نانوتکنولوژی چیست؟

نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاه‌ها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر، و بهره‌برداری از خواص و پدیده‌های نوظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته‌اند. به عباردتی: می‌توان گفت تکنولوژی نانو نوعی چیدمان جدید مولکولی مواد است. به نحوی که خواص جدیدی را بخود بگیرند.

اندازه یک نانومتر چقدر است؟

 یک نانومتر یک میلیاردم متر است. این مقدار حدوداً چهار برابر قطر یک اتم است.

مکعبی به ابعاد 5/2 نانومتر ممکن است حدود هزار اتم را شامل شود. کوچکترین آی،سی‌های امروزی با ابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم، حدود یک میلیون اتم را در بردارند. در مقایسه؛ یک جسم نانومتری با اندازه‌ای حدود ده نانومتر، هزار برابر کوچکتر از موی سرانسان است. امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن(R feynnmam) برنده جایزه نوبل فیزیک، مطرح شد. او طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی‌کند. وی اظهار داشت که می‌توان با استفاده از ماشین‌های کوچک ماشین‌هایی به مراتب کوچکتر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همین عبارت افسانه وار فاینمن راهگشای یکی از جذاب ‌ترین زمینه‌های نانوتکنولوژی یعنی ساخت روبوت‌هایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لکشری از نانو ماشین هایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند. بر همین اساس شاید در آینده‌ای نه چندان دور بتوانید به کمک برنامه ای در کامپیوتر تختخوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید.

یا خانه هایتان را بسته بندی وجابجا نماید.

ارزش این مقیاس طولی چگونه است؟

با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر (با توجه به خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی) الکترونهای داخل ماده) امکان کنترل خواص ذاتی مواد از جمله: دمای ذوب- خواص مغناطیسی- ظرفیت بار (مقاومت مکانیکی) رنگ مواد (بصورت پایدار) و کیفیت آن فراهم می‌شود. استفاده از این پتانسیل موجب بوجود آمدن مواد با راندمان و کیفیت بالا، تولید بیشتر و قیمت مناسب منجر خواهد شد. حتی بر تکنولوژی ساخت و حجم کارخانه‌ها (با حجم و ابزار کمتر) فضای محیط- زمان و... اثر خواهد گذاشت.

منافع نانوتکنولوژی:

نانوتکنولوژی بر مسیر توسعه و علم آینده نیز اثرگزار  خواهد بود. محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتند از: لاستیک‌های مقاوم در برابر سایش که از ترکیب ذرات خاک رس با پلیمرها بدست آمده‌اند، شیشه‌هایی که همیشه تمیز باقی می‌مانند. داروهایی که در مقیاس نانو درست شده‌اند. مکنده‌ها،روان‌سازها، دیسک‌های لیزری با ظرفیت و کیفیت بالا، چاپگرهای عالی، در زمینة صنایع رنگ و رنگ‌آمیزی، با کیفیت و راندمان و استفاده از حداکثر مقدار رنگ و پایداری ان و..."              قابلیت‌های محتمل نانوتکنولوژی عبارتند از:

1-    کامپیوترهایی با سرعت میلیاردها برابر کامپیوترهای کنونی

2-    اختراعات بسیار جدید و تغییر مسیر در تکنولوژی ساخت و علوم گوناگون

3-    سفرهای فضایی امن و مقرون به صرفه

4-  نانوتکنولوژی پزشکی که تمام مشکلات بهداشتی را حل و تقریباً منجر به ختم بیماریها، خصوصاً بیماریهای لاعلاج، جلوگیری از پیری زودرس و مرگ و میرهای نابهنگام خواهد شد.

5-    کشاورزی با بهره بالا و بکارگیری کلیه اراضی جهت کشت و سازماندهی آنها.

6-    دسترسی همگان به تحصیلات عالی و فراگیر در سراسر دنیا.

7-    خودروهایی با وزن بسیار کم و کارایی بالا با کمترین مصرف سوخت و شتاب بالا

8-    بهره گیری از تمام مواد موجود در طبیعت

9-  هواپیماهای فوق سبک و....خانه‌های جمع وجور و یکپارچه، سبک، امن ، ضد حریق و زلزله، و در نهایت هزاران بهره خارج از حد تصور.

ارتباط نانوتکنولوژی و طراحی صنعتی:

 همانطور که در مقدمه ذکر شد، نانوتکنولوژی علم چیدمان اتم‌ها و ملکول‌ها در مقیاس نانو می‌باشد. این چیدمان‌های مختلف باعث پیدایش مواد جدید می‌شود. قطعاً این مواد جدید دارای ویژگیهایی از نظر ساختار رنگ، نحوه ساخت و شکل‌گیری، کارکرد و از همه مهمتر وزن خواهد بود، به همین خاطر این فن‌آوری جزو جدیدترین فناوری روز دنیا محسوب می‌شود.

و از طرف دیگر تحولی که این فن‌آوری در شکل ظاهری و توانایی مواد و اجسام بوجود می‌آورد. باعث شده است که توجه طراحان صنعتی به این مقوله بیشتر از سایر متخصصین باشد. ماهواره‌ای با 10 کیلوگرم وزن، خودرویی 150 کیلوگرمی، فولاد نانویی که با دارا بودن وزن کمتر از فولاد معمولی، استحکام بسیار بیشتری دارد. شیشه‌های خود تمیز شونده، پارچه‌هایی که کثیف نمی‌شوند. نانوماشین‌ها و...جزو دنیای گستردة این فن‌آوری است. بقول دیوید بشاب، رئیس شرکتBell labs تصور اینکه      صنعتی با نانو فن‌آوری متحول نشود بسیار سخت است. از این پس حیات اقتصادی کشورها وابستگی تام به نانوتکنولوژی خواهند داشت. نانو فن‌آوری انتخاب نیست. اجتناب‌ناپذیر است. بخشی از آینده نیست، همة آینده است. نانو فن‌آوری انقلاب صنعتی آینده است. بنابراین آنچه گفته شد: اولین شاخصه یا مهمترین شرط برای یک طراح صنعتی در آغاز طراحی یک کالا، دانستن خصوصیات ماده و نحوة ساخت و تولید آن است. تا بتواند فرایند طراحی را به پایان رساند. از سوی دیگر؛ از آنجایی که کار طراح صنعتی فرایندی خلاقانه و روبه اینده یا فیوچرfUTurاست؛ با وجود خصوصیات نانوتکنولوژی و تکیه به علم سایبرنتیک قادر خواهد بود دنیایی کاملاً جدید و تخیلی براساس نیازهای روز در آینده را پیش روی جامعه جهانی قرار دهند.