1. چشم‌هایی برای دیدن دنیای نانو
   دنیای نانو، دنیایی کوچک و ناشناخته با قابلیت‌های زیاد است که وارد شدن به این دنیا و کار کردن در آن، نیازمند ابزارهای خاصی است. ما باید تجهیزاتی داشته باشیم که بتوانند مواد مختلف را بررسی کنند و واحدهای سازنده‌ی نانومتری آنها را تشخیص دهند. بنابراین، اولین نیاز ما برای پژوهش در علوم و فناوری نانو این است که بتوانیم مشخصات مواد نانومتری‌ای را که تولید می‌کنیم، تعیین نماییم. برای این کار ما چشم‌های دقیقی می‌خواهیم که مقیاس نانو را ببینند و بتوانند به ما اطلاعاتی از اندازه‌ی مواد نانومتری،خواص سطحی، ترکیب، خواص مغناطیسی، خواص مکانیکی و غیره بدهند.
   امروزه بالغ بر 19 نوع میکروسکوپ وجود دارند که دیدن دنیای نانو و شناسایی نانومواد و خواص آنها را برای ما امکان‌پذیر ساخته‌اند. اکثر این میکروسکوپ‌ها از طریق روبیدن (جاروب کردن) سطح به تعیین مشخصات ساختار مواد می‌پردازند. معمولاً عمل روبیدن به کمک یک سوزن نازک (در میکروسکوپ‌های روبشی) و یا با استفاده از جریانی باریک از الکترون‌ها میان دستگاه و سطح ماده (در میکروسکوپ‌های الکترونی)، انجام می‌گیرد.
   در ادامه برای آشنایی بیشتر با این تجهیزات به معرفی میکروسکوپ‌های نیروی اتمی (AFM) و الکترونی روبشی (SEM) که به ترتیب نمونه‌های از میکروسکوپ‌های روبشی و الکترونی هستند، می‌پردازیم.

• میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)
  سطوح مواد هر اندازه هم که صاف و صیقلی به نظر برسند، در مقیاس اتمی سطوح ناصافی هستند، چرا که اتم‌های تشکیل دهنده‌ی مواد، کروی شکل‌اند و از کنار هم قرار گرفتن آنها، پستی و بلندی‌هایی روی سطح ایجاد می‌شود. کار میکروسکوپ نیروی اتمی نشان دادن این ناصافی‌ها و اندازه‌گیری عمق آنهاست، کاری که به اصطلاح «توپوگرافی» نامیده می‌شود.
  برای درک بهتر نحوه عملکرد این میکروسکوپ، دستگاه گرامافون را در نظر بگیرید؛ همان دستگاهی که در قدیم برای پخش موسیقی استفاده می‌شد. این دستگاه‌، یک سوزن از جنس کریستال دارد که در هنگام پخش موسیقی، روی شیارهای کنده شده بر یک صفحه‌ی گرد چرخان حرکت کرده و می‌لرزد و دستگاه این لرزش را به صدا تبدیل می‌کند. میکروسکوپ نیروی اتمی نیز به روش مشابهی عمل می‌کند، با این تفاوت که این بار به جای پخش موسیقی، نقشه‌ای از سطح نمونه تهیه می‌کند! این میکروسکوپ، دارای یک سوزن با نوکی تیز از جنس سرامیک یا الماس است که به راحتی در پستی‌ها و بلندی‌های نانومتری سطح، بالا و پایین می‌رود. نوک این سوزن باید ظرافت اتمی داشته باشد و حتی ممکن است از یک اتم ساخته شده باشد. انتهای سوزن به قسمتی متصل است که به جابه‌جایی‌های عرضی سوزن بسیار حساس می‌باشد، بنابراین تغییر فاصله‌ها و ارتفاع‌ها را ثبت نموده و به علائمی که برای رایانه قابل‌فهم است (سیگنال) تبدیل می‌کند. به این ترتیب، شکل سطح توسط رایانه ترسیم شده و به نمایش در می‌آید.
• میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
  میکروسکوپ الکترونی روبشی که به اختصار SEM نامیده می‌شود، نمونه‌ای از میکروسکوپ‌هایی است که با کمک جریانی از الکترون‌ها، به آنالیز سطح می‌پردازد.
  در این میکروسکوپ، با کمک یک تفنگ الکترونی، پرتویی از الکترون‌ها پس از عبور از میدان‌های الکترومغناطیسی و لنزهای ویژه، به صورت متمرکز به سمت نمونه شلیک می‌شود. این بمباران الکترونی سبب می‌شود تا از نمونه، الکترون‌هایی به سمت صفحه‌ی دارای بار مثبت رها شده و در آنجا تبدیل به سیگنال گردد. حرکت پرتو بر روی نمونه، مجموعه‌ای از سیگنال‌ها را فراهم می‌کند و میکروسکوپ با استفاده از اين سیگنال‌ها، تصویری از سطح نمونه، بر صفحه کامپیوتر نمایش می‌دهد.
  با میکروسکوپ الکترونی روبشی، می‌توان تصاویر اجسامی به کوچکی 10 نانومتر را تهیه نمود و علاوه بر توپوگرافی، اطلاعاتی را نیز از اجزای سازنده (ترکیب) و شکل، اندازه و نحوه قرارگیری ذرات (مورفولوژی) در سطح جسم به دست آورد.
  

2. آزمایشی برای آشنایی با نحوه عملکرد AFM
   در اینجا آزمایشی را معرفی می‌كنیم كه شما را با رفتار یك میكروسكوپ نیروی اتمی (AFM) آشنا می‌كند. با این آزمایش می‌توانید بدون مشاهده‌ی مستقیم، داده‌هایی را از درون یك جعبه‌ی دربسته استخراج كنید و با استفاده از آنها، تصاویری دو و یا سه‌بُعدی از سطح درونی آن ترسیم نمایید.
   یك جعبه كفشِ خالی را بردارید و از دوستتان بخواهید كه یك وسیله مجهول درون جعبه، درست وسط آن، بچسباند و در آن را هم محكم ببندد. حالا كاغذی شطرنجی روی آن بچسبانید. سپس با یك میل بافتنی، صفحه را از محل تقاطع خطوط، سوراخ كنید و با كمك همان میل بافتنی، ارتفاع شیء مجهول از كفِ جعبه را در نقاط مختلف اندازه بگیرید. حواستان را جمع كنید كه فقط ارتفاع میله بافتنی فرورفته داخل جعبه را اندازه نگیرید، بلكه ارتفاع جعبه را هم محاسبه كنید. مثلاً اگر ارتفاع جعبه 14 سانتی‌متر است و میل بافتنی در آن نقطه 7.5 سانتیمتر فرو رفته است، باید 7.5 را از 14 كم كنید تا ارتفاع شیء مجهول از كف جعبه به دست آید.
   پس از اینكه ارتفاع‌های نقاط مختلف صفحه شطرنجی را اندازه گرفتید، این ارتفاع‌ها را در نقاط متناظر آن در صفحهExcel وارد نمایید و نمودار سه بعدی آن را رسم کنید. حال به كمك نمودار به دست آمده حدس بزنید داخل جعبه چه چیزی وجود دارد. به عنوان مثال، شكل زیر نتیجه‌ی انجام آزمایش جعبه‌ی در بسته برای یك جسم هرم مانند است. جدول 15×15 مقابل شکل نیز، در واقع همان كاغذ مشبكی است که روی جعبه چسبانده‌ شده و پس از درج ارتفاع نقاط مختلف شیء بر روی آن، در فایل Excel ذخیره گردیده است.
    
3. کِی اریک درکسلر
   همان‌طور که می‌دانيد «ریچارد فاینمن»، فیزیکدان آمریکایی، نخستین فردی بود که ایده فناوری نانو را در سال 1959مطرح نمود و پژوهشگران زمان خود را به پژوهش درباره‌ی آن سوق داد. اما آیا می‌دانيد پس از او، چه کسی به تحقیق در این زمینه ادامه داد و ایده‌ی اولیه‌ی فاینمن را به واقعیت نزدیک نمود؟
   در طول دو دهه پس از طرح این ایده، با وجود تحقیقات مختلفی که توسط محققان گوناگون انجام شد، «کِی اریک درکسلر» را می‌توان نخستین محققی نامید که به طور جدی به تحقیق درباره‌ی فناوری نانو پرداخت. وی که در سال 1986، دانشجوی مقطع دکترا در رشته علوم کامپیوتر بود، با پشتکار و اعتقادی که به قابلیت‌های ناشناخته‌ی فناوری نانو داشت، موافقت استادش را برای پژوهش درباره‌ی این فناوری به دست آورد و آن، نقطه آغازی برای کسب موفقیت‌های پی در پی او گردید. وی توانست در همان سال، اولين مقاله خود را با موضوع فناوری نانوی مولکولی به چاپ برساند و پس از آن، کتاب «موتورهای آفرينش» را منتشر کرد. این کتاب، نخستین کتابی بود که توانایی‌های فناوری نانو را در دنیای مدرن نشان می‌داد. همزمان با انتشار اين کتاب، او به کمک همسرش، پژوهشگاه فورسایت را به منظور پیشرفت علوم و مهندسی تولیدات مولکولی، پایه‌گذاری کرد.
   درکسلر، در سال 1991، موفق به اخذ نخستین مدرک دکترای فناوری نانو از دانشگاه مشهور MIT شد، و در سال 1992 کتاب «نانوسیستم‌ها، محاسبات و ساخت ماشین‌های مولکولی» را منتشر نمود و جایزه بهترین کتاب در زمینه علوم کامپیوتر را دریافت کرد.
   این کتاب، اکنون از مهم‌ترین مراجع محققین در زمینه فناوری نانو است.
    
4. نانوچای
   در یک روز سرد زمستانی، نوشیدن چای گرم بسیار دلچسب به نظر می‌رسد. چای، یک منبع غنی از کافئین، نئوفیلین، تیانین و آنتی‌اکسیدان است و تقریباً عاری از چربی، کربوهیدرات‌ها یا پروتئین می‌باشد. یک چای گرم از دم کردن برگ‌ها، جوانه‌ها یا شاخه‌های فرآوری شده‌ی بوته‌ی چای به مدت چند دقیقه در آب داغ تهیه می‌شود. فرآوری چای می‌تواند شامل اکسیداسیون، حرارت‌دهی، خشک‌سازی و افزودن گیاهان، گل‌ها، چاشنی‌ها و میوه‌ها به آن باشد. هم‌چنین چای، حاوی سلنیوم است که نقش فعالی در تنظیم مکانیسم و افزایش ایمنی بدن انسان دارد. فقدان سلنیوم می‌تواند منجر به بروز بیش از 40 نوع بیماری، مانند انواع بیماری‌های قلبی، مغزی و عروقی، فشار خون بالا، بیماری‌های معده و روده، دیابت، آسم، هپاتیت و سرطان شود.
   شرکتی در چین از فناوری نانو برای تولید چای با خواص جدید استفاده کرده است. این شرکت، با خرد کردن چای سنتی به ذرات ریز، چای را در ابعاد نانومتر، پودر کرده است. تولید چای با ذراتی به کوچکی 160 نانومتر، سبب آزادسازی بیشتر مواد درونی آن می‌شود. هم‌چنین خاصیت دیگر این چای، قابلیت تهیه آن با آب سرد است. این سری از چای که با عنوان «نانوچای-سلنیوم» به فروش می‌رسد، شامل انواع مختلفی از چای مانند چای سفید، چای سبز، چای سیاه و چای زرد است. این شرکت با نام تجاری «تاجی رینگ» در شهر کینهوانگدائو کشور چین قرار دارد، و تاکنون پروژه‌های تحقیقاتی بسیاری با هدف بررسی تاثیرات مصرف سلنیوم بر روی درمان سرطان و شناسایی و کشف سایر خواص چای، انجام داده است.
    
5. .تلفن‌های همراه خود را با لباس‌هایتان شارژ کنید
   آیا می‌توانید تصور کنید روزی گوشی‌های تلفن همراه را به ‌آسانی و با اتصال به تی‌شرت یا شلوار خود شارژ کنید؟ در این صورت، امکان استفاده از نیروی برق در همه جا وجود خواهد داشت.
   همان‌طور که می‌دانید، نانولوله‌های کربنی، از عناصر پایه‌ی‌ فناوری نانو هستند و به دلیل قابلیت‌های ویژه و فراوانی که دارند، بسیاری از دانشمندان آنها را معجزه فناوری نانو می‌دانند. این نانوساختارها با وجود آنکه از کربن ساخته شده‌اند، اما قابلیت هدایت الکتریکی بسیار بالایی دارند. امروزه دانشمندان معتقدند، از آنها حتی می‌توان برای ایجاد خاصیت رسانایی و ذخیره انرژی در لباس‌ها استفاده نمود. آنها بر این باورند که برای ساخت لباس‌های رسانا، می‌توان منسوجات را در جوهری از نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره غوطه‌ور کرده، و سپس خشک نمود. به این ترتیب، نانولوله‌های نفوذ کرده در الیاف منسوجات موجب ایجاد خاصیت رسانایی در آنها می‌گردد.
   این منسوجات، علاوه بر خاصیت رسانایی، به دلیل حضور نانولوله کربنی، دارای انعطاف‌پذیری و وزن کمی هستند. بنابراین گزینه‌ی مناسبی برای استفاده در لباس‌های ورزشی نیز می‌باشند. با تولید لباس‌های ورزشی رسانا، ورزش‌کاران علاقمند به گوش دادن موسیقی، در حین انجام ورزش‌های طولانی مدت، دیگر نگران تمام شدن شارژ باطری دستگاه پخش موسیقی خود نخواهند بود.
   علاوه‌براین، پیش بینی می‌شود با وجود لباس‌های رسانا در آینده شاهد تولید نمایشگرهای پوشیدنی نیز باشیم. 
   
   
    

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: