاه مدت (كمتر از پنج سال)، میان مدت( بین۱۵-۵ سال) و بلند مدت (بیش از۲۰ سال) تقسیم بندی شده است. مواد نانو (nanomaterials) قابلیت كنترل ساختار تشكیل دهنده مواد پیشرفته (از فولادهای ساخته شده در اوایل قرن۱۹ تا انواع بسیار پیشرفته امروزی) در ابعاد كوچك و كوچكتر،‌ در اندازه های میكرو و نانو بوده است. هر قدر بتوانیم این مواد را در ابعاد ریزتر و كنترل شده ای تولید كنیم خواهیم توانست مواد جدیدی را با قابلیت و عملكردهای بسیار عالی به دست آوریم. تاكنون تعاریف متعددی از مواد نانو ارائه شده است اما در یك تعریف جامع می توان گفت موادی در این گروه قرار می گیرند كه یكی از ابعاد اضلاع آنها از۱۰۰ نانومتر كوچكتر باشد. یكی از این گروهها »لایه ها« است. لایه ها یك بعدی هستند كه در دو بُعد دیگر توسعه می یابند مانند فیلم های نازك و پوششها. برخی از قطعات كامپیوتر جزو این گروه هستند. گروه بعدی شامل موادی است كه دارای دو بعد هستند و در یك بعد دیگر گسترش می یابند و شامل لوله ها و سیمها می شوند. گروه مواد سه بعدی در نانو شامل ذرات، نقطه های كوانتمی (ذرات كوچك مواد نیمه هادیها) و نظایر آنها می شوند. دو ویژگی مهم، مواد نانو را از دیگر گروهها متمایز می سازد كه عبارتند از افزایش سطح مواد و تاثیرات كوانتمی. این عوامل می توانند باعث ایجاد تغییرات و یا به وجود آمدن خواص ویژه ای مانند تاثیر در واكنشها، مقاومت مكانیكی و مشخصه های ویژه الكتریكی در مواد نانو شوند. همانگونه كه اندازه این مواد كاهش می یابد، تعداد بیشتری از اتمها در سطح قرار خواهند گرفت. برای مثال، اتم های موادی به اندازه۳۰ نانومتر به میزان۵ درصد،۱۰ نانومتر به میزان۲۰ درصد و۳ نانومتر به میزان۵۰ درصد در سطح قرار دارند. در نتیجه مواد نانو با ذرات كوچكتر در مقایسه با مواد نانو با ذرات بزرگتر دارای سطح بیشتری در واحد جرم هستند. با توجه به ازدیاد سطح در این مواد، تماس ماده با سایر عناصر بیشتر شده و موجب افزایش واكنش با آنها می شود. این عمل منجر به تغییرات عمده در شرایط مكانیكی و الكترونیكی این مواد خواهد شد. برای مثال سطوح بین ذرات كریستالها در بیشتر فلزات باعث تحمل فشارهای مكانیكی بر آن می شود. اگر این فلزات در مقیاس نانو ساخته شوند، با توجه به ازدیاد سطح بین كریستالها، مقاومت مكانیكی آن به شدت افزایش می یابد. برای مثال فلز نیكل در مقیاس نانو مقاومتی بیشتر از فولاد سخت شده دارد. به موازات تاثیرات ازدیاد سطح، اثرات كوانتمی با كاهش اندازه مواد (به مقیاس نانو) موجب تغییر در خواص این مواد می شود (تغییر در خواص بصری، الكتریكی و جاذبه). موادی كه تحت تاثیر این تغییرات قرار می گیرند ذرات كوانتمی، لیزرهای كوانتمی برای الكترونیك بصری هستند. همانگونه كه بیش از این گفته شد مواد نانو، به سه گروه یك، دو و سه بُعدی طبقه بندی شده اند. مواد نانوی یك بعدی: این مواد شامل فیلم های بسیار نازك و سطوح مهندسی است و در ساخت ابزار الكتریكی و شیمیایی و مدارهای الكترونیكی ساده و مركب كاربرد وسیعی دارند. امروزه كنترل ضخامت لایه ها تا اندازه یك اتم صورت می پذیرد و ساختار این لایه ها حتی در مواد پیچیده ای مانند روانكارها شناخته شده است. لایه های مونو كه قطر آنها به اندازه یك ملكول و یا یك اتم است، در علوم شیمی كاربرد وسیعی دارند. یكی از كاربردهای این لایه ها ساخت سطوحی است كه خود را بازسازی كنند. مواد نانوی دوبعدی: به تازگی كاربرد مواد نانوی دو بعدی در تولید سیم و لوله ها افزایش یافته و توجه دانشمندان را به دلیل وجود خواص ویژه مكانیكی و الكترونیكی به خود جلب كرده است. در زیر به چند نمونه ساخته شده در این گروه اشاره می شود. نانو لوله های كربنی، CNTs : از رول كردن ورقهای گرافیتی یك یا چند لایه ساخته شده و قطر آنها چند نانو و طولشان چند میكرومتر است.ساختار مكانیكی این مواد مانند الماس بسیار سخت است اما در محورهای خود نرم و تاشو هستند.همچنین این مواد هادی الكتریكی بسیار عالی هستند. نوع غیر عالی نانو لوله های كربنی مانند مولیبید یوم دی سولفاید پس از CNTs ساخته شده است. این مواد دارای ویژگی های منحصر به فردی همچون روانكاری، مقاومت در برابر ضربات امواج شوكها، واكنشهای كاتالیزی و ظرفیت بالا در ذخیره هیدروژن و لیتیم هستند. لوله های مواد پایه اكسیدی مانند اكسید تیتانیم، برای كاربردهای كاتالیزی، كاتالیزرهای نوری و ذخیره انرژی به صورت تجاری به بازار عرضه شده اند. نانو سیمها: این سیمها از قرار گرفتن ذرات بسیار ریز از مواد مختلف به صورت خطی ساخته می شوند. نانوسیمهای نیمه هادی از سیلیكون، نیترات گالیم و فسفات ایندیوم ساخته شده و دارای قابلیتهای بسیار خوب نوری، الكتریكی و مغناطیسی است و نوع سیلیكونی این سیمها می تواند بخوبی در یك شعاع بسیار كوچك بدون آسیب رسانی به ساختار سیم خم شود. این سیمها برای ثبت مغناطیسی اطلاعات در حافظه كامپیوترها، وسایل نانوالكترونیكی و نوری و اتصال مكانیكی ذرات كوانتمی به كار می روند. بیوپلیمرها: انواع گوناگون بیوپلیمرها، مانند ملكولهای DNA ، در خودسازی نانوسیمها در تولید مواد بسیار پیچیده به كار می روند. همچنین این مواد دارای قابلیت اتصال نانو و بیوتكنولوژی برای ساخت سنسور و موتورهای كوچك هستند. مواد نانوی سه بعدی: این مواد به آن گروه تعلق دارد كه قطری كمتر از۱۰۰ نانومتر داشته باشند. مواد نانوی سه بعدی در اندازه های بزرگتر ساختار متفاوتی داشته و طیف وسیعی از مواد را در جهان تشكیل می دهند و صدها سال است كه به صورت طبیعی در زمین یافت می شوند. مواد تولید شده از عوامل فتوشیمیایی، فعالیت های آتش فشانها، مواد محترق از پختن غذا، مواد متصاعد از احتراق سوخت ماشین ها و مواد آلاینده تولید شده در صنایع جزو این گروه از مواد هستند. این مواد به علت رفتار متفاوت در واكنش های شیمیایی و بصری بسیار مورد توجه قرار دارند. برای مثال اكسید تیتانیوم و روی كه بصورت شفاف و فرانما، جاذب و منعكس كننده نور ماورای بنفش در صفحات خورشیدی به كار می روند در ابعاد نانو هستند. این مواد كاربردهای بسیار ویژه ای در ساخت رنگها و داروها (به ویژه داروهایی كه تجویز آنها فقط برای یك عضو مشخص بدن و بدون تاثیر بر سایر اعضاست) دارند. مواد نانوی سه بُعدی شامل مواد بسیاری می شود كه به چند نمونه از آنها اشاره می كنیم. كربن۶۰ (فوله رنس Fullerenes) : در اوایل سال۱۹۸۰ گروه جدیدی از تركیبات كربنی بنام كربن۶۰، ساخته شد. كربن۶۰ ، كروی شكل، به قطر۱ نانومتر و شامل۶۰ اتم كربن است كه به علت شباهت ساختار مولكولی آن با گنبدهای كروی ساخته شده توسط مهندس معماری بنام بوخ مینستر فولر بنام »فوله رنس« نامگذاری شد. در سال۱۹۹۰ ، روش های ساخت كوانتم های كربن۶۰ با مقاومت حرارتی میله های گرافیتی در محیط هلیم بدست آمد. این ماده در ساخت بلبرینگ های مینیاتوری و مدارهای الكترونیكی كاربرد وسیعی دارند. دِن دریمرز (Dendrimers) : دن دریمرز از یك ملكول پلیمر كروی تشكیل شده و با یك روش سلسله مراتبی خود سازی تولید می شوند. انواع گوناگونی از این مواد به اندازه های چند نانومتر وجود دارند. دن دریمرز در ساخت پوششها، جوهر و حمل دارو به بدن كاربرد فراوانی دارند. همچنین در تصفیه خانه ها به منظور بدام انداختن یونهای فلزات كه می توان به وسیله *****های مخصوص از آب جدا شوند از این مواد استفاده می شود. ذرات كوانتمی: مطالعات در مورد ذرات كوانتمی در سال۱۹۷۰ شروع شد و در سال۱۹۸۰ این گروه از مواد نانوی نیمه هادی ساخته شدند. اگر ذرات این نیمه هادی ها به اندازه كافی كوچك شوند، تاثیرات كوانتمی ظاهر شده و می توانند میزان انرژی الكترونها و حفره ها را كاهش دهند. از آنجایی كه انرژی با طول موج ارتباط مستقیم دارد در نتیجه خواص نوری مواد بصورت بسیار حساس قابل تنظیم خواهد شد و می توان با كنترل ذرات، جذب یا دفع طول موج خاص در یك ماده را امكان پذیر ساخت. به تازگی با ردگیری مولكولهای بیولوژی با كنترل سطح انرژی این ماده، كاربردهای جدیدی از آن كشف شده است. در حال حاضر استفاده از مواد نانو رو به افزایش است و به علت خواص بسیار ویژه آنها، تحقیقات در یافتن مواد جدید همچون گذشته ادامه دارد.

منبع : articles.ir

[EN-EZEL 13039]

کاربرد نانو در صنایع دریایی

طبقه بندی : نانو تکنولوژی - مقالات

قدرت دریایی هر كشور از عناصر مختلفی تشكیل می شود. این عناصر می توانند با ناوگان نظامی، ناوگان تجاری، ناوگان صیادی، ناوگان شناورهای مردمی ، مراكز آموزش دریایی و صنایع دریایی تشكیل شوند. یكی از قسمتهای مهم این قدرت دریایی، بخش صنایع دریایی است. در وضعیت فعلی كه كشور ایران در مقابل تهدیدات مختلفی قرار دارد و برحی از مخالفان و دشمنان نظام و انقلاب اسلامی ایران قصد ایجاد مزاحمت و جلوگیری از رشد و توسعه فناوری در خصوص تجهیزات و تسلیحات بخش دفاعیکشور ایران را دارند بنابراین ضرورت و اهمیت وجود یك صنایع دریایی قدرتمند و موثر آشكارتر می شود. همچنین دشمنان ایران با بهانه تراشیهای مختلف از جمله بحث انرژی هسته ای صلح آمیز و با صدور قطع نامه های پی در پی، ایران را با تحریم جدی تری مواجه می سازند و به ناچار برای نیروی دریایی جمهوری اسلامی ایران مشكلاتی را ایجاد می نمایند در این صورت امكان تهیه برخی از اقلام ضروری از مسولان مربوطه گرفته خواهد شد، پس باید صنعت دریایی نیازمندیهای بخش دفاعی را تامین نماید و توان نظامی كشور را ارتقا بخشد. این امكان مستلزم افزایش قابلیت های موجود و استفاده مفید از همه ظرفیتهای آن بخش می باشد. كه همكاری فرماندهان و مسولان دو بخش و همچنین حمایت دولت را می طلبد؛در این میان استفاده ازفناوری‌نانو در بخش‌های مختلف صنایع دریایی کاربردهای ارزنده‌ای دارد که می‌تواند صنایع دریایی کشور ایران را با تحول زیادی روبه‌رو کند.قبل از اینکه بخواهیم درباره کاربردهای فناوری نانو در صنایع دریایی سخنی به میان آوریم؛بهتر است تا درباره چیستی این فناوری اندکی بدانیم. از نانو، بیوتكنولوژی و فناوری اطلاع رسانی به عنوان سه قلمرو علمی نام می برند كه انقلاب سوم صنعتی را شكل می دهد. از همین روست كه كشورهای در حال توسعه كه اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، می كوشند با سرمایه گذاری در این سه قلمرو، عقب ماندگی خود را جبران كنند. همان گونه كه در این گزارش می خوانید، نانوتكنولوژی كاربردهای گسترده ای در تمام حیطه های زندگی دارد و از این رو توسعه آن می تواند به بهبود و تسهیل زندگی كمك فراوان كند.

نانو مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو شکل‌ دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانو در الکترونیک ، زیست ‌شناسی ، ژنتیک ، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده می‌شود.در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفتهای عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. در ایران بدلیل فقدان تصمیم گیری بموقع ، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طولائی آن بها داده می‌شد ، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن ،ایران هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن ندارد. فناوری نانو با طبیعت فرا رشته‌ای خود ، در آینده در برگیرنده همه فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوریهای موجود ، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.

میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری (ملکولی) _مثل یک درخت یا یک میکروب_ ساخته می‌شود.علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی‌نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی‌شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می‌رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه بر جا می‌گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است.

 

آغاز نانوتكنولوژی:

علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند چرا که صدها سال است که شیمیدانان از تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی علم نانو در کار خود استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند که بی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شباهت به تنکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی نانو نیست. پنجره های رنگارنگ کلیساهای قرون وسطی، شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمان همگی گویای این مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینه کردن فرایندها و ساخت باکیفیت تر اشیاء بهره می برده است اما تنها به دلیل پیشرفت کم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی پیمایشی و غیره نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند.

نانو تكنولوژی از یك رشته علمی خاص مشتق نمی شود. با وجودی كه نانو تكنولوژی بیشترین وجه مشترك را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملكول شالوده بسیاری از علوم است و در نتیجه دانشمندان حوزه های علمی به آن جذب می شوند. برآورد می شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تكنولوژی كار می كنند.

پیشوند نانو از كلمه یونانی به معنای كوتوله مشتق می شود. برای اولین بار ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیک پتانسیل نانو علم را در یک سخنرانی تکان‌ دهنده با نام «درپایین اتاقهای زیادی وجود دارد»، مطرح کرد. فاینمن اصرار داشت، که دانشمندان ساخت وسائلی را ، که برای کار در مقیاس اتمی لازم است، شروع کنند.

این موضوع مسکوت ماند، تا اینکه اریک درکسلر ندای فاینمن را شنید و یک قالب ‌کاری برای مطالعه «وسایلی که توانایی حرکت دادن اشیاء مولکولی و مکان آنها را با دقت اتمی دارند»ایجاد کرد، که در سپتامبر 1981 در مقاله‌ای با نام«پروتئین راهی برای تولید انبوه مولکولی ایجاد می‌کند» آن را ارائه داد.درکسلر آن را با کتابی بنام «موتورهای خلقت» دنبال کرد و توسعه مفهوم نانو تکنولوژی را همانند یک کوشش علمی ادامه داد. اولین نشانه‌های ثبت ‌شده از این مفهوم نانو تکنولوژی تغییر مکان دادن اشیا مولکولی ، در سال 1989 بود، موقعی که دانشمندی در مرکز تحقیقات آلمادن ibm اتمهای منفرد گزنون را روی صفحه نیکل حرکت داد، تا نام ibm را روی سطح نیکل نقش کند.

براساس برآورد شركت لاكس ریسرچ درنیوریورك، بودجه كل تحقیق و توسعه نانو تكنولوژی دولت ها و شركت ها در سراسر جهان در سال 2004 بیش از 6/8میلیارد دلار بود. نیمی از این بودجه از جانب دولت ها تأمین می شد. اما به پیش بینی لاكس ریسرچ در سال های آینده، شركت ها احتمالاً بودجه بیشتری از دولت ها صرف این علم خواهند كرد. .در خلال شش سال پیش از ،2003 سرمایه گذاری در نانو تكنولوژی توسط سازمان های دولتی هفت برابر شده است. این حجم سرمایه گذاری انتظارات را به اندازه ای افزایش داده است كه شاید قابل تحقق نباشد. برخی معتقدند شركت های نانو تكنولوژی مانند حباب شركت های اینترنت در سال های اخیر از بین خواهند رفت. اما دلایلی وجود دارد كه نشان می دهد درباره مخاطرات آن گزافه گویی شده است. سرمایه گذاران خصوصی اكنون بسیار محتاط تر از دوره رونق شركت های اینترنت هستند و بیشتر پولی كه دولت ها در این زمینه اختصاص می دهند، صرف علوم پایه و فناوری هایی می شود كه تا سال ها در اختیار همگان قرارنخواهد گرفت. با این حال كیفیت برخی محصولات موجود با كاربرد نانو تكنولوژی بهبود یافته است و در چند سال آینده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ریز نقره، بانداژ ضد سوختگی خاصیت ضد میكروبی پیدا كرده است. با اتصال ملكول های ایجاد كننده مانع به فیبر پنبه، پارچه هایی تولید شده است كه ضد لكه و بو است.

راكت های تنیس با افزودن ذرات ریز تقویت شده است. در درازمدت نانو تكنولوژی به نوآوری های بزرگتری خواهد انجامید، از جمله انواع جدید حافظه كامپیوتر، فناوری پزشكی و روش های تولید انرژی بهتر مانند سلول های خورشیدی.

طرفداران این فناوری می گویند نانو تكنولوژی به تولید انرژی پاك و تولید بدون مواد زائد و غیره خواهد انجامید. مخالفان آن معتقدند نانوتكنولوژی باعث ایجاد نوعی نظام شناسایی بین المللی و آسیب به فقرا، محیط زیست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر می رسد هر دو گروه در مورد استدلال های خود گزافه گویی می كنند، اما به هرحال باید از نانو تكنولوژی استقبال كرد.

همچنین از فناوری نانو به عنوان«رنسانس فناوری» و«روان کننده جریان سرمایه گذاری» یاد می‌شود. ورود محصولات متکی بر این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانائیهای دفاعی و زیست محیطی به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائیهای بزرگ اقتصادی خواهد شد. هم اکنون بخشهای دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان شامل ژاپن ، آمریکا ، اتحادیه اروپا ، چین ، هند ، تایوان ، کره جنوبی ، استرالیا و روسیه در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یک حوزه از این فناوری به سر می‌برند.هم اکنون روی هم رفته حدود 30 کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای «برنامه ملی»یا درحال تدوین آن هستند، وطی پنچ سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر فناوری نانو را به 3.5 برابر افزایش داده‌اند. کشورهای ژاپن و آمریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند.

 

نانو در صنایع دریائی:

امروزه بحث‌های بسیاری در زمینه فناوری‌نانو، کاربردها، مزایا ودورنمای آینده آن مطرح است. صنایع دریایی حوزه وسیعی از صنایع از قبیل ساخت كشتی؛ زیردریایی و سكوهای دریایی را شامل می‌شود که اغلب آنها در کشور ایران نوپا هستند. فناوری‌نانو در بخش‌های مختلف صنایع دریایی کاربردهای ارزنده‌ای دارد که می‌تواند صنایع دریایی کشور ایران را با تحول زیادی روبه‌رو کند. از طرفی شناسایی نیازهای گسترده صنایع دریایی می‌تواند بازار خوبی برای محصولات فناوری‌نانو در ایران باشد و زمینه رشد خوبی را نیز برای آن فراهم کند. در این مقاله برخی کاربردهای فناوری‌نانو در صنایع دریایی مورد ارزیابی قرار گرفته و در انتها نیز جایگاه صنایع دریایی درکشورایران آورده شده است.

فناوری‌نانو در دهه اخیر از سوی کشور ایران ،مورد توجه جدی قرار گرفته است. همزمان با آن صنایع دریایی نیز دچار تحولات اساسی شده و سرمایه‌گذاری‌های هنگفتی در آن انجام شده است. امروزه ثابت شده است که صنایع دریایی می‌تواند عامل مهمی در رشد و توسعه در مناطق ساحلی ایران باشد. ایران با داشتن 2900 کیلومتر مرز آبی، در شمال و جنوب ؛در زمینه صنایع دریایی، کشوری در حال توسعه محسوب می‌شود، در حالی که برخی از کشورهای اروپایی با کمتر ازیک پنجم این مرز آبی، جزو کشورهای قدرتمند در زمینه صنایع دریایی قرار دارند و به واسطه این توانمندی، سلطه خود را بر دنیا تحمیل کرده‌اند.

صنایع دریایی شامل حوزه وسیعی از صنایع می‌شود که هر كدام می‌توانند پشتوانه و مهد توسعه علم و فناوری باشند. سه دسته‌بندی کلی صنا‌یع دریایی عبارتند از:

صنایع کشتی‌سازی شامل:

ساخت انواع کشتی‌ها از قبیل کشتی‌های کانتینربر، نفتکش‌های غول پیکر، ناوچه‌ها و زیردریایی‌. در این زمینه شرکت‌های بزرگی نظیر صدرا، ایزوایکو، اروندان و فجر درایران شکل گرفته‌اند که هر یك تجربه ساخت ده‌ها فروند شناور دارند.

صنایع فرا ساحل:

شامل ساخت سکوهای ثابت و متحرک دریایی و لوله‌گذاری در دریا می‌شود که در پروژه‌های عظیم نفت و گاز به خصوص در حوزه‌های پارس جنوبی، ابوذر و میادین بزرگ نفتی کاربرد دارند. شرکت‌های بزرگی از قبیل تأسیسات دریایی، صدف و صدرا در این زمینه شکل گرفته‌اند که تجربه ساخت ده‌ها سکوی ثابت و متحرک دریایی و صدها کیلومتر لوله‌گذاری دریایی را در كارنامه فعالیت خود دارند.

صنایع ساحلی و بندری:

شامل ساخت اسکله، موج‌شکن و سازه‌های نزدیک ساحل(پایانه‌های نفتی) که در بنادر شهید رجایی، باهنر، بوشهر، امام خمینی و جزیره خارک تجارب بسیاری در این زمینه اندوخته شده است که از جمله آنها می‌توان به قرارگاه سازندگی نوح و شرکت صدرا اشاره کرد.

 

فناوری‌نانو در زمینه صنایع دریایی، به خصوص ساخت شناورها از اهمیت خاصی برخوردار است و كاربردهای آن را می‌توان به‌طور كلی شامل موارد زیر دانست:

1 -ایجاد پوشش‌های مناسب در برابر اثرات محیط دریا؛

2-تولید مواد جدید برای ساخت بدنه و اجزای آن به‌منظور افزایش استحکام

3 -تولید مواد جدید برای افزایش قابلیت عملکرد شناور مانند سوخت‌های جدید، باتری‌های با ذخیره انرژی بسیار بالا و پیل‌های سوختی.

 

صنایع دریایی گستره وسیعی از صنایع مانند شناورهای سطحی (کشتی‌ها)، زیرسطحی (زیردریایی‌ها) ، سکوهای دریایی و کلیه صنایع مرتبط با دریا را در برمی‌گیرد.برخی از پتانسیل‌های کاربردفناوری‌نانو در این صنایع عبارتنند از:

کلیه تحولاتی که در فناوری کامپیوتر، الکترونیک و مخابرات براساس فناوری‌نانو ایجاد می‌گردد، قطعاً بر صنایع دریایی تأثیر‌ می‌گذارد؛ زیرا این صنایع مانند سایر صنایع، وابستگی بسیاری به این فناوری‌ها دارند.چرا که امروزه استفاده از وسایل الکترونیکی و کامپیوتری از اجزای لاینفک شناورهای دریائی و درکل تجهیزات دریایی شده است.

 

الکترودهای جوشکاری دما پایین:

این الکترودها با استفاده از فناوری‌نانو، دارای دمای کاری بسیار پایینی نسبت به الکترودهای جوشکاری موجود هستند. مواد این الکترودها به‌گونه‌ای است که در ازای حرارت اندک، اتحاد مولکولی مستحکمی را بین مولکول‌های دو قطعه فلز ایجاد می‌کنند و عملکردی شبیه چسب‌های حرارتی معمولی خواهند داشت. این الکترودها تأثیر شگرفی بر فناوری جوشکاری، به خصوص جوشکاری آلومینیوم خواهند داشت. کاربرد و حجم زیاد جوشکاری در صنایع دریایی می‌تواند عاملی برای تأثیر فوق‌العاده فناوری‌نانو در این زمینه باشد.

سوخت: کشتی و کلیه شناورها برای تأمین قدرت حرکت در دریا، معمولاً چندین تن سوخت حمل می‌کنند و کشتی‌های اقیانوس‌پیما نیز در طول مسیر دریانوردی مجبور هستند، چندین بار برای سوخت‌گیری توقف کنند. فناوری‌نانو با ارائه سوخت‌های پرانرژی، کشتی‌ها را از توقف‌های متعدد در دریا و حمل چندین تن سوخت بی‌نیاز خواهد کرد. این سوخت‌ها به‌صورت بسته‌های پرانرژی مولکولی است که از اثرات مولکول‌ها بریکدیگر، انرژی زیادی آزاد می‌کنند، به صورتی که یک لیتر از این سوخت‌ها، معادل ده‌ها لیتر سوخت معمولی انرژی آزاد می‌کند. از آنجا که ذرات نانومتری موجب افزایش سرعت سوخت ویکنواختی آن می‌گردد، در سوخت‌های جدید می‌توان جهت افزایش قدرت سوخت از آنها استفاده کرد.

نانوفایبرگلاس و نانوکامپوزیت‌ها:ماده فایبرگلاس با آرایش تار و پودی (ماتریسی) ، استحکام زیادی دارد. در این مواد، الیاف شیشه به صورت تارهای نازک و تحت شرایط خاصی تولید شده و به صورت متفاوتی به هم بافته می‌شوند؛ رایج‌ترین نوع آنها الیاف بافته شده به‌صورت حصیری و الیاف سوزنی است. فناوری‌نانو با اعمال آرایش تار و پودی بین مولکول‌ها، نانوفایبرگلاس‌های بسیار محکم و سبکی ایجاد می‌کند که نسبت به فایبرگلاس‌های امروزی برتری بسیاری دارند. نانوکامپوزیت‌ها دسته جدیدی از مواد مورد مطالعه جهانی است که شامل پلیمرهای قدیمی تقویت شده با ذرات نانومتری می‌شود. کامپوزیت‌ها با داشتن آرایش‌های مولکولی متفاوت، کاربردهای وسیع‌تر و جدیدتری را تجربه خواهند کرد. از جمله خواص مهم کامپوزیت‌ها، استحکام زیاد در عین وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی و خاصیت جذب امواج راداری است. این خاصیت به منظور ساخت هواپیماها و زیردریایی‌هایی که به وسیله رادار قابل شناسایی نیستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد .

جاذب‌های ارتعاشی: جاذب‌های ارتعاشی امروزی، موادی حجیم و سنگین هستند. فناوری‌نانو با ارائه جاذب‌های ارتعاشی جدید، تحول عمیقی را در این زمینه ایجاد خواهد کرد. این نانومواد، انرژی ارتعاشی را به مقدار بسیار بالایی در بین شبکه مولکولی خود ذخیره می‌کنند و ساختارهای مولکولی ویژه آنها، تا حد زیادی از انتقال انرژی ارتعاشی به مولکول‌های جانبی جلوگیری می‌کند؛ بدین ترتیب ارتعاش به خوبی مهار می‌شود. این مواد در کشتی‌های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریایی‌ها کاربردهای بسیاری دارند و اغلب در زیر موتورها و اجزای دوار شناورها نصب می‌گردند.

جاذب‌های صوتی:

این جاذب‌ها نیز مانند جاذب‌های ارتعاشی، علی‌رغم سبک و نازک بودن، انرژی صوت را به‌طور کامل میرا می‌کنند. جاذب‌های صوتی امروزی با وجود سنگین و حجیم بودن، نسبت به فرکانس و جهت صوت برخوردی، بازدهی متفاوتی دارند. فناوری‌نانو انواعی از جاذب‌های صوتی را ارائه می‌کند که ساختار مولکولی آنها با جهت برخورد صوت و فرکانس صوت قابل تطابق باشد؛ به گونه‌ای که بتوانند بیشترین مقدار انرژی صوت را جذب کنند. این مواد در کشتی‌های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریایی‌ها کاربردهای بسیاری دارند و قسمت داخلی یا خارجی بدنه از این مواد پوشیده می‌شود.

رنگ‌های دریایی:

خوردگی بسیار زیاد محیط دریا به خصوص دریاهای آب شور مانند خلیج فارس، از معضلات اساسی نگهداری سکوهای دریایی و کشتی‌هاست. شرایط خاص محیط دریا ایجاب می‌کند که به‌طور متوسط، هر سه سال یک‌بار بدنه سکوها و کشتی‌ها رنگ‌آمیزی شود. فناوری‌نانو رنگ‌های جدید بسیار مقاوم در برابر خوردگی و اثرات محیط ارائه می‌نماید که با توجه به طول عمر شناورها و دوام بیش از 20 سال این رنگ‌ها بر بدنه شناورها، می‌توان این امر را به معنای مادام‌العمر بودن این رنگ‌ها دانست.

جاذب‌های انرژی موج دریا و نور آفتاب: فناوری‌نانو نسل جدیدی از مواد را ارائه می‌کند که همانند سلول‌های فتوالکتریک انرژی موج دریا و نور آفتاب را جذب می‌کنند و به مثابه منبع تأمین انرژی خواهند بود. ویژگی منحصر به فرد این مواد این است که همانند پوشش‌های معمولی دریایی قابل اتصال به بدنه شناور هستند که می‌تواند مدت دوام شناور در دریا را چندین برابر نماید و از انرژی‌های محیط استفاده کند. استفاده از این منابع انرژی مزیت‌های زیست‌محیطی نیز دارد.

نانو*****اسیون:

از جمله ویژگی‌های این فناوری می‌توان به جذب ذرات بسیار ریز محیط اشاره كرد كه در جذب مونوکسید و دی‌اکسید کربن كاربرد دارند. پوشش داخلی زیردریایی‌ها در زیر آب محیطی بسته و مناسب با بکارگیری این فناوری است. مطابق این فناوری، بلورهای اکسید تیتانیوم نیمه‌رسانا که اندازه‌ شان فقط 40 نانومتر است به‌وسیله نور ماوراء بنفش شارژ شده، برای حذف آلودگی‌های آلی استفاده می شوند.

نانومورفولوژی:

با استفاده از فناوری‌نانو می‌توان مواد بسیار مقاوم در برابر آتش ساخت که در اشتعال ناپذیری به خاک تشبیه می‌شوند. استفاده از این مواد در شناورها به منظور ایمنی در برابر آتش‌سوزی بسیار حائز اهمیت است. در شناورهای نظامی خطر آتش سوزی بسیار زیاد است؛ لذا استفاده از این فناوری بسیار حیاتی است.

تحول در فناوری پیل سوختی:

پیل سوختی در شناورها به خصوص شناورهای زیرسطحی و زیردریایی‌ها، کاربردهای وسیعی دارد. امروزه روش‌های مختلفی برای ذخیره‌سازی هیدروژن مورد نیاز در پیل سوختی استفاده می‌شود؛ (از جمله به صورت مایع که دمای بسیار پایین یا فشار بسیار بالایی نیاز دارد) ، هیدرات فلزی (که وزن بسیار زیادی را به شناور تحمیل می‌کند) و کربن فعال (که استفاده از آن معضل زیاد و بازده کمی دارد) . اكنون می توان از نانولوله‌های کربنی برای ذخیره هیدروژن استفاده كرد؛ زیرا دیگر نیازی به دمای پایین، فشار بسیار بالا و تحمل وزن سنگین نخواهد داشت؛‌ این كار تحول عظیمی را در فناوری پیل سوختی ایجاد خواهد كرد.

باتری‌های با ذخیره انرژی بسیار بالا:

امروزه انواع مختلفی از باتری‌های قابل شارژ وجود دارند که دارای وزن زیاد و ذخیره انرژی اندکی هستند . این باتری‌ها در شناورها به خصوص در قایق‌های تفریحی، زیردریایی‌ها و کشتی‌ها (به عنوان منبع برق اضطراری) کاربردهای حیاتی و مهمی دارند، امّا انرژی اندكی كه ذخیره می‌كنند زمان ماندن زیردریایی‌های دیزل الکتریک در زیر آب را محدود می‌کنند. در موقع حرکت سطحی که دیزل قادر به فعالیت است، انرژی الکتریکی تولید شده دیزل در باتری‌ها ذخیره می‌شود و در موقع حرکت در زیر سطح آب که به علت دسترسی نداشتن به هوا امکان کار برای دیزل وجود ندارد، از این انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. فناوری‌نانو با ارائه باتری‌های با ذخیره انرژی بسیار بالا، زیردریایی‌های دیزل الکتریک را قادر می‌کند تا ده‌ها برابرِ زمان فعلی خود در زیر آب بمانند. علاوه بر آن فناوری‌نانو با كاهش وزن بسته‌های باطری، کاربردهای ارزنده‌ای در فناوری هوافضا، هواپیماهای بدون سرنشین، اتومبیل و شناورهای تفریحی کوچک پدید می‌آورد.

گرافیت و سرامیک:

فناوری‌نانو با ارائه مواد بسیار مستحکم که ده‌ها برابر مقاوم‌تر از فولاد هستند، تأثیر چشمگیری در ساخت سازه‌های دریایی و صنایع دریایی خواهد داشت. سرامیك‌ها از جمله این موادند كه در بدنه شناورهای زیر دریایی آب عمیق (حدود 11 هزار متر) به‌کار خواهند رفت. این مواد با داشتن استحکام فوق‌العاده، وزن سبک، مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی و دوام در شرایط دمایی بسیار متغیر، گزینه بسیار مناسبی برای سازه‌های عظیم دریایی به خصوص غوطه‌ور شونده‌ها و زیردریایی‌ها هستند.در ایران صنایع دریایی به معنای واقعی خود؛ یعنی ساخت سکوهای ثابت و متحرک دریایی، کشتی‌های اقیانوس پیما، زیردریایی‌ها و غیره، حدودیک دهه از عمرشان می‌گذرد و صنعتی نوپا محسوب می‌گردد. فناوری‌نانو نیز در دنیا قدمت چندانی ندارد و از معدود فناوری‌هایی است که در همان بدو مطرح شدنش در دنیا، در ایران نیز مطرح شده است. فناوری‌نانو با توجه به تأثیرات شگرفی که در همه صنایع دارد، مورد توجه قرار گرفته است. صنایع دریایی در حال رسیدن به دوران تکامل خود در ایران است و فناوری‌نانو هم می‌تواند به تکامل هدفمند و روزافزون آن کمک کند. کاربردهایی از فناوری‌نانو که بیان شد، تنها گوشه‌ای از کاربردهای گسترده آن در صنایع دریایی است و آینده، این کاربردها را قطعی‌تر و مشخص‌تر خواهد کرد؛ لذا مدیران کلیه بخش‌های صنعتی از جمله صنایع دریایی نباید خود را نسبت به فناوری‌نانو بیگانه بدانند، بلکه همواره باید پیشرفت‌های این شاخه از دانش و فناوری مولکولی را در دنیا زیر نظر داشته، از پیشرفت این فناوری جدید ،حمایت‌های مادی و معنوی لازم را به عمل آورند. چه بسا که ورود فناوری‌نانو به هر صنعتی، تحولات شگرفی را باعث شود و غافلگیری و ورشکستگی رقبا را به دنبال داشته باشد. از طرف دیگر، نهادهای مرتبط باید پیشرفت‌های روز دنیا در زمینه فناوری‌نانو را به صنایع مربوطه معرفی کنند که این امر مستلزم شناخت نیازهای هر بخش از صنعت در زمینه فناوری‌نانو است. لازم است، متولیان فناوری‌نانو بایک تقسیم‌بندی منطقی در صنایع موجود ، نیازهای هریک را به تفکیک بررسی کنند و با شناسایی نیازهای بازار، توسعه فناوری‌نانو را جهت‌دهی نمایند. به علاوه، پشتوانه مالی مناسبی نیز برای توسعه فناوری‌نانو فراهم نمایند، زیرا نشناختن نیازها به معنای بیراهه رفتن فناوری‌نانواست.

 

منبع : سایت متعلق به ستاد ویژه فناوری نانو

سایت دانشنامه رشد

سایت روزنامه همشهری

اخبار مقالات و نرم افزار هاي علمي(شبکه فیزیک هوپا)

سایت شرکت صنایع دریایی صدرا

[EN-EZEL 13039]

قابلیت‌های استفاده از فناوری‌نانو در صنایع دریایی

طبقه بندی : نانوتکنولوژی - مقالات

 

امروزه بحث‌های بسیاری در زمینه فناوری‌نانو، کاربردها، مزایا و دورنمای آینده آن مطرح است. صنایع دریایی حوزه وسیعی از صنایع از قبیل ساخت كشتی؛ زیردریایی و سكوهای دریایی را شامل می‌شود که اغلب آنها در کشور ما نوپا هستند. فناوری‌نانو در بخش‌های مختلف صنایع دریایی کاربردهای ارزنده‌ای دارد که می‌تواند صنایع دریایی کشور را با تحول زیادی روبه‌رو کند. از طرفی شناسایی نیازهای گسترده صنایع دریایی کشور می‌تواند بازار خوبی برای محصولات فناوری‌نانو در کشور باشد و زمینه رشد خوبی را نیز برای آن فراهم کند. در این مقاله برخی کاربردهای فناوری‌نانو در صنایع دریایی مورد ارزیابی قرار گرفته و در انتها نیز جایگاه صنایع دریایی کشورآورده شده است.

 

فناوری‌نانو در دهه اخیر از سوی کشور ما مورد توجه جدی قرار گرفته است. همزمان با آن صنایع دریایی نیز دچار تحولات اساسی شده و سرمایه‌گذاری‌های هنگفتی در آن انجام شده است. امروزه ثابت شده است که صنایع دریایی می‌تواند گرانیگاه رشد و توسعه در مناطق ساحلی کشور باشد. ایران با داشتن 2900 کیلومتر مرز آبی، در زمینه صنایع دریایی، کشوری در حال توسعه محسوب می‌شود، در حالی که برخی از کشورهای اروپایی با کمتر ازیک پنجم این مرز آبی، جزو کشورهای قدرتمند در زمینه صنایع دریایی قرار دارند و به واسطه این توانمندی، سلطه خود را بر دنیا تحمیل کرده‌اند. صنایع دریایی شامل حوزه وسیعی از صنایع می‌شود که هر كدام می‌توانند پشتوانه و مهد توسعه علم و فناوری در کشور باشند. سه دسته‌بندی کلی صنا‌یع دریایی عبارتند از:

صنایع کشتی‌سازی: ساخت انواع کشتی‌ها از قبیل کشتی‌های کانتینربر، نفتکش‌های غول پیکر، ناوچه‌ها و زیردریایی‌. در این زمینه شرکت‌های بزرگی نظیر صدرا، ایزوایکو، اروندان و فجر در کشور شکل گرفته‌اند که هر یك تجربه ساخت ده‌ها فروند شناور دارند.

صنایع فرا ساحل: شامل ساخت سکوهای ثابت و متحرک دریایی و لوله‌گذاری در دریا می‌شود که در پروژه‌های عظیم نفت و گاز به خصوص در حوزه‌های پارس جنوبی، ابوذر و میادین بزرگ نفتی کاربرد دارند. شرکت‌های بزرگی از قبیل تأسیسات دریایی، صدف و صدرا در این زمینه شکل گرفته‌اند که تجربه ساخت ده‌ها سکوی ثابت و متحرک دریایی و صدها کیلومتر لوله‌گذاری دریایی را در كارنامه فعالیت خود دارند.

صنایع ساحلی و بندری: شامل ساخت اسکله، موج‌شکن و سازه‌های نزدیک ساحل (پایانه‌های نفتی) که در بنادر شهید رجایی، باهنر، بوشهر، امام خمینی و جزیره خارک تجارب بسیاری در این زمینه اندوخته شده است که از جمله آنها می‌توان به قرارگاه سازندگی نوح و شرکت صدرا اشاره کرد. فناوری‌نانو در زمینه صنایع دریایی، به خصوص ساخت شناورها از اهمیت خاصی برخوردار است و كاربردهای آن را می‌توان به‌طور كلی شامل موارد زیر دانست:

ایجاد پوشش‌های مناسب در برابر اثرات محیط دریا؛

تولید مواد جدید برای ساخت بدنه و اجزای آن به‌منظور افزایش استحکام و کاهش نویز و ارتعاش منتشر شده از بدنه؛

تولید مواد جدید برای افزایش قابلیت عملکرد شناور مانند سوخت‌های جدید، باتری‌های با ذخیره انرژی بسیار بالا و پیل‌های سوختی.

پتانسیل‌های كاربرد در صنایع دریایی

صنایع دریایی گستره وسیعی از صنایع مانند شناورهای سطحی (کشتی‌ها)، زیرسطحی (زیردریایی‌ها) ، سکوهای دریایی و کلیه صنایع مرتبط با دریا را در برمی‌گیرد.

برخی از پتانسیل‌های کاربرد فناوری‌نانو در این صنایع

کلیه تحولاتی که در فناوری کامپیوتر، الکترونیک و مخابرات براساس فناوری‌نانو ایجاد می‌گردد، قطعاً بر صنایع دریایی تأثیر‌ می‌گذارد؛ زیرا این صنایع مانند سایر صنایع، وابستگی بسیاری به این فناوری‌ها دارند.

الکترودهای جوشکاری دما پایین: این الکترودها با استفاده از فناوری‌نانو، دارای دمای کاری بسیار پایینی نسبت به الکترودهای جوشکاری موجود هستند. مواد این الکترودها به‌گونه‌ای است که در ازای حرارت اندک، اتحاد مولکولی مستحکمی را بین مولکول‌های دو قطعه فلز ایجاد می‌کنند و عملکردی شبیه چسب‌های حرارتی معمولی خواهند داشت. این الکترودها با ایجاد اعوجاج بسیار ناچیز در فلزات، تأثیر شگرفی بر فناوری جوشکاری، به خصوص جوشکاری آلومینیوم خواهند داشت. کاربرد و حجم زیاد جوشکاری در صنایع دریایی می‌تواند عاملی برای تأثیر فوق‌العاده فناوری‌نانو در این زمینه باشد.

سوخت: کشتی و کلیه شناورها برای تأمین قدرت حرکت در دریا، معمولاً چندین تن سوخت حمل می‌کنند و کشتی‌های اقیانوس‌پیما نیز در طول مسیر دریانوردی مجبور هستند، چندین بار برای سوخت‌گیری توقف کنند. فناوری‌نانو با ارائه سوخت‌های پرانرژی، کشتی‌ها را از توقف‌های متعدد در دریا و حمل چندین تن سوخت بی‌نیاز خواهد کرد. این سوخت‌ها به‌صورت بسته‌های پرانرژی مولکولی است که از اثرات مولکول‌ها بریکدیگر، انرژی زیادی آزاد می‌کنند، به طور كهیک لیتر از این سوخت‌ها، معادل ده‌ها لیتر سوخت معمولی انرژی آزاد می‌کند. از آنجا که ذرات نانومتری موجب افزایش سرعت سوخت ویکنواختی آن می‌گردد، در سوخت‌های جدید می‌توان جهت افزایش قدرت سوخت از آنها استفاده کرد.

نانوفایبرگلاس و نانوکامپوزیت‌ها: فایبرگلاس با آرایش تار و پودی (ماتریسی) ، استحکام زیادی دارد. در این مواد، الیاف شیشه به صورت تارهای نازک و تحت شرایط خاصی تولید شده، به صور متفاوتی به هم بافته می‌شوند؛ رایج‌ترین نوع آنها الیاف بافته شده به‌صورت حصیری و الیاف سوزنی است. فناوری‌نانو با اعمال آرایش تار و پودی بین مولکول‌ها، نانوفایبرگلاس‌های بسیار محکم و سبکی ایجاد می‌کند که نسبت به فایبرگلاس‌های امروزی برتری بسیاری دارند. نانوکامپوزیت‌ها دسته جدیدی از مواد مورد مطالعه جهانی است که شامل پلیمرهای قدیمی تقویت شده با ذرات نانومتری می‌شود. کامپوزیت‌ها با داشتن آرایش‌های مولکولی متفاوت، کاربردهای وسیع‌تر و جدیدتری را تجربه خواهند کرد. از جمله خواص مهم کامپوزیت‌ها، استحکام زیاد در عین وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی و خاصیت جذب امواج راداری است. این خاصیت به منظور ساخت هواپیماها و زیردریایی‌هایی که به وسیله رادار قابل شناسایی نیستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جاذب‌های ارتعاشی: جاذب‌های ارتعاشی امروزی، موادی حجیم و سنگین هستند. فناوری‌نانو با ارائه جاذب‌های ارتعاشی جدید، تحول عمیقی را در این زمینه ایجاد خواهد کرد. این نانومواد، انرژی ارتعاشی را به مقدار بسیار بالایی در بین شبکه مولکولی خود ذخیره می‌کنند و ساختارهای مولکولی ویژه آنها، تا حد زیادی از انتقال انرژی ارتعاشی به مولکول‌های جانبی جلوگیری می‌کند؛ بدین ترتیب ارتعاش به خوبی مهار می‌شود. این مواد در کشتی‌های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریایی‌ها کاربردهای بسیاری دارند و اغلب در زیر موتورها و اجزای دوار شناورها نصب می‌گردند.

جاذب‌های صوتی: این جاذب‌ها نیز مانند جاذب‌های ارتعاشی، علی‌رغم سبک و نازک بودن، انرژی صوت را به‌طور کامل میرا می‌کنند. جاذب‌های صوتی امروزی با وجود سنگین و حجیم بودن، نسبت به فرکانس و جهت صوت برخوردی، بازدهی متفاوتی دارند. فناوری‌نانو انواعی از جاذب‌های صوتی را ارائه می‌کند که ساختار مولکولی آنها با جهت برخورد صوت و فرکانس صوت قابل تطابق باشد؛ به گونه‌ای که بتوانند بیشترین مقدار انرژی صوت را جذب کنند. این مواد در کشتی‌های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریایی‌ها کاربردهای بسیاری دارند و قسمت داخلییا خارجی بدنه از این مواد پوشیده می‌شود.

رنگ‌های دریایی: خوردگی بسیار زیاد محیط دریا به خصوص دریاهای آب شور مانند خلیج فارس، از معضلات اساسی نگهداری سکوهای دریایی و کشتی‌هاست. شرایط خاص محیط دریا ایجاب می‌کند که به‌طور متوسط، هر سه سالیک‌بار بدنه سکوها و کشتی‌ها رنگ‌آمیزی شود. فناوری‌نانو رنگ‌های جدید بسیار مقاوم در برابر خوردگی و اثرات محیط ارائه می‌نماید که با توجه به طول عمر شناورها و دوام بیش از 20 سال این رنگ‌ها بر بدنه شناورها، می‌توان این امر را به معنای مادام‌العمر بودن این رنگ‌ها دانست.

جاذب‌های انرژی موج دریا و نور آفتاب: فناوری‌نانو نسل جدیدی از مواد را ارائه می‌کند که همانند سلول‌های فتوالکتریک انرژی موج دریا و نور آفتاب را جذب می‌کنند و به مثابه منبع تأمین انرژی خواهند بود. ویژگی منحصر به فرد این مواد این است که همانند پوشش‌های معمولی دریایی قابل اتصال به بدنه شناور هستند که می‌تواند مدت دوام شناور در دریا را چندین برابر نماید و از انرژی‌های محیط استفاده کند. استفاده از این منابع انرژی مزیت‌های زیست‌محیطی نیز دارد.

نانو*****اسیون: از جمله ویژگی‌های این فناوری می‌توان به جذب ذرات بسیار ریز محیط اشاره كرد كه در جذب مونوکسید و دی‌اکسید کربن كاربرد دارند. پوشش داخلی زیردریایی‌ها در زیر آب محیطی بسته و مناسب با بکارگیری این فناوری است. مطابق این فناوری، بلورهای اکسید تیتانیوم نیمه‌رسانا که اندازه‌شان فقط 40 نانومتر است به‌وسیله نور ماوراء بنفش شارژ شده، برای حذف آلودگی‌های آلی استفاده می شوند.

نانومورفولوژی: با استفاده از فناوری‌نانو می‌توان مواد بسیار مقاوم در برابر آتش ساخت که در اشتعال ناپذیری به خاک تشبیه می‌شوند. استفاده از این مواد در شناورها به منظور ایمنی در برابر آتش‌سوزی بسیار حائز اهمیت است. در شناورهای نظامی خطر آتش سوزی بسیار زیاد است؛ لذا استفاده از این فناوری بسیار حیاتی است.

تحول در فناوری پیل سوختی: پیل سوختی در شناورها به خصوص شناورهای زیرسطحی و زیردریایی‌ها، کاربردهای وسیعی دارد. امروزه روش‌های مختلفی برای ذخیره‌سازی هیدروژن مورد نیاز در پیل سوختی استفاده می‌شود؛ از جمله به صورت مایع (که دمای بسیار پایینیا فشار بسیار بالایی نیاز دارد) ، هیدرات فلزی (که وزن بسیار زیادی را به شناور تحمیل می‌کند) و کربن فعال (که استفاده از آن معضل زیاد و بازده کمی دارد) . اكنون می توان از نانولوله‌های کربنی برای ذخیره هیدروژن استفاده كرد؛ زیرا دیگر نیازی به دمای پایین، فشار بسیار بالا و تحمل وزن سنگین نخواهد داشت؛‌ این كار تحول عظیمی را در فناوری پیل سوختی ایجاد خواهد كرد.

باتری‌های با ذخیره انرژی بسیار بالا: امروزه انواع مختلفی از باتری‌های قابل شارژ وجود دارند که دارای وزن زیاد و ذخیره انرژی اندکی هستند؛ این باتری‌ها در شناورها به خصوص در قایق‌های تفریحی، زیردریایی‌ها و کشتی‌ها (به عنوان منبع برق اضطراری) کاربردهای حیاتی و مهمی دارند، امّا انرژی اندكی كه ذخیره می‌كنند زمان ماندن زیردریایی‌های دیزل الکتریک در زیر آب را محدود می‌کنند. در موقع حرکت سطحی که دیزل قادر به فعالیت است، انرژی الکتریکی تولید شده دیزل در باتری‌ها ذخیره می‌شود و در موقع حرکت در زیر سطح آب که به علت دسترسی نداشتن به هوا امکان کار برای دیزل وجود ندارد، از این انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. فناوری‌نانو با ارائه باتری‌های با ذخیره انرژی بسیار بالا، زیردریایی‌های دیزل الکتریک را قادر می‌کند تا ده‌ها برابرِ زمان فعلی خود در زیر آب بمانند. علاوه بر آن فناوری‌نانو با كاهش وزن بسته‌های باطری، کاربردهای ارزنده‌ای در فناوری هوافضا، هواپیماهای بدون سرنشین، اتومبیل و شناورهای تفریحی کوچک پدید می‌آورد.

گرافیت و سرامیک: فناوری‌نانو با ارائه مواد بسیار مستحکم که ده‌ها برابر مقاوم‌تر از فولاد هستند، تأثیر چشمگیری در ساخت سازه‌های دریایی و صنایع دریایی خواهد داشت. سرامیك‌ها از جمله این موادند كه در بدنه غوطه‌ورشونده‌های آب عمیق (حدود 11 هزار متر) به‌کار خواهند رفت. این مواد با داشتن استحکام فوق‌العاده، وزن سبک، مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی و دوام در شرایط دمایی بسیار متغیر، گزینه بسیار مناسبی برای سازه‌های عظیم دریایی به خصوص غوطه‌ور شونده‌ها و زیردریایی‌ها هستند.

جایگاه صنایع دریایی و فناوری‌نانو در ایران

در ایران صنایع دریایی به معنای واقعی خود؛ یعنی ساخت سکوهای ثابت و متحرک دریایی، کشتی‌های اقیانوس پیما، غوطه‌ور شونده‌ها، زیردریایی‌ها و غیره، حدودیک دهه از عمرشان می‌گذرد و صنعتی نوپا محسوب می‌گردد. فناوری‌نانو نیز در دنیا قدمت چندانی ندارد و از معدود فناوری‌هایی است که در همان بدو مطرح شدنش در دنیا، در ایران نیز مطرح شده است. فناوری‌نانو با توجه به تأثیرات شگرفی که در همه صنایع دارد، مورد توجه قرار گرفته است. صنایع دریایی در حال رسیدن به دوران تکامل خود در کشور است و فناوری‌نانو هم می‌تواند به تکامل هدفمند و روزافزون آن کمک کند. کاربردهایی از فناوری‌نانو که بیان شد، تنها گوشه‌ای از کاربردهای گسترده آن در صنایع دریایی است و آینده، این کاربردها را قطعی‌تر و مشخص‌تر خواهد کرد؛ لذا مدیران کلیه بخش‌های صنعتی کشور از جمله صنایع دریایی نباید خود را نسبت به فناوری‌نانو بیگانه بدانند، بلکه همواره باید پیشرفت‌های این شاخه از دانش و فناوری مولکولی را در دنیا زیر نظر داشته، از پیشرفت این فناوری جدید در کشور، حمایت‌های مادی و معنوی لازم را به عمل آورند. چه بسا که ورود فناوری‌نانو به هر صنعتی، تحولات شگرفی را باعث شود و غافلگیری و ورشکستگی رقبا را به دنبال داشته باشد. از طرف دیگر، نهادهای مرتبط باید پیشرفت‌های روز دنیا در زمینه فناوری‌نانو را به صنایع مربوطه معرفی کنند که این امر مستلزم شناخت نیازهای هر بخش از صنعت در زمینه فناوری‌نانو است. لازم است، متولیان فناوری‌نانو بایک تقسیم‌بندی منطقی در صنایع موجود در کشور، نیازهای هریک را به تفکیک بررسی کنند و با شناسایی نیازهای بازار، توسعه فناوری‌نانو را در کشور جهت‌دهی نمایند. به علاوه، پشتوانه مالی مناسبی نیز برای توسعه فناوری‌نانو فراهم نمایند، زیرا نشناختن نیازها به معنای بیراهه رفتن فناوری‌نانو در کشور است. پیشنهاد نگارندگان این مقاله به مسئولین امر، سرمایه‌گذاری در زمینه باتری‌های دارای ذخیره انرژی بالا است که در زیردریایی‌ها کاربرد دارند لازم به ذكر است كه پژوهشکده زیر سطحی دانشگاه صنعتی مالک اشتریکی از حامیان این طرح است.

[EN-EZEL 13039]

فناوری نانو، امیدی تازه در امنیت اطلاعات

نويسنده : اسماعیل ذبیحی

طبقه بندی : نانوتکنولوژی - مقالات

تاریخ فناوری اطلاعات، با وجود قدمت نه چندان طولانی خود، شاهد پیشرفت‌های خیره‌كننده‌ای بوده كه روش‌های ذخیره، پردازش و تبادل اطلاعات را بارها و بارها دگرگون كرده‌اند.

اما به نظر می‌رسد، مسیری كه پیشرفت‌های فناوری اطلاعات، برای تولید سیستم‌ها و دستگاه‌های جدید و در نتیجه نرم‌افزارهای متناسب با آنها طی می‌كند، اكنون با وجود سایر دستاوردهای تكنولوژیك مانند فناوری نانو، روندی صحیح و منطقی نباشد.

به مرور، ظرفیت و سرعت رایانه‌ها، رو به افزایش گذاشت و اولین كامپیوتر خانگی (IBM ۵۱۵۰) قادر به ذخیره كردن ۱۶۳۸۴ رقم در حافظه ترانزیستوری خود شده بود. پیشرفت‌های بیشتر، ریزپردازنده‌های سریع‌تر و ابزار مطمئن‌تری را برای پردازش و ذخیره اطلاعات، به كاربران رایانه معرفی كرد. در سال ۱۹۸۱و با معرفی IBM ۵۱۵۰، چه كسی گمان می‌كرد كه بشر، شاهد تحولی چنین عظیم در فناوری اطلاعات و ارتباطات باشد: سیستم‌هایی با پردازنده‌های فوق پیشرفته، دارای سرعت بسیار بیشتر و هزینه بسیار كمتر.

● حجم و پیچیدگی زیاد نرم افزارها

اما به‌راستی دستاورد این همه پیشرفت و فناوری برای بشر چه بوده است؟ سیستم‌های رایانه‌ای و كاربرد آنها با ظهور فناوری‌های جدید و به نسبت پیشرفتی كه این فناوری‌ها داشته‌اند، آنقدر كه جذاب، زیبا و پر زرق و برق شده‌اند، مؤثر و مفید واقع نشده‌اند.

به جرات می‌توان گفت كه اكثر كاربران فعال رایانه قادر به استفاده از ۸۰ درصد قابلیت‌های برنامه Word نیستند! اكنون برنامه‌ها و نرم‌افزارهای رایانه‌ای، بسیار پیچیده‌تر و پرحجم‌تر نوشته می‌شوند، در بیشتر اوقات تنها به این دلیل كه سیستم‌های سخت‌افزاری مورد استفاده آنها، دارای ظرفیت و منابع كافی برای پردازش این نرم‌افزارها هستند.

پیشرفت فناوری در طراحی و ساخت سیستم‌ها و سخت‌افزارهای مدرن، سطح استفاده از منابع و ظرفیت آنها را نیز به طرز چشمگیری افزایش داده است. حافظه، دیسك‌های سخت، پردازشگر، كارت‌های گرافیك و سایر سیستم‌های سخت‌افزاری تنها به اقتضای پیشرفت علم و فناوری، ارتقا یافته و برنامه‌ها و نرم‌افزارهای رایانه‌ای نیز به تبع آنها و به صورت كاملاً غیر ضروری، پیچیده، سنگین و حجیم شده‌اند.

در این شرایط، بسیاری از سیستم‌های قدیمی‌و نیز تجهیزات سخت‌افزاری مربوط به آنها، ناگهان به ابزاری بی‌مصرف و بیهوده تبدیل شده و موجب ایجاد خسارت‌های سنگینی گردیدند. باید پرسید كه دستاورد این همه پیشرفت چه خواهد بود و عاقبت كار به كجا خواهد انجامید؟

● راهكار

در دنیایIT همه چیز دیوانه‌وار در حال پیشرفت است. استفاده از فناوری نانو اما، در این یورش بیرحمانه انسان به منابع و ظرفیت‌های مهم طبیعت، می‌تواند گره‌گشا و نجات‌بخش باشد. این نوع فناوری با استفاده اندك از انرژی و منابع آن، اثرات و كاربردهای بسیار مفید و مؤثرتری در زندگی بشر خواهد داشت.

دنیای فناوری اطلاعات و جنبه‌های مختلف آن نیز بی شك از تأثیرات مثبت نانوتكنولوژی بی بهره نخواهد ماند. هم اكنون از این فناوری می‌توان برای كاربردهای بسیار ساده اما در عین حال سریع، دقیق و مؤثر استفاده كرد.

NanoScan، فناوری جدیدی است كه با توجهی خاص به نانوتكنولوژی پا به دنیای IT و امنیت آن نهاده و قادر است صدها و هزاران كد مخرب فعال در سیستم‌های رایانه‌ای را بدون اشغال بخش زیادی از حافظه و ظرفیت سیستم ردیابی و كشف كند.

با ظهور این فناوری، دنیای امنیت IT، ناچار است كه دیر یا زود استفاده از روش‌های سنتی و نرم‌افزارهای پیچیده و حجیم را فراموش كرده و روند ایجاد پیچیدگی‌های غیرضروری و فربه كردن نرم‌افزارهای امنیتی را متوقف سازد.

[EN-EZEL 13039]

توصیه‌هایی برای سیاستگذاران فناوری‌نانو

مترجم : مصطفی سپهریان

طبقه بندی : نانو تکنولوژی - مقالات

۱ پایش فناوری

صندوق مشترك كالا (Common Fund for Commodities) كه یك مؤسسه اعتباری مشترك بین‌المللی محسوب می‌شود و مقرآن در آمستردام هلند است، می‌تواند در حمایت مالی از انجام پژوهش در زمینه تأثیرات فناوری‌نانو نقش مهمی ایفا كند. برنامه كاری پنج ساله این صندوق مشخص نموده است كه در این مدت باید چه فعالیت‌هایی در مورد مواد خام مختلف انجام شود. این مواد، بخش عمده‌ای از صادرات كشورهای كمتر توسعه‌ یافته و معاش قشرهای فقیر و كم درآمد این كشورها را تشكیل می‌دهند. این كشورها باید از صندوق مشترك كالا بخواهند كه پژوهش‌هایی در مورد تأثیر فناوری‌نانو بر مواد خام انجام دهد؛ پژوهش‌هایی با نگاه ویژه‌ به صنایعی از قبیل نساجی، محصولات كشاورزی و مواد معدنی راهبردی، كه آسیب پذیری بیشتری از جانب این فناوری متوجه آنهاست. بر اساس خط مشی‌ صندوق مشترك كالا، كلیه طرح‌های پیشنهادی باید از طریق سازمان‌های تخصصی بین‌المللی كه در مورد یك ماده و كالای خاص فعالیت می‌كنند و اختصاراً ICB )International Commodity Body) نامیده می‌شوند، به این صندوق ارائه شوند. كشورهای در حال توسعه، باید ضمن مشورت با سازمان‌های تخصصی فوق الذكر از آنها بخواهند كه پیشنهاد پروژه‌ها را به منظور ارزیابی فرصت‌ها و چالش‌های فناوری‌نانو در این كشورها به صندوق مشترك كالا تحویل دهند.

۲. تقویت توان سازمان ملل در ارزیابی فناوری

برای اینكه كشورهای در حال توسعه بتوانند تصمیمات مناسبی در مورد مضرات، منافع و ارزش نهایی فناوری‌نانو اتخاذ نمایند، باید ارزیابی‌های علمی، اقتصادی و اجتماعی زیادی انجام دهند. متأسفانه هر زمان كه نیاز مبرمی به ارزیابی و پایش یك فناوری احساس می شود ، ابزارها و منابع اندكی برای انجام این كار وجود دارد. مثلاً در حال حاضر سازمان ملل هیچ كنترل و نظارتی بر رشد و توسعه فناوری‌های جدید به طور اعم و فناوری‌نانو به طور اخص ندارد و در دهه‌های اخیر، قدرت خود را در هدایت روند ارزیابی و پایش فناوری از دست داده است. كشورهای در حال توسعه متكی به صادرات مواد خام باید به قدرت و توان جدیدی برای پایش و ارزیابی فناوری دست یابند. این دولت‌ها باید از سازمان ملل درخواست كنند كه توان خود را برای كمك به كشورهای عضو افزایش دهد. به منظور اجتناب از بروز شكاف یا انحراف در قانونگذاری، این دولت‌ها باید از طریق سازمان‌های تخصصی زیر مجموعه سازمان ملل با یكدیگر همكاری كنند تا ضمن تأكید بر حفظ ایمنی و سلامت كارگران و مصرف كنندگان، حفاظت از محیط زیست و تنوع زیستی، رفاه اقتصادی اجتماعی مردم همه كشورها نیز تأمین شود.

۳. نظارت بر فناوری‌های شركت‌های چند ملیتی

اگر وضع به همین منوال ادامه یابد، شركت‌های چند ملیتی به زودی كل سرمایه‌گذاری، پژوهش و توسعه و همچنین فروش محصولات فناوری‌نانو را در بخش‌های گوناگون این صنعت، به انحصار خود در خواهند آورد. در چنین شرایطی باید مراقب سیاست‌ها و عملكرد تجاری این شركت‌ها هم بود. در سال ۱۹۷۴ سازمان ملل، مركز همكاری‌های بین‌المللی را پایه‌گذاری كرد، اما برنامه‌های این مركز چندان موفقیت‌آمیز نبود و سرانجام در سال ۱۹۹۳ از ادامه فعالیت باز ماند. به دنبال تعطیلی این مركز، ادغام شركت‌ها در سطح جهان هفت برابر شد و حجم این ادغام‌ها از رقم ۵۰۰ میلیارد دلار به ۳.۴ تریلیارد در سال رسید. به این ترتیب فناوری در سطح جهان طی این سال‌ها رشد سرسام آوری را شاهد بود. به دلیل تأثیرگذاری زیاد ادغام شركت‌‌ها بر كشورهای مختلف و توسعه آنها، جامعه جهانی باید دوباره قدرت كنترل فعالیت‌ها، ساختار فناوری و قدرت انحصاری شركت‌های چند ملیتی را به دست گیرد و بر این روند نظارت كند.

۴. تنوع در فناوری

همان طور كه اتكا به چند ماده خام می‌تواند كشورهای در حال توسعه را در وضعیت اقتصادی آسیب پذیری قرار دهد، وابستگی به فناوری‌های آزمایش نشده جدید هم ممكن است خطرات بالقوه‌ای در پی داشته باشد. روزی فرا خواهد رسید كه جهان به ناچار، تنوع فناوری‌های جدیدی را كه از آینده اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی مناسبی برخوردارند، پذیرفته و از همه انواع این فناوری‌ها بهره خواهد گرفت. اگر هدف نهایی از به‌كارگیری یك فناوری‌، رفع نیازهای مختلف اجتماعی در محیط‌های فرهنگی مختلف باشد، هم كشورهای غنی و هم كشورهای فقیر باید نیاز به حفظ تنوع در فناوری‌ها (فناوری‌های جدید و قدیمی) را درك كرده و انواع بومی آن را كه اغلب با اعمال فشار برای پذیرش انواع جدید كنار گذاشته می‌شوند، شناسایی و حمایت نمایند.

۵. فناوری‌نانو و مالكیت فكری

امروزه مالكیت فكری نقش بسزایی در رشد علوم و فناوری ایفا می‌كند و رقابت تنگاتنگی برای به دست گرفتن كنترل انحصاری بازار عظیم این فناوری در جریان است. ارزیابی تأثیرات متقابل مالكیت معنوی و فناوری‌نانو، نیازمند مطالعات گسترده‌ای است. دولت‌ها باید از سازمان مالكیت معنوی (WIPO) بخواهند كه مطالعاتی را در زمینه تأثیرگذاری مالكیت معنوی فناوری‌نانو بر انتقال فناوری و تجارت كشورهای در حال توسعه، انجام دهد.

۶. تأثیرات اجتماعی و اخلاقی فناوری‌های همگرا

علم تركیب مواد جاندار و غیر جاندار در مقیاس نانو (نانوزیست فناوری‌ كه زیست شناسی مصنوعی نیز نامیده می‌شود) رشته علمی نوظهوری است كه بحث‌های داغی را در جامعه علمی جهان برانگیخته است. امروزه پژوهشگران به دور از انظار عموم و نظارت دستگاه‌های قانونی، به دنبال ساخت ماشین‌های زیستی یعنی زیست‌واره‌های دوگانه‌ای هستند كه در ساخت آنها هم از مواد جاندار و هم از مواد غیر جاندار استفاده شده است.

اگرچه زیست شناسی مصنوعی ممكن است فعلاً موضوعی دور از دسترس به نظر برسد، اما علم تركیب مواد جاندار و غیر جاندار با پیشرفت سریع خود از هم اكنون به سرعت نگرانی‌های اخلاقی و زیست محیطی را دامن زده است و دولت‌ها و سازمان‌های غیر دولتی باید توجه ویژه‌ای به آن داشته باشند. اگر انجام این كار به مدت ۱۰ سال به تعویق بیفتد، عواقب خطرناكی به دنبال خواهد داشت. دولت‌ها باید از كمیسیون حقوق بشر سازمان ملل بخواهند كه انجام مطالعاتی را در زمینه تأثیرات اجتماعی و اخلاقی زیست شناسی مصنوعی یا ‌نانوزیست فناوری، به ویژه بر افراد معلول و دیگر اقشار ضعیفِ كشورهای در حال توسعه، برعهده بگیرد.

۷. اصلاحات كشاورزی

شهر پورتوآلگره برزیل در روزهای ۷ تا ۱۰ مارس ۲۰۰۶ میزبان كنفرانس بین المللی اصلاحات كشاورزی و توسعه روستایی (ICARRD) بود. این كنفرانس با موضوع اصلی فرصت‌ها و چالش‌های جدید در احیای جوامع روستایی و با همت سازمان خواروبار و كشاورزی ملل متحد (فائو) برگزار گردید. كشورهای شركت كننده در كنفرانس از فائو خواستند موضوع فناوری‌نانو و تأثیر آن بر كشاورزی و بازارهای مواد خام نیز در دستور كار این همایش قرار گیرد.

۸. رویكرد قانونمند چند جانبه

دولت‌ها برای نظارت مستمر بر ورود فناوری‌های جدید، باید به جای ارزیابی بخشی‌نگرانه فناوری، راهبردی بلند مدت داشته باشند. جامعه بین‌الملل برای اجتناب از بحران‌های ناشی از فناوری‌های جدید، نیازمند سازمان مستقلی است كه به طور ویژه به ارزیابی این فناوری‌ها پرداخته و سامانه هشدار و اعلام خطر سریع را در این مورد به وجود آورد. یكی از راه حل‌های ممكن، تأسیس چارچوبی بین‌المللی است كه شاید بتوان آن را كنوانسیون بین‌المللی ارزیابی فناوری‌های جدید (ICENT) نامید. هدف از تأسیس این كنوانسیون، ایجاد محیطی اجتماعی، سیاسی و علمی است كه همه اعضای آن با مشاركت یكدیگر و ضمن فرایندی شفاف، فناوری‌های جدید را به موقع ارزیابی، و نوآوری‌های علمی را تقویت كرده، اشتراك مساوی در منافع را برای همه اعضا فراهم آورند. به علاوه این چارچوب باید از فناوری‌های مفید، متداول یا متعلق به فرهنگ‌های مختلف حمایت كرده، تنوع و عدم تمركز فناوری‌ها را تقویت كند.

۹. افزایش مشاركت كشورهای در حال توسعه در مدیریت فناوری‌نانو

مدیریت فناوری‌نانو نیازمند مشاركت شفاف و وسیع بین‌المللی است. تاكنون فقط تعداد انگشت شماری از كشورهای در حال توسعه با درآمد متوسط در مذاكرات چند جانبه سیاستگذاری فناوری‌نانو مشاركت داشته‌اند. سازمان ملل و سازمان‌های تخصصی وابسته به آن هم از این مباحث كه بیشتر از سازمان‌های اجتماعی و جامعه بومی كشورها نشأت می‌گیرند به دور مانده‌اند.

۱۰. گسترش بحث بهداشت و خطرات مربوط به ایمنی

در سال گذشته، بسیاری از كشورها و سازمان‌های عضو سازمان توسعه همكاری‌های اقتصادی (OECD) میزبان همایش‌هایی در مورد خطرات ایمنی، بهداشتی و زیست‌محیطی فناوری‌نانو و ضوابط مربوط به آنها بودند. كشورهای در حال توسعه نیز باید در این همایش‌ها شركت كرده و موضوعات آن را دنبال كنند. این كشورها باید با مشاركت مردم و دانشمندان خود، نظام قانونگذاری منحصر به فردی را بر اساس اصول پیشگیرانه پایه گذاری نمایند. این نظام حقوقی باید طوری طراحی شود كه بتواند به‌طور ویژه مسائل بهداشتی و زیست محیطی فناوری‌نانو را بررسی نماید. خطرات بهداشتی و ایمنی این فناوری، از نظر جامعه بین الملل بسیار حایز اهمیت است. اما قانونگذاری نباید فقط به این موارد محدود شود بلكه باید اثرات گسترده اجتماعی اقتصادی فناوری‌نانو به ویژه تأثیرگذاری آن بر كشورهای در حال توسعه متكی به صادرات مواد خام، كنترل و مالكیت این فناوری‌ها، و تأثیرآن بر مردم فقیر را نیز در برداشته باشد.

۱۱. زمان آماده سازی

با توجه به اینكه تاكنون هیچ كشوری در جهان ضوابطی را در مورد خطرات منحصر به فرد فناوری‌نانو وضع نكرده است، دولت‌ها برای تدوین ضوابط و سیاست‌های اجتماعی مرتبط با این فناوری، نیازمند فرصت كافی هستند. دولت‌های جهان سوم ممكن است برای ارزیابی جامع‌تر فناوری‌نانو و تأثیر آن بر مالكیت معنوی، نیازمند مهلت بیشتری باشند تا ضمن تدوین ضوابط لازم برای حفاظت از كارگران، مصرف‌كنندگان و محیط زیست، تأثیرات گسترده اجتماعی این فناوری را هم بررسی نمایند.

به دلیل گستردگی و اهمیت فناوری‌نانو در بخش‌های مختلف اقتصاد، برخورداری از دیدگاهی بلند مدت و مبتنی بر آگاهی در مورد این فناوری از اهمیت بسزایی برخوردار است. به همین دلیل دولت‌ها‌ باید همكاری نزدیكی با دانشمندان، صنایع و با یكدیگر از یك طرف و با مردم و سازمان‌های اجتماعی كشور خود از طرف دیگر، داشته باشد تا به دورنمای دقیق‌تری در مورد فناوری‌های نوظهور (نظیر فناوری‌نانو) دست یابند.

۱۲. اجرای طرح‌های مشترك سیاستگذاری فناوری‌نانو دركشورهای جهان سوم

دولت‌های جهان سوم به ویژه كشورهای در حال توسعه متكی به صادرات مواد خام باید با برگزاری همایش‌هایی اتحادیه‌های تجاری و سازمان‌های كشاورزی و تولیدی خود را گرد هم آورند تا اعضای آنها ضمن كسب و مبادله اطلاعات، تأثیرات فناوری‌نانو بر كارگران و اقتصاد خود را بررسی كرده، به راهبردهای مشتركی در این زمینه دست یابند. این كشورها باید مشاركت فعالی در همایش‌های بین‌المللی با موضوع مدیریت فناوری‌نانو و توسعه استانداردهای این فناوری داشته باشند. برگزاری نشست‌های محرمانه و با دعوت قبلی، مشاركت فعال سازمان ملل در این حوزه را نیز در پی خواهد داشت.

نمونه‌هایی از همایش‌های با موضوع مدیریت و سیاستگذاری فناوری‌نانو عبارتند از:

۱۲-۱. همایش بین‌المللی در مورد پژوهش و توسعه فناوری‌نانو

برگزاری همایش بین المللی پژوهش و توسعه فناوری‌نانو در ژوئن ۲۰۰۴، ابتكار به موقعی بود كه نمایندگانی از ۲۵ برنامه ملی فناوری‌نانو به اضافه اتحادیه اروپایی را گردهم آورد. آرژانتین، برزیل، چین، هند، كره جنوبی، مكزیك، سنگاپور، آفریقای جنوبی از جمله كشورهای شركت‌كننده در این همایش بودند. در اولین نشست این همایش كه پشت درهای بسته انجام شد، لزوم تدوین استانداردها و انجام گفت‌وگو در این خصوص، مورد بحث قرار گرفت و پیشنهاد شد كه یك قانون اجرایی بین‌المللی برای توسعه فناوری‌نانو تدوین گردد. نشست دوم این گروه در روزهای ۱۴ و ۱۵ ژوئیه ۲۰۰۵ در شهر بروكسل برگزار شد. ۱۳ كشور شركت‌كننده در این نشست نتوانستند به بیانیه‌ای مشترك دست یابند. به دلیل مخالفت دولت آمریكا با تدوین یك قانون اجرایی رسمی در مورد فناوری‌نانو، دولت‌های شركت‌كننده متعهد شدند كه به تلاش خود برای رسیدن به چارچوب اصول مشترك ادامه دهند. نشست‌های آتی این گروه در سال ۲۰۰۶ برگزار خواهد شد.

۱۲-۲. كارگاه سازمان توسعه همكاری‌های اقتصادی در مورد ایمنی نانومواد

سازمان توسعه همكاری‌های اقتصادی در روزهای ۷ تا ۹ دسامبر ۲۰۰۵ كارگاهی را در شهر واشنگتن برگزار نمود تا در آن ضمن بررسی تعاریف، اصطلاحات و ویژگی‌های نانومواد، ضوابطی برای سلامت بشر و حفظ محیط زیست وضع گردد.

۱۲-۳. طرح گفت‌وگوی جهانی در مورد فناوری‌نانو و كشورهای فقیر

”طرح گفتگوی جهانی در مورد فناوری‌نانو و كشورهای فقیر؛ فرصت‌ها و چالش‌ها“ با حمایت بنیان راكفلر، مركز پژوهشی توسعه بین‌المللی كانادا و وزارت توسعه بین‌المللی انگلیس به اجرا درآمده است. برای این كه این گفت‌وگو مفید واقع شود، باید نمایندگانی از كشورهای در حال توسعه به ویژه كشورهای متكی به صادرات مواد خام و كشورهایی كه در مقابل نفوذ فناوری‌نانو آسیب پذیری بیشتری دارند، در آن مشاركت فعال داشته و نقطه نظرات خود را در این خصوص اعلام نمایند. به منظور حصول اطمینان از ارزیابی تأثیرگذاری فناوری‌نانو بر گروه‌های مختلف در این گفت‌وگوها، باید از نمایندگان اتحادیه‌های تجاری، سازمان‌های اجتماعی و مردم كشورهای در حال توسعه نیز برای شركت در آن دعوت به عمل آید.

۱۳. استانداردهای بین‌المللی

سیاستگذاری در حوزه نانو آنقدر نوپا است كه تعاریف و استانداردهای آن هنوز مشخص نشده ‌است. بسیاری از بازیگران این عرصه با این موضوع موافق هستند كه تدوین استاندارهای واحد برای حفظ صنعت جهانی فناوری‌نانو ضروری است. توصیف كلی، اصطلاحات و معیارهای نانومواد تأثیر بسزایی بر تجارت مواد اولیه این صنعت (مثل نانولوله‌های كربنی) و ضوابط بین‌المللی ثبت اختراع و انتقال این فناوری دارد. اعتبار، طبقه بندی، توافقات بین‌المللی و ضوابط ملی مرتبط با كنترل یا ایمنی‌آزمایی نانومواد، نیز تحت تأثیر این تعاریف و معیارها قرار دارند. تدوین استانداردهای بین‌المللی كار پیچیده‌ای است و نهایی كردن آن معمولاً سه سال یا حتی بیشتر به طول می‌انجامد. اغلب كشورها به این امر واقف هستند كه با در اختیار داشتن این استانداردها حتی ممكن است موقعیت جهانی آنها نیز تحت تأثیر قرار گیرد؛ بنابراین بعضی از این كشورها از جمله چین، ژاپن، اتحادیه اروپا و آمریكا، تدوین استانداردهای ملی را از هم اكنون در دستور كار خود قرار داده‌اند. به دنبال تدوین استانداردهای ملی، استانداردهای جهانی نیز تدوین و توسط سازمان‌هایی نظیر سازمان بین المللی استاندارد (ISO) هماهنگ خواهند شد. در حال حاضر مؤسسه استانداردهای انگلستان كار هماهنگ سازی فعالیت‌های سازمان ایزو در مورد فناوری‌نانو را انجام می‌دهد.

منبع : articles.ir

[EN-EZEL 13039]

كوچك، زیباست

نويسنده : مونا موسی‌نژاد

طبقه بندی : نانو تکنولوژی - مقالات

فناوری نانو

از آنجا که فناوری نانو نقطه تلاقی اصول مهندسی، فیزیک، زیست‌شناسی، پزشکی و شیمی است و به عنوان ابزاری برای کاربرد این علوم و غنی‌سازی آنها درجهت ساخت عناصر کاملا جدید عمل می‌کند. فناوری نانو منجر به انقلاب فناوری در هزاره جدید خواهد شد و کاربردهای الکترونیک، اطلاعات، زیست‌فناوری، صنایع هوافضا، محیط‌زیست و پزشکی و تمام بخش‌های اقتصادی نیز به طور عمده با فناوری نانو در ارتباط می‌باشند. تحقیق و توسعه در فناوری نانو برای تغییر در روش طراحی، تحلیل و ساخت بسیاری از تولیدات مهندسی لازم است. بنابراین استفاده از تمام ظرفیت‌های فناوری نانو برای کمک به جامعه لازم است تا نیروی کار موردنیاز برای تحقیق، توسعه و ساخت فراهم باشد. این موضوع نیازمند آموزش دانشجویانی با دانش و تخصص لازم توسط دانشگاه‌هاست. از سوی دیگر در حالی که دولتها و بسیاری از کسب و کارهای سراسر جهان به خوبی از اثرات بالقوه فناوری نانو باخبرند، هنوز اکثریت مردم درک نکرده‌اند که فناوری نانو چیست و چرا مهم است. عمده مشکلات در نحوه اطلاع‌رسانی این موضوع کاملا فنی به عامه مردم است. برخلاف انقلاب فناوری اطلاعات که محصولاتشان را می‌توانستید در جیب گذاشته و با آنها به اینترنت متصل شوید یا ایمیل بفرستید فناوری نانو به عنوان یک فناوری بنیادین خیلی کمتر ملموس می باشد.

هنوز هم این تلقی عمومی وجود دارد که فناوری نانو علمی مربوط به آینده و روبات‌های کوچک است، در حالی که فاصله‌ای عمیق بین تلقی صورت گرفته از فناوری نانو و واقعیت کاربردی علم نانو در فرایندهای صنعتی و تجاری وجود دارد و این چیزی است که علاوه بر متخصصان هر رشته عامه مردم نیز باید از آن آ‌گاه باشند. در این رهگذر آموزش فناوری نانو اجتناب‌ناپذیر است ، زیرا وجود شهروندان مطلع از قابلیت ها و ویژگی‌های این فناوری جدید لازم و ضروریست، همچنین صنایع برای تامین نیروی کاری خود نیازمند افراد آموزش دیده هستند. حال بهتر است بدانیم که آیا اساسا نانو یک علم است یا تکنولوژی؟ نانو تکنولوژی‌ای است که به وسیله آن ما در خواص مولکول‌های تشکیل‌دهنده مواد تغییر ایجاد می‌نماییم تا بتوانیم از این مواد بهتر استفاده کنیم. در نگاه اول اینطور به نظر می‌رسد که نانو یک علم باشد، اینکه ما در خواص مولکولی مواد تغییرات ایجاد می‌نماییم ما را بر این می‌دارد تا نانو را به عنوان یک علم نوین در کنار علوم دیگر همچون علم شیمی بپذیریم. اما آیا این نظریه درست است که نانو یک علم نوین می‌باشد که در قرن بیست و یکم موجب پیشرفت بسیار سریع بشر در شناخت اسرار هستی شده است؟ دانشمندان به تازگی بر این باورند که دوره کشف علوم جدید به پایان رسیده است. شاید موقع آن فرارسیده تا از زاویه‌ای دیگر به علوم مختلف نگاه کنیم.

آنها معتقدند ما می‌توانیم با تغییر در خواص مولکولی مواد کارائی‌شان را بهبود دهیم. به همین دلیل از نانو به عنوان یک تکنولوژی و یا یک فن‌آوری نوین نام برده می شود، نه علمی که تازه بشر آنرا کشف کرده است. نانو تکنولوژی‌ای است با نگاهی مجدد به وسایل، سیستم‌ها و موادی که تاکنون ساخته شده‌اند ، با هدف برطرف کردن عیوب آنها. نانو تکنولوژی نگاهی تازه به علوم از زوایای مرموز طبیعت می‌باشد. این نگاه تازه به جهان هستی تمدن بشر را متحول خواهد ساخت به طوری که شاید بتوان راه هزار ساله را یک شبه پیمود و اما معنای نانوتکنولوژی (Nanotechnology) در ترجمه لفظ به لفظ به معنی تکنولوژی بسیار کوچک (نانو به معنی بسیار بسیار کوچک، مقیاس ۱۰ به توان ۹ - بار کوچک‌تر) می‌باشد.

این تعریف نمی‌تواند معنی واژه Nanotechnology را به صورت کامل بیان نماید، زیرا از این ترجمه لفظ به لفظ چنین برمی‌آید که ما می‌توانیم چیزهای بسیار بسیار کوچک در مقیاس ۱۰ به توان ۹ - بسازیم شاید نانوتکنولوژی این کار را به راحتی میسر نماید اما این تنها یکی از توانایی‌های نانو در عصر حاضر است. اگر معنی این کلمه را چنین برداشت کنیم، خواهیم دید که بسیاری از وسایل قبلا نیز در مقیاس کوچک‌تر به دست بشر تولید شده بودند اما نام این کار تکنولوژی نانو نیست. اینکه ما بخواهیم وسایلی بسازیم که مقیاس آنها نسبت به نمونه فعلی آنها میلیاردها بار کوچک‌تر باشد، تنها یکی از ابعاد نانوتکنولوژی به شمار می‌رود اما ترجمه علمی آن که در بین دانشمندان این فناوری بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد دریچه‌های مرموز نانوتکنولوژی را برای شما آشکارتر خواهد ساخت.

نانوتکنولوژی تازه‌ترین فناوری است که بشر به آن دست یافته و در آن سعی می‌شود تا با استفاده از خواص مولکولی مواد موجود در طبیعت وسایلی ساخته شود تا مشکلات این وسایل را که در حال حاضر گریبان‌گیر بشر است مرتفع ساخته و همچنین کارایی آنها را نیز بالا ببرد. به عبارت دیگر نانوتکنولوژی فناوری تغییر در خواص مولکول‌های تشکیل‌دهنده مواد است و به همین دلیل مقیاس نانو بهترین تعریف برای این تکنولوژی می‌باشد. بشر سعی دارد تا با استفاده از نانو خواص مولکول‌ها را تغییر دهد تا وقتی جسمی از این مولکول‌ها درست شد تمام خواص این مولکول‌ها را در خود داشته باشد.

دنیای پر از تحول امروز، هر زمان عرصه‌ای تازه، پیش روی بشر قرار می‌دهد و فصلی نو آغاز می‌شود. شاید معنای دقیق اصطلاح «كوچك، زیباست» را بتوان در یكی از جدیدترین ورق‌های ابتكارات بشر یعنی «نانوتكنولوژی» یافت.

۴۰ سال پیش، «ریچارد فایمن» متخصص كوانتم نظری و دارنده جایزه نوبل، در سخنرانی معروف خود با عنوان «آن پایین فضای بسیاری هست»، بعد رشد نیافته علم مواد را بررسی كرد. وی معتقد بود «اصول فیزیك، تا آنجا كه من توانایی فهم آن را دارم، برخلاف امكان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی‌زند».

ریچارد فایمن معتقد بود اگر دانشمندان توانسته‌اند ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاس‌های كوچك بسازند، بنابراین ما می‌توانیم آن را كوچك و كوچك‌تر كنیم. در واقع آنها را به مرزهای حقیقی خود در لبه‌های نامعلوم كوانتم، نزدیك كرده‌ایم، به گونه‌ای كه یك اتم را در مقابل دیگری به گونه‌ای قرار دهیم كه بتوانیم كوچك‌ترین محصول مصنوعی و ساختگی ممكن را ایجاد كنیم.

فایمن در ذهن خود یك «دكتر مولكولی» را تصور كرد كه صدها بار از یك سلول، كوچك‌تر است و می‌توان آن را به بدن انسان تزریق كرد تا برای مطالعه و تأیید سلامتی سلول‌ها، انجام اعمال ترمیمی و نگهداری بدن در سلامت كامل، سیر كند.

كلمه «بزرگ» در آن سال‌ها اهمیتی ویژه داشت، اما از زمانی كه فایمن، نظرات و منطق خود را بازگو كرد، جهان به سوی كوچك شدن در حركت بود. از دهه ۸۰، اصطلاح و علم نانوتكنولوژی وارد حوزه دانش بشری شد و این رؤیا به تحقیق پیوست.

بسیاری از صاحب‌نظران و پژوهشگران، نانوتكنولوژی را مساوی آینده دانسته‌اند. برای مثال، كمیته مشاوران رئیس‌جمهور امریكا در علوم و فناوری برنامه ملی نانوتكنولوژی برای سال ۲۰۰۱ را محور آینده جهان می‌دانند. صاحب‌نظران معتقدند به دلیل تأثیر نانوتكنولوژی بر بیشتر صنایع و فناوری‌های موجود، متخصصان رشته‌های مختلف بدون گرایش به مباحث نانو در دهه‌های آینده، فرصتی برای رشد نخواهند داشت و شكوفایی فناوری‌های مهمی نظیر صنعت خودرو و قطعه‌سازی بدون بهره‌گیری از نانوتكنولوژی، مختل خواهد شد. توجه به این مسئله برای دانشگاهیان، محققان، مسئولان و صنعتگران، امری ضروری و حیاتی است.

به بیان دیگر، هر صنعت و فناوری كه در دنیای جدید به عنوان اولویت كشور در نظر گرفته شود، بدون تسلط بر ابعاد نانو، حرفی برای گفتن ندارد.

توجه به ۲ موضوع اساسی در این زمینه، مهم است:

۱) مدیریت توسعه فناوری

فناوری‌های نوین به دلیل ویژگی‌های خاص خود به مدیریت ویژه برای توسعه، نیاز دارند. برخی ویژگی‌های فناوری‌های نوین عبارتند از:

سرعت زیاد رشد و تجاری شدن، كمبود فاصله تحقیقات تا بازار، دانش محوری، متخصص محوری، نیاز به قوانین و مقررات خاص و نیاز به سرمایه‌گذاری مخاطره‌آمیز.

فناوری نانو كه جدیدترین عرصه فناوری‌های پیشرفته است به دلیل تأثیر گسترده بر تمام عرصه‌های زندگی، پیش‌بینی بازار هزار میلیارد دلاری در دو سال آینده، بیش رشته‌ای بودن و قرارگیری در ابتدای چرخه عمر فناوری، نیازمند توجه بیشتر به مدیریت كلان توسعه است.

۲) جامع‌نگری در آموزش نیروی انسانی

توسعه فناوری‌های نوین به دلیل دانش محوری آنها نیازمند نیروهای متخصص در همه ابعاد توسعه است. امروزه مهمترین زیرساخت لازم برای توسعه فناوری‌های پیشرفته در كشورها، تربیت نیروی انسانی توانمند است.

تجربه كشورهای موفق نشان می‌دهد كه برای آموزش نیروی انسانی نباید صرفاً به نیازهای آموزشی و پژوهشی توجه كرد بلكه توجه به حلقه‌های زنجیره فناوری اعم از: آموزش، پژوهش و دستیابی به فناوری، زیرساخت‌ها، صنعت، سرمایه‌گذاری ریسك‌ناپذیر، بازاریابی و غیره ضروری است… .

در مجموع نانوتكنولوژی به عنوان فناوری عام و انقلابی، فرصتی ویژه برای توسعه فناوری در كشور است. وجود نیروی فرهیخته و پیشرفت‌های تكنولوژی در كشور، زمینه‌های پیشرفت نانوتكنولوژی را فراهم كرده است و با برنامه‌ریزی دقیق می‌توان آینده‌ای روشن و درخشان را برای نانوتكنولوژی، ترسیم كرد.

منبع : articles.ir

[EN-EZEL 13039]

خودآموز کارآفرینی در فناوری نانو

نويسنده : مرتضی مغربی - علی عباسی

طبقه بندی : نانوتکنولوژی - مقالات

 

فناوری نانو عرصه‌ای نسبتاً نوظهور و جدید است که توجه بسیاری از شرکت‌های تجاری و تولیدی را در دنیا به خود جلب نموده است. در کشور ما نیز شرکت‌ها، علاقه زیادی به این فناوری از خود نشان داده و کم‌کم در حال ورود به این عرصه جدید می‌باشند.

با وجود علاقه شرکت‌های داخلی به این عرصه نوظهور، انتخاب زمینه کاری مناسب و مفید چالشی است که از سوی بیشتر علاقه‌مندان کارآفرینی در دانشگاه و صنعت و همچنین شبکه شرکت‌های ستاد با جدیت دنبال می‌شود. فناوری نانو یک موضوع جدید و در عین حال چندرشته‌ای است و لذا انتخاب یک زمینه کاری مناسب که با امکانات و توانایی‌های کارآفرین از یک سو، و خواسته‌های بازار از سوی دیگر سازگار باشد، چالش‌برانگیز است. هدف از نگارش این بحث کمک به حل این مشکل است.

آنچه در ذیل آمده است، معرفی روندی منطقی برای انتخاب زمینه کاری مناسب بر اساس آخرین اطلاعات و منابع موجود در ستاد است. شما با مطالعه مطالب زیر و مراجعه به منابع معرفی شده می‌توانید به صورت گام به گام، دید روشن‌تری از این فناوری و عرصه‌های مختلف آن پیدا کرده و در نهایت زمینه کاری مناسب را برگزینید.

 

قبل از شروع بحث یادآوری چند نکته لازم به نظر می‌رسد:

در این نوشته زمینه کاری خاصی معرفی نمی‌شود. انتخاب زمینه فعالیت تابع خلاقیت و سلیقه خود شما بوده و ما فقط عرصه‌های موجود و قابلیت‌‌ها و محدودیت‌های فناوری نانو و نیازمندی‌های صنعت را معرفی خواهیم کرد.

این متن دائماً در حال به روزرسانی است. مثلاً مطالبی که به صورت کلی در برخی بخش‌ها وجود دارند، ممکن است در آینده به صورت دقیق‌تر و با جزئیات بیشتر ارائه گردند.

1)معرفی نانو

پیش از هر چیز، اگر شما با فناوری نانوآشنایی ندارید و یا آشنایی شما مختصر می‌باشد، بهتر است ابتدا اطلاعات كامل‌تری راجع به این فناوری نوظهور داشته باشید.

اولین بخشی كه باید با آن آشنا شوید، تعریف فناوری نانو است. تعاریف مختلفی از این فناوری ارائه شده است كه جنبه‌های مختلفی از آن را مدنظر داشته‌اند. برای به دست آوردن یك تعریف مختصر و مفید می‌توانید به بخش تعریف فناوری نانو مراجعه کنید.

پس از آشنایی با تعریف فناوری نانو، باید با تفاوت این فناوری ‌جدید با فناوری‌های دیگر و به عبارت بهتر وجه تمایز آن با سایر فناوری‌ها آشنا شوید. تفاوت فناوری نانو با سایر فناوری‌ها در «عناصر پایه» یا نانوساختارهایی است كه در این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای آشنایی با عناصر پایه مختلف در این فناوری و تقسیم‌بندی‌های آنها، و همچنین به دست آوردن تعریفی از هر كدام می‌توانید درخت عناصر پایه را ببینید. در این درخت، عناصر پایه مختلف به صورت درختی و در سه سطح مختلف طبقه‌بندی شده‌اند. در سطح اول، عناصر پایه اصلی آورده شده و درسطوح دوم و سوم زیرمجموعه‌های هر یک از این عناصر نمایش داده شده‌اند. توضیحات و تعاریف مربوط به هر یک از این عناصر پایه به همراه ویژگی‌های مهم هر کدام در گزارش درخت عناصر پایه آورده شده‌اند. همچنین برخی از عناصر پایه، بیشترین استفاده را در مقالات و اختراعات داشته‌اند، پس شما نیز احتمالاً با این عناصر سر وکار خواهید داشت و آگاهی از این عناصر می‌تواند به شما کمک کند. در صورتی كه مایل به دانستن مطالب بیشتر و جامع‌تر در مورد هر یک از عناصر پایه هستید، می‌توانید به بخش مربوطه در گزارش فرصت‌های فناوری نانو مراجعه كنید.

مرحله بعدی پس از به دست آوردن اطلاعات در مورد عناصر پایه، آشنایی با موضوعات کلان مطرح در فناوری نانو می‌باشد. برای این منظور می‌توانید از درخت هسته‌های اصلی توسعه فناوری نانو استفاده كنید. برای جلوگیری از موازی‌کاری و بخشی‌نگری در فناوری نانو، سعی شده است بخش‌ها و مراکز اصلی فناوری نانو استخراج شده و به صورت درختی مجزا به نام هسته‌های اصلی توسعه فناوری نانو آورده شوند. حاصل کار، هشت مركز كاربردی (تقاضامحور) و 3 مركز بنیادی (عرضه‌محور) می‌باشد که می‌توانید آنها را در این درخت مشاهده کنید. جهت آشنایی بیشتر با بخش‌های کاربردی درخت هسته‌های فناوری نانو، یک سری فایل‌های ارائه powerpoint مربوط به این بخش‌ها تهیه شده‌اند که می‌توانید آنها را مشاهده کنید.

در نهایت در صورتی كه می‌خواهید اطلاعات بیشتری درباره مفاهیم، تاریخچه و ... فناوری نانو دریافت كنید، می‌توانید به بخش دانستنی‌های نانو در سایت سری بزنید.

2)قابلیت‌های تجاری فناوری نانو

پس از آشنایی با مفاهیم اولیه فناوری نانو، گام بعدی دانستن قابلیت‌های كاربردی آن و نیازها و پیش‌بینی‌های متخصصان جهانی از زمان بازاری شدن محصولات این فناوری می‌باشد.

فناوری نانو یك فناوری میان رشته‌ای است كه پیش‌بینی می‌شود تقریباً بر تمام صنایع تأثیرگذار باشد. جهت آشنایی با كاربردهای بالفعل و بالقوه این فناوری انقلابی می‌توانید از درخت صنعت و گزارش مربوطه بهره ببرید. در این ساختار درختی که دارای چهار سطح مختلف می‌باشد، صنایع اصلی و زیرمجموعه‌های هریک از این صنایع آورده شده است (سطح 1 و2). در سطح سوم کاربردهای بالفعل و بالقوه‌ای که فناوری نانو در هر بخش دارد، بیان شده، و در سطح چهارم، عناصر پایه‌ای که برای رسیدن به آن کاربرد مورد استفاده قرار می‌گیرند، ذکر گردیده‌اند. از روی مزیت کاربردی ذکر شده در سطح سوم این درخت می‌توانید جذابیت هر یک از این کاربردها را بررسی کرده و گزینه مطلوب را برای صنعت مورد علاقه خود برگزینید. سپس با استفاده از درخت فناوری و سپس علم نانو، نحوه ساخت نانوساختار انتخاب شده خود را پی بگیرید. همچنین با استفاده از مراجع درخت صنعت، می‌توانید در برخی از حوزه‌ها، شرکت‌های فعال دنیا را بشناسید. در این درخت سعی شده است تا جایی که امکان دارد مراجع معرفی شده برای کاربردها، از شرکت‌های مختلف فعال در آن عرصه باشند.

نقشه پیشرفت برخی از فناوری‌ها در میان‌مدت را می‌توانید در گزارشات نقشه راه نانو مشاهده کنید. این گزارشات در دو بخش کلی مواد و صنعت تنظیم شده‌اند. در بخش مواد درخت‌سان‌ها، مواد نانوحفره‌ای، نانوذرات و نانوکامپوزیت‌ها، و روکش‌ها و فیلم‌های نازک مورد بحث قرار گرفته‌اند. بخش صنعت نیز شامل دو زیربخش ‌انرژی و سیستم‌های پزشکی و بهداشتی است. در این گزارشات مراحل توسعه کاربردهای مختلف فناوری نانو درسال 2005، 2010 و 2015 مورد بررسی قرار گرفته و ریسک مربوط به توسعه هریک از این کاربردها در 10 سال آینده به صورت یک نمودار نشان داده شده است.

در گزارش دیگری، چالش‌ها و پیشران‌های موجود بر سر راه عرصه‌های مختلف فناوری نانو آورده شده‌اند. این چالش‌ها و پیش‌ران‌ها نیز می‌توانند در انتخاب عرصه مورد نظر شما را یاری کنند.

به علاوه یك سری گزارشات مربوط به صنایع مختلف توسط ستاد منتشر شده‌اند که حاوی اطلاعات مفیدی هستند.

3)کارآفرینان نانو

جهت آشنایی شما با شرکا یا رقبای احتمالی آینده و همچنین شناسایی تأمین‌کنندگان مواد اولیه یا بازارهای بالقوه جهانی، لیستی ازشرکت‌های فعال در عرصه فناوری نانو آماده شده است.در مورد 70 شرکت ذکرشده در این لیست اطلاعات تفصیلی وجود دارد که در صورت نیاز می‌توانید اطلاعات تفصیلی شرکت مورد نظر خود را از طریق تماس با کارگروه توسعه و تولید ستاد درخواست نمایید.

4)موضوعات پرطرفدار از نگاه آمار

شناخت موضوعاتی که از نظر آماری بیشترین طرفدار را دارند، می‌تواند راهگشا باشد. در همین راستا موضوعات برتر از نگاه اختراعات بررسی شده‌اند که می‌توانید از آنها بهره ببرید. همچنین عرصه‌های برتر نانو از منظر حجم و درصد رشد بازار و همچنین از نظر تعداد شرکت‌های فعال مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

5)بازارهای بالقوه

با سفارش‌های بخش خصوصی برای فناوری نانو می‌توانید از طریق لیست این سفارشات آشنا شوید.

در صورتی که می‌خواهید با محصولات تولیدشده فناوری نانو در دنیا آشنا شوید، می‌توانید به ترتیب اهمیت از Trademarkهای معروف نانو، بانک محصولات فناوری نانو، و فهرست محصولات موفق فناوری نانو در سال 2005 بهره‌مند شوید.

کارگروه توسعه و تولید سعی می‌کند به صورتی دقیق‌تر نیازهای فعلی صنایع داخلی را شناسایی کرده و با ایجاد ارتباط با صنایع مختلف و آگاهی از مشكلات آنها، عرصه‌های تحقیقاتی مورد نیاز و حمایت این صنایع را معرفی نماید تا هم نیاز صنعت مرتفع گردد و هم محققان بتوانند فعالیت‌های تحقیقی خود را در جهت مناسب برگزینند. عرصه‌های تحقیقاتی اعلام شده از سوی صنایع کشور فعلاً عبارتند از:

پتروشیمی

همچنین جهت آشنایی با سلیقه مدیران صنایع، شاید بد نباشد لیستی از پروژه‌های مورد تأیید صنعت را كه توسط وزارتخانه‌های مختلف طی سال‌های 1384-1382 حمایت شده‌اند، مشاهده كنید.

6)توانمندی داخلی

جهت توسعه داخلی فرایند تولید یا لااقل عدم موازی‌کاری در کشور لازم است از توانمندی‌های داخلی در زمینه فناوری نانو اطلاع داشته باشید.

توانمندی علمی (دانشگاهی): برای یافتن همکاران علمی و آگاهی از میزان پراکندگی آنها درکشور شاید بهتر باشد با پایان‌نامه‌ها و مقالاتی كه محققان داخلی موفق به تعریف یا اتمام آنها شده‌اند، آشنا شوید. همچنین ممکن است دانستن لیست مراكز تحقیقاتی داخلی فعال (به تفكیك وزارتخانه‌ها)، و لیست محققان نانو داخلی، راهگشا باشد.

فعلاً ابتکارات مطرح‌شده توسط متخصصان داخلی در سایت ایده‌های نانو قرار داده می‌شوند.

توانمندی دستگاهی: برای آشنا شدن با دستگاه‌های تعیین مشخصات فعال در داخل کشور می‌توانید از سایت شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو استفاده کنید.

برای آگاهی از شرکت‌های فعال داخلی در زمینه فناوری نانو می‌توانید لیست شرکت‌های داخلی نانو را مشاهده کنید.

7)حمایت‌های شبکه از شرکت‌های نانو

شبکه شرکت‌های نانو در ستاد ویژه توسعه فناوری نانو از شرکت‌هایی که مایل به فعالیت در زمینه فناوری نانو باشند، حمایت می‌کند. آگاهی از این حمایتها می‌توانند برای شما مفید باشد.

8)استانداردها

برای اینکه کسب و کار شما پس از تولید با مشکلاتی مواجه نشود، بهتر است از استانداردهای موجود در این زمینه اطلاع داشته باشید. البته فعلاً مطالب زیادی در ای نعرصه در دسترس نیست، اما کمیته استاندارد در صدد است تا استانداردهای لازم در این عرصه را استخراج کند. در حال حاضر می‌توانید از برخی محدودیت‌های قانونی و ویژگی‌های مربوط به سلامتی و بهداشت، ایمنی، و مسائل زیست‌محیطی مطرح شده در گزارشات مربوط به نقشه راه نانو استفاده کنید.

9)موارد فوری

اگر فقط به فکر سرمایه‌گذاری هستید:

i .پیشنهاد خرید سهام شرکت‌های غیرآمریکایی

رایزن‌ها: فرصت‌های همکاری با شرکت‌ها

منبع : articles.ir

[EN-EZEL 13039]

آینده زیر سایه نانو

نويسنده : مرضیه كریمان

طبقه بندی : نانو تکنولوژی - مقالات

نانو فناوری در تعریفی بسیار ساده ، یعنی تكنولوژی هایی كه در ابعاد نانومتری عمل می كنند. نانومتر واحد اندازه گیری است و برابر یك میلیاردم متر یا ۱۰به توان ۹-متر است . اندازه اتم ها و مولكول ها در این محدوده قرار دارد، بنابراین با ورود به این فضای كوچك بشر می تواند در نحوه چینش و آرایش اتم ها و مولكول ها دخالت كند و به ساخت مواد جدید و ساختارهایی متفاوت با آنچه تاكنون وجود داشته است بپردازد.

تولید نانو تیوب های كربنی (ساختارهای لوله ای كربنی) ماده ای در اختیار بشر قرار داد كه رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبك تر از آلومینیوم است. همچنین با استفاده از نانو ذرات می توان سطوح خود تیزشونده یا همیشه تمیز ساخت و ربایش مغناطیسی را چندین برابر كرد. لاستیك های با عمر بالای ۱۰ سال و دارورسانی به تك سلول های آسیب دیده در بدن از توانایی هایی است كه بشر به مدد نانوفناوری به آن دست یافته است.

اگر بپذیریم كه نانو فناوری توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید، با در دست گرفتن كنترل در سطوح اتمی و مولكولی و استفاده از خواص آن سطوح است آنگاه درخواهیم یافت كه كاربردهای این فناوری در حوزه های مختلف اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشكی، فناوری زیستی ، الكترونیك، كامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی ، محیط زیست و امنیت ملی خواهد بود به گونه ای كه به زحمت می توان عرصه ای را كه از آن تأثیر نپذیرد معرفی كرد.

هرچند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانو تكنولوژی از ابتدای دهه ۸۰ قرن بیستم به طور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین و باورنكردنی نانوفناوری در روند تحقیق و توسعه باعث گردید كه نظر همگی كشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یكی از مهم ترین اولویت های تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یكم محسوب كنند.

لذا محققان ، اساتید و صنعتگران ایرانی نیز باید در بسیجی همگانی، جایگاه و وضعیت خویش را درباره این موضوع مشخص كنند و با یك برنامه ریزی علمی و كارشناسانه به حضوری فعال و حتی رقابتی دراین جایگاه ابراز وجود كنند.

زیرا بسیاری از صاحب نظران و محققان، نانوفناوری را مساوی آینده دانسته اند به عبارت دیگر می توان گفت، اولویت كشور، هر صنعت و فناوری كه باشد بدون تسلط بر ابعادنانو، در دنیای جدید نمی توان در آن صنعت و فناوری حرفی در دنیا زد. ماهیت فرارشته ای علوم و فناوری نانو به عنوان توانمندی تولیدمواد، ابزارها و سیستم های جدید با دقت اتم و مولكول، موجب كاربردهای بسیار زیادی در عرصه های مختلف علمی و صنعتی شده است. برای مثال در بخش پزشكی و بهداشت از زمینه های كاری بسیار مهم نانوفناوری، سیستم توزیع دارو درداخل بدن است .

مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمی است در حالی كه سلول های خاصی از بدن نیازمند آن هستند ، در روش جدید دارو با وسایل تزریق متفاوت با امروزه، به صورت مستقیم به سمت سلول های مشخص جهت گیری شد و دارو به محل نیاز تحویل داده می شود. از نظر دفاعی نیز این فناوری برای كشورها هم فرصت و هم تهدید است. به لحاظ كاربردهای زیاد این فناوری گرایش زیادی در بخش دفاعی كشورها به تحقیق و توسعه صورت گرفته است.

این كاربردها از لباس های مانع خطر تا پرنده های بسیار كوچك تجهیزات اطلاعاتی و بسیاری موارد دیگر است كه هم اكنون با حمایت وزارتخانه های دفاع كشورهایی چون آمریكا ، ژاپن و برخی كشورهای اروپایی به صورت طرح های تحقیقاتی در حال انجام هستند. نانوفناوری، تغییر بنیانی مسیری است كه در آینده موجب ساخت مواد جدیدخواهد شد و انقلابی در مواد ایجادخواهد كرد كه محققان قادر به ساخت موادی خواهند شد كه در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نیست.

برخی از مزایای مواد نانوساختار، عبارت است از مواد سبك تر، قوی تر، قابل برنامه ریزی، كاهش هزینه عمر كاری از طریق كاهش دفعات نقص فنی ابزارهایی نوین برپایه اصول و معماری جدید، صنعت خودرو و لوازم خانگی بااستفاده از این فناوری جدید در درازمدت می توان تومورهای مغزی را به درستی تشخیص داد و نیز بدون آسیب زدن به بافت های سالم و با استفاده از پرتو درمانی این بیماری را بهبود بخشید، نانو كپسول های تولیدی با استفاده از فناوری نانو، دارای موادی مانند ویتامین A، رتینول و بتاكاروتن خواهد بود كه باید به لایه های عمقی پوست منتقل شوند تا بیشترین خواص ضدپیری و سایر خواص دارویی خود را بروز دهند.

با كارگذاری نانو ذرات فعال نوری در داخل گلبول های سفید خون موفق به شناسایی سلول های آسیب دیده خواهیم شد. در زمینه انرژی می تواند به طور قابل ملاحظه ای كارآیی ، ذخیره سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده و مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال شركت های موادشیمیایی، موادپلیمری تقویت شده را ساخته اند كه می تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل ها شود. استفاده گسترده از این نانوكامپوزیت ها می تواند سالیانه ۱‎/۵ میلیاردلیتر صرفه جویی مصرف بنزین به همراه داشته باشد.

● چندمحصول تجاری شده با استفاده از فناوری نانو

در زیر چند محصول برتر نانو فناوری در سال ۲۰۰۳ طبقه بندی شده است. این خبر نشان می دهد كسانی كه هنوز معتقدند نانو فناوری فقط در آزمایشگاه است، اشتباه می كنند.

۱) پارچه های ضدچروك و ضدلكه

شركتی با اضافه كردن ساختارهای مولكولی به الیاف كتان، الیافی ساخته است كه مایعات و لكه ها برروی آنها حركت كرده و جذب نمی شوند. بنابراین چنانچه قهوه برروی شلوار سفیدرنگی ریخته شود به طرز شگفت آوری روی آن حركت كرده و جذب نمی شود.

۲) محافظت پوست، با قابلیت نفوذ عمیق

یكی از بزرگ ترین شركت های تولیدكننده موادآرایشی در جهان نخستین محصول نانوفناوری خود را در سال ،۱۹۹۸ معرفی كرد. این محصول كرم ضدچروك Plenitude Revitalift است كه در تولید این كرم از یك فرآیند انحصاری نانو فناوری به منظور داخل كردن ویتامین A به درون یك كپسول پلیمری استفاده شده است. كپسول مانند اسفنج ،كرم را درون خود جذب و نگهداری می كند تا این كه پوسته بیرونی آن در زیرپوست حل شود.

▪ عینك های آفتابی با كیفیت بالا

شركتی دیگر با استفاده از نانو فناوری، پوشش های پلیمری بسیارنازك، ضدانعكاس و حفاظتی برای عینك ها ساخته است بطوری كه شیشه آنها در مقابل خراشیدگی مقاومت داشته و ضدانعكاس نیست این پوشش چربی ها و لكه ها را از روی عدسی ها برطرف و عدسی ها را حساس تر می كند.

▪ نانو جوراب

نه فقط ورزشكارها بلكه اكثر مردم از عرق پا رنج می برند و نمی توانند آن را تحمل كنند بطور طبیعی هر پا دارای ۲۵۰هزار غدد عرقی است كه قادرند حدود ۵۰۰ میلی لیتر عرق در روز تولید كنند.

به تازگی جوراب هایی از جنس كتان كه به وسیله نانو ذرات نقره، بهبود یافته اند به وسیله شركت سول، وارد بازار شده است كه این ذرات نقره از رشد باكتری ها و قارچ ها جلوگیری كرده و بدین وسیله از چرب شدن و بدبوشدن پا جلوگیری می كنند.

▪ كرم های ضدآفتاب

مصرف كرم های ضدآفتاب معمولی پوست را به قدری سفید می كند كه حالت نامناسبی پیدامی كند. این سفیدی ناشی از اكسید روی است كه از پوست دربرابر هردونوع اشعه ماورای بنفش Aو Bخورشید محافظت می كند. جهت حل این مشكل شركت BASF ماده ای با كمك فناوری نانو، ساخته است كه سبب تولید نانو كریستال های اكسیدروی با خلوص بالا تهیه شده و این امر منجر به افزایش مرغوبیت كرم های ضد آفتاب می شود از دیگر مزایای این كرم ها این است كه به وسیله پوست جذب نشده و ایجاد آلرژی نمی كند.

منبع : متن از articles.ir

[EN-EZEL 13039]

نقش فناوري نانو در توسعة صنعت مغناطيس

طبقه بندی : نانوتکنولوژی - مقالات

نقش فناوري نانو در توسعة صنعت مغناطيس

v مغناطيس‌هایي کوچک و مثال موتور ساعت مچي

v کاربردهاي نانومغناطيس‌ها

v انقلاب نانوفناوري در صنعت مغناطيس

v راهکارهاي توسعه تحقيقات نانو در کشور

يکي از حوزه هایي که انتظار مي رود فناوري نانو اثر فراواني بر پيشرفت آن داشته باشد، مغناطيس ها و مواد مغناطيسي است. با ورود نانوفناوري به علم و صنعت مغناطيس، بهبود زيادي درکيفيت مغناطيس ها يجاد شده است و مغناطيس هايي با ابعاد کوچک و نيروي مغناطيسي بزرگ ساخته شده اند. نوشتار زير برگرفته از گفتگويي با سيد علي سيدابراهيمي، دکتراي مواد مغناطيسي و عضو کميته نانوفناوري در دانشکده فني دانشگاه تهران است. دکتر سيدابراهيمي در اين گفتگو به بيان نقش نانوفناوري در پيشرفت مغناطيس ها پرداخته است:

مغناطيس‌هایي کوچک و مثال موتور ساعت مچي

نانوفناوري با قابليت ها و توانيي هيي که دارد، نقش مهمي را در توسعه و پيشرفت علوم و صنيع يفا خواهد کرد و کارهيي را انجام خواهد داد که قبلاً انجام آن ممکن نبوده است؛ به عنوان مثال، شما مي‌خواهيد موتوري را بري يک ساعت مچي طراحي نمييد، طبعاً ين موتور کوچک خواهد بود و اندازة اجزي آن نيز کوچک‌تر خواهد شد و نمي‌توان از مغناطيس‌هي معمولي و بزرگ بري ساخت آن استفاده کرد. بري ساخت ين موتور بيد از مغناطيس‌هي قوي و کوچک استفاده نمود. اما ساختن ين مغناطيس‌هي کوچک با فناوري معمولي ممکن نيست و احتياج به فناوري پيشرفته‌تري دارد. يکي از توانيي‌هيي که نانوفناوري ايجاد مي‌نميد، قابليت ساختن مغناطيس‌هي کوچک است.

در بعضي از پودرهي مغناطيسي، کيفيت مغناطيسي با کاهش ابعاد ذره‌هي پودر بهبود مي‌يابد. فريت‌هي مغناطيسي که مواد مغناطيسي سراميکي هستند از ين دسته‌اند. ين فريت‌ها شامل مغناطيس‌هي سخت (مغناطيس‌هي ديمي) و مغناطيس‌هي نرم (مغناطيس‌هي موقتي) هستند. در ين فريت‌ها، با کاهش ابعاد ذره‌هي پودر تا ابعاد 500 تا 100 نانومتر، مي‌توان به مغناطيس‌هيي با کيفيت بسيار خوب دست يافت.

کاربردهاي نانومغناطيس‌ها

امروزه نانومغناطيس‌‌ها همچون سير مغناطيس‌ها گسترة کاربرد وسيعي دارند. يکي از کاربردهي اصلي نانومغناطيس‌ها، استفاده از آنها در محيط‌هي ذخيره‌سازي اطلاعات (Recording media) است. صفحه‌هي مغناطيسي ذخيره‌سازي اطلاعات، مثالي از ين محيط‌ها هستند. سطح ين صفحه‌ها از جنس ذره‌هي مغناطيسي است. ين ذره‌ها بيد بسيار ريز و داري دانه‌بندي يکنواخت باشند. با استفاده از نانوفناوري امکان ساخت ين ذره‌‌ها فراهم شده است.

کاربرد ديگر نانو مغناطيس‌ها در ساخت موتورهي الکتريکي کوچک است. هنگامي که ين موتورها کاربردهيي ظريف و حساس دارند، مغناطيس‌هي استفاده شده در آنها با فناوري نانو ساخته مي‌شود.

نانومغناطيس‌ها در صنيع الکتروفتوکپي نيز استفاده مي‌شود. جوهرهي استفاده شده در ين صنيع، داري پودرهي نانومغناطيس هستند.

از زمينه‌هي جديد بري کاربرد نانوذره‌هي مغناطيسي، توليد ميع‌ها و سيال‌هي مغناطيسي است. ين مواد در براده‌برداري از سطوح و تصفيه آب مطرح هستند. صنيع پزشکي و بيولوژي يکي از زمينه‌هي بزرگ بري استفاده از نانومغناطيس‌ها هستند که در آنها نانوفناوري و زيست‌فناوري با هم تلاقي پيدا مي‌کنند. علاوه بر ين موارد، نانومغناطيس‌‌ها در صنيع نظامي، ريانه،‌ برق و خودرو نيز کاربرد دارند.

در بسياري از کاربردهيي که ذکر گرديد،‌ محصولات نانومغناطيس‌ها وارد بازار شده‌اند.‌ متأسفانه در کشور ما به علت ضعف صنعت مغناطيس و عدم آشنيي توليدکننده‌ها با فناوري نانو،‌ توليد نانومغناطيس‌ها مطرح نيست.

انقلاب نانوفناوري در صنعت مغناطيس

امروزه بيشترين استفاده از نانومغناطيس‌ها به توليد نانوپودرهي مغناطيسي مربوط مي‌شود. البته در کنار ين پودرها،‌ قطعه‌هي مغناطيسي هم مورد استفاده هستند،‌ اما چون با کاهش ابعاد ذره‌هي پودر، کيفيت قطعه‌هي مغناطيسي هم بهبود مي‌يابد، بيشتر روي پودرها تکيه مي‌شود. ساخته‌شدن پودرهي مغناطيسي در ابعاد نانو مي‌تواند انقلابي در صنعت مغناطيس ايجاد نميد.

راهکارهي توسعه تحقيقات نانو در کشور

بري توسعة صنعت نانومغناطيس در کشور بيد مشکلات توسعة فناوري نانو حل شود. بري برطرف‌کردن برخي از ين مشکلات، بيد تعريف مناسبي از جيگاه تحقيقات در دانشگاه‌ها اريه شود. در حال حاضر بودجه‌هي تحقيقاتي بين وزرات‌خانه‌هي مختلف توزيع مي‌شود و دانشگاه‌ها بري کسب بودجه بري تحقيقات مجبور به مراجعه به ين وزارت‌خانه‌ها هستند. مبحث نانوفناوري، مبحثي است که در چند سال اخير مطرح شده است و حتي در کشورهي پيشرفته هم موضوعي نو شمرده مي‌شود؛ بري پيشرفت در ين فناوري بيد به دانشگاه ها مراجعه نمود چون دانشگاه‌ها در صف مقدم علمي کشور هستند و براي پرداختن به مباحث علمي روز دنيا بيشترين صلاحيت علمي را دارند.

از طرف ديگر فعاليت هاي ستاد نانوفناوري بايد پيدار و هدفمند باشد. تصميم هاي اين ستاد بايد به صورت متمرکز باشد و از اعمال سليقه در آنها و تعدد مراکز تصميم‌گيري دوري شود. اولويت‌ها در اين مرکز مشخص شود و بودجه‌ها و کمک‌هاي تعيين‌شده از جانب اين مرکز به طور مناسبي توزيع گردد. به اين شکل متخصصان و پژوهشگران دلگرم مي‌شوند و در نتيجه نانوفناوري در کشور پيشرفت مي‌نميد.

علاوه بر آنچه گفته شد براي پيشبرد صحيح فناوري نانو بايد تمامي اطلاعات مربوط به آن را تا حد ممکن گردآوري کرده و در اختيار افراد توانايي قرار داد که بتوانند آينده را ترسيم و برنامه‌ي مشخص براي آينده فناوري نانو در کشور ارايه نمايند.

منبع : articles.ir

[EN-EZEL 13039]

جهان در دست نانوسازه‌ها

 

فناوري نانو از جذابيت‌هاي خاص خود برخوردار است و در مقايسه با ديگر علوم جديد جنبه‌هاي متمايزكننده‌اي دارد، البته شايد اين گستردگي عمدتا به دليل باز كردن دست انسان در عرصه‌هايي باشد كه شايد تا چند دهه پيش فكر كردن به آن هم براي دانشمندان سخت و دشوار بود. صحبت از دنياي بسيار ريزي به نام نانواست. فناوري نانو با هموار ساختن راه براي طراحي و ساخت دستگاه‌هاي نظير ربات‌هاي ميكروسكوپيكي تحولي نوين در سازه‌هاي فناوارانه آينده ايجاد كرده است.

چنين سيستم‌هايي مي‌توانند ساير ريزماشين‌ها را مونتاژ كرده و آنها را براي مسافرتي جذاب در سراسر بدن انسان آماده كنند. اين ماشين‌ها مي‌توانند داروهاي مختلف و تأثيرگذار را به جاي‌جاي بدن بيماران برده يا حتي ريز جراحي‌هاي هنرمندانه‌اي را نيز در نقاط تعيين شده انجام دهند. اين عقيده وجود دارد كه چنين ماشين‌هايي در آينده از فيزيك منحصر به‌فردي نيز برخوردار خواهند شد. با اين حال نكته جالب باز هم اين است كه طبيعت به عنوان الگويي مطمئن پيش روي دانشمندان اين عرصه قرار مي گيرد. الگوبرداري و الهام گرفتن از موتورهاي زيستي يا حتي سلول‌هاي زنده، دانشمندان مختلف و از جمله شيميدان‌ها را بر آن داشته است تا شيوه‌هاي مطمئني براي راه‌اندازي اين موتورها پيدا كنند. اين منابع سوختي چيزي نيستند جز واكنش‌هاي كاتاليزوري. به نظر فرآيند جذابي مي‌آيد و البته از ياد نبريم كه درباره ريز عرصه‌اي به نام ماشين‌هاي نانويي صحبت مي‌كنيم. بي‌شك در آينده اين عرصه حرف‌هاي بيشتري براي ارائه كردن خواهد داشت و طيف گسترده‌اي از فناوري‌هاي نوظهور نيز صرفا با توسعه و گسترش ساختارهاي نانويي و دانش مرتبط با آنها پديدار خواهند شد. از هم اكنون مي‌توان روزهايي را متصور شد كه جراحان نانويي براحتي به بدن بيماران تزريق شده و پيچيده‌ترين اعمال جراحي را در گوشه‌اي از بدن بيمار انجام مي‌دهند.

 

 

استاد دانشگاه پنسيلوانيا و مقاله‌نويس نشريه ساينتفيك آمريكن

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

توماس اي مالوك * / مترجم: سعيد حسيني

[EN-EZEL 13039]

دكتر منطقيان: اولويت كشور در زمينة نانوتكنولوژي، شاخة نانو ذرات است

 

دكتر منطقيان، عضو هيأت علمي دانشگاه تربيت مدرس، معتقد است كه انتخاب شاخة نانوذرات به­عنوان اولويت كشور، منطقي است. از دلايل اصلي وي براي چنين انتخابي، دسترسي آسان به تجهيزات و وجود نيروي انساني در كشور است. مسايل بيشتر دربارة اين موضوع را در گفتگوي شبكة تحليلگران تكنولوژي ايران با وي مي‌خوانيم:

نانوتكنولوژي يك تكنولوژي بسيار مهم است كه به دو شاخة اصلي تقسيم مي‌شود: مولكولار نانوتكنولوژي و نانو ذرات نانوتكنولوژي. شاخة مولكولار نانوتكنولوژي حوزة جديدتري در فناوري نانو است و براي دسترسي به ابتدا آن بايد به شاخه ابتدايي­تر فناوري نانو كه همان پارتيكل نانوتكنولوژي است، پرداخته شود و به همين دليل بايد شاخة نانو ذرات را به­عنوان اولويت انتخاب كنيم.

 

اولويت در فناوري نانو كدام است؟

 

 

با توجه به امكانات محدود و پتانسيل‌هاي موجود در كشور، پيشنهاد مي‌شود كه تمامي ‌توان و انرژي خود را معطوف به يك شاخه از فناوري نانو كنيم. به‌عبارت ديگر، هم‌اكنون ما توانايي فعاليت و ورود به تمامي شاخه‌هاي نانوتكنولوژي را نداريم.خوشبختانه ما در كشورمان قادر به فعاليت در زمينه پارتيكل نانوتكنولوژي هستيم به­عنوان مثال، توليد نانوكامپوزيت مغناطيسي كه از خانوادة نانوذرات محسوب مي‌شود در دانشگاه تربيت مدرس امكان‌پذير شده است. از طرف ديگر، نانوبيوتكنولوژي كه در حوزة مولكولار نانوتكنولوژي است، در اولويت بعدي كشور ما قرار دارد.

 

پس از چنين اولويت‌بندي، براي انتخاب زيرشاخه‌هاي مناسب پارتيكل نانوتكنولوژي، با فراخوان طرح مي‌توان فرصت بيان نظرات و ايده‌ها را براي صاحبنظران ايجاد كرد تا پس از ارزيابي نظرات مختلف، شاخه‌اي از پارتيكل نانوتكنولوژي به عنوان اولويت كشور معين گردد. البته به نظر مي‌رسد بخش مواد، كامپوزيت‌ها، پليمرها و كاربردهاي نانو در صنايع گاز و پتروشيمي، چند مورد از اين اولويت‌ها هستند.

 

اهداف طرح‌هاي مناسب براي توسعه نانوتكنولوژي در كشور

 

 

براي توسعه فناوري نانو در كشور، هرگونه طرحي مفيد نمي‌تواندباشد. و بايد براساس معيارهاي معين به پذيرش و انجام طرح‌هاي مناسب اقدام شود.همچنين بايد به اهداف انتخاب هر طرح توجه كرد. يكي از اهدافي كه بايد از طريق طرح‌هاي فناوري نانو به دنبال آن بود، توليد ثروت و پاسخگويي به نيازهاي كشور است. انتشار مقاله در مجلات بين‌المللي مي‌تواند از اهداف بعدي باشد كه منجر به بالابردن سطح علمي كشور در جهان در زمينة فناوري نانو مي‌شود.

[EN-EZEL 13039]

مشكلات پيش روي توسعة نانوكامپوزيتها در كشور (ديدگاه مهندس صحرائيان)

 

متن زير نظرات مهندس صحرائيان، دبير كميته نانوتكنولوژي پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران ، در گفتگو با شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران است كه به توضيح مشكلات توسعه نانوكامپوزيت‌ها پرداخته است: نانوكامپوزيت­ها موادي هستند كه از يك ماده پليمري و يك ماده تقويت­كننده تشكيل شده است كه در اين­گونه مواد، مادة تقويت­كننده بايد در يكي از ابعادش در اندازه ۱۰۰-۱ نانومتر باشد. به­طور خلاصه نانوكامپوزيت به كامپوزيتي اطلاق مي‌شود كه يكي از ابعاد فاز تقويت­كننده­اش در مقياس نانومتري باشد. نانوكامپوزيت‌ها بر حسب نوع مادة تقويت­كننده به سه نوع نانوكامپوزيت‌هاي زمينة سراميكي، فلزي و پليمري تقسيم‌بندي مي‌شوند. نانوكامپوزيت­ها به­دليل ويژگي خاص خود، در صنايع مختلف كاربردهاي متنوعي يافته است. در ذيل به برخي از مشكلات پيش­روي توسعه نانوكامپوزيت­ها اشاره شده است

عدم شناخت كافي مصرف­كنندگان از محصولات نانوكامپوزيت­ها

 

26

يكي از دلايل نبود بازار كافي در اين زمينه، جديد بودن نانوكامپوزيت­ها است كه طبيعتاً اگر بازاري نداشته باشد سرمايه‌گذاري هم نخواهيم داشت كه اين مشكل عمده با فرهنگ‌سازي در بين صنعتگران و مصرف‌كنندگان قابل رفع است. به عنوان مثال براي فرهنگسازي در اين زمينه كافي است كارايي و قابليت فوق­العاده اين فناوري را در محصولات پرمصرف از جمله خودرو‌ معرفي گردد.

 

توليد مواد اولية نانوكامپوزيت­ها

 

 

 

يكي ديگر از مشكلات موجود در زمينة تحقيقات نانوكامپوزيت‌ها، عدم وجود مواد اوليه در كشور است. با ارتباطاتي كه بين پژوهشگاه با دانشگاه مك­گيل كانادا برقرار شده است، اميدواريم بتوانيم پروژة تهيه نانوذرات خاك­رس را در كشور به انجام برسانيم. با توليد و تهيه اين مواد، تقريباً مشكل خاصي در زمينة تحقيقات نانوكامپوزيت­ها نخواهيم داشت. خوشبختانه در كشور از لحاظ منابع طبيعي و دانش­فني توليد اين نانوذرات مشكلي وجود ندارد. مشكل اصلي در اين زمينه عدم سرمايه‌گذاري در آن است.

 

عدم سرمايه‌گذاري كافي در اين زمينه

 

 

همانطور كه در بالا گفته شد به دلايل عدم وجود بازار، جديد بودن و نيز داشتن ريسك بالا، سرمايه‌گذاري جدي در اين زمينه وجود ندارد. با توجه به اينكه فناوري نانو جزء فناوري‌هاي برتر محسوب مي‌شود، متولي سرمايه‌گذاري در اين فناوري‌ها دولت‌ها هستند. اگر دولت­ها بتوانند فعاليت­هاي حمايتي را به خوبي انجام دهند، پيشرفت در همة زمينه­ها به سرعت صورت خواهد گرفت.

 

سياست­هاي نادرست وزارت علوم در ارزيابي محققان

 

يكي از دلايلي كه موفقيت پروژه‌هاي فناوري نانو را تحت تاثير خود قرار مي­دهد، سياست‌هايي است كه در وزارت علوم وجود دارد، طبيعتاً اعضاي هيئت علمي خود را موظف مي‌دانند، چه درست باشد چه نادرست، خود را در آن چارچوب حركت دهند. به­عنوان مثال به­جاي آنكه در وزارت علوم، حل مشكل كشور به­عنوان يك شاخص رشد علمي مطرح شود، تعداد مقالات درج شده در مجلات بين­المللي (كه قالبا مشكلي را از مشكلات كشور حل نمي­كند) شاخص ارزيابي قرار مي­گيرد كه اين خود نوعي مشكل بر سر راه استادان و محققان براي حركت در مسير حل مشكلات صنعتي كشور است.

[EN-EZEL 13039]

نويسنده: حسن علم خواه

 

استفاده از فناوري نانو براي ديرسوزكردن پليمرها

 

يكي از كاربردهاي مهم فناوري نانو بهبود خواص مواد پليمري از نظر آتش‌گيري و بالابردن مقاومت اين مواد در برابر آتش است. اين مواد عموماً در دماهاي بالا ايمن نيستند؛ اما با استفاده از فناوري نانو امكان ديرسوز نمودن آنها وجود دارد. در اين مطلب، نظرات مهندس صحرائيان،‌ عضو هيأت علمي پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران، در زمينة استفاده از فناوري نانو در اين زمينه آورده شده است:

نانوكامپوزيت‌هاي ديرسوز

 

با توجه به اين كه امروزه حجم وسيعي از كالاهاي مصرفي هر جامعه‌اي را پليمرهايي تشكيل مي‌دهند كه به‌راحتي مي‌سوزند يا گاهي در مقابل شعله فاجعه مي‌آفرينند، لزوم تحقيق در خصوص مواد ديرسوز احساس مي‌شود. بر همين اساس، در كشورهاي صنعتي، تلاش گسترده‌اي براي ساخت موادي با ايمني بيشتر در برابر شعله آغاز شده است و در اين زمينه نتايج مطلوبي هم به دست آمده است.

 

بر همين اساس و با توجه به تدوين استانداردهاي جديد ايمني، به نظر مي‌رسد استانداردهاي ساخت مربوط به پليمرهاي مورد استفاده در خودروسازي، صنايع الكترونيك،‌ صنايع نظامي و تجهيزات حفاظتي و حتي لوازم خانگي، در حال تغيير به سوي مواد ديرسوز است.

 

از طرف ديگر مدتي است كه نانوكامپوزيت‌هاي پليمر – خاك­رس به عنوان موادي با خواص مناسب مثل تأخير در شعله­وري، توجه بسياري از محققان را به خود جلب كرده است. بنابراين به­نظر مي‌رسد كه نانوكامپوزيت‌هاي پليمر – خاك­رس مي‌توانند جايگزين مناسبي براي مواد پليمري معمولي باشند؛

 

براي تهيه پليمرهاي ديرسوز، علاوه بر رفتار آتش‌گيري، عوامل زيادي بايد مورد توجه واقع شوند؛ از جمله اينكه:

 

از افزودني‌هايي استفاده شود كه قيمت تمام­شده محصول را خيلي افزايش ندهد. (مواد افزودني بايد ارزان قيمت باشند.)

 

مواد افزودني به پليمرها بايد به آساني با پليمر فرآيند شود.

 

مواد افزوده‌شده به پليمر نبايد در خواص كاربردي پليمر تغيير قابل ملاحظه ايجاد كند.

 

زباله‌هاي اين مواد نبايد مشكلات زيست­محيطي ايجاد كند.

 

با توجه به اين موارد، خاك­رس از جمله بهترين مواد افزودني به پليمرها محسوب مي‌شود كه مي‌تواند آتش‌گيري آنها را به تأخير بيندازد و سبب ايمني بيشتر وسايل و لوازم ‌شود. مزيت ديگر خاك‌ رس فراواني آن است كه استفاده از اين منبع خدادادي را آسان مي‌كند.

 

ويژگي‌هاي نانوكامپوزيت‌هاي پليمر – خاك­رس

 

خواص مكانيكي نانوكامپوزيت‌هاي پليمر-نايلون6 كه از نظر حجمي فقط حاوي پنج درصد سيليكات است، بهبود فوق‌العاده­اي را نسبت به نايلون خالص از خود نشان مي‌دهد. مقاومت كششي اين نانوكامپوزيت 40 درصد بيشتر، مدول كششي آن 68 درصد بيشتر، انعطاف‌پذيري آن 60 درصد بيشتر و مدول انعطاف آن 126 درصد بيشتر از پليمر اصلي است. دماي تغيير شكل گرمايي آن نيز از 65 درجه سانتي­گراد به 152 درجه سانتي­گراد افزايش يافته است. در حاليكه در برابر همة اين تغييرات مناسب، فقط 10درصد از مقاومت ضربه آن كاسته شده است.

 

نتايج تحقيقات حاكي از آن است كه ميزان آتشگيري در اين نانو كامپوزيت پليمري حدود 70 درصد نسبت به پليمر خالص كاهش نشان مي­دهد و اين در حالي است كه اغلب خواص كاربردي پليمر نيز تقويت مي­شود. البته كاهش در ميزان آتشگيري پليمرها از قديم مورد بررسي بوده است. بشر با تركيب مواد افزودني به پليمر ميزان آتشگيري آنرا كاهش داد ولي متاسفانه خواص كاربردي پليمر هم متناسب با آن كاهش مي­يافته است. در واقع كاهش در آتشگيري همزمان با بهبود خواص كاربري پليمرها ويژگي منحصر به فرد فناوري نانو است، خصوصاً اينكه تنها با افزودن 6 درصد ماده افزودني به پليمر تا 70 درصد آتشگيري آن كاهش مي­يابد.

 

برخي نانوكامپوزيت‌هاي پليمر – خاك­رس پايداري حرارتي بيشتري از خود نشان مي‌دهند كه اهميت ويژه‌اي براي بهبود مقاومت در برابر آتش­گيري دارد. اين مواد همچنين نفوذپذيري كمتري در برابر گاز و مقاومت بيشتري در برابر حلال‌ها از خود نشان مي‌دهند.

 

استانداردسازي؛ ابزار قدرت در دست كشورهاي پيشروي صنعتي

 

تطابق با استانداردهاي جديد موضوعي است كه همواره كشورهاي پيشرو بر كشورهاي پيرو ديكته كرده‌اند. در كشورهاي پيشرو صنعتي،‌ استانداردها همواره رو به بهبود است. در اين كشورها براساس جديدترين نتايج تحقيقات و مطالعات متخصصان، هر چند وقت يكبار، استانداردها دستخوش تغيير مي‌شوند و ديگر كشورها ناچار خواهند بود در مراودات تجاري خود با آنها اين استانداردها را رعايت كنند و به اين ترتيب، مجبور مي‌شوند كه نتايج تحقيقات آنها را خريداري كنند. مطلب زير مثالي از اين موارد است:

 

چندي پيش در جرايد اعلام شد كه بنا بر تصميم جديد اتحاديه اروپا، هواپيماهايي كه مجهز به سيستم جديد ناوبري (مطابق با استاندارد جديد پرواز)‌ نباشند، اجازه پرواز بر فراز آسمان اروپا را ندارند. در آن زمان در كشور ما فقط تعداد معدودي از هواپيماهاي مجهز به اين سيستم وجود داشت. اخيراً هم اتحاديه مزبور اعلام كرده است كه ورود كاميون‌هاي فاقد استاندارد زيست­محيطي به خاك اروپا ممنوع است. در پي اين اعلام، خودروسازان ايراني به ناچار استانداردهاي خود را با شرايط جديد تطبيق دادند.

 

نكتة پاياني؛ نتيجه­گيري

 

هر چند ممكن است استفاده از برخي فناوري­ها در كشور ما در حال حاضر موضوعيت نداشته و يا اينكه مقرون به صرفه نباشد. ولي اگر جهت­گيري تحقيقات و پژوهش­ها در جهان را مد نظر قرار دهيم متوجه مي­شويم كه در آينده نزديك ناگزير به استفاده از اين فناوري­ها خواهيم بود. بنابراين لازم است از فرصت­هاي موجود براي ايجاد اين توانمندي­ها بهره بگيريم تا در زمان مناسب از اين پتانسيل­ها استفاده كنيم.

 

به­عبارت ديگر لازم است مراكز پژوهشي و تحقيقاتي همواره لااقل يك نسل از صنعت جلوتر باشند. در اين صورت ضمن امكان هدايت بخش صنعت به سمت و سوي معين، پاسخ به مشكلات صنعت نيز همواره قابل پيش­بيني بوده و در اين مراكز در دسترس خواهد بود.

[EN-EZEL 13039]

كاربردهاي متنوع نانوذرات

 

يكي از شاخه­هاي مهم نانومواد، نانوذرات هستند كه خود شامل نانوپودرهاي فلزي، نانوذرات بين­فلزي، نانوكامپوزيت­ها و غيره هستند. در مطلب زير كه از سايت

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

استخراج شده است، كاربردهاي متنوعي از نانوذرات بيان شده است:

دكتر استنلي ويليام، عضو شركت HP و رئيس مركز علوم كوانتوم، در يك همايش نانوتكنولوژي اظهار داشت: "نانوتكنولوژي بايد بتواند در بخش غيرفعال خود به سمت تجاري­سازي پيش رود". وي نانوتكنولوژي را به دو بخش غيرفعال و فعال تقسيم كرده است:

 

بخش فعال: انتقال و تبادل اطلاعات ميان يك نانوساختار و محيط اطراف آن

 

بخش غيرفعال: انجام وظيفه توسط نانوساختار

 

به عقيده وي، پيشرفت­هاي تجاري در بخش غيرفعال نانوتكنولوژي باعث مي‌شود كه شركت­ها با كسب تجربه در اين فناوري بتوانند حركتي مفيد و سودآور به سمت بخش فعال آن داشته باشند.

 

شركت نانوتكنولوژيز، يكي از شركت­هاي نوپا است كه در بخش غيرفعال نانوتكنولوژي، پيشرفت­هاي قابل ملاحظه‌اي داشته است. فرآيندهاي اين شركت، ساده، تكرارپذير، قابل گسترش و قابل تعميم است و نانوپودرهاي توليدي آنها از درجه خلوص بالايي برخوردار بوده و توزيع اندازه در آنها بسيار محدود است.

 

انعطاف‌پذيري فرآيندهاي اين شركت مي‌تواند پتانسيل بالايي را در توليد انواع مختلفي از نانوذرات از قبيل اكسيدها، نيتريدها، بوريدها، كربيدها، كربونيتريدها، تركيبات درون فلزي، فولرين‌ها، نانوكامپوزيت­ها و پودرهاي نانوفلزي توليد كند. حتي توليد يكسري مواد خارجي از قبيل الماس و كربن بي‌شكل نيز توسط اين فرآيندها مقدور مي‌باشد. موادي كه تاكنون در اين شركت توليد شده‌اند عبارتند از نانوذرات نيتريد آلومينيم، آلومينا، آلومينيوم، نقره و تيتانيا.

 

نانوذرات توليدي اين شركت، در حال حاضر داراي مشتري­هاي گوناگوني از بخش­هاي مختلف صنعتي مي‌باشند. از جمله مواردي كه نظر بخش­هاي صنعتي به كاربرد اين مواد جلب شده است، مي‌توان به مواد الكترونيك، پوششهاي نوري شفاف، مواد فتوولتاتيك، ديسك‌گردانها، مواد انرژي‌زا، نيمه‌هادي­ها و عوامل باكتري­كش اشاره كرد:

 

مواد الكترونيك: دستيابي به قابليتهاي جديد اجرايي در الكترونيك, عمدتاً بستگي به مواد پيشرفته‌اي دارد كه امكان ظريف‌كاري بر روي سيستم و يا قطعات ساخته‌شده از آنها زياد باشد. نانوذرات كريستالي موادي چون: نيتريد آلومينيوم، بور و نقره، از جمله موادي هستند كه به خاطر كاربردشان در مدارهاي الكترونيك و كنترل حرارت به كثرت از طرف مشتريان درخواست مي‌شوند.

 

پوشش­هاي نوري شفاف: نانوآلومينا كه به صورت پراكنده در حلال درآمده و بر روي لنزها و صفحه‌هاي نمايش مي‌نشيند, يك پوشش حفاظتي ايجاد مي‌كند كه علاوه بر گسترش قابليتهاي فعلي باعث افزايش كاربردهاي صفحه­هاي نمايش و لنزهاي پلي‌كربنات سبك و ارزان مي­شود.

 

فتوولتاتيك (توليد الكتريسيته بر اثر تابش): شركت فناوري گراتزل توانسته است با استفاده از خميرهاي نانوتيتانيا و شيشه‌هاي معمولي يا فيلمهاي پليمري نازك و تركيب آنها با رنگهاي مونومري, يكسري پيلهاي خورشيدي جديد را توليد كند كه مانند پيل­هاي خورشيدي فعلي داراي اثر فتوولتاتيكي بوده ولي هزينه كمتري صرف مي‌كنند.

 

مواد انرژي‌زا: نانوكريستال آلومينيوم باعث سوزاندن سريع و مؤثر سوخت (پيشران) جامد نسبت به ديگر پودرهاي موجود مي‌شود. به همين دليل از اين ماده مي‌توان در سوخت موشك و همچنين در رنگهاي بدون سرب استفاده فراوان كرد.

 

ساخت نيمه‌هادي­ها: استفاده از نانوذرات تيتانيا و آلومينا در دوغاب­هاي صيقل­دهي شيميايي- مكانيكي CMP)) باعث بوجود آمدن ويفرهايي با سطوح صاف‌تر، كارايي بالاتر و قابليت تميزكنندگي آسانتر در مقايسه با استفاده از دوغاب­هاي معمولي مي‌شود.

 

ديسك‌ گردان­ها: انتظار مي‌رود ظرفيت ذخيره­سازي اطلاعات در ديسك‌گردان­ها تا 5 سال آينده، ساليانه 60 درصد افزايش داشته و در سال 2002 به 20 گيگابايت درهر اينچ برسد. اين افزايش باعث اثرگذاري بر روي تمام جنبه‌هاي سيستم­هاي ذخيره اطلاعات از قبيل مدلسازي ديسك‌گردان­ها، مواد، ساخت، اندازه‌گيري و اصطكاك‌شناسي مي‌شود. نانوذرات اكسيدآهن ازجمله موادي هستند كه مي‌توان از آنها به عنوان مواد كليدي جهت افزايش ظرفيت مغناطيسي استفاده كرد.

 

عوامل ضد باكتري: نقره از موادي است كه از قديم در مبارزه با باكتري­ها بدليل توقف تبادل اكسيژن در آنها معروف بوده است. تجربه ثابت كرده است كه نانوذرات نقره باعث افزايش اين خاصيت مي‌شود. اين ماده، اكنون در پوشش زخمهاي خاص براي جلوگيري از ورود باكتري­ها به بدن استفاده مي‌شود. از ديگر نانوذرات، به عنوان دارو براي تزريق به قسمتهاي آسيب ديده بدن با كاهش ريسك بروز اثرات جانبي استفاده مي‌شود.

[EN-EZEL 13039]

تحقيقات نانوتكنولوژي در ايران؛

بررسي پتانسيل‌ها و بايدها و نبايدهاي آن

 

برنا برخوردار  دانشجوي كارشناسي مهندسي صنايع دانشگاه صنعتي شريف

محمد حكمي دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي صنايع دانشگاه تهران

 

 

چكيده

هدف از اين پژوهش، بررسي وجوه مهم و تأثيرگذار در تدوين سياست‌هاي مرتبط با تحقيقات نانوتكنولوژي است. بدين منظور نانوتكنولوژي در دو بعد جهاني و داخلي مورد بررسي قرار مي‌گيرد.

در بعد جهاني به فرايند شكل‌گيري و رشد تحقيقات نانوتكنولوژي، بررسي كشورهاي پيشرو در زمينه سرمايه‌گذاري بر روي تحقيقات نانوتكنولوژي، اولويت‌هاي سرمايه‌گذاري و سياست‌هاي اتخاذ شده در اين زمينه و جهت‌گيري‌هاي آينده نانوتكنولوژي پرداخته شده و در بعد داخلي در ابتدا به شناخت وضعيت موجود نانوتكنولوژي در كشور، شناخت پتانسيل‌ها و فرصت‌ها و تهديد‌هاي ناشي از سرمايه گذاري دراين بخش و در نهايت به نكاتي كه لازم است در تدوين سياست‌هاي مربوط به تحقيقات نانوتكنولوژي مورد توجه سياست‌گذاران قرار گيرد، اشاره مي‌شود

 

مقدمه

كشورهاي در حال توسعه همچون ايران در برخورد با تحقيقات بر سر دو راهي قرار دارند. سياست‌‌گذاران كلان از يك طرف با محدوديت منابع، مشكلات ساختاري و زير بنايي و عدم ثبات اقتصاد كلان مواجه هستند و از سوي ديگر مسايلي از قبيل جهاني شدن، كاهش شديد ارزش منابع و مواد اوليه و افزايش سهم دانش و اطلاعات در تجارت جهاني آنان را ناگزير به حركت در مسير جهاني نموده‌است. در اين ميان اتخاذ تصميم صحيح و تعيين سهم تحقيقات پايه در رشد و توسعه پايدار از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در حال حاضر، سهم تحقيقات از كل توليد ناخالص داخلي در حدود 4/. درصد مي‌باشد كه تا پايان برنامه سوم توسعه قرار است به 5/1% افزايش يابد. اين امر از عدم توجه كافي سياست‌گذاران به نقش و جايگاه تحقيقات در رشد و توسعه علمي كشور حكايت دارد.

متأسفانه نانوتكنولوژي نيز از مقوله‌هاي تحقيقاتي است كه در كشور ما بسيار مهجور مانده است. نه‌تنها درميان سياست‌گذاران، حتي دربين جامعه علمي نيز از جايگاه مناسبي برخوردار نمي‌باشد.

در اين مقاله، پس از ترسيم فضاي جهاني و وضعيت داخلي كشور، به بررسي ابعاد متعدد و زواياي پنهان چگونگي تدوين طرح ملي تعيين اولويت‌هاي سرمايه‌گذاري نانوتكنولوژي پرداخته مي‌شود.

1- معرفي نانوتكنولوژي ]1[

سال 1959 سالي تاريخي براي علوم و تكنولوژي است. در اين سال اتفاق‌هاي عظيمي به‌وقوع پيوسته است. پرتاب اولين شئ فضايي به ماه، ساخت اسيدهاي نوكلوييك مصنوعي، كشف اثرات كروموزم‌هاي جنسي در تشكيل سندروم‌هاي ويژه‌، اولين دستگاه زيراكس و در آخرين روزهاي سال 1959 ريچارد فيمن برنده نوبل 1965 در مورد امكان استفاده از DNA در كامپيوترها و توانايي بالقوه ارگانيزم حيات در ساخت ماشين‌هاي كوچك، نه فقط براي ذخيره اطلاعات بلكه براي ساختن سخن به‌ميان راند. او رويايي ديد كه در آن ملياردها شئ كه وي آنها را ‹‹كارخانه‌هاي كوچك›› مي‌ناميد در حال ساختن نسخه‌هايي از خودشان با رفتاري دقيقاً مشابه بودند. وي براي اثبات نظرش در دست‌يابي به يك چنين پيشرفتي دو جايزه هزار دلاري پيشنهاد كرد. يكي براي ساختن موتور الكتريكي با حجم كمتر از 64 اينچ مكعب و يكي ديگر براي ساختن صفحه‌اي خوانا به‌طوري‌كه 25000 بار از يك صفحه كتاب معمولي كوچك‌تر باشد. در كمال تعجب مجبور به نوشتن يك چك هزار دلاري در همان سال براي مخترع موتور مذكور گرديد. صفحه كتاب سايز كوچك نيز در سال 1985 اختراع گرديد. بعد از آن انستيتو Foresight جوايز ساليانه‌اي را برقرار نمود و در سال 1996 جايزه بزرگ 250 هزار دلاري را به نام Feynman براي اولين كسي كه بتواند طراحي و ساخت دو وسيله نانويي، يكي بازوي مصنوعي در مقياس نانو و ديگري محاسبه‌گري كه بتواند امكان ساخت كامپيوتر‌ نانويي را اثبات كند، پيشنهاد كرد.

از نيمه دوم دهه نود، توسعه و پيشرفت قابل توجهي در زمينه‌هاي جديد نانوتكنولوژي كه تازه شروع به كار كرده بودند اتفاق افتاد. علاوه بر زمينه‌هاي تخصصي بي‌شمار، توجه سياست‌گذاران و حمايت‌هاي آنان از تحقيقات نانوتكنولوژي بر شتاب حركت افزود. مثلاً گروه كاري نانوتكنولوژي توسط وزارت دفاع آمريكا، تشكيل شد تا تحقيقاتي در زمينه نانوتكنولوژي و بيوتكنولوژي انجام دهد و گزارشات خود را براي برنامه‌ريزي‌ها و سياست‌گذاري‌هاي آتي به وزارت دفاع ارايه نمايد يا بنياد ملي علوم در آمريكا مطالعات تكميل شده خود را با نام ‹‹ ذرات نانويي، مواد با ساختار نانويي و وسايل نانويي ›› منتشر نمود و يا NASA نيازهاي خود را براي سرمايه‌گذاري روي نانوتكنولوژي مولكولي و پروژه‌هاي مرتبط اعلام نمود.]1[ نهايتاً در سال‌هاي 98 و 99 بود كه پتانسيل نانوتكنولوژي براي ايجاد تحول در قرن آينده درك شد و مورد توجه جدي سياست‌گذاران و برنامه‌ريزان قرار گرفت.

1-1- تعاريف

تعاريف و تقسيم‌بندي‌هاي متعددي از جانب افراد گوناگون بيان شده است كه يكي از مناسب‌ترين آنها مربوط به مركز علوم و فن‌آوري دانشگاه rice مي‌باشد كه عبارت است از:

1- نانوتكنولوژي ‹‹ مرطوب››: مطالعه سيستم‌هاي بيولوژيكي كه در بدو امر در محيط آبي پرورش يافته‌اند مانند مواد ژنتيكي، آنزيم‌ها و اجزاي سلولي ديگر.

2- نانوتكنولوژي ‹‹ خشك››: برگرفته از علوم سطحي و شيمي - فيزيك مي‌باشد به‌طوري‌كه بر ساختارهاي كربني، سيليكون‌ها و بقيه مواد غير زنده تاكيد دارد. بر خلاف نانوتكنولوژي مرطوب مجوز استفاده از فلزات و نيمه‌هادي‌ها در اين مورد وجود دارد.

3- نانوتكنولوژي ‹‹ محاسب ››: براي شبيه‌سازي و مدل سازي ساختارهاي مقياس نانويي

نكته مهم مونتاژگرها با مقياس نانو هستند كه مي‌توانند خود را بازسازي نموده و چيزهاي ديگري خلق كنند. اين مونتاژگرها كه توسط برنامه‌هاي نرم‌افزاري كنترل مي‌شوند، هر آنچه ما طراحي كنيم خواهند ساخت، سريع و با قيمت ارزان.

1-2- منافع بالقوه نانوتكنولوژي

الف- منافع حاصل از تحقيقات صرف در زمينه‌هاي مختلف، كه در اين ميان محققان آموزش مي‌بينند، مراكز زيادي راه اندازي مي‌شود و حتي تجارب اشتباه نيز در افزايش اطلاعات، مفيد و بستري براي ظهور زمينه‌ها و سرمايه‌هاي جديد خواهند بود كه دقيق‌تر و موجه تر هستند.

ب- اگر هرگز نتوانيم به مرحله‌اي فراتر از كوچك‌سازي برويم، در همين مرحله هم نانوتكنولوژي منافع زيادي به‌همراه خواهد داشت. تحولات عظيم در صنعت الكترونيك و ساخت چيپ‌ست‌ها، مواد و ساختارهاي جديد با خواص ويژه، انواع حس‌گرها و بسياري منافع ديگر كه در اين سطح مياني توسعه نانوتكنولوژي به‌دست خواهد آمد.

ج- سرانجام منافع حاصل از پياده‌سازي كامل نانوتكنولوژي مولكولي قابل ملاحظه است. ساخت ماشين‌هاي مونتاژگري كوچك‌تر از سلول‌هاي حياتي با موادي محكم‌تر و سبك‌تر از همه مواد موجود بسيار جالب است. اشياي كوچكي كه‌ بتوانند با عبور از عروق به تعمير سلول‌هاي بدن بپردازند و بيماري‌ها را التيام بخشند و سنين از دست رفته را به‌انسان باز گردانند يا انسان را قوي‌تر يا سريع‌تر از قبل گردانند. اين ماشين‌ها مي‌توانند با سرعتي كار كنند كه هيچ بشري تا به‌حال نتوانسته اين چنين حالتي را احساس كند و مي‌توان با مونتاژ هزاران قطعه از اين ذرات ماشين‌هاي باهوشي خلق كرد كه به‌وسيله قرار دادن پردازش‌گر موازي نانويي بتواند ياد بگيرد، مقايسه كند و همه خاطرات گذشته خود را به‌كار گيرد.

1-3- خطرات بالقوه نانوتكنولوژي

خطرات نانوتكنولوژي همان‌قدر وحشتناك است كه منافع آن دلپذير. اگر نانوتكنولوژي بدون كنترل‌كننده‌هاي اجتماعي توسعه مخفيانه يابد، خطرناك‌ترين تهديد آينده خواهد بود.

سيستمي كه به آن اشاره شد به‌نام سيستم تجديد پذير خودبخودي كه شامل مونتاژگرهاي خودكار بود، دو خطر عمده با خود به‌همراه دارد:

1ـ اين سيستم بدون كنترل صحيح به حيات خود ادامه دهد.

2ـ ممكن است در خلال تجديد ساختارها، تغييراتي در سيستم اتفاق افتد كه اجازه جهش ناخواسته را به سيستم دهد.

با توجه به اين مخاطرات، پيشنهاد تشكيل يك كميته مشورتي در آمريكا براي جلوگيري از استفاده غير صحيح از DNA وراثتي داده شد، كه منجر به تأسيس كميته مشورتي DNA شد.

همانند هر دانش ديگر، نانوتكنولوژي خطرات بالقوه زيادي دارد كه بعضي قابل پيش‌بيني است و بعضي نه. سو عملكرد نمونه‌هاي اوليه، مسأله‌اي قابل پيش‌بيني است. بعد از آن اگر مونتاژگرها به‌درستي ساخته شوند، اصلي ترين دغدغه‌هاي بعدي، مواد خام در دسترس و نرم افزار كنترلي قابل اعتماد است. يك مونتاژگر افسار گسيخته در بدترين حالت مي‌تواند هر آنچه در كره زمين وجود دارد را به عنوان مواد خام ببلعد. البته نرم افزارهايي كه بتوانند وقايع دنياي واقع را شبيه سازي رايانه‌اي كرده و از اين خطرات بالقوه بكاهد به شدت مورد استقبال شبيه‌سازها قرار گرفته است. نكته نگران كننده اين است كه هر كس با استعدادكافي مي‌تواند يك چنين مونتاژگري را خلق كند، بدون توجه به گارد ايمني كافي.

خطرات جدي ديگري مثل ‹‹ اسلحه‌هاي نانويي›› وجود خواهد داشت. همان‌‌طور كه بسياري تذكر داده‌اند امكان استفاده از نانوتكنولوژي براي اهداف تجاوزكارانه وحشتناك به‌نظر مي‌رسد. باور كردني نيست كه ارتش‌ها از قبل، سرمايه‌گذاري لازم براي رويارويي با چنين وضعيتي را نكرده باشند.

2- وضعيت جهاني نانوتكنولوژي

ترسيم اجمالي فضاي جهاني سرمايه‌گذاري تحقيقات نانوتكنولوژي در يافتن جايگاه كشورمان در مقايسه با ديگر كشورها ضروري به نظر مي‌رسد. در حال حاضر آمريكا و ژاپن اصلي‌ترين بازيگران عرصةي تحقيقات نانوتكنولوژي هستند. اگر چه از نظر ميزان سرمايه‌گذاري، آمريكا همچنان پيشتاز است اما در بعضي از زمينه‌ها مثل نانوالكترونيك، ژاپن حرف اول را در دنيا مي‌زند. در اين عرصه بازيگران نوپايي همچون چين و كره جنوبي نيز وجود دارند كه از پيروان شتابان تحقيقات نانوتكنولوژي به حساب مي‌آيند و در يك برنامه ريزي دراز مدت قصد به‌دست آوردن مزيت‌هاي رقابتي بين‌المللي در زمينه‌هاي خاصي از نانوتكنولوژي را دارند.

2-1- آمريكا

آمريكا به‌عنوان خواستگاه تحقيقات نانوتكنولوژي از شبكه تحقيقاتي عظيمي بهره‌ مي‌گيرد. در ايالات متحده تحقيقات پايه عمدتاً توسط دستگاههاي دولتي، دانشگاههاي ايالتي وابسته به بودجه دولت و بعضي از سازمآنهاي خصوصي هدايت مي‌شوند.

وزارت دفاع ، بنياد ملي علوم و انستيتو ملي بهداشت عمده سرمايه‌گذاري‌هاي تحقيقاتي را در آمريكا انجام مي‌دهند. نكته جالب توجه اين است كه اين دستگاهها معمولاً ارتباط چنداني جز در موارد بحراني مانند AIDS با يكديگر ندارند و مستقلاً برنامه‌هاي خود را دنبال مي‌كنند. حتي ارايه برنامه ساليانه و بودجه‌هاي تخصيص يافته به هر يك كه معمولا از رشدي معادل تورم برخوردار است نيز به‌طور مجزا انجام مي‌پذيرد ]1[. همين عدم ارتباط باعث همپوشاني بسياري در برنامه‌هاي تحقيقاتي آنها شده است.

جدول 1بودجه سازمآنهاي دولتي درگير در امر تحقيقات را در سال‌هاي 95 تا 97 نشان مي‌دهد. همان‌طور كه در جدول قابل مشاهده است در اين سال‌ها نزديك به‌نيمي از بودجه‌هاي تحقيقاتي مربوط به صنايع نظامي بوده است كه اهميت ويژه اين بخش در پيشبرد تحقيقات پايه را نشان مي‌دهد. البته اين بودجه نسبت به دلار ثابت كاهش 3 درصدي را نشان مي‌دهد. بعد از آن بخش بهداشت با رشد 16 درصد قرار دارد كه بيشتر به تحقيقات بيوتكنولوژي و مهندسي ژنتيك اختصاص دارد.

علاوه بر جدول 1، نمودار 1 كه بر اساس دلار ثابت سال 1987 و براي سال‌هاي 1980 تا 96 ترسيم شده است به خوبي نشان دهنده روند تغييرات بودجه زمينه‌هاي مختلف تحقيقاتي در آمريكا مي‌باشد.

چنانچه در نمودار پيداست بودجه تحقيقات نظامي در سال 1988 به اوج خود رسيده و پس از آن نزول كرده است. در حالي كه بودجه تحقيقات غير نظامي از سال 1984 رشدي يكنواخت داشته است.

در سال 99 رييس جمهور وقت آمريكا پيشنهاد بودجه 31 ميليارد دلاري را براي تحقيقات غير نظامي تقديم مجلس كرد كه 150 ميليون دلار آن متعلق به نانوتكنولوژي بوده است و اغلب اين مبالغ توسط بنياد ملي علوم سرمايه گذاري شده است.

 

در صد تغييرات طي سال‌هاي

97-1996 سال1997 سال1996 سال1995 بودجه بخش‌ها

دلار پايه دلارجاري

3- 8/0- 37477 37791 37204 امنيت ملي

0 2/2 12165 11902 11407 بهداشت

5/1 7/3 8166 7871 7916 تحقيقات و تكنولوژي هوافضا

2 3/4 2984 2862 2794 علوم پايه

2/0- 2 2555 2504 2844 انرژي

6/3 6 1857 1752 1833 حمل و نقل

½ 4/4 1956 1877 1988 منابع طبيعي و محيط زيست

1/0- 3/1 1192 1178 1194 كشاورزي

7/14 2/17 1561 1333 1611 ساير موارد

1/0- 2/1 69916 69069 68791 جمع

جدول 1. بودجه تحقيقاتي بخش‌هاي مختلف تحقيقات آمريكا (ارقام به ميليون دلار)

منبع: A policy framework for developing a national nanotechnology program(P-36)

 

شكل 1. بودجه تحقيق و توسعه بخش‌هاي مختلف طي سال‌هاي 1996-1980

منبع: A policy framework for developing a national nanotechnology program(P-39)

2-2- ژاپن؛ رقيب قدرتمند

سرمايه گذاري 431 ميليون دلاري ژاپن روي نانوتكنولوژي در سال 2001 حاكي از توجه سردمداران و سياست‌گذاران تحقيـقاتي آن دارد. برنامه‌اي با افق دراز مـدت، سرمايه‌گذاري فراوان و آمادگي زياد در تحقيــقات ميان رشتـــه‌اي كه توسط 6 مركز تحقيقاتي و 4 انستيتو در سراسر ژاپن به‌اجرا در آمده است. مجري طرح، آژانس تكنولوژي و علوم صنعتي ژاپن است. اين در حالي است كه بنا به‌‌گزارشات متعدد از سازمآنهاي متولي سياست‌گذاري در آمريكا، دراين كشور ‌تلاش مثبتي براي همسويي تحقيقات نانوتكنولوژي ديده نشده است و آمريكا در مقايسه با ژاپن براي تحقيقات نانوتكنولوژي برنامه مدوني ندارد ]2[. اين وضعيت با مشاركت همه بخش‌هاي مرتبط و تقويت فعاليت‌هاي بين رشته‌اي مانند كارگاههاي آموزشي، گروههاي تحقيقاتي صنعت و دانشگاه و... قابل بهبود خواهد بود.

2-3- چين

سرمايه‌گذاري 02/3 ميليون دلاري در بزرگ‌ترين مركز تحقيقاتي نانوتكنولوژي در پكن به‌نام‹‹‌ آكادمي علوم چين ›› كه محلي براي جمع‌آوري دانشمندان و تكنيسين‌هاي علوم مختلف در كنار يكديگر به هدف مبادله اطلاعات، تجهيزات و نرم افزارهاي نانوتكنولوژي از سرتاسر جامعه علمي چين است، نشان از علاقه‌مندي سياست‌گذاران چيني براي سرمايه‌گذاري در اين زمينه‌ دارد. ]5[ اين سرمايه گذاري در زمينه نيمه‌‌هادي‌ها، مواد منفجره و مواد كاتاليست بوده است.

2-4- كره

كره جنوبي نيز كه چند سالي است تحقيقات پايه‌ در مقياس‌هاي ميكرو و نانو را شروع نموده‌است به تازگي مبلغ 23 ميليون وُن براي تحقيقات در سه زمينه نانوتكنولوژي، بيوتكنولوژي و تكنولوژي اطلاعات به عنوان سه زمينه نويد بخش علوم آينده سرمايه‌گذاري كرده است كه در غالب برنامه جامع توسعه تكنولوژيكي در ژولاي سال 2001 تقديم شوراي علوم رياست جمهوري شد. نقش سرمايه‌گذاري بخش خصوصي در تحقيقات نانوتكنولوژي در كره جنوبي به‌خوبي مشهوداست به‌طوري‌كه در حال حاضر سامسونگ در حال تحقيق بر روي نانو حافظه‌ها بوده و فوجيتسو ديگر پيشتاز صنعت نيمه‌‌هادي‌ها در حال تأسيس مركز تحقيقات نانوتكنولوژي در كاوازاكي است]4[ . ضمناً اين كشور در يك برنامه 10 ساله قصد تربيت 13000 متخصص نانوتكنولوژي را دارد.

علاوه بر اين كشورها، تايوان و هنگ‌كنگ نيز جهت‌گيري‌هاي كوتاه مدت روي نانوموادهاي كاربردي در الكترونيك و بيوتكنولوژي داشته‌اند.

3- طرح جامع « تعيين اولويت‌‌هاي سرمايه‌گذاري تحقيقات نانوتكنولوژي ايران »

3-1-پتانسيل‌هاي ايران

به طور كلي فن‌آوري‌هاي پيشرفته در مقايسه با فن‌آوري‌هاي قديمي داراي مشخصاتي هستند كه كشور ما را در مزيت نسبي قرار مي‌دهد ]5[.

اولاً: دوره عمر كوتاهي دارند و كسي نمي‌تواند ادعا كند كه مالكيت آن‌ را در اختيار دارد. اين نوع تكنولوژي به سرعت در حال تحول است و هر كس خود را با اين تحول سازگار و همراه كند، مي‌تواند در صحنه رقابت باقي بماند. به طور مثال، تحولات IT هند را به‌عنوان يكي ازصادر كنندگان عمده نرم افزار در جهان مطرح كرد، حال آن‌ كه قبل از اين تحولات، چنين امري اصلاً امكان پذير نبود.

ثانياً‌: با توجه به اين‌كه فن‌آوري‌هاي پيشرفته از سخت افزار استفاده كمي مي‌كنند و براي توليد انبوه نياز به سرمايه‌گذاري هنگفت ندارند، فاصله كمي از تحقيقات بنيادي تا توليد انبوه وجود دارد. در واقع سهمِ بعد انسان افزار يا مغز افزار تكنولوژي در قيمت محصول به فروش رفته بالاست و با وجود نيروهاي جوان‌ خوش فكر، تحصيل‌كرده و علاقه مند به سرنوشت مملكت، پتانسيل بالاي موجود در كشور به راحتي قابل مشاهده است.

ثالثاً: مسأله بازگشت سريع سرمايه‌ در اغلب تكنولوژي‌هاي نو و نياز كشور ما به اين مزيت با توجه به محدوديت‌هاي وجود سرمايه‌هاي داخلي در كشور و عدم امكان بهره‌گيري از سرمايه‌‌هاي خارجي، نكته‌اي است حايز اهميت. اين بازگشت سريع سرمايه، تداوم توسعه تكنولوژي در بنگاهها را تضمين كرده و انگيزه‌اي براي حركت به جلو با شتابي روز افزون در جهت نيل به اهداف توسعه درون‌زاي تكنولوژي مي‌باشد.

مقوله نانوتكنولوژي نيز به‌عنوان يكي از زمينه‌هاي تكنولوژيكي پيشرفته از پتانسيل‌هاي بالقوه مذكور بهره مي‌گيرد. علاوه برآن‌كه در حال حاضر در كشور پتانسيل‌هاي بالفعلي نيز وجود دارد كه در زير به بعضي از آنها اشاره مي‌شود:

1- با توجه به نياز صنعت پتروشيمي كشور به موادي مانند كاتاليست و امكان ساخت اين مواد در مقياس نانو در محيط آزمايشگاهي در دانشگاه علم و صنعت، در آينده مي‌توان به توليد انبوه اين ماده پرداخت.

2- تهيه اتاق تميز و ميكروسكوپي به‌منظور مشاهده اتم‌ها و مولكول‌ها براي تحقيق بر روي نيمه‌هادي‌هاي نانويي توسط يكي از اعضاي هيأت علمي دانشگاه شريف .

3- تغييرات روز افزون صنايع دفاعي ضرورت پرداخت به نانو ذرات سبك براي استفاده در اسلحه‌هاي نظامي با قدرت تخريب زياد و يا نانوكامپوزيت‌ها براي به‌كارگيري در صنايع هوايي را بيش از پيش آشكار مي‌سازد. در حال حاضر امكان ساخت ذرات 1 تا 2 نانويي در دانشگاه مالك اشتر فراهم شده است.

بنا به گفته مسؤول كميته سياست‌گذاري نانوتكنولوژي دفتر همكاري‌هاي فن‌آوري رياست جمهوري تا چند سال آينده عمده پروژه‌هاي تحقيقاتي حول محور نانو موادها دور مي‌زنند كه ما نيز در بعضي زمينه‌ها مانند نانوداروها ناگزير به انجام تحقيقات هستيم]6[.

3-2-نكات قابل تأمل در تدوين سياست‌هاي تحقيقاتي نانوتكنولوژي

به اين ترتيب تدوين طرح جامعي كه اولويت‌هاي سرمايه‌گذاري تحقيقات نانوتكنولوژي در آن مشخص باشد ضروري به نظر مي‌رسد. در اين راستا توجه به ابعاد متعددي لازم است كه به تشريح آنها پرداخته مي‌شود:

بعد انسان افزار

مهم‌ترين مزيت نسبي كشور ما وجود نيروي انساني مستعد است. جامعه علمي كشور از اساتيد برجسته‌اي برخوردار است كه علاوه بر داشتن اطلاعات به‌روز، علاقه‌مندي زيادي به فعاليت‌هاي تحقيقاتي دارند و بسياري از آنها در حال حاضر با وجود مشكلات عديده‌اي كه در پيش رو دارند، همچنان مشغول به فعاليت در زمينه‌هاي مورد علاقه خود هستند. علاوه بر آن وجود اساتيد و محققين ايراني به‌نام در خارج از كشور پتانسيل پنهاني است كه نياز به توجه خاصي دارد.تهيه بانك اطلاعاتي، شناسايي زمينه‌هاي مورد علاقه و ارتباط با آنان، دعوت از ايشان براي حضور در كشور و بهره‌گيري از تجارب ذي‌قيمت آنها مسلماَ نقش اساسي در بهبود سطح دانش جامعه علمي و توسعه دانش موجود در كشور دارد. از نظر پتانسيل دانشجويي نيز مزيت‌هاي فراواني در كشور وجود دارد. مهم‌ترين نكته چگونگي ايجاد همگرايي و تشكيل شبكه‌اي متشكل از اساتيد رشته‌هاي مختلف و دانشجويان مرتبط با آنان و بهره‌گيري از تكنولوژي اطلاعات در برقراري بستر اطلاعاتي مناسب است، به‌طوري كه اطلاع از فعاليت‌هاي اساتيد و محققان به سهولت امكان‌پذير گردد و تبادل آرا و نظرات از طريق اين بستر به سهولت انجام پذيرد.

بعد نرم افزار

مهم‌ترين سوالي كه در مواجهه با بحث تحقيقات در مقياس نانو مطرح مي‌شود، فاصله زياد تحقيقات پايه در كشور نسبت به جوامع توسعه يافته و كاستي‌هاي عميق در بعد دانش‌افزار تحقيقات نانوتكنولوژي است. در جواب اين پرسش بايد گفت كه ‹‹ اگر بخواهيم در زمينه‌هايي پيشرو باشيم، نيازمند توليد علم هستيم و بايد در مرز‌هاي دانش حركت كنيم اما اگر بخواهيم پيرو خوبي باشيم نياز چنداني به‌تحقيقات عميق وجود ندارد. با وجود ايرانيان خارج از كشور كه در اين زمينه كار كرده‌اند و در اين زمينه صاحب‌نظر هستند تا حدود زيادي مي‌توان اين نقيصه را برطرف كرد›› ]5[ . ضمناً مي‌توان دانشجويان مقاطع دكترا و محققين علاقه‌مند را در دوره‌هايي كوتاه مدت به خارج از كشور اعزام كرده و به‌اين ترتيب دانش فني لازم را در مدت زمان كوتاهي به‌دست آورد. همچنين با گنجاندن دروسي در مقاطع كارشناسي و كارشناسي ارشد، دانشجويان رشته‌هاي مختلف را با اين مقوله آشنا كرده و پايان نامه‌هاي دانشجويان را به اين سمت جهت‌دهي نمود.

كشور ما بيش از آن‌ كه نياز به توسعه دانش داشته باشد، نيازبه كاربرد صحيح دانش موجود در حوزه‌هاي داراي مزيت نسبي دارد. شناخت نياز دنيا، كشف حوزه‌هاي ارجح، تخصيص صحيح منابع و بهره‌برداري درست از نيروها و استعدادهاي كشور نيز علم و درايت خاص خود را مي‌طلبد كه تربيت نيروي انساني لازم براي تصميم‌گيري در مورد اين‌گونه موضوعات نيزنبايد از نظر سياست‌گذاران پنهان بماند.

بعد سخت‌افزار

براي تحقيقات نانوتكنولوژي يكسري تجهيزات خاص لازم است كه مقدار كمي از آن در كشور وجود دارد. با توجه به محدوديت‌هاي سرمايه‌گذاري در اين بخش توسط دولت و نهادهاي علمي- تحقيقاتي وابسته به دولت ضرورت دخالت دادن بخش خصوصي در تأمين اين‌‌گونه تجهيزات با هدف برآوردن نيازهاي خاص خود در قالب قراردادهاي پژوهشي بين صنعت و دانشگاه و يا مراكز تحقيقاتي لازم به‌نظر مي‌رسد. صنايعي مانند پتروشيمي، نظامي و پزشكي از جمله صنايعي هستند كه توانايي پرداخت هزينه‌هاي تجهيزات مورد نياز اين تحقيقات را تا حدودي دارند. قطعاً بودجه‌هاي دولتي در ابتداي امر بايد به توسعه فضاهاي تحقيقاتي در سطوح دانشگاهي تخصيص يابد و به‌اين ترتيب زمينه مناسبي براي تربيت نيروي انساني مورد نياز صنعت در آينده فراهم شود.

بعد سازمان‌افزار

به طور صريح وضعيت فعلي كشور را بايد در ضعف آشكار بعد سازماني فعاليت‌هاي انجام شده در كشور جستجو كرد. فارغ از بحث نانوتكنولوژي و تحقيقات، در كليه ابعاد سياست‌گذاري، اجرايي و كنترلي اين ضعف مشهود است. مصاديق بارز اين امر بخشي‌نگري و نبود تفكر سيستمي در بين سياست‌گذاران، عدم هماهنگي و تعامل صحيح دولت و بخش خصوصي به دليل عدم وجود اعتماد، ناكارايي بخش دولتي در پيش‌برد امور، نگرش غلط دولتمردان به جايگاه خود در ارتباط با بخش خصوصي و موارد متعددي از اين دست مي‌باشد. به‌ عنوان مثال، تا دو سال پيش هيچ مرجع مشخصي متولي تدوين استراتژي‌هاي توسعه تكنولوژي كشور نبوده ‌است در حالي كه در حال حاضر پنج مرجع مختلف خود را به‌نوعي متولي اين امر مي‌دانند. اين پنج مرجع عبارتند از: ]5[

1- سازمان پژوهش‌هاي علمي و صنعتي كشور با طرح ساماندهي فعاليت‌هاي توسعه تكنولوژيكي.

2- سازمان مديريت و برنامه‌ريزي پس از دستور رياست محترم جمهوري و تعيين محدوديت زماني به‌منظور ارايه طرح ملي استراتژي‌هاي توسعه تكنولوژيكي كشور.

3- مركز تحقيقات استراتژيك وابسته به مجمع تشخيص مصلحت نظام.

4- دفتر همكاري‌هاي فن‌آوري رياست جمهوري به‌واسطه موقعيت و جايگاه خاص خود و تجارب و سوابق قبلي.

5- شوراي پژوهش‌هاي علمي متشكل از جمعي از صاحب‌نظران و دانشگاهيان گوناگون.

معضل اساسي اين است كه اين پنج مرجع به‌صورت موازي در حال انجام فعاليت‌هايي مثل برگزاري همايش و سخنراني هستند. به ‌اين ترتيب منابع كافي به‌طوري كه نتيجه قابل قبولي حاصل شود به‌هيچ يك اختصاص داده نمي‌شود. در حالي كه با تمركز اين منابع و كارهاي تيمي مي‌توان به نتايج بهتري دست يافت.

در اين بعد، پرداختن به نقش و جايگاه دولت از اهميت خاصي برخوردار است. در حالي كه دولت بايد نقش هدايت‌گرانه و تسهيل كننده اين امور را به عهده داشته‌باشد، همگي به تصدي‌گري هرچه بيشتر بخش دولتي اذعان دارند. اين ديدگاه به خاطر وجود نگرش ناصحيح به بخش خصوصي مي‌باشد. دولت به جاي بستر سازي اطلاعاتي و قانوني براي حركت صحيح و سالم بخش خصوصي فقط به‌فكر جلوگيري از منفعت طلبي آن بوده است، در حالي كه نيروي محركه اقتصاد بازار كسب سود است و اين عامل مهم‌ترين انگيزه براي حركت و پويايي بنگاههاي توليدي و خدماتي در اقتصاد مي‌باشد. دولت بايد با اتخاذ مكانيزم‌هاي صحيح قانوني و حمايتي، سرمايه‌ها را به سمت و سوي مطلوب سوق دهد و سودآوري بخش‌هاي حقيقي اقتصاد را بهبود بخشد. در بخش نانوتكنولوژي نيز دولت همين وظايف را دارد. اطلاع رساني همگاني به صنعت، مراكز تحقيقاتي- دانشگاهي و تشويق‌ها و حمايت‌هاي مالي مانند معافيت‌هاي مالياتي و مهم‌تر از آن حمايت‌هاي قانوني و ترسيم دورنماي مطمئن از سرمايه‌گذاري در اين حوزه، استفاده از امكانات و نفوذ خود در خارج از كشور در برقراري ارتباط بيشتر شركت‌هاي داخلي و خارجي از طريق اتاق‌هاي بازرگاني از موارد قابل تأمل است. در فاز تدوين اولويت‌ها نيز حضور تيمي خبره از صنايع مرتبط با تحقيقات نانوتكنولوژي الزامي است، چرا كه اگر دولت خود را متولي تعيين تكليف براي بخش خصوصي مي‌داند بايد حتماَ به پيشنهادها و مشكلات صنعت توجه كند و در برنامه‌ريزي خود آنها را مورد توجه قرار دهد. در اين صورت در فاز اجرا با كمترين مشكل مواجه خواهد بود و صنعت نيز خود را موظف به عمل به آنچه خود در تدوين آن نقش داشته است خواهد كرد. اين قبيل نكات از زواياي پنهان سياست‌گذاري صحيح و جامع مي‌باشد كه متأسفانه كمتر مورد توجه برنامه‌ريزان قرار مي‌گيرد.

سخن پاياني

مهم‌ترين نكته‌اي كه در انتها بايد متذكر شد، توجه به اين نكته است كه تدوين سند ملي سياست‌گذاري نانو‌تكنولوژي و ارايه آن به مرجعي قانوني همچون هيأت وزيران براي تصويب نهايي و سپس مكلف كردن دستگاهها و مراجع ذيربط در به‌كارگيري مفاد آن، نقطه پاياني سياست‌گذاري نانو‌تكنولوژي نيست. بنابراين با نگاهي موشكافانه، استفاده از لفظ ‹‹ سند ملي سياست‌گذاري نانوتكنولوژي ايران ›› چندان صحيح به‌نظر نمي‌رسد و به همين دليل، عنوان بخش سوم مقاله ‹‹ تعيين اولويت‌هاي سرمايه‌گذاري نانوتكنولوژي ›› انتخاب شده است.

توجه به اين نكته ضروري است كه نانوتكنولوژي به عنوان يك زمينه بسيار گسترده‌ از تكنولوژي‌هاي گوناگون بايد در كنار سا ير زمينه‌هاي تكنولوژيكي پيشرفته مانند IT، انرژي‌هاي نو، الكترونيك و كامپيوتر كه به نظر مي‌رسد در اين زمينه مزيت‌هاي نسبي وجود دارد، مورد توجه قرار گيرد و سپس به تخصيص منابع و سرمايه‌ها، با توجه به تعيين اولويت‌هاي كلان توسعه تكنولوژيكي كشور پرداخت. بدين منظور دولت موظف است در عالي‌ترين سطح به تدوين استراتژي‌هاي توسعه تكنولوژي كشور و ترسيم دورنماي آيندةي آن بپردازد. در اين راستا توجه به نكات ذيل ضروري است: ]5[

1- در تدوين استراتژي‌هاي كلان توسعه تكنولوژيكي كشور، نيازي به تعيين تكنولوژي‌هاي مشخص نمي‌باشد، بلكه ضروري است تا ‹‹ زمينه‌هاي تكنولوژيكي›› مناسب براي سرمايه گذاري، مشخص شود. مسلماً تشخيص زمينه‌هاي مناسب بدون انجام مطالعات اوليه گسترده و تعيين فرصت‌ها و تهديدهاي ناشي از سرمايه‌گذاري در آن زمينه تكنولوژيكي در قالب تيم‌هاي تخصصي امكان‌پذير نمي‌باشد.

2- استفاده از تجارب كشور‌هاي ديگر و يافتن نقاط مشترك، قطعاً مفيد خواهد بود امانبايد فراموش كرد كه استراتژي‌هاي هر كشور منحصر به‌فرد است، كه با توجه به توانمندي‌ها، فرصت‌ها و تهديدها و نيز نقاط ضعف و قوت بايد تدوين شود.

3- فرايند تدوين استراتژي توسعه تكنولوژيكي امري پيچيده و طولاني است كه نياز به تيمي بزرگ و مديريت خاص خود را دارد.

4- طرح مذكور، طرحي غلتان است كه بايد هر چند سال يكبار با توجه به تحولات و توانمندي‌هاي جديد ايجاد شده در كشور مورد بازبيني قرار گيرد.

5- پس از تدوين، لازم است طرح مذكور در سطحي وسيع در دسترس عموم دانشگاهيان، صنعتگران، محققين، سياست‌گذاران و دولتمردان قرار گيرد تا همگان به جهت‌گيري‌هاي آتي تكنولوژيكي كشور واقف شده و هدف‌گذاري خود را مبتني بر اين سياست‌ها انجام دهند. به عنوان مثال، كشور فرانسه در سال 96 در يك پروژه 9 ماهه، اقدام به تهيه كتابچه‌اي با نام ‹‹ 100 زمينه تكنولوژيكي در سال 2000 ›› كرد كه اولويت‌هاي تكنولوژيكي كشور در آن معلوم بود و در سطحي وسيع در اختيار عموم قرار گرفت. به اين ترتيب، همةي افراد به جهت‌گيري‌هاي كلان تكنولوژيكي كشور فرانسه از سال 2000 پي بردند و خود را با آن همسو كردند.

در كشور ما نيز تحقق چنين امري ضروري به نظر مي‌رسد و براي اين منظور لازم است كه مرجع واحدي متولي اين امر بوده و از ساير تصميم‌گيران نيز بهره گيرد كه لازمه اين امر، جايگاه رفيع و فرابخشي بودن آن است.

از ميان 5 مرجع مورد اشاره در بخش3، مناسب ترين گزينه براي تصدي مسؤوليت مذكور، دفتر همكاري‌‌هاي فن‌آوري رياست جمهوري است كه از طرفي مستقيماً با رييس جمهور ـ بالاترين مقام اجرايي ـ مرتبط بوده و از حمايت‌هاي مالي و قانوني ويژه‌اي برخوردار است كه اين حمايت‌ها نقش بسيار مهمي در نيل به اهداف تعيين شده در پروژه دارد و از طرف ديگر، دفتر با حفظ شخصيت فرابخشي خود و كاستن از تصدي‌گري‌هاي بي‌مورد حتي در پروژه‌هاي بسيار مهم مانند توربين‌هاي گازي و صنايع هوايي، مي‌تواند جايگاه هدايت‌گرانه خود را در خدمت پروژه‌هاي كلان ملي همچون تدوين استراتژي‌هاي توسعه تكنوژلويكي قرار دهد. در اين راستا، دفتر بايد با گردآوري خبرگان صنعت و مراكز تحقيقاتي و دانشگاهيان فكور و علاقه‌مند به مسايل كلان مملكت، يك كميته راهبري قدرتمندي تشكيل دهد كه هدايت و نظارت عالي بر فعاليت‌ها را در دست گيرند و سپس با تشكيل كميته‌هاي تحقيقاتي در زمينه‌هاي مختلف تكنولوژيكي مانند تكنولوژي‌هاي پيشرفته از قبيل فن‌آوري اطلاعات و ارتباطات، نانوتكنولوژي، بيوتكنولوژي، انرژي‌هاي نو و يا در صنايع سنتي يا تكنولوژي‌هاي سطح پايين مانند فولاد و پتروشيمي به بررسي پتانسيل‌ها، تهديدها، فرصت‌ها و مزيت‌هاي كشور در مورد هر يك از زمينه‌ها پرداخته و نهايتاً به تدوين سند ملي استراتژي‌هاي توسعه تكنولوژيكي بپردازد. پس از طي مراحل فوق است كه مشخص مي‌شود نانوتكنولوژي تا چه اندازه مي‌تواند مشكلات ما را برطرف سازد و اولويت آن در مقايسه با بقيه زمينه‌ها به چه ميزان است.

جان كلام آن‌كه تدوين طرح ملي سياست‌گذاري نانوتكنولوژي بدون در نظر گرفتن اولويت‌هاي توسعه تكنولوژيكي كشور، كار نادرستي است و در واقع استراتژي توسعه نانوتكنولوژي بايد در زير چتر استراتژي‌ كلان توسعه تكنولوژيكي كشور تدوين گردد.

 

منابع و مراجع:

1. Richard H. Smith, II, A policy framework for developing a national nanotechnology program, Blacksburg, Virginia, April 24, 1998.

2. D.Cyranoski, Japan sets sights on success in nanotechnology, November 2000.

3. Chinese Science Academy to build Nanotechnology Research Center in Beijng, November 2000.

4. Hwang Jang-jin, Ministry announces a major initiative to boost bioscience, February 2001.

5. مصاحبه با دكتر آراستي؛ عضو هيأت علمي دانشكده مديريت و اقتصاد دانشگاه صنعتي شريف

6. مصاحبه با مهندس سلطاني؛ مسؤول كميته نانوتكنولوژي دفتر همكاري‌هاي فن‌آوري رياست جمهوري

[EN-EZEL 13039]

خبرنامة

تحولات نانوتكنولوژي

دفتر همكاريهاي فناوري

كميتة مطالعات سياست نانوتكنولوژي

 

Nanotechnology Newsletter

http: //www.tco.gov.ir/nano

 

 

طرح بسيار جالبي است، سالهاست كه انتظار دريافت چنين طرحهايي را داشته‌ام. . . . . . با آينده نگري به مساله نگريسته شده است و دست كم مشخصات مورد نظر من در اين طرح ذكر شده است:

 آينده دار بودن طرح و تأثير آن در زندگي بشر

 نو بودن و در نتيجه عقب نبودن ما از اين عرصه

 وجود دانشمندان و استعدادهاي درخشان

اگر اين ملاكها در مورد اين طرح باشد، يكي از مواردي است كه بصورت اصولي بايد پيگيري شود و پشتوانه‌هاي آن به لحاظ بودجه و نيز نيروي انساني دست اندركار، مشخص و بصورت يك پروژه در اختيار دستگاه يا فرد مشخصي قرار گيرد.

 

نانوتکنولوژي، عرصة مهمي در علم و فناوري است که در سالهاي اخير توجه کشورها، بنگاهها، مراکز آموزشي و پژوهشي و محققان را به خود جلب نموده است. حضور در اين عرصه براي کشورها اجتناب‌ناپذير بوده و براي کشور ما نيز ضرورت دارد اما در اين عرصه تصميم‌گيري بموقع و صحيح ضرورت داشته و يکي از الزامات اصلي آن تشکيل شبکة نوآوري در محورهاي منتخب مي‌باشد. تدوين و اجراي طرح جامع و آينده‌نگر و نهاد هماهنگ‌کنندة فرابخشي نيز يکي ديگر از شرايط اصلي موفقيت در اين عرصه مي‌باشد.

 

 

فهرست

 

مجلس آمريکا و نانوتكنولوژي 1

آموزش نانوتكنولوژي 1

کنفرانس نانوتکنولوژي ايتاليا؛ فرصتها و پيامدها 2

نانوتكنولوژي در رژيم اسرائيل 3

كنسرسيوم مگنت 3

ساخت نانولوله‌هاي ويژه در دانشگاه پوردو 5

رشد هسته 6

قابليتها 6

مدلسازي مولكولي و نانوتکنولوژي 8

مدل‌سازي خاك‌رس 10

تقليد از پوست دلفين در نگهداري بدنة كشتي‌ها 12

جايگاه نانوماشينها در آينده جهان 14

مقالة ويژه: اثر كازيمير؛ نيرويي از هيچ 16

كازيمير و كلوئيدها 17

فهم نيروي كازيمير 18

اندازه‌گيري اثر كازيمير 22

محاسبات بهبود يافته 25

فيزيك جديد؟ 27

 

 

 

 

 

اين كميته آمادة دريافت اخبار و مقالات شما مي‌باشد.

صندوق پستي: 4671-14155 تلفن: 7- 8950515

نقل مطالب اين خبرنامه با ذكرمنبع بلامانع است.

مجلس آمريکا و نانوتكنولوژي

18 اکتبر 2002- در تاريخ 17 اکتبر در مجلس نمايندگان آمريکا قانوني تصويب شد که بر اساس آن يک گروه مشاورة صنعتي با همکاري دولت به ارائه راهبردي براي سرمايه¬گذاري در نانوتکنولوژي بپردازند.

مايک هوندا، يکي از اين نمايندگان، گفت: "لازم است متخصصين صنعتي و دانشگاهي در کميته مشاورة نانوتکنولوژي شرکت کنند. اين گروه به تعيين سرمايه¬گذاريها و اهداف برنامة پيشگامي ملي نانوتکنولوژي (NNI) در ايالات متحده کمک خواهد نمود."

اين طرح در پاسخ به نگراني هيات ملي تحقيقات آمريكا در زمينه نقش ضعيف صنعت در سازماندهي اين پيشگامي مطرح شد. اين برنامه نيازمند همکاري گروه مشاوره جهت تدوين سياستهاي پنج ساله کوتاه مدت، ميان مدت و بلند مدت در طول دهه آينده مي¬باشد. اين هيات، گزارش سالانه‌اي از پيشرفت تحقيقات و ميزان بودجة سازمانهاي دولتي در زمينه نانوتکنولوژي به رئيس جمهور و کنگره تسليم خواهد کرد.

پيشگامي ملي نانوتکنولوژي ايالات متحده قصد ارائه يك راهبرد ملي جهت افزايش تحقيقات در زمينه نانوتکنولوژي دارد. 30 سازمان دولتي در اين پيشگامي شرکت دارند. در اواخر دهة 1990صنايع نيمه هادي و دانشگاه‌هاي آمريكا با بودجة دولت فدرال به سمت تحقيقات نانوتکنولوژي هدايت شدند.

بنا به اظهارات هوندا: "سياست گذاريهاي نانوتکنولوژي دولت بايد اهداف روشني داشته باشد تا سبب پيشرفت کشور گردد."

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

آموزش نانوتكنولوژي

1 نوامبر2002-گروه فناوري بن فرانكلين در پنسيلوانيا اعلام كرد كه مبلغ 000/600 دلار از طرف وزارت آموزش ايالات متحده جهت ايجاد يك برنامه آموزش پيوستة نانوتكنولوژي در تعدادي از كالج‌هاي محلي دريافت كرده است.

اين بودجه به موسسه نانوتكنولوژي داده خواهد شدكه در سال 2000 ثبت و مبلغ 5/10 ميليون دلار بودجه از سازمان توسعه فناوري پنسلوانيا براي يك دورة سه ساله دريافت كرد. موسسه نانوتكنولوژي اين مبلغ را براي كمك به گسترش يك برنامه آموزش پيوستة نانوتكنولوژي در دانشگاههاي پن، دركسل، فيلادلفيا، دلوار و مانتوگومري هزينه مي‌كند.

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

کنفرانس نانوتکنولوژي ايتاليا؛ فرصتها و پيامدها

18 اکتبر 2002- روز 25 نوامبر کنفرانسي با موضوع نانوتکنولوژي در شهر ميلان ايتاليا برگزار شد.

اين کنفرانس به بررسي برنامه‌هاي نانوتکنولوژي در اروپا و خارج از آن و نيز عرصه‌هاي صنعتي اميدواركننده در زمينة نانوتكنولوژي پرداخت.

همچنين در اين همايش چگونگي تحقيقات ايتاليا بررسي خواهد شد و سازمان تحقيقات صنعتي ايتاليا (AIRI)، به ارائه برنامة جديد خود با عنوان Nanotech IT پرداخت.

دربين برنامه‌هاي کنفرانس، رنزو تومليني از کميسيون اروپا به بيان خلاصه راهبردهاي سازماني در زمينه نانوتکنولوژي مي‌پردازد و هورست ولر از دانشگاه هامبورگ به تاثير نانوتکنولوژي در آيندة تحقيقات در زمينه انرژي نگاهي داشت و کنفرانس با نمايش فيلمي از کميسيون اروپا در همين زمينه پايان يافت.

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

نانوتكنولوژي در رژيم اسرائيل

28 اكتبر 2002- نانوتكنولوژي رايج‌ترين واژه در بين فناوري‌هاي برتر روز است كه دامنه كاربردهاي آن از ترانزيستورهاي رايانه‌اي در ابعاد نانو و وسايل بهداشت و سلامت عمومي تا ماشينهاي سنگين و كشفيات فضايي گسترده است.

مجمع علمي و تجاري اسرائيل در اين زمينه، در خط مقدم قرار دارد. اسرائيل به كمك يك تيم كه توسط راشف تن از مؤسسه علوم ويزمن رهبري مي‌شود، بعنوان يكي از قدرتهاي رهبري و هدايت تحقيقات نانوتكنولوژي در جهان شناخته شده است.

تن اعلام كرد: "ورود به اين عرصه، مسؤوليتها و تعهدات بزرگي را به دنبال دارد. اما در صورتي كه خود را هم‌سطح با ايده‌هاي اصلي قرار دهيم، قادر به ساخت وسايل جالبي خواهيم بود."

كنسرسيوم مگنت

يك پروژة دولتي با عنوان، مگنت (كه به زبان عبري معادل تحقيقات و توسعه عمومي فناوري مي‌باشد) براي سرمايه‌گذاري در نانوتكنولوژي انتخاب شده است و از پيش اقدام به تشكيل كنسرسيومي از شركتهاي اسرائيلي علاقه‌مند در اين زمينه كرده است.

نير زالمانو، مدير توسعه تجاري شركت سل‌ژل، توليدكننده لوازم آرايشي و كرم‌هاي ضدآفتاب و رئيس پروژه فوق در توضيح سرمايه‌گذاري راهبردي مگنت چنين گفت: "نانوتكنولوژي فقط يك كلمه رمز است. نكته اصلي، محصول نهايي است و آنچه ما را در اين زمينه نسبت به ساير زمينه‌ها رشد مي‌دهد آن است كه ما درصدد قبولاندن يك محصول جديد به مردم نيستيم. ما يك شبكه سلولي نسل سوم و يا يك مسير اطلاعاتي جديد را ايجاد نمي‌كنيم. ما محصولات موجود را ارتقاء مي‌دهيم و با شركت‌‌هايي كار مي‌كنيم كه درك صحيح و خوبي از نيازهاي بازار دارند. به اين دليل است كه ما شانس موفقيت بيشتري در كار داريم."

كنسرسيوم مگنت، شركتهاي بزرگ، متوسط و جديدالتأسيس در اسرائيل را كه همگي درگير مسائل مشابهي هستند جمع مي‌كند و با برگزاري كنفرانسها و جلسات مقدماتي موجب مي‌شود كه گروه‌هاي تحقيقات و توسعة‌ متفاوت، از اشتباهات و موفقيت‌هاي يكديگر درس بگيرند. هنگاميكه همه گروه با يك مشكل مانند اتصال نانوذرات به يكديگر مواجه مي‌شوند مي‌توانند ايده‌هاي بهتر را از يكديگر بگيرند و سريعتر به راه‌حل دست يابند.

اعضاي كنسرسيوم شامل فعالان بين‌المللي مانند ددسي بروميد (يك‌ واحد از شركتIsrael chemcals)، شركت صنايعMahteshim-Agan و شركت لوازم آرايشي آهاوا مي‌باشند. تبادل نظر بين اين تيمها به گسترش ايده‌هايي مانند حشره‌كشهاي نانوذره‌اي مي‌انجامد كه مي‌توانند يك مزرعه را با يك دهم ماده فعالي كه در روش‌هاي متداول بكار مي‌رود، سمپاشي كنند و هزينه‌ها و ميزان تخريب محيط را كاهش ‌دهند. نظريه ديگر ماده‌اي ضد حريق است كه از نانوذرات ساخته شده است.

تن گفت: "به هر حال مهمترين تحقيق در صنعت، توسعه روش‌هاي جديدتر و بهتر جهت بهبود ساختمان نانوذرات مي‌باشد." در گذشته ذرات از بالا به پايين و با توجه به طرح موردنظر ساخته مي‌شدند اما بزودي اين روش با روش‌هاي دقيق ساخت "پايين به بالا" جايگزين خواهد شد كه مواد در اين روشها، توسط اتمهاي منفرد ساخته مي‌شوند. چالش موجود در استفاده از اين روشها، رسيدن به خودساماني مي‌باشد كه در آن، مولكولها با يكديگر تركيب مي‌شوند تا ساختار مورد نظر را بسازند. شركت ديگري كه درصدد بهبود اين روش‌ها است عضو ديگر كنسرسيوم مگنت با نام نانوپودر است. اين شركت، مكانيزم منحصر به فردي را جهت ايجاد پودرهاي نانومتري اختراع کرده است، مقوله‌اي كه تنها تعداد محدودي شركت در جهان به آن مي‌پردازند. پودرهاي فلزي كه براي صنايع بهداشتي و الكترونيك مناسبند، توانايي بهبود كيفيت ابزارآلات و نيز كاهش ابعاد آنها را دارند.

زالمانو بيان كرد: "آنچه ما ايجاد مي‌كنيم پايه و بنياني است كه افراد ديگر در آينده مي‌توانند از آن براي نظريه‌هاي خود استفاده كنند. هنگاميكه اين بنيان آماده شود، مي‌تواند به عملي ساختن روياهاي شركتهاي بزرگي مانند اينتل و شركتهاي داروسازي بزرگ جهان كمك كند. ما شرايط لازم جهت تحقق اين روياها را فراهم مي‌آوريم."

بنا به اظهارات زالمانو، بزرگترين مانع محدودكننده اقدامات نانوتكنولوژي در اسرائيل، فناوري نيست بلكه عوامل انساني مي‌باشد. وي بيان داشت: "ما پس از مشاهده كاهش تدريجي مطالعات شيميايي دريافتيم كه براي استفاده از بودجه‌هاي تحقيقاتي موجود بايد به شيميدانهاي قوي دست يابيم. اسرائيل بايد شأن و جايگاه شيميدانها را افزايش دهد."

تن نيز نظر خوش بينانه‌اي از اين بخش دارد. وي بيان مي‌دارد: "ما هنوز نفوذ اساسي نانوتكنولوژي را مشاهده نكرده‌ايم." وي پيش‌بيني كرد كه اين واقعه در دهه اخير رخ خواهد داد. وي اظهار داشت "پذيرش زيادي براي دانشمندان نانوتكنولوژي وجود دارد چرا كه ما به زمينه‌‌هاي تحقيقاتي جديد و مهيج علاقه‌مند هستيم و هنگامي كه نفوذ اين علم رخ دهد، اسرائيل جزو پيشقدمان است. كساني كه اكنون سرمايه‌گذاري مي‌كنند همان كساني هستند كه از اين واقعه سود مي‌برند."

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

ساخت نانولوله‌هاي ويژه در دانشگاه پوردو

24 اكتبر 2002 – پژوهشگران دانشگاه پوردو با استفاده از يك سيستم اتمي پيچيده‌تر از نانولوله‌هاي كربني، روش قابل كنترلي را براي توليد نانولوله‌هايي با تنوع كاربرد فراوان ابداع كرده‌اند. اين نانولوله‌ها كه "نانولوله‌هاي رُزت " ناميده شده‌اند, از تركيب كربن, نيتروژن, هيدروژن و اكسيژن ساخته مي‌شود. اين پژوهشگران معتقدند كه اين ساختارهاي جديد داراي خواص فيزيكي, شيميايي و الكتريكي منحصر به فردي هستند.

هيچام فنيري, استاد دانشگاه پوردو مي‌گويد: "هم اکنون مي¬توان خواص فيزيكي و شيميايي اين نانولوله‌ها را از طريق يك روش جديد اصلاح كرد. شكل خاص اين نانولوله‌ها، موجب مي¬شود که آنها خواص و رفتارهاي زيست تقليدي مورد نياز در كاربردهاي خاص را داشته باشند."

اين گروه انحصاري از ساختارهاي آلي خودسامان، توسط يك كانال ميان تهي كه طول نانولوله را تشكيل مي‌دهد، ساخته مي‌شوند. برخلاف نانولوله‌هاي كربني, قطر داخلي و خارجي آنها قابل تنظيم است. معمولاً كانالهاي ميان تهي كوچكتر براي جاي گرفتن مولكول‌هاي خاص و ارائه كاربردهاي مشخص مناسب‌تر هستند.

رشد هسته

عمليات رشد اين ساختار با يك مولكول "بذر" نانولوله شروع مي‌شود كه خود را در آب به صورت حلقه‌هاي كوچكي ساماندهي مي‌كند. سپس اين حلقه‌ها به صورت لوله به يكديگر متصل مي‌شوند و مي¬توانند تا هر طول دلخواه رشد يابند. خودساماني با كدگذاري لبه‌هاي اين حلقه‌ها صورت مي‌گيرد به طوري كه آنها مي‌توانند با حلقه‌هاي ديگر فقط در جهت مناسب پيوند تشكيل دهند. اين رُزت‌ها از طرف داخل آبگريز و از طرف خارج آب دوست هستند و براي دور ماندن قسمت داخلي‌شان از آب، به فرم, درمي‌¬آيند. حاصل آن، عمليات¬هاي خودساماني است كه با برنامه‌ريزي مي‌تواند فقط به يك روش انجام شود.

قابليتها

فنيري قبلاً از دو مولكول بذر براي مصارف الكترونيكي استفاده كرده بود: يكي براي الكتريسيته كه سيم‌هاي معمولي را رشد مي‌داد و ديگري براي رشد نانولوله‌هاي نوري جهت فرآوري نور.

وي مي‌گويد: "ما اميدواريم بتوانيم نانولوله‌هاي خاص بسياري بسازيم كه براي توليد سيستم‌هاي حافظة رايانه‌اي جديد, صفحه‌هاي نمايش بسيار شفاف, حسگرهاي زيستي و سيستم‌هاي دارو‌سازي مفيد باشند."

اين نتايج تأييد مي‌كند كه نه تنها امكان توليد نانولوله‌هايي در اندازه‌هاي خاص وجود دارد بلكه مي‌توان شكل و تركيب خاصي از آنها را ايجاد نمود كه داراي خواص ويژه‌اي مانند استحكام و هدايت الكتريكي باشد. مثلاً به منظور افزايش استحكام سيم¬هاي نانومتري مي‌توان يك مولكول نايلون را به ديواره‌هاي خارجي چسباند و در نتيجه يك عايق مستحكم به دور تا دور افزود.

با آنكه نانولوله‌هاي فنيري به تشكيل خودشان كمك كنند اما به منظور امتحان كاربردهاي خاص هر لوله مي‌توان مواد جديدي را به قسمت خارجي آنها افزود. پس با تصحيح دما, فشار و ديگر فاكتورهاي محيطي, اين نانولوله‌ها به صورت ساختار مطلوب درمي‌آيند.

يكي از قابليت‌هاي جديد و بسيار جالب توجهي كه توسط اين روش بدست آمده است خواصي موسوم به خواص چيروپتيکال است. نانولوله‌هاي رُزت مي‌توانند همانند مولكول‌هاي DNA به صورت ساختارهاي حلقوي رشد يابند كه با انواع ديگر ساختارهاي مشابه مطابقت و هم خواني داشته باشند. حلقه‌هاي DNA زوج هستند و هر دو در يك جهت درهم پيچيده شده‌اند. اما فنيري برخلاف روش موجود در طبيعت روشي را براي پيچاندن نانولوله‌ها به سمت چپ يا راست پيدا كرد كه اجازه توليد دو نوع متفاوت از نانولوله‌هاي دوقلوي غير همسو را مي‌داد.

وي مي‌گويد: "ما خواص چيروپتيکال نانولوله‌ها را باكنترل اَبَر مولكول‌هاي مارپيچي آنها تنظيم مي‌كنيم. به همين خاطر با تغيير ميزان استفاده از تحريك كننده‌هاي شيميايي خارجي كه تشديد كننده ناميده مي‌شوند مي‌توان آنها را وادار به چرخش به چپ يا راست كرد."

طبق اظهارات وي, درست همانند DNA واقعي, يك تشديد كننده هم رفتارهاي غالب و هم رفتارهاي بازگشتي را تحريك مي‌كند. نانولوله‌ها ترجيح مي‌هند كه به يك تشديد كننده غالب ملحق شوند اما در صورتي كه تشديد كننده‌هاي آن داراي غلظت كمي باشد, رفتار بازگشتي آن بروز خواهد كرد. فنيري براي ساخت چنين نانولوله‌اي دو راه را ارائه داد, روش بازگشتي كُند يا روش غالب سريع كه "واكنش زنجيره‌اي اَبَرمولكولي" ناميده مي‌شود. واكنش‌هاي زنجيره‌اي اَبَرمولكولي سريعتر از فرآيند خودساماني با يك عامل تشديد كنندة خارجي صورت مي‌گيرند.

از زمان كشف نانولوله‌ها در سال 1991 تا به حال, از آنها به عنوان ترانزيستور لوله¬اي توسط شركت IBM , گسيل كنندة الكترون براي لوله‌هاي خلاء ميكروسكوپي توسط شركت Agere systems و توسط شركت NEC در باترهاي پيل سوختي كه مي ‌توانند انرژي يك رايانه دستي را روزها تأمين كنند, استفاده ‌شده است.

نانولوله‌هاي مورد ادعاي فنيري علاوه بر مدارهاي الكترونيكي, كاربردهاي جديد فراواني از درمان بيماري گرفته تا ساختن پلاستيك‌هايي براي ذخيرة نوري اطلاعات خواهند داشت.

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

مدلسازي مولكولي و نانوتکنولوژي

اكتبر 2002- در سازمان¬دهي و دستكاري مواد در مقياس نانو، لازم است تمامي ابزار موجود جهت افزايش كارايي مواد و وسايل بكار گرفته شود. يكي از اين ابزار، شيمي تحليلي، خصوصاً مدل‌سازي مولكولي و شبيه‌سازي است.

امروزه ابزار تحقيقاتي فراگيري مانند روشهاي شيمي تحليلي، مزيتهاي فراواني نسبت به روشهاي تجربي دارند.

ميهيل يورك از شركت Continental Tire North America مي‌گويد: "روش‌هاي تجربي مستلزم بهره‌گيري از نيروي انساني، شيميايي، تجهيزات، انرژي و زمان است. شيمي تحليلي اين امكان را براي هر فرد مهيا مي‌سازد كه فعاليتهاي شيميايي چندگانه‌اي را در 24 ساعت شبانه‌روز انجام دهد. شيميدانها مي‌توانند با انجام آزمايشها توسط رايانه‌، احتمال فعاليتهاي غيرمؤثر را از بين ببرند و گستره احتمالي موفقيتهاي آزمايشگاهي را وسعت دهند. نتيجه نهايي اين امر، كاهش اساسي در هزينه‌هاي آزمايشگاهي (مانند مواد، انرژي، تجهيزات) و زمان است."

از طرف ديگر، در شيمي تحليلي سرمايه‌گذاري اوليه جهت تهيه نرم‌افزار و هزينه‌هاي وابسته ازجمله سخت‌افزار جديد، آموزش و تغييرات پرسنل بسيار بالا خواهد بود. ولي با بكارگيري هوشمندانة اين ابزار مي‌توان هريك از هزينه‌هاي اوليه را نه تنها از طريق صرفه‌جويي در هزينه آزمايشگاه بلكه بوسيله فراهم نمودن دانشي كه منجر به بهينه‌سازي فرآيندها و عملكردها مي‌شود، جبران ساخت.

اين موضوع براي شيميدانها بسيار مناسب است ولي روشهاي شبيه‌سازي چطور مي‌توانند براي نانوتكنولوژيست¬ها مفيد واقع شود؟ محدوديتهاي آزمايشگر در مقياس نانو، زماني آشكار مي‌شود كه شگفتي جهان دانشمندان نظري وارد عمل مي‌شود. در اينجا هنگاميكه دانشمندان قصد قرار دادن هريك از اتمها را در محل موردنظر دارند قوانين كوانتوم وارد صحنه مي‌شود.

اما چرا دانشمندان مي‌خواهند بر تمام مشكلات جابجايي اتم فائق آيند؟ تغييرات در مقياس نانومتري برخواص موج‌گونه الكترونهاي درون مواد اثر مي‌گذارد. با جابجا كردن اتمها در اين مقياس مي‌توان خواص اصلي مواد (به عنوان مثال دماي ذوب، اثرات مغناطيسي، ظرفيت بار) را بدون تغيير كلي تركيب شيميايي مواد، دگرگون ساخت.

پيش‌بيني رفتار و خواص در محدوده¬اي از ابعاد براي نانوتكنولوژيستها حياتي است. خوشبختانه در طول دو دهه قبل روشهاي تحليلي به حدي از تكامل رسيده‌اند كه مي‌توانند تمام مقياسهاي طول و زمان را از ابعاد الكتروني تا ابعاد بزرگ پوشش دهند.

مدل‌سازي رايانه‌اي با بكارگيري قوانين اوليه مكانيك كوانتوم و يا شبيه‌سازيهاي مقياس مياني، دانشمندان را به مشاهده و پيش‌بيني رفتار در مقياس نانو و يا حدود آن قادر مي‌سازد. مدلهاي مقياس مياني با بكارگيري واحدهاي اصلي بزرگتر از مدلهاي مولكولي كه نيازمند جزئيات اتمي است، به ارائه خواص جامدات، مايعات و گازها مي¬پردازند. روشهاي مقياس مياني در مقياس‌هاي طولي و زماني بزرگتري نسبت به شبيه¬سازي مولکولي عمل مي‌كنند. مي‌توان اين روشها را براي مطالعه مايعات پيچيده، مخلوطهاي پليمر و مواد ساخته‌شده در مقياس نانو و ميكرو بكار برد.

مدل‌سازي خاك‌رس

محققين دانشگاه لندن در انگلستان و دانشگاه Paris Sud در فرانسه، شبيه‌سازيهايي براساس مكانيك كوانتوم براي مطالعه نانوكامپوزيتهاي خاك‌رس – پليمر بكار برده‌اند. امروزه اين تركيبات يكي از موفق‌ترين مواد نانوتكنولوژي هستند، زيرا بطور همزمان مقاومت بالا و شكل‌پذيري از خود نشان مي‌دهند؛ خواصي كه معمولاً در يكجا جمع نمي‌شوند.

نانوكامپوزيتهاي پليمر – خاك رس مي‌توانند با پليمريزاسيون ميان‌گذار تهيه شوند؛ فرآيندي كه شامل مخلوط كردن مكانيكي خاك معدني با مونومر مورد نياز است. بنابراين مونومر در لايه دروني جاي‌گذاري مي‌شود -خودش را در لايه‌هاي درون ورقه‌هاي سفال جاي مي‌دهد- و تورق كل ساختار را افزايش مي‌دهد. پليمريزاسيون ادامه مي‌يابد تا سبب پيدايش مواد پليمري خطي و همبسته گردد.

دانشمندان با بكارگيري Castep- يك برنامه مكانيك كوانتوم كه نظريه كاربردي چگالي را بكار مي‌گيرد- تحول كشف شده در اين روش را كه پليمريزاسيون ميان‌گذار خود كاتاليست ناميده مي‌شود مطالعه كردند. اين پروژه، دانشي نظري در زمينه ساز وكار اين فرآيند جديد را بوسيله مشخص كردن نقش سفال در كامپوزيت فراهم نمود. ضروري است كه دانش حاصل از شبيه‌سازي‌ها، جهت كنترل و مهندسي نمودن فعل و انفعالات پليمر- سيليكات به كمك دانشمندان آيد.

دانشمندان در شركت BASF شبيه‌سازيهاي مقياس مياني را براي بررسي علم و رفتار ريزواره‌ها بكار بردند. ريزواره‌ها ذراتي كروي شكل با ابعاد نانو هستند كه به صورت خود به خود در محلولهاي كوپليمري ايجاد مي‌شوند و در زمينه‌هايي مانند سنسورها وسايل آرايشي و دارورساني كاربرد دارند.

دانشمندان BASF با بكارگيري MesoDyn -يك ابزار شبيه‌سازي براي پيش‌بيني ساختارهاي مقياس مياني مواد متراكم- محلولهاي تغليط‌شده كوپليمرهاي آمفي‌فيليك را بررسي كردند. شبيه‌سازيها مشخص نمود كه كدام شرايط مولكولي و فرمولي به شكل‌گيري "ريزواره‌هاي معكوس " - مانند نانو ذرات آب در يك محيط فعال- منتهي مي¬شود. چنين نتايجي براي درك رفتار عوامل فعال سطحي ضروري هستند. به كمك روشهايي مانند پرتاب محلول در آزمايشگاه مي‌توان به نتايجي در اين زمينه دست يافت اما دستيابي به اين نتايج ماهها به طول مي‌انجامد، درحالي كه آزمايشهاي شبيه‌سازي شده تنها طي چند روز نتيجه مي‌دهند.

اما محدوديتهاي اين روشها چيست؟ در حاليكه امروزه ابزار مدلسازي در سطح كوانتومي و مقياس مياني به خوبي توسعه يافته‌اند، همچنان محدوديتهايي در اين عرصه وجود دارد. براي مثال كاربردهايي در زمينه وسايل الكترونيك مستلزم انجام محاسبات مكانيك كوانتوم براي تعداد اتمهايي بيش از روشهاي حاضر مي‌باشد كه بيش از توان عملياتي منابع محاسبه‌گر است. همچنين مدلسازي كل وسايل امكان‌پذير نيست، به ويژه عملكردها و خواص آنها.

در كنار اين محدوديتها، قدرت در حال افزايش، پيچيدگي و سرعت پيشرفت نرم‌افزارها ادامه خواهد يافت تا موجب ايجاد ابزار شبيه‌سازي شود كه نانوتكنولوژيست‌ها را به پيشبرد و بهبود اين علم پيچيده قادر سازد.

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

تقليد از پوست دلفين در نگهداري بدنة كشتي‌ها

28-اکتبر2002- پوست دلفينها ايدة مناسبي براي تميز نگهداشتن بدنة كشتي‌ها به دانشمندان داده است.

كارن ‌وولي، استاد شيمي دانشگاه واشينگتن، شكل و ساختار پوست دلفين و چگونگي جلوگيري از چسبيدن موجودات دريايي به پوست دلفين را مورد توجه قرار داده است. اين مشاهدات با تحقيقات وي درباره راههاي دخالت در فعل و انفعالات سيستمهاي زيستي و مواد مصنوعي و نيز طراحي گروههاي فعال‌كننده كه پيوند بين خود را ارتقاء يا كاهش مي‌دهند هماهنگ است.

وي در حال پرورش گروهي از پوشش‌هاي ضد تخريب غيرسمي است كه ممكن است روزي مانع اتصال موجودات دريايي مانند انبركها، كرمهاي لوله‌اي و هاگها به بدنه كشتي‌ها شود.

وي بيان كرد: "اساساً اگر دريابيم كه چگونه اين مواد گوناگون در سطح مولكولي فعل و انفعال انجام مي‌دهند مي‌توانيم اين فعل و انفعالات را قطع و وصل كنيم. ما مي‌خواهيم اين فعل و انفعالات را با استفاده از نانوذرات فعال كنيم و با استفاده از پوشش‌هاي ضدتخريب، فعاليت آنها را متوقف سازيم." تخريب يكي از بزرگترين مشكلات نيروي دريايي ايالات متحده و همچنين صنعت تجارت دريايي است. موجودات ريز دريايي، پروتئين چسبنده‌اي از خود ترشح مي‌كنند و با گذشت زمان با افزايش زنگ‌زدگي فلزات موجب تخريب فيزيكي آنها مي‌شوند. با اين همه، بزرگترين مشكل تأثير آنها روي ظاهركشتي است، بطوريكه رشد بي‌رويه روي بدنه كشتي، اصطكاك و مقاومت را افزايش مي‌دهد و منجر به افزايش مصرف انرژي مي‌شود. البته اثر زيانبار آنها بيش از اين نتايج اقتصادي است؛ كشتي‌هاي با راندمان كم، مقدار بيشتري از گازهاي گلخانه‌اي (مانند دي‌اكسيدكربن و گوگرد و اكسيد نيتروژن) را منتشر مي‌سازند و موجب باران‌هاي اسيدي مي‌شوند.

رمز موفقيت عوامل ضدتخريب وولي در توپوگرافي سه بعدي آنها است كه موجب ايجاد سطوح هيدروديناميك طبيعي مشابه پوست دلفين مي‌گردد. دانشمندان با بكار بردن ميكروسكوپ الكتروني قوي دريافتند كه پوست دلفين، با وجود نرمي، داراي ناهمواريهايي با ابعاد نانومتري است. اين ناهمواريها آنقدر بزرگ نيستند كه مانع حركت در آب بشوند بلكه آنقدر كوچكند كه شيارهاي كمي براي اتصالات موجودات ريز دريايي باقي مي‌گذارند.

وولي ابراز داشت: "تا مدت‌ها، فعاليتهاي ضدتخريب منوط به ساخت سطوح بسيار صاف بود." وي ادامه داد: "اينگونه تصور مي‌شد كه اگر سطوح خيلي صاف باشند و سطح انرژي كمي داشته باشند موجودات ريز نمي‌توانند به آنها متصل شوند".

وي بيان كرد: "درحقيقت اين موضوع كاملاً اشتباه است." و پروژه ضد تخريب وي كاملاً خلاف اين امر مي‌باشد. تخريب بحث جديدي نيست و سالها اين مشكل با بكاربردن پوشش‌هاي حاوي قلع و مس رفع مي‌شده است كه باعث كاهش اتصال آبزيان مي‌شود. اين در حالي است كه مس و قلع در آب شسته مي‌شود و محيط را آلوده مي‌سازد.

وي از طريق سازمان تحقيقات نيروي دريايي كه سالها در زمينه فلوروپلي‌مرها (مثل تفلون و ديگر پليمرهاي نچسب) و ساير سطوح با چسبندگي كم تحقيق کرده است، از اين مشكل آگاه شد و نظريه تركيب دو پليمر ناسازگار– يك فلوروپليمر چند شاخه و پلي‌ا‌تيلن گليكول خطي – و فراهم آوردن امكان پراكندگي فازي در نواحي مشخص براي آنها را ارائه داد؛ يعني يكي از آنها بتواند در ديگري پراكنده شود. اين تركيب طي يك فرآيند شيميايي موسوم به اتصال عرضي بصورت جامد درمي‌آيد. بنابراين يك پوشش ناهمگن با ابعاد نانو ايجاد مي‌شود كه از پستي بلنديهاي بسيار تشكيل‌شده و ساختار آن از سخت تا نرم و از آبدوست تا آبگريز متغير مي‌باشد.

نكته مهم در پيچيدگي اين سطح است كه به سختي به موجودات دريايي فرصت اتصال مي‌دهد. فرضيه وولي اين است كه اگر ساختار سطوح پوشش‌دهنده در يك نظام هم‌اندازه ايجاد شود مانند پروتئين ترشح‌شده، آنگاه پروتئين نخواهد توانست به آن متصل شود.

هنگامي كه سطح پليمر آماده مي‌شود، مانند دسته‌اي از كوههاي ميكروسكوپي است ولي با قرار گرفتن زير آب درياي مصنوعي، كل سطح متورم مي‌شود يك ساختار واژگون را توليد مي‌كند.

وولي مي‌گويد: "اين بسيار جالب است زيرا معني آن اين است كه ما مي‌توانيم اندازه ساختارهاي سطح را هماهنگ كنيم و مشخص كنيم كه آيا اين نظريه درست است، يعني آيا اندازه ساختارهاي سطح بر اتصال موجودات دريايي اثر مي‌گذارد يا خير؟

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

جايگاه نانوماشينها در آينده جهان

نوامبر 2002- نانـوتكنولـوژي علـمي است با وعده‌هاي فراوان براي كاربردهاي آيـنده. اين فناوري قابليت‌هاي زيادي در زمينه‌هاي پزشكي، علوم، رايانه صنايع و غيره دارد.

نانولوله¬ها را مي‌توان به عنوان فيبرهاي بسيار محكم مورد استفاده قرار داد؛ حتي محكم‌تراز چيزهايي كه تابحال كشف شده‌اند. چنانچه روش‌هاي توليد قابل اطميناني براي ساخت توپهاي باكي و باكي‌لوله‌ها پيدا گردد مي‌توان از آنها براي توليد مواد گوناگون جديدي استفاده كرد. به عنوان مثال مي‌توان از دو رشته از باكي‌لوله¬ها به عنوان سيمهاي الكتريكي استفاده نمود، يك لايه نقش هدايت‌كننده جريان و لايه ديگر به عنوان عايق.

شايد بتوان به وسيله نانولوله‌ها مواد جديدي در مقياس ماكروسكوپي توليد نمود كه قوي‌تر و مستحكم‌تر از موادي باشند كه در حال حاضر در صنايع و در زندگي روزمره ما مورد استفاده قرار مي‌گيرند. همچنين باكي بالها و نانولوله¬ها مي‌توانند به عنوان اجزاء خاصي از نانوماشينها مورد استفاده قرار گيرند.

اين ماشينها شبيه ماشينهاي ماكروسكوپي در مقياس ميكروسكوپي عمل مي‌كنند و داراي قابليتهاي زيادي در پزشكي و جراحي‌هاي كوچك جهت تعمير سلولهاي خاص مي‌باشند. اگر بتوان اين ماشينها را طوري طراحي نمود كه خودشان را تكثير كنند، كافي است يكي از اين ماشينها را ساخته و آن را در بدن قرار دهند تا كار تعمير را به عهده بگيرد.

از مشكلات ممكن براي كاربرد اين ماشينها علاوه بر موضوع تكثير و ساخت واقعي آنها، اين است كه سلولهاي ايمني بدن انسان چگونه آنها را به عنوان يك شيء خارجي در نظر نگيرد، يكي از راه‌حل‌هاي ممكن، كدگذاري اين ماشينها مي‌باشد. بنابراين سلولهاي سيستم ايمني بدن به نوعي با كدهاي شناسائي موجود بر روي سطح سلولها به اشتباه افتاده و آنها را به عنوان يكي از سلولهاي اصلي بدن تشخيص خواهند داد.

نانوتكنولوژي را نه فقط براي بهبود بيماريها و ترميم سلولهاي آسيب‌ديده بلكه در بهداشت و سلامت نيز مي‌توان مورد استفاده قرار داد. نانوماشينها مي‌توانند مشكلات موجود در بدن را قبل از آنكه بوجود بيايند شناسائي نموده و برطرف نمايند. در نتيجه آنها مي‌توانند به عنوان يك سيستم ايمني مؤثرتر عمل نمايند.

نانوتكنولوژي را مي‌توان در مواد گوناگون استفاده نمود به نحوي كه اين مواد به محيط اطراف و محركهاي خارجي پاسخ دهند. نانوماشينها را مي‌توان هم به عنوان ابزارهاي مصرفي و هم به عنوان ابزارهاي صنعتي مورد استفاده قرار داد.

اين ابزارها را مي‌توان از هم جدا نمود و يا به همديگر چسباند و كارآيي آنها را از مواد بسيار بزرگ امروزي بيشتر نمود. همچنين نانوماشينها مي‌توانند خودروها و ابزارهاي مختلف را سريعتر و مؤثرتر تعمير نمايند و يا مي‌توان اين ابزارها را توسط نانوماشينها به گونه‌اي طراحي نمود كه در موقع لزوم خودشان را تعمير كنند.

نانوتكنولوژي پتانسيل بالايي در علوم کامپيوتر دارد بطور مثال در ساخت رايانه‌هاي كوچك و كوچكتر. اطلاعات خيلي بيشتري را مي‌توان در حجم بسيار كوچكي ذخيره نمود. شايد روزي بتوان همه كتابهاي موجود در دنيا را در يك اينچ مربع جا دارد. اين نحوه ذخيره‌سازي اطلاعات پتانسيل بزرگي در همه زمينه‌هاي علمي و كار براي دارد.

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

مقالة ويژه:

اثر كازيمير؛ نيرويي از هيچ

سپتامبر 2002- نيروي جاذبه بين دو سطح در خلاء -كه اولين بار بيش از 50 سال قبل بوسيله هندريك كازيمير پيش‌گويي شد- مي‌تواند روي هر چيز از ميكروماشينها گرفته تا نظريه‌هاي وحدت طبيعت تأثير بگذارد.

اگر شما دو آينه را در نظر گرفته و آنها را در خلاء در يك راستا قرار دهيد، چه اتفاقي خواهد افتاد ؟

عكس‌العمل اوليه شما به اين سؤال ممكن است اين باشد كه "هيچ چيز"، اما در واقع دو آينه در خلاء يكديگر را جذب خواهند كرد. اين پديده شگفت‌انگيز اولين بار در سال 1948 بوسيلة هندريك كازيمير فيزيكدان هلندي وقتي كه در آزمايشگاه تحقيقاتي فيليپس در آيندهون روي محلولهاي كلوئيدي كار مي‌كرد پيش‌بيني شد. اين پديده اكنون به نام اثر كازيمير لقب گرفته است و نيروي بين آينه‌ها به عنوان نيروي كازيمير شناخته مي‌شود.

تا سالها اثر كازيمير چيزي بيش از يك موضوع نظري جالب نبود. اما علاقه و استفاده از اين پديده در سالهاي اخير شكوفا شده است. فيزيكدانان تجربي نشان دادند كه نيروي كازيمير روي كار وسايل ميكروماشينها تأثير مي‌گذارد و اين در حالي بود كه پيشرفت در زمينه استفاده از اين وسايل‌، اندازه‌گيري اين نيرو را با دقت هر چه بيشتر ميسر ساخت. خيلي از نظريه پردازان وجود ابعاد خيلي بزرگ در نظريه وحدت ميدان 10و11 بعدي نيروهاي بنيادي را پيش‌بيني مي‌كنند. آنها مي‌گويند اين ابعاد مي‌تواند گرانش كلاسيك نيوتن را در ابعاد زير ميليمتر اصلاح كند. لذا اندازه‌گيري اثر كازيمير مي‌تواند به فيزيكدانان براي امتحان درستي اين قبيل نظريه‌هاي بنيادي كمك كند.

كازيمير و كلوئيدها

اين واقعيت كه نيروي جاذبه‌اي ‌بين دو صفحه فلزي رسانا وجود دارد اولين‌بار بوسيله هندريك كازيمير از آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي فيليپس در هلند پيش‌بيني شد. آن زمان كازيمير روي ويژگيهاي محلولهاي كلوئيدي مطالعه مي‌كرد؛ موادي كشسان، مثل رنگ و سس مايونز كه شامل ذراتي با اندازة ميكروني در يك مايع مي‌با‌شند. ويژگيهاي اين قبيل محلولها بوسيله نيروي واندروالس - نيروهاي جاذبه دوربرد كه بطور طبيعي بين اتم‌ها و مولكولها وجود دارد – تعيين مي‌شود.

بنا به اظهارات يكي از همكاران كازيمير بنام تيو آوربيك، اين نظريه که در آن زمان براي توضيح نيروهاي واندروالس به کار مي¬رفت نمي‌توانست اندازه‌گيريهاي تجربي روي كلوئيدها را بطور كامل توضيح دهد. بنابراين وي از كازيمير خواست تا درباره اين مسأله تحقيق كند. كازيمير با همكاري دريك پالدر پي برد كه تعاملات بين دو مولكول طبيعي فقط با در نظرگرفتن اين واقعيت كه نور با سرعت متناهي منتشر مي‌شود قابل بيان است.

كازيمير به زودي دريافت كه اين نتيجه بر اساس "نوسانات خلاء " قابل تفسير است. سپس او اين سوال را مطرح كرد كه اگر دو آينه به جاي دو مولكول در خلاء مقابل هم بودند چه اتفاقي مي‌افتاد؟

اين كاري بود كه او را به سوي پيش‌بيني مشهورش از نيروي جاذبه بين صفحات منعكس كننده هدايت كرد.

فهم نيروي كازيمير

گر چه نيروي كازيمير كاملاً غامض به نظر مي‌رسد، اما در حقيقت به خوبي قابل فهم است. قبلاً در مكانيك كلاسيك نظريه خلاء، ساده بود. اگر شما يك ظرف را از همه ذراتش خالي مي‌كرديد و دما را تا صفر مطلق پايين مي‌آورديد، چيزي که باقي مي‌ماند خلاء بود. اما ورود مكانيك كوانتوم ديد ما را نسبت به خلاء كاملاً عوض كرد.

همه ميدانها - خصوصاً ميدانهاي الكترومغناطيسي- تغيير مي‌كنند. به عبارت ديگر در هر لحظه مقدار حقيقي آنها حول يك مقدار ثابت، يعني مقدار متوسط تغيير مي‌كند. حتي يك خلاء كامل در صفر مطلق داراي ميدانهاي متغيري موسوم به نوسانات خلاء است كه انرژي متوسط آنها متناسب با نصف انرژي يك فوتون است.

به هر حال نوسانات خلاء حاصل ذهن پردازي يك فيزيكدان نيست. اين نوسانات نتايج قابل مشاهده‌اي دارند كه بطور مستقيم در آزمايشهاي مقياس ميكروسكوپي قابل مشاهده¬اند. براي مثال يك اتم براي مدت بينهايت طولاني نمي‌تواند در حالت برانگيخته باقي بماند و مي‌تواند با انتشار يك فوتون به صورت خود به خود به حالت پايه‌اش بازگردد. اين پديده نتيجه‌اي از نوسانات خلاء مي‌باشد. تصور كنيد كه يك مداد را با تلاش به سمت بالا روي انتهاي انگشت خود نگه داشته‌ايد. اگر دست شما كاملاً پايدار و بي‌حركت باشد و هيچ چيز اين تعادل را مختل نكند، مداد همانجا باقي خواهد ماند. اما جزئي‌ترين اختلال باعث افتادن مداد به يك موقعيت تعادلي پايدارتر خواهد شد. به طور مشابه، نوسانات خلاء باعث افتادن اتم برانگيخته به حالت پايه‌اش خواهد شد.

نيروي كازيمير، مشهورترين اثر مكانيكي نوسانات خلاء است. فاصله بين دوصفحه آينه‌ها را به عنوان يك حفره در نظر بگيريد (شكل 2). تمام ميدان‌هاي مغناطيسي داراي "طيف" مشخصه‌اي هستند كه شامل فركانسهاي متفاوت فراواني است. تمام اين فركانسها در خلاء كامل از اهميت يكساني برخوردار هستند. اما داخل حفره، يعني جايي كه ميدان بين آينه‌ها به عقب و جلو بازتاب مي‌كند، وضعيت متفاوت مي‌شود. اگر مضرب صحيحي از نصف طول موج بتواند دقيقاً در داخل حفره قرار بگيرد، ميدان آن موج تقويت خواهد شد. اين ميدان در طول موجهاي ديگر به وضوح تضعيف مي‌شود. نوسانات خلاء بر حسب اينكه فركانس آنها با فركانس رزونانس حفره مطابق باشد يا نه، تقويت يا تضعيف مي‌شوند.

يك كميت فيزيكي مهم در بحث نيروي كازيمير، "فشار تابش ميدان " است. هر ميدان – حتي خلاء نيز با خود انرژي حمل مي‌كند. تمام ميدانهاي الكترومغناطيسي مي‌توانند در فضا منتشر شوند و روي سطوح فشار وارد كنند. درست مثل يك رودخانه جاري كه پشت سد فشار مي‌آورد. اين فشار تابش با انرژي – و بنابراين فركانس – ميدان مغناطيسي افزايش مي‌يابد. در فركانس رزونانس حفره، فشار تابش داخل حفره قوي‌تر از بيرون آن است و بنابراين آينه‌ها يكديگر را به عقب مي‌رانند. برعكس در غير حالت رزونانس، فشار تابش داخل حفره كوچكتر از بيرون است و آينه‌ها به ‌طرف يكديگر جذب مي‌شوند.

ثابت مي‌شود كه در حالت تعادل، مؤلفه‌هاي جاذبه كمي قوي‌تر از مؤلفه‌هاي دافعه هستند. بنابراين براي دو آينه تخت كاملاً موازي نيروي كازيمير جاذبه است و آينه‌ها يكديگر را جذب مي‌كنند. اين نيرو (F) با مساحت سطح مقطع آينه‌ها (A) متناسب است و با نصف شدن فاصله بين آينه‌ها (d) اين نيرو 16 برابر مي‌شود: F~A/d4. به جزء كميتهاي هندسي، اين نيرو فقط به مقادير بنيادي – ثابت پلانك و سرعت نور- بستگي دارد.

با اين وجود، نيروي كازيمير براي مشاهده در مورد آينه‌هايي كه در فاصله چندين‌متري هستند، بسيار كوچك است. اين نيرو وقتي قابل اندازه‌گيري است كه آينه‌ها در فاصله چند ميكروني از يكديگر باشند. مثلاً براي دو آينه با سطح cm2 1 كه با فاصله µm 1 از هم قرار دارند، نيروي جاذبه كازيمير تقريباً 7-10 نيوتن است؛ تقريباً وزن يك قطره آب كه قطري برابر با نيم ميليمتر دارد. گرچه اين نيرو خيلي كوچك است، اما در فاصله‌هاي زير ميكرومتر، قوي‌ترين نيروي بين دوجسم طبيعي به شمار مي¬رود. در واقع در فاصله nm 10 – تقريباً صد برابر اندازه واقعي يك اتم – اثر كازيمير فشاري برابر با 1 اتمسفر ايجاد خواهد كرد.

گرچه ما در زندگي روزمره خود بطور مستقيم با اين قبيل فاصله‌هاي كوچك سروكار نداريم اما اينها در نانوساختارهاي و سيستمهاي ميكروالكترومكانيكي (MEMS) اهميت مي‌يابند. MEMS قابليتهاي كاربردي فراواني درعلوم و مهندسي دارد و در حال حاضر در سنسورهاي فشار كيسة هواي ماشين بكار مي‌رود.

از آنجا كه قطعات MEMS در ابعاد ميكرون و زير ميكرون ساخته شده‌اند نيروي كازيمير باعث اتصال عناصر كوچك اين قطعات خواهد شد، همانطور كه ميهيل راكسس و همكارانش در موسسه فناوري كاليفرنيا گزارش كرده‌اند. (2001 Phys. Rev. B 63 033402)

اما نيروي كازيمير مي‌تواند به خوبي مورد مورد استفاده قرار گيرد. سال گذشته فدريكو كاپاسو و گروهش از شركت فناوريهاي لاسنت نشان دادند كه چگونه اين نيرو مي‌تواند براي كنترل حركت مكانيكي يك قطعة MEMS بكار رود (2001 Science 291,1941) .

محققان يك صفحه پلي سيليكون را از يك ميله پيچشي – يك ميله افقي پيچشي كه فقط چند ميكرون قطر دارد – آويزان كردند (شكل 3). وقتي آنها كره فلزي را تا نزديك صفحه بالا آوردند، نيروي جاذبه كازيمير بين دو جسم باعث چرخش صفحه شد. آنها همچنين رفتار ديناميكي قطعات MEMS را با به نوسان در آوردن صفحه مطالعه كردند. نيروي كازيمير سرعت نوسان را كاهش داد و باعث ايجاد پديده‌هاي غيرخطي مثل پسماند و پايداري دوگانه در پاسخ فركانسي نوسانگر شد. طبق گفته¬هاي اين گروه، رفتار سيستم به خوبي با محاسبات نظري مطابقت دارد.

اندازه‌گيري اثر كازيمير

وقتي براي اولين بار اثر كازيمير در سال 1948 پيش‌بيني شد اندازه¬گيري آن با استفاده از وسايل آن زمان بسيار مشكل بود. يكي از اولين آزمايشهايي كه در سال 1958 بوسيله ماركوس اسپارنايي در فيليپس در آيندهون انجام شد اين بود كه او روي نيروي بين دو آينه تخت فلزي ساخته شده از آلومينيوم، كروم يا فولاد تحقيق كرد. وي اين نيرو را با بكاربردن يك ترازوي فنري اندازه گرفت كه انبساط فنر آن بوسيله ظرفيت دو صفحه تعيين مي‌شد. براي اجتناب از حذف نيروي كازيمير توسط نيروي الكترواستاتيك، قبل از هر اندازه‌گيري بايد ابتدا آينه¬ها با هم تماس پيدا كنند تا در حالت خنثي نگه داشته شوند. همچنين بايد صفحات آينه‌ها كاملاً موازي يكديگر قرار گيرد، چون نيروي كازيمير نسبت به تغييرات فاصله بسيار حساس است. اسپارنايي بر اين مشكلات فائق آمد و به اين نتيجه رسيد كه پيشگويي نظري كازيمير رد نمي‌شود.

از آن زمان تا كنون وسايلي ساخته شده‌اند كه مطالعة اثر كازيمير را خيلي راحت‌تر كرده‌اند. بوجود آمدن اندازه‌گيريهاي جديد در 1997 شروع شد. استيو لامراكس كه در آن موقع در دانشگاه واشينگتن در سياتل بود، نيروي كازيمير را بين يك لنز كروي با قطر cm 4 و يك صفحه كوارتز نوري با عرض cm 5/2 كه هر دو با مس و طلا لايه نشاني شده بودند، اندازه‌گيري كرد. لنز و صفحه به يك پاندول پيچشي – يك قطعه افقي پيچان كه بوسيله يك سيم تنگستن آويزان بود – متصل بودند كه در يك ظرف استوانه‌اي تحت خلاء قرار مي‌گرفت. وقتي لامراكس لنز و صفحه را به فاصله چندين ميكروني از يكديگر رساند، نيروي كازيمير باعث شد كه دو جسم به طرف يكديگر كشيده شوند و پاندول پيچ بخورد. او دريافت كه اندازه‌گيريهاي تجربي او با دقت 5% بانظريه تطابق دارد.

همگام با لامراكس، خيلي از محققان ديگر نيز تلاش كردند تا نيروي كازيمير را اندازه‌گيري كنند. براي مثال عمر محي الدين و همكارانش در دانشگاه كاليفرنيا، يك كره پلي‌استايرن با قطر µm200 را به تيرك ميكروسكوپ نيروي اتمي اضافه كردند (شكل 4).

آنها در يك سري از آزمايشها، كره‌هايي كه با آلومينيوم يا طلا لايه نشاني شده بود را به 1/0 ميكرومتري يك‌ صفحه صاف كه آن هم با همين فلزات لايه نشاني شده بود نزديك كردند. جاذبه بين اين كره و صفحه بوسيله انحراف يك پرتو ليزر نشان داده مي‌شد. اين محققان توانستند نيروي كازيمير را تا 1% مقدار نظري پيش‌بيني شده اندازه‌گيري كنند.

توماس ادرث در موسسه فناوري رويال در استكهكم نيز با بكارگيري ميكروسكوپ نيروي اتمي اثر كازيمير را مطالعه كرد. او اين نيرو را بين دو استوانه لايه نشاني شده با طلا كه با زاوية 90 درجه نسبت به يكديگر قرار گرفته بودند و در فاصلة 20 نانومتري يكديگر قرار داشتند، اندازه گرفت. نتايج او با حدود 1% مقدار نظري مطابقت داشت (شكل 5).

با اين وجود، تعداد محدودي از آزمايشهاي اخير نيروي كازيمير را با استفاده از شكل اصلي دو آينه تخت موازي اندازه‌گيري كرده‌اند. علت اين است كه آينه‌ها بايد در طول آزمايش كاملاً موازي يكديگر نگه‌داشته شوند كه اين كار مشكل است. راحت‌تر است كه يك كره را نزديك يك آينه بياوريم، چون فاصله بين دو جسم بطور ساده، طول نزديكترين راه است. تنها مانع استفاده از يك كره و يك آينه تخت اين است كه هنگام كاربرد يك كره و آينه تخت دقت محاسبات نيروي كازيمير به دقت استفاده از دو آينه تخت نيست. خصوصاً بايد فرض كنيم كه اين نيرو بين كره و صفحه در هر نقطه مستقل است و اين وقتي صحيح است كه شعاع كره خيلي بزرگتر از فاصله بين كره و صفحه باشد.

تنها آزمايش اخير بر اساس سيستم اصلي كازيمير كه شامل دو آينه تخت موازي است، بوسيـــــــله جياني كاروگنو و روبرتو اُنوفريو و همكارانشان در دانشگاه پادووا در ايتاليا انجام شده است. آنها نيروي بين يك صفحه صلب لايه نشاني شده با كروم و سطح تخت يك حامل از جنس همين فلز كه با فاصلهµm 3- 5/0 از هم جدا شده‌اند را اندازه‌گيري كردند. (2002 Phys. Rev. Lett. 88 041804).

اين محققان دريافتند كه نيروي كازيمير اندازه‌گيري شده تا 15% با مقدار پيش‌بيني شده نظري مطابقت دارد. اين تطابق اندك، ناشي از مشكلات تكنيكي آزمايشها است.

محاسبات بهبود يافته

مشكلي كه در مطالعه اثر كازيمير وجود دارد اين است كه آينه‌هاي واقعي مثل آينه‌هاي تخت كاملاً صاف كه هندريك كازيمير در ابتدا در نظر گرفته بود نيستند. خصوصاً آينه‌هاي واقعي تمام فركانسها را بطور كامل بازتاب نمي‌كنند. آنها تعدادي از فركانسها را خوب – يا حتي تقريباً كامل – بازتاب مي‌كنند، در حالي‌كه بازتاب بقيه فركانسها ضعيف است. به علاوه تمام آينه‌ها در فركانسهاي خيلي بالا شفاف مي‌شوند. هنگام محاسبه نيروي كازيمير، بايد ضرايب بازتاب وابسته به فركانس آينه‌ها به حساب بيايد؛ مسأله‌اي كه اولين بار ليفشيتز در اواسط دهة پنجاه و پس از آن شوينگر و ديگران با آن گلاويز شدند. معلوم مي‌شود كه نيروي كازيمير بين آينه‌هاي فلزي واقعي وقتي كه در فاصله 1/0 ميكرومتري يكديگر قرار دارند نصف مقدار نظري است كه براي آينه‌هاي كامل پيش‌بيني مي‌شود. اگر در مقايسة داده‌هاي تجربي با نظري، اين تفاوت به حساب نيايد مي‌توان به اشتباه اندازه‌گيري‌هاي تجربي را به عنوان نيروي جديدي توجيه كرد. ريناند و نويسنده اين مقاله (لابرشت) رفتار واقعي آينه‌ها را با بكارگيري ويژگيهاي فيزيكي خود فلزات در محاسبات منظور كردند و دريافتند كه مدل¬هاي سادة حالت جامد آينه فقط در فواصل بيش از µm 5 /0 با رفتار واقعي هماهنگ مي‌شوند.

مشكل ديگر كه در محاسبه نيروي مورد انتظار كازيمير براي يك سيستم واقعي وجود دارد اين است كه در واقع آزمايشها هرگز در صفر مطلق – كه در محاسبات اوليه كازيمير در نظر گرفته شده بود –انجام نمي‌شود، بلكه دماي انجام آنها دماي اتاق است. اين نوسانات گرمايي مي‌توانند با ايجاد فشار تابشي، نيروي كازيمير بزرگتري نسبت به مقدار مورد انتظار ايجاد كنند؛ نيروي كازيمير بين دو آينه تخت كه در فاصله 7 ميكرومتري يكديگر قرار دارند در دماي اتاق دو برابر بزرگتر از اين نيرو در دماي صفر مطلق است. خوشبختانه، نوسانات گرمايي در دماي اتاق فقط در فواصل بالاي μm1 قابل توجه هستند. خيلي از محققان با اين مسأله براي آينه‌هاي كاملاً بازتابنده گلاويز شده‌اند. حقيقتاً وابستگي دمايي نيروي كازيمير براي مدتها يك موضوع بحث دائم در بين گروه‌هاي تحقيقاتي بود. اكنون به نظر مي‌رسد اين تناقضات متفاوت حل شده‌است و اثر دما روي نيروي كازيمير به عنوان يك مطالعة مجزا و اضافي مورد بررسي قرار مي‌گيرد.

سومين وآخرين مشكل در محاسبه نيروي كازيمير اين است كه آينه‌هاي واقعي كاملاً صاف نيستند. اغلب آينه‌ها با لايه نشاني يك فيلم نازك فلزي روي يك پايه با روش پراكندگي ساخته مي‌شوند و فيلم‌هايي با ناهمواري تقريباً 50 نانومتر توليد مي‌شود. در حاليكه اين قبيل ناهمواري‌ها با چشم غير مسلح قابل ديدن نيست، اما اندازه‌گيري نيروي كازيمير كه خيلي به تغييرات فاصله حساس است را تحت تأثير قرار مي‌دهد.

اخيراً محي الدين و گروهش در كاليفرنيا روي تغيير شكل‌ سطوح كاركرده‌اند تا نشان دهند كه دو سطح مي‌توانند نيروي كازيمير افقي داشته باشند كه بصورت موازي با جهت سطح آينه‌ها اعمال مي‌شود. آنها در آزمايشهاي خود از آينه‌هاي موج‌دار خاصي كه سطوح آنها بصورت سينوسي انحناء داده شده بود استفاده نمودند. آنها سپس آينه‌ها را به طور موازي با يكديگر حركت دادند تا يك قله در يك آينه از قله‌ها و فضاي بين دو قله آينه ديگر بصورت متوالي عبور كند. محققين دريافتند كه نيروي افقي كازيمير به طور سينوسي با تغيير فاز بين دو موج تغيير مي‌كند. اندازه اين نيرو تقريباً ده برابر كوچكتر از نيروي كازيمير عادي بين دو آينه است كه با فاصله يكسان از هم جدا شده‌اند. اين نيروي افقي هم بر اثر نوسانات خلاء بوجود مي‌آيد.

مهران كاردر دانشمندان ايراني موسسة فناوري ماساچوست و همکارانش مقداري نظري براي نيروي بين دو آينه موج‌دار كاملاً بازتابنده حساب كرده‌اند ، در حاليكه محي‌الدين و همكارانش نيروي افقي براي آينه‌هاي فلزي را ارزيابي كردند ومطابقت خوبي با تجربه پيدا كردند.

فيزيك جديد؟

اثر كازيمير همچنين مي‌تواند در اندازه‌گيري‌هاي نيروي دقيق بين مقياسهاي نانومتري وميكرومتري نقش ايفا كند. قانون جاذبه نيوتن بارها در فاصله‌هاي ماكروسكوپي بوسيله مشاهده حركت سيارات امتحان شده‌است. اما تا به حال هيچ‌كس اين قانون را در مقياس طولي ميكروني با هيچ دقت مناسبي تصديق نكرده‌است. اين قبيل آزمايشها مهم هستند چون خيلي از مدلهاي نظري كه تلاش مي‌كنند 4 نيروي بنيادي طبيعت را متحد كنند، وجود نيروهاي ناشناخته بيشتري را كه در اين قبيل مقياس‌ها عمل مي‌كنند پيشگويي مي‌كنند. هر اختلاف بين تجربه و نظريه به وجود نيروهاي تازه‌‌اي اشاره دارد. اما ضرر نمي‌كنيم اگرهر دو مقدار را قبول كنيم، سپس با انجام اندازه‌گيري‌ها، محدوديت‌هاي تازه‌اي روي وجود تئوريهاي موجود بگذاريم.

جنز گاندلاچ و همكارانش در دانشگاه واشينگتن يك آونگ پيچشي براي تعيين نيروي گرانش بين دو جرم با فواصل 10 mm تا µm 220 را بكار برده‌اند. اندازه‌گيري‌هاي آنها مشخص كرد كه گرانش نيوتن در اين محدوده حكم فرماست. اما در فواصل كوتاهتر نيروي كازيمير حكم فرماست. درحاليكه جاشو لانگ و جان پرايس و همكارانش در دانشگاه كلورادو به‌همراه فيشباخ و همكارانش از دانشگاه پوردو تلاش مي‌كنند تا با دقت درانتخاب مواد بكار رفته در آزمايش، اثر كازيمير را حتي در آزمايشهاي زيرميليمتري گرانش حذف كنند.

اين مقاله فقط يكي از مطالعات تجربي و نظري فروان انجام شده روي اثر كازيمير را ارائه مي‌دهد؛ درحاليكه شمار زيادي از پيشرفت‌هاي جالب توجه در اين عرصه وجود دارد. براي مثال خيلي از گروه‌ها به دنبال اين موضوع مي‌گردند كه اگر جاذبه بين دو آينه، براثر ميدان مغناطيسي حاصل از بوزونهاي بدون جرم ميان دو آينه نباشد بلكه بوسيله ميدان‌هايي باشد كه از فرميونهاي جرم‌دار از قبيل كواركها و نوترونها تشكيل شده‌اند چه اتفاقي خواهد افتاد؟ ضمناً گروه‌هاي تحقيقاتي ديگري روي اثر كازيمير با توپولوژيهاي ديگر از قبيل نوارهاي موبيوس و اجسام دونات شكل مطالعه مي‌كنند.

اما برخلاف تلاش‌هاي محققين در اين عرصه، بسياري از مسائل حل نشده درباره اين اثر درون يك كره منفرد توخالي هنوز يك موضوع بحث جالب است. حتي اين اطمينان وجود ندارد كه آيا اين نيرو جاذبه است يا دافعه. هندريك كازيمير خودش درباره اين مسأله از سال 1953 هنگامي كه به دنبال يك مدل پايدار براي الكترون مي‌گشت فكر كرد. علاوه بر اين نيم قرن، احتمالاً رازهاي نيروي كازيمير براي چندين سال آينده نيز ما را سرگرم خواهد كرد.

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[EN-EZEL 13039]

فناوري نانو چيست؟

فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود.

معمولاً منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1نانو متر تا 100 نانو متر میباشد. (1 نانومتر يک ميليارديم متر است).

اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم.

واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد.

او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در کتابي تحت عنوان : «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو» بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آنرا در کتابي تحت عنوان «نانوسيستم‌ها ماشين‌هاي مولكولي چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.

هدف فناوری نانو یا نانوتکنولوژی تولید مولکولی یا ساخت اتم به اتم و مولکول به مولکول مواد و ماشین‌ها توسط بازوهای روبات برنامه‌ریزی شده در مقیاس نانومتریک است (نانومتر یک میلیاردم متر است یعنی پهنای معادل با 3 تا 4 اتم).

رایانه‌ها اطلاعات را تقریباً بدون صرف هیچ هزینه‌ای باز تولید می‌کنند. اقداماتی در دست اجراست تا دستگاههایی ساخته شوند که تقریباً بدون هزینه - شبیه عمل بیتها در رایانه - اتمها را به صورت مجزا بهم اضافه کنند (کنار هم قرار دهند). این امر ساختن خودکار فراورده‌ها را بدون نیروی کار سنتی همانند عمل کپی در ماشینهای زیراکس میسر می‌کند. صنعت الکترونیک با روند کوچک‌سازی احیاء می‌گردد و کار در ابعاد کوچکتر منجر به ساخت ابزاری می‌شود که قادر به دستکاری اتم‌های منفرد مثل پروتئین‌ها در سیب‌زمینی و همانندسازی اتم‌های خاک، هوا و آب از خودشان می‌گردد.

نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده‌های نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته‌اند

انواع رویکردهای نانو تکنولوژِی

در نتیجه ، علوم فناوری نانو عمیقا میان رشته‌ای بوده و دستاوردهای بس شگرفی برای بشریت خواهند داشت و افقهای کاملا جدیدی را برای پیشرفت و بهروزی جوامع و مبارزه موثر با بیماریها و گرسنگی خواهند گشود. رسیدن به مقیاس نانو از طریق رویکرد از پایین به بالا یکی از گزینه‌های علم و فناوری نانو است. رویکرد دیگر در علم فناوری نانو ، رویکرد از بالا یه پایین ، یا بیرون کشیدن نانو ساختارها از درون ساختارهای بزرگتر است. این رویکرد به نام برنامه کوچک سازی مشهور گشته است و همراه با رویکرد اول ، بسترهای اساسی برای پیشرفت برنامه عظیم جهانی علوم فناوری نانو هستند.

علوم فناوری نانو ، همراه با فناوری زیسی متکی بر ژنتیک مولکولی که در برنامه بزرگ ژنوم انسانی متجلی گشته است. و فناوری اطلاعات که با پیشرفت عظیم قدرت محاسباتی رایانه‌ها ، در شکل ابر رایانه‌ها سکوهای گرافیک محاسباتی و رایانه‌های فردی ، جهش‌وار به پیش می‌رود. مبانی علم و فناوری قرن بیست و یکم را تشکیل می‌دهند و سیمای پیشرفت جوامع بشری را تا حداقل پنجاه سال آینده ترسیم می‌کنند.

فناوری نانو در آینده نه چندان دور

واقعیت این است که بشر در آستانه بزرگترین تحول و دگرگونی تاریخ خود قرار دارد و این تحول همه چیز را در همه عرصه‌های زندگی بشر ، بطور انقلابی دگرگون خواهد ساخت. فناوری نانو ، جهان را در آستانه بزرگترین انقلاب تاریخ قرار داده است. در سایه انقلاب فناوری نانو توانمندیهای تازه‌ای در تولید و کاربرد ابزار میکرو الکترونیک یکی پس از دیگری پدیدار خواهد شد. با استفاده از این فناوری ابزار و وسایل لازم با بهره گیری از روشهای ساخت مولکولی مشابه با آنچه در اندام انسانی روی می‌دهد تولید می‌شوند.

پیامدهای فناوری نانو با توجه به این نکته که این فناوری می‌تواند در نقطه تلاقی دانش اطلاعات و دانش زیستی عمل نماید کاملا حیرت انگیز خواهد بود. رایانه‌های مولکولی با اجزا ارگانیک و زنده در تماس و ارتباط خواهند بود. انسانها در 25 سال آینده وسایل اطلاع رسانی شخص خود را در حالی با خود حمل خواهند کرد که آن را به نوعی پوشیده‌اند و نیروی لازم برای آن را از انرژی جنبشی ناشی از راه رفتن خود تامین می‌کنند.

محط کار ما بطور مجازی و مطابق نیاز و سلیقه ما همه جا همراه خواهد بود و مردم همه دنیا با حجم زیادی از اطلاعات در هر زمان و مکان قابل دسترسی خواهند بود. هنگام سفر نیز خودروهای رایانه‌ای و هوشمند خود راننده در ارتباط شبکه‌ای با پایگاههای مرکزی بوده و دسترسی دائمی به آخرین اطلاعات مورد نیاز امکان پذیر خواهند نمود و قبل از رسیدن به خانه و لوازم منزل و محیط خانه را با برنامه ریزی و ارتباط با یکدیگر مطابق دلخواه ما آماده خواهند کرد.

در زمینه فناوری میکرو الکترومکانیکها ما به وسایلی دست پیدا خواهیم کرد که در آنها حسگرها و فرستنده‌ها و گیرنده‌ها در حداقل اندازه خود بوده و با چنین وسایلی زندگی ما به شدت متحول خواهد شد. به عنوان نمونه هنگام بیماری پزشکان همزمان با ما و یا حتی زودتر از ما از آن آگاه خواهند شد. در زمینه فناوری زیستی امکان همانند سازی انسان و سایر موجودات زنده گزینش جنسیت و حتی صفات خاص در نوزادان فراهم شده و امکان درمان بسیاری از بیماریهای حاد و مزمن حسی عصبی با فناوری کشت سلولی مقدور خواهد شد.

چقدر کوچک است؟ نانو

تا به اینجا متوجه شدیم که علم فناوری نانو که مورد بحث ما می‌باشد، در مورد بسیار کوچک ها صحبت می‌کند. اما می‌خواهیم بدانیم چقدر کوچک؟ یک نانو عبارتست از 9-10 متر ، اگر بخواهیم این اندازه را در ذهن خود مجسم کنیم باید بدانیم که اگر تعداد یک میلیون ذره یک نانومتری را در کنار هم قرار دهیم تنها طولی برابر با یک میلیمتر بدست می‌آید. به صورت کاملا دقیق هنگامی که ما از ابعاد نانومتری صحبت می‌کنیم. منظور ما ابعادی در اندازه اتمها و مولکولها می‌باشد.

نانو تکنولوژی در ایران

برای کشور در حال توسعه ایستایی نظیر کشور ما نیز گزینش استراتژی فرا صنعتی علاوه بر حیاتی و اجتناب ناپذیر بودن آن ، این حسن را نیز دارد که توجه جامعه را از مسائلی انحرافی و مشکلات کاذبی نظیر منازعه کهنه و نخ نما شده 250 ساله طرفداران سنتگرایی و مدرنیسم ، آن هم از نوع سطحی و عوامانه و کپی برداری شده‌اش که مربوط به مناسبات سپری شده سرمایه داری تا جز (نه تجاری) و صنعتی هستند.

به یک هدف مشترک سرنوشت ساز و حیاتی ملی معطوف خواهد کرد که می‌تواند و باید همه مردم را در داخل و خارج کشور حول یک محور مشترک گرد آورد و عزم ملی برای پیشرفت و توسعه پایدار را شکل دهد، زیرا در دنیای امروزی بویژه در کشور با سابقه‌ای مثل ایران با پشتوانه یک تمدن ده هزار ساله و با آن سوبق درخشان علمی هیچکس حداقل در حرف ، مخالف علم و فناوری و ترقی و پیشرفت نیست و یا جرات ابراز آن را ندارد.

کمتر کشوری در جهان است که نیروی انسانی مستعد و شرایط و امکانات مناسب برای پیشرفت و توسعه را همانند کشور ما به یکجا داشته باشد. شاید با قرار دادن هدف شفاف و روشنی در برابر جامعه ، مردم انگیزه کافی برای جنبش و حرکت پیدا کند و اقتصاد بیمار مبتنی بر دلالی جای خود را به یک اقتصاد دانش‌ محور بدهد، مردمی که در پیدایش تمدن کشاورزی نقش برجسته‌ای داشتند و دستاوردهای آن را در سیاهترین دوره تاریخی غرب (قرون وسطی) در زیر سم ستوران قبایل وحشی مهاجم حفظ کردند و آنرا به تمدن صنعتی تحویل دادند.

اینکه این شایستگی را دارند که در ایجاد و پی ریزی یک دوره تاریخی جدید نقش برجسته‌ای ایفا کنند و از مردم هوشمند ایران غیر از این نیز انتظار نمی‌رود و تنها در اینصورت است که می‌توان انتظار داشت. نه فقط در عرصه علم بلکه در همه جنبه‌های تمدن و فرهنگ همانند دوره میترائیسم تا قرنهای اول تمدن اسلامی که سراسر مناطق شناخته شده زمین از ژاپن و چین تا انگلستان و از زنگبار تا اسکاندیناوی از تمدن ما تاثیر پذیرفتند و این بار نیز به جای انفعال و تاثیر پذیری در سراسر جهان تاثیر گذار باشیم و مهر خود را بر پای تمدن فراصنعتی بکوبیم.

چشم انداز علم نانو تکنولوژی

انقلاب جهانی تکونولوژی با تغییرات اجتماعی ، اقتصادی ، سیاسی و فردی در سراسر جهان همراه است. همچون انقلابهای کشاورزی و صنعتی در گذشته ، این انقلاب تکنولوژی نیز از پتانسیل دگرگون سازی کیفیت زندگی و طول عمر ، متحول سازی کار و صنعت ، تغییر و تبدیل ثروت ، جابجایی قدرت در سطح ملتها و در درون ملتها و افزایش تنش و تعارض برخوردار است.

پیامدهای انقلاب یاد شده بر سلامی بشر شاید شگفت آورترین آنها باشد. چرا که خط شکنیهای علمی کیفیت و طول زندگی انسان را به مراتب بهتر خواهند کرد. بیوتکنولوژی نیز ما را قادر خواهد ساخت ارگانیزمهای زنده از جمله خودمان را شناسایی نموده ، چگونگی فعالیتشان را درک کنیم، آنها را دستکاری کرده ، بهبود بخشیده و تحت کنترل در آوریم. تکنولوژی اطلاعات امروزه بویژه در کشورهای توسعه یافته تحولات انقلابی برای زندگی ما به ارمغان آورده و خود عامل توان آفرین عمده‌ای برای سایر روندها به شمار می‌رود.

تکنولوژی مواد ، تولید محصولات ، قطعات و سیستمهای ارزانتر ، هوشمندتر ، چند منظوره سازگار با محیط زیست ، ماندگارتر و سفارشی‌تر از مسیر خواهد ساخت. علاوه بر این مواد هوشمند ، ساخت و تولید چالاک و نانو تکنولوژی ، تولید وسایل را متحول ساخته و توانمندیهای آنها را بهبود بخشید. انقلاب تکنولوژی از حیث اثرات جهانی یکسان عمل نخواهد کرد و بسته به میزان استقبال از آن سرمایه گذاری و مسائل متعددی همچون بیواخلاق ، حریم خصوصی ، نابرابری اقتصادی ، تهاجم فرهنگی و واکنشهای اجتماعی تنشهای متفاوتی ایفا خواهد نمود.

اما راه بازگشتی وجود ندارد، چون برخی جوامع فرصت را غنیمت شمرده ، از انقلاب یاد شده سود برده و محیط زندگی همه جوامع را دستخوش تغییر خواهد کرد.

تاریخچه نانوتکنولوژی

نانو تکنولوژی علمی است با تاریخ تولد مشخص! چهل سال پیش ریچارد فاینمن، متخصص کوانتوم نظری و دارندهٔ جایزهٔ نوبل، در هنگام گرفتن جایزه نوبل خود، نظریه‌ی جدیدی مطرح کرد. او در سخنرانی معروف خود در سال ۱۹۵۹ با عنوان "آن پایین فضای بسیاری هست"

به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی درآن زمان اظهار داشت: "اصول فیزیک، تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، مخالفتی با ساختن اتم به اتم چیزها ندارد." او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته‌اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاس‌های کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آنها را کوچک و کوچکتر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقیشان در لبه‌های نامعلوم کوانتوم نزدیک خواهند بود، بطوری که یک اتم را در مقابل دیگری به گونه‌ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول ممکن را ایجاد کنیم.

با استفاده از این فرم‌های بسیار کوچک، چه وسایلی میتوانیم ایجاد کنیم؟

فاینمن در ذهن خود یک "دکتر مولکولی" تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصربه فرد کوچکتر است و میتواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلو‌ل‌ها و یا انجام اعمال ترمیمی و بهطور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد. در بحبوحه سال‌های صنعتی کلمه "بزرگ" از اهمیت ویژهای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژههای مهندسی بزرگ و غیره حتی کامپیوترها در دهه ۱۹۵۰ تمام طبقات ساختمان را اشغال میکردند. ولی از وقتی فاینمن نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی بهسوی کوچک شدن در پیش گرفت.

دکتر مینسکی تفکرات بسیار باروری داشت که میتوانست به اندیشه های فاینمن قوت ببخشد.مینسکی پدر یابنده هوشهای مصنوعی دهه 70-1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می شد ، رهبری میکرد.

در اواسط دهه ۷۰،اریک درکسلر یک دانشجوی فارغ التحصیل بود،مینسکی را به عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان نامه اش انتخاب کرد

و او نیز این مسئولیت را بر عهده گرفت.درکسلر سخت به وسایل کوچک فاینمن علاقه مند شده بود و قصد داشت تا در مورد توانایی های آنها به کاوش بپردازد.

مینسکی نیز با وی موافقت کرد.

درکسلر در اوایل دهه ۸۰، درجه استادی خود را در رشته علوم کامپیوتر دریافت کرده بود و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود. او افکار جوان ترها را با یک سری ایده ها‌ که خودش "نانوتکنولوژی" نامگذاری کرده، مشغول میداشت.

وی اولین مقاله علمی خود را در مورد" نانوتکنولوژی مولکولی "در سال ۱۹۸۱ ارایه داد. او کتاب:

Engine of Creation:The Coming Era of Nanotechnology

را در سال ۱۹۸۶ به چاپ رساند.درکسلر تنها درجه دکتری در نانوتکنولوژی را در سال ۱۹۹۱ از دانشگاه MIT

دریافت داشت. او یک پیشرو در طرح نانوتکنولوژی است و هماکنون رئیس انستیتو Foresight و Research Fellow

. میباشد

[EN-EZEL 13039]

نانوتکنولوژی انقلاب صنعتی آینده:

کاربردهای نانوتکنولوژی

علوم و فناوری نانو، عنصری اساسی در درک بهتر طبیعت در دهه‌های آتی خواهد بود. از جمله موارد مهم در آینده، همکاریهای تحقیقاتی میان‌رشته‌ای، آموزش خاص و انتقال ایده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشی از تأثیرات و کاربردهای نانوتکنولوژی بهشرح زیر می‌باشد:

نانوتکنولوژی، تغییر بنیادی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان سنتز بلوک‌های ساختمانی نانو با اندازه و ترکیب به دقّت کنترل‌شده و سپس چیدن آنها در ساختارهای بزرگتر، که دارای خواص و کارکرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آنها ایجاد می‌کند. محقّقین قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نبوده‌است. برخی از مزایای نانوساختارها عبارتست از: مواد سبک‌تر، سخت‌تر و قابل برنامه‌ریزی؛ کاهش هزینه عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنّی؛ ابزارهایی نوین بر پایهٔ اصول و معماری جدید؛ بکارگیری کارخانجات مولکولی یا خوشه‌ای که مزیّت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.

پزشکی و بدن انسان:

رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستمهای زنده را اداره می‌کند. یعنی مقیاسی که شیمی]، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت درحال گرایش هستند.

فراتر از سهل‌شدن استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می‌تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو

. تهیه کند، که به‌نحو حیرت‌انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد

*مواد زیست‌سازگار با کارآیی بالا، از توانایی بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعّال، می‌توان برای اعمال نقش تشخیصی(مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی‌سازی بکار می‌رود) درون سلو‌ل‌ها وارد نمود.

*افزایش توان محاسباتی بوسیله نانوتکنولوژی، ترسیم وضعیت شبکه‌های ماکرومولکولی را در محیط‌های واقعی ممکن می‌سازد. اینگونه شبیه‌سازی‌ها برای بهبود قطعات کاشته‌شده زیست‌سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامی خواهدبود.

دوام‌پذیری منابع:

کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک

نانوتکنولوژی منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهدداد. همچنین فنّاوری‌های جدید، امکان بازیافت و استفاده مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند کرد. در زمینه محیط زیست، علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ای در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می‌دهد؛ در ایجاد و درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده‌ها؛ در توسعه فنّاوری‌های "سبز" جدید که محصولات جانبی ناخواسته کمتری دارند و یا در جریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژی توان حذف آلودگی‌های کوچک از منابع آبی (کمتر از ۲۰۰ نانومتر) و هوا (زیر ۲۰ نانومتر) و اندازه‌گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگتر را دارد.

در زمینه انرژی، نانوتکنولوژی می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ای کارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال، شرکت‌های مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل‌ها شود. استفاده گسترده از این نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند سالیانه ۵٬1 میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرف بنزین به ‌همراه داشته‌باشد

همچنین انتظار می‌رود تغییرات عمده‌ای در فنّاوری روشنایی در ۱۰ سال آینده رخ دهد. می‌توان نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانیها) را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در امریکا، تقریبا" 20% کل برق تولیدی، صرف روشنایی می‌شود. مطابق پیش‌بینی‌ها در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده، پیشرفت‌هایی از این دست می‌تواند مصرف جهانی را بیش از 10% کاهش دهد که ۱۰۰ میلیارد دلار در سال صرفه‌جویی و ۲۰۰ میلیون تن کاهش انتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت.

هوا و فضا:

محدودیت‌های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورای آن، و علاقه به فرستادن فضاپیما برای مأموریت‌های طولانی به مناطق دور از خورشید، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاری، امید حل این مشکل را بوجود آورده‌است.

نانوساختن

همچنین در طرّاحی و ساخت مواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنیاز برای هواپیماها، راکت‌ها، ایستگاههای فضایی و سکّوهای اکتشافی سیّاره‌ای یا خورشیدی، تعیین‌کننده است. همچنین استفاده روزافزون از سیستم‌های کوچک‌شده تمام خودکار، منجر به پیشرفت‌های شگرفی در فنّاوری ساخت و تولید خواهدشد. این مسأله با توجه به اینکه محیط فضا، نیروی جاذبه کم و خلأ بالا دارد، موجب توسعه نانوساختارها و سیستم‌های نانو –که ساخت آنها در زمین ممکن نیست- در فضا خواهدشد.

امنیت ملّی

برخی کاربردهای دفاعی نانوتکنولوژی عبارتند از: تسلط اطّلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته بعنوان یک قابلیت مهم نظامی، امکان آموزش مؤثّرتر نیرو، به کمک سیستم‌های واقعیت مجازی پیچیده‌تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری، استفاده بیشتر از اتوماسیون و رباتیک پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی، دستیابی به کارآیی بالاتر(وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه‌های نظامی و در عین‌حال تعداد دفعات نقص فنّی کمتر و هزینه کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته‌ای، بهبود طرّاحی در سیستم‌های مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاح‌های هسته‌ای، تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستم‌های دفاع هسته‌ای. در بسیاری موارد، فرصت‌های اقتصادی و نظامی مکمّل هم هستند. کاربردهای دراز مدت نانوتکنولوژی در زمینه‌های دیگر، پشتیبانی کننده امنیت ملّی است و بالعکس.

کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت الکترونیک

ذخیره‌سازی اطلاعات در مقیاس فوق‌‌العاده کوچک:

با استفاده از این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات را در حد ۱۰۰۰ برابر یا بیشتر افزایش داد و نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی شود. ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچ مربع برسد، و این امر موجب ذخیره‌ سازی ۵۰ عدد" دی وی دی "

یا بیشتر در یک هارد دیسک با ابعاد یک کارت اعتباری می‌شود. ساخت تراشه‌ها در اندازههای فوقالعاده کوچک به‌عنوان مثال در اندازههای 32 تا ۹۰ نانومتر، تولید دیسک‌های نوری ۱۰۰ گیگابایتی در اندازه های کوچک نیز میباشد.

سازندگان تجهیزات الکترونیکی ، علاقه بسیاری به کوچک کردن ابعاد و بالا بردن قدرت محاسبات این تجهیزات دارند. ولی این امر با استفاده از فناوریهای معمولی تقریبا به مرز نهایی خود نزدیک شده است. اما فناوری نانو ، راه دیگری را پیش پا گذاشته و می‌توان گفت دنیای الکترونیک را دگرگون ساخته است. با استفاده از این فناوری ، نسل جدیدی از رایانه‌ها به نام رایانه کوانتومی به بازار خواهد آمد، که تقریبا 1000 برابر رایانه‌های امروزی قدرت خواهد داشت! با استفاده از این رایانه‌ها ، سرعت دستیابی به اطلاعات صدها برابر شده و طبعا برتری اطلاعاتی با دارندگان این تجهیزات خواهد بود.

فناوری نانو و شیمی

با استفاده از فناوری نانو می‌توان کاتالیزورهایی با نسبت سطح به حجم بسیار بالا تولید کرده و راندمان را در واحدهای شیمیایی به میزان بسیار زیادی افزایش داد. سلولهای خورشیدی کوانتومی با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت تمیز ، نسل جدید باتریها ، پوششهای بسیار مقاوم ، رنگهای بی‌نیاز از شستشو و تحولات خارق‌العاده دیگر در دنیای شیمی و تولید ، از دیگر کاربردهای فناوری نانو ، می‌باشند که قابلیت ایجاد تحول در نحوه زندگی انسان خواهد داشت. به همین ترتیب ، می‌توان کاربردهای بسیاری را در سایر شاخه‌های علوم و فناوری برای فناوری نانو نام برد.

فناوری نانو و پزشکی

همانگونه که می‌دانید روش معمولی درمان دارویی ، بدین صورت است که ماده موثر را وارد بدن می‌کنند و این ماده علاوه بر سلولهای مریض به سلولها و بافتهای سالم بدن نیز سرایت می‌کند. این امر ، باعث مصرف بسیار بالای دارو شده و مهمتر اینکه موجب آسیب رساندن به بافتهای سالم بدن نیز می‌گردد. محققان با استفاده از فناوری نانو ، در حال ساخت کپسولهایی با ابعاد نانومتری هستند که علاوه بر اندازه غیر قابل تصورشان قدرت تشخیص بافتهای مریض را داشته ، دقیقا روی این بافتها قرار گرفته و مقدار داروی لازم را به آنها می‌رسانند.

این پدیده را دارو رسانی

گویند. فناوری نانو همچنین راه را برای ساخت اندامکهای سازگار با بدن بسیار هموارتر ساخته و بسیاری از امراض غیر قابل علاج را درمان پذیر خواهد کرد. در مورد درمان سرطان نیز محققان در حال ساخت نانو ذراتی هستند که به محض ورود به بدن ، بافتهای سرطانی را حتی اگر به اندازه چند سلول باشند، شناسایی کرده و از بین می‌برند. این امر موجب خواهد شد که بافتهای سرطانی در همان روزهای ابتدای شکل گیری، شناسایی شده و از بین بروند. بطور کلی در سالهای آینده پیشگیری ، تشخیص و درمان بیماریها نسبت به آنچه امروزه به عنوان پزشکی خوانده می‌شود، بسیار متفاوت خواهد شد.

فناوری نانو و حمل و نقل

مواد جدیدی که از نانو ذرات ساخته شده‌اند، به میزان چشم گیری موجب کاهش وزن وسایل نقلیه خواهند شد. در خودروهای نسل آینده ، بجای فولاد ، از مواد مرکب یا نانو کامپوزیتهایی استفاده می‌شود که وزنی بسیار ناچیز و استحکام حیرت انگیز دارند (نسبت استحکام به وزن در این مواد در مقایسه با فولاد چند صد برابر بیشتر است).

کاهش وزن در وسایل نقلیه یعنی دستیابی به سرعتهای بالاتر ، کاهش مصرف سوخت ، کاهش تولید آلاینده‌ها و هزاران منفعت دیگر که به یمن کاهش آلودگی ، عاید بشر خواهد شد. هم‌اکنون با استفاده از این فناوری ، لاستیکهایی ساخته می‌شود که با دارا بودن درصدی از خاک رس ، مقاومت به سایش بسیار بالایی داشته و عمری چند برابر لاستیکهای معمولی دارند.

نانوتکنولوژی و صنعت نفت» «

فناوری نانو میتواند اثرات قابل توجهی در صنعت نفت داشته باشد، در مطلب زیر بعد از اشاره به برخی از این تأثیرات، تعدادی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت نفت بویژه در بحث آلودگی محیط زیست و نیز سنسورهای نانو به طور مختصر معرفی گردیده است

مقدمه هنگامی که ریچارد اسملی

برندة جایزة نوبل، بالک مینسترفلورسنس را در سال 1985 در دانشگاه رایس کشف نمود،‌ انتظار اندکی داشت که تحقیق او بتواند صنعت نفت را متأثر سازد. سازمان انرژی آمریکا

سرمایه‌گذاری خود را در قسمت فناوری نانو با 62 درصد افزایش داد تا مطالعات لازم در زمینة‌ موادی با نام‌های باکی‌بال‌ها

و باکی‌تیوب‌ها

استوانه‌های کربنی که دارای قطر متر می‌باشند صورت گیرد. نانولوله‌های کربنی با وزنی در حدود وزن فولاد، صد برابر مستحکم

تر از آن بوده، دارای رسانش الکتریکی معادل با مس و رسانی گرمایی هم ارز با الماس می‌باشند. نانو*****ها می‌توانند به جداسازی مواد در میدان‌های نفتی کمک کنند و کاتالیست‌های نانو می‌توانند تأثیر چندین میلیارد دلاری در فرآیند پالایش به‌دنبال داشته باشند.

از سایر مزایای نانولوله‌های کربنی می‌توان به کاربرد آن‌ها در تکنولوژی اطلاعات نظیر ساخت پوشش‌های مقاوم در مقابل تداخل‌های الکترومغناطیسی، صفحه‌های نمایش مسطح، مواد مرکب جدید و تجهیزات الکترونیکی با کارآیی زیاد اشاره نمود.

علم نانو یک تحول بزرگ در مقیاس بسیار کوچک

بسیاری از محققان و سیاستمداران جهان معتقدند که علم نانو می‌تواند تحولات اساسی در صنعت جهانی ایجاد نماید صنعت نفت نیز از پیشرفت این تکنولوژی بهره‌مند خواهد گشت.

علم نانو می‌تواند به بهبود تولید نفت و گاز با تسهیل جدایش نفت وگاز در داخل مخزن کمک نماید. این کار با درک بهتر فرآیندها در سطوح مولکولی امکانپذیر می‌باشد. با توجه به اینکه نانو مربوط به ابعادی در حدود متر می‌باشد، نانوتکنولوژی به مفهوم ساخت مواد و ساختارهای جدید توسط مولکول‌ها و اتم‌ها در این مقیاس می‌باشد.

خوشبختانه کاربردهای عملی نانو در صنعت نفت جایگاه‌ ویژه‌ای دارند. نانوتکنولوژی دیدگاه‌های جدید جهت استخراج بهبود یافته نفت فراهم کرده است. این تکنولوژی به جدایش موثرتر نفت و آب کمک می‌کند . با افزودن موادی در مقیاس نانو به مخزن می‌توان نفت بیشتری آزاد نمود. همچنین می‌توان با گسترش تکنیک‌های اندازه‌گیری توسط سنسورهای کوچک،‌ اطلاعات بهتری درباره مخزن بدست آورد

مواد نانو

صنعت نفت تقریباً در تمام فرآیندها احتیاج به موادی مستحکم و مطمئن دارد. با ساخت موادی در مقیاس نانو می‌توان تجهیزاتی سبکتر، مقاومتر و محکم‌تر از محصولات امروزی تولید نمود. شرکت نانوتکنولوژی "جی پی"

در هنگ‌کنگ یکی از پیشگامان توسعه کربید سیلیکون، یک پودر سرامیکی در ابعاد نانو می‌باشد.

با استفاده از این پودرها می‌توان مواد بسیار سختی تولید نمود. این شرکت در حال حاضر مشغول مطالعه و تحقیق بر روی سایر مواد مرکب می‌باشد و معتقد است که می‌توان با نانوکریستال‌ها تجهیزات حفاری بادوامتر و مستحکم‌تری تولید کرد. همچنین متخصصان این شرکت یک سیال جدید حاوی ذرات و نانوپودرهای بسیار ریز تولید نموده‌اند که به‌طور قابل توجهی سرعت حفاری را بهبود می‌بخشد. این مخلوط آسیب‌های وارده به دیواره مخزن در چاه را حذف نموده و قابلیت استخراج نفت را افزایش می‌بخشد.

آلودگی

آلودگی توسط مواد شیمیایی و یا گازهای آلاینده یک مبحث بسیار دشوار در تولید نفت و گاز می‌باشد. نتایج بدست‌آمده از تحقیقات دانشمندان حاکی از آن است که نانوتکنولوژی می‌تواند تا حد مطلوبی به کاهش آلودگی کمک کند. در حال حاضر *****ها و ذراتی با ساختار نانو در حال توسعه می‌باشند که می‌توانند ترکیبات آلی را از بخار نفت جدا سازند. این نمونه‌ها علیرغم اینکه اندازه‌ای در حدود چند نانومتر دارند، دارای سطح بیرونی وسیعی بوده و قادر به کنترل نوع سیال گذرنده از خود می‌باشند. همچنین کاتالیست‌هایی با ساختار نانو جهت تسهیل در جداسازی سولفید هیدروژن، آب، مونوکسیدکربن، و دی‌اکسید کربن از گاز‌طبیعی در صنعت نفت بکار گرفته می‌شوند. در حال حاضر مطالعاتی بر روی نمونه‌هایی از خاک رس در ابعاد نانو و جهت ترکیب با پلیمرهایی صورت می‌پذیرد که بتوانند هیدروکربن‌ها را جذب نمایند. بنابراین می‌توان باقیمانده‌های نفت را از گل حفاری جدا نمود.

سنسورهای جدید در خدمت بهبود استخراج نفت

براساس آخرین اطلاعات چاپ شده توسط سازمان انرژی آمریکا، استخراج نفت در حدود دو سوم از چاه‌های نفت آمریکا اقتصادی نمی‌باشد. با توجه به دما و فشار زیاد در محیط‌های سخت زیرزمینی، سنسورهای قدیمی الکتریکی و الکترونیکی و سایر لوازم اندازه‌گیری قابل اعتماد نمی‌باشند و در نتیجه شرکت‌های استخراج‌ کنندة‌ نفت در تهیه ‌اطلاعات لازم و حساس جهت استخراج کامل و مؤثر نفت از مخازن با برخی مشکلات مواجه می‌باشند

در حال حاضر محققان در آزمایشگاه فوتونیک دانشگاه صنعتی ویرجینیا در حال توسعه یک‌سری سنسورهای قابل اعتماد و ارزان از فیبرهای نوری جهت اندازه‌گیری فشار، دما، جریان نفت و امواج آکوستیک در چاه‌های نفت می‌باشند. این سنسورها به‌علت مزایایی نظیر اندازة کوچک ،‌ایمنی در قبال تداخل الکترومغناطیسی ، قابلیت کارآیی در فشار و دمای بالا و همچنین محیط‌های دشوار، مورد توجه بسیار قرار گرفته‌اند. از همه مهم‌تر اینکه امکان جایگزینی و تعویض این سنسورها بدون دخالت در فرآیند تولید نفت و باهزینة‌ مناسب فراهم می‌باشد. در حال حاضر عمل جایگزینی و تعویض سنسورهای قدیمی در چاه‌های نفت میلیون‌ها دلار هزینه در پی دارد. سنسورهای جدید از نظر تولید بسیار مقرون ‌به صرفه بوده و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری ارائه می‌دهند.

انتظار می‌رود که تکنولوژی این سنسورها تولید نفت را با ارائه اندازه‌گیری‌های دقیق و قابل اعتماد و کاهش ریسک‌های همراه با اکتشاف و حفاری نفت بهبود بخشد. همچنین سنسورهای جدید به‌علت برخی کاربردهای ویژه نظیر استخراج دریایی و افقی نفت، جایی که بکاربستن سنسورهای قدیمی در چنین شرایطی بسیار مشکل می‌باشد، از توجه ویژه‌ای برخوردارند.

[EN-EZEL 13039]

نانوتکنولوژی و افزایش بازده موتورها

محققین دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز در راس یک برنامه همکاری به منظور توسعه فناوری جدیدی جدیدی جهت افزایش بازده

موتور های احتراق داخلی قرار دارند.

این فناوری قرار است حرارت خروجی از موتور را به جریان الکتریکی تبدیل نماید.این پروژه از مهندسی نانومتری مواد ، جهت تبدیل مستقیم انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی استفاده خواهد نمود.

اشاره‌اي به کاربردهاي فناوري نانو در صنعت خودرو

امروزه فناوري نانو در بخش‌هاي مختلفي از صنعت خودروسازي وارد شده است که غفلت از آن باعث عقب‌ماندگي کشور در صنعت خودروسازي مي‌گردد. اين فناوري عامل بسيار مهمي در توليد خودروهاي کم مصرف‌تر و مرغوب‌تر خواهد بود.

از عوامل کليدي در صنعت خودرو مي‌توان به موارد زير اشاره کرد:

کاهش آلايندگي و مصرف سوخت*

بازيافت *

ايمني *

بهبود عملکرد و ا فزايش کارايي موتور *

زيبايي گرايي*

بازارهاي بخش‌هاي فناوري نانو در صنعت خودرو مطابق تحقيقات انجام شده، بصورت ذيل مي‌باشد:

توليد و ذخيره انرژي : پيل‌هاي سوختي ، پيل‌هاي خورشيدي ، کاتاليزورهاي گازوئيلي و بنزيني ،ذخيره‌سازي انرژي

مواد نانوساختار – نانوکامپوزيت‌ - نانوذرات:نانوساختارهاي سبک وزن،مواد مقاوم در برابر آتش و حرارت،افزايش استحکام و بهبود پايداري

رنگ‌ها و پوشش‌هاي نانوساختار و هوشمند،خود تميز شونده‌ها،مقاومت به خراش،عملکرد نوري پوشش‌ها،مواد قابل برنامه‌ريزي

حسگرها و نمايشگرهاي دقيق:نمايشگرهاي حرکت،نمايشگرهاي فشار،نمايشگرهاي شيب،سيستم‌هاي بيومتريک،حسگرهاي جوي

نانوالکترونيک:مديريت هوشمند موتور،سيستم روشنايي،الکترونيک در دماي بالا،کنترل امنيت،باطري‌هاي با طول عمر طولاني

مواد و پوشش‌ها:پوشش‌هاي نانوکامپوزيتي با اصطکاک پائين،پوشش‌هاي نانوکامپوزيتي مقاوم به سايش،پوشش‌هاي مقاوم به حرارت

کاربردهاي زيستي:تجهيزات بهداشتي،سيستم‌هاي امداد،طراحي زيستي

توليد:اندازه‌گيري و کنترل،اداوات، ابزار و ماشين‌ها،اتوماسيون

محيط زيست:فناوري زيست محيطي،بازيافت،سوخت

ابزارهاي نانو و فناوري‌هاي متقارب در صنعت خودرو:فناوري بر اساس نانولوله‌هاي کربني،مدل سازي و شبيه‌سازي،نانوحسگرها و محرک‌ها

اسپينترونيک و نانومغناطيس

نتیجه گیری

اساسأ دانشمندان در 300 سال گذشته، دنیا را با فرمولهای مختلف توصیف کرده اند، و اگر ژنتیک یکی از علومی بوده است که از دانش برای نوآفرینی بخشی از واقعیت طبیعی با کنترل قادر شده است، ننوتک میتواند همه جهان را از نو به شکل هوشمندانه خلق کند، و میتواند محیطی برای ابزارهای هوشمند خلق کند که در ارتباط متقابل موثر با دنیای فیزیکی قرار گیرند، و طبیعت را به واقعیت ثروت زا برای نسل بشر مبدل کنند، و در عین حال به ما کمک کنند که به فراسوی محدودیت های بیولوژیک خود برویم، و با مسائلی نظیر سرطان به طور موثر دست و پنجه نرم کنیم. در این عرصه فرصت های بسیاری برای بشریت نهفته است، و ترک این عرصه دانش میتواند به هر ملت و کل جهان لطمه زده و توسعه جامعه فراصنعتی در سطح جهانی را کُند کند. به طور خلاصه، نانوتکنولوژی به تاثیر ابزار هوشمند برروی زندگی بشر و جهان گره خورده،و مشترکا ً پتانسیل های عظیم فراروی بشریت و جهان را ترسیم میکنند.

[EN-EZEL 13039]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

پژوهشگران موسسه نانو تک (Nano Tech)در دانشگاه تگزاس در زمینه تهیه الیاف از نانو لوله های کربنی به پیشرفت های چشمگیری دست یافته اند. این الیاف محکم و فوق العاده انعطاف پذیر بوده و از نظر حرارتی و الکتریکی رساناست.

این پیشرفت علمی که با کوچک کردن ابعاد فن آوری قدیمی مورد استفاده در ریسندگی پشم و کتان امکان پذیر شده و نتیجه همکاری غیر معمولی بین کارشناسان فن آوری نانو UTD و متخصصان ریسندگی پشم سازمان تحقیقات علمی و صنعتی کشورهای مشترک المنافع (CSIRO) در استرالیاست. نتایج پژوهشهای این گروه درمجلات علمی منتشر شده است.

فرصت های تجاری ناشی از این کشف، به واسطه کاهش هزینه ای نانو لوله های چند لایه ای تابیده شده درمقایسه با نانو لوله های تک لایه ای (که بیشتر مطالعه شده اند) افزایش خواهد یافت. نانو لوله تک لایه یک استوانه منفرد گرافیتی است درحالی که نانو لوله چند لایه، شامل ردیف های متحدالمرکز از همان استوانه هاست که سطح مقطع آن شبیه به حلقه های تنه درخت است.

UTD و CSIRO قصد دارند دراین رابطه حق امتیاز اختراعی با بیش از 200 ادعا ثبت کنند تا فن آوری ریسندگی نانو لوله های کربنی را حفظ نمایند و آن را به نانو تسمه ها و نانو الیاف ابر رسانا، نیمه رسانا و فلزی گسترش دهند.

این ثبت اختراع زمینه به کارگیری این نوآوری درکاربردهایی همانند ماهیچه های مصنوعی، ابرخازن ها، جلیقه های ضد گلوله، لوله های حرارتی و بسیاری کاربردهای بالقوه دیگر است.

ری باومن (Ray Baughman) متخصص ریسندگی پشم در CSIRO می گوید : " ما معتقدیم که الیاف نانو لوله های ما درکم تر از 5 سال می تواند در کاربردهای مهمی جنبه تجاری پیدا کند و بسیاری از شرکت های کوچک و بزرگ برای کمک به تحقق این موضوع همکاری می کنند". با همکاری های CSIRO آزمایشگاههای دولتی آمریکا و شرکت ها تلاش برای گسترش این فرآیند و بهینه سازی ویژگی های این مواد برای کاربردهای مورد نظر اولیه ادامه خواهد یافت.

مبانی فیزیکی و شیمیایی جالب این فرآیند همانند چگالش ناشی از کشش و تغییرات ویژگی های انتقال حرارت و الکتریسیته مرتبط با آن، کاربردهای شگفت انگیز این الیاف را تکمیل می کنند.

پژوهشگران بعضی از کاربردهای متنوع این الیاف جدید را مشخص کرده اند از جمله کامپوزیت های سازه ای محکم و چقرمه با قابلیت کاهش ارتعاشات مکانیکی، لباس های ضد گلوله ، تجهیزات جذب فرکانس های رادیویی و مایکروویو و لوله های حرارتی که هم استحکام سازه ای و هم پخش حرارت را تامین می کنند.

منبع : فصلنامه كامپوزيت