نانوتکنولوژی چیست ؟

نانوتکنولوژی چیست ؟

به بیان ساده علم نانو مطالعه اصول اولیه مولکولها و ساختارهای با ابعاد بین ١ تا ١٠٠ نانو متر است . این ساختارها را نانو ساختار می نامیم . نانو تکنولوژی ، کاربرد این ساختارها در دستگاههای با اندازه ی نانو متری است .

می توان گفت نانو تکنولوژی شکل جدیدی از ساخت مواد بوسیله ی کنترل و دستکاری واحدهای ساختمانی (Building blocks ) آنها در مقیاس نانو می باشد . نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانو متر و بهره برداری از خواص و پدیده های نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند .

یکی از ویژگی های مهم نانو تکنولوژی جنبه ی چند رشته ای آن است . فناوری نانو در علوم پزشکی ، مهندسی ، الکترونیک ، زیست شناسی ، شیمی ، فیزیک ، کنترل فرآیند و ... کاربرد وسیعی دارد. .

اصل چند رشته ای بودن نانو تکنولوژی بیانگر این حقیقت است که این علم رشته ی جدیدی نیست بلکه رویکردی جدید در تمام رشته ها ست و تمام عرصه ها ی مختلف علم و فناوری را در بر می گیرد .

چرا نانو تکنولوژی ؟

شاید این سوال در ذهن پدید آید که چه چیزی در مقیاس نانو متری وجود دارد که یک تکنولوژی بر پایه آن نهاده شده است .

آنچه باعث ظهور نانو تکنولوژی شده نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد است . در مقیاس نانو ، اشیاء شروع به تغییر رفتار می کنند و رفتار سطوح بر رفتار توده ای ماده غلبه می کند . در این مقیاس برخی روابط فیزیکی که برای مواد معمولی کاربرد دارند نقض می شوند .

كاربرد هاي نانوتكنولوژي : 

از آنجايي كه علوم نانو بخش وسيعي برگرفته از مباحث شيمي، فيزيك، بيولوژي، پزشكي، مهندسي و الكترونيك را در بر مي گيرد،‌گروه بندي آن بسيار پيچيده است. دانشمندان، علوم نانو را به چهار گروه شامل مواد (گروه اول)، مقياسها (گروه دوم)، تكنولوژي الكترونيك، اپتوالكترونيك، اطلاعات و ارتباطات (گروه سوم) و بيولوژي و پزشكي (گروه چهارم) طبقه بندي كرده اند. مواد نانو ( Nanomaterials ) قابليت كنترل ساختار تشكيل دهنده مواد پيشرفته در ابعاد كوچك و كوچكتر،‌ در اندازه هاي ميكرو و نانو بوده است. هر قدر بتوانيم اين مواد را در ابعاد ريزتر و كنترل شده اي توليد كنيم خواهيم توانست مواد جديدي را با قابليت و عملكردهاي بسيار عالي به دست آوريم. تاكنون تعاريف متعددي از مواد نانو ارائه شده است اما در يك تعريف جامع مي توان گفت موادي در اين گروه قرار مي گيرند كه يكي از ابعاد اضلاع آنها از۱۰۰ نانومتر كوچكتر باشد. يكي از اين گروهها لايه ها است. لايه ها يك بعدي هستند كه در دو بُعد ديگر توسعه مي يابند مانند فيلم هاي نازك و پوششها. برخي از قطعات كامپيوتر جزو اين گروه هستند. گروه بعدي شامل موادي است كه داراي دو بعد هستند و در يك بعد ديگر گسترش مي يابند و شامل لوله ها و سيمها مي شوند. گروه مواد سه بعدي در نانو شامل ذرات، نقطه هاي كوانتمي (ذرات كوچك مواد نيمه هاديها) و نظاير آنها مي شوند. دو ويژگي مهم، مواد نانو را از ديگر گروهها متمايز مي سازد كه عبارتند از افزايش سطح مواد و تاثيرات كوانتمي. اين عوامل مي توانند باعث ايجاد تغييرات و يا به وجود آمدن خواص ويژه اي مانند تاثير در واكنشها، مقاومت مكانيكي و مشخصه هاي ويژه الكتريكي در مواد نانو شوند. همانگونه كه اندازه اين مواد كاهش مي يابد، تعداد بيشتري از اتمها در سطح قرار خواهند گرفت. براي مثال، اتم هاي موادي به اندازه۳۰ نانومتر به ميزان۵ درصد،۱۰ نانومتر به ميزان۲۰ درصد و۳ نانومتر به ميزان۵۰ درصد در سطح قرار دارند. در نتيجه مواد نانو با ذرات كوچكتر در مقايسه با مواد نانو با ذرات بزرگتر داراي سطح بيشتري در واحد جرم هستند. با توجه به ازدياد سطح در اين مواد، تماس ماده با ساير عناصر بيشتر شده و موجب افزايش واكنش با آنها مي شود. اين عمل منجر به تغييرات عمده در شرايط مكانيكي و الكترونيكي اين مواد خواهد شد. براي مثال فلز نيكل در مقياس نانو مقاومتي بيشتر از فولاد سخت شده دارد. به موازات تاثيرات ازدياد سطح، اثرات كوانتمي با كاهش اندازه مواد (به مقياس نانو) موجب تغيير در خواص اين مواد مي شود (تغيير در خواص بصري، الكتريكي و جاذبه). موادي كه تحت تاثير اين تغييرات قرار مي گيرند ذرات كوانتمي، ليزرهاي كوانتمي براي الكترونيك بصري هستند.