نانو‌تکنولوژی

یک نانومتر (nm) یک
میلیاردیم متر است .  برای آن‌که تصوری از این ابعاد داشته‌ باشید
می‌توانید فرض کنید 10 اتم هیدروژن پشت سر هم به خط شده‌اند (لطفا نگران
امکان فیزیکی‌ی این فرض نباشید! ). طول این قطار هیدروژنی،1 نانومتر است.
اگر تصوری از اندازه‌ی اتم هیدروژن ندارید به این مثال توجه کنید:نسبت
نانومتر به متر تقریبا مثل نسبت شعاع یک تیله‌ی کوچک است به شعاع کره‌ی
زمین. واگر هنوز تصوری از نانومترندارید فرض کنید یک روز صبح پدر شما
می‌خواهد با ریش‌تراش صورتش را اصلاح کند، در مدتی که او ریش‌تراش را روشن
می‌کند تا به صورتش نزدیک کند(فرض کنید ریش‌تراش سالم است.) چه مقدارموهای
صورت او رشد می‌کند؟ این طول همان 1 نانومتر است!
اگر هنوز احساسی نسبت به نانومتر پیدا نکرده‌اید مشکل خودتان است!

نانو‌تکنولوژی
زمینه‌ای از دانش کاربردی است که مباحث متنوعی را پوشش می‌دهد وهدف اصلی
آن کنترل ماده در ابعاد  1 تا  100 نانومتر ونیز ساخت ومهندسی وسیله‌هایی
در این ابعاد است.
این دانش یک دانش میان‌رشته‌ای است که از رشته‌های
متعدد و متنوعی مشتق شده ‌است، رشته‌هایی نظیر فیزیک، مهندسی مواد، پلیمر،
مهندسی برق، و مهندسی مکانیک. البته به فراخور نیاز از رشته‌های دیگر نیز
بهره می‌گیرد.
نانو تکنولوژی را می‌توان بسط قوانین دانش‌های موجود در
ابعاد نانو یا حتا طرح‌ریزی جدید دانش‌های موجود با روی‌کردی نوین دانست.
دو روی‌کرد اصلی در نانو تکنولوژی مورد توجه قرار می‌گیرد: روی‌کرد از
بالا به پایین و روی‌کرد از پایین به بالا که در اولی یک نانوشیء از
موجودات بزرگ‌تری بدون کنترل بر سطح اتمی تشکیل می‌شود در حالی‌که در دومی
مواد از ترکیبات مولکولی که خود را به طور شیمیایی خود‌آرایی می‌کنند
تشکیل می‌شود.
پیش‌رفت علم و تکنولوژی وتولید ابزارهای دقیق سنجشی نظیر میکروسکپ نیروی اتمی(AFM) و میکروسکپ تونل‌زنی‌ی پیمایشی(STM) به پژوهش ونو‌آوری در عرصه‌ی نانو شتاب قابل ملاحظه‌ای بخشید.

نخستین جرقه‌ی شکل‌گیری‌ی نانوتکنولوژی به عنوان یک دانش فراگیر در نشست انجمن فیزیک امریکا در29 دسامبر1959 زده شد. جایی‌که ریچارد فاینمن«Richard Feynman»  (اطلاعات خود را مرور کنید! نام اورا قبلا جایی ندیده‌اید؟) سخن‌رانی مشهور خود را باعنوان« در آن پایین فضای زیادی هست!» ایراد کرد. او در این سخن‌رانی فر‌آیندی را پیش‌بینی و توصیف کرد که با
پی‌گیری‌ی آن انسان قادر به دست‌کاری‌ی اتم‌ها و مولکول‌های منفرد است.
بااین‌وجود واژه‌ی نانوتکنولوژی «Nano technology» نخستین‌ بار توسط نوریو تانی‌گو‌چی «Norio Taniguchi» در سال 1974 میلادی به‌ کار برده شد. او نانوتکنولوژی را چنین توصیف
می‌کند: نانوتکنولوژی به‌طور عمده شامل فرآیند تفکیک، تقویت، وتغییر شکل
مواد به صورت تک‌اتم یا تک‌مولکول است.....
شش سال بعد یعنی در سال 1980 میلادی اریک دریکسلر«Eric Drexler» ایده‌ی زیر‌بنایی این تعریف را مورد کاوش قرار داد. او اهمیت فناوری
پدیده‌های در ابعاد نانو را توسعه داد و در همین راستا کتاب «موتور
آفرینش» را به رشته‌ی تحریر در‌آورد.
فناوری و دانش نانو در اوایل دهه‌ی 80 میلادی با تولد دانش خوشه‌ای«cluster science» (شاخه‌ای از فیزیک که به ذرات کوچک چند اتمی می‌پردازد.) واختراع
میکروسکوپ تونل‌زنی‌ی پیمایشی (STM) با توانی بیش از پیش وارد مرحله‌ی
جدیدی از حیات خود شد....

بسیاری
از ویژگی‌های فیزیکی‌ی ماده تحت تأثیر اندازه‌ی سیستم است. یعنی بسیاری از
این ویژگی‌ها با کوچک شدن اندازه‌ی سیستم تغییر می‌کند.
مکانیک آماری ونیز کوانتم مکانیک این تغییرات را پیش‌بینی و توصیف می‌کنند.
اثرهای
کوانتمی با گذار از ابعاد متر به میکرومتر مشاهده نمی‌شوند. اما وقتی به
ابعاد نانومتر برسیم قوانین حاکم بر رفتار سیستم کما‌بیش کوانتمی
خواهد‌بود.
به‌علاوه شمار زیادی از ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی،
الکتریکی، نوری و...در مقایسه با همین ویژگی‌ها در اندازه‌های
ماکروسکپی(درشت مقیاس) تغییر خواهد کرد. ضمن آن‌که در ابعاد نانو
ویژگی‌های خاص ذرات، دریچه‌ای به سوی تعامل با زیست‌مواد (biomaterial) می‌گشاید.
همان‌طور
که در بالا اشاره شد مواد در ابعاد نانو نسبت به ابعاد ماکروسکپی
ویژگی‌های متفاوتی از خود به نمایش می‌گذارند. به عنوان نمونه:

ماده‌ی کدر شفاف می‌شود(مس). ماده‌ی ساکن متحرک می‌شود(پلاتینیم). جامد در دمای اتاق به مایع تبدیل می‌شود(طلا). نارسانا ،رسانا می‌شود(سیلیکون). و...

بسیاری
از ویژگی‌های جذاب و فریبنده‌ی نانو تکنولوژی از همین پدیده‌های رویه‌ای
وکوانتمی منحصر به فردی ناشی می‌شود که مواد در ابعاد نانو از خود به
نمایش می‌گذارند.

ادامه دارد...