سفارش تبلیغ

ثبت شرکت
صبا

فناوری نانو چیست(قسمت دوم)

 ریز تر شدن  قطعات و تجهیزات با فنآوری نانو

یکی از روندهای حاکم بر مسیر تکامل فنآوری حرکت به سمت کوچکتر سازی یا ریزتر کردن است. در عصر فنآوری نانو این امر به اوج خود خواهد رسید. به عنوان مثال اولین رایانه ای که ساخته شد به اندازه یک اتاق بزرگ حجم اشغال می کرد.  به تدریج با رشد و تکامل بیشتر فنآوری  به سمت ساخت و تولید رایانه های شخصی حرکت کردیم و هدف کنونی ساخت رایانه هایی به اندازه لنزهای چشمی است. در آینده نزدیک انسان ها می توانند رایانه خود را به صورت لنز در چشم خود بگذارند و بطور دائم به شبکه جهانی اینترنت متصل باشند.
اگر بخواهیم مثال دیگری بزنیم می توانیم به پیراهن ها و لباسهای آینده اشاره کنیم.  الیاف اصلی این لباس ها با فنآوری نانو بافته می شوند. یعنی الیاف لباس به صورت مولکول به مولکول و اتم به اتم طبق الگوی مناسب کنار هم چیده و بافته شده اند طوری که می توان با تعویض جهت الیاف رنگ لباس را نیز تغییر داد. یعنی بدون اینکه پیراهن خود را عوض کنیم می توانیم الگوی دیگری را انتخاب کرده و رنگ آن را تغییر دهیم. از این روش در طراحی لباسهای جنگی نیز استفاده می شود. هنگام شکستگی بازو  یا پای سربازان با چرخش جهت الیاف می توان آنها را به یک جسم سخت مثل گچ شکستگی تبدیل کرد.

همگانی شدن فنآوری نانو

آیا فنآوری نانو روزی در دسترس همه خواهد بود؟ آیا هر کسی فنآوری نانو را خواهد داشت؟ آیا استفاده از این تکنولوژی جهانی و همگانی خواهد شد؟

به نظر می رسد محصولات عصر فنآوری نانو مانند وسائل و تجهیزات فنآوری های سابق در دسترس عموم قرار گیرد. درست مثل تلویزیون یا ماشین لباسشوئی. مثلا" خیلی ها در خانه خود دستگاهی خواهند داشت که متصل به رایانه خواهد بود. از یک سو آشغال و زباله به درون دستگاه وارد می شود و از طریق فرمان صادر شده توسط رایانه به عنوان مثال خروجی دستگاه یک نوع غذا بدست خواهد آمد.
بنابراین چنین به نظر می رسد که استفاده از فنآوری نانو عمومی خواهد بود ولی دانش اصیل آن در انحصار کشورها، افراد و موسسات خاصی خواهد بود. در افق های بلند مدت ظهور چنین دستگاهی در خانه ها کاملا" ممکن و محتمل است. دانش استفاده از این تجهیزات نیز در دسترس همه افراد خواهد بود.  مثلا دستور العمل پخت یا تبدیل زباله به ماکارونی در اینترنت یا شبکه اطلاعاتی آن زمان وجود خواهد داشت و کاربر فقط با دانلود کردن آن می تواند به منظور خود برسد. حتی می توان تصور کرد که رایانه متصل به دستگاه به صورت هوشمندانه دستورالعمل تهیه صبحانه از زباله را به طور خودکار از اینترنت بدست آورد.

محدودیت منابع طبیعی و مفهوم توسعه پایدار

در اواسط قرن بیستم موضوع توسعه شتابان فنآوری و رواج فرهنگ مصرف گرائی، تخریب منابع، و محدودیت محیط زیست در کانون توجه دانشمندان قرار گرفت. گروهی از آینده پژوهان در باشگاه روم کتابی تحت عنوان "محدودیت های رشد" را منتشر کردند و بعد از آن جنبش های سبز و طرفدار محیط زیست شکل گرفت. حفاظت از محیط زیست امروزه به عنوان وزنه سنگینی در عرصه سیاست و فرهنگ عمومی مطرح است. حال سئوال این است که  آیا با ظهور فنآوری نانو باز باید نگران محیط زیست و محدودیت منابع باشیم؟

چنین به نظر می رسد که با ظهور فنآوری نانو در دراز مدت، مثلا بیش از 50 سال آینده، نگرانی نسبت به محدودیت منابع طبیعی بی معنی خواهد بود. حتی می توان به تغییر بنیادی الگوی مصرف اشاره کرد. مثلا برای اینکه گوشت به سفره ما برسد یک چرخه طبیعی طولانی طی می شود. مقداری مواد موجود در خاک جذب گیاه شده و گاو، مرغ، گوسفند یا دیگر حیوانات اهلی آن را خورده و سپس در بدن آن حیوان تبدیل به پروتئین و گوشت می شود. انسان با کشتن این حیوان به  گوشت یا فراورده مورد نیاز دسترسی پیدا می کند. اما در عصر فنآوری نانو می توان این چرخه طولانی را کاملا" حذف کرد و خاک را مستقیما به گوشت و سایر مواد خوراکی تبدیل کرد. حتی می توانیم مطابق خواسته و میل خود به مواد غذائی طعم و مزه مشخصی بدهیم. مثلا" یک ماده غذائی درست کنیم که کمی مزه موز داشته باشد، کمی مزه ماهی  یا توت فرنگی و غیره

در زمینه محیط زیست موضوع زباله ها را در نظر بگیرید. امروزه با دفن زباله ها در حاشیه شهر ها در حقیقت این مواد را در درون خاک که یک محیط الکترولیت با انبوهی از باکتریهاست وارد می کنیم. این مواد در طول زمان از طریق واکنش های شیمیائی، بیوشیمیائی و الکتروشیمیائی که در درون خاک به وقوع می پیوندد به عناصر تشکیل دهنده خود تجزیه شده و به چرخه طبیعت بر می گردند. البته لازم به ذکر است که بسیاری از مواد نیز وجود دارند که توسط باکتری ها و واکنش های شیمیائی و الکتروشیمیائی تجزیه نمی شوند. روزی در آینده ، به احتمال قوی در 20 سال آینده، که فنآوری نانو با تمام قدرت پا به عرصه علم و فن آوری می گذارد ما می توانیم همان کاری را که باکتری ها و یون های موجود در خاک به صورت طبیعی انجام می دهند در درون یک دستگاه و به صورت مصنوعی انجام دهیم. یعنی مواد زائد را به اتمها و مولکولهای آن تجزیه کنیم و سپس به هر ترتیبی که در نظرمان است آنها را دوباره کنار هم بچینیم. بنابراین روزی فرا خواهد رسید که زباله های سرد دیشب را به  صبحانه داغ امروز تبدیل خواهیم کرد

تکثیر مولکول ها در فنآوری نانو

آیا مولکول هائی که توسط ماشین های مونتاژ کننده مولکولی تولید می شوند قابل تکثیر هستند؟  بله.  ساخت و طراحی پروتئین در بدن ما  بدین صورت است  که پروتئین های جدید  از درون سلول یا همان مواد تشکیل دهنده سلول ساخته می شوند. تکثیر سلولی توسط اطلاعات موجود درDNA هدایت می شود و تکثیرهای متوالی خود به خود انجام شود. نام این روش ساخت و تولید خود اسمبلی است در ماشین های مونتاژ مولکولی نیز می توان از همین روش استفاده کرد. یعنی روبات ها و ماشین های مولکولی قادر به تکثیر خود خواهند بود. بسیاری از دانشمندان از این پدیده به عنوان یک خطر بزرگ در آینده یاد می کنند. مثلا تکثیر بیش از اندازه روبات ها یا ماشین های مونتاژکننده مولکولی به طور کلی این فنآوری را از کنترل ما خارج خواهد کرد. تکثیر غیر قابل کنترل این ماشین ها می تواند موجب خسارت های غیر قابل جبرانی شود، سوال جالبی که مطرح می شود این است که  آیا می توان یک نفر را به اتم های تشکیل دهنده خود تجزیه کرد و سپس توسط فنآوری نانو او  را در جای دیگری مجددا تشکیل داد؟ برای رسیدن به چنین حالتی موضوع و مشکل اصلی رابطه بین جسم و ذهن است. اگر  فنآوری نانو بتواند این مشکل را حل کند وقوع چنین امری بعید به نظر نمی رسد. منظور از رابطه بین جسم و ذهن این است که سلول های زنده مغز من و شما چطور یک دنیای سه بعدی می سازد که ما می توانیم خودمان را در آن ببینیم و اصلا" پدیده های درک، آگاهی، شناخت و احساس  چطور بوجود می آیند؟ آیا همه این موارد حاصل فعل و انفعال شیمیائی در مغز و تعبیر و تفسیر سلولهای عصبی ما نسبت به پیام هایی است که از محیط  دریافت می کنند؟  رابطه اتم و مکانیک کوانتوم با هوشمندی و ذهن و همچنین اطلاعات و دانش بیشتر درباره ذرات بنیادی کوچک تر از اتم مثل کوارک ها می تواند افق های روشنی برای حل این مسئله  ترسیم کند






تاریخ : یکشنبه 87/9/10 | 11:2 صبح | نویسنده : مهندس سجاد شفیعی | نظرات ()

فناوری نانو چیست(قسمت اول)

فنآوری نانو به دلیل پتانسیل بسیار بزرگی که برای ایجاد تغییرات در زندگی انسان ها دارد در دو دهه گذشته مورد توجه بسیاری از دانشمندان و پژوهشگران قرارگرفته است. فنآوری نانو یا تسلط انسان بر اتم پیامدهای بسیار عظیمی در پی خواهد داشت. اما هنوز کار بر روی این فنآوری در آزمایشگاه ها در جریان است و  قدرت  آن به حدی که امروز می توانیم تصور و تجسم کنیم نرسیده است. بنابراین تنها راه دانشمندان و محققان برای بررسی این تاثیرات و تغییرات نوشتن سناریوهای احتمالی است

 به طور کلی کلمه نانو یعنی یک میلیاردم هر مقیاسی. دانشمندان وقتی از فنآوری نانو صحبت می کنند عمدتا" منظورشان یک میلیاردیم متر می باشد. فنآوری نانو از درون فنآوری زیستی یا بیوتکنولوژی به دنیا معرفی شده است. دانشمندی به نام اریک درکسلر  در دانشگاه MIT در سال 1986 کتابی تحت عنوان "موتورهای آفرینش" نوشت. او در این کتاب نحوه ساخت پروتئین در سلول ها را  شرح می دهد. در سلول های بدن جانداران یک ماشین مولکولی به نام ریبوزوم وجود دارد. هر ریبوزوم یک ماشین مولکولی بسیار کوچک با عرض 20 نانو متر است که پروتئین های لازم را برای بدن  می سازد. در واقع ریبوزوم با استفاده از اطلاعات ژنتیکی هر فرد مولکول ها و اتمهای هیدروژن، اکسیژن، کربن و غیره را که در سیتوپلاسم سلول وجود دارند به هم وصل کرده و زنجیره اسیدهای آمینه را تشکیل می دهد . اسیدهای آمینه خود مواد اولیه ساخت پروتئین ها می باشند. آقای درکسلر با توضیح چنین مکانیزمی در بدن هر موجود زنده چنین نتیجه می گیرد که انسان می تواند با الگو برداری و تقلید از چنین مکانیزمی در دنیای غیر زنده ماشین های مولکولی بسازد. وی معتقد است که می توان ماشین های مونتاژکننده مولکولی ساخت. با استفاده از این ماشین ها می توان درست شبیه سلول های بدن اتم ها و مولکول ها را مطابق الگوهای مشخص به هم وصل کرده و ساختار ماده مورد نظر را ایجاد کرد. مثلا چنانچه ساختار اتمی خاصی را برای تهیه یک فولاد بسیار مرغوب بدانیم می توانیم اتمهای کربن، آهن وسایر عناصر آلیاژی را  با توجه به همان الگوی خاص به طور یک به یک به هم وصل کرده و به آن فولاد با خاصیت مورد نظر برسیم. وقتی ما بتوانیم اتم یا مولکول را به صورت منفرد و مجزا بدست آوریم در این حالت می توانیم "هر آنچه را که اراده می کنیم" بسازیم.

همه فنونی که انسان در طول تاریخ صنعت برای تولید قطعات مختلف استفاده کرده است مانند ذوب کردن، چکش کاری، و قالب گیری به منظور تغییر چیدمان اتم های آن ماده بوده است. حرارت دادن به مواد جامد برای ذوب کردن آنها باعث فعال شدن اتمها شده و موجب تغییر حالت ماده از جامد به مایع می شود.  سپس هنگام انجماد در قالب مورد نظر نظم جدید و دلخواه به اتمها داده می شود. اگر  بتوانیم اتمها را به صورت یک به یک و مطابق میل خود در نظم دلخواه  قرار دهیم آنگاه همه مراحل ذوب، چکش کاری و غیره را حذف کرده و می توانیم مستقیما" قطعه مورد نظر خودمان را با کیفیت بسیار عالی بسازیم

علاوه بر این وقتی به دنیای بسیار بسیار ریز نانو وارد شویم می توانیم روبات هایی در اندازه نانو و میلی متر بسازیم و از آنها برای حفظ سلامتی خودمان استفاده کنیم. ما می توانیم این روباتهای ریز را که در حد و اندازه ویروس ها هستند با سرنگ به بدن خود تزریق کرده و آنها را وارد سیستم گردش خونمان کنیم یا اگر از آمپول می ترسیم به جای تزریق کپسول روبات بخوریم. این روباتها  تحت فرمان خودمان هستند و اگر رگی گرفته باشد آن را پاک کرده و از سکته قلبی و مغزی جلوگیری می کنند و حتی به صورت برنامه ریزی شده برای مبارزه با بیماریهائی همچون ایدز یا سرطان بکار گرفته می شوند

روند فنآوری به چه سمتی است؟

آینده پژوهان معتقدند که دو دهه اول قرن بیست و یکم عصر فنآوری زیستی است. یعنی تا سال 2020 بیشتر پیشرفتهای مورد انتظار و جهش های عظیم در فنآوری زیستی رخ  خواهد داد. زیرا موضوعاتی همچون شناخت سلول ها و اندام های بدن انسان، تهیه سلول های بنیادین، و ژن درمانی از سالهای میانی قرن بیستم مورد توجه محققان بوده اند . اما از سال 2020 به بعد عصر فنآوری نانو شروع خواهد شد. ریموند کورزویل دانشمند تحلیلگر فنآوری و متخصص در امور هوش مصنوعی به همراه چند تن از همکاران خود تحقیقی را در مورد فنآوری های مختلف مخصوصا" الکترونیک، دیجیتال و همچنین فنآوری های مکانیکی انجام داده اند. بر اساس این تحقیق آنها متوجه شده اند که در هر دهه به میزان 5.6% از اندازه و ابعاد تجهیزات کاسته شده است. بنابراین اگر این روند ادامه یابد از سال 2020  به بعد فنآوری نانو حرف اول را در جهان خواهد زد

تعریف ساده تر فنآوری نانو

به هر فنآوری که با ابعاد 100 نانومتر و کوچکتر از آن سر و کار دارد فنآوری نانو می گویند. برای تجسم بهتر می توان موی انسان را مثال زد که قطر آن تقریبا 80 هزار نانومتر است. یعنی فنآوری نانو از دنیائی بسیار کوچکتر از قطر موی انسان صحبت می کند. در تعریف دیگر  هر گونه روش طراحی و ساخت ماشین هائی که قادر باشند اتصالات اتمی و شیمیائی اجسام مختلف را بصورت تعریف شده و مطابق میل ما ایجاد کنند فنآوری نانو می گویند. با استفاده از این تکنیک می توانیم اتصالات اتمی را یک به یک به هر صورتی که مورد نظر ماست تعریف کنیم و به خاصیت و جسم مورد نظر مان دست یابیم.  بنابراین عیوب ساختاری مواد مختلف را که ناشی از فرایندهای ساخت متداول امروزی است می توانیم بطور کامل حذف کنیم. مثلا" می توانیم فولادی بسازیم که استحکام بسیار بالائی داشته باشد و در عین حال خیلی هم سبک باشد. بنابراین در عصر فنآوری نانو می توانیم به جای ساختن برجهای 400 متری برجهای 100 کیلومتری بسازیم طوری که نتوانیم طبقه بالای برج را از پائین آن ببینیم. البته در عصر فنآوری نانو نمی توان از قوانین حاکم بر طبیعت فرار کرد. مثلا نمی توان قوانین ترمودینامیک را نقض کرد. طبق این قانون اگر حجم ثابتی از یک گاز را حرارت دهیم حجم آن افزایش خواهد یافت و نه کاهش. افزایش حجم گاز به خاطر حرارت قانون ذاتی حاکم بر طبیعت است و نمی توان آن را با فنآوری نانو عوض کرد. همینطور اگر ساختمان اتمی فولاد را بدانیم و مطابق آن اتم های آهن را کنار یکدیگر بچینیم دیگر نمی توانیم مس بدست آوریم و محصول ما همان فولاد خواهد بود






تاریخ : یکشنبه 87/9/10 | 11:0 صبح | نویسنده : مهندس سجاد شفیعی | نظرات ()
       

.: Weblog Themes By BlackSkin :.