نانو چیست؟





  پیشوند نانو در اصل یك كلمه یونانی است. معادل لاتین این كلمه، Dwarf است كه به معنی كوتوله و قدكوتاه است. این پیشوند در علم مقیاس ها به معنی یك میلیاردم است . بنابراین یك نانومتر، یك میلیاردم متر است. این مقیاس را با ذكر مثال هایی عینی ، بهتر می توان حس كرد. یك تار موی انسان بطور متوسط قطری حدود 50000 نانومتر دارد. یك سلول باكتری، قطری معادل چند صد نانومتر دارد. كوچكترین اشیای قابل دید توسط چشم غیر مسلح اندازه ای حدود 10000 نانومتر دارد. فقط حدود 10 اتم هیدروژن در یك خط، یك نانومتر را می سازد.

مقــــدمه ای بر نانو تكنــولــوژی

ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیك در سال 1965 و یكی از مشهورترین فیزیكدان های دهه 60 میلادی كه ملقب به پدر علم نانوتكنولوژی است، در سال 1960 در همایش جامعه فیزیك آمریكا طی یك سخنرانی، پیش بینی انقلابی و جذابی را بیان نمود. وی بیان كرد فضای زیادی در پایین وجود دارد. همین جمله، پایه علم نانو تكنولوژی شد. وی در آن سخنرانی این نكته را مطرح ساخت كه اصول علم فیزیك چیزی جز امكان ساختن اتم به اتم اشیاء بیان نمی كنند. فاینمن همچنین خطوط حكاكی شده ای روی یك سطح را فرض نمود كه عرضی به اندازه چند اتم داشتند و تصور كرد كه می توان این خطوط را بوسیله تابش پرتوهای الكترونی به یك ماده زیر لایه تولید نمود. این بحث ، پایه و اساس تولید تراشه های سیلیكونی امروزی است. وی پیشنهاد كرد كه می توان اتم های مجزا را دستكاری كرد و مواد و ساختارهای كوچكی را تولید نمود كه خواص متفاوتی دارند. گرچه پیش بینی های فاینمن در

بین دانشمندان هم دوره اش از پذیرش خوبی برخوردار نشد، ولی این پیش بینی ها امروزه به حقیقت پیوسته است.

در دهه 50 و 60 میلادی فعالیت های زیادی روی ذرات فلزی كوچك در حال انجام بود. در آن زمان این فعالیت ها را نانوتكنولوژی نمی نامیدند. تولید سیلیكون متخلخل در سال 1965 و یا كار روی تولید ذرات نانومتری (نانو ذرات) فلزات قلیایی به وسیله تبخیر فلز سدیم و پتاسیم و چگالش سریع آنها ، از جمله این فعالیت ها بود. سیال های مغناطیسی نیز در دهه 60 توسعه یافتند. این مواد شامل نانو ذرات مغناطیسی هستند كه در یك مایع توزیع شده اند.

اخیراً در عملیات باستان شناسی كشف شده كه برخی از سرامیك های لعاب دار دوره خلفای عباسی دارای طرحی بسیار پیچیده هستند و چندین رنگ و تلألو رنگین كمانی را از خود نشان می دهند. تعدادی از این كاشی ها در برخی مساجد كشور تونس بكار برده شده است. وقتی نور سفید به این سرامیك ها برخورد می كند، بسته به زاویه تابش رنگ لعاب عوض می شود( مثل بال پروانه یا رنگ روی لوح فشرده). این جلوه از كنار هم قرار گرفتن تناوبی نانو ذرات كه هر ذره خواص نوری منحصر به فردی دارد، بوجود می آید. هر طول موج برخورد كننده به ذرات كه بتواند قانون برگ را تأمین كند، منعكس شده و رنگ خاصی را پدیدار می نماید.

  

 

نانو چیست؟

  پیشوند نانو در اصل یك كلمه یونانی است. معادل لاتین این كلمه، Dwarf است كه به معنی كوتوله و قدكوتاه است. این پیشوند در علم مقیاس ها به معنی یك میلیاردم است . بنابراین یك نانومتر، یك میلیاردم متر است. این مقیاس را با ذكر مثال هایی عینی ، بهتر می توان حس كرد. یك تار موی انسان بطور متوسط قطری حدود 50000 نانومتر دارد. یك سلول باكتری، قطری معادل چند صد نانومتر دارد. كوچكترین اشیای قابل دید توسط چشم غیر مسلح اندازه ای حدود 10000 نانومتر دارد. فقط حدود 10 اتم هیدروژن در یك خط، یك نانومتر را می سازد. 

 

 تاریخچه نانوتكنولوژی   

  در طول تاریخ بشر از زمان یونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر این باور بودند كه مواد را می‌توان آنقدر به اجزاء كوچك تقسیم كرد تا به ذراتی رسید كه خردناشدنی هستند و این ذرات بنیان مواد را تشكیل می‌دهند، شاید بتوان دموكریتوس فیلسوف یونانی را پدر فناوری و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از میلاد مسیح او اولین كسی بود كه واژة اتم را كه به معنی تقسیم‌نشدنی در زبان یونانی است برای توصیف ذرات سازنده مواد به كار برد. با تحقیقات و آزمایش‌های بسیار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زیادی ایزوتوپ كشف كرده‌اند. آنها همچنین پی برده اند كه اتم‌ها از ذرات كوچكتری مانند كوارك‌ها و لپتون‌ها تشكیل شده‌اند. با این حال این كشف‌ها در تاریخ پیدایش این فناوری پیچیده زیاد مهم‌نیست. نقطه شروع و توسعه اولیه فناوری نانو به طور دقیق مشخص نیست. شاید بتوان گفت كه اولین نانوتكنولوژیست‌ها شیشه‌گران قرون وسطایی بوده‌اند كه از قالب‌های قدیمی(Medieal forges) برای شكل‌دادن شیشه‌هایشان استفاده می‌كرده‌اند. البته این شیشه‌گران نمی‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شیشه رنگ آن تغییر می‌كند. در آن زمان برای ساخت شیشه‌های كلیساهای قرون وسطایی از ذرات نانومتری طلا استفاده می‌‌شده است و با این كار شیشه‌های رنگی بسیار جذابی بدست می‌آمده است. این قبیل شیشه‌ها هم‌اكنون در بین شیشه‌های بسیار قدیمی یافت می‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در این شیشه‌ها برپایه این حقیقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو دارای همان خواص مواد با ابعاد میكرو نمی‌باشند.در واقع یافتن مثالهایی برای استفاده از نانو ذرات فلزی چندان سخت نیست.رنگدانه‌های تزیینی جام مشهور لیکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از میلاد) نمونه‌ای از آنهاست.

 این جام هنوز در موزه بریتانیا قرار دارد و بسته به جهت نور تابیده به آن رنگهای متفاوتی دارد. نور انعکاس یافته از آن سبز است ولی اگر نوری از درون آن بتابد، به رنگ قرمز دیده می‌شود. آنالیز این شیشه حکایت از وجود مقادیر بسیار اندکی از بلورهای فلزی ریز700 (nm) دارد ، که حاوی نقره و طلا با نسبت مولی تقریبا 14 به 1 است حضور این نانوبلورها باعث رنگ ویژه جام لیکرگوس گشته است. در سال1959 ریچارد فاینمن مقاله‌ای را دربارة قابلیت‌های فناوری نانو در آینده منتشر ساخت. باوجود موقعیت‌هایی كه توسط بسیاری تا آن زمان كسب‌شده بود، ریچارد. پی. فاینمن را به عنوان پایه گذار این علم می‌شناسند. فاینمن كه بعدها جایزه نوبل را در فیزیك دریافت كرد درآن سال در یک مهمانی شام كه توسط انجمن فیزیک آمریكا برگزار شده بود، سخنرانی كرد و ایده فناوری نانو را برای عموم‌مردم‌آشكارساخت. عنوان سخنرانی وی «فضای زیادی‌درسطوح‌پایین‌وجود‌دارد» بود.
سخنرانی او شامل این مطلب بود كه می‌توان تمام دایره‌المعارف بریتانیكا را بر روی یك سنجاق نگارش كرد.یعنی ابعاد آن به اندازه25000/1ابعاد واقعیش كوچك می شود. او همچنین از دوتایی‌كردن اتم‌ها برای كاهش ابعاد كامپیوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپیوترها بسیار بزرگتر از ابعاد كنونی بودند اما او احتمال می‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتی از ابعاد كامپیوترهای كنونی نیز كوچكتر كرد. او همچنین در آن سخنرانی توسعه بیشتر فناوری نانو را پیش‌بینی نمود.

 

برخی از رویدادهای مهم تاریخی در شکل گیری فناوری و علوم نانو
تاریخ
رویدادهای مهم در زمینه فناوری نانو

1857
مایکل فارادی محلول کلوئیدی طلا را کشف کرد

1905
تشریح رفتار محلول‌های کلوئیدی توسط آلبرت انیشتین

1932
ایجاد لایه‌های اتمی به ضخامت یک مولکول توسط لنگمویر (Langmuir)

1959
فاینمن ایده " فضای زیاد در سطوح پایین " را برای کار با مواد در مقیاس نانو مطرح کرد