نانو...

فناوری نانو چیست؟

فناوری‌نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. معمولاً منظور 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.

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.

تاریخچه فناوری نانو

در طول تاریخ بشر از زمان یونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر این باور بودند که مواد را می‌توان آنقدر به اجزاء کوچک تقسیم کرد تا به ذراتی رسید که خردناشدنی هستند و این ذرات بنیان مواد را تشکیل می‌دهند، شاید بتوان دموکریتوس فیلسوف یونانی را پدر فناوری و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از میلاد مسیح او اولین کسی بود که واژة اتم را که به معنی تقسیم‌نشدنی در زبان یونانی است برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد.

با تحقیقات و آزمایش‌های بسیار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زیادی ایزوتوپ کشف کرده‌اند. آنها همچنین پی برده اند که اتم‌ها از ذرات کوچکتری مانند کوارک‌ها و لپتون‌ها تشکیل شده‌اند. با این حال این کشف‌ها در تاریخ پیدایش این فناوری پیچیده زیاد مهم نیست.

نقطه شروع و توسعه اولیه فناوری نانو به طور دقیق مشخص نیست. شاید بتوان گفت که اولین نانوتکنولوژیست‌ها شیشه‌گران قرون وسطایی بوده‌اند که از قالب‌های قدیمی(Medieal forges) برای شکل‌دادن شیشه‌هایشان استفاده می‌کرده‌اند. البته این شیشه‌گران نمی‌دانستند که چرا با اضافه‌کردن طلا به شیشه رنگ آن تغییر می‌کند. در آن زمان برای ساخت شیشه‌های کلیساهای قرون وسطایی از ذرات نانومتری طلا استفاده می‌‌شده است و با این کار شیشه‌های رنگی بسیار جذابی بدست می‌آمده است. این قبیل شیشه‌ها هم‌اکنون در بین شیشه‌های بسیار قدیمی یافت می‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در این شیشه‌ها برپایه این حقیقت استوار است که مواد با ابعاد نانو دارای همان خواص مواد با ابعاد میکرو نمی‌باشند.

در واقع یافتن مثالهایی برای استفاده از نانو ذرات فلزی چندان سخت نیست.رنگدانه‌های تزیینی جام مشهور لیکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از میلاد) نمونه‌ای از آنهاست. این جام هنوز در موزه بریتانیا قرار دارد و بسته به جهت نور تابیده به آن رنگهای متفاوتی دارد. نور انعکاس یافته از آن سبز است ولی اگر نوری از درون آن بتابد، به رنگ قرمز دیده می‌شود. آنالیز این شیشه حکایت از وجود مقادیر بسیار اندکی از بلورهای فلزی ریز700 (nm) دارد ، که حاوی نقره و طلا با نسبت مولی تقریبا 14 به 1 است حضور این نانوبلورها باعث رنگ ویژه جام لیکرگوس گشته است.

در سال1959 ریچارد فاینمن مقاله‌ای را دربارة قابلیت‌های فناوری نانو در آینده منتشر ساخت. باوجود موقعیت‌هایی که توسط بسیاری تا آن زمان کسب‌شده بود، ریچارد. پی. فاینمن را به عنوان پایه گذار این علم می‌شناسند. فاینمن که بعدها جایزه نوبل را در فیزیک دریافت کرد درآن سال در یک مهمانی شام که توسط انجمن فیزیک آمریکا برگزار شده بود، سخنرانی کرد و ایده فناوری نانو را برای عموم مردم آشکار ساخت.

عنوان سخنرانی وی «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» بود.

سخنرانی او شامل این مطلب بود که می‌توان تمام دایره‌المعارف بریتانیکا را بر روی یک سنجاق نگارش کرد.یعنی ابعاد آن به اندازه25000/1ابعاد واقعیش کوچک می شود. او همچنین از دوتایی‌کردن اتم‌ها برای کاهش ابعاد کامپیوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد کامپیوترها بسیار بزرگتر از ابعاد کنونی بودند اما او احتمال می‌داد که ابعاد آنها را بتوان حتی از ابعاد کامپیوترهای کنونی نیز کوچکتر کرد. او همچنین در آن سخنرانی توسعه بیشتر فناوری نانو را پیش‌بینی نمود.

برخی از رویدادهای مهم تاریخی در شکل گیری فناوری و علوم نانو

تاریخ

رویدادهای مهم در زمینه فناوری نانو

1857 مایکل فارادی محلول کلوئیدی طلا را کشف کرد

1905 تشریح رفتار محلول‌های کلوئیدی توسط آلبرت انیشتین

1932 ایجاد لایه‌های اتمی به ضخامت یک مولکول توسط لنگمویر (Langmuir)

1959 فاینمن ایده " فضای زیاد در سطوح پایین " را برای کار با مواد در مقیاس نانو مطرح کرد

1974 برای اولین بار واژه فناوری نانو توسط نوریو تانیگوچی بر زبانها جاری شد

1981 IBM دستگاهی اختراع کرد که به کمک آن می‌توان اتم‌ها را تک تک جا‌به‌جا کرد.

1985 کشف ساختار جدیدی از کربن C60

1990 شرکت IBM توانایی کنترل نحوه قرارگیری اتم‌ها را نمایش گذاشت

1991 کشف نانو لوله‌های کربنی

1993 تولید اولین نقاط کوانتومی با کیفیت بالا

1997 ساخت اولین نانو ترانزیستور

2000 ساخت اولین موتور DNA

2001 ساخت یک مدل آزمایشگاهی سلول سوخت با استفاده از نانو لوله

2002 شلوارهای ضدلک به بازار آمد

2003 تولید نمونه‌های آزمایشگاهی نانوسلول‌های خورشیدی

2004 تحقیق و توسعه برای پیشرفت در عرصه فناوری‌نانو ادامه دارد

مشاهیر نا نو 

ریچارد. پی. فاینمن (Richard. P. Feynman ) 

ریچارد. پی. فاینمن فیزیکدان آمریکایی و استاد فیزیک انستیتو کالتک در سال1959 مقاله‌ای را دربارة قابلیت‌های فناوری نانو در آینده منتشر ساخت. باوجود موقعیت‌هایی که توسط بسیاری تا آن زمان کسب‌شده بود، ریچارد. ریچارد. پی. فاینمن را به عنوان پایه گذار این علم می‌شناسند. . فاینمن که بعدها در سال 1965جایزه نوبل را در فیزیک دریافت کرد در یک مهمانی شام که توسط انجمن فیزیک آمریکا برگزار شده بود، سخنرانی کرد و ایده فناوری نانو برای عموم مردم آشکار ساخت.

ریچارد ارت اسمالی (Richard Errett Smalley) 

ریچارد ارت اسمالی استاد شیمی دانشگاه رایس در هوستون ایالت تگزاس ایالات متحده می باشد ایشان به همراه دو نفر دیگر از همکارانش بنامهای روبرت کورل استاد شیمی دانشگاه رایس و هارولد کروتو استاد دانشگاه ساسکس موفق به کسب جایزه نوبل شیمی در سال 1996 برای کشف فلورین شدند. ایشان هم اکنون بر روی نانو لوله های کربنی مشغول کار است و به عنوان یک فرد خبره بر روی ایده نانو تکنولوژی مولکولی مطرح می باشد

روبرت ای فریتاس (Robert A.Freitas Jr) 

روبرت ای فریتاس مدیر تحقیقات موسسه ساخت مولکولی است. وی در رشته‌های فیزیک، روانشناسی و حقوق تحصیل کرده است و بیش از 150 مقاله‌ فنی و عمومی با موضوعات مختلف علمی، مهندسی و حقوقی نوشته است. ایشان نویسنده کتب مختلفی است . یکی از این کتابهاکه تحت عنوان نانو پزشکی منتشر شده است درباره قابلیت‌های نانوفناوری مولکولی و نانوروبات‌های پزشکی در کاربردهای پزشکی و دارویی است.

رالف مرکل (Ralph Merkle) 

رالف سی مرکل یکی از پیشگامان در عرصه طراحی و بازگشایی کلیدهای رمز نویس عمومی است . با این حال الان می‌توان وی را به عنوان یک محقق و یک سخنران در عرصه فناوری نانو و علم کریونیک (cryonics) بر شمرد. ایشان جزو محققین و طرفداران بنیادی است که افراد بیمار لاعلاج را برای درمان در زمان مناسب منجمد میکند، می باشد. ایشان معتقد است فناوری نانو پتانسیل بسیار زیادی برای درمان بیماری های صعب العلاج دارد. از این رو ایشان فعالیتهای خود را در زمینه کاربردهای این فناوری در پزشکی متمرکز نموده است....

کی اریک درکسلر(K.Eric Drixler) 

کی. اریک درکسلر دانشمند و نویسنده مشهوری است که نسبت به سایر دانشمندان علوم و فناوری نانو فعالیت‌های موثر بیشتری در جهت افزایش سطح آگاهی و دانش عمومی در این زمینه انجام داده است. او که هم‌اکنون رئیس پژوهشگاه فورسایت می‌باشد،‌ سخنرانی‌های زیادی در زمینه فناوری‌نانو انجام داده و سه کتاب مهم در این زمینه نوشته است.)