بخشی از مقاله
هواي پاك با فن اوري نانو
مقدمه
افزایش مشکل دی اکسید کربن در هوا یکی از مشکلات اساسی در سطح جهان است. اميد مي رود كه با استفاده از كشف منابع جديد روزي برسد كه از مصرف سوخت هاي فسيلي بي نياز شويم و در هوايي عاري از دي اكسيد كربن و انواع آلودگي ها تنفس كنيم.
فناوري نانو از جمله فناوريهايي است كه به كمك حل اين مسئله آمده است و اين امكان را به وجود آورده است تا به سوي ساخت انرژيي ارزان تر و پاكيزه تر از سوخت هاي فسيلي نزديك شويم .
هواي پاك با فن اوري نانو
محققان در دانشگاه ملي اوك ريج موفق به ساخت نانوكريستالي شده اند كه ما را در داشتن هوايي پاك تر كمك مي كنند. نانوكريستال درست مانند يك كاتاليزور عمل مي كند، هنگامي كه دي اكسيد كربن هوا بر روي اين نانوكريستال كه داراي كادميوم، سيلينيوم و ايديوم است مي نشيند، يك الكترون به دي اكسيد كربن مي دهد تا در مجاورت ساير اجزاي دود واكنش نشان دهد و بي ضرر شود. اگر فيلترهاي متشكل از اين نانوكريستال ها را بتوان با قيمت مناسب تري ساخت و آنها را در دودكش ها نصب كرد مي توان تا حد زيادي از انتشار و خروج دي اكسيد كربن در هوا جلوگيري كرد .
ذره معلق مضرر ديگري كه دانشمندان اميدوارند تا با استفاده از نانوكريستال بتوانند آنرا خنثي و يا از بين ببرند، بخار جيوه است. تجهيزاتي كه با زغال سنگ كار مي كنند از مهمترين عوامل توليد بخار جيوه و انتشار آن در هوا هستند. يك روش جلوگيري از انتشار جيوه، استفاده از نانوكريستال هاي اكسيد تيتانيوم است كه بخار جيوه را مي توانند به اكسيد جيوه جامد تبديل نمايند .
اگر تاكنون در ترافيك در مجاورت اگزوز و يا دود اتوبوس و يا يك كاميون قرار گرفته باشيد حتما اكسيد نيتروژن را استشمام كرده ايد. موتورهاي ديزلي (گازوئيل سوز) از جمله مهمترين منابع آلوده كننده هوا با اكسيدهاي نيتروژن مي باشند . شركت «بيوفرندلي» با كمك آژانس حفاظت محيط زيست و دريافت كمك مالي از ايالت تگزاس، موفق به ساخت نانوكريستالي شده است كه با افزودن آن به گازوئيل مي تواند از توليد اكسيد نيتروژن جلوگيري كند و سبب شود تا سوخت كامل بسوزد .
تصور نكنيد كه صنايع توليد تميز مانند صنايع توليد تراشه هاي كامپيوتري به عنوان آلوده كننده هاي محيط زيست به شمار نمي آيند بلكه برعكس اين صنايع به علت استفاده از مواد شيميايي آلي در فرايندهاي توليد منشا توليد بخارات آلي هستند كه خود مضرر مي باشند. محققان آزمايشگاه ملي شمال غربي اقيانوس آرام در حال بررسي نانوموادي هستند كه با استفاده از آن در فيلترها مي توانند از انتشار بخارات آلي اين دسته از كارخانجات جلوگيري كنند.
شايد در آينده نه چندان دور ديگر چيزي در خصوص ميزان آلودگي هاي هوا در اخبار روزانه نشنويم تا با خيالي آسوده بتوانيم در هوايي پاك تنفس كنيم .
ايجاد باشگاه دانش اموزي نانو فنا وري ستاد ويژه توسعه فناوري‌نانو به منظور ارتقاي آشنايي دانش‌آموزان با علوم و فناوري نانو و زمينه‌سازي تحقيق و پژوهش دانش‌آموزي در اين حوزه اقدام به تأسيس «باشگاه دانش‌آموزي نانو» كرده است.
باشگاه دانش‌آموزي نانو فناوري سعي دارد در طي يك فرآيند آموزشي، دانش آموزان را از يادگيري مفاهيم اوليه اين فناوري تا خلق ايده‌هاي دانش محور هدايت كند. با اين هدف كه پس از فارغ‌التحصيلي، آموخته‌ها و پژوهش‌هاي باشگاه، پايه پژوهش‌هاي دانشگاهي شود.
از مهمترين اصول مطرح در باشگاه دانش‌آموزي نانو، فراهم‌سازي امكان تجربه كار گروهي است. ترسيم ماهيت بين رشته‌اي علوم و فناوري نانو، مفهومي است كه در جريان فعاليت در باشگاه به طور تجربي به دانش‌آموز منتقل مي‌شود.
نانو » فناوري امروز زندگي فردا
هفت ـ هشت سال پيش هنگامي كه نام نانو فناوري در مراكز دانشگاهي كشور ما بر سر زبانها افتاده بود از دوستي دانشگاهي پرسيدم اين فناوري جديد چه كاربردي دارد او نيز كه از جزئيات فناوري جديد بي خبر و فقط اسمش را شنيده بود گفت : فكر مي كنم به فناوريهايي كه در آن « نان » باشد نانو فناوري مي گويند!!
او آن روز اين مساله را البته به شوخي گفته بود ولي امروز اين شوخي رنگ واقعي تر به خود گرفت زيرا فناوري جديد « نانو » براي بسياري از كشورها به منبعي براي درآمدهاي كلان اقتصادي تبديل شده كه هم « نان و هم آب » براي آنها دارد كه اكنون مورد غبطه بسياري ديگر از كشورها شده كه در اين حوزه علمي پيشرفتي نداشته اند .
انسان ذاتا علاقمند به تعالي و پيشرفت است و اين موضوع تازه اي هم نيست با خلقت آدمي اين ويژگي در نهادش قرار داده شده كه در زمينه هاي مختلف به كمال فكر كند چرا كه مسير همه امور به سوي پروردگار مي رسد كه خود كمال مطلق است و ابداعات و اختراعات و پيشرفت هاي بشر هم در همين مجرا شكل گرفته است .
در اين رويكرد 10 تا 20 سال پيش كمتر كسي حتي اسم نانو و نانو فناوري را مي شنيد چرا كه يا هنوز بشر به آن نرسيده بود و يا اگر رسيده بود در پستوهاي آزمايشگاههاي خاص زمزمه آن مطرح بود. ولي اكنون كمتر كسي است كه نداند اين فناوري جديد چه افق چشم انداز وسيعي پيش روي بشر باز كرده است و كشورها هم رقابت وحشتناكي را براي در اختيار گرفتن اين فناوري در پيش گرفته اند زيرا به درستي فهميده اند كه بزرگراهي به نام نانو فناوري آنها را به توسعه يافتگي قرن آينده در عرصه صنعت پزشكي كشاورزي و حتي بازرگاني و خدمات خواهد رساند .
حال اگر بخواهيم به طور ساده بدانيم نانو فناوري چيست بايد بگوئيم كه اين فناوري فناوري ذرات و مولكولهاست . تاكنون درباره ميكرو شنيده ايم كه مولكولهاي هر ماده اي با ميكروسكوپ ديده مي شود. اما نانو واحد اندازه گيري قوي تري است كه ذرات مولكولي را تا حد بسيار ريزتر مي بيند يعني « هر نانو متر برابر با يك ميليارديوم متر » است . پس اگر هر 100 سانت يك متر مساحت را در خود جاي مي دهد يك ميليارد نانو متر مي تواند در يك متر مساحت جاي بگيرد كه بشر با استفاده از اين فناوري براي خود نانو پودرها نانوذرات نانورنگ ها نانولوله ها نانوكامپوزيت ها نانوسيم ها نانو حسگرها و نانو ترانزيستورها را ساخته است كه كاربردهاي گسترده اي در بسياري از علوم دارد كه مي تواند استحكام يك نخ نانويي را تا يك ميليارد برابر نخ هاي معمولي برساند.
بشر امروز از اين فناوري در توليد لوازم و تجهيزات الكتريكي صنايع فلزي و شيميايي پزشكي كشاورزي و حتي در موارد بسيار زيادي در بخش هوا و فضا استفاده مي برد كه ندانستن آن به نوعي بي سوادي دانشمندان يك كشور محسوب شود .
اين حساسيت مرا بر آن داشت در اولين نمايشگاه فناوري نانو در دانشگاه تربيت مدرس تهران شركت كنم و ضمن معرفي بخشي از فعاليت نانو فناوري در كشور ضمن گفت و گو با محققان مخترعان و اساتيد اين فن و رشته به اين پاسخ برسيم كه آيا كشور ما خود را به اين فناوري مجهز كرده است آيا مي توان فوايد كاربردي اين علم را براي مردم هم قابل لمس و استفاده كرد يا اينكه صرفا در گوشه كتابخانه ها و آزمايشگاهها به كار گرفته خواهد شد
حساسيت من از اين بابت است كه بدانم چرا كشورهاي ديگر با كاربردي كردن علوم براي خود مزيت اقتصادي و درآمد مالي ايجاد مي كنند اما در كشور ما اين درست كه به دنبال علم مي رويم اما از آن انتظار درآمد مادي نداريم و هزينه هاي جاري خود را كماكان با فروش نفت تامين مي كنيم . اما بقيه كشور با به كارگيري نانو فناوري در الكترونيك تجهيزات ريزي توليد مي كنند كه ما مجبوريم آن را به قيمت گزاف خريداري نمائيم و... بسياري موارد كه شرح آن به درازا خواهد كشيد .
غرفه هاي اين نمايشگاه اگرچه به صورت فعاليت هاي دانشجويي درآمده بود اما سخنان فعالان اين بخش در خصوص تحقيقات انجام شده و نتايج به دست آمده بسيار شنيدني تر است .
آريا احمدوند دانشجو و مخترع سه نوع متحول كننده دوام بتن با استفاده از نانو فناوري درباره كاربرد نانو فناوري در استحكام بتن مي گويد : در يكي از تحقيقات من با به كارگيري مواد افزودني نانوسيليس دوام بتن را افزايش دادم و همزمان با كاهش نفوذپذيري در برابر آب و گاز و مايعات در بتن موفق به ثبت بتن خود تراكم اليافي با مقاومت فوق العاده بالا در برابر زلزله انفجار و تركش شدم .
وي ادامه مي دهد : هنگامي كه علم نانو فناوري آمد بسياري از شركت ها نمي دانستند از اين مواد در كدام بخش استفاده كنند و ما تحقيق كرديم كه در بتن چگونه مي توان از فناوري نانو استفاده كرد كه پس از تحقيق به ژنتيك بتن رسيديم . همانطور كه مي دانيم هنگامي كه در بتن ريزتر مي شويم به خمير سيمان مي رسيم . خمير سيمان از ژل سيليكات كلسيم نامحلول در آب و هيدروكسيد كلسيم (آهك آزاد) محلول در آب تشكيل مي شود اولين لايه تركيبي حاصل از واكنش شيميايي يا هيدراسيون سيمان با آب يك لايه نيمه تراوا به ضخامت حدودا يك نانو متر است و زير سيستم مخلوط سنگدانه ها به گونه اي نسبت بندي مي شود كه بيشترين تراكم را به وجود مي آورد و وجود حداقل مقدار سيمان سنگدانه ها را احاطه كرده و چسبندگي مناسبي را ايجاد مي كند.
وي ادامه مي دهد : يكي از معايب خمير سيمان شوره زدگي است كه به دليل همان آهك آزاد است آهك آزاد وقتي با سيليس تركيب مي شود اين تركيب از بين مي رود و دوباره به سيليكات كلسيم تبديل مي شود حال اگر از نانو سيليس استفاده كنيم باعث كاهش مقدار مصرف آب كاهش نفوذپذيري افزايش دوام و مقاومت ساختار بتن مي گردد كه استفاده از بتن با نفوذپذيري كم در ساخت سازه هاي بتني در محيط هاي فعال مانند فاضلاب و اسيدها افزايش دوام مقاومت و طول عمر مفيد سازه هاي بتني را به همراه دارد .
وي ادامه مي دهد : در اين تحقيق ما متوجه شديم كه ذرات نانو سيليس به علت زيردانگي با ذرات هيدروكسيد كلسيم درون خمير سيمان واكنش كاملتر و سريعتري انجام مي دهد كه باعث ايجاد ژلي نانومتر مي گردد در حاليكه در حالت قبلي كه با ميكرو سيليس تركيب مي شد در حد ميكرون بود.
آقاي احمدوند ادامه مي دهد : اينها تنها بخش محدودي از مزاياي استفاده از فناوري نانو در زمينه بتن است در عين حاليكه مي دانيم در صدها و هزاران مورد مي توان با انجام تحقيقات دامنه استفاده از نانو فناوري را افزايش داد كه اگر شركت هاي ايراني بتوانند در توليد مواد خام نانو هم فعال شوند به سودآوري بسيار زيادي خواهند رسيد .
وي ادامه مي دهد : در زندگي هر موادي را كه در صنعت استفاده مي كنيم مي توانيم با توليد نانويي آن مواد از مزاياي فراوان آن بهره مند شويم در همين زمينه اگر سازه هاي ساختماني سدها و نيروگاهها و... با استفاده از بتن نانو فناوري ساخته شود ضمن كمك به طول عمر بنا هزينه هاي خوردگي فرسايش را نيز به مراتب كاهش خواهيم داد زيرا هم اكنون يكي از مشكلات فراوان سازه هاي دريايي ايران در شمال و جنوب خوردگي لوله هاي نفت و گاز و تاسيسات دريايي است كه با به كارگيري از فناوري نانو مي توانيم از سرمايه گذاريهاي خود فايده بيشتري ببريم و عمر تاسيسات بندري و دريايي را افزايش دهيم .
وي درباره مشكل پيش روي محققان كشورمان در زمينه نانو فناوري هم مي گويد : با توجه به اينكه بسياري از شركت ها و حتي مراكز رسمي كشور از جزئيات اين علم كم اطلاع هستند نحوه برخورد آنها رضايت بخش نيست و همين مشكلات سبب شده كه علم موجود را نتوانيم كاربردي كنيم و چون در ايران كاربردي نمي شود و حتي از سوي مراكز دولتي براي ثبت آن تلاش نمي شود شركت هاي ايراني خود را مجبور مي دانند در صورتي كه بخواهند از فناوري نانو استفاده كنند بايد به سمت شركت هاي خارجي بروند كه همين ضعف سبب خروج سرمايه از كشور مي شود. .
آقاي عليرضا نوري مخترع ديگر كشورمان كه با استفاده از فناوري نانو سطح سطوح آب گريز را توليد و به ثبت رسانده است هم درباره كار خود مي گويد : اين كار را با استفاده از نانو ذرات اكسيد آهن انجام دادم كه كارهاي ديگرم تغيير ساختاري در نانو اكسيد آهن است كه به نام بنده گواهي نامه ثبت اختراع صادر شده است .
وي مي افزايد : مواد آب گريز در دنيا كم نيستند ولي روشي كه ما استفاده كرديم به كمك تغيير در ساختار نانو اكسيد آهن به روشي رسيديم كه شاخك هاي آب گريز اين مواد سبب آب گريزي سطح اجسام مي شود .
وي درباره كاربردهاي اين نانو فناوري مي گويد : كاربردهاي اين مواد نانويي فراوان است به عنوان نمونه اگر از اين مواد براي روكش سطح توربين هاي بخار استفاده شود مانع رسوب سطح فلز مي شود در حاليكه اگر سطح توربين هاي بخار رسوب بگيرد هم عمر آن كم مي شود و هم كارايي آن كاهش مي يابد .
وي مي افزايد : اگر از اين مواد در توربين هاي آبي آبگرمكن ها لوله هاي انتقال آب بدنه كشتي ها تاسيسات و تجهيزات دريايي و... استفاده شود عمر مفيد آنها افزايش مي يابد .
وي درباره طرح هاي ديگر نانو فناوري تحقيقاتي خود مي گويد : مطالعاتي درباره نانو فناوري روغن ترمز و روغن هيدروليك انجام دادم كه براي اولين بار ناسا آن را آن هم بر اساس پايه نفت ساخته كه در صنعت به دليل اشتعال پذيري و پريدگي در دماي بالا نمي تواند كاربرد فراواني داشته باشد كه من آمدم از روغن ترمز و روغن هيدروليك استفاده كردم كه موفق به توليد نانو ذرات نسوز شدم كه كاربردهاي خاص خودش را دارد .
دكتر سعيد خزائي عضو هيات علمي دانشگاههاي تهران امام حسين (ع ) و امام خميني (ره ) و رئيس مركز آينده پژوهي فناوريهاي نوين هم درباره نانو فناوري مي گويد : نانوفناوري توانمندي توليد مواد ابزارها و سامانه هاي جديد با استفاده از سيستم كنترل مولكولي و اتمي است و استفاده از ويژگي هايي كه به مرور ظاهر مي شود. در حقيقت چنين ساختارها و بافت هايي قبل از اين هم در عالم طبيعت وجود داشته و اين فناوري جديد به ما اين امكان را مي دهد كه با استفاده از كنترل در سطوح مولكولي و اتمي بتوانيم ابزارها و سامانه هاي جديد و روابط جديدي را در اين عرصه تعريف كنيم كه باعث ايجاد توانمنديهاي جديد شود .
وي ادامه مي دهد : با اين تعريف مي توان گفت كه نانوفناوري يك رويكرد جديد است نه يك دانش گذشته و منسوخ . نانوفناوري شناخت و كنترل مواد در سطوح تقريبي يك تا 100 نانومتر است كه 10 به توان منفي 9 را يك نانومتر معرفي مي كنند يعني اگر ضخامت يك برگ كاغذ را حدود 100 هزار نانومتر بدانيم ابعاد بسيار گسترده مولكولي آن را درك خواهيم كرد كه براين اساس شكل جديدي از مصنوعات ايجاد مي شود كه دنيا به سمت مصنوعات مينياتوري و كوچكترسازي و كوچكترشدن پيش مي رود كه با اين تعريف روزي مي رسد كه يك كارخانه را در روي يك ميز تحرير قرار دهيد (براي قرابت به ذهن مطرح شد )
دكتر خزائي درباره قدرت كسب اين علم مي گويد : آرايش جديد دادن به مولكولها كه به طور عادي در طبيعت وجود ندارد! يعني تركيب مولكول ها و به كارگيري آن در سطوح نانومتري اين اختيار را به بشر داده كه از هر مولكول در جاي موردنظر استفاده كند كه طبيعت خود به خود ميليون ها سال پيش هم در بسياري موارد اين كار را انجام داده بود اما بشر امروز به اين علم رسيده كه بتواند آن را در كنترل خود بگيرد و براي خود نمونه هاي جديد طراحي كند و بسازد كه تاكنون نمونه آن در طبيعت وجود نداشته است . يعني قدرتي به بشر داده كه تاكنون در حد خيال بوده و يا حتي قدرت تعريف آن را حتي در خيال نداشته است .
وي درباره عمر اين علم در جهان هم مي گويد : عمر اين فناوري در جهان به 20 سال هم نمي رسد اما سرمايه گذاريهاي وسيعي كه در كشورهاي جهان انجام شده به نتايج بسيار فراواني رسيده اند كه ما متاسفانه حداقل در نيم قرن گذشته شاهد فناوري همانند فناوريهاي ديجيتالي ارتباطي و... بوديم كه ما در كشور فرصت هاي استفاده درست از آن را از دست داده ايم . نانو فناوري هم يك فرصت جديد براي ما محسوب مي شود كه اگر مي توانستيم به آن توجه كنيم خوب بود در حاليكه به مزيت رقابتي و سودآوري آن توجه نكرديم و اين فرصت هم تا حدود زيادي از دست ما رفت .
وي درباره دلايل از دست دادن فرصت ها در كشور براي استفاده از فناوريهاي جديد هم مي گويد : متاسفانه ما زماني به سمت فناوري خاص كشيده مي شويم كه آن فناوري در جهان اشباع شده باشد يا ديگر فرصتي براي ما براي رقابت با كشورهاي پيشگام وجود نداشته باشد كما اينكه در زمينه نانو فناوري هم رژيم صهيونيستي اكنون پيشرفت هاي بسيار زيادي كرده در آسيا كره جنوبي و تايوان پيشرفت هاي شگرفي داشتند و هر ساله هم تقريبا رشد 50 درصدي سرمايه گذاري در زمينه نانوفناوري در اين كشورها را داريم .
وي درباره جايگاه كشورمان در اين زمينه هم مي گويد : براي اين كار من مي توانم مثال المپيك ورزشي چين را بياورم ما در بسياري رشته هاي ورزشي در المپيك شركت كرديم و بازيكنان ما هم به آخر خط مي رسيدند اما مدال را به كسي مي دهند كه زودتر از بقيه به خط پايان برسد و در شمارش مدال ها جايگاه هر كشوري معنا پيدا مي كند يعني در حقيقت در ساير كشورها بخش خصوصي فعاليت گسترده اي در زمينه نانوفناوري دارد و اين مقبوليت كار براي بخش خصوصي باعث جذب سرمايه گذاري و زنجيره هاي ارتباطي مي شود در حاليكه در كشور ما اگرچه از لحاظ تئوري در جايگاه مناسبي قرار داريم اما آنچنان كه لازم است حركت ها هدفدار و در خور توجه نيست به همين دليل است كه به بسترهاي درست براي پيشرفت توجه نداريم .
رئيس مركز آينده پژوهي فناوريهاي نوين مي گويد : اين فناوري براي حركت به فناوريهاي ديگري نياز دارد كه نانو فناوري را مورد حمايت خود قرار دهند در حاليكه ما عمدتا به دنبال فناوريهاي زودبازده هستيم به همين دليل جز برخي از بخش ها كه ضرورت ها ايجاب مي كرد همانند حركت هاي پزشكي و نظامي كه كارهاي خوبي هم انجام شده در بقيه موارد به طور كلي در رقابت با كشورهاي پيشگام چشم انداز مناسبي در ساير بخش ها قابل مشاهده نيست .
وي ادامه مي دهد : امروزه در برخي از كشورها با استفاده از نانو فناوري در حوزه پزشكي و سلامت و بقيه حوزه ها از قبيل توليد و ذخيره سازي انرژي كه يكي از مسايل بسيار مهم و مورد نياز هم در كشور ما مطرح است يا موارد ديگري در بخش حمل و نقل مواد غذا آب محيط زيست و... تحقيقات و سرمايه گذاري فراواني انجام داده اند و به نتايج بسيار چشمگيري هم رسيده اند .
وي درباره پيشرفت هاي تخصصي كشورها در حوزه هاي خاص از نانوفناوري و ضرورت انتخاب مناسب ترين حوزه فعاليت براي كشور ما هم مي گويد : هر كشوري تلاش كرده در حوزه اي پيشگام باشد و اگر در رده هاي اول اين علم جايي نداشته باشيد از گردونه رقابت خارج خواهيم شد به عنوان نمونه كشورهاي اروپايي كه به بخش نانوفناوري پزشكي و مواد توجه بسيار مي شود آمريكا به تنهايي در همه زمينه هاي نانوفناوري رقيب بقيه كشورهاست كه به نظر من مزيت ها در حوزه نفت و پتروشيمي است كه بايد در آن بخش متمركز شويم .
دايره نفوذ فناوري بسيار زياد است و اگرچه اين فناوري در دهه اخير فناوري نويني محسوب مي شود اما گسترس نفوذ آن آنچنان فراگير است كه در آينده اي نزديك به همه ملزومات زندگي بشر هم نفوذ خواهد كرد تا حدي كه مي توان مدعي شد در آينده اي نزديك زندگي بدون فناوري نانو ممكن نخواهد شد كه ويژگي هاي ديگر اين فناوري را در شماره آينده و با كمك محققان و مخترعان كشورمان پي مي گيريم .
نانوفناري به خدمت گرفتن ذرات به مقياس يك ميليارد كوچكتر از ذرات شناخته شده است كه در زمينه هاي مختلف صنعتي كشاورزي پزشكي و حتي فضايي به كمك بشر آمد و او را قدرتمند تر از بشر ديروز ساخته است
آريا احمدوند دانشجو و مخترع بتن نانويي : با استفاده از نانوسيليس در تهيه بتن ضمن افزايش عمر بنا مانع از فرسايش و خوردگي سدها و سازه هاي دريايي به ويژه در بخش هاي بندري و نفت و گاز كشورمان خواهيم شد
عليرضا نوري مخترع نانو ذرات آب گريز : به دليل اينكه بسياري از شركت ها و حتي مراكز دولتي در كشور اطلاعات كمي درباره نانوفناوري دارند محققان كشورمان در بسياري موارد نمي توانند با حمايت شركت هاي خصوصي و دولتي تحقيقات نانوفناوري خود را كاربردي نمايند آنگاه براي واردات اين مواد سرمايه هاي فراواني از كشور خارج خواهد شد
دكتر سعيد خزايي عضو هيات علمي دانشگاه و رئيس مركز آينده پژوهي فناوريهاي نوين : تحقيقات علمي در زمينه نانو فناوري در ايران به روز است اما زماني سرمايه گذاريها انجام مي شود كه بقيه كشورها توليد محصول را براي خود سودآور و رقابتي كرده اند آنگاه درباره شركت هاي ايراني از رقابت با شركت هاي خارجي باز مي مانند اين مشكل به دليل نبود حلقه هاي ارتباطي تحقيق و توليد است
توليد نيمه صنعتي قرصهاي برقگير نانو
قرص «وريستور» نانوپودر اکسيد روي به همت يک تيم تحقيقاتي ايراني در پژوهشگاه نيرو به مرحله توليد نيمه صنعتي رسيد.
قرصهاي وريستور بيشتر در تجهيزات برقگير استفاده مي‌شوند .
اين تجهيزات، وظيفه محافظت از تجهيزات برقي گران قيمت داخل پست‌ها را در مواقع اضطراري (به‌طور مثال در برابر صاعقه و ...) بر عهده دارند .
در حال حاضر کشور براي تامين اين قطعات، اقدام به مونتاژ آنها کرده و قرصهاي وريستور مورد نياز را وارد مي‌كنند. با صنعتي شدن پژوهش انجام شده، قرصهاي وريستور در داخل کشور و با کيفيت بالاتري توليد خواهند شد .
در اين تحقيق، نانوپودري متشکل از ZnO و چند ماده ديگر توليد شده است. اين کار به نحوي انجام شده که پودر اکسيد روي با مواد ديگر دوپت شده است .
مجريان طرح با اذعان به اين كه ستتز نانو پودر خالص ZnO قبلاً در کشور انجام شده بود، خاطرنشان كرد: نتايج حاکي از آن است که پودر جديد براي ساخت قرص وريستور مناسبتر بوده و نتايج بهتري مي‌دهد .
روشهاي مختلفي براي ساخت نانو پودر ZnO مانند هم رسوبي، سل ژل، احتراقي وجود دارد .
در اين تحقيق براي اولين بار از روشي ترکيبي به‌نام «سل ژل احتراقي» و از اسيد سيتريک به عنوان سوخت استفاده شده است .
يكي از مجريان طرح درباره نحوه ساخت قرص وريستور گفت: ابتدا نانو پودر توليد شده را با يک چسب مخلوط کرديم و سپس آنها را گرانوله كرديم. در ادامه، نمونه پرس و زينتر شد. براي عايق کاري کناره‌هاي قرص، آنها را لعاب داده و داخل کوره قرار داديم تا لعاب قرص پخته شود. در پايان براي اينکه قرص بتواند ولتاژ اعمالي را بخوبي انتقال دهد، کل سطح را اسپري آلومينيوم كرديم .
بنابر اعلام ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، اين پروژه با مسووليت مهندس مهدي‌خاني (مجري) و با همکاري مهندس بيرامي (مدير گروه مواد غير فلزي پژوهشگاه)، مهندس نسترن رياحي (دانشجوي دکتري دانشگاه تربيت مدرس) و با بهره‌مندي از مشاوره دکتر صراف ماموري (عضو هيات علمي دانشگاه تربيت مدرس) انجام شده است .
كاهش دوز مصرفي داروهاي ضد سرطان
محققان دانشگاه واشنگتن با استفاده از فناوري نانو موفق شدند دوز مصرفي داروهاي ضد سرطان را كاهش دهند.
محققان با استفاده از نانو ذرات روكش شده با دارو، ابزاري قوي جهت دارو رساني به تومورها در خرگوش ابداع كرده اند.
در اين گزارش آمده است كه بسياري از داروهاي شيمي درماني عوارض زيادي به دنبال دارند اما روش ابداعي اين محققان باعث كاهش چشمگير عوارض اين داروها مي‌شود و در عين حال اثر بخشي داروها را افزايش مي‌دهد.
نانو ذرات ابداعي مهره‌هاي بسيار ريزي از ماده‌اي روغني و بي‌اثر هستند كه مي‌توان آن را با بسياري از تركيبات روكش كرد. اين ماده پرفلوروكربن است كه عمدتا در ساخت خون مصنوعي كاربرد دارد.
به گزارش پايگاه اينترنتي فناوري نانو، در مطالعه اين افراد ديده شد خرگوش‌هايي كه با نانو ذرات روكش شده با فوماگيلين كه يك سم با منشاء قارچي است، درمان شده بودند،حجم تومور آنها بطور قابل ملاحظه‌اي كاهش يافته بود.
مطالعات باليني در انسان نشان داده است كه فوماگيلين در تركيب با ساير داروهاي ضد سرطان دارويي موثر جهت درمان اين بيماري مي‌باشد.
بر اساس اين گزارش، علاوه بر فوماگيلين، در سطوح نانو ذرات ملكول‌هايي نيز قرار داده شده است كه به پروتئين‌هاي سلولهاي عروقي در حال رشد متصل مي گردند.
اين نانو ذرات به سلولهاي در حال تكثير متصل شده و داروي خود را به درون سلولهاي سرطاني رها مي‌سازند.
پايگاه اينترنتي فناوري نانو اعلام كرد، مطالعات انساني نشان داده است كه فوماگيلين عوارض عصبي بصورت سميت عصبي در دوزهاي مرسوم و لازم جهت درمان سرطان بروز مي‌دهد.
اما نانوذرات فوماگيلين در دوزهاي بسيار كم موثر بوده‌اند چراكه آنها درون تومورهايي كه عروق جديد مي‌سازند تجمع مي‌يابند.
در اين مطالعه خرگوش‌هايي كه نانو ذرات فوماگيلين دريافت كرده بودند هيچگونه عارضه‌اي نشان ندادند.
مقادير اندك انسولين روشي براي اندازه گيري سريع گروهي از محققان آمريكايي به روش جديدي براي اندازه‌گيري سريع مقادير اندك انسولين در بدن دست يافتند.
نتايج اين تحقيق در درمان بيماري ديابت نوع اول كاربرد خواهد داشت .
پايگاه اينترنتي فناوري نانو اعلام كرد، در اين روش سلولهاي سازنده انسولين به كبد بيماران ديابتي پيوند زده مي‌شود تا به تدريج جايگزين سلولهاي بيمار و تخريب شده گردند .
محققان براي اين كار با استفاده از نانولوله‌هاي كربني تك جداره، نوعي الكترود جديد به نام ميكروفيزومتر ( )microphysiometerساختند .
سپس بوسيله ميكروفيزومتر تغييرات متابوليسم سلولهاي زنده‌اي را كه در يك اتاقك بسيار كوچك حاوي محلولي از مواد غذايي قرار داده شده بودند بررسي و مقدار اندك انسولين آزاد شده از هر سلول را اندازه گرفتند .
اين گزارش افزود، اين روش اندازه‌گيري كه در فواصل معين و با توجه به جريان بوجود آمده در الكترود انجام مي‌شود مدام اطلاعاتي از سطح انسولين بدن ارائه مي‌دهد .
آزمايشهاي انجام شده حاكي از آن است كه اين روش به مراتب از روشهاي موجود براي اندازه‌گيري انسولين موثرتر و دقيق تر است .
به گزارش پايگاه اينترنتي فناوري نانو، در اين روش براي آنكه جريانات ميكروسيالي مانع از كار الكترود و جداشدن نانولوله‌ها نشوند، دانشمندان از يك تركيب شيميايي به نام دي هيدروپيران ( )dihydropyranدر ساخت الكترود استفاده كردند .
پايگاه اينترنتي فناوري نانو افزود، تنها ابهام اين روش نياز آن به دوز بالايي از داروهاي بازدارنده دستگاه ايمني است كه دانشمندان هنوز از اثرات احتمالي سوء آن بر سلولهاي پانكراس اطلاعي ندارند .
همه چيز در باره ي نانو تكنولوژي در سالهاي اخير، پيشرفتهاي تكنولوژي وسايل و مواد با ابعاد بسيار كوچك به دست آمده است و به سوي تحولي فوق العاده كه تمدن بشر را تا پايان قرن دگرگون خواهد كرد ، پيش مي رود . براي درك بهتر اندازه هاي مادون ريز ، قطر موي سر انسان را كه يك دهم ميليمتر است در نظر بگيريد ، يك نانومتر صدهزار برابر كوچكتراست .
تكنولوژي و مهندسي در قرن پيش رو با وسايل ، اندازه گيريها و توليداتي سروكار خواهد داشت كه چنين ابعاد مادون ريزي دارند . درحال حاضر پروسه هايي در ابعاد چند مولكول قابل طراحي و كنترل است . همچنين خواص مكانيكي ، شيميايي ، الكتريكي ، مغناطيسي ، نوري و... مواد در لايه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درك و تحليل و سنجش است .
تكنولوژي درقرن گذشته در هرچه ريزتر كردن توليدات تكنولوژيكي پيشرفت چشمگيري داشت ، بطوريكه به مزاح گفته شد كه ديگر كشف ذرات ريز اتمي ( Sub-Atomic ) نه تنها جايزه نوبل ندارد ، بلكه به آن جريمه هم تعلق مي گيرد ! تكنولوژي نو درقرن حاضر مسير عكس را طي مي كند . يعني مواد مادون ريز را بايد تركيب كرد تا دانه هاي بزرگتر كارآمد به وجود آ ورد
درست همان روشي كه در طبيعت براي توليد كردن حاكم است . مجموعه هاي طبيعي ، تركيبي از دانه هاي مادون ريز قابل تشخيص با خواص مشابه و يا متفاوت با اندازه هاي در حدود نانو است .
اثر تحقيقات در فناوريهاي مادون ريز هم اكنون در درمان بيماريها و يا دست يافتن به مواد جديد به ظهور رسيده است . موارد بسياري در مرحله تحقيقات كاربردي و آزمايشي است .اكنون ساخت رايانه هاي بسيار كوچكتر و ميليونها بار سريعتر در دستور كار موسسات تحقيقاتي قرار دارد .
در بياني كوتاه نانوتكنولوژي يك فرايند توليد مولكولي است . همانطور كه طبيعت مجموعه ها را بطور خودكار مولكول به مولكول ساخته و روي هم مونتاژ كرده است ، دانشمندان اين علم هم بايد براي توليد محصولات جديد ، با اين اعتقاد كه هرچه در طبيعت توليد شده قابل توليد در آزمايشگاه نيز هست ، نظير طبيعت راهي پيدا كنند . البته منظور اين نيست كه چند هسته از مواد راپيدا كنند و با رساندن انرژي و خوراك پس از چند سال يك نيروگاه از آن ساخته شود كه شهري را برق دهد . بلكه براي تركيب و تكامل خودكار توليدات مادون ريزكه به نحوي در مجموعه هاي بزرگتر مصرف دارد ، راهيابي شود . در اندازه هاي مادون ريز ، روشها و ابزارآلات متعارف فيزيكي مانند تراشيدن و خم كردن و سوراخ كردن و...جوابگو تيستند .
براي ساختن ماشينهاي ملكولي بايد روش پروسه هاي طبيعي را دنبال كرد . با تهيه نقشه هاي ساختاري بدن يعني آرايش ژنها و DNA كه ژنم ناميده شده است و به موازات آن دست يافتن به تكنولوژي مادون ريز ، در دراز مدت تحولات بسياري در هستي ايجاد خواهد شد . توليد مواد جديد ، گياهان ، جانداران و حتي انسان متحول خواهد شد . اشكالات ساختاري موجودات در طبيعت رفع مي شود و با تركيب و خواص اورگانيك گياهان و جانوران ، موجودات جديدي با خواص فوق العاده و شخصيتهاي متفاوت بوجود خواهد آمد .آينده علوم و مهندسي كه چندين گرايشي Multi- Disciplinary است ، به طرف توليد ماشينهاي مولكولي سوق داده خواهد شد تا در نهايت بتواند مجموعه هاي كارآيي از پيوندهاي ارگانيك و سايبريك را عرضه نمايد .
هستي را به رايانه ( سخت افزار ) و برنامه ( نرم افزار ) كه دو پديده مختلف ولي ادغام شده هستند ، مي توان تشبيه كرد . سخت افزار مصداق ماده ( اغلب اتم هيدروژن ) و نرم افزار يا برنامه ، قابليت نهفته در خلقت آن است .
اتم به نظر ساده و ابتدايي هيدروژن در طي ميلياردها سال با قابليت نهفته در خود توانسته است ميليونها نوع آرايش مختلف را در هستي بوجود آورد . بشر از بوجود آوردن اساس ماده عاجز است . ولي در برنامه ريزيهاي جديد و يافتن اشكال ديگري از آنچه در طبيعت وجود دارد ، پيش خواهد رفت . طبيعت را خواهد شناخت و به اصطلاح ، قفلهاي شگفت آور آن را باز خواهد كرد . احتمالا انسان در شرايط مناسبتري از درجه حرارت و فشار كه درتشكيل طبيعي مواد مختلف از هيدروژن لازم است ، بتواند اتمهاي مورد نباز خود را توليد كند ، سيارات ديگري را در نهايت در اختيار بگيرد و بعيد نيست كه انسانهاي آينده بتوانند در نيمه هاي راه ابديت در اكثر نقاط جهان هستي و كهكشانها سكني گزينند.
به احتمال زياد قبل از پايان هزاره سوم انسانها در بدن خود انواع لوازم مصنوعي و ديجيتالي راخواهند داشت. . از بيماري ، پيري ، درد ستون فقرات ، كم حافظه اي و... رنج نخواهند برد .قابليت فهم و تحليل اطلاعات در مغز آنها در مقايسه با امروز بي نهايت خواهد شد . در هزاره هاي آينده انسانهاي طبيعي مانند امروز احتمالا براي مطالعات پژوهشي نگهداري شده و به نمونه هاي آزمايشگاهي و بطور حتم قابل احترام تبديل خواهند شد و مردمان آينده از اينهمه درد و ناراحتي كه اجداد آنها در هزاره هاي قبل كشيده اند ، متعجب و متاثر خواهند بود .
چه انتظاري بايد از نانوتكنولوژي داشت :
اين تكنولوژي جديد توانايي آن را دارد كه تاثيري اساسي بر كشورهاي صنعتي در دهه هاي آينده بگذارد . در اينجا به برخي از نمونه هاي عملي در زمينه نانوتكنولوژي اشاره مي شود .
انتظار مي رود كه مقياس نانومتر به يك مقياس با كارايي بالا و ويژگيهاي منحصربفرد ،محصولاتي ساخته مي شود كه روش شيمي سنتي پاسخگوي اين امر نمي تواند باشد .
• نانوتكنولوژي مي تواند باعث گسترش فروش سالانه بسيار زياد براي صنعت نيمه هاديها و مدارهاي مجتمع ، طي 10 تا 15 سال آينده شود .
• نانوتكنولوژي ، مراقبتهاي بهداشتي ، طول عمر ، كيفيت و تواناييهاي جسمي بشر را افزايش خواهد داد .
• تقريبا نيمي از محصولات دارويي در 10 تا 15 سال آينده متكي به نانوتكنولوژي خواهد بود كه اين امر ، خود ميليونها دلار نقدينگي را به گردش درخواهد آورد .
• كاتاليستهاي نانوساختاري در صنايع پتروشيمي داراي كاربردهاي فراواني هستند كه پيش بيني شده است اين دانش ، سالانه ميليارد ها دلار را طي 10 تا 15 سال آينده تحت تاثير قرار دهد .
• نانوتكنولوژي موجب توسعه محصولات كشاورزي براي يك جمعيت عظيم خواهد شد و راههاي اقتصادي تري را براي تصويه و نمك زدايي آب و بهينه سازي راههاي استفاده از منابع انرژيهاي تجديد پذير همچون انرژي خورشيدي ارائه مي نمايد . بطور مثال استفاده از يك نوع انباره جريان گذرا با الكترودهاي نانولوله كربني كه اخيرا آزمايش گرديد و از رسانه ها خبر آن را شنيديم، نشان داد كه اين روش 10 بار كمتر آب دريا را نمك زدايي مي كند .
• انتظار مي رود كه نانوتكنولوژي نياز بشر را به مواد كمياب كمتر كرده و با كاستن آلاينده ها ، محيط زيستي سالمتر را فراهم كند . براي مثال مطالعات نشان مي دهد در طي 10 تا 15 سال آينده ، روشنايي حاصل از پيشرفت نانوتكنولوژي ،مصرف جهاني انرژي را تا 10 درصد كاهش داده ، باعث صرفه جويي سالانه 100 ميليارد دلار و همچنين كاهش آلودگي هوا به ميزان 200 ميليون تن كربن شود.
در چند سال گذشته بازارچند ميليارد دلاري برپايه نانوتكنولوژي كسترش يافته اند . براي مثال در ايالات متحده ، IBM براي هد ديسكهاي سخت ، يك سري حسگرهاي مغناطيسي را ابداع كرده است.
Eastern Kodak و 3M تكنولوژي ساخت فيلمهاي نازك نانو ساختاري را به وجود آورده اند . شركت Mobil كاتاليستهاي نانو ساختاري را براي دستگاههاي شيميايي توليد كرده است و شركت Merck ، داروهاي نانوذره اي را عرضه كرده است . تويوتا در ژاپن مواد پليمري تقويت شده نانوذره اي را براي خودروها و Samsung Electronics در كره ، در حال كار بر روي سطح صفحات نمايش توسط نانولوله هاي كربني هستند . بشر درست در ابتداي مسير قرار دارد و فقط چندين محصول تجاري از نانوساختارهاي يك بعدي بهره مي گيرند ( نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لايه و سوپر لاستيكها ) . نظزيات جديد و روشهاي مقرون به صرفه توليد نانوساختارهاي دو و سه بعدي از موضوعات مورد بررسي آينده مي باشند.
