بخشی از مقاله
چکیده
تعریف دقیق نانوفناوری بر ا ساس آنچه که تو سط ب سیاری از مجامع علمی پذیرفته شده ا ست به صورت زیر میبا شد. توانمندی تولید مواد، ابزار و سیستمهای جدید در سطح مولکولی و اتمی 1 - تا 100 نانومتر - و بهرهگیری از خواصی است که در آن مقیاس ظاهر میشود. تاریخ فناوری نانو به تعبیری به دوران باستان برمیگردد. به عبارت دیگر بشر دوران هزارههای قبل نیز با این علم البته در حوزه کاربرد ناآشنا نبوده است. اولین مبانی آکادمیک این حوزه در سال 1969 طی یک سخنرانی تو سط آقای فاینمن پایهگذاری گردید. این جمله تاریخی از ای شان که: در پایین د ست ف ضای زیادی وجود دارد در تاریخ این علم از جملات به یاد ماندنی ا ست. پی شرفتهای اخیر در این حوزه از دانش و فناوری شایسته توجه ویژه و خاص به این حوزه است. دلایل و قراین متعددی بر تأثیرات بسیار شگرف نانوفناوری بر ابعاد مختلف زندگی بشر وجود دارد. در این پژوهش سعی شده است با مروری بر تاریخچه، ویژگیها و تواناییهای این حوزه از دانش و فناوری در سایر زمینههای زندگی بشر از جمله دین، اخلاق، علوم رفتاری و اجتماعی، علوم پزشکی و حوزه سلامت، محیط زیست بشر، ورزش و سیاست تصویری واقعبینانه و آیندهنگرانه برای تمامی دانشمندان و محققان عرصههای فوق ارائه شود و لزوم آشنایی این محققان با این حوزه تبیین گردد.
کلید واژهها: نانوفناوری، دین، رشتههای علمی، سلامت.
-1 مقدمه
سیر تحول و پیشرفت علوم و فنون در عصر حاضر، شتابی روزافزون یافته است. امروزه فناوریهای نوین، بیشتر از گذشته زندگی انسانها را تغییر میدهد و آنها را وابسته خود می سازد. در دو دهه اخیر، پیشرفتهایی در فناوری وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک بدست آمده است و به سوی تحولی فوقالعاده پیش میرود. در این راستا، واژه نانو و فناوری نانو و شاخههای متفاوت و کاربردهای متنوع آن اهمیت ویژه ای یافته است. در سال 2016 مقالهای در مجله نیچر با عنوان نانوفناوری چالش جوامع پیشگام منتشر شده است که نشان از اهمیت بسیار زیاد این حوزه از دانش و فناوری دارد .[1]
-1-1 پیشینه نانوفناوری
نانو در زبان یونانی به معنای کوتوله و قد کوتاه است. این پیشوند در علم مقیاسها به معنی یک میلیاردم است. اما میتوان گفت نقطه شروع و توسعه اولیه فناوری نانو به طور دقیق مشخص نیست. اولین بار استفاده از ذرات نانویی در زمانهای بسیار گذشته، توسط شیشهگران قرون وسطایی صورت گرفت. آنها برای ساخت شیشههای کلیساها از ذرات نانومتری طلا استفاده میکردند که باعث ایجاد شیشههای رنگی میشود. 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 نانوذرات فلزی چندان سخت نیست.
جام مشهور لیکرگوس مربوط به رومیها در قرن چهارم میلادی است که در این جام تصویر شاه افسانهای لیکرگوس نقش بسته است. ویژگی این جام در تغییر رنگ آن میباشد، به این صورت که در غیاب نور به رنگ سبز و با تاباندن نور به داخل جام به رنگ قرمز دیده میشود که بخشی از آن به رنگ صورتی در میآید. این جام در موزه بریتانیا نگهداری میشود. وجود ذرات طلا و نقره بسیار ریز در ابعاد نانومتری، این خاصیت اپتیکی غیر معمول را در جام ایجاد کرده است.
در سال 1959 ریچارد فاینمن متخصص کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل فیزیک، در زمینه الکترونیک کوانتومی، در هنگام گرفتن جایزه نوبل خود، نظریه جدیدی با عنوان »در سطح پایین، فضاهای زیادی وجود دارد« را مطرح کرد و اظهار داشت »اصول فیزیک، تا آنجاییکه من توانایی درکش را دارم، مخالفتی با ساختن اتم به اتم اشیاء ندارد.«
سخنرانی او شامل این مطلب بود که میتوان تمام دایرهالمعارف بریتانیکا را بر روی یک سنجاق نگارش کرد. یعنی ابعاد آن به اندازه1/25000ابعاد واقعیش کوچک میشود. 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 کرد.
علم نانو صرفاً تحقیق در مقیاس نانو است ولی فناوری نانو، کاربرد تحقیقات برای حل مسایل و ساخت نانو مواد است. فناوری نانو به سه صورت تعریف میشود:
-1 مطالعه وبررسی موادی که دارای ابعادی بین 1-100 نانومتر میباشند.
-2 بکارگیری فناوری نانو در تولید ساختارهایی در ابعاد نانو که خصوصیات متفاوتتر با شکل ماکروسکوپی همان مواد دارند.
-3 کنترل اندازه و شکل ذرات که سبب ایجاد تغییرات شگرف در ساختارها خواهد شد.
زمانی که مواد در مقیاس نانو مطالعه و بررسی میشوند، واکنشها و رفتار اتمها در مقایسه با مطالعه آنها در سطح مولکولی ملاًکا متفاوت است که حتی رنگ، نقطه ذوب، خصوصیات شیمیایی مواد در خارج از این محدوده کاملاً متفاوت است. این تفاوت را میتوان به سه دلیل عمده نسبت داد:
1. نزدیک شدن ابعاد ماده به اندازههای نزدیک مولکولی و اتمی؛
2. نسبت سطح به حجم بالا در مقیاس نانو؛
3. افزایش کمی حجم مرزدانهها که با کاهش اندازه دانه حاصل شده و باعث تأثیر بر خواص فیزیکی ماده میشوند.[2]
-2-1 دسته بندی نانومواد
نانوفناوری، توانمندی تولید و ساخت مواد، ابزار و سیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در مقیاس نانومتری یا همان سطوح اتمی و مولکولی، و استفاده از خواصی است که در این سطوح ظاهر میشوند. بهطورکلی، فناوری نانو، گسترش، تولید و استفاده از ابزار و موادی است که ابعادشان در حدود 100-1 نانومتر میباشد.[3]
فناوری نانو به سه سطح قابل تقسیم است: مواد، ابزارها و سیستمها. موادی که در سطح نانو در این فناوری بهکار میرود، را نانومواد میگویند. ماده نانوساختار، به هر مادهای که حداقل یکی از ابعاد آن - طول، عرض و یا ارتفاع - در مقیاس نانومتری - زیر 100 نانومتر - باشد اطلاق میشود. این تعریف به وضوح انواع بسیار زیادی از ساختارها، اعم از ساخته دست بشر یا طبیعت را شامل میشود.
خواص نانومواد: با گذر از مقیاس میکرو به نانو، با تغییر برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی روبه رو میشویم که دو مورد مهم از آنها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی.
