تکنولوژی نانو چیست؟ در تکنولوژی نانو به دنبال چه چیزی هستیم؟ اصلا این تکنولوژی، چگونه کار می‌کند و به چه دردی می‌خورد؟
برای درک بهتر از تکنولوژی نانو ، آن‌را به سه بخش اصلی تقسیم می‌کنیم:
1_ وقتی می‌گویم نانو ، یعنی چه اندازه؟
- – فرض کنید قد شما یک متر و ۵۴ سانتیمتر است. اگر قرار باشد قد شما را در مقیاس نانو اندازه گیری کنند شما یک میلیارد و ۵۴۰ میلیون نانومتر ارتفاع دارید. در واقع اگر هر چیزی را یک میلیارد برابر کوچک‌ترش کنیم، یک نانو می‌شود.
- – ضخامت یک تار موی انسان، صدهزار نانومتر است. درحالیکه حیطه‌ی تکنولوژی نانو ، خیلی کمتر اینهاست و حدود یک تا ۱۰۰ نانو متر است. بعنوان مثال یک ملوکول پروتئین ۱۰ نانومتر است.
- – جهان ما و هر آنچه از ماده در آن است از اتم ساخته شده است. بنابراین درک جهان در مقیاس نانو، به ما بهتر کمک می‌کند تا بفهمیم جهانی که در آن زندگی می‌کنیم واقعا چگونه کار می‌کند.
- – جالب است بدانید رفتار هر چیزی در سایز یک اتم، بسیار متفاوت تر از آنچیزی است که ما در اندازه‌ی بزگترش مشاهده می‌کنیم. مثلا اگر عنصر کربن را در نظر بگیریم خواهیم دید این عنصر که در مقیاس معمولی خیلی خیلی نرم است اگر وارد مقیاس نانو شود خیلی سخت و محکم خواهد شد. به بیانی دیگر خواص فیزیکی عناصر در مقیاس نانو، با خواص فیزیکی آنها در مقیاس معمولی متفاوت است.
- – قوانین دنیای نانو ، با قوانین دنیای ما فرق می‌کنند. قوانین دنیای نانو باعث پیدایش علمی مکانیک کوانتم شده است. در دنیای نانو حرف اول را نیروی جاذبه نمی‌زند بلکه حرف اول را نیروهای الکترومغناطیس می‌زنند که باعث شکل دادن و فرم دادن به ملوکول‌ها و نوع عملکرد آنها می‌شوند.
- – وقتی شما به جهان نانو سفر کنید و با اتم‌ها ملاقات کنید مشاهده خواهید کرد که همین اتم‌هایی که مثلا میز شما را ساخته‌اند رفتارشان اصلا شبیه به میزی نیست که پشت آن نشسته‌اید.
- – اگر چه اندازه‌ی اتم‌ها در مقیاس نانو اندازه گیری می‌شود. اما جالب است بدانید خود این اتم‌ها نیز از ذرات ریزتری به نام الکترون ساخته شده‌اند و نکته‌ی جالب‌تر اینکه الکترون‌های یک اتم مکان مشخصی در آن اتم ندارند. یعنی در یک لحظه هم هستند هم نیستند. به بیان دیگر الکترون‌ها، در یک زمان مشخص، در یک مکان مشخص نیستند . در نتیجه چون ما نمی‌توانیم مطمئن باشیم که آیا فلان الکترون در فلان مکان وجود دارد یا نه از احتمال حضور الکترون صحبت می‌کنیم نه از قطعیت حضور الکترون. به نظر عجیب غریب است اما یک حقیقت است و همین رفتار عجیب غریب است اتم‌ها در دنیای نانو است که به ما اجازه می‌دهد وارد تکنولوژی جدیدی شویم به نام تکنولوژی نانو و تولیداتی داشته باشیم که دنیای ما را دگرگون می‌کند.
2_ با تکنولوژی نانو چه کارهایی انجام می‌‌دهیم؟
- – اگرچه این امکان وجود ندارد که بتوانید یک اتم را با انگشتتان را بردارید اما میتوانید از طریق میکروسکپ‌های الکترونی، اتم‌ها را ببینید و آنها را به گونه‌ای دستکاری کنید تا به محصولی که مایل هستید، دست یابید.
- – اگر یک شعاع نور را در نظر بگیرید، فوتون‌هایی که از آن منبع نور ساطع می‌شوند، دارای طول موجی حدود ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر هستند، این در حالی‌است که طول موج الکترون‌ها بسیار بسیار کمتر است و فقط حدود یک نانومتر است اما با این حال ما میتوانیم این طول موج را مشاهده کنیم و از طریق آن، متوجه‌ی رفتار الکترون‌ها شویم. به عبارتی دیگر شما میتوانید یک رودخانه‌ی الکترونی بسازید و سپس رفتار آن را مشاهده کنید. در نظر داشته باشید که این جریان الکترونی، بسیار کوچکتر از یک شعاع نور است.
- – برای اینکه بتوانیم چندین الکترون را کنار هم قرار بدهیم تا یک شکل الکترونی درست کنیم، بایستی آنها را از میدان الکترو مغناطیسی مخصوصی عبور دهیم تا بتوانیم یک توده‌ی الکترونی را درست کنیم و سپس از آن‌را طریق میکروسکپ‌های الکترونی مشاهده کنیم.
3_ سیستم‌های ساخته شده از تکنولوژی نانو
۳-۱ : مواد نانویی
- – یکی از مواد نانویی، لوله‌های نانو هستند که خواص به شدت ویژه‌ای دارند. قطر لوله‌های نانو از ۱۰ اتم تجاوز نمی‌کند اما به شدت محکم و قوی هستند. استحکام لوله‌های نانو ۱۱۷ برابر بیشتر از استیل است.
- – همانطور که گفتیم اگر چه لوله‌های نانو قطر بسیار ناچیزی دارند اما طول آنها می‌تواند به هر میزان که نیاز است ادامه داشته باشد. تصور کنید که در صنعت و تکنولوژی نانو در آینده چه استفاده‌هایی که از این لوله‌ها می‌توان داشت.
۳-۲: چیپ‌های نانویی
- – میکرو چیپ‌هایی که از امروزه در وسائل هوشمند از قبیل کامپیوتر و گوشی‌ها و تلویزیون‌ها استفاده می‌شود، به مدد تکنولوژی نانو است.
- – چیپ‌های نانویی، می‌توانند روز به روز کوچک و کوچکتر شوند و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند و به همین نسبت نیز دستگاههای صنعتی که روزی روزگاری خیلی بزرگ بودند می‌توانند روز به روز کوچکتر و کم‌حجم تر شوند. این یعنی یک انقلاب جدید در انقلاب صنعتی قدیم.
۳-۳ : ماشین‌های نانویی
- – ایده‌ی ساخت ربات‌هایی از طریق تکنولوژی نانو، ایده‌ای است که می‌گوید فقط با چند تا ملوکول می‌توان یک ماشین ساخت و نام ربات را بر آن قرار داد. ربات‌های نانویی از بخش‌هایی که فقط شامل چند تا اتم هستند تشکیل می‌شوند. آیا میتوانید اندازه و وزن این ربات‌ها را حدس بزنید؟ آیا میتوانید کاربردهایی که را حتی تصورش هم سخت است برای این ربات‌ها در نظر بگیرید؟
- – ما میتوانیم از ربات‌های نانو در علم پزشکی و صنایع دارویی استفاده‌های شگرفی داشته باشیم. می‌توان این ربات‌های نانویی را در بدن تزریق کرد تا مثل یک تعمیرکار حرفه‌ای، مشغول ترمیم و بهبود وضعیت جسمانی بدن شوند.
- – به مدد تکنولوژی نانو، می‌توان از نانو ربات‌ها بعنوان تصفیه کننده‌ی محیط زیست برای انواع آلاینده‌های شیمیایی استفاده نمود.
- – جالب است بدانید که باکتری‌ها و انواع تک سلولی‌هایی که به طور طبیعی در کره زمین وجود دارند یک جور ربات هستند و همان کارهایی که ما از نانو ربات‌ها انتظار داریم را سالیان سال است که انجام می‌‌دهند. ما میتوانیم باکتری‌های مورد نیاز خودمان را از طریق تکنولوژی نانو بسازیم.
با ما همراه باشید در مقاله‌ی بعد با سفر دیگری در جهان نانو…
ترجمه اختصاصی مجله قرمز
منبع: medium