X
تبلیغات
رایتل
گوناگون...از همه جا از همه رنگ
یکشنبه 2 فروردین‌ماه سال 1388
نانو فناوری به زبان ساده

فنآوری نانو به دلیل پتانسیل بسیار بزرگی که برای ایجاد تغییرات در زندگی انسان ها دارد در دو دهه گذشته مورد توجه بسیاری از دانشمندان و پژوهشگران قرارگرفته است. فنآوری نانو یا تسلط انسان بر اتم پیامدهای بسیار عظیمی در پی خواهد داشت. اما هنوز کار بر روی این فنآوری در آزمایشگاه ها در جریان است و  قدرت  آن به حدی که امروز می توانیم تصور و تجسم کنیم نرسیده است. بنابراین تنها راه دانشمندان و محققان برای بررسی این تاثیرات و تغییرات نوشتن سناریوهای احتمالی است

 به طور کلی کلمه نانو یعنی یک میلیاردم هر مقیاسی. دانشمندان وقتی از فنآوری نانو صحبت می کنند عمدتا" منظورشان یک میلیاردیم متر می باشد. فنآوری نانو از درون فنآوری زیستی یا بیوتکنولوژی به دنیا معرفی شده است. دانشمندی به نام اریک درکسلر  در دانشگاه MIT در سال 1986 کتابی تحت عنوان "موتورهای آفرینش" نوشت. او در این کتاب نحوه ساخت پروتئین در سلول ها را  شرح می دهد. در سلول های بدن جانداران یک ماشین مولکولی به نام ریبوزوم وجود دارد. هر ریبوزوم یک ماشین مولکولی بسیار کوچک با عرض 20 نانو متر است که پروتئین های لازم را برای بدن  می سازد. در واقع ریبوزوم با استفاده از اطلاعات ژنتیکی هر فرد مولکول ها و اتمهای هیدروژن، اکسیژن، کربن و غیره را که در سیتوپلاسم سلول وجود دارند به هم وصل کرده و زنجیره اسیدهای آمینه را تشکیل می دهد . اسیدهای آمینه خود مواد اولیه ساخت پروتئین ها می باشند. آقای درکسلر با توضیح چنین مکانیزمی در بدن هر موجود زنده چنین نتیجه می گیرد که انسان می تواند با الگو برداری و تقلید از چنین مکانیزمی در دنیای غیر زنده ماشین های مولکولی بسازد. وی معتقد است که می توان ماشین های مونتاژکننده مولکولی ساخت. با استفاده از این ماشین ها می توان درست شبیه سلول های بدن اتم ها و مولکول ها را مطابق الگوهای مشخص به هم وصل کرده و ساختار ماده مورد نظر را ایجاد کرد. مثلا چنانچه ساختار اتمی خاصی را برای تهیه یک فولاد بسیار مرغوب بدانیم می توانیم اتمهای کربن، آهن وسایر عناصر آلیاژی را  با توجه به همان الگوی خاص به طور یک به یک به هم وصل کرده و به آن فولاد با خاصیت مورد نظر برسیم. وقتی ما بتوانیم اتم یا مولکول را به صورت منفرد و مجزا بدست آوریم در این حالت می توانیم "هر آنچه را که اراده می کنیم" بسازیم.

همه فنونی که انسان در طول تاریخ صنعت برای تولید قطعات مختلف استفاده کرده است مانند ذوب کردن، چکش کاری، و قالب گیری به منظور تغییر چیدمان اتم های آن ماده بوده است. حرارت دادن به مواد جامد برای ذوب کردن آنها باعث فعال شدن اتمها شده و موجب تغییر حالت ماده از جامد به مایع می شود.  سپس هنگام انجماد در قالب مورد نظر نظم جدید و دلخواه به اتمها داده می شود. اگر  بتوانیم اتمها را به صورت یک به یک و مطابق میل خود در نظم دلخواه  قرار دهیم آنگاه همه مراحل ذوب، چکش کاری و غیره را حذف کرده و می توانیم مستقیما" قطعه مورد نظر خودمان را با کیفیت بسیار عالی بسازیم

علاوه بر این وقتی به دنیای بسیار بسیار ریز نانو وارد شویم می توانیم روبات هایی در اندازه نانو و میلی متر بسازیم و از آنها برای حفظ سلامتی خودمان استفاده کنیم. ما می توانیم این روباتهای ریز را که در حد و اندازه ویروس ها هستند با سرنگ به بدن خود تزریق کرده و آنها را وارد سیستم گردش خونمان کنیم یا اگر از آمپول می ترسیم به جای تزریق کپسول روبات بخوریم. این روباتها  تحت فرمان خودمان هستند و اگر رگی گرفته باشد آن را پاک کرده و از سکته قلبی و مغزی جلوگیری می کنند و حتی به صورت برنامه ریزی شده برای مبارزه با بیماریهائی همچون ایدز یا سرطان بکار گرفته می شوند

روند فنآوری به چه سمتی است؟

آینده پژوهان معتقدند که دو دهه اول قرن بیست و یکم عصر فنآوری زیستی است. یعنی تا سال 2020 بیشتر پیشرفتهای مورد انتظار و جهش های عظیم در فنآوری زیستی رخ  خواهد داد. زیرا موضوعاتی همچون شناخت سلول ها و اندام های بدن انسان، تهیه سلول های بنیادین، و ژن درمانی از سالهای میانی قرن بیستم مورد توجه محققان بوده اند . اما از سال 2020 به بعد عصر فنآوری نانو شروع خواهد شد. ریموند کورزویل دانشمند تحلیلگر فنآوری و متخصص در امور هوش مصنوعی به همراه چند تن از همکاران خود تحقیقی را در مورد فنآوری های مختلف مخصوصا" الکترونیک، دیجیتال و همچنین فنآوری های مکانیکی انجام داده اند. بر اساس این تحقیق آنها متوجه شده اند که در هر دهه به میزان 5.6% از اندازه و ابعاد تجهیزات کاسته شده است. بنابراین اگر این روند ادامه یابد از سال 2020  به بعد فنآوری نانو حرف اول را در جهان خواهد زد

تعریف ساده تر فنآوری نانو

به هر فنآوری که با ابعاد 100 نانومتر و کوچکتر از آن سر و کار دارد فنآوری نانو می گویند. برای تجسم بهتر می توان موی انسان را مثال زد که قطر آن تقریبا 80 هزار نانومتر است. یعنی فنآوری نانو از دنیائی بسیار کوچکتر از قطر موی انسان صحبت می کند. در تعریف دیگر  هر گونه روش طراحی و ساخت ماشین هائی که قادر باشند اتصالات اتمی و شیمیائی اجسام مختلف را بصورت تعریف شده و مطابق میل ما ایجاد کنند فنآوری نانو می گویند. با استفاده از این تکنیک می توانیم اتصالات اتمی را یک به یک به هر صورتی که مورد نظر ماست تعریف کنیم و به خاصیت و جسم مورد نظر مان دست یابیم.  بنابراین عیوب ساختاری مواد مختلف را که ناشی از فرایندهای ساخت متداول امروزی است می توانیم بطور کامل حذف کنیم. مثلا" می توانیم فولادی بسازیم که استحکام بسیار بالائی داشته باشد و در عین حال خیلی هم سبک باشد. بنابراین در عصر فنآوری نانو می توانیم به جای ساختن برجهای 400 متری برجهای 100 کیلومتری بسازیم طوری که نتوانیم طبقه بالای برج را از پائین آن ببینیم. البته در عصر فنآوری نانو نمی توان از قوانین حاکم بر طبیعت فرار کرد. مثلا نمی توان قوانین ترمودینامیک را نقض کرد. طبق این قانون اگر حجم ثابتی از یک گاز را حرارت دهیم حجم آن افزایش خواهد یافت و نه کاهش. افزایش حجم گاز به خاطر حرارت قانون ذاتی حاکم بر طبیعت است و نمی توان آن را با فنآوری نانو عوض کرد. همینطور اگر ساختمان اتمی فولاد را بدانیم و مطابق آن اتم های آهن را کنار یکدیگر بچینیم دیگر نمی توانیم مس بدست آوریم و محصول ما همان فولاد خواهد بود