دانلود مقاله نانو فناوری

سابقه و هدف :

نانو فناوری یکی از جدید ترین علومی است که در سه شاخه مرطوب ، خشک و محاسبه ای اینده زندگی بشر را دگرگون خواهد ساخت . یکی از مهمترین زمینه های تاثیر گذاری نانو فناوری در زندگی انسان ، علم غذا است که به دلیل احتیاج روزمره و دائمی انسان به غذا هر گونه تغییر و تحو لی در ان نقش به سزایی در تغییر کیفیت زندگی انسان خواهد داشت . لذا به منظور تبیین جایگاه نانو فناوری و نانو علم در علوم غذا و صنایع این مقاله نوشته شده است .

مواد و روش :

پژوهش به صورت مروری و با استفاده از کلمات کلیدی نانوفناوری ، نانو علم ، علوم غذایی و صنایع غذا یی انجام شد . خلاصه و اصل مقالات در سایت های جستجو گر همچون ، Yahoo ، Google ، Med ، Pub ، Elsevir و نیز در کتب ، مجلات ، مقالات کنگر ه ها جستجو و پس از تکمیل با دیدی تحلیلی مورد بررسی قرار گرفتند .

یافته ها :

نانو فناوری و نانو علم از پتا نسیل قوی برای بهبود اقتصاد و استاندارد های زندگی بشر برخودار است و کاربرد ان در حوزه های مختلف از جمله ساخت مواد ، الکترونیک و رایانه ، پزشکی و بهداشت ، امنیت ملی و دفاعی ئ غیره روز به روز بیشتر می شود . مهمترین ابزار نانو فناوری ساخت نانو مواد است که در شاخه های مختلف علوم از جمله علوم ذا کاربرد دارند . از جمله کاربرد های نانو مواد در علوم غذا و صنایع غذایی ، می توان به بسته بندی ، تولید غذا های ملکو لی ، برچسب گذاری و پایش ، افزودنی های غذایی ، غذا های دارای انتشار مخصوص در بدن و روکش کردن انزیم ها اشاره نمود .

نتیجه گیری و توصیه ها :

بر اساس نظر غالب پژوهشگران نانو فناوری و نانو علم ، دستیابی به فناوری نانو یکی از پایه های تحیکم استقلال و امنیت ملی کشور ها است . جایگاه نانو فناوری در علوم غذا از دو جنبه سلامت غذا و تغذیه و نیز مبارزه با گرسنگی اشکار و پنهان قابل بررسی می باشد . با تو جه به ضرورت اشنایی دانشجویان و پژوهشگران رشته های و ابسته به علو م غذا ، تد ریس مبانی کاربردی نانو فناوری در دور ه های تحصیلات تکمیلی رشته های وابسته به علو م غذا همچون علوم صنایع غذا یی ، دامپزشکی و تغذیه توصیه می گردد.

مقدمه :

نانو فناوری توانا یی کار در سطح ملکو لی یا اتمی ، برای ایجاد ساختار های بزرگ و کاملا نو با سازماندهی ملکو لی است . تاکنون تعاریف متعدد ی بای نا نو فناوری ارایه شده است . در حالی که برنامه های پیشگامی ملی نانو تکنو لو ژی امریکا برای اینکه موضوعی را درسطح نانو فناوری بشناسد سه شرط قایل است :

1 _ هر گونه تحقیق یا توسعه فناوری که در سطح اتمی ، ملکو لی یا ماکرو ملکولی و در مقیاس طولی تقریبی یک تا 100 نانو متر انجام شود .

2 _ ایجاد ویا استفاده از ساختارها، ابزار ها ودستگاه ه ها یی که دارای ویژگی ها و عملکرد ها ی جدید به دلیل اندازه کوچک یا متوسط خود باشند .

3 _ توانا یی کنترل در سطح اتمی .

برای این که درک واقعی تری از نانو فناو ری پیدا کنیم ، ابتدا لازم است تعریفی از نانو متری داشته باشیم . نانو متر یک بیلینوم متر است . برای مقایسه می توان گفت که عرض (پهنای) موی سر انسان تقریبا 80 هزار نانو متر می باشد . یک جسم در مقیاس نانو متری حتی از یاخته نیز کوچکتر است و فقط توسط ریزبین های اتمی خاص ، که امروزه در کشورهای پیشرفته تولید می شوند قابل مشاهده است .

به طور کلی مطالعات نانو فناوری را می توان به سه دسته تقسیم کرد . اگر چه روش های تحقیقاتی در انها با یکدیگر متفاوت است ، اما این سه شاخه کاملا با یکدیگر مرتبط است هستند و پیشرفت در یکی از شاخه ها ، مکن است بر شاخه های دیگر نیز موثر باشد . این شاخه ها عبارتند از :

1 _ نانو فناوری مرطوب :

این شاخه به مطالعه ساختار های زند ه ای می پردازد ، که در محیط های ابی قرار دارند . در این شاخه از نانو فناوری ، ساختمان مواد ژنتیکی ، غشا ها و سایر ترکیبات یاخته ای در مقیاس نانوم تر مورد مطالعه قرار می گیرد . این شاخه در بر گیرنده علوم پزشکی ، دارو یی و به طور کلی علوم و روش های مرتبط با زیست فناوری است .

2 _ نانو فناوری خشک:

این شاخه از نانو فناوری علوم پایه شیمی و فیزیک مشتق می شود و به مطالعه تشکیل ساختا رهای کربنی ، سیلیکونی ، مواد غیر الی و فلزی می پر دازد . در نانو فناوری خشک ، کاربردمواد نانو یی در الکترونیک ،مغناطیس و ابزا های نوری مورد مطالعه قرار می گیرد . برای مثال طراحی و ساخت ریزبین هایی که بتوان با استفاده از انها مواد را در ابعاد نانو متر دید در این شاخه قرار می گیرد .

3 _ نانو فناوری محاسبه ای :

در بسیاری از مواقع ابزار های ازمایشگاهی موجود برای انجام برخی ازمایش ها و تحقیقات در مقیاس نانو مناسب نیستند و با این که انجام این گونه ازمایش ها بسیار گران تمام می شود . در این حالت از را یانه ها برای شبیه سازی فرایند ها و واکنش ها ی اتم ها و ملکو ل ها به دست می اید باعث افزایش سرعت پیشرفت نانو تکنو لو ژی خشک و نانو تکنو لو ژی مرطوب می شود .

اهمیت نان وفناوری در جهان امروز و اینده بشریت

نانو فناوری و نانو علم از پتانسیلی قوی ، برای بهبود اقتصاد و استاندارد های زندگی بشر بر خوارند . تغییراتی که نانو فناوری در زندگی بشرا یجاد خواهد کرد به پیشرفت های ایجاد شده توسط فناوری اطلاعات در دو دهه گذشته بی شباهت نمی باشد . تا5 یا 10 سال اینده محصولات تجاری بیشتری از نانو فناوری وارد بازار خواهند شد .

هر چند از هم اکنون نیز ورود این محصولات به با زار های جهانی اغاز شده است . در حال حاضر محصولاتی با بکار گیری ویژگی مواد در مقیاس نانو برای مصرف کنندگان و صاحبان صنایع فراهم هستند .برای مثال جستجو گر های مین های زمینی ، پانسمان مخصوص سوختگی و زخم ، فیلتر های مخصو ص اب ، کاتا لیزو رها ، سپر خودرو ها پوشش های ضد خیرگی برای عینک های افتابی و شیشه خودرو ها ، کرم های ضد افتاب و لوازم ارایش ، توپ های تنیس با دوام ، راکت های تنیس سبک و مقاوم ، پارچه ها ولباس های ضد لک و جوهر خودکار همگی محصولاتی جدید از نانو فناوری هستند .

در مجموع شاید بتوان حوزه ها ، کاربرد ها و منافع بالقوه نانو تکنو لوژی را در حیطه های زیر طبقه بندی نمود ، اما باید در نظر داشت که زمان لازم برای تبدیل علم به تکنو لو ژی تقریبا 10 الی 15 سال است و نمی توان از هم اکنون تمامی جنبه های کار بردی این علم را بیش بینی نمود

1 _ حوزه ساخت وتو لید مواد :

نانو تکنولو ژِ ی در اینده شیو ه های تولید مواد و وسایل را از ریشه دگر گون می سازد . توانا یی تولید واحد های ساختمانی در مقیاس نانو ، کنترل بسیار دقیق ابعاد ، ترکیب و سپس سوار سازی انها در ساختا رها ی بزرگتر و با ویژگی ها و کارکرد های بی نظیر ، در صنعت مواد تحولاتی انقلا بی پدید خواهد اورد .

2 _ حوزه الکترونیک و رایانه :

بهبود مستمر مینیاتور سازی ، افزایش سرعت و کاهش مصرف انرژی در وساسل پردازش اطلا عات ( حسگر ها ی گیرنده سیگنال ، مدار های منطقی برای پردازش ، وسایل ذخیره سازی برای حافظه و صحفات نمایش گر دستگاه های فرستنده مخابراتی ) از پیشرفت های قابل پیش بینی این حوزه هستند .

8 _سایر حوز ه ها :

حوز هایی همچون بیو تکنولوژی ، اموزش علوم ، صنعت حمل ونقل و خودرو سازی ، صنعت چاپ ، و تجارت سایر حو زه های هستند که تشریح کاربرد نانو فناوری در انها ، از حوصله این مقاله خارج است . لازم به ذکر است که با توجه به اهمیت کاربر دهای نانو فناوری و نانوعلم در تمامی شاخه ها و حوز ه های زندگی بشر ، میزان سرمایه گذاری بودجه دولتی امریکا در بخش تحقیق و توسعه نانو فناوری از 464 میلیون دلار در سال 2001 به 1240 میلیون دلار در سال 2005 افزایش یافته است . سایر کشور های جهان نیز به این موضوع توجه خاصی مبذول نموده اند . به عنوا ن مثال در قاره اسیا کشور های ژاپن ، چین و کره پا به پای کشور های اروپا یی از پیشتازان نانو فناوری به شمار می روند .

عوامل موثر بر خواص مواد

برای این که بتوان به صورتی عمیق تر مباحث نانو تکنو لو ژی را دنبال نمود ، لازم است عوامل موثر بر خواص توده ای مواد به صورت اجمالی مرور شود .

 عوامل موثر بر ساختار مواد عبارتند از :

 1 _ عناصر تشکیل دهنده مواد

2 _  ساختار مواد

 3_  زیر ساختار

عناصر تشکیل دهنده مواد :

در نگاه اول شاید این گمان حاصل شود که تفاوت های موجود در مواد مختلف ، حاصل تفاوت عناصر تشکیل دهنده انها است . هر چند عناصر و ترکیب شیمیایی مواد تا حدی خواص انها را مشخص می کند اما با کمی دقت در ترکیب شیمیایی مواد پیرامون ، مشخص می شود که بسیاری از انها با وجود انکه دارای عناصر تشکیل دهنده و ترکیب شیمیا یی یکسان می باشند از نظر رفتار و خواص بسیار متفاوتند و برخی دیگر از مواد نیز با داشتن عناصر تشکیل دهنده و مواد شیمیا یی متفا وت با یکدیگر ، دارای خواص و رفتار مشابهی هستند . مثال معروف ان گرافیت و الماس است که هردو از اتم های کربن تشکیل شده اند اما (( ریخت های )) متفاوتی از عنصر کربن هستند .