سمینار نانوتکنولوژی و کاربرد آن در فرایندهای شیمی و الکتروشیمی
چکیده:
نانوتکنولوژی عبارتی است که برای مطالعه و بهره برداری از اجسام کوچک که ابعاد آنها فقط در حد چند ملکول و اتم است به کار می رود. دلیل اینکه این موضوع، مهم و جذاب است، آنست که وقتی مواد به سمت اندازه های خیلی کوچک پیش بروند، به طوری که طول آنها در حد چند دهگان یا صدگان از تعداد اتم ها شود، دیگر آن رفتاری که ما برای اجسام بزرگتر انتظار داریم را از خود نشان نمی دهد و آن شروع به نشان دادن خواص جدید و منحصر به فردی از قبیل خواص نوری، مغناطیسی، الکتریکی، شیمیایی، بیوتکنولوژی و… می کند.
در قرن حاضر ما تغییرات عمده ای را در میدان علوم و تکنولوژی داشتیم. از زمانی که ترانزیستورها در نیم قرن پیش اختراع شده اند، الکترونیک به طور گسترده در زندگی ما وارد شده است و اکنون به عنوان یکی از صنایع کلیدی همچنان در حال رشد است. یک تکنولوژی پایا به عنوان یک نیاز عمیق پدیدار گشته است مانند مشاهدات دینامیکی و استاتیکی و دستکاری مواد و تشکیل مواد در سطح ملکولی و یا اتمی، یا بررسی انفرادی اتم ها و ملکول ها. این تکنولوژی رادیکالی ممکن است به صورت تکنولوژی اتمی نامیده شود که در واژگان پذیرفته شده برابر با نانو تکنولوژی می باشد. نه تنها در الکترونیک بلکه همپنین در صنعت شیمیایی و بیوتکنولوژی، با ملاحظه توسعه کاتالیست های جدید، رمزگشایی و دستکاری ژن ها، تکنولوژی دستکاری اتم ها و ملکول ها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.
مقدمه
نانو تکنولوژی به صورت یک فرض علمی در سال 1959 به وسیله ریچارد فیمن که برنده جایزه نوبل شد مطرح گردید.
نانو، کلمه ای است که ریشه یونانی دارد و برای اجسام بسیار ریز به کار می رود. یک نانومتر یک بیلیونیم از متر می باشد. برای تصور چنین اندازه ای می توان اینطور گفت که اگر ده اتم هیدروژن در یک خط قرار بگیرند حدود یک نانومتر قطر خواهند داشت. و یا به صورت دیگر: اگر جهان را در اندازه توپ تنیس در نظر بگیریم، یک توپ تنیس واقعی در اندازه یک نانومتر است. ولاند پروفسور نانوتکنولوژی در لابراتور علوم نانومقیاسی در دانشگاه کمبرج در مورد نانو تکنولوژی چنین گفت:
نانوتکنولوژی موضوعی است برای فهم اینکه وقتی ذرات در ابعاد نانومتر مورد بررسی قرار می گیرند، چگونه خواص شان به طور شگفت انگیزی تغییر می کند. در واقع نانو تکنولوژی مربوط می شود به هر کاربردی از علم که با عناصری که اندازه شان بین 100 نانومتر و 0/1 نانومتر سروکار دارد که در واقع یک اندازه بحرانی برای اهداف نهایی کاربردی می باشد.
البته تعاریف دیگری را نیز می توان برای آن در نظر گرفت:
– نانو تکنولوژی یک انقلابی است که این توانایی را برای تشخیص، دستکاری و تولید مواد بر مبنای مقیاس نانو ارائه می کند.
– نانو تکنولوژی یک علم تکاملی است که از فرایندهای در حال پیشرفت کوچک سازی پدید شده است.
– هنر دستکاری مواد روی مقیاس های بسیار کوچک برای ساختن کارهای میکروسکوپی.
– کارهای بسیار بزرگ با ابزار خیلی کوچک.
در سال 1981 با اختراع «میکروسکوپی تونل زنی» دانشمندان قادر به دیدن مقیاس های نانو از ذرات بودند ولی از دهه 90 به بعد نانو تکنولوژی به طور گسترده تحت بهره برداری های صنعتی قرار گرفت.
نانو تکنولوژی یکی از علومی است که مرزهای کشف نشده بسیار زیادی دارد. به عنوان یک نتیجه، تعدادی از اصول جدید عملکردهای ذرات نانو، هنوز به طور کامل فهمیده نشده است یا نتوانسته شده که اندازه گیری شوند و یا جانشینی برای آنها پیدا نشده است و قبل از اینکه نانو تکنولوژی بتواند به طور کامل مورد بهره برداری قرار گیرد باید این موانع برطرف شود. به هرحال پیشرفت های سریع خیلی زیادی در مورد این مقوله در دهه اخیر به دست آمده است. اکنون با افزایش اساسی در سرمایه گذاری جهانی روی این موضوع، ما انتظار داریم که این سرعت پیشرفت به شتاب خود ادامه دهد.
پروژه تحت عنوان تکنولوژی اتم بدین طریق در محاسبات سال 1992 برای مشاهده این نیازها و تحت سرپرستی کمیته MITI برنامه R&D ملی برای برنامه 10 ساله با بودجه 250 میلیون دلار در کشور ژاپن سازماندهی شد.
آنچه که امروزه تحت عنوان نانوتکنولوژی مطرح است، آشنا شدن و کنترل کردن بسیاری از پدیده ها در ابعاد اتمی و آنگسترو می باشد که مسیری مشکل با آینده ای روشن و نتایجی بس شگفت انگیز است.