مشاهده نسخه کامل
: Mahdi Hero
19-09-2007, 17:02
علم در نوك سوزن
وقتي ريچارد فاينمن، فيزيكدان و برنده جايزه نوبل 1965، در سخنراني معروف خود در تاريخ 29دسامبر 1959 در انجمن فيزيك آمريكا تحت عنوان«در پايين دست، فضاي زيادي وجوددارد»، درباره موتورهاي الكتريكي به اندازه ناخن انگشت، صحبت كرد
و پيش‌بيني ابزاري را كرد كه مي‌تواند متن كتاب مقدس را درسر يك سوزن بنگارد، كسي باور نمي‌كرد كه روزي اين كار امكان‌پذير باشد.
فاينمن گفت:«وقتي در سال 2000، به روزگار ما نگاه كنند، با تعجب مي‌پرسند چرا تا سال 1960 كسي اين كار را نكرده بود؟ پهناي سرسوزن يك ميلي‌متر است. اگر آن را 25هزار بار بزرگ كنيم، سطح سرسوزن برابر با مساحت همه صفحات «بريتانيكا» ميشود. بنابراين تنها لازم است كه اندازه نوشته‌هاي دايره‌المعارف را 25هزار بار كوچك كنيم.»
آيا چنين چيزي ممكن است؟ امروز پيش‌بيني فاينمن اصلا كار غيرممكني نيست. اگر سرسوزن از جنس سيليكون و تخت باشد، باليتوگرافي پرتوي الكتروني مي‌توان نقوشي در اين ابعاد با اين دقت ايجاد كرد. يك نانومتر يعني يك‌ميلياردم متر. يعني اگر شما يك ميليون ذره به اندازه يك نانومتر را كنار هم بگذاريد، تازه ذره‌اي خواهيد داشت به اندازه يك ميلي‌متر.
يا اگر قطر يك تارموي معمولي انسان را 80هزاربار كوچك كنيد، به ابعاد يك نانومتر مي‌رسيد و فناوري نانو يعني هنر دستكاري كوچك‌ترين اجزاي ماده در مقياس اتمي يا مولكولي و ساخت قطعات و لوازم ميكروسكوپي (مثل روبات‌هاي ميكروسكوپي).
براي ما به راحتي قابل تصور است كه آهن را ذوب كنيم و داخل قالب بريزيم و شكل خاصي را به وجود آوريم. اما در فناوري‌هاي نانو اين شكل دادن در سطح‌هاي خيلي پايين‌تر رخ ميدهد؛ يعني در اين فناوري ما اتم‌ها را به شكل مورد نظر خودمان به هم متصل مي‌كنيم و موادجديدي با خواص و توانايي‌هايي كه دوست داريم توليد مي‌كنيم. مثلا مي‌توانيم ماده‌اي بسازيم كه هم مثل فولاد محكم باشد و هم مثل آلومينيوم سبك.
3فناوري كه دنيا را تكان مي‌دهند
3فناوري عمده‌اي كه آينده دنيا را در تسخير خود درمي‌آورند عبارتند از: فناوري اطلاعات، فناوري نانو و فناوري زيست. اين 3فناوري در خيلي از مسائل همگرا مي‌شوند و به هم ربط پيدا مي‌كنند.
(شايد تصور كار در ابعاد نانو براي زيست شناسان كار ساده‌تري باشد زيرا آنها بهتر مي‌دانند كه در كوچك‌ترين سلول انساني، همه اطلاعات مربوط به يك موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب‌ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار كوچكي از سلول به نام Dna كه شامل حدودا 50 اتم است همه اين اطلاعات ذخيره مي‌گردد).
امروز كشورهاي مختلف دنيا مثل ژاپن، آمريكا، چين، هند، تايوان، كره جنوبي، اسرائيل، اتحاديه اروپا و روسيه شديدا با هم در حال رقابت هستند كه عنوان اول جهان را در زمينه فناوري نانو به خودشان اختصاص دهند. حتي ژاپن و آمريكا اين حوزه را اولين اولويت كشور خود در زمينه فناوري اعلام كرده‌اند. و البته جايگاه ايران در اين زمينه در مقايسه با ساير زمينه‌هاي علمي بهتر است و فاصله ما با كشورهاي پيشرفته در فناوري نانو، كمتر از اين فاصله در ساير حوزه‌هاست. ايران در زمينه چاپ مثلا مقالات مرتبط با فناوري نانو در مجلات معتبر Isi در سال 2004، رتبه 42 را دارد.
كاربردهاي فناوري نانو
ميشود گفت اين فناوري هيچ حوزه‌اي را به حال خود رها نكرده و در تمام زمينه‌ها كاربردي دارد؛ در حوزه‌هاي كشاورزي و دوام‌پذيري منابع، پزشكي، هواوفضا، امنيت ملي، الكترونيك و...
جراح داخل رگ شماست
فاينمن در همان سخنراني تاريخي خود گفته است:«دوست من، آلبرت هيبس، امكان جالبي براي يك ماشين كوچك پيشنهاد مي‌كند. او مي‌گويد كه اگرچه ايده بسيار خامي است. اما بسيار جالب است اگر بتواني جراحي را ببلعي و جراح مكانيكي را درون رگ قرار دهي و او به داخل قلب برود و اطراف را مشاهده (مسلما اطلاعات بايد به خارج ارسال شوند) و پيدا كند كه كدام دريچه مشكل دارد و با يك چاقوي كوچك آن را جراحي كند».
اين ايده كه فاينمن در سخنراني خود مطرح كرد، يكي از دغدغه‌هاي دانشمندان است و تاكنون توانسته‌اند نمونه‌هايي از حسگرها، ردياب‌ها و موتورهاي بسيار كوچك شيميايي را در ابعاد نانومتر ايجاد كنند. تصورش را بكنيد؛ ماشين‌هاي كوچكي كه وارد سلول‌هاي آسيب ديده مي‌شوند وساختار آنها را تغيير مي‌دهند و تعمير مي‌كنند و حتي با دستكاري مولكول‌هاي Dna، نواقص ژنتيكي آنها را نيز برطرف مي‌كنند.
يا روباتي را تصور كنيد كه نقشه ژنتيكي انواع عوامل بيماري‌زا را در بانك اطلاعاتي خود ذخيره كرده و وارد بدن ميشود تا بيماري‌ها را تشخيص دهد.يكي ديگر از كاربردهاي فناوري نانو در پزشكي، هدف‌گيري و ارسال دارو به نقاط غيرقابل دسترس و به درون سلول‌هاست. ضمنا در اين روش تمام دارو به مقصد موردنظر مي‌رسد و در طول مسير وارد ساير قسمت‌هاي بدن نمي‌شود.
به‌جاي جوراب مولكول بپوشيد
با استفاده از فناوري نانو محصولاتي مي‌توان توليد كرد كه باب ميل خانم‌هاي خانه‌دار و تميز است.
پارچه‌هاي نخي ضدچروك و ضدلك يكي از محصولات فناوري نانو در سال 2003 معرفي شدند. يك شركت آمريكايي با اتصال ساختارهاي مولكولي ويژه‌اي به الياف نخي، پارچه‌اي ساخته است كه در برابر قطرات مايع، خاصيت عدم جذب از خود نشان ميدهد؛ يعني وقتي چاي شما روي لباس نانويي‌تان مي‌ريزد، به صورت قطرات درشتي روي آن ليز مي‌خورند و جذب نميشوند، درست مثل آب روي پر اردك!
ضمنا اگر از بوي عرق و پاي خود عاجز شده‌‌ايد ، بد نيست بدانيد يكي ديگر از اين محصولات برتر، جوراب‌هاي نانو هستند؛ جوراب‌هايي كه در آنها از الياف كتاني با نانو ذرات نقره استفاده شده است و از رشد باكتري‌ها و قارچ‌ها جلوگيري مي‌كنند.
نقره در ابعاد بزرگ، فلزي با خاصيت واكنش‌دهي كم است ولي زماني كه به ابعاد كوچك در حد نانومتر تبديل ميشود، خاصيت ميكروب‌كشي آن بيش از 99 درصد افزايش مي‌يابد و تاكنون بيش از 650 باكتري شناخته شده را از بين برده است.
از طرفي عرق به خودي خود بو ندارد. بوي بد آن به دليل تركيب شدن باكتري‌هاي موجود در آن با هواست. نانو ذرات نقره، با كشتن ميكروب‌هاي موجود در ذرات عرق، شما را از بوي بد عرق راحت مي‌كنند.
كنسرو مولكول
هميشه مصرف بي‌رويه آفتكشها، يكي از دغدغه‌هاي حوزه كشاورزي بوده است. در واقع خيلي وقت‌ها با استفاده از آفتكشها محصولات كشاورزي را به منابعي از سم تبديل مي‌كنيم و بعد آنها را مصرف مي‌كنيم! استفاده از سموم هوشمند در ابعاد نانو راه‌حل خوبي است.
اين داروها در بسته‌هايي كه حاوي نشان خاصي هستند قرار مي‌گيرند و مي‌توانند درون گياه حركت كنند و به بخشي از گياه كه مورد حمله عامل بيماري يا آفت قرار گرفته، برسند و فقط در همان جا و به ميزان لازم كه خودشان تشخيص مي‌دهند، دارو را به بافت گياهي تحويل دهند و به اين ترتيب استفاده از سموم به حداقل مي‌رسد.يكي ديگر از كاربردهاي نانو در بسته‌هاي غذايي است.
مهم‌ترين عامل فساد مواد غذايي در بسته‌بندي‌ها، اكسيژن است. به كمك فناوري نانو، پلاستيك‌هايي ساخته شده است كه مسير ورود اكسيژن به بسته را طولاني‌تر مي‌كند (به صورت زيگزاگ) و در نتيجه مواد غذايي ديرتر فاسد مي‌شوند.
فناوري نانو، روي تاقچه شما
ساير كاربردهاي فناوري نانو در زندگي روزمره، عبارتند از: كاربرد در پنجره‌‌‌هايي كه كثيف نميشوند، مواد خود تميزشونده، توليد پنجره‌‌‌هايي با قابليت كنترل ميزان نور و گرماي خورشيد، توليد مواد ضد آتش و محافظت‌كننده دمايي، قابل استفاده در لباس‌هاي ضدآتش، كاربرد در ماشين‌‌هايي با بدنه ضد خوردگي، كاربرد در مصرف هوشمند انرژي، استفاده در بازيابي مواد و توليد مواد سازگار با زيست، كاربرد در پاكسازي آلودگي‌هاي خارج شده از اگزوز اتومبيل‌ها، روكش‌هاي هوشمند اتومبيل و...
به نقل از گروه مبين
وقتي ريچارد فاينمن، فيزيكدان و برنده جايزه نوبل 1965، در سخنراني معروف خود در تاريخ 29دسامبر 1959 در انجمن فيزيك آمريكا تحت عنوان«در پايين دست، فضاي زيادي وجوددارد»، درباره موتورهاي الكتريكي به اندازه ناخن انگشت، صحبت كرد
و پيش‌بيني ابزاري را كرد كه مي‌تواند متن كتاب مقدس را درسر يك سوزن بنگارد، كسي باور نمي‌كرد كه روزي اين كار امكان‌پذير باشد.
فاينمن گفت:«وقتي در سال 2000، به روزگار ما نگاه كنند، با تعجب مي‌پرسند چرا تا سال 1960 كسي اين كار را نكرده بود؟ پهناي سرسوزن يك ميلي‌متر است. اگر آن را 25هزار بار بزرگ كنيم، سطح سرسوزن برابر با مساحت همه صفحات «بريتانيكا» ميشود. بنابراين تنها لازم است كه اندازه نوشته‌هاي دايره‌المعارف را 25هزار بار كوچك كنيم.»
آيا چنين چيزي ممكن است؟ امروز پيش‌بيني فاينمن اصلا كار غيرممكني نيست. اگر سرسوزن از جنس سيليكون و تخت باشد، باليتوگرافي پرتوي الكتروني مي‌توان نقوشي در اين ابعاد با اين دقت ايجاد كرد. يك نانومتر يعني يك‌ميلياردم متر. يعني اگر شما يك ميليون ذره به اندازه يك نانومتر را كنار هم بگذاريد، تازه ذره‌اي خواهيد داشت به اندازه يك ميلي‌متر.
يا اگر قطر يك تارموي معمولي انسان را 80هزاربار كوچك كنيد، به ابعاد يك نانومتر مي‌رسيد و فناوري نانو يعني هنر دستكاري كوچك‌ترين اجزاي ماده در مقياس اتمي يا مولكولي و ساخت قطعات و لوازم ميكروسكوپي (مثل روبات‌هاي ميكروسكوپي).
براي ما به راحتي قابل تصور است كه آهن را ذوب كنيم و داخل قالب بريزيم و شكل خاصي را به وجود آوريم. اما در فناوري‌هاي نانو اين شكل دادن در سطح‌هاي خيلي پايين‌تر رخ ميدهد؛ يعني در اين فناوري ما اتم‌ها را به شكل مورد نظر خودمان به هم متصل مي‌كنيم و موادجديدي با خواص و توانايي‌هايي كه دوست داريم توليد مي‌كنيم. مثلا مي‌توانيم ماده‌اي بسازيم كه هم مثل فولاد محكم باشد و هم مثل آلومينيوم سبك.
3فناوري كه دنيا را تكان مي‌دهند
3فناوري عمده‌اي كه آينده دنيا را در تسخير خود درمي‌آورند عبارتند از: فناوري اطلاعات، فناوري نانو و فناوري زيست. اين 3فناوري در خيلي از مسائل همگرا مي‌شوند و به هم ربط پيدا مي‌كنند.
(شايد تصور كار در ابعاد نانو براي زيست شناسان كار ساده‌تري باشد زيرا آنها بهتر مي‌دانند كه در كوچك‌ترين سلول انساني، همه اطلاعات مربوط به يك موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب‌ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار كوچكي از سلول به نام Dna كه شامل حدودا 50 اتم است همه اين اطلاعات ذخيره مي‌گردد).
امروز كشورهاي مختلف دنيا مثل ژاپن، آمريكا، چين، هند، تايوان، كره جنوبي، اسرائيل، اتحاديه اروپا و روسيه شديدا با هم در حال رقابت هستند كه عنوان اول جهان را در زمينه فناوري نانو به خودشان اختصاص دهند. حتي ژاپن و آمريكا اين حوزه را اولين اولويت كشور خود در زمينه فناوري اعلام كرده‌اند. و البته جايگاه ايران در اين زمينه در مقايسه با ساير زمينه‌هاي علمي بهتر است و فاصله ما با كشورهاي پيشرفته در فناوري نانو، كمتر از اين فاصله در ساير حوزه‌هاست. ايران در زمينه چاپ مثلا مقالات مرتبط با فناوري نانو در مجلات معتبر Isi در سال 2004، رتبه 42 را دارد.
كاربردهاي فناوري نانو
ميشود گفت اين فناوري هيچ حوزه‌اي را به حال خود رها نكرده و در تمام زمينه‌ها كاربردي دارد؛ در حوزه‌هاي كشاورزي و دوام‌پذيري منابع، پزشكي، هواوفضا، امنيت ملي، الكترونيك و...
جراح داخل رگ شماست
فاينمن در همان سخنراني تاريخي خود گفته است:«دوست من، آلبرت هيبس، امكان جالبي براي يك ماشين كوچك پيشنهاد مي‌كند. او مي‌گويد كه اگرچه ايده بسيار خامي است. اما بسيار جالب است اگر بتواني جراحي را ببلعي و جراح مكانيكي را درون رگ قرار دهي و او به داخل قلب برود و اطراف را مشاهده (مسلما اطلاعات بايد به خارج ارسال شوند) و پيدا كند كه كدام دريچه مشكل دارد و با يك چاقوي كوچك آن را جراحي كند».
اين ايده كه فاينمن در سخنراني خود مطرح كرد، يكي از دغدغه‌هاي دانشمندان است و تاكنون توانسته‌اند نمونه‌هايي از حسگرها، ردياب‌ها و موتورهاي بسيار كوچك شيميايي را در ابعاد نانومتر ايجاد كنند. تصورش را بكنيد؛ ماشين‌هاي كوچكي كه وارد سلول‌هاي آسيب ديده مي‌شوند وساختار آنها را تغيير مي‌دهند و تعمير مي‌كنند و حتي با دستكاري مولكول‌هاي Dna، نواقص ژنتيكي آنها را نيز برطرف مي‌كنند.
يا روباتي را تصور كنيد كه نقشه ژنتيكي انواع عوامل بيماري‌زا را در بانك اطلاعاتي خود ذخيره كرده و وارد بدن ميشود تا بيماري‌ها را تشخيص دهد.يكي ديگر از كاربردهاي فناوري نانو در پزشكي، هدف‌گيري و ارسال دارو به نقاط غيرقابل دسترس و به درون سلول‌هاست. ضمنا در اين روش تمام دارو به مقصد موردنظر مي‌رسد و در طول مسير وارد ساير قسمت‌هاي بدن نمي‌شود.
به‌جاي جوراب مولكول بپوشيد
با استفاده از فناوري نانو محصولاتي مي‌توان توليد كرد كه باب ميل خانم‌هاي خانه‌دار و تميز است.
پارچه‌هاي نخي ضدچروك و ضدلك يكي از محصولات فناوري نانو در سال 2003 معرفي شدند. يك شركت آمريكايي با اتصال ساختارهاي مولكولي ويژه‌اي به الياف نخي، پارچه‌اي ساخته است كه در برابر قطرات مايع، خاصيت عدم جذب از خود نشان ميدهد؛ يعني وقتي چاي شما روي لباس نانويي‌تان مي‌ريزد، به صورت قطرات درشتي روي آن ليز مي‌خورند و جذب نميشوند، درست مثل آب روي پر اردك!
ضمنا اگر از بوي عرق و پاي خود عاجز شده‌‌ايد ، بد نيست بدانيد يكي ديگر از اين محصولات برتر، جوراب‌هاي نانو هستند؛ جوراب‌هايي كه در آنها از الياف كتاني با نانو ذرات نقره استفاده شده است و از رشد باكتري‌ها و قارچ‌ها جلوگيري مي‌كنند.
نقره در ابعاد بزرگ، فلزي با خاصيت واكنش‌دهي كم است ولي زماني كه به ابعاد كوچك در حد نانومتر تبديل ميشود، خاصيت ميكروب‌كشي آن بيش از 99 درصد افزايش مي‌يابد و تاكنون بيش از 650 باكتري شناخته شده را از بين برده است.
از طرفي عرق به خودي خود بو ندارد. بوي بد آن به دليل تركيب شدن باكتري‌هاي موجود در آن با هواست. نانو ذرات نقره، با كشتن ميكروب‌هاي موجود در ذرات عرق، شما را از بوي بد عرق راحت مي‌كنند.
كنسرو مولكول
هميشه مصرف بي‌رويه آفتكشها، يكي از دغدغه‌هاي حوزه كشاورزي بوده است. در واقع خيلي وقت‌ها با استفاده از آفتكشها محصولات كشاورزي را به منابعي از سم تبديل مي‌كنيم و بعد آنها را مصرف مي‌كنيم! استفاده از سموم هوشمند در ابعاد نانو راه‌حل خوبي است.
اين داروها در بسته‌هايي كه حاوي نشان خاصي هستند قرار مي‌گيرند و مي‌توانند درون گياه حركت كنند و به بخشي از گياه كه مورد حمله عامل بيماري يا آفت قرار گرفته، برسند و فقط در همان جا و به ميزان لازم كه خودشان تشخيص مي‌دهند، دارو را به بافت گياهي تحويل دهند و به اين ترتيب استفاده از سموم به حداقل مي‌رسد.يكي ديگر از كاربردهاي نانو در بسته‌هاي غذايي است.
مهم‌ترين عامل فساد مواد غذايي در بسته‌بندي‌ها، اكسيژن است. به كمك فناوري نانو، پلاستيك‌هايي ساخته شده است كه مسير ورود اكسيژن به بسته را طولاني‌تر مي‌كند (به صورت زيگزاگ) و در نتيجه مواد غذايي ديرتر فاسد مي‌شوند.
فناوري نانو، روي تاقچه شما
ساير كاربردهاي فناوري نانو در زندگي روزمره، عبارتند از: كاربرد در پنجره‌‌‌هايي كه كثيف نميشوند، مواد خود تميزشونده، توليد پنجره‌‌‌هايي با قابليت كنترل ميزان نور و گرماي خورشيد، توليد مواد ضد آتش و محافظت‌كننده دمايي، قابل استفاده در لباس‌هاي ضدآتش، كاربرد در ماشين‌‌هايي با بدنه ضد خوردگي، كاربرد در مصرف هوشمند انرژي، استفاده در بازيابي مواد و توليد مواد سازگار با زيست، كاربرد در پاكسازي آلودگي‌هاي خارج شده از اگزوز اتومبيل‌ها، روكش‌هاي هوشمند اتومبيل و...
به نقل از گروه مبين