افراکم
امروز جمعه 26 شهریور 1400 ساعت 05:11
محاسبه گر محلول ها

همه چیز درباره ی نانو فناوری

فناوري نانو، فناوري است که بر پايه دست‌ورزی تک اتم ها و مولکول ها استوار است. بدين منظور که بتوان ساختاري پيچيده را با خصوصيات اتمي توليد ایجاد کرد. در واقع فناوري نانو واژه اي است کلي به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در مقياسی در حدود nm 1 تا nm 100 نسبت داده می‌شود.

107 بازدید / شنبه 25 اردیبهشت 1400 / دسته بندی : مقالات

مفهوم نانو چیست؟

 

فناوري نانو، فناوري است که بر پايه دست‌ورزی تک اتم‌ها و مولکول‌ها استوار است. بدين منظور که بتوان ساختاري پيچيده را با خصوصيات اتمي ایجاد کرد. در واقع فناوري نانو واژه اي است کلي به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه کار با مقياس نانو اطلاق مي شود. معمولا منظور از مقياس نانو ابعادي در حدود   nm  1تا  nm  100مي باشد.

مفاهیمی که فناوری نانو از آن نشات گرفته است اولین بار در سال 1959 توسط فیزیکدان مشهور ریچارد فاینمن در بحث خود  "فضای زیادی در پایین وجود دارد" مورد بحث قرار گرفت و در آن امکان سنتز از طریق دستکاری مستقیم اتم‌ها را توصیف کرد.

 

تاریخچه نانو مواد

 

اصطلاح "فناوری نانو" برای اولین بار توسط نوریو تانیگوچی در سال 1974 استفاده شد، اگرچه به طور گسترده‌ای شناخته نشده‌بود. کریک اریک درکسلر با الهام از مفاهیم فاینمن، از اصطلاح "فناوری نانو" در کتاب "موتورهای ایجاد: عصر آینده فناوری نانو" در سال 1986 استفاده کرد، که ایده "مونتاژ" در مقیاس نانو را ارائه داد که می‌تواند کپی خود و هم نوع خود را بسازد.

همچنین در سال 1986، دركسلر برای كمك به افزایش آگاهی عمومی و درك مفاهیم فناوری نانو، موسسه آینده نگری را بنیان نهاد.

ظهور فناوری نانو به عنوان یک زمینه در دهه 1980 از طریق همگرایی کارهای نظری و عمومی درکسلر رخ داد، که یک چارچوب مفهومی برای فناوری نانو را توسعه و رواج داد و پیشرفت‌های تجربی با دید بالا را که توجه گسترده بیشتری به چشم اندازهای کنترل اتمی دارد، جلب کرد.

در دهه 1980، دو موفقیت مهم باعث رشد فناوری نانو در دوران مدرن شد. اول، اختراع میکروسکوپ تونل زنی اسکن کننده در سال 1981 که تجسم بی سابقه‌ای از اتم‌ها و پیوندهای فردی را فراهم می‌کرد و با موفقیت برای دستکاری اتم‌های منفرد در سال 1989 مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1986. بینگ، کوات و گربر میکروسکوپ نیروی اتمی را در آن سال اختراع کردند.

 

مقیاس یک نانومتر 

 

یک نانومتر (nm) یک میلیاردم متر، یا 9-10 متر است. برای مقایسه، طول پیوندهای کربن-کربن معمولی، یا فاصله بین این اتم‌ها در یک مولکول، در محدوده 0.12-0.15 نانومتر است و قطر یک مارپیچ دوتایی DNA حدود 2 نانومتر است. از طرف دیگر، طول کوچکترین شکل‌های سلولی، باکتری‌های جنس مایکوپلاسما، حدود 200 نانومتر است. طبق قرارداد، فناوری نانو به عنوان محدوده مقیاس 1 تا 100 نانومتر در نظر گرفته می‌شود که از تعریف ملی فناوری نانو در ایالات متحده استفاده شده است.

حد پایین با توجه به اندازه اتم‌ها تعیین می‌شود (هیدروژن دارای کمترین اتم است که تقریباً یک چهارم قطر نانومتر هستند) زیرا فناوری نانو باید دستگاه‌های خود را از اتم‌ها و مولکول‌ها بسازد. حد فوقانی کمابیش دلخواه است اما تقریباً به اندازه‌ای است که پدیده‌هایی که در سازه‌های بزرگتر مشاهده نمی‌شوند شروع به آشکار شدن می‌کنند و می‌توان از آنها در دستگاه نانو استفاده کرد.

این پدیده‌های جدید، فناوری نانو را از دستگاه‌هایی که فقط نسخه‌های کوچک شده یک دستگاه ماکروسکوپی معادل هستند، متمایز می‌کند. این دستگاه‌ها در مقیاس بزرگ‌تری هستند و تحت عنوان میکروتکنولوژی قرار می‌گیرند.

برای قرار دادن این مقیاس در زمینه‌ای دیگر، اندازه مقایسه‌ای یک نانومتر با یک متر همان اندازه یک تکه سنگ مرمر با اندازه زمین است. از دو رویکرد اصلی در فناوری نانو استفاده می‌شود.

در رویکرد "از پایین به بالا"، مواد و دستگاه‌ها از اجزای مولکولی ساخته می‌شوند که با استفاده از اصول شناخت مولکولی خود را از نظر شیمیایی جمع می‌کنند.

در رویکرد "بالا به پایین"، اجسام نانو از موجودات بزرگتر و بدون کنترل سطح اتمی ساخته می‌شوند. حوزه‌هایی از فیزیک مانند نانو الکترونیک، نانو مکانیک، نانوفوتونیک و نانویونیک طی چند دهه گذشته تکامل یافته‌اند تا بنیان علمی اساسی فناوری نانو را فراهم کنند.

 

فولرن یا باکی بال چیست؟

 

فولرن‌ها در سال 1985 توسط هری کرووتو، ریچارد اسمالی و رابرت کرل کشف شدند که با هم برنده جایزه نوبل شیمی در سال 1996 شدند. C60 در ابتدا به عنوان فناوری نانو توصیف نمی‌شد. این اصطلاح در مورد کار بعدی با لوله‌های گرافن که نانولوله‌های کربنی نامیده می‌شوند و لوله‌های باکی نیز نامیده می‌شوند، استفاده شد که کاربردهای بالقوه‌ای را برای وسایل الکترونیکی و مقیاس نانو پیشنهاد می‌کند. کشف نانولوله‌های کربنی عمدتا به Sumio Iijima از NEC در سال 1991 نسبت داده می شود، که Iijima برنده جایزه افتتاحیه کاولی در علوم نانو در سال 2008 شد.

در اوایل دهه 2000 ، این زمینه توجه علمی، سیاسی و تجاری را افزایش داد که منجر به بحث و جدال و پیشرفت شد. در مورد تعاریف و پیامدهای بالقوه فناوری نانو اختلاف نظرهایی بوجود آمد که نمونه آن را گزارش انجمن سلطنتی در مورد فناوری نانو نشان می‌دهد. چالش‌هایی در مورد امکان کاربردهای پیش بینی شده توسط طرفداران نانوتکنولوژی مولکولی مطرح شد که در یک بحث عمومی بین درکسلر و اسمالی در 2001 و 2003 به اوج خود رسید.

در همین حال، تجاری سازی محصولات مبتنی بر پیشرفت در فناوری‌های مقیاس نانو شروع به ظهور کرد. این محصولات محدود به کاربردهای انبوه نانو هستند و شامل کنترل اتمی ماده نیستند. برخی از این نمونه‌ها شامل سکوی Silver Nano برای استفاده از نانوذرات نقره به عنوان ماده ضد باکتری، ضد آفتاب های شفاف مبتنی بر نانوذرات، تقویت الیاف کربن با استفاده از نانو ذرات سیلیس و نانولوله های کربنی برای منسوجات مقاوم در برابر لکه است.

دولت‌ها برای ترویج و تأمین بودجه تحقیقات در زمینه فناوری نانو، مانند ایالات متحده با طرح ملی فناوری نانو، که تعریف مبتنی بر اندازه فناوری نانو را تأسیس کرد و بودجه‌ای را برای تحقیق در مقیاس نانو تأسیس کردند.

در اواسط دهه 2000 توجه علمی جدید و جدی به شکوفایی رسید. پروژه هایی برای تولید نقشه های راه فناوری نانو به‌وجود آمدند که هدف اصلی آن دستکاری دقیق اتمی ماده است و در مورد توانایی‌ها، اهداف و کاربردهای موجود و پیش بینی شده بحث می‌کنند.

در سال 2006، تیمی از محققان کره‌ای از موسسه پیشرفته علوم و فناوری کره KAIST و مرکز ملی نانو فاب یک MOSFET 3 نانومتری، کوچکترین دستگاه نانو الکترونیک جهان را تولید کردند. این فناوری مبتنی بر فناوری FinFET در اطراف آن GAA بود.

بیش از شصت کشور بین سال‌های 2001 و 2004 برنامه‌های تحقیق و توسعه فناوری نانو را ایجاد کرده‌اند. بودجه دولت با هزینه شرکت‌های تحقیق و توسعه فناوری نانو فراتر رفت و بیشتر بودجه از شرکت‌های مستقر در ایالات متحده، ژاپن و آلمان بود.

 

اولین مخترعان در زمینه نانو چه سازمان‌هایی بودند؟

 

پنج سازمان برتر که بیش‌ترین حق ثبت اختراع را در زمینه تحقیق و توسعه فناوری نانو از سال 1970 تا 2011 ثبت کرده اند عبارتند از: سامسونگ الکترونیک (2578 ثبت اختراع اول) ، (Nippon Steel 1490 حق ثبت اختراع)، (IBM 1360 اختراع ثبت شده اول)، توشیبا (1،298 اختراع ثبت شده اول) و (کانن1،162 حق ثبت اختراع اول).

پنج سازمان برتر که بیشترین مقالات علمی را در زمینه تحقیقات فناوری نانو بین سال‌های 1970 و 2012 منتشر کردند:

  1. آکادمی علوم چین
  2. آکادمی علوم روسیه
  3. مرکز ملی علمی
  4. دانشگاه توکیو
  5. دانشگاه اوزاکا

 

فناوری نانو مهندسی سیستم‌های عملکردی در مقیاس مولکولی است. این کار هم کارهای فعلی و هم مفاهیم پیشرفته تر را در بر می‌گیرد. به معنای اصلی آن، فناوری نانو به توانایی پیش بینی شده برای ساخت اقلام از پایین به بالا، با استفاده از تکنیک‌ها و ابزارهایی گفته می‌شود که امروزه برای ساخت محصولات کامل و با کارایی بالا تولید می‌شوند.

 

کاربردهای نانو فناوری چیست؟

 

امروزه نانو فن آوري موتور محرکه نوآوري بوده و از پيدايش آن به‌عنوان انقلاب در فن‌آوري تعبير شده است. سهم فعاليت‌هاي نانو در نوآوري کشورهاي توسعه يافته، زمينه‌هايي از نانوفن‌آوري منجر شونده به نوآوري است که شامل موارد ذیل می‌باشد.

  1. الکترونيک و IT
  2. بهداشت و طب
  3. علوم هوا و فضا
  4. معضلات زيست محيطي
  5. صنعت خودرو
  6. نور و دستگاه‌هاي حساس و داراي دامنه کاربرد وسيع و موثر
  7. نانو کمپوزيت ها و...

 

سوالات, پیشنهادات و یا نظرات خود را از طریق کادر زیر با ما در میان بگذارید. پس از بررسی همکاران ما جهت مشاوره رایگان خدمت شما تماس خواهند گرفت.

 

مرتبط:

طراحی یک نانوذره چندوجهی برای تولید نانوواکسن کرونا

توسعه نانوواکسن ضدکرونا با دوز کم و عملکرد ایجاد ایمنی بالا

 

لینک کوتاه:

https://b2n.ir/a31780