مقاله در مورد علوم محاسباتی و علم نانو

word قابل ویرایش
37 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

علوم محاسباتی و علم نانو

یکی از کاربردی ترین و مولدترین زمینه ها در علوم محاسباتی، کاربرد آن در شاخه های علوم مولکولی و نانوفناوری است. این زمینه ها در کنار هم و در کنار علومی چون بیولوژی مولکولی ، ژنتیک مولکولی، فناوری اطلاعات و علوم شناختی ارکان انقلاب صنعتی-علمی را تشکیل می دهند.

اشتراک بین این ۴ رکن در آینده نزدیک ،به خلق فناوری همگرای فوق العاده ای منجر می شود که بوجود آمدن سیستم ها و ابزار و مواد هوشمندی را نوید می دهد؛ که ازپایین به بالا، اتم به اتم و مولکول به مولکول چیده شده و این در بر دارنده تمام کاراکترها، عملکردها و مکانیزم های پیچیده در سیستم های هوشمند زنده مانند حافظه، تعمیر خود به خود، تکثیربرنامه ریزی شده بی نقص، خود چیدمانی و خود سازماندهی می‌باشد.
همگرایی در مقیاس نانو رخ می دهد؛ جایی بنیادین که در آنجا بلوک های ساختمانی پایه، اعم از فیزیکی، بیلوژیکی و مواد هوشمند در کنار هم قرار می گیرند. نانوساختارها (یعنی اندازه ای ب

ین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر) چیده می شوند و قوانین میکروسکوپی چیدمان، ساختار قرارگیری زیر لایه ها را کنترل می کنند. در نهایت علوم محاسباتی و فناوری نانو با هم دانشی عالی را برای دستکاری و اصلاح ساختاری مواد در سطوح اتمی و هسته ای، بوجود آورده و چگونگی امکان کنترل کامل روی شکل گیری، عملکرد و خواص آنها را به عنوان مواد جدید هوشمند در اختیار ما می گذارند. باکمک علوم نانو محاسبات اکنون می توانیم روی یک تک اتم در یک سیستم پیچیده مولکولی سوار شده و به بررسی تعاملات ذرات آن بپردازیم، نظربه اینکه این سیستم نانومتری می تواند جامد، سیال، گاز، یک پروتئین DNA و یا یک ویروس باشد که در فاز خود از یک میکرو حالت به میکرو حالتی دیگر سویچ کرده و نتایج محاسباتی معنی داری را برای خواص قابل مشاهده بدست دهد.
مثال این آزمایش مفید در تصاویر زیر آمده؛ جایی که توزیع یک شکافت دینامیک در یک لایه اتمی به تصویر کشیده شده است.
رنگ ها نشان دهنده فشار در تراز مولکولی هستند بدین ترتیب که رنگ آبی کمترین و رنگ قرمز بیشترین فشار را نشان می دهد. موتورهای پروتئینی برائونی که از انواع آن می توان کینسین ها و میوسین ها(انتقال دهنده های غذا به داخل سلول های بدن) را نام برد و موتور چرخنده ATPase که برای سلول ها تولید سوخت ATP می کند ،جزسیستم هایی هستند که در چندین بخش دچار تغییر شده اند و بر اساس دینامیک لانژوین بهترین مثال برای کاربرد مدل سازی م

حاسباتی در سیستم های نانو بیولوژیکی هستند.

شبیه سازی در مقیاس های بزرگ در بخش نانو هم اکنون در کشورهای آمریکا، ژاپن و اروپا در حال انجام است. علاوه بر شبیه سازی مبتنی بر دینامیک کلاسیک، ما اکنون شاهد وقوع انفجاری در کاربردهای کوآنتم مکانیکی بر پایه روش های شبیه سازی برای طراحی مواد جدی

د وسیستم های کوچک که شامل چدین تن اتم می باشند هستیم. وقتی شبیه سازی انجام می شود داده های خروجی به سادگی به چشم می آیند و دیدی عمیق را نسبت به عمل شبیه سازی در اختیار محققان قرار می دهند. به عنوان یک نتیجه ابزار بصری در حال ورود به انقلابی در کاربردهای خود می باشند. دید خوب نسبت به نتایج، به ما امکان تصحیح فیزیک پایه را بوسیله دستیابی سریع به تغییر شکل های تحمل شده توسط سیستم می دهد.
در سطوح بین المللی علوم محاسباتی افق های جدیدی را برای کشورهای در حال توسعه بوسیله منابع و تعدیل مصارف روشن کرده است تا بتوانند در سطح جهانی نقش آفرین باشند. در ایران انستیتو تحقیقات علوم پایه (IPM) که در سال ۱۹۸۹ تاسیس شد، موسسه پیشگام در این زمینه بوده و در چندین شاخه از علوم پایه مانند فیزیک پلاسما، علوم نانو، پردازش تصویر، ریاضیات محاسباتی و مدل سازی پدیده ها در فیزیک ذرات با استفاده از داده های CERN فعالیت می کند. ما اکنون از این شادمان هستیم که می بینیم علوم محاسباتی در ایران با استقبال از سوی مراکز علمی همچون دانشگاه ها روبرو شده و در حال تبدیل به شاخه ای مستقل است.

جلبک ها درخدمت نانوگیاه پزشکی
جلبک ها با قدمتی بالغ بر ۴۰ میلیون سال در مقایسه با دیگر رستنی ها توانسته اند مقام نخست را از نظر تولید انرژی و همچنین مواد تجدیدشونده بویژه در دنیای نانو، کسب کنند.

نانولوله های کربنی؛ خواص و کاربرد
مواد ساخته شده از نانو لوله های کربنی می توانند به طور ریشه ای و پایه ای و به طرز اساسی جرم ساختاری را کاهش دهند, وسایل الکتریکی مورد استفاده را ریزتر و کوچکتر بسازند و مصرف انرژی را نیز کم کنند.

نانوسرامیک قسمت اول

نانوفناوری را هم از نظر شاخه های علمی و فنی آن و هم از نظر کاربردهای صنعتی می توان دسته بندی نمود که یکی دیگر از آنها نانوسرامیک ها هستند.

نانوپودر ه
o نانوفناوری را هم از نظر شاخه های علمی و فنی آن و هم از نظر کاربردهای صنعتی می توان دسته بندی نمود که یکی از آنها ساخت نانوپودرهاست.

نانوسیم ها و درمان سرطان پروستات
o سرطان پروستات عبارت است از وجود سلولهای سرطانی در پروستات که به علت افزایش ترشح اندروژن و غدد فوق کلیوی رخ داده و باعث انسداد در دستگاه ادراری می شود.

نانوفناوری و کروماتوگرافی
o کروماتوگرافی راهی است برای تشخیص اجزا در ابعاد نانومتری، با دقتی در حد و اندازه مولکولی و مدتها پیش از شکلگیری فناوری نانو، برای شناسایی مواد به کار میرفت.

نانو ربات های سه بعدی در لباس سربازان ضد سرطان
o در این مقاله به بررسی چگونگی عملکرد فناوری نانو در پزشکی پرداخته شده است.

درآمدی بر نانو ذرات
o نانوذرات از ده ها یا صدها اتم یا مولکول و با اندازه ها و مورفولوژی های مختلف (آمورف، کریستالی، کروی شکل، سوزنی شکل و …) ساخته شده است.
کاربرد نانو مواد در صنعت بتن
o همانطور که می دانیم نانوفناوری دانشی میان رشته ای است و در صنایع مختلف از جمله ساختمان کاربرد دارد که در این مقاله به بررسی کاربرد آن در ساخت بتن می پردازیم.
علوم محاسباتی و علم نانو
o انقلاب علمی پیش روی ما در حال پی ریزیست و در این راستا علوم نانو و علوم محاسباتی دو اساس مهم را تشکیل می دهند، از این رو بررسی

ارتباط آنها مهم می نماید.
علوم محاسباتی، سومین شاخه از پژوهش
o وقتی یکی از برترین ژورنال های ریاضی جهان به نام Mathmatical Intellingencer را که در سال ۲۰۰۷ در زوریخ کشور سوئیس به چاپ رسیده است ورق می زنیم، به مقاله ای بر می خوریم که نویسنده آن یک دانشمند ایرانی به نام پروفسور هاشم رفیع تبار است.
نانوکامپوزیت ها
o کامپوزیت ترکیبی است که از لحاظ ماکروسکوپ

ی از چند ماده متمایز ساخته شده باشد، به طوری که این اجزاء به آسانی از یکدیگر قابل تشخیص باشند.
نانو مواد و دسته بندی آنها قسمت دوم
o قسمت دوم این مقاله به معرفی هریک از انواع نانومواد می پردازد.
نانوپزشکی
o همانطور که می دانیم نانوفناوری یک علم میان رشته ای است و پزشکی یکی از زمینه هایی است که نانوفناوری نقش متحول کننده ای در آن داشته و در آینده نیز بیشتر خواهد داشت.
نقش نانوفناوری در توسعه صنعت مغناطیس
o یکی از حوزه های نانو که انتظار می رود اثر فراوانی بر پیشرفت صنعت داشته باشد مغناطیس است .
نانو مواد و دسته بندی آن ها
o نقش مهم نانو مواد در زندگی امروز و لزوم معرفی آن مارا بر آن داشت تا به معرفی این دسته از مواد بپردازیم.
فناوری نانو و خودروهای امروز
o گوشه ای از تاثیرات فناوری نانو در صنعت خودرو…
نانوبیو/بیونانوفناوری چیست؟

o نانوبیوفناوری در واقع محل تلاقی مهندسی زیستی و غیرزیستی برای حل مشکلات جدی بیولوژیکی …
نانوالکترونیک
o نانو الکترونیک یکی از پرکاربردترین شاخه های فناوری نانو می باشد که در سال های اخیر پیشرفت زیادی داشته و به کمک شاخه های دیگر علم آمده است.
محصولات و بازار فناوری نانو
o معرفی محصولات تولیدی برتر سال ۲۰۰۵ با بهره

گیری از علم نانو
کوچک زیباست
o نانوفناوری از یک کلمه یونانی به معنی کوچک تر از اندازه معمول گرفته شده است.
نگاهی به روند نانوفناوری و کاربردهای آن
o در این مقاله به معرفی مختصر فناوری نانو و نگاهی به کاربردها و اقسام محصولات آن پرداختیم.
دارورسانی وفناوری نانو
o مهندسی ذرات و دارو رسانی نوین از مهم ترین فصل های مشترک دارو رسانی با فناوری نانو است، به علت پیشرفت در روندهای ساخت ذرات و فرمولاسیون های دارویی امکان دارو رسانی فرآورده های جدید که عمدتا از نوع پپتیدها و پروتئین ها می باشند امکان پذیر شده است.
o نانوتکنولوژی (بخش سوم – کاربرد نانو در صنایع سنگین، فناوری اطلاعات و کالاهای مصرفی)
– مواد سبک‌تر و با استحکام بیشتر کاربردهای وسیعی در سازه‌های حمل و نقل، هوانوردی و نیز در فضانوردی دارند. – در فناوری اطلاعات نوین، دستگاههای الکتریکی آنالوگ قدیمی به وسیله‌ی دستگاه‌های الکترونوری یا نوری جایگزین می‌شوند. زیرا این دستگاه‌ها به ترتیب پهنای باند و ظرفیت بیشتری نسبت به دستگاه‌های قبلی دارند. – نانوتکنولوژی به سرعت بازار کالاهای مصرفی را با تولید محصولاتی با کارایی‌های نوین تحت سلطه‌ی خود در می‌آورد.
o مطلب قبلی (نانوتکنولوژی در پزشکی، شیمی و انرژی)
o صفحه‌ی اصلی معرفی علوم جدید
o کاربرد نانو در صنایع سنگین
o برخی کاربردهای قطعی و اجتناب‌ناپذیر نانوتکنولوژی در صنایع سنگین است:
o هوانوردی
o مواد سبک‌تر و با استحکام بیشتر کاربردهای وسیعی در سازه‌های هوانوردی و نیز در فضانوردی دارند. زیرا در هر دو مورد وزن شاخص مهمی در فرآیندها و دستگاه‌های هوانوردی و فضانوردی است.
o پالایش‌گاه‌ها
o با استفاده از کاربردهای نانوتکنولوژی محصولات پالایش‌گاه‌ها (نظیر فولاد و آلومینیوم) با خلوص بیشتری تولید خواهند شد.
o صنعت حمل و نقل
o مواد سبکی که در عین حال از استحکام خوبی هم برخوردار باشند، در صنعت حمل و نقل نیز به‌کار گرفته می‌شوند. وسایلی که از این مواد ساخته شده باشند، هم سرعت بیشتری دارند و هم از امنیت بیشتری برخوردارند.
o سازه‌های ساختمانی
o بتن یکی از مهم‌ترین سازه‌های ساختمانی است که هرچه مقاومت و نفوذپذیری آن بالاتر باشد، ‌مرغوب‌تر است. با اضافه کردن نانوذرات ویژه‌

ای به سنگ‌های متخلخل بتن و پخش یکنواخت این ذرات می‌توان بتنی با مقاومت بالا، نفوذپذیری کم و البته به طور قابل‌ملاحظه ای سبک تولید کرد.
o کاربردهای نانو در فناوری اطلاعات و ارتباطات
o دستگاه‌های نیمه‌رسانای جدید
o دستگاه‌هایی که ساختار آنها بر اسپینوترنیک مبتنی است نمونه‌ای از به‌کارگیری نانوتکنولوژی در صنعت ارتباطات و فناوری اطلاعات است. مقسی نام دارد. این مقاومت می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای در اشیاء نانومقیاس تقویت شود. این مقاومت مغناطیسی که به GMR موسوم است میزان چگالی ذخیره‌ای داده‌ها را در دیسک سخت افزایش می‌دهد.
o نوع دیگری از مقاومت مغناطیسی، مقاومت مغناطیسی تونل‌زن (TMR) است و به دلیل وابستگی اسپین الکترون‌ها به تونل‌زنی آن الکترون از لایه‌های فرومغناطیس مجاور اتفاق می‌افتد.
o اثرات GMR و TMR هردو می‌توانند در ساخت یک حافظه‌ی اصلی غیر فرار برای کامپیوترها مورد استفاده‌ی علمی قرار گیرند. چنین کاربردی در ساختار حافظه دسترسی تصادفی مغناطیسی (MRAM) دیده می‌شود.
o در فناوری اطلاعات نوین، دستگاههای الکتریکی آنالوگ قدیمی به وسیله‌ی دستگاه‌های الکترونوری یا نوری جایگزین می‌شوند. زیرا این دستگاه‌ها به ترتیب پهنای باند و ظرفیت بیشتری نسبت به دستگاه‌های قبلی دارند.
o در این عرصه بلورهای فوتونیک و نقاط کوانتومی دو موضوعی هستند که نتایج تحقیقات در باره‌ی آنها بسیار امیدبخش است.
o بلورهای فوتونیک موادی هستند با یک متغییر تناوبی در شاخص انکساری با یک شبکه که نصف طول‌موج نوری است که مورد استفاده قرار می‌گیرد.
o این بلورها شبیه نیمه‌رساناها عمل می‌کنند، با این تفاوت که نیمه‌رساناها با الکترون‌ها سروکار دارند ولی این بلورها با نور و فوتون‌ها.
o کامپیوترهای کوانتمی
o تمام دستاوردهای جدید در زمینه‌ی کامپیوتر از قوانین کوانتم برای کامپیوترهای کوانتمی جدید استفاده می‌کند. این کامپیوترها سبب کوتاه شدن زمان انجام الگوریتم می‌شوند.
o کالاهای مصرفی
o نانوتکنولوژی به سرعت بازار کالاهای مصرفی را با تولید محصولاتی با کارایی‌های نوین تحت سلطه‌ی خود در می‌آورد:

o مواد غذایی
o نانوتکنولوژی در زمینه‌ی تولید، فناوری و بسته‌بندی محصولات غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرآیند پوشش توسط نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند صنعت بسته‌بندی غذاها را دگرگون کند. این روش بدین ترتیب انجام می‌شود که عوامل ضد میکروب به طور مستقیم در سطح لایه‌ی پوشش قرار می‌گیرند. نانوکامپوزیت‌ها می‌توانند گذردهی گاز از میان فیلترهای مختلف را به فراخور شرایط و برحسب نیاز برای محصولات مختلف افزایش یا کاهش دهند. ضمنا می‌توانند ویژگی های مکانیکی و مقاومت در برابر گرما را بهبود بخشند و نیز

میزان عبور اکسیژن را کاهش دهند.
o محصولات خانگی
o برجسته‌ترین کاربرد فناوری اطلاعات تولید شیشه‌ها یا سرامیک‌هایی با سطوح خودتمیزکن (Self-Cleaning) است.
o ذرات نانو سرامیک همواری و مقاومت گرمایی ابزارهای متداول خانگی را بهبود می‌بخشد.
o نور
o نانواپتیک امروزه می‌تواند دقت انواع اعمال جراحی بر روی چشم به کمک لیزر را افزایش دهد.
o منسوجات
o با استفاده از نانوالیاف لباس‌های ضدآب، ضدلک و ضد چروک تولید می‌شود. چنین لباس‌هایی نیاز به شستشوی کمتری و نیز نسبت به لباس‌‌های معمولی با آب با دمای کمتری شسته می‌شوند
علمی زیبا جذاب و هیجان انگیز
o درباره فناوری نانو چه می‌دانید؟
o تاریخچه
o اولین جرقه فناوری نانو در سال ۱۹۵۹ زده شد. در آن سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان “There is plenty room at the bottom” ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. اما واژه فناوری‌نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال ۱۹۷۴ مطرح گردید. فناوری نانو که از آن به عنوان “انقلاب صنعتی دوم” یاد می‌کنند با صراحت تمام شروع شده است و سرانجام تمامی ابعاد زندگی ما را تحت تاثیر قرارخواهد داد. این فناوری به سرعت در بسیاری از جبهه‌ها در حال پیشرفت است و به نظر می‌رسد سریعاً پویایی برخی از بزرگترین صنایع ما از فناوری اطلاعات گرفته تا تولید انرژی و هوا

فضا را تحت تاثیر قرار خواهد داد.
o فناوری‌نانو نسبت به فناوری‌های دیگر وجوه دولتی بیشتری را به خود جلب کرده است. در کل دولت‌ها سالانه حدود سه میلیارد دلار روی فناوری‌نانو سرمایه‌گذاری می‌کنند و هر ساله تلاش جدیدی از سوی آمریکا ، اروپا و ژاپن برای عقب نگه داشتن رقبا مشاهده می‌شود.برآورد می‌شود که مخارج R&D مشارکتی در حد این وجوه عمومی می‌باشد و بنابراین روی هم رفته سالانه ۵ الی ۶ میلیارد دلار بر روی فناوری‌نانو هزینه می‌

شود.عموما بر روی این موضوع که فناوری‌نانو بازار بزرگی خواهد بود توافق وجود دارد. بنیاد ملی علوم آمریکا تا سال ۲۰۱۵ یک تریلیون دلار برای آن برآورد می‌کند ، در حالی که هیتاچی تخمین می‌زند که بازار ژاپن به تنهایی می‌تواند تا سال ۲۰۱۰ به ۳۰۰ میلیارد دلار برسد.
o بر طبق گزارشی که ستاد توسع

ه فناوری‌نانو به تازگی منتشر کرده است کشور آمریکا با انتشار ۱۱۶۲۷ مقاله فناوری نانو به عنوان کشور پیشرو در این زمینه شناخته شده است. چین و ژاپن با ۸۸۰۷ و ۵۴۳۷ مقاله بعد از آمریکا در رده‌های دوم و سوم قرار دارند. با توجه

به سرمایه‌گذاری چین در زمینه فناوری‌نانو این کشور در سال ۲۰۰۹ آمریکا را پشت سر خواهد گذاشت و به عنوان کشور دارای بیشترین مقالات فناوری نانو در دنیا شناخته خواهد شد. از نظر میزان سرانه سرمایه‌گذاری در دنیا کشور تایوان با سرانه سرمایه‌گذاری ۴۰/۹ دلار که تقریباً دو برابر آمریکا است در جهان پیش‌‌تاز می‌باشد.
o تعریف فناوری نانو
o فناوری نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. اما تعریف دقیق‌تری از آن عبارت از ساخت ودستکاری هدفمند ساختارهای مصنوعی با اندازه کنترل شده در مقیاس ۱ تا ۱۰۰ نانومتر و ترجیحاً ۲ تا ۵۰ نانومتر می‌باشد.اگر بخواهیم احساس فیزیکی از نانو داشته باشیم می‌توان گفت که یک نانومتر قطر موی انسان می‌باشد. از رویکردی دیگر یک نانومتر برابر قطر۱۰ اتم هیدروژن و یا ۵ اتم سیلیسیم می‌باشد.
o
o برنامه ملی پیشگامی نانوفناوری آمریکا فناوری نانو را به صورت زیر تعریف می‌کند:
o «توسعه تحقیقات و فناوری در سطوح اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی با طول تقریبی از ۱ تا ۱۰۰ نانومتر به منظور فراهم آوردن شناخت اصولی از پدیده‌ها و مواد در مقیاس نانو و با هدف ایجاد و استفاده از نانوساختارها، قطعات و سیستم‌هایی که به خاطر اندازه کوچک و یا متوسط خود دارای خواص و عملکردهای جدیدی هستند.»
o به طور کلی تأثیرات اجتماعی فناوری‌نانو در موارد ذیل احساس می‌شود:
o 1. محصولات صنعتی و مصرفی به دلیل کارآیی بسیار بالای نانومواد و نانوساخت به طور پیوسته کوچکتر، بادوام‌تر، هوشمندتر، سریع‌تر و ارازن‌تر خواهند شد.
o 2. مراقبت‌های بهداشتی بیشتر در دسترس قرار گرفته و ارزان‌تر خواهند بود و در جلوگیری از بیماری‌ها ،جایگزینی اعضای بدن و افزایش طول عمر مؤثرتر واقع خواهند شد. دارو‌های جدید و ابزارهای تشخیصی بهتری وارد بازار خواهند شد.
o 3. هوشمندی درونی را در همه جا می‌توان حس کرد و هر کسی در هر جا و هر زمانی در دسترس خواهد بود.
o 4. مشاغل مختلف، کارکنان خود را ملزم به یادگیری مهارت‌های جدید می‌کنند، تا بتوانند خود را در یک واقعیت اقتصادی جدید بر مبنای فناوری و محصولات نانوحفظ کنند.
o 5. آموزش برای بیان پیشرفت‌های سریع صنایع نانو، نیاز به تغییر و تحول خواهد داشت.
o 6. نانوانرژی می‌تواند اجسامی تمیزتر و مقرون به صرفه‌تر از نظر سوخت به وجود آورد.
o 7. تولید مواد غذایی ارزان و مقوی، مشکلات فقر غذایی جهان را ریشه‌کن خواهد ساخت.
o 8. اقتصاد متکی بر دارائی مجازی یک جامعه که تحت سلطه صنعت نانوفناوری می‌باش

 

د، سریعاً به آن دسته از افراد و سازمان‌هایی که مالکیت معنوی خود را در این تکنولوژی نو حفظ کرده‌اند، سود اعطا خواهد کرد.
o همگرایی فناوری نانو با سه فناوری قدرتمند قرن ۲۱ یعنی رایانه‌ها، شبکه‌ها و فناوری زیستی باعث می‌شود تا انتخاب‌های جدید و قدرتمندی که هرگز در هیچ جامعه بشری تجربه نشده است در تاریخ زندگی بشر به وجود آید.
o بر گرفته از سایت تخصصی فناوری نانو به آدرس
o نانوتکنولوژی (بخش دوم – نانو در پزشکی، شیمی و انرژی)
o – مواد نانو متخلخل نمونه‌ای از موادی هستند که در‌حالی‌که از ملکول‌های کوچک دارو ونگه‌داری می‌کنند، آن‌های را به محل موردنظر که از پیش تعیین شده، انتقال می‌دهند … – روش‌های کاتالیز و فیلتراسیون (تصفیه) شیمیایی دو مثال برجسته از زمینه هایی هستند که نانوتکنولوژی همواره در آن‌های موثر بوده است … – نانوتکنولوژی بازده تبدیل انرژی را به کمک استفاده از نانوساختارهایی با پیوستاری از شکاف‌های انرژی، افزایش می‌دهد.
o مطلب قبلی (نانوتکنولوژی – معرفی)
o صفحه‌ی اصلی معرفی علوم جدید
o مطلب بعدی (نانو در صنایع، فناوری اطلاعات و …) کاربردهای نانو در پزشکی
o در پزشکی و زیست‌شناسی، ویژگی‌های منحصر به فرد نانومواد به منظورهای مختلفی به کار گرفته می‌شوند. واژه‌هایی نظیر نانوتکنولوژی زیست‌داروها،‌ بیونانوتکنولوژی و نانوپزشکی برای توصیف این دانش تلفیقی به‌کار می‌روند.
o کارآیی ساختارها و مولکول‌های زیستی هنگامی که نانومواد به آن‌ها اضافه می‌شوند،‌افزایش می‌یابد. مقیاس اندازه‌ی نانومواد در حدود مقیاس ساختارها و مولکول‌های زیستی است. بنابراین نانو مواد می‌توانند برای کاربردها و تحقیقات زیست‌پزشکی هم در محیط‌های طبیعی

و هم در محیط‌های مصنوعی به‌کار گرفته شوند.
o ترکیب در زمینه‌ی نانومواد و زیست‌شناسی به ایجاد و توسعه‌ی ابزارهای تشخیصی، عامل‌های هم‌سنجی ابزارهای تحلیل، کاربردهای درمان فیزیکی و حامل‌های تحویل دارو و … م
o تحویل دارو
o
o کل مصرف دارو و نیز عوارض جانبی آن به‌وسیله‌ی جای‌گزینی مناسب حامل فعال دارو صرفا در موضع درد و محل تمرکز بیماری به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد. این دسترسی انتخابی به محل مورد نظر، هزینه‌های مادی و نیز رنج‌های انسانی بسیاری را کاهش می‌دهد. مواد نانو متخلخل نمونه‌ای از موادی هستند که در‌حالی‌که از ملکول‌های کوچک دارو نگه‌داری می‌کنند، آن‌ها را به محل موردنظر که از پیش تعیین شده، انتقال می‌دهند.
o روش دیگری برای کاهش مصرف دارو به‌کارگیری سیستم‌های الکترومکانیکی کوچک است.هدف از بکارگیری این سیستم‌ها، آزاد کردن فعال داروهاست. مثلا از این روش برای درمان سرطان به‌وسیله‌ی نانوذرات آهن یا پوسته‌های طلا استفاده‌می‌شود.
o مهندسی بافت
o نانوتکنولوژی (بخش سوم – کاربرد نانو در صنایع سنگین، فناوری اطلاعات و کالاهای مصرفی) – مواد سبک‌تر و با استحکام بیشتر کاربردهای وسیعی در سازه‌های حمل و نقل، هوانوردی و نیز در فضانوردی دارند. – در فناوری اطلاعات نوین، دستگاههای الکتریکی آنالوگ قدیمی به وسیله‌ی دستگاه‌های الکترونوری یا نوری جایگزین می‌شوند. زیرا این دستگاه‌ها به ترتیب پهنای باند و ظرفیت بیشتری نسبت به دستگاه‌های قبلی دارند. – نانوتکنولوژی به سرعت بازار کالاهای مصرفی را با تولید محصولاتی با کارایی‌های نوین تحت سلطه‌ی خود در می‌آورد.
o 1386/11/6 تعداد بازدیدها : ۴۸۵
o پرسش و پاسخ (۰)
o ________________________________________
o نانوتکنولوژی (بخش دوم – نانو در پزشکی، شیمی و انرژی) – مواد نانو متخلخل نمونه‌ای از موادی هستند که در‌حالی‌که از ملکول‌های کوچک دارو ونگه‌داری می‌کنند، آن‌های را به محل موردنظر که از پیش تعیین شده، انتقال می‌دهند … – روش‌های کاتالیز و فیلتراسیون (تصفیه) شیمیایی دو مثال برجسته از زمینه هایی هستند که نانوتکنولوژی همواره در آن‌های موثر بوده است … – نانوتکنولوژی بازده تبدیل انرژی را به کمک استفاده از نانوساختارهایی با پیوستاری از شکاف‌های انرژی، افزایش می‌دهد.
o نانوتکنولوژی (بخش اول – معرفی)
o نانو تکنولوژی را می‌توان بسط قوانین دانش‌های موجود در ابعاد نانو یا حتا طرح‌ریزی جدید دانش‌های موجود با روی‌کردی نوین دانست.

o بیوفیزیک بیوفیزیک‌دانان سعی می‌کنند بفهمند که : مغز چگونه اطلاعات را پردازش و ذخیره‌سازی می‌کند؟، قلب چگونه خون را به داخل رگ‌ها پمپ می‌کند؟، ماهیچه‌ها چگونه منقبض می‌شوند؟، گیاهان چگونه در فر‌آیند فتوسنتز نور را جذب می‌کنند؟، ژن‌ها چگونه روشن وخاموش(فعال وغیر‌فعال) می‌شوند؟، وبسیاری پرسش‌های دیگر ….
o گزین درمان‌های متعارف امروزی نظیر پیوند عضو، القاء مصنوعی و .. می‌شود.
o بخشی از عملیات مهندسی بافت استفاده از نانومواد برای تکثیر سلول‌های برانگیخته به روش مصنوعی است.
o باید توجه کرد که راه‌بردها و دستاوردهای مهندیسی بافت،‌ باید در چارچوب موازین اخلاقی قرار داده شود. به همین منظور بحث‌های گسترده‌ای در سطح بین‌المللی مطرح است و به تدریج قوانین متعددی در این زمینه به تصویب می‌رسد.
o کاربردهای نانو در شیمی
o روش‌های کاتالیز و فیلتراسیون (تصفیه) شیمیایی دو مثال برجسته از زمینه هایی هستند که نانوتکنولوژی همواره در آن‌های موثر بوده است.
o همان‌طور که می‌دانیم ترکیب مواد مختلف،‌فر‌اورده‌های جدیدی با ویژگی‌های متفاوت شیمیایی ( و اگر بتوانیم فرآیند واکنش را به نوعی کنترل کنیم موادی با ویژگی‌های متفاوت و مناسب )‌تولید می‌کند.
o بنابراین به این معنا شیمی در حقیقت با دانش نانو ارتباطی نزدیک دارد.
o به طور مختصر، شیمی نانومواد جدیدی تولید می‌کند. به یک معنی همه‌ی ترکیبات شیمیایی می‌توانند توسط نانوتکنولوژی توضیح داده شوند.
o کاتالیز
o سودمندی استفاده از نانومواد به عنوان کاتالیزگرهای شیمیایی به‌دلیل نسبت بزرگ سطح به حجم این مواد است. نانوذرات می‌توانند در کاتالیز در سلول‌های سوختی، مبدل‌های کاتالیک و حتی ابزارهای کاتالیز نوری به‌کار گرفته شوند.
o فیلتراسیون (تصفیه)
o نانوشیمی در فرآیند تصفیه فاضلاب‌ها، تصفیه‌ی هوا، در دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی و … نقش مهمی بازی می‌کند.
o روش‌های مکانیکی و شیمیایی می‌توانند برای تکنیک‌های تصفیه مورد استفاده قرار گیرند. یکی از این مراحل تصفیه استفاده از غشاهایی با سوراخ‌هایی به اندازه‌ی مناسب است، به‌وسیله‌ی این روش مایع در میان غشا فشرده می‌شود. غشاهای نانومتخلخل برای تصفیه‌ی مکانیکی می‌توانند از نانولوله‌ها تشکیل شوند و منافذی بسیار کوچک،‌ حتی کوچک‌تر از ۱۰ نانومتر داشته باشند.
o اساسا نانو تصفیه برای تفکیک یون‌ها و جداسازی سیالات به‌کار گرفته می‌شود.
o نانوذرات مغناطیسی روشی کارآمد و موثر برای زدودن آلاینده‌های فلزهای سنگین از فاضلاب‌ها به کمک استفاده از شگرد جداسازی مغناطیسی است.
o استفاده از ذرات نانومغناطیس، بازده جذب آلاینده‌ها را افزایش می‌دهد و نسبت به روش‌های سنتی تصفیه، ارزان‌تر است.
o کاربردهای نانو در انرژی
پیشرفته‌ترین طرح‌های نانوتکنولوژی که به نوعی به انرژی مربوط‌اند عبارت‌اند از:
o ذخیره‌سازیف تبدیل، تولید بهینه بوسیله‌ی کاهش آهنگ فرآیندها و مواد، صرفه‌جویی انرژی (به عنوان مثال به وسیله‌ی عایق‌سازی گرمایی بهتر) و منابع انرژی تجدید‌پذیر پیشرفته.
o کاهش مصرف انرژی
o روشی عملی برای کاهش مصرف انرژی،‌عایق‌بندی بهتر سیستم‌هاست.
o این کار با استفاده از سیستم‌های کارآمدتر سوخت و روشنایی، است

فاده از مواد سبک‌تر با استحکام بیشتر در صنعت حمل و نقل و … قابل حصول است.
o لامپ‌های متداول امروزی صرفا حدود ۵ درصد انرژی الکتریکی را به نور تبدیل می‌کنند. دستاوردهای نانوتکنولوژی نظیر دیودهای گسیل نوری (LED) به کاهش شدید مصرف انرژی در وسایل روشنایی ‌زا می‌انجامد.
o افزایش کارآیی تولید انرژی

o بهترین سلول‌های خورشیدی امروزی لایه‌هایی از چندین نیمه‌رسانای مختلف است که روی هم قرار دارند و به این ترتیب نور با انرژی‌های مختلف (بسامدهای مختلف) را جذب می‌کنند.
o این سلول‌ها ، صرفا از ۴۰ درصد انرژی خورشیدی استفاده می‌کنند.
o نانوتکنولوژی بازده تبدیل انرژی را به کمک استفاده از نانوساختارهایی با پیوستاری از شکاف‌های انرژی، افزایش می‌دهد.
o میزان بازده موتور احتراق داخلی حدود ۳۰ درصد تا ۴۰ درصد در لحظه است.
o نانوتکنولوژی می‌تواند این بازده را به‌وسیله‌ی طراحی کاتالیزگرهای ویژه‌ای با بیشینه سطح ممکن افزایش دهد.
o استفاده از سیستم‌های انرژی دوست‌دار محیط
o سلول‌های سوختی که توان خود را از سوخت هیدروژن تامین می‌کنند نمونه‌ای از چنین سیستم‌هایی هستند.
o این سلول‌ها بر مبنای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر تولید شده‌اند (البته به طور ایده‌آل).
o نانوتکنولوژی می‌تواند در کاهش بیشتر آلاینده‌های تولید شده در موتورهای احتراق نقش موثری داشته باشد. این کار توسط فیلترهای نانومتخلخل، یا با پوشش‌ کاتالیزوری روی دیواره‌های سیلندر و یا با نانوذرات کاتالیزوری به عنوان ماده افزودنی به سوخت، انجام می‌شود.
o باتری‌های بازیافتی
o به خاطر چگالی انرژی نسبتا پایین باتری‌ها، زمان کارکرد آن‌های محدود است. بنابراین آن‌ها به تعویض یا شارژ مجدد نیاز دارند.
o به کمک صنعت نانو می‌توان باتری‌هایی با ظرفیت انرژی بالاتر یا باتری‌هایی قابل شارژ و یا حتی ابرخازن‌هایی با میزان شارژکنندگی بیشتر – که از نانو مواد در آن‌ها استفاده می‌شود – طراحی و تولید کرد.
o کمیسیون اروپا تعدادی فراخوان برای پروپوزال‌های علم و فناوری نانو منتشر کرده است که تحت عنوان: “علوم نانو، فناوری‌های نانو، مواد و فناوری‌های جدید تولیدی” برنامه هفتم (FP7) اعلام شده است.
o متن کامل
o کمیسیون اروپا تعدادی فراخوان برای پروپوزال‌های علم و فناوری نانو منتشر کرده است که تحت عنوان: “علوم نانو، فناوری‌های نانو، مواد و فناوری‌های جدید تولیدی” برنامه هفتم (FP7) اعلام شده است. اهداف تحقیق FP7 در زمینه فناوری نانو عبارتست از:
o • بهبود وضعیت رقابت‌پذیری صنایع اروپا؛
o • خلق دانش و تلاش در خصوص تبدیل صنایع منبع‌محور به صنایع دانش‌محور؛
o • ایجاد تغییرات پلکانی در دانش؛
o • بکارگیری دانش برای کاربردهای جدید در تعامل میان فناوری‌ها و رشته‌های مختلف؛
o • کسب منفعت از صنایع جدید و پیشرفته در کنار صنایع قدیمی مبتنی بر دانش و ارزشمند،‌ با تمرکز ویژه بر توزیع مناسب نتایج RTD برای SME ها؛
o • توانمندسازی فناوری‌هایی که بر تمامی بخش‌های صنعتی و سایر موضوعات برنامه هفتم تاثیرگذار می‌باشند.
o این فراخوان‌ها عبارتند از:
o • فراخوان FP7-NMP-2008-CSA-2 (حمایت

جهت توسعه و ایجاد ارتباط میان فناوری نانو، علوم نانو و علوم مشابه؛ بررسی ایجاد ظرفیت در فناوری نانوزیستی، فناوری نانو و فناوری‌های مشابه؛ مطالعه در زمینه‌ی بهترین رویکردها در حقوق مالکیت معنوی و قراردادهای لیسانس برای تحقیقات مشترک و پروژه‌های توسعه فناوری نانو و فناوری‌های مشابه)
o • فراخوان FP7-NMP-2008-EU-India-2 (علم مواد محاسباتی )
o • فراخوان FP7-NMP-2008-LARGE-2 (خطداشتی و محیطی؛ اعتبارسنجی، انطباق و/یا توسعه متودولوژی ارزیابی ریسک برای نانوذرات مهندسی شده)
o • فراخوان FP7-NMP-2008-SMALL-2 (علوم و فناوری‌های مشابه نظیر نانو، بیو و اطلاعات؛ توسعه فناوری‌ها جهت احتراق کنترل شده‌ی نانوذرات؛ تاثیر نانوذرات مهندسی شده بر سلامت و محیط زیست؛ مواد دارای غشای نانوساختار؛ پردازش و پیمایش مواد نانوساختار؛ متا مواد نانوساختار )
o • فراخوان FP7-NMP-2008-SME-2 (مواد هوشمند برای کاربرد در صنایع ساختمان‌‌سازی، ماشین‌آلات و تجهیزات تولیدی)
هدف از برگزاری این کنگره، گردهمایی و تبادل نظر استادان و متخصصان داخلی و خارجی از طریق ارایه ‏مقاله و دستاوردهای جدید تحقیقاتی، برگزاری کارگاه‌های آموزشی و نیز نمایشگاه توسط متخصصان و ‏صنعتگران در زمینه نانو است. قریب به۳۰۰ چکیده مقاله از دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی داخلی و خارجی به ‏دبیرخانه کنگره رسیده است. مقاله‌ها به صورت شفاهی یا پوستر در کنگره ارایه خواهند شد و مقاله های برتر ‏پس از داوری در مجله علمی پژوهشی انجمن نانوفناوری ایران و یک مجله معتبر خارجی چاپ خواهند شد. ‏همچنین دبیرخانه کنگره با تعدادی از محققان خارجی فعال در زمینه نانو جهت سخنرانی و برگزاری دوره‌های ‏آموزشی مذاکره و مکاتبه نموده، در حال بررسی شرح حال علمی آنها است.‏
‏ همزمان با کنگره یک نمایشگاه جانبی با هدف ارایه جدیدترین دستاوردهای فناوری نانو برای آشنایی ‏هرچه بیشتر متخصصان و علاقمندان در محل دانشگاه تهران برگزار می شود. برای شرکت در نمایشگاه با ‏دبیرخانه کنگره واقع در دانشکده فنی دانشگاه تهران با تلفن‌های ۸۲۰۸۴۰۷۷ و ۸۲۰۸۴۰۷۵ و نیز فکس ‏‏۸۸۰۰۶۰۷۶ تماس و یا به نشانی الکترونیکی کنگره ‏www.icnn.ir‏ مراجعه نمایید.‏
معرفی رشته نانو شیمی
از آن جهت که در سال گذشته شاهد پذیرش دانشجو درمقطع کارشناسی ارشد در رشته های مر تبط با علوم و فناوری نانو بودیم ، در این شماره تصمیم گرفتیم تا به معرفی برخی رشته های این حوزه بپردازیم . جهت معرفی بیشتر رشته نانو شیمی پای صحبت سر کار خانم مهندس پریوش حسین پور ، رئیس هسته تحقیقاتی نانو تکنولوژی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیر کبیر ( پلی تکنیک تهران ) می نشینیم.
۱- میزان پذیرش دانشجو در سال گذشته در رشته های مر تبط با علم و فناوری نانو
در سال گذشته جمعا ۴۲ دانشجو در رشته های علوم و فناوری نانو در مقطع کارشناسی ارشد در دانشگاه های صنعتی امیر کبیر ، تربیت مدرس ، صنعتی سهند تبریز ، کاشان . پژوهشگاه مواد و انرژی پذیرفته شدند. همچنین امسال دانشگاه

صنعتی شریف و دانشکده فنی دانشگاه تهران در مقطع دکتری در رشته های نانو مواد ، نانو الکترونیک ، نانو بیو ، نانو مهندسی شیمی و نانو شیمی ، اقدام به پذیرش دانشجو نموده اند.
دانشگاه امیر کبیر نیز با ظرفیت ۱۱ نفر ، ارائه دهنده رشته مهندسی شیمی با گرایش نانو در مقطع کارشناسی ارشد بوده است. همچنین این دانشگاه در گرایش نانو پلیمر ، ۸ دانشجو جذب نموده است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 37 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد