فناوری اتم یا فناوری نانو؟
تمامی موجودات زنده و مواد غیر زنده از واحد های ساختمانی متشکل از اتم ها ساخته شده اند.
از گذشته تا حالا بخشی از تحقیقات انجام شده منجر به کشف و شناخت اتم ها گردیده حال این سوال مطرح است که ایا میتوان با دستورزی اتم ها توانمندی و امکانات بیشتری برای تولید کالا ها و خدمات بهتر و کار امد تر ارائه نمود ؟
ایا دانش انسان به حدی از رشد و قدرت رسیده است که بتواند دستورزی هایی در سطح اتم داشته باشند؟
به کمک چنین فناوری میتوان اتم ها را به نحو دلخواه و اگاهانه و طبق طرح از پیش تعیین شده در کنار یکدیگر مستقر نمود.
در این صورت دانشمندان قادر خواهند بود مواد متنوع تر با خواص جدید و قابلیت کاربردهای مختلف و بسیار کار امدتر بدست اورند .
دانشمندان امیدوارند تا به مجموعه این توانمندیها و ایده ها از طریق فناوری جدیدی به نام فناوری اتم دست یابند.
فناوری اتم در واقع شامل مجموعه ای از فناوری های جدید است که با دست ورزی اتم ها مولکول ها و ذرات کوچک تر موجب تشکیل مواد و محصولات جدیدی میگردد.
کلمه ی نانو یک پسوند برای واحد اندازه گیری بوده و در واقع مفهوم موضوعی خاصی ندارد .
این در حالی است که به عنوان مثال اصطلاح فناوری زیستی اشاره به هنر و فن دستورزی موجودات زنده توسط انسان دارد .
به عبارتی اصطلاح فناوری نانو اطلاعات بیشتری از ماهیت این فناوری را ارائه نمینماید و فقط اشاره به اندازه ی ذرات مورد دستورزی دارد که در حد نانو متر می باشند و همان طور که میدانیم یک نانو متر معادل یک میلیاردیم یک متر می باشد .
برای این که تصور دقیقی از اندازه های مورد بحث در فناوری نانو از یک تا 100 نانو متر داشته باشیم چند مثال برای مقایسه به شرح زیر ارائه می گردد:
در صورتی که ده اتم هیدروژن به صورت پهلو به پهلو در کنار هم قرار گیرند اندازه ای در حد یک نانو متر را تشکیل میدهند .
تصور کنید که اندازه نقطه ی داخل پرانتز (.) بزرگ شود .
چنانچه بخواهیم حرف لاتین aدر داخل این پدانتز ( (aرا به بزرگ نماییم اندازه ان معادل 80 کیلومتر خواهد شد .
یک مولکول دی.ان.ای در حدود 2.5 نانو متر قطر دارد که 25 برابر قطر یک اتم هیدروژن است . در واقع این مولکول که اطلاعات ژنتیکی موجودات زنده را حمل می نمایند گردایشی (مونتاژی) از اتم های هیدروژن نیتروژن اکسیژن و کربن می باشد .
قطر هر گولبول قرمز خون 5000 نانو متر است که این اندازه معادل یک بیستم قطر موی انسان میباشد .
اجزای ترانزیستورهای سیلیکونی مورد استفاده در میکرو الکترونیک دارای اندازه ای در حد 130 نانو متر می باشند و بر این اساس شرکت اینتل در یک تراشه ی مدل پنتیوم iv
خود حدود 42 میلیون عدد از ان ها را می تواند مستقر نماید
همه می دانیم که هر نانو متر معادل 10ˉ9 متر می باشد . در ابعادی معادل 10-12 متر به فضای هسته ی اتم ها میرسیم .
از طرف دیگر اگر بخواهیم از نظر بزرگ نمایی به ابعادی معادل 1012 متر دست بیابیم ابعادی در حد منظومه شمسی را باید مثال بزنیم .
در قرون وسطی پاره ای از فیلسوفان در مورد اینکه چند فرشته میتوانند در نوک یک سوزن جا بگیرند بحث های متعددی با یکدیگر می نمودند .
از این بحث ها گذشته ما امروزه به خوبی می دانیم که حد اقل در نوک یک سوزن تعداد 900 میلیون نانو ذره به خوبی و بدون اختلال در کنار یکدیگر جا می گیرند .
مواد اولیه مورد استفاده در فناوری نانو شامل عناصر شیمیایی جدول تناوبی مواد می باشند که این عناصر در ساختمان تمام ذرات هستی شامل موجودات زنده و غیر زنده وجود دارند .
در حال حاضر این جدول شامل حدود 118 عنصر است. در این جدول هر عنصر با علامت اختصاری معینی در ستون و ردیف مربوطه نشان داده میشود و بر اساس خصوصیات شیمیایی گروه بندی می گردد.
هر چیزی در جهان هستی از صد ها نوع بلوک ها ی ساختمانی متفاوت ساخته شده که این بلوک ها به نبه ی خود از به هم پیوستن عناصر شیمیایی معینی به وجود امده اند .
حدود 88 درصد اتم ها ی کل موجود در هستی را هیدروژن تشکیل میدهد به عبارتی بخش اعظم خورشید اب پوسته ی زمین و بدن انسان از هیدروژن به وجود امده .
اتم های کربن در هر ماده ای از بدن موجودات زنده یا موجوداتی که زمانی زنده بودند وجود دارد.
حال جالب است بدانیم که اتم های کربن بسته به شرایط محیطی متفاوت می توانند به صورت گرافیت الماس یا زغال سنگ نیز وجود داشته باشند .
روزانه ما طی غذاهایی که مصرف می کنیم حدود 300 گرم کربن را مورد تغذیه قرار میدهیم .
عنصر کربن بر اساس تغیر ساختار اتمی خود می تواند خصوصیات فیزیکو شیمیایی متفاوتی داشته باشد . بنا بر این به کمک فناوری اتم میتوان امید داشت که با دست ورزی در ساختار اتم خصوصیات مورد انتظار برای عنصر و ماده ی مورد نظر را تغییر داد.
محققان فناوری نانو تلاش دارند تا عناصر جدول تناوبی را کنترل نمایند.
هدف نهایی در این فناوری دست یابی به مواد جدید و دستورزی مواد موجود می باشد .
دستورزی اندازه ذرات ماده می تواند بسیاری از خصوصیات انرا تغییر دهد.
خصوصیات مواد در حالتی که اندازه ان ها در حد نانو متر باشد با خصوصیات همان مواد وقتی اندازه ی ذرات ان ها بزرگ تر باشد متفاوت است . در واقع حرکت از ریز فناوری (میکرو) مانند میکرو الکترونیک و ریز پردازنده ها (میکرو پرو سنسور ها) به سمت ساخت وسایلی در حد نانو متر به نوبه ی خود یک انقلاب فناوری محسوب میشود . یک میکرو متر 1000 بار از یک نانو متر بزرگ تر می باشد ولی تفاوتی که در این دو بعد برای مواد بروز می نماید بیش از تفاوت در خود ابعاد و اندازه ها می باشد . به عبارتی هر ماده ای در ابعاد بزرگ تر از 50 تا 100 نانو متر از قواعد فیزیک و و یا مکانیک کلاسیک پیروی می نماید ولی در ابعاری کمتر از 50 نانو متر مواد از قوانین مکانیک کلاسیک پیروی نکرده بلکه از فیزیک و مکانیک کوانتوم پیروی می نمایند. این موضوع اصطلاحا به اثر اندازه ی کوانتومی مشهور می باشد .
مکانیک کلاسیک در مورد خصوصیات فیزیکی هر ماده ای که اندازه ی ان در حد ماکرو یا میکرو باشد به طور یکسان عمل نموده و در نتیجه این خصوصیات در هر 2 بعد ماکرو و میکرو ثابت است . با کاهش اندازه ذرات مواد و بدون تغییر در ماهیت ان ها خصوصیات بنیادین ماده از جمله هدایت الکتریکی رنگ دوام و نقطه ی ذوب می تواند تغییر نماید .
www.ake.blogfa.com www.ake.blogfa.com www.ake.blogfa.com