مقاله نانو تکنولوژی وکاربرد های آن (docx) 11 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 11 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

عنوان تحقیق : نانو تکنولوژی وکاربرد های آن نانو تکنولوژی وکاربرد های آن مقدمه: در دنيا انقلاب هاى زيادى رخ داده است كه عبارتند از :1)انقلاب كشاورزى 2)انقلاب صنعتى 3)انقلاب نيمه هادى ها (کامپیوتر ها) 4) انقلاب نانو تکنولوژی . نانوتکنولوژی به نام ریز ساز مطرح بوده است.کار نانو تکنولوژی در محیط اتمی صورت میگیردو بیشتر از دو شیوه استفاده می شود. 1)جابه جایی وحرکت مولکولی(مکانیک مولکولی) 2)همانند سازی معرفی نانو تکنولوژی نانوتکنولوژی توانمندی تولید مواد و ابزارها وسیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در سطح مولکولی و اتمی واستفاده از خواصی است که در آن سطوح ظاهر میشود . درواقع این فن آوری عبارت از کاربرد ذرات در ابعاد نانو میباشد .یک نانومتر یک میلیاردم متر است که از دو مسیر میتوان به این ابعاد دست یافت . 1) تهیه ذرات نانو باکمک تجهیزات دقیق از خرد کردن ذرات بزرگتر 2) فن آوری مولکولی که تولید ساختار اتم به اتم ویا مولکول به مولکول صورت میگیرد. درواقع این فن آوری چیزهایی را که در اختیار داریم باخصوصیات جدید دراختیار قرار میدهد ویا آنها را از مسیرنوینی میسازد.این فن آوری موجب تولیدات جدید وتوسعه گرایانه و محصولات ارزان است.نانو تکنولوژی داراي كاربردهایی در حوزه های مختلف ميباشد. کاربرد های نانو تکنولوژی 1 ) کاربرد نانو درپزشکی و داروسازی نانو تکنولوژی میتواند فرمولاسیون ومسیرهایی برای رهایش دارو تهیه کند که به نحو حیرت انگیزی توان درمانی دارورا افزایش دهد .شرکت Elan يكي از شرکتهایی است که با بهره گیری از ذرات نانو فرم محلول داروهایی مانند Sirolimns رابه فرم جامد تبدیل می کند که با کاهش سایز ذره سرعت انحلالSirolimns را به مقداری که بتواند به فرم قرص ارائه شود افزایش میدهد. فن آوری نانو در زمینه تشخیص بیماریهاوتصویربرداری وبراورد سریع از کارایی مصرف دارو در افراد نیز کاربرد دارد. یکی ازکاربردهای فناوری نانو در زمینه دارو رسانی ژن هاست. به علت پیشرفت در روند های ساخت ذرات و فرمولاسیون دارویی امکان دارورسانی فراورده های جدید که عمدتا"از نوع پپتیدها وپروتئین ها میباشند امکان پذیرشده است. هم راستای این پیشرفت هاصنعت ساخت پلیمر های دارویی امکان تهیه حامل های مناسب برای دارو رسانی به محل های اثر مورد نظر را فراهم کرده است. 2)تولید محصولات صنعتی نانو تکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که درآینده موجب ساخت مواد وابزارها خواهد شد.برخی مزایای نانو ساختارها از قرار ذیل میباشد. مواد سبک تر وکاهش هزینه وعمر کاری بيشتر و....می باشد. با توجه به تحقيقات به عمل آمده چهار ماده نانومتري هستند که کاربرد فراواني در صنعت لاستيک سازي پيدا کرده اند. چهار ماده موردنظر عبارتنداز: اکسيدروي نانومتري (NanoZnO)، نانوکربنات کلسيم، الماس نانومتري، ذرات نانومتري خاک رس . با اضافه کردن اين مواد به ترکيبات لاستيک، به دليل پيوندهايي که در مقياس اتمي بين اين مواد و ترکيبات لاستيک صورت مي گيرد، علاوه بر اين که خواص فيزيکي آنها بهبود مي يابد، مي توان به افزايش مقاومت سايش، افزايش استحکام، بهبود خاصيت مکانيکي، افزايش حد پارگي و حد شکستگي اشاره کرد. در زيبايي ظاهري لاستيک نيز تاثير گذاشته و باعث لطافت، همواري، صافي و ظرافت شکل ظاهري لاستيک مي گردد. همه اينها به نوبه خود باعث مي شود که محصولات نهايي، مرغوب تر، با کيفيت بالا، زيبايي و در نهايت بازارپسند باشند و توانايي رقابت در بازارهاي داخلي و جهاني را داشته باشند. 3)دوام پذیری منابع این فن آوری منجر به تغییرات شگرف در استفاده از منابع طبیعی و انرژی و آب خواهد شد که پس آب وآلودگی را کاهش خواهد داد.این فن آوری امکان بازیافت و استفاده مجدداز موادو انرژی وآب را فراهم می کند. شرکتهای موادشیمیایی مواد پلیمری تقویت شده به نانو ذرات را ساخته اند که می تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیلها شود. استفاده گسترده از این نانو کامپوزیت ها می تواند سالانه 5/1میلیارد لیتر صرفه جویی مصرف بنزین را همراه داشته باشد. 4)هوا فضا 5)ا منیت ملی تسلط اطلاعاتی از طریق نانو الکترونیک امکان اموزش مؤثرنیروها و کاهش خطر برای سربازها وبهبود کارایی خود روهای نظامی واستفاده بیشتر از اتوماسیون رباتیک پیشرفته برای چبران کاهش نیروی انسانی از موارد استفاده از نانو در این زمینه می باشد. 6)کاربرد نانو تکنولوژی درصنعت الکترونیک با استفاده از این فن آوری می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را حدود1000 برابر یا بیشترافزایش دهد ونهایتا" به ساخت ابزار های ابر محاسباتی به کوچکی ساعت مچی منتهی شود. • چرا " Nano"؟ • nano كلمه‌ای یونانی به معنی كوچك است و برای تعیین مقدار یك میلیاردیم یا 9- 10 یك كمیت استفاده می‌شود. چون یك اتم تقریباً" 10 نانومتر است، این اصلاح برای مطالعه عمومی روی ذرات اتمی و مولكولی بكاربرده میشود. • تفاوت بین نانوعلم و نانوتكنولوژی چیست؟ •نانو علم صرفا" تحقیق است ولی نانوتكنولوژی كاربرد تحقیقات برای حل مسائل و ساخت مواد جدید است. • نانوتكنولوژی از كجا آمده است؟ • برای اولین بار ریچارد فینمن برنده جایزه نوبل فیزیك پتانسیل نانوعلم را در یك سخنرانی تكان‌دهنده با نام " درپایین اتاقهای زیادی وجود دارد"، مطرح كرد . فینمن اصرار داشت، كه دانشمندان ساخت وسائلی را،كه برای كار در مقیاس اتمی لازم است، شروع كنند. این موضوع مسكوت ماند، تا اینكه اریك دركسلر (دانشجوی تحصیلات تكمیلیMIT) ندای فینمن را شنید و یك قالب‌كاری برای مطالعه "وسایلی كه توانایی حركت دادن اشیاء مولكولی و مكان آنها را با دقت اتمی دارند" ایجاد كرد، كه در سپتامبر 1981 در مقاله‌ای با نام " پروتئین راهی برای تولیدانبوه مولكولی ایجاد میكند" آن را ارائه داد. دركسلر آن را با كتابی بنام " موتورهای خلقت" دنبال كرد و توسعه مفهوم نانوتكنولوژی را همانند یك كوشش علمی ادامه داد. اولین نشانه های ثبت‌شده از این مفهوم نانوتكنولوژی تغییر مكان دادن اشیا مولكولی، در سال 1989 بود، موقعی كه دانشمندی در مركز تحقیقات آلمادنIBM اتمهای منفردگزنون را روی صفحه نیكل حركت داد، تا نام IBM را روی سطح نیكل نقش كند. • آیا نانوتكنولوژی خیالی‌تر از علم است؟ • از موقعی كه اولین مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانوتكنولوژی همانند چوبدست سحرآمیزی برای ساخت كودكان طراح تا ماشینهای تولید اكسیژن برای استعمار كره مریخ، تصور می‌شد. هیجانات از واقعیات جلوتر بود، اما پیشرفت واقعی با مسائلی پیش‌پا افتاده شروع شد.چند سال پیش محققین در دانشگاههای كالیفرنیا، رایس وMIT موفق به ساخت نانوذراتی شدند، كه به دانشمندان كمك می‌كردند. تعدادی از اساتید این دانشگاهها شركتهایی تأسیس كردند، كه وسایل موردنیاز برای تحقیقات مقیاس نانو را می‌ساختند. اكنون آنها به شدت دنبال حفاظت كارهایشان از طریق ثبت اختراع هستند، تا زمینه تولید فرایندهایشان را فراهم كنند. كاربردهای علمی نانوعلم هنوز كم است. اما مقداری از تولیدات اولیه اكنون وارد بازار می‌شوند. • كارهای علمی انجام‌شده بوسیله نانوتكنولوژی چیست؟ • بیشترین كار علمی روی ایجاد تغییراتی در مواد شیمیایی یا نقشه‌برداری از تركیبات زیستی، مانند DNA و سلولهای سرطانی است. بعضی ازاولین محصولات تجاری، بهبود تولیدات شیمیایی كنونی یا روشهای پزشكی است. سه فناوری تسخیرکننده از طرفی شاید بتوان گفت تسخیرکنندگان علم و فناوری آینده در سه گروه فناوری اطلاعات، نانوفناوری و زیست فناوری خلاصه می شوند. قرارگیری مقادیر و حجم زیادی از اطلاعات در فضائی کوچک از ابعاد هم گرائی نانوفناوری و فناوری اطلاعات می باشد از طرفی در زیست فناوری و یا به عبارتی برای زیست شناسان قرار گیری حجم زیادی از اطلاعات در یک فضای بسیار کوچک موضوعی بسیار آشنا می باشد. در کوچکترین سلول انسانی همه اطلاعات مربوط به یک موجود زنده از قبیل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتی در قسمت بسیار کوچکی از سلول به نام DNA که شامل حدوداً پنجاه اتم می باشد همه این اطلاعات ذخیره می گردد ( نه تنها سطح یا به عبارتی تعداد اتم ها بلکه نحوه قرار گرفتن این زنجیره ها در ذخیره سازی اطلاعات زیستی اهمیت دارد). شاید یکی از علل هم گرائی این فناوری و فناوری اطلاعات وجود همین مسائل مشترک این سه فناوری است. ابزارهای جدید برای كارهای ظریف اگر شما از دانشمندان علوم سطح بپرسید كه چه پیشرفتهای عمده دستگاهی باعث شده‌اند تا نانوتكنولوژی در خطوط مقدم تحقیقات علوم فیزیكی قرار گیرد، تقریبا" همه آنها به داستان میكروسكوپ پروب اسكن‌كننده SPM (Scanning probe microscope SPM: در SPM یک پروب نانوسکوپی در ارتفاع ثابتی بر بالای بستری از اتم‌ها حفظ می‌شود. این فاصله می‌تواند آن‌قدر کم باشد که الکترون‌های اتم‌های تیرک و سطح با هم تعامل داشته باشند. این تعاملات می‌تواند آن‌قدر قوی باشد، که اتم‌ها از جا کنده شده و به جای دیگری بروند.) اشاره می‌كنند. علیرغم تازه واردگی به عرصه تحلیل دستگاهی، استفاده از میكروسكوپی تونل‌زنی اسكن‌كننده STM (Scanning tunneling microscope STM : وسیله‌ای برای تهیه تصویر از اتمهای روی سطوح مواد، که نقش مهمی در درک توپوگرافی و خواص الکتریکی مواد و رفتار قطعات میکروالکترونیکی دارند. STM بر خلاف یک میکروسکوپ نوری، برای تهیه تصویر نیروهای الکتریکی را با یک پروب نازک‌شده به حد تیزی یک اتم آشکار می‌کند. پروب سطح را جاروب کرده، بی‌نظمی‌های الکتریکی حاصل از پوسته‌های الکترونی یا ابرالکترونی پیرامون اتم‌ها را به کمک یک کامپیوتر به تصویر مبدل می‌کند. به دلیل یک اثر مکانیک کوانتومی موسوم به «تونل‌زنی»، الکترون‌ها می‌توانند به سادگی از تیرک به سطح و بالعکس بجهند. درجه وضوح تصاویر در حدود nm1 یا کمتر است. از STM می‌توان برای جابجایی تک به تک اتم‌ها و تهیه نقشه‌های پروضوح از سطوح مادی استفاده کرد.) ، میكروسكوپی نیروی اتمی (AFM) و دیگر تكنیكهای مشتق‌شده از این دو مورد اصلی در بسیاری از آزمایشگاهها ، به دلیل حجم زیاد اطلاعاتی كه از مقیاس نانومتر به دست می دهند، متداول و حتی گریزناپذیر شده است. ریچارد فینمن طی یك سخنرانی در همایش جامعه فیزیك آمریكا در 1959 در مؤسسه تكنولوژی كالیفرنیا كه بعد در آنجا استاد فیزیك شد ایده‌هایی بنیادی در زمینه كوچك‌سازی نوشتجات، مدارها و ماشین‌ها ایراد كرد : " آنچه من می‌خواهم به شما بگویم، مسئله دستكاری و كنترل اشیاء در مقیاس كوچك است. تردیدی وجود ندارد كه در نوك یك سوزن آنقدر جا هست كه بتوان تمام دایره‌‌المعارف بریتانیكا را جا داد." فینمن برای به تفكر واداشتن محققین و تاكید نمودن بر عقیده‌اش مبنی بر امكان فیزیكی چنین معجزه‌ای ، جایزه‌هایی 1000 دلاری برای اولین افرادی كه به اهداف مشخص شده ای در كوچك‌سازی كتابها و موتورهای الكتریكی دست یابند تعیین كرد. فینمن تاكید كرد : " من در حال خلق ضد جاذبه نیستم كه به فرض روزی اگر قوانین (فیزیك) آنچه ما می‌پنداریم، نبودند عملی شود. من صحبت از چیزی می‌كنم اگر قوانین آنچه ما می‌پنداریم باشند، عملی خواهد بود. ما به آن دست پیدا نكرده‌ایم چون خیلی ساده هنوز درصدد انجام آن نبوده‌ایم." وضعیت جهانی از فناوری نانو به عنوان "رنسانس فناوری" و" روان کننده جریان سرمایه گذاری " یاد می شود.ورود محصولات متکی بر این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانائی های دفاعی و زیست محیطی به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائی های بزرگ اقتصادی خواهد شد . هم اکنون بخش های دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان شامل ژاپن ، آمریکا، اتحادیه اروپا، چین، هند، تایوان، کره جنوبی، استرالیا، اسرائیل و روسیه در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یک حوزه از این فناوری به سر میبرند . هم اکنون روی هم رفته حدود 30 کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای "برنامه ملی" یا درحال تدوین آن هستند، وطی پنچ سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر فناوری نانو را به 5/3 برابر افزایش داده اند. کشورهای ژاپن و آمریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند . منابع: سایت کمیته مطالعات سیاست نانو تکنولوژی (http://www.irannano.org) سايت كميته نانو فناورىوابسته به بسيج دانشجويى دانشكاه صنعتي امير كبير سياستگذاری علم وتکنولوژی (مطالعه موردی نانو تکنولوزی در ایران ) دکتر قاضی نوری