کاربردهای تحقیقات و پژوهش های امروزی در آینده

تقریباً تمام حوزه های فعالیت انسان، تحت تاثیر آینده نانوفناوری قرار خواهد گرفت. پزشکی، غذا و کشاورزی، صنعت پوشاک، صنایع دفاعی، امنیت ملی، تمیز کردن محیط زیست، تولید انرژی، الکترونیک، محاسبات و تولید از جمله بخش هایی هستند که با نوآوری در حوزه نانوفناوری تغییرات شگرف خواهند داشت. در این قسمت سعی شده است تا نمونه ای از تحقیقات که احتمالاً منجر به کاربردهای عملی در طی 15 سال آینده می شوند اشاره شود.

• داروهای هوشمند-درمان سرطان

یکی از اهداف اصلی نانوفناوری برای مقاصد پزشکی، تولید ابزاری است که بتواند درون بدن به عنوان عامل های انتقال دارو برای اهداف از پیش تعیین شده عمل کند. درمان های امروزی سرطان شامل پرتوافکنی و شیمی درمانی از روش هایی هستند که اثرات جانبی زیادی دارند که هم سبب از بین رفتن سلول های سرطانی و هم سلول های سالم می شوند.
دانشمندان دانشگاه رایس تکنیکی را توسعه داده اند که با استفاده از گرما و نانوذرات سبب از بین رفتن سلول های سرطانی می شوند. نانوذرات پوشش داده شده با طلا به درون بدن تزریق می شوند، این نانوذرات اطراف سلول های سرطانی تجمع می یابند، یک منبع تابش همچون امواج رادیویی، برای تولید یک دامنه کوچک از امواج الکترومغناطیس به کار گرفته می شود که با نانوذرات برهمکنش ایجاد می کند. نانوذرات در اثر این برهمکنش گرم می شوند و گرمای ایجاد شده سبب از بین رفتن سلول های سرطانی می شوند بدون اینکه به سلول های سالم آسیبی برسد.

• کاربردهای نظامی

ارتش ایالات متحده و انسیتو فناوری ماسوچوست (MIT) ، قرار است برای استفاده از نانوفناوری در مقیاس بالا، برای طراحی لباس برای سربازان با همدیگر همکاری کنند. هدف از این همکاری تولید لباس های ضد گلوله ایست که از لباس های متداول ضخیمتر و گرانتر نباشد، سلامت انسان را لحظه به لحظه گزارش دهد، زخم ها را درمان کند، به صورت اتوماتیک با دیگران ارتباط برقرار کند و سریعاً با عامل های شیمیایی و بیولوژیکی واکنش دهد.

• نسل بعدی پردازش کننده های کامپیوتر

بیساری از محققان در پی استفاده از نانو مواد و تکنیک های نانوفناوری برای بهبود شگرف کامپیوترها می باشند. در سال 2007، محققان شرکت IBM ، از فناوری خودتجمعی برای بهبود جریان در تراشه ها استفاده کردند، این تراشه ها 35% کارایی بیشتر نسبت به نمونه های قبلی خود داشتند. انتظار می رود که با  این روش جدید تعداد ترانزیستورهایی که بر روی یک تراشه قرار می گیرد به میزان چهار برابر افزایش یابد.

• قطعات زیستی برنامه ریزی شده- کوچکترین باتری ها

فناوری باتری یکی از موانع اصلی پیش رو برای بسیاری از کاربردها، از اتومبیل های الکتریکی گرفته تا ابزارهای پزشکی قابل کاشت می باشد. یکی از محدودیت های فناوری باتری های امروزی این است که کمتر از نصف نسبت حجم به وزن این باتری ها با موادی پر شده است که توانایی ذخیره انرژی را دارا می باشند. برای افزایش دانسیته انرژی یک باتری، مقدار مواد غیر موثر باید کاهش پیدا کند.
خانم آنجلا بلکر و همکارش در دانشگاه MIT ، ویروسی را طراحی کردند و از آن برای رشد نانوسیم های اکسید کبالت که به عنوان قطب مثبت (آند) یک باتری عمل می کند، استفاده کردند. اکسید کبالت به طور موثر می تواند سبب افزایش ظرفیت ذخیره باتری های لیتیمی شود که می توان از آن در ساخت باتری ها در مقیاس میکرو استفاده کرد. این تیم تحقیقاتی همچنین موفق به طراحی ویروسی شدند که خودشان را با فسفات آهن پوشش می دهند و توانایی جذب نانولوله های کربنی را دارا می باشند و در نتیجه یک شبکه با هدایت بسیار بالا تولید می کنند(کاتد). با ترکیب کردن این دو بخش (آند و کاتد) تیم تحقیقاتی موفق به توسعه باتری هایی شدند که با اندازه یک سکه می باشند که توانایی ظرفیت انرژی آنها در حد باتری هایی است که در وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می گیرند.
این تیم تحقیقاتی امیدوارند که با استفاده از توانایی ویروس ها در خودتجمعی، موفق به تولید باتری هایی با ظرفیت بالایی شوند که بتوان آنها را بر روی فیبرها، در مدارها و دیگر مواد به کار گرفت.

• مواد پیچیده- یک چسب فوق قوی

دانشمندان و مهندسان همواره برای حل مشکلات پیچیده و یا توسعه فناوری از طبیعت الهام گرفته اند. برای مثال توانایی مارمولک در چسبیدن به سطوح دیوار و راه رفتن بر روی آن دانشمندان را بر این داشت تا موادی را طراحی کنند که همانند موهای الاستیک میکروسکوپی مارمولک باشند.
دانشمندان دانشگاه داتیون(اُهایو) موادی را طراحی کردند که دارای قدرت چسبندگی در حدود 10 برابر قوی تر از یک مارمولک می باشند. این مواد نانو لوله کربنی، امکان تولید لباس هایی را فراهم می کند که انسان را قادر می سازد همانند مارمولک به دیوار بچسبد و به راحتی بر روی آنها راه برود.

 

• مواد – کنترل جریان نور

یک زمینه ی جدید تحقیقاتی، تبدیل اپتیک نامیده می شود که، این امکان را فراهم آورده است که با استفاده از توانایی نانو فناوری مواد جدیدی را تولید کند که نور را در تمامی جهات به صورت دلخواه تغییر مسیر دهند، کاربردی که در گذشته ، غیر ممکن تلقی می شد. این کاربرد شامل یک پوشش الکترومغناطیس است که نور را به دور خود می تاباند و سبب می شود که هم این پوشش الکترو مغناطیس وهم اشیاء  درون آن دیده نشوند.

• تولید انژی و استفاده از آن:

نسل جدید حسگرها، کاتالیست ها و مواد بر پایه ی نانو فناوری، منجر به کاهش مصرف انرژی شده است و پیشرفت های بیشتر دراین زمینه قطعی می باشد. کاتالیست های نانو سایز وغشاهای نانو حفره تحت شرایط خاص برای تولید سوخت زیستی به کار برده می شوند. انتقال انرژی با استفاده از نانو مواد می تواند کارایی بسیاری بیشتری داشته باشد. در بخش انرژی های قابل تجدید، نانو فناوری دارای پتانسیل افزایش کارایی و بازده ی پروسه می باشد و هم چنین سبب کاهش هزینه ها می شود.
دوره ی زمانی، که این نوآوری ها، به صورت تجاری در خواهند آمد و روانه ی بازار می شوند، متفاوت می باشد و بستگی شدیدی به کسی دارد که این پیش بینی را می کند. برای مثال آقای تور پیش بینی می کند که نانو فناوری های فعال 50-15 سال طول  می کشد تا به صورت تجاری در بیایند ولی در طرف مقابل روکو پیش بینی می کند که پیچیده ترین پیشرفت ها تا سال 2020 یا 2025 وارد بازار می شوند. به نظر می رسد که پیش بینی روکو در کل خوش بینانه است و بحران اقتصادی جهانی احتمالاً سبب تاخیر در تجاری سازی فناوری های جدید می شود به دلیل اینکه شرکت ها و سرمایه گذاران پول کمتری دارند وکمتر حاضر به ریسک کردن می شوند.

دانش و فناوری نانو

• مقدمه
  شاید تاکنون شما نیز به این نکته دقت کرده باشید و یا حتی از خود پرسیده باشید که چرا بیش‌تر از آن که راجع به «دانش نانو» بشنویم یا سخن بگوییم، راجع به «فناوری نانو» می‌شنویم یا می‌گوییم! یعنی چرا ما بیش‌تر می‌گوییم فناوری نانو و خیلی کم‌تر می‌گوییم دانش نانو؟ اصلا دانش و فناوری چه تفاوتی دارد؟

• فناوری چیست؟
  واژه‌ی «فناوری» ترجمه‌ی واژه‌ی Technology است، و تعاریف بسیاری برای آن وجود دارد. به زبان ساده، فناوری عبارت است از روش انجام کارها توسط ما. فناوری ابزاری است که به کمک آن می‌توانیم به اهداف خود دست یابیم. به بیان دیگر، فناوری، کاربرد دانش در عمل است.
  به طور مثال، وقتی می‌شنویم که ایران به فناوری قرار دادن ماهواره در مدار کره‌ی زمین دست یافته، یعنی دانشمندان و پژوهشگران ایرانی روش قرار دادن ماهواره در مدار کره‌ی زمین را آموخته‌اند. البته، بخشی از این فناوری به شکل سخت‌افزار است. در مثال بالا، ساختن ماهواره، موشک ماهواره‌بر، تجهیزات ارسال و دریافت سیگنال‌های مخابراتی و بسیاری از ابزارهای دیگر که برای انجام این کار مورد استفاده قرار می‌گیرد، بخش سخت‌افزاری این فناوری است. بخش دیگر این فناوری به شکل نرم‌افزار است. در همین مثال، دانش فنی طراحی ماهواره و موشک ماهواره بر، یا طراحی ارتباطات مخابراتی بین ماهواره و ایستگاه زمینی، بخش نرم‌افزاری این فناوری است.
  برای درک بهتر، می‌توان فناوری پوشش دادن سطوح توسط نانوذرات را بیان کرد. این یک مثال پرکاربرد و واقعی در حوزه‌ی فناوری نانو است. ساخت و تولید تجهیزات و ابزار مورد نیاز برای پوشش‌دهی، بخش سخت‌افزاری این فناوری است. ساز و کار و چگونگی پوشش دادن سطوح به گونه‌ای که ویژگی‌های مورد نظر از جمله: پایداری، ضخامت، استحکام و موارد دیگر را به صورت مناسب داشته باشد؛ بخش نرم‌افزاری این فناوری محسوب می‌شود.
  همان‌طور که بیان کردیم، فناوری ابزاری است که به کمک انسان می‌آید تا او بتواند به آن چه می‌خواهد دست یابد. هم‌چنین، متوجه شدیم که فناوری حداقل دارای 2 بخش است: سخت‌افزار و نرم‌افزار. اکنون می‌خواهیم بگوییم که دانش چیست؟ و چه ارتباطی بین دانش و فناوری وجود دارد؟
• دانش چیست؟
  واژه‌ی «دانش» ترجمه‌ی واژه‌ی Science است و همانند فناوری تعاریف بسیاری برای آن وجود دارد. به زبان ساده، دانش تمام آن چیزی است که فکر و ذهن آدمی توانسته است از میان حجم انبوه اطلاعات و مشاهدات، به دست آورد و درک کند. دانش، اطلاعات نیست؛ اما بر مبنای اطلاعاتِ موجود بنا می‌شود. انسان‌ها توانسته‌اند اطلاعات جمع‌آوری شده از محیط پیرامون خود را در قالب مجموعه‌ای از حقایق، اصول، قوانین و نظریاتی که اساس آموزش انسان را تشکیل می‌دهند، تدوین و تنظیم کنند. مثلا گالیله بر مبنای مشاهدات خود بیان کرد: «زمین به دور خورشید می‌چرخد، نه خورشید به دور زمین». یا نیوتن با انجام آزمایش‌ها و مشاهده‌ی پدیده‌هایی بیان کرد: «بین هر دو جسم نیرویی از نوع جاذبه‌ی گرانشی وجود دارد که با حاصل ضرب جرم آن دو جسم متناسب است، و با مجذور فاصله‌ی آن‌ها از یکدیگر نسبت عکس دارد ».
• ارتباط دانش و فناوری
  دانش با درک قوانین موجود در طبیعت سر و کار دارد. درک قوانین طبیعت، به کشف دانش بنیادی درباره‌ی دنیا، هستی و همه‌ی موجودات زنده منجر می‌شود. لیکن دانش درباره‌ی چگونگی استفاده از این قوانین در زندگی انسان، ساکت و خنثی است. تنها هنگامی که دانش به کمک و تلاش برای حل مسائل و مشکلات بشر اقدام می‌کند، وارد عرصه‌ی فناوری شده است. اکنون این پرسش مطرح می‌شود که آیا اساساً ارتباطی بین دانش و فناوری وجود دارد یا نه؟
  عده‌ای از اندیشمندان معتقدند دانش و فناوری تا قرن نوزدهم تقریبا مستقل از یکدیگر رشد کرده‌اند. اما در قرن بیستم بیش‌تر فناوری‌ها اساسا محصول اکتشاف دانش‌ می‌باشند. شواهد تاریخی هم نشان می‌دهد که دانش و فناوری تا سال‌های پیش به کندی حرکت و پیشرفت می‌کردند. اما زمانی که میان دانش و فناوری رابطه‌ی متقابل برقرار شد، انفجار و تحول عظیمی در توسعه‌ی دانش و فناوری رخ داد.
• انواع فناوری
  تقسیم‌بندی‌های گوناگون و بسیاری برای فناوری وجود دارد. ما در این مقاله فقط به تعدادی از مهم‌ترین انواع فناوری می‌پردازیم.
  5-1- فناوری پیشرفته
  فناوری پیشرفته یا High Technology که به اختصار High Tech نیز نامیده می‌شود به فناوری‌های مدرن و پیچیده گفته می‌شود. مهم‌ترین ویژگی‌های این نوع فناوری، کارکنان با تحصیلات بالا، سرعت تغییر زیاد، بودجه‌ی تحقیق و توسعه‌ی زیاد و رشد سریع است. فناوری نانو، فناوری مخابرات و ارتباطات، فناوری الکترونیک، فناوری هوافضا و فناوری زیستی مثال‌های مهم فناوری پیشرفته است.
  5-2- فناوری سطح پایین
  فناوری سطح پایین یا همان Low Technology به آن دسته از فناوری‌هایی گفته می‌شود که در بخش‌های بزرگی از جامعه گسترده شده است. مهم‌ترین ویژگی‌های این نوع فناوری، کارکنان با سطح آموزش یا مهارت نسبتا پایین، عملیات دستی و غیرخودکار، هزینه‌های تحقیقاتی پایین، پایداری و ثبات فناوری است. فناوری‌های مربوط به حوزه‌ی مسکن، پوشاک و غذا عمدتا از نوع فناوری پایین است.
  5-3- فناوری نوظهور
  فناوری نوظهور یا همان Emerging Technology به هر نوع فناوری گفته می‌شود که هنوز به طور کامل تجاری‌سازی نشده، و به بازار عرضه نشده است، اما تا آینده‌ی نزدیک، مثلا 5 سال، به بازار عرضه خواهد شد. با رویکرد دیگری می‌توان فناوری نانو را یک فناوری نوظهور هم دانست. مهندسی ژنتیک، ابررسانایی و جایگزینی اینترنت به جای رایانه‌های شخصی مثال‌های دیگری از فناوری نوظهور است.

علاوه بر موارد ذکر شده، انواع دیگری از فناوری نیز وجود دارد. مثلا فناوری جدید (New Technology)، فناوری متوسط (Medium Technology)، فناوری مناسب (Appropriate Technology)، فناوری کدگذاری‌شده (Codified Technology) و فناوری خاموش (Tacit Technology).
(برای آگاهی از ویژگی‌های هر یک از انواع فناوری می‌توانید به کتاب‌های مدیریت فناوری مراجعه کنید یا هر کدام از واژگان را در اینترنت جستجو کنید.)

جمع‌بندی
در این مقاله راجع به مفاهیم دانش و فناوری سخن گفتیم. همان‌گونه که در ابتدای مقاله نیز بیان کردیم، نانو بیش از آن که به نام «دانش نانو» نامیده شود به نام «فناوری نانو» گفته و شنیده می‌شود. بنابراین، رویکرد ما به فناوری نانو باید بیش‌تر رویکرد یک فناوری باشد تا یک دانش. اگر چه دانش نانو نیز جایگاه قابل‌توجهی دارد، اما آن چه موجب توجه خاص جهانیان به نانو شده، ویژگی فناورانه‌ی آن است.

نانوتكنولوژي چه تاثیری بر جنگهای آینده خواهد گذاشت؟

نانوتكنولوژي چه تاثیری بر جنگهای آینده خواهد گذاشت؟

جنگ بد است اما بشر هنوز به تکامل تکنیک ها و ابزار جنگی می اندیشد. بنابراین برای حفاظت از کشور خود نمی توان شکل جنگ های آینده را نادیده گرفت. 

نانوتکنولوژی یکی از شش فن آوری استراتژیک قرن 21 است. این شش فن آوری تأثیر بزرگی بر امنیت کشورها خواهند داشت. این فن آوری ها عبارت اند از: ژن درمانی, ارتباطات بی سیم, فهم تصویر, شبیه سازی و اندام سازی به شکل سفارشی, میکروالکترومکانیکال و ننوتکنولوژی.

نانوتکنولوژی قرن 21 را با اتم ها در هم می آمیزد. گسترش نانوالکترونیک امکاناتی ایجاد می کند که باعث می شود بشر بیشتر بر اطلاعات احاطه داشته باشد و در نتیجه مانورهای نظامی قدرت و دقت بیشتری پیدا می کنند. افزایش استفاده از سیستم اتوماسیون روبات ها ضعف بشر را در امور نظامی جبران می کند و از خطرات احتمالی بر سر راه دسته های نظامی می کاهد و عملکرد ماشین های نظامی را بهتر می کند. سیستم های ننوتکنولوژی به میزان زیادی از وزن هواپیماهای پرنده بی خلبان کم می کند. در نتیجه هواپیماها می توانند مأموریت های طولانی تری انجام دهند و چابکی هواپیماهای جنگی در مانورها بیشتر می شود. هواپیماهای جنگی آینده به خلبان متکی نیستند و این باعث می شود اثربخشی مأموریت ها افزایش یابد.

ادامه نوشته

کاربردهای نانوتكنولوژي

علوم و فناوري نانو، عنصري اساسي در درك بهتر طبيعت در دهه‌هاي آتي خواهد بود. از جمله موارد مهم در آينده، همكاري‌هاي تحقيقاتي ميان ‌رشته‌ا‌ي، آموزش خاص و انتقال ايده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشي از تأثيرات و کاربردهاي نانوتکنولوژي به شرح زير مي‌باشد: 

ادامه نوشته

آینده زیر سایه نانو تکنولوژی

آینده زیر سایه نانو تکنولوژی

نانو فناوری در تعریفی بسیار ساده ، یعنی تكنولوژی هایی كه در ابعاد نانومتری عمل می كنند. نانومتر واحد اندازه گیری است و برابر یك میلیاردم متر یا ۱۰به توان ۹- متر است . اندازه اتم ها و مولكول ها در این محدوده قرار دارد، بنابراین با ورود به این فضای كوچك بشر می تواند در نحوه چینش و آرایش اتم ها و مولكول ها دخالت كند و به ساخت مواد جدید و ساختارهایی متفاوت با آنچه تاكنون وجود داشته است بپردازد.

تولید نانو تیوب های كربنی (ساختارهای لوله ای كربنی) ماده ای در اختیار بشر قرار داد كه رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبك تر از آلومینیوم است. همچنین با استفاده از نانو ذرات می توان سطوح خود تیزشونده یا همیشه تمیز ساخت و ربایش مغناطیسی را چندین برابر كرد. لاستیك های با عمر بالای ۱۰ سال و دارورسانی به تك سلول های آسیب دیده در بدن از توانایی هایی است كه بشر به مدد نانوفناوری به آن دست یافته است.

ادامه نوشته