نوع فایل: word
قابل ویرایش 32 صفحه
مقدمه:
حدود 100 سال پیش برای اولین بار مسئله استفاده از انرژی عظیم هسته ای مطرح شد. بشر همواره نمی توانست درک تجربی و صحیحی نسبت به این موضوع داشته باشد، ولی دیری نپایید که دانش و تکنولوژی این انرژی در اختیار بشر قرار گرفت و توانست استفاده از این انرژی فوق العاده را تجربه نماید.
نانو تکنولوژی چنان رویکرد و نگرش، به تکنولوژی را متحول ساخته که در صورت تحقق و رسیدن به مقصدی که ترسیم شده است، شاید بزرگترین جهش انسان برای صعود به قله های رفیع علم باشد. اکنون جهان متوجه این رویکرد متحول کننده شده و متخصصین و دانشمندان در نقاط مختلف این کره خاکی دست به پژوهش و مطالعات وسیعی در این زمینه زده اند و طبق گفته برخی از آنان پیشرفت های صورت گرفته و روند رو به رشد نانو، بیش از حد انتظار و پیش بینی شده است.
در پی انقلاب میکروالکترونیک، اکنون جهان در آستانه ورود به انقلاب نانو تکنولوژی با فن آوری ذره ای قرار دارد که آغازیست برای نوآوری های بیشمار در آینده، به گفته کارشناسان، این تکنولوژی نوین در آینده ای نزدیک با تأثیر و بسیاری از بخش های اقتصادی، وضع موجود را به کلی دگرگون خواهد کرد با کمک این تکنولوژی تولید اشیاء با خصوصیات جدید از جمله قدرت درک و گویش توسط ذره هایی که اندازه هرکدام از آنها یک میلیون از میلیمتر بیشتر نیست امکان پذیر می شود با کمک این تکنولوژی آنچه در گذشته ای نزدیک غیرممکن بود، تحقق پیدا خواهد کرد.
بدون تردید اندازه هر چیزی اهمیت خاصی دارد، ولی نباید تصور کرد که حجم بزرگتر به معنای بهتر است چرا که حتی ستارگانی که شب هنگام در آسمان خداوندی می درخشند انرژی نوری خویش را از ذرات بسیار ریزی به نام اتم ها که ساختار تمام هستی از آنهاست می گیرند. جهان اتم ها و مولکولها امکانات نامحدودی را در اختیار دانشمندان و مهندسین قرار داده که بتوانند به تحقیقات جامع تر و گسترده تر دست پیدا کنند. یکی از اهداف آنها به زبان ساده عبارت است از ایجاد و ساخت سیستم های کاملاً مستقیم از اتم ها مولکول ها تا حداکثر مینیاتوری کردن را بتوانند به دست آورند. هدف دیگر ایجاد ویژگی و خصوصیات و ویژگی هایی کاملاً غیرمعمول در مواد با استفاده از افزودن اتم های مختلف به آنهاست؛ نانو واژه ای است که کارشناسان با استفاده از آن می توانند به اهدافی که ذکر شد دست پیدا کنند. این چیزی است که سی سال پیش حتی رویای دست یافتن بدان در تصور بشر نمی آمد؛ بنابراین امپراطوری ریزترین ذرات به وسیله نانومتر بایک میلیاردم متر اندازه گیری می شود. امیدواری بسیار نسبت به نانو به وجود آمده چرا که با کمک آن می توان ماشین های هرچه کوچکتر ساخت که به وسیله تراشه های هرچه کوچکتر و همین طور ترانزیستورهای خیلی کوچک کنترل شوند. در انتهای زنجیره سازی در تکنولوژی نانو چیزی که به وجود می آید روباتهای بسیار کوچکی هستند که قادرند از مویرگهای بدن انسان نیز عبور کنند و با از میان برداشتن رسوبات چربی اقدام به ترمیم سلول های آسیب دیده بنمایند.
فینمن اولین کسی بود که نموداری از یک مسیر را در دنیای نانو ترسیم کرد و این راهی بود مستقیم به داخل دنیای اتم ها و مولکول ها. همانگونه که به نظر او رسید، این موضوع امکان پذیر بود که بتوان در اطراف اتم ها به طور معلق و شناور درآمد و آنها را به گونه ای آرایش داد که سازه ای که از این آرایش به وجود می آید اندازه ای کمتر از ده هزارم میلیمتر داشته باشد. نظرات او تا اواسط دهه هفتاد میلادی به همان صورت اولیه معتبر باقی مانده بود ولی در آن تاریخ زیست شناسان کشف کردند که چگونه می توان مولکولهای «دی ان ای» را از یکدیگر تفکیک کرد و این از اهمیت زیادی برخوردار بود، چون تمامی اطلاعات اجدادی موجودات زنده بر روی مولکولهای «دی ان ای» ذخیره شده است.
با عنایت به موفقیت های به دست آمده در قدم های اول در آزمایشگاه ژنتیک، هدف فینمن در خصوص ساخت ماشین های غیرآلی از اتمها مجدداً در دستور کار قرار گرفت. اما تا قبل از سال 1980 میلادی حتی قویترین و مجهزترین میکروسکوپ های الکترونی نیز تصویری گنگ و نامشخص از اتمها را نشان می دادند و بنابراین لمس آنها و احیاناً اعمال هرگونه تغییری بر روی آنها غیرممکن بود. اما در آن سال میکروسکوپ های اتمی کشف شدند، در این میکروسکوپها از نوکهای فوق العاده ظریف و کوچک با عرض حدود یک میلیاردم متر استفاده می شد که بتواند راه خود را به سمت سطوح مختلف پیدا کند و در همان از حسگرهای پیشرفته ای استفاده کرد و این اجازه به اتم ها داده شود که اطراف آنها به میل خود بچرخند. نخستین باری که محققین موفق شدند چنین مجموعه ای را انجام دهند سال 1989 بود و آن هم تفکیک 15 اتم «زنون» بود.
البته اخیراً خبری از سوی محققین آمریکایی منتشر شد که حکایت از حک کردن کلمات انجیل بر روی یک تار موی انسان داشت و نیز توسط آنها اذعان شد که اولین بار بحث بر روی ذرات توسط ارسطو و سقراط انجام گرفته است؛ به هر حال جای بسی خوشحالی است که نانو تکنولوژی را به مارکوپلو نسبت نداده اند!
پژوهشگران در مطالعات سلولی از نانو کریستال های نیمه رسانا به عنوان ابزار «فلورسنت ساز» برای تشخیص سلول های سرطانی استفاده می کنند. پیتر بارکر، رهبر پروژه ای در آزمایشگاه های مختص مطالعه سرطان می گوید: «نانو کریستال ها نوید پیشرفت های قابل توجهی در رنگ های ارگانیک را می دهند» او می گوید: «ذرات نانو امکان تشخیص سرطان سینه را به طور دقیق تر، مطمئن تر، و سریع تر فراهم می کنند. اما تحقیقات پزشکی بیش از هر نوع کاربرد علمی دیگر نیاز به امنیت و نظارت اخلاقی دارد. بعضی عناصر احتمالاً سمی هستند، پس بنابراین آزمایش بر روی انسان خیلی زود است. دانشمندانی که روی تکنولوژی نانو کار می کنند به کشف جالب دیگری نیز نائل آمده اند. آنها دریافته اند که اتم ها سر و صدا ایجاد می کنند. اتم ها توسط یک جریان الکتریکی خاصی که به جریان «تونلینگ» معروف است از موقعیتی به موقعیت دیگر جابه جا می شوند. کنترل صدای این جابه جایی نوعی سروصدا شبیه «صدای اعتراض اتم ها» را نشان می دهد.
صنایع اتومبیل سازی و هوانوردی، مواد جدید که از نانو ساخته شده، لاستیک هایی با مقاومت بیشتر، رنگ کاری هایی که احتیاج به شستشو ندارند، پلاستیک های ارزان غیر قابل اشتعال، صنایع الکترونی برای کنترل، پوشش های خود ترمیم و منسوجات، ضبط کامل صدا توسط نانو لایه ها و نقطه چین کردن، صفحه های نمایش صاف، تکنولوژی بی سیم ابزار و فرآیندهای جدید در زمینه ارتباطات، هزاران اصلاح و پیشرفت درباره ظرفیت ذخیره داده ها و سرعت پردازش در سطح پایین، سلاح های بسیار کشنده و سبک، لباس های منعطف ضد گلوله، روبات های میلیمتری و هزاران، هزار مورد دیگر.
دولت آمریکا برای سال جاری میلادی بودجه ای در حدود 850 میلیون دلار برای تحقیقات و فعالیت های علمی و فنی در این رشته اختصاص داده است؛ این بودجه نسبت به سال گذشته ده درصد و نسبت به سال 2001 میلادی بیش از پنجاه درصد افزایش داشته است.
اما اتحادیه اروپا هم در این زمینه کوتاهی نکرده و از سال 1994 میلادی با برنامه های متعدد برای پژوهش های علمی و کاربردهای فنی تا سال 2006 میلادی یک میلیارد و سیصد هزار یورو در نظر گرفته است. در این راستا آلمان با هزینه یک میلیارد یورو بزرگترین سهم را عهده دار است. آلمان در زمینه پژوهش های علمی و انتشار آنها بین سال های 2000-1996 میلادی پیش از ایالات متحده آمریکا و ژاپن قرار دارد. بنابر بررسی کمیسیون اتحادیه اروپا، آلمان در بخش تکنولوژی ذره ای با 10/7 درصد تحقیقات علمی منتشر شده بین سال های 97، 99 در میان 50 کشور جهان مقام سوم را پس از آمریکا و ژاپن کسب کرده است، طبق تحقیقات به دست آمده سابقه تحقیقات در زمینه نانو تکنولوژی در آلمان به دوره هیتلر و نازیسم برمی گردد که البته این تحقیقات با عنوان نانو نبوده است. ژاپن در سال 2004 میلادی با هزینه ای بالغ بر 800 میلیون یورو در تکاپوی داشتن سهم بیشتری در این تکنولوژی است.
انقلاب جهانی تکنولوژی با تغییرات اجتماعی، اقتصادی، سیاسی و فردی در سراسر جهان همراه است. همچون انقلاب های کشاورزی و صنعتی در گذشته، این انقلاب تکنولوژی نیز از پتانسیل دگرگون سازی کیفیت زندگی و طول عمر، متحول سازی کار و صنعت، تغییر و تبدیل ثروت، جابه جایی قدرت در سطح ملت ها و در درون ملتها و افزایش تنش و تعارض برخوردار است. پیامدهای انقلاب یادشده بر سلامتی بشر شگفت آورترین آنها است، چرا که خط شکنی های علمی کیفیت و طول زندگی انسان را به مراتب بهتر خواهند کرد. بیوتکنولوژی ما را قادر خواهد ساخت ارگانیزم های زنده از جمله خودمان را شناسایی نموده و چگونگی فعالیت شان را درک نماییم. آنها را دستکاری کرده، بهبود بخشیده و تحت کنترل درآوریم. تکنولوژی اطلاعات امروزه به ویژه در کشورهای توسعه یافته، تحولات انقلابی برای زندگی ما به ارمغان آورده و خود عامل توان آفرین عمده ای برای سایر روندها به شمار می رود. تکنولوژی مواد، تولد محصولات، قطعات و سیستم های ارزانتر، هوشمندتر، سبکتر، سازگار با محیط زیست، ماندگارتر و سفارشی تر را میسر خواهند ساخت. علاوه بر این مواد هوشمند، ساخت و تولید چالاک و نانوتکنولوژی شیوه تولید وسایل را متحول ساخته و توانمندیهای آنها را بهبود می بخشد.
فهرست مطالب:
مقدمه
تعریف نانو تکنولوژی
مواد نو
نانو مواد
نانو تکنولوژی
1-3 وسایل محاسباتی نانو
الف) تراشه های نانو:
ب) محاسبه بر پایه سوئیچ های کوانتمی:
2-3 وسایل بیومولکولی و الکترونیک مولکولی
3-3 مسائل و پیامدهای گسترده تر
4. تولید مولکولی و نانو روبات ها
1-4 تکنولوژی
2-4 مسائل و پیامدهای گسترده تر
5- بحث و نتیجه گیری
1-5 گستره احتمالات تا سال 2015
2-5 کلان روندهای پیشرفت نانوتکنولوژی
الف) تشدید ماهیت چند رشته ای تکنولوژی
ب) آهنگ شتابدار تغییر
پ) افزایش دغدغه های اجتماعی و اخلاقی
ت) ضرورت گسترش و تعمیق روز افزون آموزش
ح) افزایش طول عمر
خ) محدود شدن حریم خصوصی افراد
ج) استمرار جهانگرایی
د) رقابت بین المللی
جمع بندی
پروژه نانو تکنولوژی از نگاه رشته برق. doc
