انقلاب نانو بیوتکنولوزی و برخی از کاربرد های صنعتی

اختصاصی از یارا فایل انقلاب نانو بیوتکنولوزی و برخی از کاربرد های صنعتی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

امروزه با استفاده از زمینه‌های علمی بین‌رشته‌ای، انقلاب صنعتی دیگری در جریان است. این تحول در بهره‌برداری یکپارچه از قوانین فیزیک، خواص شیمیایی و مشخصات بیولوژیکی نهفته است . در مطلب زیر، به معرفی برخی کاربردهای صنعتی نانوبیوتکنولوژی می‌پردازیم:

دانلود پایان نامه رشته عمران درباره کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران

اختصاصی از یارا فایل دانلود پایان نامه رشته عمران درباره کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

در این پست می توانید متن کامل این پایان نامه را  با فرمت ورد word دانلود نمائید:

 فناوری نانو چیست؟

فناوری‌نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. معمولاًمنظور از مقیاس نانوابعادی در حدود 1nm تا 100nm می‌باشد. (1 نانومتر یک میلیاردیم متر است).اولین جرقه فناوری نانو (البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقیم دستکاری کنیم.

مقیاس نانو

سازمان بین‌المللی استانداردها یک متر را بدین گونه تعریف کرده است:

طولی که توسط نور در خلأ در بازه زمانی 29979457/1 ثانیه طی می‌شود، یک متر می‌باشد ویک نانومتر 10-9متر می‌باشد.با ایجاد ارتباط میان اندازه اتم‌ها و مقیاس نانو می‌توان یک نانومتر را راحت‌ترتصورکرد. یک نانومتر برابر قطر 10 اتم هیدروژن و یا 5 اتم سیلسیم می‌باشد. درک این موضوع برای افراد معمولی نیز راحت‌تر می‌باشد.

همچنین :

یک نانو متر یک میلیاریم متر است.

یک گلبول قرمز دارای عرض تقریبی هفت هزار نانومتر است.

یک مولکول آب دارای قطری حدود 1 نانو متر است.

مولکول اندازه پروتئینها بین 1 تا 20 نانومتر است .

طبق تعاریف مقیاس طولی بین 1 نانومتر تا 100 نانومتر را مقیاس نانو می گویند

تصور کنید که در یکی از گرمترین روزهای آفتابی در تابستان، نور خورشید مستقیما به اتاق شما می تابد و هیچ راه گریزی به جز استفاده از پنجره هایی با شیشه های دودی برای متعادل تر کردن گرما و نور اتاق ندارید. همچنین دوست دارید تا تنها زمانی که نور شدت دارد شیشه درست مانند عینک های فتوکرومیک دودی شوند.

کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران(آسفالت)

واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می‌باشد، به کار برد. در سال 1986 این واژه توسط کی اریک درکسلر در کتابی تحت عنوان : «موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری‌نانو»بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق‌تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان «نانوسیستم‌ها ماشین‌های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.

خلاصه

در سال 1870 یک شیمیدان بلژیکی با نام دسمت(Desmedt) اولین سنگفرش آسفالت واقعی را، که مخلوطی از ماسه بود، در برابر تالار شهر در نیویورک ایجاد نمود. طراحی دسمدت در بزرگراهی در فرانسه در سال 1852 مورد الگوبرداری قرار گرفت. سپس دسمدت خیابان پنسیلوانیا در واشینگتن را آسفالت کرد که سطح این پرژه 45149 متر مربع بود.یکی از نمایندگان محلی کنگره به دسمدت گفت: ”این کار هرگز عمومیت نخواهد یافت.“ با این حال، بر اساس تقاضای رو به‌رشد بازار، پیش‌بینی می‌‌شود پس از 137 سال (در سال 2007) بازار آسفالت- قیر معدنی به 107 میلیون تن برسد. در این میان آسفالت معلق بیشترین رشد را دارد. همچنین به عنوان نشانه‌ای از رشد این محصولات در آینده، چندی است که کار بر روی آسفالتی که در موقع خرابی خودش را تعمیر کند، آغاز شده است. به کارگیری فناوری نانو در ساخت زیربناهای مربوط به حمل ونقل، تقریباً معادل با تلاش بشر برای فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است.

تاریخچه

در سال 1870 یک شیمیدان بلژیکی با نام دسمت(Desmedt) اولین سنگفرش آسفالت واقعی را، که مخلوطی از ماسه بود، در برابر تالار شهر در نیویورک ایجاد نمود. طراحی دسمدت در بزرگراهی در فرانسه در سال 1852 مورد الگوبرداری قرار گرفت. سپس دسمدت خیابان پنسیلوانیا در واشینگتن را آسفالت کرد که سطح این پرژه 45149 متر مربع بود.یکی از نمایندگان محلی کنگره به دسمدت گفت: ”این کار هرگز عمومیت نخواهد یافت.“

 با این حال، بر اساس تقاضای رو به‌رشد بازار، پیش‌بینی می‌‌شود پس از 137 سال (در سال 2007) بازار آسفالت- قیر معدنی به 107 میلیون تن برسد. در این میان آسفالت معلق بیشترین رشد را دارد. همچنین به عنوان نشانه‌ای از رشد این محصولات در آینده، چندی است که کار بر روی آسفالتی که در موقع خرابی خودش را تعمیر کند، آغاز شده است.

به کارگیری فناوری نانو در ساخت زیربناهای مربوط به حمل ونقل، تقریباً معادل با تلاش بشر برای فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است.در سال 2005 ایده ساخت آسفالتی برای بزرگراه‌ها که بتوانند خودشان را تعمیر کنند برای بسیاری دور از ذهن به نظر می‌رسید. بنابراین صنعت آسفالت-قیر به یک تحول نیاز دارد تا مردم بتوانند امکانات فناوری نانو را دیده و مزایای آن را درک نمایند.

دکتر لیوینگستون، فیزیکدان برنامه تحقیقات زیربنایی پیشرفته در اداره کل بزرگراه‌های فدرال (FHWA)، می‌گوید: ”آسفالت و سیمان هر دو جزء نانومواد می‌باشند. تاکنون ما نتوانسته‌ایم بفهمیم که در این سطح چه اتفاقی می‌افتد، اما این اثرات بر عملکرد مواد تاثیر می‌گذارند.“

بنا بر گفته لیوینگستون، یک ماده پلیمری ساختاری که می‌تواند به طور خود به خودی ترک‌ها را اصلاح نماید، قبلاً تولید شده است. این پیشرفت قابل ملاحظه با استفاده از یک عامل اصلاح کننده کپسوله شده و یک آغازکننده شیمیایی کاتالیستی درون یک بستر اپوکسی ایجاد شده است.

یک ترک در حال ایجاد موجب گسستن میکروکپسول‌های موجود شده، در نتیجه عامل اصلاح‌کننده با استفاده از خاصیت مویینگی درون ترک رها می‌شود. با تماس عامل اصلاح‌کننده با کاتالیزور موجود، این عامل شروع به پلیمریزه شدن نموده، دو طرف ترک را به هم می‌چسباند.

این روش می‌تواند منجر به تولید آسفالتی شود که ترک‌های خود را اصلاح می‌کند. لیوینگستون می‌گوید: ”هیچ‌کس نمی‌تواند برای رشد این فناوری زمانی را پیش‌بینی کند، اما پیشرفت واقعی در حال انجام است و قابلیت‌های موجود بسیار هیجان‌آور می‌باشند.“

با این حال، برای استفاده‌کنندگان فعلی آسفالت، تصور نبود دست‌انداز، یا نبود تأخیر به خاطر تعمیرات آسفالت، بسیار دور از دسترس بوده و نگرانی‌های جدی آنها را برطرف نمی‌سازد.

محیط زیست عامل اصلی تأثیرگذار در فرایند تصمیم‌گیری برای پروژه‌های بزرگراه در بسیاری از کشورها است. مزایای یک آسفالت متفاوت برای جاده‌ها از دیدگاه زیست‌محیطی و مصرف انرژی، تنها یک بخش مهم از فرآیند تصمیم‌گیری است. دیدگاه‌های زیست‌محیطی موجب تسریع پیشرفت‌های فنی و اجتماعی می‌شوند. نیازهای چندگانه حفاظت از محیط زیست شامل: محدود نمودن انتشار گازهای گلخانه‌ای، مصرف کمتر انرژی، کاهش سر و صدای ترافیک و اطمینان از سلامتی و راحتی در رانندگی، اهدافی هستند که به دلیل ایجاد مسئولیت مشترک، مهم‌تر از تمام پیشرفت‌های علمی می‌باشند.

یکی از این اهداف بستن چرخه مواد یا استفاده صد در صدی از مواد قابل بازیافت در ساخت جاده است. صنعت در این زمینه تجربه زیادی در مورد استفاده از محصولات فرعی در آسفالت به دست آورده است.

مثال‌هایی از مواد زایدی که در مخلوط آسفالت مورد استفاده قرار گرفته‌اند، عبارتند از: تفاله کوره شیشه‌دمی، خاکستر حاصل از سوزاندن زباله‌های شهری، خاکستر موجود در مراکز تولید برق به وسیله زغال، آجر‌های خرد شده، پلاستیک حاصل از سیم‌های برق قدیمی و لاستیک حاصل از تایرهای کهنه.

با این حال، استفاده موفقیت‌آمیز از این محصولات وابسته به تحقیقات کامل در زمینه منابع و ویژگی‌های آنها بوده و معمولاً در سطح پایینی قابل انجام است. در این حالت امکان بررسی پیوسته عملکرد آسفالت نیز وجود دارد که خود موضوعی مورد بحث است.

با این حال، مطابق گفته‌های مارک بلشه، مدیر آسفالت لاستیک در پروژه آسفالت‌سازی آرام آریزونا، حمایت عمومی – نه تحقیقات علمی- کلید توسعه صنعت تولید آسفالت با استفاده از محصولات فرعی است.

پرژه آریزونا ارزشی معادل 34 میلیون دلار داشته و در همین سال به پایان خواهد رسید. این پروژه تقریباً 70 درصد (185 کیلومتر)آزادراه ناحیه فونیکس را دربرگرفته و آسفالت آن قادر خواهد بود تا مدت طولانی صدای ناشی از اصطکاک را در جاده کاهش دهد.

آسفالتِ دارای لاستیک تنها درصد بسیار کم و تقریباً بی‌اهمیتی از درآمد صنعت ساختمانی را به خود اختصاص می‌دهد، اما بلشه می‌گوید که با افزایش رغبت عمومی این درصد افزایش خواهد یافت.

به عنوان مثال در ژاپن، گروه تحقیقات آسفالت لاستیک (JARRG)، که شامل مجموعه‌ای از تولید‌کنندگان تایر و شرکت‌های آسفالت‌سازی می‌باشد، یک اتصال‌دهنده آسفالت بسیار ویسکوز را توسعه داده‌اند که از انبساط و پخش تایرهای کهنه‌ای که به صورت بسیار ریز ساییده شده‌اند، تولید می‌شود. این اتصال دهنده در مخلوط آسفالت پخش شده و سپس پخته می‌شود.این ماده می‌تواند به عنوان یک ماده الاستیک مابین مواد متراکم دیگر عمل نموده و از این طریق، ارتعاش و صدا را کاهش دهد. بنا بر اعلام JARRG اقبال عمومی به این محصول بسیار خوب است.

بلشه می‌گوید: ”افرادی که در صنعت آسفالت لاستیک درگیر بوده‌اند، همواره سعی کرده‌اند که آن را به دلیل ویژگی‌های مهندسی بسیار عالی‌اش به فروش برسانند. امّا بیش از هر چیز این محصول به عنوان کاهش دهنده صدا شناخته شده است و در پشت این قضیه، استقبال عمومی قرار دارد.“

وزارت حمل و نقل آریزونا (ADOT) سه سال پیش یک نوع آسفالت را در بزرگراه سوپر استیشن در ناحیه آریزونا به کار برد. بلشه می‌گوید که به محض اتمام آسفالت این بزرگراه، ADOT و مسئولین محلی سیل عظیمی از تلفن‌ها و ایمیل‌ها را دریافت نمودند که از اشتیاق مردم نسبت به این جاده کم‌صداتر حکایت داشت.

البته همه چیز آسفالت لاستیک کامل نیست. این مخلوط باعث ایجاد بخار و بو در فرآیند آسفالت کردن شده، هنوز در مورد قابل بازیافت بودن آن بحث وجود دارد. این آسفالت نسبت به آسفالت‌های معمول بسیار گران‌تر بوده و آسفالت‌کارانی که تا به حال با این ماده چسبناک کار نکرده‌اند، ممکن است در کار کردن با آن، که باید در یک بازه دمایی معین انجام شود، دچار مشکل باشند.

ممکن است نظر بلشه در مورد نظر عمومی درست باشد، اما روی دیگر سکه این است که خواست استفاده‌کنندگان از جاده کم‌صدا‌تر و در عین حال دارای اثرات زیست‌محیطی کمتر، افزایش یافته است. این امر باعث تمرکز بیشتر تحقیقات بر روی مسائل مربوط به حمل و نقل، از جمله مواد مورد استفاده در جاده شده است.

افزایش عمومی در میزان حمل و نقل، بار بیشتر بر روی محور، و فشار بیشتر تایر بر روی جاده، تقاضا برای آسفالت‌های قوی‌تر وبادوام‌تر را افزایش می‌دهد. حمل و نقل بیشتر به این مفهوم نیز می‌باشد که ایجاد مشکل در حمل و نقل برای تعمیرات جاده‌ای مطلوب نیست و این امر موجب ایجاد تقاضای بیشتر برای تحقیق و توسعه مؤثر می‌گردد.

کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان

طبق برآوردهای انجام شده تجهیزات ساختمانی سالانه 1000 میلیارد دلار درآمد ایجاد می‌نمایند. صنعت مربوط به تجهیزات ساختمانی یکی از صنایعی است که فناوری نانو و نانومواد می‌توانند در آن کاربرد وسیعی داشته باشند. در حال حاضر فناوری نانو در برخی محصولات و تجهیزات ساختمان‌سازی مانند پنجره‌های خود تمیزشونده و صفحات خورشیدی منعطف برای رنگ‌آمیزی ساختمان‌ها، مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته کاربردهای بسیاری؛ مانند بتن‌های خود ترمیم شونده، مواد ضد اشعه UV و IR، پوشش‌ ضدمه و سقف‌ها و دیوارهای منتشر کننده نور

نیز در حال توسعه می‌باشند

امروزه حسگرهای توانمند فناوری نانو قادرند درجه حرارت، رطوبت و ذرات سمی معلق در هوا را کنترل کنند. تا سال 2012 انتظار می‌رود بازار حسگرهای فناوری نانو به 2/17 میلیارد دلار برسد. به زودی حسگرهای ارزان‌قیمت برای کنترل لرزش‌ها، پوسیدگی‌ها و دیگر ملاحظات عملکردی در ساختمان‌سازی ، وارد بازار خواهند شد. فناوری نانو به سرعت باطری‌ها و وسایل بدون سیم مورد استفاده در این حسگرها را بهبود می‌دهد.

در آینده‌ای نه چندان دور حسگرها در ساختمان‌ها، جمع‌آوری اطلاعات درباره محیط و کاربردهای

ساختمان‌سازی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. عناصر تشکیل‌دهنده ساختمان‌ها و بناها، هوشمند خواهند شد. البته نانوحسگرها و مواد ساختمان‌سازی نانویی سئوالاتی را برای طراحان، سازندگان، مالکان و استفاده‌کنندگان از ساختمان‌ها ایجاد کرده است. اما آنچه که بدیهی به نظر می‌رسد این است که ساختمان‌ها، هوشمند می‌شوند و

نانومواد به عنوان یکی از عناصر اصلی ساختمان مد نظر قرار می‌گیرد

ریسک‌های مربوط به سلامتی و محیط زیست

بدون شک ساختمان‌ها یکی از حوزه‌های اصلی تماس انسانها با نانوذرات از طریق تنفس یا جذب از طریق پوست می‌باشد. هم‌اکنون در سیستم‌های تصفیه هوای ساختمان از کاتالیست‌های فلزی نانومقیاس و دیگر کاربردهای فناوری نانو برای از بین بردن آلوده‌کننده‌های هوا، استفاده می‌شود. نانو‌ذرات موجود در این ها می‌توانند از طریق هوا در ساختمان منتشر شده و وارد بدن انسان شوند. بایستی درباره اثرات سلامتی نانوذرات که از طریق تنفس به بدن نفوذ می‌کنند تحقیقات دقیقی انجام گیرد. ممکن است نانو ذرات از طریق محصولات تمیز کننده وروکش‌ها نیز منتشر شوند

تولیدکنندگان نانوها، محصولات تمیز کننده و روکش‌ها اظهار می‌کنند فناوری نانو این محصولات را از نظر محیطی نسبت به سایر محصولات بی‌خطر‌تر می‌کند. ما هم اکنون نانوذرات را از طریق دامنه گسترده‌ای از محصولات، از صفحات خورشیدی تا وسایل آرایش، بدون داشتن اثرات مضر آشکار جذب می نماییم.

اولویت دهی زمینه های بکارگیری فناوری نانو در صنایع بالادستی نفت ایران

اختصاصی از یارا فایل اولویت دهی زمینه های بکارگیری فناوری نانو در صنایع بالادستی نفت ایران دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

بخشی از متن اصلی :

در این فایل اولویت دهی زمینه های بکارگیری فناوری نانو در صنایع بالادستی نفت ایران مورد بررسی و پژوهش قرار گرفته است که به همراه چکیده، فهرست مطالب، متن اصلی و منابع تحقیق با فرمت pdf دراختیار شما قرار می گیرداین فایل به همراه چکیده، فهرست مطالب، متن اصلی و منابع تحقیق با فرمت pdf در اختیار شما قرار

می گیرد.

تعداد صفحات:140

مقاله نقش فناوری نانو در صنایع غذایی

اختصاصی از یارا فایل مقاله نقش فناوری نانو در صنایع غذایی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:25

فهرست مطالب:

نانو تکنولوژی،  فناوری نوین    2    
تعریف نانو تکنولوژی     2    
تاریخچه نانو در جهان     3
اصول پایه نانو تکنولوژی    4    
اساس ارتباط نانو تکنولوژی و علم و تکنولوژی غذا    5
ارتباط نانو تکنولوژی با مهندسی کشاورزی و سیستم های غذایی     6
عناصر پایه در فناوری نانو     8
نانو بیو مواد،  نانو مواد و کاربردهای آنها     8
نانولوله ها    9
نانو کامپوزیت ها    10
نانو کپسول     10
نانو تکنولوژی برای توزیع تحت کنترل و سیستم کپسولی    10
مزایای متعدد سیستم کپسولی     11
نانوسنسورها    12
برخی از کاربردهای نانو سنسورهای بیو آنالیتیکال    13
پتانسیل نانو سنسورها و تحقیقات در صنعت کشاورزی و غذا     13
نانوفیلترها و کاربرد آنها در بیوتکنولوژی     14
ماشین های نانو تکنولوژی    15
میکرو سیال     16
نانو بیو پروسس    16
نانو سنسور های بیو آنالیزی     16    
سطوح بیو سلکتیو     16
بسته بندی نانو Nano packaging    16
کاربرد های نانو در صنعت بسته بندی     17
غذاهای نانو Nano Food    17
نتیجه گیری    18
واژه نامه    19
منابع     21
ضمائم    22

•    اصل منابع در پایان مقاله, ضمیمه شده است.
•    مطالب این مقاله از بخشی از قسمت های هر یک از منابع تالیف شده است.



نانو تکنولوژی،  فناوری نوین
نانو تکنولوژی فناوری جدیدی است که تمام دنیا را فراگرفته است و به تعبیر دقیقتر "نانو تکنولوژی بخشی از آینده نیست بلکه همه آینده است ".در این مقاله بعد از تعریف نانو به بیان دلایل کاربرد ها و ضرورتهای توجه به این فناوری اشاره شده است .)جهانشاهی, 1383)

تعریف نانو تکنولوژی
نانو تکنولوژی،توانمندی تولید مواد،ابزار ها و سیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در سطح مولکولی و اتمی و استفاده از خواص آنها درمقیاس نانو می باشد.
علم نانو، عبارت است از مطالعه و پژوهش  وسایل و ساختار هایی که در کوچکترین واحد دیمانسیون ( 200 )نانومتر یا کوچکتر وجود دارند . از تعاریف فوق بر می آید که نانو تکنولوژی یک رشته نیست بلکه رویکرد جدیدی در تمام رشته هاست .برای نانو تکنولوژی کاربرد هایی را در حوزه های مختلف از غذا، دارو تشخیص پزشکی و بیوتکنولوژی تا الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل ونقل، انرژی، محیط زیست، مواد هوا و فضا و امنیت ملی بر شمرده اند : کاربرد های وسیع این عرصه و پیامد های اجتماعی سیاسی و حقوقی آن،این فناوری را به عنوان زمینه فرا رشته ای و فرا بخش مطرح نموده است .
هر چند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانوتکنولوژی از ابتدای دهه قرن بیستم به طور جدی پیگیری شده اما اثرات تحول آفرین،معجزه آور و باور نکردنی نانو تکنولوژی در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمامی کشور های بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهمترین اولویتهای تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند .به طوریکه ژاپن درسال 2001، 400 میلیون دلار و در سال2004، 960 میلیون دلار هزینه کرده است و آمریکا برای این امر در سالهای 2005-2008 حدود 7/3 بیلیون دلار اختصاص داده است .( 2005,Morris)
 استفاده از این فناوری در کلیه علوم باعث شده است که تحقیقات در زمینه نانو به عنوان چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان باشد . لذا محققین، اساتید و صنعت گران ایرانی نیز باید در یک بسیج همگانی، جایگاه و موقعیت خویش را در خصوص این موضوع مشخص نمایند و حضوری فعال و حتی رقابتی در این جایگاه ایجاد نمایند . برای چنین کاری طراحی یک برنامه منسجم فراگیر و همه جانبه اجتناب ناپذیر است .
نانو تکنولوژی دارای سه شاخه نانو فناوری خشک، مرطوب،و محاسبه ای است که از نظر کاربردی در علوم مختلف به خصوص در ساخت و تولید مواد الکترونیکی-پزشکی و صنایع غذایی کاربرد دارد.(2005,Elamin)

مقاله نانو فناوری

اختصاصی از یارا فایل مقاله نانو فناوری دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:72

فهرست مطالب:

نانو فناوری
بعضی کاربردهای نانوفناوری :
تکنولوژی نانو ؛ ورود به دنیای اتم
توسعه و پیشرفت نانو تکنولوژی در جهان
آشنایی با عرصه های فناوری زیستی نانو (نانو بیوتکنولوژی)
فناوری زیستی، مواد، فناوری زیستی نانو، فناوری همگرا
نانو تکنولوژی در صنعت نفت و انرژی
آلودگی
سنسورهای هیدروژن خود تمیز کننده
نانو الکترونیک
نانو حسگر چیست ؟
قیمت بالای مواد
عدم وجود ارتباط با دنیای واقعی
آنالیز نهایی
منابع :

نانو فناوری
نانو فناوری جدیدترین حوزه فناوری در دنیا مورد توجه اکثر کشورها قرار گرفته است. نانو فناوری در یک تعریف بسیار ساده یعنی تکنولوژی هایی که در ابعاد نانومتر عمل می کنند. نانومتر واحد اندازه گیری طور و برابر یک میلیاردم متر است. اندازه اتم ها و مولکولها در این محدوده قرار می گیرد. بنابراین با ورود به این فضای کوچک بشر می تواند در نحوه آرایش و چینش اتم ها و مولکولها دخالت کند و به ساخت مواد جدید و ساختارهای متفاوت با آنچه تاکنون وجود داشته است، بپردازد.
نانو فناوری که از دو کلمه نانو و فناوری تشکیل شده است به معنی، توسعه ، طراحی ، ساخت و استفاده از محصولاتی است که اندازه های آن در بازه یک تا 100 نانومتر قرار دارد.
در حقیقت نانوفناوری یک فناوری جدید نیست بلکه یک مقیاس جدید در فناوری ها و رویکردی جدید در تمام رشته ها است که این توانایی را به بشر می دهد تا بتواند دخالت خود را در ساختار مواد گسترش بدهد و در ابعاد بسیار ریز دست به ساخت و طراحی بزند. این فناوری می تواند در تمام فناوری هایی که بشر تاکنون بدان دست یافته است ، اثر گذار باشد.
اهمیت نانو فناوری :
اگر چه هنوز نانوفناوری در آغاز حیات خود بسر می برد ولی در همین چند سال اخیر امیدهای زیادی را در بین دانشمندان برای دستیابی با قابلیت بالا و ساخت محصولات با عمر و کیفیت بالا ایجاد کرده است. دانشمندان امیدوارند با گسترش فعالیت ها در نانو فناوری علاوه بر صرفه جویی هایی که در ارتقاء کیفیت محصولات سنتی ایجاد می کنند به مواد و محصولات با خواص جدید و چند منظوره دست یابند.
اگر بپذیریم که نانوفناوری توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنترل در سطوح مولکولی و اتمی و استفاده از خواص آن سطح است، آنگاه در خواهیم یافت که کاربردهای این فناوری در حوزه های مختلف اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشکی، فناوری زیستی ، الکترونیک ، کامپیوتر ، اتباطات ، حمل و نقل ، انرژی ، محیط زیست ، مواد ، هوا و فضا، امنیت ملی ، خودرو و غیره خواهد بود. به گونه أی که به زحمت می توان عرصه أی را که از آن تأثیر نپذیرد، معرفی کرد.
تاریخچه ظهور نانوفناوری :
45 سال پیش ریچارد فایمن، متخصص کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، در سخنرانی خود با عنوان آن پایین فضای بسیار هست. به بررسی بعد رشد نیافته علم پرداخت. وی در آن زمان اظهار داشت اصول فیزیک تا آنجا که من توانایی فهمش را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی زند. او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان توانستند ترانزیستورهایی به این کوچکی بسازند، پس باز هم می توانیم آنها را کوچکتر بسازیم. پس از آن سارون وینسکی، پدر علم هوش مصنوعی ، در دهه 1970ـ1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می شد، رهبری کرد. تفکرات او می توانست به ایده های فایمن قوت ببخشد. در دهه 70 اریک درکسلر که یک دانشجوی فارغ التحصیل بود، مینسکی را به عنوان استاد راهنمای پایان نامه اش انتخاب کرد. او به وسایل بسیار کوچک فایمن علاقمند شده بود و قصد داشت در مورد توانایی های آنها به کاوش بپردازد. در کسلر در اوایل دهه 80 درجه استادی خود را در رشته علوم کامپیوتر دریافت کرد و گروهی از دانشجویان را به عنوان انجمنی دور خود جمع کرده و آنها را با ایده های خود بنام نانوفناوری آشنا کرد.
او اولین مقاله علمی خود را در زمینه نانوفناوری در سال 1981 و اولین کتاب خود را در این زمینه در سال 1986 چاپ کرد. درکسلر اولین درجه دکتری را در رشته نانوفناوری در سال 1991 از دانشگاه MIT دریافت کرد.
بعضی کاربردهای نانوفناوری :
نانوفناوری تغییر بنیانی مسیری است که در آینده موجب ساخت مواد جدید خواهد شد و انقلابی در مواد و فرآیند تولید آنها ایجاد خواهد کرد. محققان قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به تولید آنها نیست. برخی از مزایای مواد نانو ساختار عبارت است از مواد سبک تر، قوی تر، مواد قابل برنامه ریزی کاهش هزینه های عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنی، ابزارهای نوین و …
یکی از اصلی ترین موضوعات مطرح در نانوفناوری، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد ارزش افزوده بسیار بالا و کارآیی بالاتری در تمام صنایع خواهند داشت که صنعت خودرو نیز از آن مستثنی نیست. نمونه هایی از کاربرد نانوفناوری در صنعت خودرو در زیر آمده است :
    شرکت های مواد شیمیایی ، مواد پلیمری تقویت شده با نانو ذرات را ساخته اند که می تواند جایگزین اجزای بدنه فلزی خودرو شود. این مواد از فولاد محکم تر و سبک ترند استفاده آنها در بدنه خودرو می تواند سالانه تا 5/1 میلیارد لیتر صرفه جویی در مصرف بنزین به همراه داشته باشد.
    با استفاده از نانوذرات، لاستیک های با عمر بالای 10 سال ساخته شده است.
    ساخت لاستیک ها با مقاومت سایشی بهتر
    ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر
    کاهش مصرف سوخت خودرو
    ساخت باطری هایی با انرژی بالا و دوام بیشتر
    ساخت حسگرهای چند منظوره برای کنترل فرآیندهای مختلف در خودرو (انژکتور)
    ساخت کاتالیزورهای اگزوز خودرو جهت کاهش آلودگی هوا
    لایه های خیلی مهم با خصوصیات ویژه أی مثل رنگ پذیری الکتریکی یا پاک کنندگی برای استفاده در شیشه ها و آینه های خودرو
    سازگار کردن خودرو با محیط زیست
    جایگزین کردن سیاه تایرها با ذرات رس و پلیمرهای نانومتری برای ساخت تایرهای سازگار با محیط زیست و مقاوم در برابر ساییدگی
    تولید گریس برای کار در درجه حرارت های بسیار بالا
    ساخت شیشه های همیشه تمیز
تکنولوژی نانو ؛ ورود به دنیای اتم
اغلب از تکنولوژی نانو به عنوان ابزار یاد می شود که تغییرات شگرفی در آینده جهان ایجاد خواهد شد. در حالی که هنوز سالها زمان می خواهد که عموم مردم بتوانند از مزایای تکنولوژی نانو بهره مند شوند. دانشمندان امیدوارند که این تکنولوژی (که عبارت است از دستکاری اتم های مواد) سرانجام به اندازه همان جار و جنجالی که برایش به پا شده بتواند به پیشرفت صنایع چوبی، صنایع پزشکی ، الکترونیک و تولید ، کمک کند.
از تشخیص پزشکی دقیق تر گرفته تا عملکرد روان کامپیوترها، نانو تکنولوژی یا همان دستکاری اتم ها چالشی است که خود یک سری قوانین جدید دارد. دانشمندانی که با این ریزترین ذرات عالم هستی سر و کار دارند با دنیایی روبرو می شوند که به اندازه دنیای مطالعه و بررسی دورترین نقاط فضا خیره کننده و حیرت انگیز است.
جوزف استراشیو یکی از فیزیک دانهایی که مشغول بررسی و تحقیق روی تکنولوژی نانو هستند می گوید :
کسی که هرگز تصورش را هم نمی کرد که روزی بتوان اتمی را برداشته و به فاصله چند اتم جابجا کرد. این کار مثل است که ما با سیارات دیگر رفته یک سیاره را بگیریم و از مداری به مدار دیگر منتقل کنیم.
استراشیو و رابرت سلوتا از جمله فیزیکدان هایی هستند که در موسسه ملی استانداردها و تکنولوژی یا (National Institute of standard and Technology) NIST در گاتیبرگ ایالت مریلند در زمینه تکنولوژی نانو فعالیت می کنند.
یک نانومتر یعنی واحدی که دانشمندان در تکنولوژی نانو زیاد به کار می برند برابر است با یک میلیاردم متر و اگر 400000 عدد اتم ها در کنار هم قرار گیرند قطر آنها به اندازه قطر یک تار موی انسان خواهد شد.
یافته های حیرت آور
تکنولوژی نانو برخی اصول دیرینه فیزیک را برهم زد. اتم ها و ذراتی چون الکترون ها و فوتون ها همیشه مطابق اصول علمی مدون رفتار نمی کنند. سلوتا می گوید : ((هنگامی که وارد دنیایی به ابعاد نانو می شوید مسائل کاملاً فرق می کند)).
این مسائل برای زمینه هایی همچون الکترونیک هم می تواند مفید و هم مضر باشد. چرا که مدارها و سایر متعلقات ممکن است در ابعاد کوچک به همان شکلی که در اندازه های بزرگ کار کردند، عمل نکنند.
مشاهده اتم ها از طریق دستگاهی به نام میکروسکوپ اسکن تونلی انجام می گیرد. این ابزار اوایل دهه 1980 توسط گردبنینگ و هانیریش روهر از لابراتورهای مرکز تحقیقاتی IBM زوریخ اختراع شد. ایشان در سال 1986 به خاطر اختراع بزرگ خود مفتخر به دریافت جایزه نوبل فیزیک شدند.
اوایل دستگاه مذکور بیشتر همانند ابزار زمین شناسی که بیشتر برای دیدن اشیا برای اولین بار از آنها استفاده می شود، به کار می رفت. سلوتا می گوید : (( مثل اینکه گالیله در حال مشاهده ستارگان است اما این بار ما به درون می نگریستیم و می گفتیم، هی پسر این معرکه است من هرگز تصور انجام چنین کاری را هم نمی کردم)).
وی می افزاید : ((و حالا ما داریم همان گونه عمل می کنیم که انسان در اکثر مواقع عمل می کند یعنی اتم ها را به دلخواه خودمان مرتب می کنیم)).
میکروسکوپی که اکنون در آزمایشگاه NIST در گانیبرگ هشت سال طول کشید تا طراحیو ساخته شود. فیزیکدانان دریافته اند که اتم ها بیشتر سرما و سکون را ترجیح می دهند. درون میکروسکوپ آزمایشات در دمای منهای 455 درجه فارنهایت انجام می شوند. و از لرزش و رسیدن امواج الکتریکی، مغناطیسی و رادیویی به اتم ها جلوگیری می شود. درون دستگاه یک محیط فوق العاده خلاء ایجاد می شود تا از دخالت مولکول های سرگردان اکسیژن و هیدروژن در آزمایش جلوگیری شود. دستگاه ابتدائاً از عنصر مولیبدیوم که در مقابل تغییران شدید دما مقاوم است، ساخته شده است.
مشاهده رنگ انرژی
محققین چندین مشخصه غیر معمولی در این دنیا فوق العاده ریز کشف کرده اند. مثلاً به خاطر تفاوت انرژی، تغییر اندازه یک ساختار نانو موجب تغییر رنگ آن نیز می شود.
استراشیو می گوید : ((نور انرژی دارد و رنگ نور به انرژی آن بستگی دارد)).
این مشخصه برای محققین علوم پزشکی که به دنبال استفاده از فناوری نانو در تشخیص و درمان بهتر بیماری ها هستند، بسیار مفید خواهد بود. پژوهشگران در مطالعات سلولی (البته فعلاً بر روی سلول های غیر انسانی) از نانو کریستالهای نیمه رسانا به عنوان ابزار فلورسنت (شب نما) ساز برای تشخیص سلول های سرطانی استفاده می کنند.
پیتر بارکر رهبر پروژه أی در آزمایشگاهی مختص سرطان در NIST می گوید :
(( نانو کریستالها نوید پیشرفت های قابل توجهی در رنگ های ارگانیک (طبیعی می دهند)).
او می گوید : ((ذرات نانو امکان تشخیص سرطان سینه بطور دقیق تر، مطمئن تر و سریع تر فراهم می کنند.)) اما در تحقیقات پزشکی بیش از هر نوع کاربرد دیگر تکنولوژی نانو نیاز به نظارت اخلاقی و نیز ایمنی دارد. بعضی عناصر این تکنولوژی می توانند سمی باشند. بنابراین فعلاً آزمایش بر روی انسان خیلی زود است.
کشف اتم های پر سر و صدا
دانشمندانی که روی تکنولوژی نانو کار می کنند به کشف جالب دیگری نیز نایل آمده اند؛ آنها دریافتند که اتم ها سر و صدا ایجاد می کنند. اتم ها توسط یک جریان الکتریکی خاصی که به جریان تونلینگ (Tunneling) معروف است از موقعیتی به موقعیت دیگر جابجا می شوند. کنترل صدای این جابجایی نوعی سر و صدا شبیه ((فریاد اعتراض)) اتم ها را نشان می دهد.
سلوتا می گوید : (( جهش به جلو و عقب بین محل استقرار اتمها و جایی که ما می خواهیم آن را قرار بدهیم چنین صدایی را تولید می کند.))
یکی از اهداف محققین NIST ساخت مواد با هزاران اتم است بدین صورت که ساختار مورد نظر به میکروسکوپ داده شده و میکروسکوپ خود کار را تکمیل می کند. تصور اتم هایی که ذهت مجزایی دارند بحث های ترسناکی در حوزه داستان های تخیلی پیش آورده اند، همانند تصور نانو روبات هایی که از کنترل انسان خارج می شوند. استراشیو معتقد است وقتی نانو تکنولوژی همانند هر شاخه جدیدی از علم باید به مراقبت و استانداردهای اخلاقی مجهز شود، پس نباید نگران انحراف اتم ها بود. او می گوید : (( این که نانو روبات ها قادر به تکثیر خود بوده و دنیا را در کنترل خود بگیرند تصوری دور از ذهن است)).
هدف تحقیقات NIST ایجاد فرمولهایی کارآمد و عملی است که همه از تولید کنندگان گرفته تا پزشکان می توانند از آنها برای اهداف و تولیدات خاص خود استفاده کنند.
سلوتا معتقد است : (( نانو تکنولوژی زمینه أی است که در آن می توان پدیده های کوانتومی و بسیار کوچک را بررسی کرد در اصل یک میز کار بسیار کوچک است)).
اوزی لندمن استاد فیزیک تکنولوژیک می گوید که انتظار می رود 5 تا 10 سال طول می کشد تا بتوان از قطعات نانو در صنعت الکترونیک استفاده کرد و در علم پزشکی نیز این کاربرد احتمالاً از 5 تا 8 سال زمان می برد. او می افزاید : (( این تأخیر به علت جا ماندن کسی از کار یا عدم موفقیت کسی نیست، بلکه علت پیچیدگی و رمز آلود بودن زیاد این مقوله است.))