نانوتکنولوژی |مقالات|

[sajadhoosein]

رهاسازي مواد آنتي‌باکتريال از نانوذرات



پژوهشگران دانشگاه پوردو موفق به توليد نانوذراتي شدند که مي‌تواند مواد آنتي‌باکتريال را در خود نگاه داشته و سپس آزاد کند. اين مواد مي‌توانند زمان نگه‌داري مواد غذايي را افزايش دهند.

يوان يو، استاديار علم مواد غذايي دانشگاه پوردو، موفق به تغيير سطح نوعي کربوهيدرات شده‌است. اين کربوهيدرات در ذرت شيرين يافت مي‌شود که پس از اعمال تغييراتي به اشکال مختلفي از نانوذرات تبديل مي‌شود. اين نانوذرات قادر به جذب نيسين ( يک پپتيد آنتي‌باکتريال است) به خود و پايدار کردن آن را دارند. پس از جذب اين پپتيد، به مدت 3 هفته اين ماده به نانوذرات چسبيده و با ليستريا مبارزه مي‌کند. ليستريا ماده‌ي کشنده‌اي است که در مواد غذايي نظير گوشت و سبزيجات ايجاد مي‌شود. اين باکتري در زنان باردار، کودکان و افراد کهنسال که سيستم ايمني ضعيفي دارند، موجب مشکلاتي است.

ليستريا در گوشت بدون محافظ که بريده و نگهداري مي‌شود، شانس زيادي براي ايجاد آلودگي دارد. نيسين تنها ماده‌اي مؤثري است که مي‌تواند در برابر ليستريا براي يک دوره‌ي کوتاه-چند روز- ايجاد بازدارندگي کند.

سال‌هاست که مردم از نيسين استفاده مي‌کنند، اما مشکل موجود سرعت از بين رفتن نيسين است؛ از اين رو پژوهشگران دانشگاه پوردو به سراغ توليد نانوذرات جديدي رفتند که بتواند نيسين را براي زمان طولاني‌تري در خود نگه دارد.آنها براي اين جذب نيسين به نانوذرات از دو راهبرد استفاده کردند: اول اينکه، نانوذرات را باردار کنند از آنجا که سطح نيسين داراي بار مثبت است، اگر نانوذرات بار منفي داشته باشند، مي‌توانند جذب يکديگر شوند و راه دوم اين است که روي سطح نانوذرات خاصيت آب‌گريزي جزئي ايجاد کرد. از آنجا که سطح نيسين نيز به مقدار کمي آب‌گريز است، اين دو يکديگر را جذب مي‌کنند.

با به‌کارگيري اين دو روش مي‌توان نيسين را روي نانوذرات جذب و پايدار کرده، سرعت از بين رفتن نيسين را کاهش داد. اين گروه محلولي حاوي نانوذرات و نيسين تهيه کرده‌اند که مي‌توان آن را روي مواد غذايي اسپري کرد. در اين محلول نيسين هم به‌صورت آزاد و هم جذب‌شده روي نانوذرات وجود دارد که اين نسبت بايد روي عددي مشخصي تنظيم باشد. زماني که نيسين‌هاي آزاد از بين رفت، نيسين متصل به نانوذرات شروع به آزادسازي مي‌کنند تا اين نسبت به تعادل برسد. با اين کار هميشه يک مقدار مشخص نيسين براي مبارزه با ليسترين وجود دارد.

نتايج اين تحقيق در نشريه‌ي Journal of Controlled Release چاپ شده‌است.

[sajadhoosein]

توليد الياف‌هايي با عملکرد بالا با استفاده از نانولوله‌هاي کربني



محققان دانشگاه نورث وست، موفق به ساخت نوعي الياف شده‌اند که از چلوار محکم‌تر است. در ساخت اين الياف از نانولوله‌هاي کربني و پليمر استفاده شده و مي‌توان از آن در بخش دفاعي و هوافضا استفاده کرد.

يک گروه تحقيقاتي متشکل از گروه‌هايي از دانشگاه‌هاي مختلف موفق به ساخت اليافي محکم و مقاوم در برابر پارشدگي شده‌اند. اين الياف ترکيبي از نانولوله‌هاي کربني و پليمر است. اين گروه با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني توانستند اين الياف‌ها را در مقياس‌هاي مختلف – از مقياس نانو تا ميکرومقياس - مورد سنجش قرار دهند که اين مسئله درک آنها را از چگونگي برهم‌کنش اين رشته‌ها بهتر مي‌کند.

اسپينوسا، از محققان اين پروژه، مي‌گويد که ما قصد ساخت الياف‌هاي سفت و مستحکم را داريم. در حوزه‌ي مهندسي ساخت الياف، بزرگ‌ترين مسئله اين است که الياف يا بايد محکم باشد يا انعطاف‌پذير، ما مي‌خواستيم اليافي بسازيم که هر دوي اين ويژگي‌ها را دارا باشند. اين الياف پيش از پاره شدن انرژي بسيار زيادي را پخش مي‌کند. استحکام اين الياف نيز بسيار بسيار بالاست و مي‌توان از آن در بخش‌‌هاي دفاعي و هوافضا استفاده کرد.

اين پروژه بخشي از برنامه‌ي پيشگامي تحقيق در بخش دفاعي است که به دست محققان بين‌رشته‌اي انجام مي‌شود. اسپينوسا و همکارانش 7.5 ميليون دلار از ارتش آمريکا براي کار روي الياف‌هاي مستحکم دريافت کرده‌اندو پس از اتمام پروژه، از آنها در جليقه‌هاي ضد گلوله، چترهاي نجات، مواد کامپوزيتي مورد استفاده در خودروها، هواپيماها و ماهواره‌ها استفاده مي‌شود. براي توليد اين الياف‌ها، محققان از نانولوله‌هاي کربني شروع کردند. آنها براي چسباندن نانولوله‌هاي کربني به يکديگر از يک پليمر استفاده کردند. پس از چسباندن نانولوله‌ها به هم، آنها به هم بافته شده، الياف را ايجاد مي‌کنند. براي تست استحکام و ميزان پاره‌شدگي، اين گروه تحقيقاتي از ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) استفاده کردند. به کمک SEM، مي‌توان از سطح الياف‌ها تصوير گرفت و با آن از هرگونه تغيير شکل احتمالي يا گسستگي الياف‌ها مطلع شد.

اين تحقيق نحوه‌ي عملکرد اين ماده در مقياس‌هاي مختلف را به آنها نشان داد. محققان قصد دارند که عمل مولکول‌ها را در مقياس‌هاي نانو بررسي کرده و به درک بهتري از آن برسند تا با آن بتوانند الياف‌هاي محکم‌تري در آينده توليد کنند. نتايج اين تحقيقات نشان داد که اين الياف از چلوار محکم‌تر است.

نتايج اين تحقيق در نشريه‌ي ACS Nano چاپ شده‌است.

[sajadhoosein]

بهبود خودتميزشوندگي پارچه‌ي پنبه‌اي حاوي نانوذرات تيتانا



پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامي واحد يزد، خاصيت خودتميزشوندگي پارچه‌ي پنبه‌اي حاوي نانوذرات دي‌اکسيد تيتانيوم را افزايش دادند.

مهندس لقمان کريمي، دانشجوي مقطع دکتري دانشگاه علوم و تحقيقات تهران، پارچه‌ي پنبه‌اي را به دو روش كراسلينك و بدون استفاده از كراسلينك، با نانوذرات دي‌اکسيد تيتانيوم پوشش‌دهي کرده‌است.

مهندس کريمي در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو گفت: «نتايج نشان مي‌دهد که ثبات پوشش و ميزان خودتميزشوندگي پارچه‌هاي عمل‌آوري شده به روش كراسلينك به مراتب بالاتر از پارچه‌ي عمل‌آوري شده بدون فرايند كراسلينك است. خودتميزشوندگي بالاتر، به دليل درصد بالاتر و توزيع يكنواخت‌تر نانوذرات تيتانيا در سطح پارچه است كه در تصاوير ميكروسكوپي به وضوح ديده مي‌شود».

وي در ادامه افزود: «يکي از خصوصيات مهم پنبه، جذب رطوبت بالاي آن است که ميزان کاهش جذب رطوبت پنبه در روش کراسلينک بسيار پايين است. در ساير روش‌هاي پوشش‌دهي پنبه با نانوذرات تيتانيا، جذب رطوبت به ميزان بسيار بالايي پايين مي‌آيد». اين پژوهشگران، ميزان بهينه‌ي استفاده از نانوذرات تيتانيا را هم محاسبه و گزارش کرده‌اند.

جزئيات اين پژوهش -که در قالب پايان‌نامه‌ي کارشناسي ارشد مهندس کريمي (رشته‌ي مهندسي شيمي نساجي) و با راهنمايي دکتر محمد ميرجليلي، دکتر محمداسماعيل يزدان‌شناس و دکتر علي نظري از اعضاي هيئت علمي دانشگاه آزاد واحد يزد، انجام شده‌است- در مجله‌ي Photochemistry and Photobiology (جلد 86، صفحات 1037-1030، سال 2010) منتشر شده‌است.

[sajadhoosein]

يافتن عوامل موثر در حذف فلزات سنگين از آب



پژوهشگران پژوهشگاه مواد و انرژي، با استفاده از نانوبلورهاي هيدروكسي آپاتيت، موفق به حذف فلز کادميم از محلول‌هاي آبي شدند، همچنين اثر سه عامل موثر غلظت اوليه‌ي يون کادميم، جرم ماده‌ي جاذب و pH محيط را روي فرايند حذف فلز سنگين از آب، بررسي کردند و به نتايج قابل توجهي دست يافتند.

دکتر ايمان مباشرپور، عضو هيئت علمي پژوهشکده‌ي سراميک پژوهشگاه مواد و انرژي، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو گفت: «هدف از اجراي اين پژوهش، بررسي امكان استفاده از نانوبلورهاي هيدروكسي آپاتيت به عنوان يك ماده‌ي جاذب در حذف فلزات سنگين از محلول‌هاي آبي بود».

دکتر مباشرپور افزود: «توانستيم رفتار جذب را با تغيير عامل‌هايي نظير تغيير اندازه‌ي بلورهاي هيدروكسي آپاتيت، دما و غلظت اوليه‌ي يون فلزي، جرم ماده‌ي جاذب، سرعت هم‌زدن وpH محلول، مورد بررسي قرار دهيم. براي اين بررسي، از مدل‌هاي ايزوترم جذب لانگمير و فرندليش استفاده کرديم و ظرفيت جذب را با کمک مدل‌هاي كينتيكي اندازه‌گيري کرديم. در ادامه، عامل‌هاي ترموديناميكي مثل انرژي آزاد گيبس سيستم، آنتالپي و آنتروپي فرآيند صورت گرفته را بررسي و اندازه‌گيري کرديم. در نهايت، انرژي فعال‌سازي سيستم جذب را تعيين کرده و امكان استفاده از نانوبلورهاي هيدروكسي آپاتيت را به عنوان يك جاذب مناسب و صنعتي تحقيق کرديم».

به گفته‌ي محقق اين پژوهش، نتايج حاکي از آن است که نانوهيدروکسي آپاتيت، توانايي مناسبي در حذف يون کادميم دو ظرفيتي دارد. همچنين با افزايش غلظت اوليه‌ي ماده جاذب از 200 به 400 ميلي‌گرم در ليتر، ميزان ظرفيت جذب به ازاي واحد جرم ماده‌ي جاذب از 138 به 142 ميلي‌گرم بر گرم افزايش يافته و با دو برابر کردن جرم ماده‌ي جاذب، ظرفيت جذب به ازاي واحد جرم ماده‌ي جاذب از 142 به 112 ميلي‌گرم بر گرم کاهش مي‌يابد. با افزايش pH، هم به دليل پديد آمدن عامل‌هاي فعال منفي بر سطح نانوهيدروکسي آپاتيت، ميزان جذب، به‌طور چشمگيري افزايش پيدا مي‌کند.

دکتر مباشرپور در پايان گفتگو اظهار داشت: «در صورت همکاري سازمان محيط زيست و سازمان آب و فاضلاب، مي‌توان اين طرح را در مقياس صنعتي انجام داد».

جزئيات اين تحقيق -که بخشي از نتايج پايان‌نامه‌ي دکتري آقاي ايمان مباشرپور است و با راهنمايي دکتر اسماعيل صلاحي، استاديار پژوهشگاه مواد و انرژي و دکتر محمد پازوکي، دانشيار پژوهشگاه مواد و انرژي انجام شده- در مجله‌ي Desalination (جلد 266، صفحات 148-142، سال 2011) منتشر شده‌است.

[sajadhoosein]

فناوری نانو چیست


قابلیت‌های استفاده از فناوری‌نانو در صنایع دریایی
امروزه بحث‌های بسیاری در زمینة فناوری‌نانو، کاربردها، مزایا و دورنمای آیندة آن مطرح است. صنایع دریایی حوزة 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 گستردة صنایع دریایی کشور می‌تواند بازار خوبی برای محصولات فناوری‌نانو در کشور باشد و زمینة 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.

چکیده
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.

كلید واژه‌ها: فناوری‌نانو صنایع دریایی شناور

مقدمه
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.
نانوفیلتراسیون: 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.
منبع:منبع :

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[sajadhoosein]

امولسيفايرها در صنعت غذا


انتخاب امولسيفايرها
در انتخاب امولسيفايرها سه نكته بايد مدنظر قرار گيرد.



طبيعي بودن: بيشتر نانواها در توليدات خود از مونو و دي‌گليسيريدها استفاده مي‌كنند و تعداد بسيار كمي تمايل به توليد محصولات كاملا طبيعي دارند. لسيتين به ويژگي‌هاي مكانيكي و پراكندگي مناسب شورتنينگ در محصولات نانوايي كمك مي‌كند. لسيتين يك نوآوري طبيعي است مانند روغن سويا و مصرف‌كنندگان تصور مثبتي از سالم بودن لسيتين در ذهن دارند. در محصولات توليد شده با استفاده از مخمر مي‌توان از مخلوط پودري لسيتين هيدروفيليك و مونوگليسيريدها استفاده كرد كه اين امر سبب مي‌شود تا خمير بهتري نسبت به حالت استفاده محض از مونوگليسيريدها به دست آيد. ضمن اينكه اين مخلوط مي‌تواند به عنوان يك مهاركننده پديده بياتي نيز عمل كند.سينرژيسم يا اثر تقويت‌كنندگي: امولسيفايرها معمولا به صورت مخلوط و همراه با يكديگر بهتر كار مي‌كنند. به عنوان مثال سيستم امولسيفاير يك كيك معمولا مخلوطي از دو يا سه امولسيفاير مثل PGmE , MDG و لسيتين است. براي نان ممكن است از مخلوط EMG و MDG ستفاده شود.
چشم‌انداز آينده
امولسيفايرها از اجزاي ضروري محصولات نانوايي هستند و چندين فاكتور در چگونگي كاربرد و استفاده آنها نقش دارد كه به شرح زير است:
چربي كم: محصولات كم‌چرب با استفاده از مخلوط امولسيفايرها هم‌چنان در حال توليد شدن است. نايتلي مي‌گويد بيشتر افرادي كه در زمينه‌ گسترش اين مواد غذايي كم‌چرب فعال‌اند به دنبال يافتن فرمولاسيون‌هاي متفاوت هستند. معمولا در نهايت در محصولات نانوايي كم‌چرب دو دسته از مواد حضور دارند؛ كربوهيدرات‌ها و ژل‌هاي پروتئيني كه هيچ‌يك داراي كالري‌هاي چربي نيستند. همچنين به اين محصولات امولسيفايرهايي مثل مونو و دي‌گليسيريدها اضافه مي‌شوند.
آنزيم‌ها و امولسيفايرها: همان‌طور كه قبلا ذكر شد، آنزيم‌ها نرم‌كننده‌هاي حقيقي مغز هستند. در اين زمينه نظر نايتلي بر اين اساس است كه ابتدا براي مشروط كردن خمير بايد مقادير متداولي از مونو و دي‌گليسيريدها (عامل ضد بياتي) 50 تا 75 درصد وزن آرد را افزود و سپس اگر اين ميزان رضايت‌بخش نبود و به دنبال افزايش مدت زمان نگهداري محصول هستيم بايد آنزيم‌ها را اضافه كرد. براي بعضي از مواد كه افزايش سطح MDG بسيار گران‌قيمت و هزينه‌بر است افزودن مقادير اندك آنزيم اقتصادي‌تر است.معمولا مصرف‌كنندگان از توليد MDG به‌طور طبيعي در غذاهاي حاوي چربي اطلاع ندارند. نايتلي مي‌افزايد يك غذاي پرچرب حاوي MDG،‌ لسيتين، ليپوپروتئين‌ها و گليكوليپيدها است كه هريك نقش و كارايي خود را دارند.چنانچه براي حمل و نقل و توزيع محصولات نانوايي نياز به طي كردن مسافت‌هاي طولاني‌تر باشد كه پايه زمان ماندگاري يك تا دو روز افزايش يابد، با افزودن امولسيفايرها مي‌توان مدت‌زمان نگهداري را افزايش داد. به اين ترتيب توليد‌كنندگان بايد حداكثر مجاز و اقتصادي MDG را همراه با آنزيم مناسب به كار گيرند.
محصولات سالم: در ترتيلاها امولسيفايرها سبب افزايش انعطاف و مدت‌زمان نگهداري محصول مي‌شوند. يكي از مشتري‌ها با مراجعه به نايتلي از كيفيت ترتيلاهايش شكايت كرد. وي در اين زمينه مي‌گويد: قبل از توليد محصولات در مقياس‌هاي كارخانه‌اي با تجهيزات فني و كارخانه‌اي، بانوان مكزيكي عمليات كشش ترتيلاها را در 360 درجه انجام مي‌دادند كه مانع از ايجاد انعطاف‌پذيري مورد نياز بود و سپس ترتيلاها به هنگام پيچيدن ترك مي‌خورد. اين مشكل امروز با افزودن MDG حل شده است و اين ترتيلاهاي بسته‌بندي شده مدت‌زمان نگهداري هفت روزه در سوپرماركت را دارد. فروش محصولاتي مثل نان شيريني حلقوي در سال گذشته 57 درصد رشد داشته است. اين امر در نتيجه كمك امولسيفايرها براي طولاني كردن مدت‌زمان نگهداري اين محصول است كه به سرعت سفت مي‌شود.
تغيير در الگوهاي مصرف: مصرف‌كنندگان آمريكايي اكنون مانند اروپايي‌ها نان مصرف مي‌كنند و درحال خريد ميزان زيادي از محصولات نانوايي تازه مثل نان‌هايي از اكليل كوهي و خميرترش هستد و آنها را نيز همان روز مصرف مي‌كنند. يكي از مديران نانوايي‌ها در ساحل غربي بيان مي‌كند مردم بين 29/2 دلار براي هر قرص نان با خمير ترش (olde world) و 99/4 دلار براي قرص نان زيتون مي‌پردازند كه همه اين نان‌ها داراي امولسيفاير در فرمولاسيون خود هستند.بنابراين روند مصرف به سوي محصولات سالم‌تر با ميزان كم‌تر چربي، شكر و سديم (نمك) است. 1)مشكل موردنظر كه قرار بر رفع آن با استفاده از امولسيفايرها است بايد توسط طراحان مواد غذايي مشخص شود. 2) مشخص كردن اين‌كه امولسيفاير چه كاري مي‌تواند براي رفع اين مشكل انجام دهد. 3) تصميم گرفتن در اين مورد كه آيا يك امولسيفاير مشكل موردنظر را حل خواهد كرد، كه اين امر از طريق تست كردن كار امولسيفاير در سيستم موردنظر امكان‌پذير است.پس از طي اين مراحل مي‌توان امولسيفاير يا سيستم امولسيفايري موردنظر را انتخاب كرد و سطح مورد نياز و مناسب آن را نيز محاسبه كرد.نكات زير را به هنگام انتخاب يك امولسيفاير بايد مورد توجه قرار داد. قيمت: طراحان مواد غذايي ممكن است بدون توجه به قيمت امولسيفاير يا ديگر اجزا، محصولي را با يك امولسيفاير با كارايي كامل طراحي و فرموله كنند. بنابراين هزينه و قيمت اجزا بايد از ابتدا مورد توجه قرار گيرد. همچنين فرم امولسيفايرها نيز بايد با دقت انتخاب شود. در كارخانه استفاده از چربي‌هاي پلاستيكي و امولسيفايرها ممكن است مشكل‌تر باشد زيرا كارگران بايد اين اجزا را از درون ظروف مورد كاربرد به سختي تراشيده و استخراج كنند. اگرچه استفاده از امولسيفايرهاي پودري آسان‌تر است و بخشي از هزينه‌ها را نيز كاهش مي‌دهد ولي در تمام موارد قابل استفاده نيست.چربي كم:‌ طراحان مواد غذايي بايد آگاه باشند كه آيا مصرف‌كنندگان، مواد غذايي بدون چربي يا با مقادير كم چربي را ترجيح مي‌دهند. در واقع مي‌توان با استفاده از مقادير اندك امولسيفايرها محصولات نانوايي بسيار خوب و در عين حال كم‌چرب توليد كرد. نقش امولسيفايرها در اين جا روان‌سازي، ايجاد بافت نرم و يكنواخت و ايجاد احساس خوب دهاني است. موارد ذكر شده از مشخصات محصولات پرچرب است كه با استفاده از امولسيفايرها در حضور مقادير كم‌چربي مقدور شده است.نخستين نكته كه در گسترش محصولات نانوايي كم‌چرب، بايد مدنظر قرار گيرد قدرت عمل محصول است، متخصصان معتقدند كه اگر محصول از قدرت عمل لازم برخوردار نباشد قادر نخواهد بود در بازار به رقابت بپردازد. به عبارت ديگر محصول بايد رضايت‌ مشتري را تامين كند. مهم‌ترين فاكتور در موفقيت محصولات نانوايي كم‌چرب، طعم و مزه است. اگر آنها طعم خوبي نداشته باشند، مشتري استقبال خوبي نخواهد كرد.اثر طعم مي‌تواند به عنوان يك مشكل در محصولاتي كه ميزان چربي آنها كاهش يافته است مطرح شود. در اين محصولات اثر اوليه طعم كاهش مي‌يابد تا هنگامي كه ناگهان محو مي‌شود. امولسيفايرها مي‌توانند اين مشكل را با طولاني كردن اثر طعم حل كنند.قوانين و مقررات: در هر كشوري قوانين متفاوتي براي استفاده از امولسيفايرهاي مواد غذايي وجود دارد. گرچه به‌طور كلي در آمريكا قوانين سختي براي بيشتر امولسيفايرها وجود ندارد، اما براي تعدادي از انها به وسيله FDA (اداره غذا و داروي آمريكا) قوانيني اعمال شده است و در موارد متفاوت حدود مصرف آنها تعيين شده است.كازير (Kazier) در اين ارتباط مي‌گويد براي مونو و دي‌گليسيريدها قانوني وجود ندارد در حالي كه روي پلي سوربات‌ها قوانين سخت‌تري اعمال مي‌شود. به عنوان مثال SSL در محصولات نانوايي به ميزان نيم درصد وزن آرد در آمريكا استفاده مي‌شود در حالي كه در كانادا اين رقم در حدود 375 هزارم درصد است.
HLB هنوز از جايگاه خوبي برخوردار است )ويژگي هيدروفيليك (آب‌دوست بودن) ‌و ليپوفيليك (چربي دوست بودن) امولسيفايرها گاهي به صورت تعادل هيدروفيليك/ليپوفيليك(HLB) مطرح مي‌شود. اين تعادل از صفر تا 20 تغيير مي‌كند كه مقياس ميزان تمايل به سمت آب يا روغن را نشان مي‌دهد. امولسيفايرهايي كه غالبا ليپوفيليك هستند ميزان HLB پاييني داشته و تمايل به تشكيل امولسيون‌هاي آب در روغن دارند.در گذشته HLB مقياس متداول براي انتخاب امولسيفايرها در فرمول‌هاي نانوايي بود. اما اين سيستم‌ معايبي دارد. از آن جمله كه HLB ميزان توانايي امولسيفاير در كاهش كشش سطحي تنها در يك سيستم ساده را نشان مي‌دهد. از آنجا كه امولسيفايرها در مواد غذايي نانوايي نقش‌هاي چندگانه به عهده دارند، اين نقش HLB سبب محدوديت استفاده آن مي‌شود ولي HLB هنوز هم در انتخاب امولسيفاير در محصولاتي مثل كيك كه پديده امولسيفيكاسيون در آن مهم است، حرف اول را مي‌زندهمان‌طور كه قبلا ذكر شده ساختار سلولي يك پروتئين به وسيله پروتئين‌ها تشكيل مي‌شود. يكنواختي و تماميت اين ديواره‌ها حجم كيك و ظاهر يكنواخت مغز كيك را رقم مي‌زند. ويژگي‌هاي امولسيفيكاسيون امولسيفايرها سبب جاگيري آنها در سطح قطرات چربي شده و مانع از هم گسيختگي لايه پروتئيني مي‌شود. بنابراين يافتن يك امولسيفاير با ويژگي‌هاي امولسيون‌كنندگي مناسب شامل ويژگي HLB، مستقيما كيفيت يك كيك را تحت‌تاثير قرار مي‌دهد.
• امولسيفايرها زيرمجموعه‌اي از مواد سورفكتانت يا مواد فعال در سطح هستند كه استفاده گسترده‌اي در محصولات غذايي دارند.
• هدف از افزودن امولسيفايرها به فرمول‌هاي نان، ‌بهبود قابليت كار با خمير و درنهايت افزايش كيفيت محصول است.
• امولسيفايرها علاوه بر ايجاد مغز نرم‌تر سبب تشكيل كريستال‌هاي مجدد آميلوز يا پديده برگشت (Retrogradation) مي‌شود و تعويق انداختن سرعت بياتي نان مي‌شود.
• امولسيفايرها با پوشش دادن سلول‌هاي هوا در كف، سبب استحكام و پايداري سيستم كف مي‌شوند.سبب مي شوند و به هنگام هم زدن ، ميزان هواي ورودي به خمير افزايش پيدا كند
. • شورتنينگ به عنوان يك آنتي‌فوم (ضد كف) مطرح است كه تمايل به از هم گسيختن سلول‌هاي كف دارد. امولسيفايرها با پوشش دادن سطح خارجي ذرات چربي، سبب حفاظت ديواره‌هاي سلولي لايه پروتئيني شده و از گسيختگي اين لايه جلوگيري مي‌كند.
• انتخاب يك امولسيفاير براي يك سيستم كيك به نوع چربي به كار رفته در فرمولاسيون، تجهيزات توليد و شرايط برچسب‌زني بستگي دارد.
• مي‌توان با استفاده از مقادير اندك امولسيفايرها محصولات نانوايي بسيار خوب و در عين حال كم‌چرب توليد كرد.
• امولسيفايرها معمولا به صورت مخلوط و همراه با يكديگر بهتر كار مي‌كنند.
• امولسيفايرهايي كه غالبا ليپوفيليك هستند ميزان HLB پاييني داشته و تمايل به تشكيل امولسيون‌هاي آب در روغن دارند.

[sajadhoosein]

روشي جديد براي اندازه‌گيري اثرات مغناطيسي در مقياس‌نانو


روشي جديد براي اندازه‌گيري اثرات مغناطيسي در مقياس‌نانو

گروهي از محققان ژاپني، روش جديدي براي ارزيابي ساختار مغناطيسي و الكترونيكي لايه‌هاي اتمي زيرسطحي در يك ماده ابداع كرده‌اند. اين روش كه «طيف‌سنجي پراش» ناميده شده‌است، براي اندازه‌گيري اثرات مغناطيسي در مقياس نانو و توسعة ضبط مغناطيسي چگالِ «عمودي» بسيار سودمند خواهد بود.

به‌زودي در ذخيره‌سازي داده به چگالي‌اي بيش از 1012 بيت در هر اينچ مربع نياز خواهد بود. براي دستيابي به چنين چگالي‌اي به بيت‌هايي نياز است كه عرض آنها تنها ده نانومتر و يا كمتر باشد؛ اما از آنجا كه در اين سطح، اثرات مغناطيسي سطحي پديدار مي‌شود، شناخت اثرات مغناطيسي غير معمول، در اين سطح امري ضروري است.

فاميهيكو ماتسوي و همكارانش از مؤسسة علم و فناوري نارا(Nara) و ساير مؤسسات ژاپني، دو روشِ پراش الكترون اوگر و طيف‌نمايي جذبي اشعة ايكس را با يكديگر ادغام‌ و روش جديدي ابداع كرده‌اند. آنها بيشينه‌هاي «تمركز رو به جلو» را ـ كه در طيف و در راستاي اتم‌هاي موجود در سطحِ نمونه ظاهر مي‌شدند ـ تحليل كردند. آنها توانستد كه از طريق ارزيابي شدت بيشينه‌ها، بين ساختارهاي مغناطيسي و الكترونيكي لايه‌هاي منفرد، تميز قائل شوند.

اين گروه، از اين روش جديد در تحليل ساختار مغناطيسي يك لاية نازكِ نيكل بر روي يك سطح مسي استفاده كردند. تاكنون ساختار مغناطيسي اتمي لايه‌هاي نازك نيكل ناشناخته مانده بود؛ اين در حالي است كه دانشمندان مي‌دانستند كه راستاي مغناطيسي ‌شدن در اين لايه‌ها در سطح ماده، موازي بوده و با رفتن به عمق و در دهمين لاية اتمي به‌صورت عمود در‌مي‌آيد. ماتسوي و همكارانش اين ناحية گذار را تحليل و گشتاورهاي مغناطيسي را در هر كدام از لايه‌ها اندازه‌گيري نمودند. شناخت دقيق نحوة تغيير اين گشتاورهاي مغناطيسي در درون اين ساختار مي‌تواند در ساخت ابزارهاي ضبط مغناطيسي عمودي ـ كه چگالي ذخيره‌سازي آنها سه ‌برابر بزرگ‌تر از مواد ضبطِ طولي معمولي است ـ سودمند واقع گردد.

هم‌اكنون براي تصويربرداري از ساختار اتمي، چندين روشِ پراش اتمي مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه هر يك مشكلات خاص خود را دارد؛ مثلاً طيف‌نمايي تونلي روبشي تنها قادر به تحليل سطح نمونه است. روش طيف‌نمايي پراشي ابداعي اين گروه مي‌تواند براي نخستين بار به شكلي غير مخرب، خصوصيات مغناطيسي و الكتريكي لايه‌هاي زيرسطحي را در مقياس اتمي به تصوير بكشد.

هم‌اكنون اين محققان به دنبال توسعة روش خود به‌منظور تحليل سطح ابررساناها هستند. ماتسوي در اين باره گفت:«ما توجه ويژه‌اي به خصوصيات الكترونيكي وابسته و ساختار هندسي در گذار فاز ابررسانايي داريم.»
نتايج اين تحقيق در نشرية.Phys. Rev. Lett به چاپ رسيده‌استمنبع:

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

[sajadhoosein]

درمان بیماریها با ابزارهای نانوتكنولوژی

17 سپتامبر 2001- جان‌راف نیز مانند مكانیك ، مهندس یا دانشمند برای كارش به ابزارهای دقیقی نیاز دارد. اما جائیكه دیگران به دنبال آچار، گیج یا پیچ‌گوشتی هستند، دكتر راف و تیم محققش در Starpharma در جستجوی لوله آزمایش هستند.
از سال 1996 آنها در حال پیشرفت بوده‌اند و ابزارهایی مولكولی با ابعاد یك میلیاردم متر(نانومتر) ساخته‌اند. این ابزارها دقیقترین ابزارها و وسایلی هستند كه تا به حال توسط بشر ساخته شده است.
این گروه در شركت Starpharma واقع در ملبورن، با مجهز شدن به این مولكولها، تركیبات و داروهایی را توسعه داده‌اند، كه امیدوارند بیماریهای كشنده مانند ایدز، سرطان، هپاتیتها و قوباء را معالجه و یا از آنها جلوگیری كنند.
هفته گذشته این شركت گام مهمی برای رسیدن به این هدف برداشت و خبر داد كه شركت تشخیص طبی Panbio Limited به DNL (Dendritic Nanotechnologies Ltd.) پیوسته است- شركتی كه قبلاً توسط Starpharma و دونالد تومالیا (شیمیدان دانشگاه مركزی میشیگان) یكی از پیشگامان در این زمینه تاسیس شده بود.
دكتر راف می‌گوید، همبستگی باعث تلفیق تخصص پیشگامان سه حوزه علمی در استفاده از درختسان‌ها (dendrimers)، كه مولكولهای دست‌ساز بزرگی هستند، میشود. او می‌گوید، دكتر تومالیا و تیم محققش در توسعه ساختارهای درخشان پیشقدم بودند درحالیكه Starpharma دو یا سه سال است كه شروع به رقابت در استفاده از درختسان برای داروسازی كرده است.
با كار در سطح اتمی، دانشمندان در DNL درختسان‌هایی می‌سازند،كه نزدیك به 1000 اتم دارند و تقریباً بزرگترین مولكولهای جهان هستند. یكی از خصوصیاتی كه درختسان‌ها را بی‌نظیر می‌سازد، این است كه كاملاً یك شكل ساخته می‌شوند. دكتر‌راف می‌گوید، چیزی كه آنها را خیلی مفید ساخته این است كه می‌توان رفتارشان را از لحاظ شیمیایی دستكاری كرد. " آنها شبیه مولكولهای معمولی رفتار نمی‌كنند. آنها تقریباً شبیه ساختارهای مكانیكی رفتار می‌كنند و می‌توانیم آنها را وارد كنیم تا آنچه را كه ما می‌خواهیم انجام دهند: به كبد بروند، روی سطح سلول بنشینند، یا به درون آن بروند."
دكتر راف می‌گوید، این راهكارها در معالجه پزشكی متحول‌كننده هستند. درختسان‌ها می‌توانند شبیه پروتئینها ساخته شوند و مانند داربست عمل نمایند و چندین عامل مختلف مقابله‌كننده با بیماری را بر روی خود به جاهای مخصوص دارای عفونت حمل كنند.
دكتر را ف می‌گوید شركت Panbio در مورد شناسایی كاربردهای درختسان‌ها پیشرفت‌هایی كرده است. با تغییر دادن سطح یك درختسان، مواد مختلف را می‌توانیم وادار كنیم به آن بچسبند، كه این میتواند باعث دقت خیلی بالایی در تشخیص بیماریها شود. او می‌گوید ، DNL درختسان‌ها را در عرض چندماه خواهد فروخت و Starpharma پس از تصویب اداره مركزی غذا و داروی ایالات متحده (FDA) آزمایشهای انسانی را از نیمه اول سال بعد شروع خواهد كرد. او می‌گوید :"درخت سان‌ها اولین نانوساختارهایی خواهند بودكه مانند دارو وارد بدن انسان خواهند شد."
در ضمن در كنار تحقیقات آنها، یك مسیر كلیدی پژوهشی هم وجود دارد تا قیمت محصول درختسان را پایین بیاورد.
منبع: سایت اطلاع‌رسانی نانوتكنولوژی ایران به نقل از http://www.theage.com.au

[sajadhoosein]

نانو تکنولوژی


در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي‌توان آنقدر به اجزاء كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي‌دهند، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از ميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژة اتم را كه به معني تقسيم‌نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده مواد به كار برد.
با تحقيقات و آزمايش‌هاي بسيار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده‌اند. آنها همچنين پي برده اند كه اتم‌ها از ذرات كوچكتري مانند كوارك‌ها و لپتون‌ها تشكيل شده‌اند. با اين حال اين كشف‌ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زياد مهم نيست.
نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست‌ها شيشه‌گران قرون وسطايي بوده‌اند كه از قالب‌هاي قديمي(Medieal forges) براي شكل‌دادن شيشه‌هايشان استفاده مي‌كرده‌اند. البته اين شيشه‌گران نمي‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير مي‌كند. در آن زمان براي ساخت شيشه‌هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي‌‌شده است و با اين كار شيشه‌هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي‌آمده است. اين قبيل شيشه‌ها هم‌اكنون در بين شيشه‌هاي بسيار قديمي يافت مي‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در اين شيشه‌ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي‌باشند.
در واقع يافتن مثالهايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست.رنگدانه‌هاي تزييني جام مشهور ليکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه‌اي از آنهاست. اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد و بسته به جهت نور تابيده به آن رنگهاي متفاوتي دارد. نور انعکاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده مي‌شود. آناليز اين شيشه حکايت از وجود مقادير بسيار اندکي از بلورهاي فلزي ريز700 (nm) دارد ، که حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريبا 14 به 1 است حضور اين نانوبلورها باعث رنگ ويژه جام ليکرگوس گشته است.
در سال1959 ريچارد فاينمن مقاله‌اي را دربارة قابليت‌هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي‌شناسند. فاينمن كه بعدها جايزه نوبل را در فيزيك دريافت كرد 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 «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» بود.
سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد.يعني ابعاد آن به اندازه25000/1ابعاد واقعيش كوچك مي شود. او همچنين از دوتايي‌كردن 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.
برخي از رويدادهاي مهم تاريخي در شکل گيري فناوري و علوم نانو
تاريخ رويدادهاي مهم در زمينه فناوري نانو



1959 فاينمن ايده " فضاي زياد در سطوح پايين " را براي کار با مواد در مقياس نانو مطرح کرد



1990 شرکت IBM توانايي کنترل نحوه قرارگيري اتم‌ها را نمايش گذاشت




2001 ساخت يک مدل آزمايشگاهي سلول سوخت با استفاده از نانو لوله


1857 مايکل فارادي محلول کلوئيدي طلا را کشف کرد 1905 تشريح رفتار محلول‌هاي کلوئيدي توسط آلبرت انيشتين 1932 ايجاد لايه‌هاي اتمي به ضخامت يک مولکول توسط لنگموير (Langmuir) 1974 براي اولين بار واژه فناوري نانو توسط نوريو تانيگوچي بر زبانها جاري شد 1981 IBM دستگاهي اختراع کرد که به کمک آن مي‌توان اتم‌ها را تک تک جا‌به‌جا کرد. 1985 کشف ساختار جديدي از کربن C60 1991 کشف نانو لوله‌هاي کربني 1993 توليد اولين نقاط کوانتومي با کيفيت بالا 1997 ساخت اولين نانو ترانزيستور 2000 ساخت اولين موتور DNA 2002 شلوارهاي ضدلك به بازار آمد 2003 توليد نمونه‌هاي آزمايشگاهي نانوسلول‌هاي خورشيدي 2004 تحقيق و توسعه براي پيشرفت در عرصه فناوري‌نانو ادامه دارد
فن آوری نانو چیست؟
فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (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.
تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري‌هاي ديگر در مقياس مواد و ساختارهايي است كه در اين فناوري مورد استفاده قرار مي‌گيرند. البته تنها كوچك بودن اندازه مد نظر نيست؛ بلكه زماني كه اندازه مواد دراين مقياس قرار مي‌گيرد، خصوصيات ذاتي آنها از جمله رنگ، استحكام، مقاومت خوردگي و ... تغيير مي‌يابد. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري‌هاي ديگر به صورت قابل ارزيابي بيان نماييم، مي‌توانيم وجود "عناصر پايه" را به عنوان يك معيار ذكر كنيم. عناصر پايه در حقيقت همان عناصر نانومقياسي هستند كه خواص آنها در حالت نانومقياس با خواص‌شان در مقياس بزرگتر فرق مي‌كند.
اولين و مهمترين عنصر پايه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتي با ابعاد نانومتري در هر سه بعد مي‌باشد. نانوذرات مي‌توانند از مواد مختلفي تشکيل شوند، مانند نانوذرات فلزي، سراميکي، ... .


دومين عنصر پايه، نانوكپسول است. همان طوري كه از اسم آن مشخص است، كپسول‌هاي هستند كه قطر نانومتري دارند و مي‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و كپسوله كرد. سال‌هاست كه نانوكپسول‌ها در طبيعت توليد مي‌شوند؛ مولكول‌هاي موسوم به فسفوليپيدها كه يك سر آنها آبگريز و سر ديگر آنها آبدوست است، وقتي در محيط آبي قرار مي‌گيرند، خود به خود كپسول‌هايي را تشكيل مي‌دهند كه قسمت‌هاي آبگريز مولكول در درون آنها واقع مي‌شود و از تماس با آب محافظت مي‌شود. حالت برعكس نيز قابل تصور است.

عنصر پايه بعدي نانولوله کربني است. اين عنصر پايه در سال 1991 در شركت NEC كشف شدند و در حقيقت لوله‌هايي از گرافيت مي‌باشند. اگر صفحات گرافيت را پيچيده و به شكل لوله در بياوريم، به نانولوله‌هاي كربني مي‌رسيم. اين نانولوله‌ها داراي اشكال و اندازه‌هاي مختلفي هستند و مي‌توانند تك ديواره يا چند ديواره باشند. اين لوله‌ها خواص بسيار جالبي دارند که منجر به ايجاد کاربردهاي جالب توجهي از آنها مي‌شود.


در حقيقت کاربرد فناوري نانو از کاربرد عناصر پايه نشأت مي‌گيرد. هر کدام از اين عناصر پايه، ويژگي‌هاي خاصي دارند که استفاده از آنها در زمينه‌هاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي مي‌گردد. مثلاً از جمله کاربردهاي نانوذرات مي‌توان به دارورساني هدفمند و ساده، بانداژهاي بي‌نياز از تجديد، شناسايي زود هنگام و بي‌ضرر سلول‌هاي سرطاني، و تجزيه آلاينده‌هاي محيط زيست اشاره کرد. همچنين نانولوله‌هاي کربني داراي کاربردهاي متنوعي مي‌باشند که موارد زير را مي‌توان ذکر کرد:
• تصوير برداري زيستي دقيق
• حسگرهاي شيميايي و زيستي قابل اطمينان و داراي عمر طولاني
• شناسايي و جداسازي كاملاً اختصاصي DNA
• ژن‌درماني كه از طريق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت مي‌پذيرد.
• از بين بردن باكتري‌ها
اينها تنها مواردي از کاربردهاي بسيار زيادي هستند که براي عناصر پايه قابل تصور مي‌باشند. کاربرد اين عناصر پايه در صنايع مختلف، در درخت ديگري به نام «درخت صنعت» آورده شده است که با مراجعه به گروه مطالعاتي آينده‌انديشي، بخش درخت صنعت، مي‌توانيد آن را مشاهده کنيد.
در نهايت «درخت فناوري نانو» معرفي مي‌گردد که فناوري نانو را به شکل يک زنجيره از رويکرد ساخت عناصر پايه تا کاربرد آنها، در يک درخت چهار سطحي نمايش مي‌دهد. با مراجعه به گروه مطالعاتي آينده‌انديشي، بخش درخت فناوري، مي‌توانيد آن را مشاهده کنيد.
دكتر ريچارد فيليپس فاينمن 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. فاينمن از نمادهاي رياضياتي خودش براي توابع Sin، Cos، tanو 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 دكترايش به لوس‌آلاموس (Los Alamos) رفت تا 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 ايشان 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 پايه گذار 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 دوتايي‌كردن 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 شكم در مركز پزشكي لوس‌آنجلس درگذشت. ياد فاينمن همواره به خاطر گشودن دريچه‌اي نو در قلمرو علم فيزيك به سوي ما، در ذهن‌ها باقي مي‌ماند.
روبرت اي فريتاس 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. وي همچنين عهده‌دار نوشتن فصل‌هايي از كتاب‌هاي مختلف مي باشد.
او در سال 1980 گزارشي تحليلي درباره امكان ساخت كارخانه‌هاي فضايي تكثير شونده يعني كارخانه‌هايي 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 درباره قابليت‌هاي نانوفناوري مولكولي در نانوروبات‌هاي پزشكي كه كاربردهاي پزشكي و دارويي دارند به بحث پرداخته است. جلد اول اين كتاب 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.
منبع:• Robert Freitas's website (

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

) (including his publications (

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

))
• Nanomedicine website (

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

) Freitas' Nanomedicine book series on medical nanorobotics, freely available online
• A paper on Respirocytes (artificial red cells) (

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

) by Freitas (first medical nanorobot design paper ever published)
• A paper on Microbivores (artificial white cells) (

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

) by Freitas
• Molecular assembler website (

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

)
• Report on self-replicating space factories (

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

) 1980 NASA Study edited by Freitas
• Kinematic Self-Replicating Machines (

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

) first survey of field, by Freitas and Merkle

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

-www.nano.ir
-www.erfanifar.blogsky.com
-قاسم عرفانی فر

[sajadhoosein]

كاربرد نانو در صنايع دريايي

قدرت دریایی هر کشور از عناصر مختلفی تشکیل می شود. این عناصر می توانند با ناوگان نظامی، ناوگان تجاری، ناوگان صیادی، ناوگان شناورهای مردمی ، مراکز آموزش دریایی و صنایع دریایی تشکیل شوند. یکی از قسمتهای مهم این قدرت دریایی، بخش صنایع دریایی است .


مقدمه :
امروزه بحث‌هاي بسياري در زمينه فناوري‌نانو ، كاربردها، مزايا ودورنماي آيندة آن مطرح است. صنايع دريايي حوزة وسيعي از صنايع از قبيل ساخت كشتي؛ زيردريايي و سكوهاي دريايي را شامل مي‌شود كه اغلب آنها در كشور ايران نوپا هستند. فناوري‌نانو در بخش‌هاي مختلف صنايع دريايي كاربردهاي ارزنده‌اي دارد كه مي‌تواند صنايع دريايي كشور ايران را با تحول زيادي روبه‌رو كند. از طرفي شناسايي نيازهاي گستردة صنايع دريايي مي‌تواند بازار خوبي براي محصولات فناوري‌نانو در ايران باشد و زمينة رشد خوبي را نيز براي آن فراهم كند. در اين مقاله برخي كاربردهاي فناوري‌نانو در صنايع دريايي مورد ارزيابي قرار گرفته و در انتها نيز جايگاه صنايع دريايي دركشورايران آورده شده است.
قدرت دريايي هر كشور از عناصر مختلفي تشكيل مي شود. اين عناصر مي توانند با ناوگان نظامي، ناوگان تجاري، ناوگان صيادي، ناوگان شناورهاي مردمي ، مراكز آموزش دريايي و صنايع دريايي تشكيل شوند. يكي از قسمتهاي مهم اين قدرت دريايي، بخش صنايع دريايي است . قبل از اينكه بخواهيم درباره كاربردهاي فناوري نانو در صنايع دريايي سخني به ميان آوريم؛بهتر است تا درباره چيستي اين فناوري اندكي بدانيم. از نانو، بيوتكنولوژي و فناوري اطلاع رساني به عنوان سه قلمرو علمي نام مي برند كه انقلاب سوم صنعتي را شكل مي دهد. از همين روست كه كشورهاي در حال توسعه كه اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، مي كوشند با سرمايه گذاري در اين سه قلمرو، عقب ماندگي خود را جبران كنند. همان گونه كه در اين گزارش مي خوانيد، نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي در تمام حيطه هاي زندگي دارد و از اين رو توسعه آن مي تواند به بهبود و تسهيل زندگي كمك فراوان كند.
نانو مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. هدف اصلي اكثر تحقيقات نانو شكل‌ دهي تركيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانو در الكترونيك ، زيست ‌شناسي ، ژنتيك ، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بكار برده مي‌شود.در نيم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوري عمده بوديم، كه باعث پيشرفتهاي عظيم اقتصادي در كشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين كشورهاي جهان شد. در ايران بدليل فقدان تصميم گيري بموقع ، به اين فرصتها پس از گذشت ساليان طولائي آن بها داده مي‌شد ، همچون فنآوري الكترونيك و كامپيوتر در دو سه دهه گذشته كه امروزه عليرغم توانايي دانشگاهي و داشتن تجهيزات آن ،ايران هيچگونه حضور تجاري در بازارهاي چند صد ميلياردي آن ندارد. فناوري نانو با طبيعت فرا رشته‌اي خود ، در آينده در برگيرنده همه فناوريهاي امروزين خواهد بود و به جاي رقابت با فن آوريهاي موجود ، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «يك حرف از علم» يكپارچه خواهد كرد.
ميليونها سال است كه در طبيعت ساختارهاي بسيار پيچيده با ظرافت نانومتري (ملكولي) _مثل يك درخت يا يك ميكروب_ ساخته مي‌شود . علم بشري اينك در آستانه چنگ اندازي به اين عرصه است، تا ساختارهائي بي‌نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمي‌شوند. فناوري نانو كاربردهاي را به منصه ظهور مي‌رساند كه بشر از انجام آن به كلي عاجز بوده است و پيامدهائي را در جامعه بر جا مي‌گذارد كه بشر تصور آنها را هم نكرده است.
آغاز نانوتكنولوژي :
علم نانو و علوم مرتبط با آن جديد نيستند چرا كه صدها سال است كه شيميدانان از تكنيك‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��‌‌هايي علم نانو در كار خود استفاده مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��كنند كه بي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� ��شباهت به تنكنيك‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌� �‌‌‌هاي امروزي نانو نيست. پنجره هاي رنگارنگ كليساهاي قرون وسطي، شمشيرهاي يافت شده در حفاري هاي سرزمين هاي مسلمان همگي گوياي اين مطلب هستند كه بشر مدت هاست كه از برخي شگردهاي اين فناوري در بهينه كردن فرايندها و ساخت باكيفيت تر اشياء بهره مي برده است اما تنها به دليل پيشرفت كم فناوري و نبود امكانات امروزي مانند ميكروسكوپ نيروي اتمي، ميكروسكوپ تونلي پيمايشي و غيره نتوانسته حوزه مشخصي براي اين فناوري تعيين كند.
نانو تكنولوژي از يك رشته علمي خاص مشتق نمي شود. با وجودي كه نانو تكنولوژي بيشترين وجه مشترك را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملكول شالوده بسياري از علوم است و در نتيجه دانشمندان حوزه هاي علمي به آن جذب مي شوند. برآورد مي شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تكنولوژي كار مي كنند.
پيشوند نانو از كلمه يوناني به معناي كوتوله مشتق مي شود. براي اولين بار ريچارد فاينمن برنده جايزه نوبل فيزيك پتانسيل نانو علم را در يك سخنراني تكان‌ دهنده با نام «درپايين اتاقهاي زيادي وجود دارد»، مطرح كرد. فاينمن اصرار داشت، كه دانشمندان ساخت وسائلي را كه براي كار در مقياس اتمي لازم است، شروع كنند.
اين موضوع مسكوت ماند، تا اينكه اريك دركسلر نداي فاينمن را شنيد و يك قالب ‌كاري براي مطالعه «وسايلي كه توانايي حركت دادن اشياء مولكولي و مكان آنها را با دقت اتمي دارند»ايجاد كرد، كه در سپتامبر 1981 در مقاله‌اي با نام«پروتئين راهي براي توليد انبوه مولكولي ايجاد مي‌كند» آن را ارائه داد.دركسلر آن را با كتابي بنام «موتورهاي خلقت» دنبال كرد و توسعه مفهوم نانو تكنولوژي را همانند يك كوشش علمي ادامه داد. اولين نشانه‌هاي ثبت ‌شده از اين مفهوم نانو تكنولوژي تغيير مكان دادن اشيا مولكولي ، در سال 1989 بود، موقعي كه دانشمندي در مركز تحقيقات آلمادن IBM اتمهاي منفرد گزنون را روي صفحه نيكل حركت داد، تا نام IBM را روي سطح نيكل نقش كند.
براساس برآورد شركت لاكس ريسرچ درنيوريورك، بودجه كل تحقيق و توسعه نانو تكنولوژي دولت ها و شركت ها در سراسر جهان در سال 2004 بيش از 6/8ميليارد دلار بود. نيمي از اين بودجه از جانب دولت ها تأمين مي شد. اما به پيش بيني لاكس ريسرچ در سال هاي آينده، شركت ها احتمالاً بودجه بيشتري از دولت ها صرف اين علم خواهند كرد. .در خلال شش سال پيش از 2003 سرمايه گذاري در نانو تكنولوژي توسط سازمان هاي دولتي هفت برابر شده است. اين حجم سرمايه گذاري انتظارات را به اندازه اي افزايش داده است كه شايد قابل تحقق نباشد. برخي معتقدند شركت هاي نانو تكنولوژي مانند حباب شركت هاي اينترنت در سال هاي اخير از بين خواهند رفت. اما دلايلي وجود دارد كه نشان مي دهد درباره مخاطرات آن گزافه گويي شده است. سرمايه گذاران خصوصي اكنون بسيار محتاط تر از دوره رونق شركت هاي اينترنت هستند و بيشتر پولي كه دولت ها در اين زمينه اختصاص مي دهند، صرف علوم پايه و فناوري هايي مي شود كه تا سال ها در اختيار همگان قرارنخواهد گرفت. با اين حال كيفيت برخي محصولات موجود با كاربرد نانو تكنولوژي بهبود يافته است و در چند سال آينده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ريز نقره، بانداژ ضد سوختگي خاصيت ضد ميكروبي پيدا كرده است. با اتصال ملكول هاي ايجاد كننده مانع به فيبر پنبه، پارچه هايي توليد شده است كه ضد لكه و بو است.
راكت هاي تنيس با افزودن ذرات ريز تقويت شده است. در درازمدت نانو تكنولوژي به نوآوري هاي بزرگتري خواهد انجاميد، از جمله انواع جديد حافظه كامپيوتر، فناوري پزشكي و روش هاي توليد انرژي بهتر مانند سلول هاي خورشيدي.
طرفداران اين فناوري مي گويند نانو تكنولوژي به توليد انرژي پاك و توليد بدون مواد زائد و غيره خواهد انجاميد. مخالفان آن معتقدند نانوتكنولوژي باعث ايجاد نوعي نظام شناسايي بين المللي و آسيب به فقرا، محيط زيست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر مي رسد هر دو گروه در مورد استدلال هاي خود گزافه گويي مي كنند، اما به هرحال بايد از نانو تكنولوژي استقبال كرد.
همچنين از فناوري نانو به عنوان«رنسانس فناوري» و«روان كننده جريان سرمايه گذاري» ياد مي‌شود. ورود محصولات متكي بر اين فناوري جهشي بس عظيم در رفاه و كيفيت زندگي و توانائيهاي دفاعي و زيست محيطي به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائيهاي بزرگ اقتصادي خواهد شد. هم اكنون بخشهاي دولتي و خصوصي كشورهاي مختلف جهان شامل ژاپن ، آمريكا ، اتحاديه اروپا ، چين ، هند ، تايوان ، كره جنوبي ، استراليا و روسيه در رقابتي تنگاتنگ بر سر كسب پيشتازي جهاني در لااقل يك حوزه از اين فناوري به سر مي‌برند.هم اكنون روي هم رفته حدود 30 كشور دنيا در زمينه فناوري نانو داراي «برنامه ملي»يا درحال تدوين آن هستند، و طي پنچ سال گذشته بودجه تحقيق و توسعه در امر فناوري نانو را به 3.5 برابر افزايش داده‌اند. كشورهاي ژاپن و آمريكا نيز فناوري نانو را اولين اولويت كشور خود در زمينه فناوري اعلام كرده اند.
نانو در صنايع دريايي :
فناوري‌نانو در دهه اخير از سوي كشور ايران ،مورد توجه جدي قرار گرفته است. همزمان با آن صنايع دريايي نيز دچار تحولات اساسي شده و سرمايه‌گذاري‌هاي هنگفتي در آن انجام شده است. امروزه ثابت شده است كه صنايع دريايي مي‌تواند عامل مهمي در رشد و توسعه در مناطق ساحلي ايران باشد. ايران با داشتن 2900 كيلومتر مرز آبي، در شمال و جنوب ؛در زمينه صنايع دريايي، كشوري در حال توسعه محسوب مي‌شود، در حالي كه برخي از كشورهاي اروپايي با كمتر ازيك پنجم اين مرز آبي، جزو كشورهاي قدرتمند در زمينه صنايع دريايي قرار دارند و به واسطه اين توانمندي، سلطه خود را بر دنيا تحميل كرده‌اند.
صنايع دريايي شامل حوزه وسيعي از صنايع مي‌شود كه هر كدام مي‌توانند پشتوانه و مهد توسعه علم و فناوري باشند. سه دسته‌بندي كلي صنا‌يع دريايي عبارتند از:

1. صنايع كشتي‌سازي شامل : ساخت انواع كشتي‌ها از قبيل كشتي‌هاي كانتينربر، نفتكش‌هاي غول پيكر، ناوچه‌ها و زيردريايي‌. در اين زمينه شركت‌هاي بزرگي نظير صدرا، ايزوايكو، اروندان و فجر درايران شكل گرفته‌اند كه هر يك تجربه ساخت ده‌ها فروند شناور دارند.
2. صنايع فرا ساحل : شامل ساخت سكوهاي ثابت و متحرك دريايي و لوله‌گذاري در دريا مي‌شود كه در پروژه‌هاي عظيم نفت و گاز به خصوص در حوزه‌هاي پارس جنوبي، ابوذر و ميادين بزرگ نفتي كاربرد دارند. شركت‌هاي بزرگي از قبيل تأسيسات دريايي، صدف و صدرا در اين زمينه شكل گرفته‌اند كه تجربه ساخت ده‌ها سكوي ثابت و متحرك دريايي و صدها كيلومتر لوله‌گذاري دريايي را در كارنامه فعاليت خود دارند.
3. صنايع ساحلي و بندري : شامل ساخت اسكله، موج‌شكن و سازه‌هاي نزديك ساحل (پايانه‌هاي نفتي) كه در بنادر شهيد رجايي، باهنر، بوشهر، امام خميني و جزيره خارك تجارب بسياري در اين زمينه اندوخته شده است كه از جمله آنها مي‌توان به قرارگاه سازندگي نوح و شركت صدرا اشاره كرد.

فناوري‌نانو در زمينه صنايع دريايي، به خصوص ساخت شناورها از اهميت خاصي برخوردار است و كاربردهاي آن را مي‌توان به‌طور كلي شامل موارد زير دانست:

1- ايجاد پوشش‌هاي مناسب در برابر اثرات محيط دريا
2- توليد مواد جديد براي ساخت بدنه و اجزاي آن به‌منظور افزايش استحكام
3- توليد مواد جديد براي افزايش قابليت عملكرد شناور مانند سوخت‌هاي جديد، باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا و پيل‌هاي سوختي.
صنايع دريايي گستره وسيعي از صنايع مانند شناورهاي سطحي (كشتي‌ها)، زيرسطحي (زيردريايي‌ها) ، سكوهاي دريايي و كليه صنايع مرتبط با دريا را در برمي‌گيرد.برخي از پتانسيل‌هاي كاربردفناوري‌نانو در اين صنايع عبارتنند از:

1. كليه تحولاتي كه در فناوري كامپيوتر، الكترونيك و مخابرات براساس فناوري‌نانو ايجاد مي‌گردد، قطعاً بر صنايع دريايي تأثير‌ مي‌گذارد؛ زيرا اين صنايع مانند ساير صنايع، وابستگي بسياري به اين فناوري‌ها دارند.چرا كه امروزه استفاده از وسايل الكترونيكي و كامپيوتري از اجزاي لاينفك شناورهاي دريايي و دركل تجهيزات دريايي شده است.
   
2. الكترودهاي جوشكاري دما پايين : اين الكترودها با استفاده از فناوري‌نانو، داراي دماي كاري بسيار پاييني نسبت به الكترودهاي جوشكاري موجود هستند. مواد اين الكترودها به‌گونه‌اي است كه در ازاي حرارت اندك، اتحاد مولكولي مستحكمي را بين مولكول‌هاي دو قطعه فلز ايجاد مي‌كنند و عملكردي شبيه چسب‌هاي حرارتي معمولي خواهند داشت. اين الكترودها تأثير شگرفي بر فناوري جوشكاري، به خصوص جوشكاري آلومينيوم خواهند داشت. كاربرد و حجم زياد جوشكاري در صنايع دريايي مي‌تواند عاملي براي تأثير فوق‌العاده فناوري‌نانو در اين زمينه باشد.
   
3. سوخت : كشتي و كليه شناورها براي تأمين قدرت حركت در دريا، معمولاً چندين تن سوخت حمل مي‌كنند و كشتي‌هاي اقيانوس‌پيما نيز در طول مسير دريانوردي مجبور هستند، چندين بار براي سوخت‌گيري توقف كنند. فناوري‌نانو با ارائه سوخت‌هاي پرانرژي، كشتي‌ها را از توقف‌هاي متعدد در دريا و حمل چندين تن سوخت بي‌نياز خواهد كرد. اين سوخت‌ها به‌صورت بسته‌هاي پرانرژي مولكولي است كه از اثرات مولكول‌ها بريكديگر، انرژي زيادي آزاد مي‌كنند، به صورتي كه يك ليتر از اين سوخت‌ها، معادل ده‌ها ليتر سوخت معمولي انرژي آزاد مي‌كند. از آنجا كه ذرات نانومتري موجب افزايش سرعت سوخت و يكنواختي آن مي‌گردد، در سوخت‌هاي جديد مي‌توان جهت افزايش قدرت سوخت از آنها استفاده كرد.
   
4. نانو فايبرگلاس و نانوكامپوزيت‌ها : ماده فايبرگلاس با آرايش تار و پودي (ماتريسي) ، استحكام زيادي دارد. در اين مواد، الياف شيشه به صورت تارهاي نازك و تحت شرايط خاصي توليد شده و به صورت متفاوتي به هم بافته مي‌شوند؛ رايج‌ترين نوع آنها الياف بافته شده به‌صورت حصيري و الياف سوزني است. فناوري‌نانو با اعمال آرايش تار و پودي بين مولكول‌ها، نانو فايبرگلاس‌هاي بسيار محكم و سبكي ايجاد مي‌كند كه نسبت به فايبرگلاس‌هاي امروزي برتري بسياري دارند. نانوكامپوزيت‌ها دسته جديدي از مواد مورد مطالعه جهاني است كه شامل پليمرهاي قديمي تقويت شده با ذرات نانومتري مي‌شود. كامپوزيت‌ها با داشتن آرايش‌هاي مولكولي متفاوت، كاربردهاي وسيع‌تر و جديدتري را تجربه خواهند كرد. از جمله خواص مهم كامپوزيت‌ها، استحكام زياد در عين وزن كم، مقاومت بالا در برابر خوردگي و خاصيت جذب امواج راداري است. اين خاصيت به منظور ساخت هواپيماها و زيردريايي‌هايي كه به وسيله رادار قابل شناسايي نيستند، مورد استفاده قرار مي‌گيرد .
   
5. جاذب‌هاي ارتعاشي : جاذب‌هاي ارتعاشي امروزي، موادي حجيم و سنگين هستند. فناوري‌نانو با ارائه جاذب‌هاي ارتعاشي جديد، تحول عميقي را در اين زمينه ايجاد خواهد كرد. اين نانومواد، انرژي ارتعاشي را به مقدار بسيار بالايي در بين شبكه مولكولي خود ذخيره مي‌كنند و ساختارهاي مولكولي ويژه آنها، تا حد زيادي از انتقال انرژي ارتعاشي به مولكول‌هاي جانبي جلوگيري مي‌كند؛ بدين ترتيب ارتعاش به خوبي مهار مي‌شود. اين مواد در كشتي‌هاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردريايي‌ها كاربردهاي بسياري دارند و اغلب در زير موتورها و اجزاي دوار شناورها نصب مي‌گردند.
   
6. جاذب‌هاي صوتي : اين جاذب‌ها نيز مانند جاذب‌هاي ارتعاشي، علي‌رغم سبك و نازك بودن، انرژي صوت را به‌طور كامل ميرا مي‌كنند. جاذب‌هاي صوتي امروزي با وجود سنگين و حجيم بودن، نسبت به فركانس و جهت صوت برخوردي، بازدهي متفاوتي دارند. فناوري‌نانو انواعي از جاذب‌هاي صوتي را ارائه مي‌كند كه ساختار مولكولي آنها با جهت برخورد صوت و فركانس صوت قابل تطابق باشد؛ به گونه‌اي كه بتوانند بيشترين مقدار انرژي صوت را جذب كنند. اين مواد در كشتي‌هاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردريايي‌ها كاربردهاي بسياري دارند و قسمت داخلي يا خارجي بدنه از اين مواد پوشيده مي‌شود.
   
7. رنگ‌هاي دريايي : خوردگي بسيار زياد محيط دريا به خصوص درياهاي آب شور مانند خليج فارس، از معضلات اساسي نگهداري سكوهاي دريايي و كشتي‌هاست. شرايط خاص محيط دريا ايجاب مي‌كند كه به‌طور متوسط، هر سه سال يك‌بار بدنه سكوها و كشتي‌ها رنگ‌آميزي شود. فناوري‌نانو رنگ‌هاي جديد بسيار مقاوم در برابر خوردگي و اثرات محيط ارائه مي‌نمايد كه با توجه به طول عمر شناورها و دوام بيش از 20 سال اين رنگ‌ها بر بدنه شناورها، مي‌توان اين امر را به معناي مادام‌العمر بودن اين رنگ‌ها دانست.
   
8. جاذب‌هاي انرژي موج دريا و نور آفتاب : فناوري ‌نانو نسل جديدي از مواد را ارائه مي‌كند كه همانند سلول‌هاي فتوالكتريك انرژي موج دريا و نور آفتاب را جذب مي‌كنند و به مثابه منبع تأمين انرژي خواهند بود. ويژگي منحصر به فرد اين مواد اين است كه همانند پوشش‌هاي معمولي دريايي قابل اتصال به بدنه شناور هستند كه مي‌تواند مدت دوام شناور در دريا را چندين برابر نمايد و از انرژي‌هاي محيط استفاده كند. استفاده از اين منابع انرژي مزيت‌هاي زيست‌محيطي نيز دارد.
   
9. نانوفيلتراسيون : از جمله ويژگي‌هاي اين فناوري مي‌توان به جذب ذرات بسيار ريز محيط اشاره كرد كه در جذب مونوكسيد و دي‌اكسيد كربن كاربرد دارند. پوشش داخلي زيردريايي‌ها در زير آب محيطي بسته و مناسب با بكارگيري اين فناوري است. مطابق اين فناوري، بلورهاي اكسيد تيتانيوم نيمه‌رسانا كه اندازه‌ شان فقط 40 نانومتر است به‌وسيله نور ماوراء بنفش شارژ شده، براي حذف آلودگي‌هاي آلي استفاده مي شوند.
   
10. نانومورفولوژي : با استفاده از فناوري‌نانو مي‌توان مواد بسيار مقاوم در برابر آتش ساخت كه در اشتعال ناپذيري به خاك تشبيه مي‌شوند. استفاده از اين مواد در شناورها به منظور ايمني در برابر آتش‌سوزي بسيار حائز اهميت است. در شناورهاي نظامي خطر آتش سوزي بسيار زياد است؛ لذا استفاده از اين فناوري بسيار حياتي است.
    
11. تحول در فناوري پيل سوختي : پيل سوختي در شناورها به خصوص شناورهاي زيرسطحي و زيردريايي‌ها، كاربردهاي وسيعي دارد. امروزه روش‌هاي مختلفي براي ذخيره‌سازي هيدروژن مورد نياز در پيل سوختي استفاده مي‌شود ؛ (از جمله به صورت مايع كه دماي بسيار پايين يا فشار بسيار بالايي نياز دارد) ، هيدرات فلزي (كه وزن بسيار زيادي را به شناور تحميل مي‌كند) و كربن فعال (كه استفاده از آن معضل زياد و بازده كمي دارد) . اكنون مي توان از نانولوله‌هاي كربني براي ذخيره هيدروژن استفاده كرد ؛ زيرا ديگر نيازي به دماي پايين، فشار بسيار بالا و تحمل وزن سنگين نخواهد داشت ؛‌ اين كار تحول عظيمي را در فناوري پيل سوختي ايجاد خواهد كرد.
    
12. باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا : امروزه انواع مختلفي از باتري‌هاي قابل شارژ وجود دارند كه داراي وزن زياد و ذخيره انرژي اندكي هستند . اين باتري‌ها در شناورها به خصوص در قايق‌هاي تفريحي، زيردريايي‌ها و كشتي‌ها (به عنوان منبع برق اضطراري) كاربردهاي حياتي و مهمي دارند، امّا انرژي اندكي كه ذخيره مي‌كنند زمان ماندن زيردريايي‌هاي ديزل الكتريك در زير آب را محدود مي‌كنند. در موقع حركت سطحي كه ديزل قادر به فعاليت است، انرژي الكتريكي توليد شده ديزل در باتري‌ها ذخيره مي‌شود و در موقع حركت در زير سطح آب كه به علت دسترسي نداشتن به هوا امكان كار براي ديزل وجود ندارد، از اين انرژي الكتريكي استفاده مي‌شود. فناوري‌نانو با ارائه باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا، زيردريايي‌هاي ديزل الكتريك را قادر مي‌كند تا ده‌ها برابرِ زمان فعلي خود در زير آب بمانند. علاوه بر آن فناوري‌نانو با كاهش وزن بسته‌هاي باطري، كاربردهاي ارزنده‌اي در فناوري هوافضا، هواپيماهاي بدون سرنشين، اتومبيل و شناورهاي تفريحي كوچك پديد مي‌آورد.
    
13. گرافيت و سراميك : فناوري‌نانو با ارائه مواد بسيار مستحكم كه ده‌ها برابر مقاوم‌تر از فولاد هستند، تأثير چشمگيري در ساخت سازه‌هاي دريايي و صنايع دريايي خواهد داشت. سراميك‌ها از جمله اين موادند كه در بدنه شناورهاي زير دريايي آب عميق (حدود 11 هزار متر) به‌كار خواهند رفت. اين مواد با داشتن استحكام فوق‌العاده، وزن سبك، مقاومت بسيار زياد در برابر خوردگي و دوام در شرايط دمايي بسيار متغير، گزينه بسيار مناسبي براي سازه‌هاي عظيم دريايي به خصوص غوطه‌ور شونده‌ها و زيردريايي‌ها هستند.در ايران صنايع دريايي به معناي واقعي خود؛ يعني ساخت سكوهاي ثابت و متحرك دريايي، كشتي‌هاي اقيانوس پيما، زيردريايي‌ها و غيره، حدوديك دهه از عمرشان مي‌گذرد و صنعتي نوپا محسوب مي‌گردد. فناوري‌ نانو نيز در دنيا قدمت چنداني ندارد و از معدود فناوري‌هايي است كه در همان بدو مطرح شدنش در دنيا، در ايران نيز مطرح شده است. فناوري‌نانو با توجه به تأثيرات شگرفي كه در همه صنايع دارد، مورد توجه قرار گرفته است. صنايع دريايي در حال رسيدن به دوران تكامل خود در ايران است و فناوري‌نانو هم مي‌تواند به تكامل هدفمند و روزافزون آن كمك كند. كاربردهايي از فناوري‌نانو كه بيان شد، تنها گوشه‌اي از كاربردهاي گسترده آن در صنايع دريايي است و آينده، اين كاربردها را قطعي‌تر و مشخص‌تر خواهد كرد؛ لذا مديران كليه بخش‌هاي صنعتي از جمله صنايع دريايي نبايد خود را نسبت به فناوري‌نانو بيگانه بدانند، بلكه همواره بايد پيشرفت‌هاي اين شاخه از دانش و فناوري مولكولي را در دنيا زير نظر داشته، از پيشرفت اين فناوري جديد ،حمايت‌هاي مادي و معنوي لازم را به عمل آورند. چه بسا كه ورود فناوري‌نانو به هر صنعتي، تحولات شگرفي را باعث شود و غافلگيري و ورشكستگي رقبا را به دنبال داشته باشد. از طرف ديگر، نهادهاي مرتبط بايد پيشرفت‌هاي روز دنيا در زمينه فناوري‌نانو را به صنايع مربوطه معرفي كنند كه اين امر مستلزم شناخت نيازهاي هر بخش از صنعت در زمينه فناوري‌نانو است. لازم است، متوليان فناوري‌نانو بايك تقسيم‌بندي منطقي در صنايع موجود ، نيازهاي هريك را به تفكيك بررسي كنند و با شناسايي نيازهاي بازار، توسعه فناوري‌نانو را جهت‌دهي نمايند. به علاوه، پشتوانه مالي مناسبي نيز براي توسعه فناوري‌نانو فراهم نمايند، زيرا نشناختن نيازها به معناي بيراهه رفتن فناوري‌نانواست.

منابع :
سايت متعلق به ستاد ويژه فناوري نانو
سايت دانشنامه رشد
سايت روزنامه همشهري [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] اخبار مقالات و نرم افزار هاي علمي ( شبكه فيزيك هوپا )
سايت شركت صنايع دريايي صدرا
به نقل از مقالات علمي ايران