نانوتکنولوژی به زبان ساده

تعریف فناری نانو با توجه به ماهیت و زمینه های گسترده ی فعالیت آن در عین سادگی، بسیار دشوار است و شاید بتوان گفت هنوز تعریف کامل و جامعی که بیان کننده تمام خصوصیات این پدیده باشد، وجود ندارد . با وجود این در اینجا به چند تعریف اشاره می کنیم.
نانو تکنولوژی تولید مولکولی (یا به زبان ساده تر) ، ساخت اشیاء اتم به اتم، مولکول به مولکول توسط بازوی روبات های برنامه ریزی شده در مقیاس نانومتریک است . نانو از لغت یونانی  nanos به  معنی کوتاه قد و یا کوتوله گرفته شده است. در مقیاس عملی یک نانومتر معادل یک میلیاردیم مترمی باشد. اندازه اتمها و مولکول ها در این محدوده قرار دارند؛ بنابراین با ورود به این فضای کوچک بیشتر می توان در نحوه آرایش و چینش اتمها و مولکول ها دخالت کرد و به ساخت مواد جدید و ساختارهای متفاوت با آنچه تاکنون وجود داشته است پرداخت.
این اندازه تقریباً پهنایی معادل با ۳ تا ۴ اتم را دارد . این فناوری ساخت ابزارهای نوین مولکولی منحصربه فرد با بکارگیری خواص شیمیایی کاملاً شناخته شده ی اتم ها ومولکول ها ( نحوه پیوند آن ها به یکدیگر ) را ارائه می دهد .
مهارت مطرح در این تکنولوژی دستکاری اتم ها به طور جداگانه و جای دادن دقیق آنان در مکانی است که برای رسیدن به ساختار دلخواه و ایده آل مورد نیاز می باشد . این توانایی به ما این اجازه را می دهد تا از محدودیتهای اندازه ای که به طور طبیعی موجود است فراتر رفته روی واحدهای ساختاری کار کنیم. 

کج فروش

پیشگامان نانوتکنولوژی4

ریچارد ارت اسمالی 

ريچارد ارت اسمالي در 6 ژوئن سال 1943 در آكرن اوهايو به دنيا آمد. ابتدا به كالج هوپ رفت و پس از آن در دانشگاه ميشيگان مشغول به تحصيل شد و در سال 1965 ليسانش را از همان دانشگاه دريافت نمود. وي در سال 1973 موفق به اخذ دكترا از دانشگاه پرينستون شد. وي استاد شيمي دانشگاه رايس (Rice) مي‌باشد. وي در سال 1996 به خاطر كشف فولرين (كربن 60) به همراه روبرت كورل استاد شيمي دانشگاه رايس و هارولد كروتو استاد دانشگاه ساسکس موفق به اخذ جايزه نوبل شيمي گرديد. او هم اكنون بر روي نانو لوله‌هاي كربني و امور مرتبط با فناوري نانو كار مي‌كند و صاحب نظري خبره در زمينه ايده فناوري نانو مولكولي مي‌باشد. 

کج فروش

پیشگامان نانوتکنولوژی1

دکتر ریچارد فیلیپس فاینمن 

نخستین بار نانوتکنولوژی توسط دکتر ریچارد فاینمن و با هفت هزار کمله تشریح شد.
او در 11 مي ‎سال 1918 در منهتن نيويورك چشم به جهان گشود. فاينمن در طول سال‌هاي تحصيلش بر روي رياضيات و علوم بسيار مطالعه مي‌كرد زيرا پدرش مي‌خواست كه او يك معلم فيزيك شود. وي همچنين براي آزمايش در زمينه الكتريسيته يك آزمايشگاه در خانه‌اش برپا كرد. فـاينمن از نمادهاي رياضيـاتي خودش براي توابع Sin ، Cos ، tan و F(x) استفاده مي‌كرد . فاينمن در دبيرستان فار راك اوي (Far Rock away) به تحصيل پرداخت و در سال آخر دبيرستان برنده جايزه رياضي دانشگاه نيويورك شد. پس از اتمام دبيرستان او تمايل به ادامه تحصيل داشت اما به جز انستيتو تكنولوژي ماساچوست (MIT) بقيه دانشگاه‌ها به خاطر نمراتش و يهودي‌بودنش از پذيرش وي سرباز زدند. فاينمن در سال 1935 وارد MIT شد و در سال 1939 فارغ‌التحصيل ليسانس فيزيك گرديد. در سال 1942 وي پس از كاركردن بر روي ساخت بمب اتمي (1942-1941) دكتراي خود را از دانشگاه پرينستون دريافت نمود. او پس از دريافت مدرك دكتـرايش به لوس‌آلامـوس (Los Alamos) رفت تـا كار بر روي بمب اتمي را ادامه دهد. سپس فاينمن به رياست بخش تئوري منسوب شد . در سال 1945 فاينمن به عنوان استاد فيزيك تئوري در دانشگاه كرنل (Cornell) به فعاليت پرداخت. در بين سال‌هاي 1952 تا 1959 به عنوان استاد مهمان (Visiting Professor) درس فيزيك تئوري در انستيتو تكنولوژي كاليفرنيا (Caltech) به نام ريچارد چيس تولمن (Richard chase Tolman) مشغول به كار شد. بعد از آن سال تا زمان مرگش در سمت استاد فيزيك تئوري در آن دانشگاه مشغول کار بود.
جايزه آلبرت انيشتن از دانشگاه پرينستون به سال 1954، جايزه آلبرت انيشتن از كالج پزشكي و جايزه لورنس (Lawrence) در سال 1963 جوايزي بودكه ريچارد فاينمن موفق به اخذ آنها گرديد. وي در سال 1965 به خاطر توسعه‌دادن الكتروديناميك كوانتوم که تئوري اثر متقابل ذرات و اتم‌ها را در ميدان‌هاي تشعشعي بيان مي‌كند به شهرت رسيد. وي در قسمتي از كارهايش آنچه را كه امروزه به نام "دياگرام فاينمن" ناميده مي‌شود، ترسيم نمود. اين دياگرام نمودار مكان- زمان اثر متقابل ذرات را نشان مي‌دهد. به خاطر اين كار وي جايزه نوبل را درآن سال به همراه جي- اسكوينجر (J-Schwinger) و اس. آي. توموناجا (S.I. Tomonaga) اخذ كرد .
بعدها در طول زندگيش هنگامي كه به گروه تحقيق حادثه انفجار شاتل چنجر پيوست و دو كتاب خاطراتش را كه پرفروش‌ترين كتاب‌ها شدند، منتشر كرد به چهره برجسته‌اي تبديل شد.

پروفسور فاينمن عضو انجمن فيزيك آمريكا،

انجمن آمريكايي علوم پيشرفته و آكادمي ملي علوم بود. او همچنين در سال 1965 به عنوان عضو خارجي انجمن سلطنتي انگلستان انتخاب شد .در سال1959 مقاله‌اي را درباره « قابليت‌هاي فناوري نانو در آينده » منتشر ساخت. فاينمن درآن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت .
عنوان سخنراني وي اين بود «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي . فاينمن را به عنوان پايه‎گذار اين علم مي‌شناسند .سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد. يعني ابعاد آن را به اندازه 25000/1 ابعاد واقعيش كوچك كرد. او همچنين از دوحالته‌كردن اتم‌ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد) او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش‌بيني نمود. وي در پايان سخنرانيش 1000 دلار براي اختراع اولين الكتروموتوري كه ابعادش حداكثر 64/1اينچ مكعب باشد، پيشنهاد داد. جايزه‌اي كه براي اولين كسي كه بتواند ابعاد يك صفحه كتاب را به اندازه ابعاد اصليش كوچك كند، تعيين كرد. ابعاد اين صفحه كتاب مي‌بايست به اندازه‌اي باشد كه بتوان آن را به كمك يك ميكروسكوپ الكتروني خواند. اين ايده‌ها در سال‌هاي 1960 و 1985 تحقق يافتند و جايزه‌هاي آنها نيز پرداخت شد .
ريچارد فاينمن با گوند هوارد (Gwenth Howarth) ازدواج كرد كه ثمره اين ازدواج يك پسر به نام (كارل ريچارد (Corl Richard) متولد 22 آوريل 1961) و يك دختر به نام (ميشل كاترين (Michell Cathrine) متولد 13 آگوست سال 1968) بود. متأسفانه فاينمن در سال 1988 به خاطر سرطان روده در مركز پزشكي لوس‌آنجلس درگذشت. ياد فاينمن همواره به خاطر گشودن دريچه‌اي نو در قلمرو علم فيزيك به سوي ما، در ذهن‌ها باقي مي‌ماند . 

کج فروش

پیشگامان نانوتکنولوژی3

رابرت ای فریتاس 

مدير تحقيقات موسسه ساخت مولکولي (Institute for Molecular Manufacturing) مي‌باشد. وي در رشته‌هاي فيزيك، روانشناسي و حقوق تحصيل كرده است و بيش از 150 مقاله‌ فني و عمومي با موضوعات مختلف علمي، مهندسي و حقوقي نوشته است. او در سال 1980 گزارشي تحليلي درباره امكان ساخت كارخانه‌هاي فضايي تكثير شونده یعنی کارخانه‎هایی كه بتوانند كارخانه‌هاي مشابه خودشان را به وجود آورند نوشت و سپس اولين تحقيق فني را كه به جزئياتي درباره نانوروبات‌هاي پزشكي پرداخته بود در مجله پزشكي (medical jarmal) منتشر ساخت .
اخيراً فريتاس كتاب نانوپزشكي را منتشر كرده است. اين كتاب اولين كتاب فني مي‌باشد كه دربـاره قابليت‌هـاي نانوفناوري مولكولي در نانوروبات‌هاي پزشكي كه كاربردهاي پزشكي و دارويـي دارنـد به بحـث پرداخته است. جلـد اول ايتن كتـاب در سال 1999 توسط شركت Lands Bioscience منتشر شد. در اين زمان فريتاس محقق موسسه ساخت مولکولي واقع در ايالت كاليفرنيا بود. او در سال 2003 قسمت اول جلد دوم آن كتاب را توسط همان شركت منتشر ساخت. وي در آن زمان در شركت زيوكس zyvex به عنوان يك محقق مشغول به كار بود.
زيوكس يك كمپاني در زمينه فناوري نانو مي‌باشد كه مركز آن در فاصله سال‌هاي 2000 تا 2004 در ريچاردسون تگزاس بود.
فريتاس هم اكنون مشغول تكميل كردن قسمت دوم جلد دوم و جلد سوم كتاب نانوپزشكي مي‌باشد. همچنين وي به عنوان مشاور در زمينه‌هاي سنتز نانومكانيكي الماس و طراحي متصل كننده‌هاي مولكولي به عنوان مدير تحقيقات موسسه ساخت مولکولي مشغول به كار مي‌باشد .
در سال 2004 روبرت فريتاس و رالف مركل با همكاري يكديگر كتاب"سينماتيك ماشين‌هاي تكثير شونده" را منتشر نمودند. اين اولين كتابي است كه در زمينه فيزيك ماشين‌هاي تكثير شونده تاكنون به چاپ رسيده است .  

کج فروش

پیشگامان نانوتکنولوژی2

دکتر رالف سی مرکل 

در دوم فوريه سال 1952 متولد شد. مركل در سال 1970 از دبيرستان لايورمور (Livermore) فارغ التحصيل شد و دانشگاه بركلي به ادامه تحصيل پرداخت. وي ليسانش را در سال 1974 و فوق‌ليسانش را در سال 1977 در رشته علوم كامپيوتر دريافت نمود. مركل در سال 1979 موفق به اخذ دكترا در رشته مهندسي برق از دانشگاه استنفورد شد. عنوان تز دكتراي وي (Authentication and public key systems) بود .
او يکـي از پيشگامـان در عرصـه طـراحـي و بـازگشايي كليدهـاي رمـز نويس عمومـي بود .(public key cryptography)

با اين حال الان مي‌توان وي را به‎عنوان يك محقق و يك سخنران در عرصه فناوري نانو و علم کريونيک (cryonics) بر شمرد .
در بخش صنعت او در سال 1980 مديريت توسعه بخش کامپايلر در الكسي (Elxsi) را به عهده گرفت. از سال 1988 تا سال 1999 به‎عنوان يك محقق در شرکت زيراکس (Xerox PARC) به فعاليت پرداخت و ابداعات منحصر بفردي در زمينه رمز نويسي انجام داد. متعاقباً وي به عنوان تئوريسين فناوري نانو در زيوكس (Zyvex) مشغول به كار شد و در سال 2003 به عنوان مدير GTISC) مركز اطلاعات سري فناوري جورجيا (به محيط دانشگاهي بازگشت .
ايشان جزو محققين و طرفداران بنيادي است که افراد بيمار لاعلاج را براي درمان در زمان مناسب منجمد ميکند (Alcor Life Extension Foundation) مي‎باشد. ايشان معتقد است فناوري نانو پتانسيل بسيار زيادي براي درمان بيماري ‎هاي صعب العلاج دارد. از اين رو وی فعاليتهاي خود را در زمينه کاربردهاي اين فناوري در پزشکي متمرکز نموده است. 

کج فروش

تاریخچه نانوتکنولوژی

نانوتكنولوژي، توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم ‎هاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطوح ملكولي و اتمي و استفاده از خواص  آنها است كه در آن سطوح ظاهر مي ‎شود. از همين تعريف ساده بر مي ‎آيد كه نانوتكنولوژي يك رشته جديد نيست، بلكه رويكردي جديد در تمام رشتsه‎هاست. براي نانوتكنولوژي كاربردهايي را در حوزه ‎هاي مختلفی مانند تشخيص ‎های پزشكي و بيوتكنولوژي، كامپيوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوافضا و امنيت ملي برشمرده‎اند .
كاربردهاي وسيع اين عرصه به همراه پيامدهاي اجتماعي، سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به عنوان يك زمينه میان رشته اي مطرح نموده است. هر چند آزمايش ‎ها و تحقيقات پيرامون نانوتكنولوژي از ابتداي دهه 80 به طور جدي پيگيري شد، اما اثرات تحول آفرين، معجزه آسا و باورنكردني نانوتكنولوژي در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد كه نظر تمامي كشورهاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يكي از مهم ترين اولويت ‎هاي تحقيقاتي خويش طي دههء اخیر محسوب نمايند. در طول تاریخ بشر از زمان یونان باستان، مردم و به‎خصوص دانشمندان آن دوره بر این باور بودند که مواد را می‎توان آنقدر به اجزاء کوچک تقسیم کرد تا به ذراتی رسید که خردناشدنی هستند و این ذرات چرا که در حدود 400 سال قبل از میلاد مسیح او اولین کسی بود که واژة اتم را که به معنی تقسیم نشدنی در زبان یونانی است برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد.
با تحقیقات و آزمایش‎های بسیار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زیادی ایزوتوپ کشف کرده‎اند. آنها همچنین پی‎برده‎اند که اتم‎ها از ذرات کوچکتری مانند کوراک‎ها و لپتون‎ها تشکیل شده‎اند.
در 1959 ریچارد فاینمن مقاله‎ای را دربارة قابلیت‎های فناوری نانو در آینده منتشر ساخت. با وجود موقعیت‎هایی که توسط بیاری تا آن زمان کسب شده بود، ریچارد. پی. فاینمن را به عنوان پایه‎گذار این علم می ‎شناسند. فاینمن که بعدها جایزه نوبل را در فیزیک دریافت کرد در آن سال در یک مهمانی شام که توسط انجمن فیزیکی امریکا برگزار شده بود، سخنرانی کرد و ایده فناوری نانو را برای عموم مردم آشکار ساخت.
سخنرانی او شامل این مطلب بود که می‎توان تمام دایره‎المعارف بریتانیکا را بر روی یک سنجاق نگارش کرد. یعنی ابعاد آن به اندازه 25000/1 ابعاد واقعیش کوچک می‎شود.
تقریبا دو دهه بعد، طبق وب سایت موسسه نانوتک فورسایت، واژه "نانوتکنولوژی" برای اولین بار در یک مقاله علمی در سال 1974 به کار رفت، و مهندس و نویسنده، اریک درکسلر، مفاهیم نانوتکنولوژی مولکلی را در انستیتوی تکنولوژی ماساچوست در سال 1977 معرفی کرد.

در سال 1981 میکروسکوپ تونل زنی روبشی که دانشمندان را قادر به مشاهده جزئیات ساختار اتم‎ها و دستکاری آنها می‎نمود، اختراع شد.
در سال 1981 میکروسکوپ تونل زنی روبشی که دانشمندان را قادر به مشاهده جزئیات ساختار اتم‎ها و دستکاری آنها می‎نمود، اختراع شد.
در سال 1985 باکی بال (کربن خالص کره‎ای شکل و توخالی) کشف شد.
اولین درس دانشگاهی نانوتکنولوژی در سال 1988 عرضه شد.
نانوتیوبهای کربنی در سال 1991 توسط دانشمندان شرکت NEC کشف شدند.
در سال 1993 اطلاعات مربوط به نانوتکنولوژی مولکولی و محصولات مولکولی جمع‎آوری شد.
اولین کنفرانس اروپایی نانوتکنولوژی در سال 1996 برگزار شد.
اولین دستگاه نانومکانیک بر اساس DNA در سال 2000 تولید شد.
شلوارهای ضد لک مبتنی بر فن‎آوری نانو در سال 2002 به بازار عرضه شدند.
و هم اکنون تحقیق و توسعه برای پیشرفت در عرصه فناوری نانون ادامه دارد. 

کج فروش

نانوتکنولوژی

نانو تکنولوژی مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو تکنولوژی شکل‌ دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانو تکنولوژی 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. متأسفانه در کشور ما بدلیل فقدان جرات علمی و عدم تصمیم گیری بموقع ، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طلائی آن بها داده می‌شد که البته سودی هم برای ما به ارمغان نمی آورد، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن ، هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن نداریم. فناوری نانو جدیدترین این فرصتهاست، که کشور ما باید برای حضور یا عدم حضور در آن خیلی سریع تصمیم خود را اتخاذ کند.

علم و فناوری نانو (نانو علم و نانو تکنولوژی) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده‌های این بعد در مواد ، ابزارها و سیستمهای نوین است. این تعریف ساده خود در برگیرنده معانی زیادی است. به عنوان مثال 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.  

کج فروش