تحقیق در مورد کاربرد نانوتکنولوژی در کشاورزی

بخشی از مقاله

کاربرد نانوتكنولوژی در کشاورزی

از مهمترين كاربردهای نانوتكنولوژی در كشاورزی می‌توان به موارد زير اشاره كرد:
كاربردهای نانو در صنايع غذايي
- توليد نانوحسگرها و حسگرهای زيستی برای تشخيص عوامل بيماری‌زا و سموم؛
- استفاده از نانو فيلتراسيون به منظور جداسازی و عبور انتخابی مواد بر اساس اندازه و شكل؛
- نانوكپسوله كردن مواد طعم دهنده و عطری در مواد غذايی به منظور كنترل رهاسازی آنها در غذا؛
- افزايش استحكام مواد بسته بندی و مقاومت آنها در برابر گازها با استفاده از نانوكامپوزيت‌ها در بسته‌بندی موادغذايي؛

- توليد نانوكامپوزيت‌های بيوپليمری جهت كاربردهای غذايی و صنعتي؛
- توليد نانوامولسيون‌ها و نانوژل‌ها و نانوفوم‌ها و غيره.

كاربردهای نانو در بيوتكنولوژي
- ايجاد حسگرهای زيستی در قالب آزمايشگاه‌های طراحی

شده روی يك تراشه بسيار كوچك ( lab-on -a- chip)
- ساخت ابزارهای نانومتری بر پايه DNA

کاربرد نانوتکنولوژی در حوزه علوم دامی
- شتاب تحقیقاتی در اصلاح نژاد انواع دام، طیور و آبزیان موثر؛
- نانوواکسیناسیون دي.ان.آ با استفاده از نانوكپسول‌ها و روش‌هاي التراسوند؛
- استفاده از نانوذرات نقره (نانوسيلورها) در افزايش بهداشت دام و جايگاه‌هاي پرورش دام و طيور؛
- استفاده از نانوفيلترها به منظور فرآوري محصولات لبني؛

- استفاده از نانوكپسول‌ها به عنوان پوششي براي آنزيم‌هاي خوراكي و داروهاي دامي.

كاربرد نانوتكنولوژي در جنگل و مرتع
- استفاده از نانوذرات عصاره‌هاي گياهي در فرآورده‌هاي

دارويي، آرايشي و بهداشتي جهت افزايش اثر بخشي دارو و كوتاه‌تر شدن طول درمان؛
- تهيه اوراق فشرده چوبي هموژن و يكنواخت با استفاده از فناوري نانو؛
- استفاده از پسماندهاي كشاورزي و الياف چوبي در مقياس نانو در صنايع كاغذ سازي و صنايع حفاظت و اصلاح چوب.

کاربرد نانوتکنولوژی در گیاه پزشکی

-تیمار مولکولی بیماری‌ها، ردیابی سریع بیماری‌ها، افزایش توانمندی گیاهان برای جذب مواد مورد نیاز؛
- حسگرهای هوشمند و سیستم های حمل هوشمند برای ردیابی و مبارزه با ویروس ها و سایر عوامل بیماری زای گیاهی؛
- کريستال‌های نانويی جهت افزايش کارآيی استفاده از آفت‌کش‌ها و کاربرد دوزهای کمتر از اين ترکيبات خطرناک؛
- توسعه و به کارگيری نانو ذرات در بسته بندی محصولات کشاورزی جهت کنترل و کاهش خسارت ناشی از آفات و بيماری‌های پس از برداشت.
کاربردهای نانو در ماشين‌های کشاورزی
- افزايش مقاومت پوشش‌های بدنه ادوات و ماشين‌ها و ابزارهای کشاورزی و حتی شيشه ها در برابر خوردگی و سائيدگی و انعکاس امواج ماورای بنفش؛
- افزايش عمر تايرها توسط نانوروکش‌ها؛
- استفاده از سيستم‌های ميکروالکترومکانيکی و سيستم‌های کنترل از راه دور، سيستم‌های اندازه گيری، سيستمهای مونيتورينگ و غيره جهت توسعه کشاورزی موضعی؛
- بهينه سازی ميزان و شکل سموم مصرفی توسط بيوحسگرها؛

- اصلاح روکش ياتاقان‌ها توسط نانو مواد برای کاهش اصطکاک؛
- افزايش مقاومت به ساييدگی خوردگی و حرارت و کاهش اصطکاک در قطعات مختلف موتور ماشين‌های کشاورزی؛
- تصفيه و کاهش آلودگی محيط زيست توسط نانومبدل‌های کاتاليزوری؛
- توليد سوخت‌های جايگزين و آلودگی کمتر محيط زيست.
کاربردهای نانو در زمينه خاک و آب
- بی خطر ساختن مواد آلاينده آب و خاک و قابليت بازيافت آنها؛
- ساخت فيلترهای هوشمند تصفيه آب با کارآيی بالا؛
- شوری زدايی از آب‌های شور؛
- ساخت سوپرجاذب‌های آب از پليمرها و مواد کامپوزيت به منظور ذخيره و حفظ رطوبت بيشتر در خاک برای مناطق خشک و کم آب؛
- ساخت مواد پوششی جديد و کارا برای پوشش درون لوله های فلزی به منظور جلوگيری از خوردگی ناشی از سيالات و کاهش زبری جداره لوله‌ها؛
- به کارگيری پليمرها و مواد کامپوزيت برای توليد انواع قطره چکان‌های تنظيم کننده فشار و مقاوم به نفوذ ريشه به قطره چکان؛
- استفاده از نانو کودها در تغذيه گياه؛
- ساخت سيستم های هوشمند به منظور رهايش سموم در گياه.
فناوری نانو يا نانوتکنولوژی واژه‌ای است که به تمام فناوری‌های پیشرفته د

عرصه کار با مقیاس نانو (۱-۱۰۰ نانومتر) اطلاق می‌شود. نانوتکنولوژی در علوم کشاورزی به عنوان یک فناوری قدرتمند، توانایی ایجاد انقلاب و تحولات عظیم در سیستم تامین مواد غذایی و کشاورزی را در گستره جهانی دارا می‌باشد. امنیت سیستم‌های غذایی و کشاورزي، غنی سازی و بهبود کیفیت محصولات کشاورزي، سیستم‌های رسانش هوشمند جهت درمان بیماری‌های گیاهی و دامي، ابزارهای جدید برای زيست سلولی و مولکولي، مواد جدید جهت آشکارسازی عوامل بيماری‌زا و حفاظت از محیط زیست مثال‌هایی از ظرفيت بالای نانوتکنولوژی در علوم کشاورزی و غذایی هستند.
كاربرد نانوتكنولوژي در جنگل و مرتع
- استفاده از نانوذرات عصاره‌هاي گياهي در فرآورده‌هاي دارويي، آرايشي و بهداشتي جهت افزايش اثر بخشي دارو و كوتاه‌تر شدن طول درمان؛
- تهيه اوراق فشرده چوبي هموژن و يكنواخت با استفاده از فناوري نانو؛
- استفاده از پسماندهاي كشاورزي و الياف چوبي در مقياس نانو در صنايع كاغذ سازي و صنايع حفاظت و اصلاح چوب.

فناوری نانو يا نانوتکنولوژی واژه‌ای است که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو (۱-۱۰۰ نانومتر) اطلاق می‌شود. نانوتکنولوژی در علوم کشاورزی به عنوان یک فناوری قدرتمند، توانایی ایجاد انقلاب و تحولات عظیم در سیستم تامین مواد غذایی و کشاورزی را در گستره جهانی دارا می‌باشد. امنیت سیستم‌های غذایی و کشاورزي، غنی سازی و بهبود کیفیت محصولات کشاورزي، سیستم‌های رسانش هوشمند جهت درمان بیماری‌های

گیاهی و دامي، ابزارهای جدید برای زيست سلولی و مولکولي، مواد جدید جهت آشکارسازی عوامل بيماری‌زا و حفاظت از محیط زیست مثال‌هایی از ظرفيت بالا

انواع رویکردهای نانو تکنولوژِی
در نتیجه ، علوم فناوری نانو عمیقا میان رشته‌ای بوده و دستاوردهای بس شگرفی برای بشریت خواهند داشت و افقهای کاملا جدیدی را برای پیشرفت و بهروزی جوامع و مبارزه موثر با بیماریها و گرسنگی خواهند گشود. رسیدن به مقیاس نانو از طریق رویکرد از پایین به بالا یکی از گزینه‌های علم و فناوری نانو است. رویکرد دیگر در علم فناوری نانو ، رویکرد از بالا یه پایین ، یا بیرون کشیدن نانو ساختارها از درون ساختارهای بزرگتر است. این رویکرد به نام برنامه کوچک سازی مشهور گشته است و همراه با رویکرد اول ، بسترهای اساسی برای پیشرفت برنامه عظیم جهانی علوم فناوری نانو هستند.
علوم فناوری نانو ، همراه با فناوری زیسی متکی بر ژنتیک مولکولی که در برنامه بزرگ ژنوم انسانی متجلی گشته است. و فناوری اطلاعات که با پیشرفت عظیم قدرت محاسباتی رایانه‌ها ، در شکل ابر رایانه‌ها سکوهای گرافیک محاسباتی و رایانه‌های فردی ، جهش‌وار به پیش می‌رود. مبانی علم و فناوری قرن بیست و یکم را تشکیل می‌دهند و سیمای پیشرفت جوامع بشری را تا حداقل پنجاه سال آینده ترسیم می‌کنند.
فناوری نانو در آینده نه چندان دور
واقعیت این است که بشر در آستانه بزرگترین تحول و دگرگونی تاریخ خود قرار دارد و این تحول همه چیز را در همه عرصه‌های زندگی بشر ، بطور انقلابی دگرگون خواهد ساخت. فناوری نانو ، جهان را در آستانه بزرگترین انقلاب تاریخ قرار داده است. در سایه انقلاب ف

ناوری نانو توانمندیهای تازه‌ای در تولید و کاربرد ابزار میکرو الکترونیک یکی پس از دیگری پدیدار خواهد شد. با استفاده از این فناوری ابزار و وسایل لازم با بهره گیری از ر

وشهای ساخت مولکولی مشابه با آنچه در اندام انسانی روی می‌دهد تولید می‌شوند.
پیامدهای فناوری نانو با توجه به این نکته که این فناوری می‌تواند در نقطه تلاقی دانش اطلاعات و دانش زیستی عمل نماید کاملا حیرت انگیز خواهد بود. رایانه‌های مولکولی با اجزا ارگانیک و زنده در تماس و ارتباط خواهند بود. انسانها در 25 سال آینده وسایل اطلاع رسانی شخص خود را در حالی با خود حمل خواهند کرد که آن را به نوعی پوشیده‌اند و نیروی لازم برای آن را از انرژی جنبشی ناشی از راه رفتن خود تامین می‌کنند.
محط کار ما بطور مجازی و مطابق نیاز و سلیقه ما همه جا همراه خواهد بود و مردم همه دنیا با حجم زیادی از اطلاعات در هر زمان و مکان قابل دسترسی خواهند بود. هنگام سفر نیز خودروهای رایانه‌ای و هوشمند خود راننده در ارتباط شبکه‌ای با پایگاههای مرکزی بوده و دسترسی دائمی به آخرین اطلاعات مورد نیاز امکان پذیر خواهند نمود و قبل از رسیدن به خانه و لوازم منزل و محیط خانه را با برنامه ریزی و ارتباط با یکدیگر مطابق دلخواه ما آماده خواهند کرد.
در زمینه فناوری میکرو الکترومکانیکها ما به وسایلی دست پیدا خواهیم کرد که در آنها حسگرها و فرستنده‌ها و گیرنده‌ها در حداقل اندازه خود بوده و با چنین وسایلی زندگی ما به شدت متحول خواهد شد. به عنوان نمونه هنگام بیماری پزشکان همزمان با ما و یا حتی زودتر از ما از آن آگاه خواهند شد. در زمینه فناوری زیستی امکان همانند سازی انسان و سایر موجودات زنده گزینش جنسیت و حتی صفات خاص در نوزادان فراهم شده و امکان درمان بسیاری از بیماریهای حاد و مزمن حسی عصبی با فناوری کشت سلولی مقدور خواهد شد.

نانو تکنولوژی در ایران
برای کشور در حال توسعه ایستایی نظیر کشور ما نیز گزینش اس

تراتژی فرا صنعتی علاوه بر حیاتی و اجتناب ناپذیر بودن آن ، این ح

سن را نیز دارد که توجه جامعه را از مسائلی انحرافی و مشکلات کاذبی نظیر منازعه کهنه و نخ نما شده 250 ساله طرفداران سنتگرایی و مدرنیسم ، آن هم از نوع سطحی و عوامانه و کپی برداری شده‌اش که مربوط به مناسبات سپری شده سرمایه داری تا جز (نه تجاری) و صنعتی هستند.
به یک هدف مشترک سرنوشت ساز و حیاتی ملی معطوف خواهد کرد که می‌تواند و باید همه مردم را در داخل و خارج کشور حول یک محور مشترک گرد آورد و عزم ملی برای پیشرفت و توسعه پایدار را شکل دهد، زیرا در دنیای امروزی بویژه در کشور با سابقه‌ای مثل ایران با پشتوانه یک تمدن ده هزار ساله و با آن سوبق درخشان علمی هیچکس حداقل در حرف ، مخالف علم و فناوری و ترقی و پیشرفت نیست و یا جرات ابراز آن را ندارد.
کمتر کشوری در جهان است که نیروی انسانی مستعد و شرایط و امکانات مناسب برای پیشرفت و توسعه را همانند کشور ما به یکجا داشته باشد. شاید با قرار دادن هدف شفاف و روشنی در برابر جامعه ، مردم انگیزه کافی برای جنبش و حرکت پیدا کند و اقتصاد بیمار مبتنی بر دلالی جای خود را به یک اقتصاد دانش‌ محور بدهد، مردمی که در پیدایش تمدن کشاورزی نقش برجسته‌ای داشتند و دستاوردهای آن را در سیاهترین دوره تاریخی غرب (قرون وسطی) در زیر سم ستوران قبایل وحشی مهاجم حفظ کردند و آنرا به تمدن صنعتی تحویل دادند.
اینکه این شایستگی را دارند که در ایجاد و پی ریزی یک دوره تاریخی جدید نقش برجسته‌ای ایفا کنند و از مردم هوشمند ایران غیر از این نیز انتظار نمی‌رود و تنها در اینصورت است که می‌توان انتظار داشت. نه فقط در عرصه علم بلکه در همه جنبه‌های تمدن و فرهنگ همانند دوره میترائیسم تا قرنهای اول تمدن اسلامی که سراسر مناطق شناخته شده زمین از ژاپن و چین تا انگلستان و از زنگبار تا اسکاندیناوی از تمدن ما تاثیر پذیرفتند و این بار نیز به جای انفعال و تاثیر پذیری در سراسر جهان تاثیر گذار باشیم و مهر خود را بر پای تمدن فراصنعتی بکوبیم.
چشم انداز علم نانو تکنولوژی
انقلاب جهانی تکونولوژی با تغییرات اجتماعی ، اقتصادی ، سیاسی و فردی در سراسر جهان همراه است. همچون انقلابهای 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 ، جابجایی قدرت در سطح ملتها و در درون ملتها و افزایش تنش و تعارض برخوردار است.
پیامدهای انقلاب یاد شده بر سلامی بشر شاید شگفت آورترین آنها باشد. چرا که خط شکنیهای علمی کیفیت و طول زندگی انسان را به مراتب بهتر خواهند کرد. بیوتکنولوژی نیز ما را قادر خواهد ساخت ارگانیزمهای زنده از جمله خودمان را شناسایی نموده ، چگونگی فعالیتشان را درک کنیم، آنها را دستکاری کرده ، بهبود بخشیده و تحت کنترل در آوریم. تکنولوژی اطلاعات امروزه بویژه در کشورهای توسعه یافته تحولات انقلابی برای زندگی ما به ارمغان آورده و خود عامل توان آفرین عمده‌ای برای سایر روندها به شمار می‌رود.
تکنولوژی مواد ، تولید محصولات ، قطعات و سیستمهای ارزانتر ، هوشمندتر ، چند منظوره سازگار با محیط زیست ، ماندگارتر و سفارشی‌تر از مسیر خواهد ساخت. علاوه بر این مواد هوشمند ، ساخت و تولید چالاک و نانو تکنولوژی ، تولید وسایل را متحول ساخته و توانمندیهای آنها را بهبود بخشید. انقلاب تکنولوژی از حیث اثرات جهانی یکسان عمل نخواهد کرد و بسته به میزان استقبال از آن سرمایه گذاری و مسائل متعددی همچون بیواخلاق ، حریم خصوصی ، نابرابری اقتصادی ، تهاجم فرهنگی و واکنشهای اجتماعی تنشهای متفاوتی ایفا خواهد نمود.
اما راه بازگشتی وجود ندارد، چون برخی جوامع فرصت را غنیمت شمرده ، از انقلاب یاد شده سود برده و محیط زندگی همه جوامع را دستخوش تغییر خواهد کرد.

تاریخچه نانوتکنولوژی
نانو تکنولوژی علمی است با تاریخ تولد مشخص! چهل سال پیش ریچارد فاینمن، متخصص کوانتوم نظری و دارندهٔ جایزهٔ نوبل، در هنگام گرفتن جایزه نوبل خود، نظریه‌ی جدیدی مطرح کرد. او در سخنرانی معروف خود در سال ۱۹۵۹ با عنوان "آن پایین فضای بسیاری هست"
به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی درآن ز

مان اظهار داشت: "اصول فیزیک، تا آنجایی که من توانای

ی فهمش را دارم، مخالفتی با ساختن اتم به اتم چیزها ندارد." او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته‌اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاس‌های کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آنها را کوچک و کوچکتر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقیشان در لبه‌های نامعلوم کوانتوم نزدیک خواهند بود، بطوری که یک اتم را در مقابل دیگری به گونه‌ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول ممکن را ایجاد کنیم.
با استفاده از این فرم‌های بسیار کوچک، چه وسایلی میتوانیم ایجاد کنیم؟
فاینمن در ذهن خود یک "دکتر مولکولی" تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصربه فرد کوچکتر است و میتواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلو‌ل‌ها و یا انجام اعمال ترمیمی و بهطور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد. در بحبوحه سال‌های صنعتی کلمه "بزرگ" از اهمیت ویژهای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژههای مهندسی بزرگ و غیره حتی کامپیوترها در دهه ۱۹۵۰ تمام طبقات ساختمان را اشغال میکردند. ولی از وقتی فاینمن نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی بهسوی کوچک شدن در پیش گرفت.
دکتر مینسکی تفکرات بسیار باروری داشت که میتوانست به اندیشه های فاینمن قوت ببخشد.مینسکی پدر یابنده هوشهای مصنوعی دهه 70-1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می شد ، رهبری میکرد.
در اواسط دهه ۷۰،اریک درکسلر یک دانشجوی فارغ التحصیل بود،مینسکی را به عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان نامه اش انتخاب کرد

و او نیز این مسئولیت را بر عهده گرفت.درکسلر سخت به وسایل کوچک فاینمن علاقه مند شده بود و قصد داشت تا در مورد توانایی های آنها به کاوش بپردازد.
مینسکی نیز با وی موافقت کرد.ود را در رشته علوم کامپیوتر دریافت کرده بود و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود. او افکار جوان ترها را با یک سری ایده ها‌ که خودش "نانوتکنولوژی" نامگذاری کرده، مشغول میداشت.
وی اولین مقاله علمی خود را در مورد" نانوتکنولوژی مولکولی "در سال ۱۹۸۱ ارایه داد. او کتاب:
Engine of Creation:The Coming Era of Nanotechnology
را در سال ۱۹۸۶ به چاپ رساند.درکسلر تنها درجه دکتری در نانوتکنولوژی را در سال ۱۹۹۱ از دانشگاه MIT

دریافت داشت. او یک پیشرو در طرح نانوتکنولوژی است و هماکنون رئیس انستیتو Foresight و Research Fellow
. میباشد