دانلود تحقیق نانوتکنولوژی، انقلابی جدید در صنعت و تکنولوژی

در آینده نه چندان دور، در خانههای جدید آجرها ممکن است هنگامی که ترکی درآنها ظاهر میشود خودشان را تعمیر کنند. ماشینها نیز ممکن است با لایهای به استحکام الماس پوشانده شوند که آنها را در برابر خراشها محافظت میکند. پزشکان نیز خواهند توانست صدها نوع بیماری را تنها با قراردادن یک قطره خون در یک دستگاه تشخیص داده و پس از چند ثانیه نتیجه را دریافت کنند.

نانوتکنولوژی در جهانی بسیار کوچک کنترل میشود. هدف نانوتکنولوژی ساخت اشیاء، اتم به اتم، مولکول به مولکول و با یک رویکرد از پایین به بالاست، راهی که طبیعت میلیونها سال است انجام میدهد.

نانو یک پیشوند علمی است که به معنی "یک میلیاردم" است و حوزه نانوتکنولوژی در حدود میلیاردم متر است، ابعادی که در آن اتمها با هم ترکیب شده و مولکولها روی هم اثر متقابل دارند.

هدف این است که اگر بشر بتواند به اتمها بگوید که چه طور خودشان را مرتب کنند و چگونه رفتار کنند، بسیاری از خواص یک ماده قابل کنترل میگردد. همان طور که در طبیعت اتمهای کربن موجود در زغال سنگ را با تغییر دادن ترتیب قرار گرفتن آنها به الماس تبدیل میکنند، بنابراین خواصی مانند رنگ، استحکام و شکنندگی نیز در سطح اتمی قابل تعیین خواهند بود. دانشمندان بر این عقیدهاند که اگر بتوانند یک آجر را اتم به اتم بسازند، مولکولهایش را نیز میتوان طوری تعلیم داد تا هنگامیکه یک ترک ظاهر میشود آن را تعمیر کنند یا اینکه با کم یا زیاد کردن تخلخل، خود را با شرایط مرطوب هوا وفق دهند.

بنابراین نانوتکنولوژی امید ساخت هر چیز قابل تصور را - از کوچکترین جرثقیلها و موتورها گرفته تا لایههای خود اسمبل پلاستیکی یا فلزی - میدهد. برای نخستین بار در تخیلات علمی، به لطف پیشرفتهای اخیر دیدن جهان در مقیاسهای نانو این سناریوها درست و معقول به نظر میرسند. انواع جدید میکروسکوپها و برنامههای قدرتمند کامپیوتری شبیهساز که در 10 سال اخیر توسعه پیدا کردهاند، نانوتکنولوژی را دچار یک نوع انقلاب نمودهاند. میکروسکوپها نه تنها به دانشمندان اجازه میدهند که اتمها را بینند، بلکه به آنها اجازه میدهند که حتی آنها را جا به جا بکنند، همانطور که در آزمایش مشهور سال 1990 دانشمندان مرکز تحقیقاتی Almaden وابسته به IBM، لغت "IBM" را توسط 35 اتم زنون نوشتند.

امروزه یک تیم از فیزیکدانان IBM یک پیشرفت دیگر را اعلام کردند که مدارات در مقیاس اتمی را به واقعیت نزدیکتر میکند. این پیشرفت که "سراب کوانتم"1 نام گرفته است نشان میدهد که اطلاعات میتوانند در میان اجسام جامد بدون نیاز به سیم حرکت کنند. اسباب جدید عبارتند از: "چشمان، انگشتان و پنسها" که در جهان نانو میتوانند کار کنند. Evgene Wang معاون مهندسی بنیاد ملی علوم آمریکا، به اعضاء مجلس نمایندگان طی گزارشی در مورد نانوتکنولوژی گفت: "نانوتکنولوژی نوید جذب تعداد فزایندهای از علاقمندان به علم، دولت و صنایع خصوصی را میدهد."

دکتر Tom Schaeider یک بیولوژیست ریاضیدان در انستیتو ملی سرطان گفت که: "دلیل این که مردم این را قبول میکنند پشتوانه واقعی علمی آن میباشد". وی اضافه کرد ما قادر خواهیم بود تا هر چیز که خواستیم در آینده بسازیم."

دانشمندان پیشرو در این علم سال گذشته در بنیاد ملی علوم آمریکا گفتند که نانوتکنولوژی یک اثر اساسی روی سلامتی، وضعیت اقتصادی و امنیت مردم جهان خواهد گذاشت و حداقل به اهمیت آنتیبیوتیکها،IC ها و پلیمرهای ساخت دست بشر در قرن 20 خواهند بود.

در سال 1998 شورای علوم و تکنولوژی کاخ سفید یک گروه کاری بین بخشی IWGN)) تأسیس کرد که خواست بخشهای علمی و صنعتی و دولت بود و موظف شد تا چشمانداز ایالات متحده را در مورد نانوتکنولوژی در طی 10 الی 20 سال آینده توسعه دهد.

دولت ایالات متحده در طی سال 1999 حدود 260 میلیون دلار در این تکنولوژی سرمایهگذاری کرده است. کلینتون نیز پیشنهاد افزایش بودجه نانوتکنولوژی را تا حدود 227 میلیون دلار در سال 2001 را داده است. گروهIWGN پیش بینی میکند که نانوتکنولوژی موجب پیشرفت در زمینههایی مانند تکنولوژی اطلاعات، پزشکی، علوم زیست، صنعت خودرو، انرژی و امنیت ملی خواهد شد.

این گروه موارد زیر را امکانپذیر میبیند:

v در پزشکی، نانو ذراتی که به توزیع آسان دارو در قسمتهای بدن کمک میکنند. این وسایل به اصطلاح کوچک که از دارو ساخته شدهاند با لایههایی از نانو ذرات پوشیده شدهاند و میتوانند به قسمتهای مختلفی از بدن برسند و بیماریهای از قبیل سرطان را درمان کنند. غدد پروستات و قطعات مصنوعی نیز ممکن است، با این نانو ذرات پوشیده شوند تا از عکسالعملهای ناخواسته جلوگیری کنند. پیشرفت در تشخیص بیماریها نیز قابل پیشبینی است، همانطور که دستگاههای جدیدی که بر اساس تشخیص DNA یا پروتئین پایهگذاری شدهاند و میتوانند از مقدار ناچیزی خون به طور همزمان وجود چندین بیماری را تشخیص بدهند.

v در صنایع الکترونیکی، تولید کامپیوترهای سریعتر و بهتر در اندازههای بسیار کوچک مدنظر است. هم اکنون یک هد مغناطیسی با اندازه حدود نانو تولید شده که اطلاعات را از دیسک سخت میخواند. همچنین تراشههای حافظه با اندازه نانو مدنظر هستند که قدرت ذخیرهای برابر با هزاران تراشه فعلی را دارا خواهند بود.

v در علوم زیست محیطی، غشاءهای نانویی فیلترهایی برای سد نفوذ آلودگیها هستند و همچنین قادر خواهند بود تا آلودگیها را با روشهای شیمیایی یا بیولوژیکی پیدا کرده و برطرف کنند. بسیاری چالشها تا بیش از اینکه دانشمندان بتوانند پرده از راز جهان در مقیاس نانو بردارند، باقی خواهد ماند. طبق گزارش اخیر که توسط گروه IWGN ارائه شده است: این عرصه، امروز تقریبا همانجایی است که علم و تکنولوژی بدنبال ترانزیستورها در اواخر دهههای 1940 و 1950 قرار داشت".

اما با در دست داشتن ابزارهای جدید برای دیدن اشیاء کوچک، آزمایشگاهها در کشور کم کم به این مطلب پی میبرند که چگونه اتمها و مولکولها در یک ماده مرتب میشوند. تعدادی از آزمایشگاهها یاد میگیرند که چگونه مولکولها را در الگوهای خاص مانند هرم یا چند ضلعی، خود اسمبل کنند. این مطلب به عنوان یک گام مهم در جهت ساختن مواد نو توسط اتم با اتم به شمار میرود.

دانشمندان امیدوارند به زودی بتوانند موادی از نانو تیوبهای کربنی بسازند که ترتیب قرار گرفتن
اتمهای کربن در آن مانند قرار گرفتن مدادها در داخل یک جعبه است. چنین موادی یک _ ششم دانسیته فولاد را خواهند داشت و مقاومت آنها 50 الی 100 برابر است. آقای Richard Smalley، کسی که در دانشگاه Rice روی نانو تیوبها کار میکند میگوید: ما میدانیم که چگونه آنها را به صورت خود اسمبل بسازیم و این که چگونه مواد دیگر را بپوشانند. این نانو تیوبهای کربنی، مطابق بسیاری از پیشبینیها یک روز تمام چیزها از ماشین تا هواپیما را میپوشاند تا به سطوح آنها استحکام و مقاومت و در نتیجه عمر بیشتری بدهد.

طبیعت برای میلیونها سال صاحب نانوتکنولوژی بوده است و دانشمندان مانند Smalley عقیده دارند که میتوان مطالب بسیاری را با نگاهکردن به سلولها آموخت. او میگوید که تمام آنزیمها در سلولهای ما نانوماشینهایی هستند که وظایف منحصر به فردی را جهت تکامل و رشد انجام میدهند.

گروه Nadrian Seeman در دانشگاه New Yourk تلاش میکند، یک مولکول بیولوژیکی دیگر DNA به عنوان جزء سازنده برای اشیاء سه بعدی به کار برد. آزمایشگاه وی اخیراً یک دستگاه نانو روبوتیک ساخت که از DNA ساخته شده بود و دو بازو داشت و میتوانست بین دو نقطه ثابت حرکت کند.