ريچارد فاينمن
ریچارد فاینمن در شهر نیویورک متولد شد. او پس از گذراندن دوره دبيرستان، برای تحصیل در رشته فيزيک به دانشگاه MIT رفت. فاینمن پیش از آنکه تحصيلات خود را در مقطع دکتری به پايان برساند، به عنوان يکی از اعضای پروژه بسيار معروف «من هتن» انتخاب شد. پروژه‌ای معروف در تاريخ علم بشر که منجر به ساخت بمب اتمی شد. پس از این موفقیت، فاينمن به عضويت انجمن علم و فناوری کالیفرنیا درآمد و از آن پس یکی از دانشمندان برجسته اين انجمن محسوب می‌‌گرديد.
فاينمن علاقه بسياری به آموزش علوم داشت. او دوست داشت که قوانین غیرقابل فهم فیزیک کوانتوم را به شکلی جالب و جذاب برای مردم عادی و دانشجویان بیان کند. اولين ايده‌های مربوط به علوم و فناوری‌نانو توسط فاينمن در سال 1959 بيان شد. او ابتدا مقاله‌ای درباره قابليت‌هاي فناوری‌نانو در آينده نوشت و سپس در نشست علمی که توسط انجمن فیزیک آمریکا برگزار شده‌بود، اين ايده را در سخنرانی با عنوان «فضاهای بسیاری در سطوح پایین وجود دارد» برای همه بيان کرد. در اين سخنرانی، فاينمن ايده خود را چنين توضيح داد: "تردیدی وجود ندارد که در نوک یک سوزن آنقدر جا هست که بتوان تمام دایره‌المعاف 24 جلدی بریتانیکا (که یکی از منابع مهم انگلیسی بشمار می‌رود) را در آن جا داد. برای این کار کافی است که صفحات این دایره‌المعارف را 25000 مرتبه مچاله کنیم". او معتقد بود که به لحاظ قوانین فیزیکی این کار قابل انجام است. همين سخنرانی بود كه فاينمن را به عنوان پايه‌گذار فناوری نانو معرفی كرد. البته فاينمن هرگز از واژه «فناوری نانو» تا آن زمان استفاده نکرده بود. این کلمه‌ای بود که 6 سال بعد یک دانشمند ژاپنی به نام نوریو تانیگوچی برای اولین بار از آن استفاده نمود. در سال 1988، فاينمن چندی پیش از مرگش اقدام مهم ديگری کرد. او کسی بود که به همه مردم نشان داد که چه چیزی باعث سقوط شاتل فضائی چلنجر گرديده‌است.
سفینه فضائی چلنجر فضاپيمای معروفی بود که 73 ثانیه پس از به پرواز، در 28 ژانویه 1986 به‌علت وجود یک واشر معیوب سقوط کرد. فاینمن تاكید داشت که نمی‌بایست در چنان صبح سردی سفینه چلنجر پرتاب می‌شد؛ چون دمای بسیار پائین هوای آن روز باعث شده بود تا واشرهای موجود در بدنه سفینه انعطاف خود را از دست بدهند. او به هنگام اعلام این مطلب با انداختن یك لاستیك حلقوی به داخل یك لیوان آبِ سرد، منظور خود را نشان داد. اين کار نمايش او به همه نشان داد که اگر یك لاستیك حلقوی خیلی سرد ‌شود، شکننده خواهد شد. در سال 2005، تمبر یادبودی جهت تجلیل از ریچارد فایتمن توسط پست ایالات متحده چاپ شد.

رویکردهای ساخت نانو مواد در فناوری‌نانو
در تولید بسیاری از محصولات مبتنی بر فناوری‌نانو، بطور گسترده‌ای از مواد نانومقیاس استفاده می‌شود. این مواد که اصطلاحاً «نانومواد» نامیده می‌شوند، موادی هستند که حداقل یک بُعد نانومتری (در محدوده 1-100 نانومتر) دارند. معمولاً نانومواد یا بصورت ذراتی با اندازه‌ی چند نانومتر هستند و یا در ساختار آنها از حفرات یا اجزای نانومتری استفاده شده است. محققان برای تولید نانومواد دو رویکرد (يا دو سبک) دارند: رویکرد از بالا به پایین و رویکرد از پایین به بالا. در رویکرد از بالا به پایین، حجم بزرگی از مواد به کمک شکلی از انرژی (مانند انرژی مکانیکی، انرژی شیمیایی یا انواع دیگری از انرژی) خرد شده و ذرات کوچک نانومتری تشکيل می‌شوند. به عنوان مثال آسیاب‌های مکانيکی وجود دارد که می‌توانند ذرات را تا حد و اندازه نانومتر خرد کنند. در مقابل در رویکرد از پایین به بالا، اتم‌ها و مولکول‌ها با روش‌های شيميايی و يا ابزارهای فيزيکی (همچون میکروسکوپ نیروی اتمی) در کنار هم چیده می‌شوند تا یک ساختار مولکولی بزرگ‌تر بدست آید. در دهه 1980 دانشمند ديگری به نام اریک درکسلر به ميدان فناوری‌نانو آمد. شايد بتوان گفت که درکسلر پس از ریچارد فاینمن، کسی است که بيشترين نقش را در معرفی فناوری‌نانو به مردم داشته‌است. او تعريف خاصی از فناوری‌نانو داشت و هدف نهایی این فناوری را دستیابی به ابزارها و سیستم‌های مولکولی با استفاده از روش‌های ساخت از پایین به بالا می‌دانست. درکسلر معتقد بود که محققان ابتدا به سمت استفاده از روش‌های از بالا به پایین می‌روند. او پيش‌بينی می‌کرد که از سال 2000 ميلادی به بعد محققان، نانومواد (مانند نانوذرات پلیمری، فلزی، سرامیکی و ...) و نانوابزارهای (مانند نانوحسگرها و ...) بسیاری با بهره گیری از روش‌های از بالا به پایین ساخته می‌شود. به اعتقاد دركسلر از سال 2015 به بعد، دانشمندان از فناوری‌نانو به سوی تولید نانوسیستم‌های مولکولی می‌روند و برای اين کار از ساخت و سازهای مولکولی و چینش اتم‌ها و مولکول‌ها استفاده می‌کنند. براساس چنین روندی آیا می‌توانید تصور کنید که در آینده‌ای نه چندان دور با پیشرفت فناوری نانو، زنگی بشر چقدر متحول خواهد شد؟! 

مشاهده اتم‌ها
همه ما می‌دانيم که نمی‌توانیم اتم‌ها را با چشم غیرمسلح ببینیم. میکروسکوپ‌های نوری ساده‌ای که در مدرسه داریم هم، ابزار مناسبی برای دیدن اتم‌ها نیستند. برای ديدن مقياس نانو باید بگویم حتی میکروسکوپ‌های نوری پیشرفته نیز توانمندی خود را از دست می‌دهند و کارایی چندانی ندارند. آنها در اين مقياس با محدودیت در قدرت تفکیک مواجه می‌شوند. از اين‌رو محققان به سمت بهره‌گیری از باریکه‌های الکترونی گرایش پیدا کرده‌اند و از آنها به جای پرتوهای نوری استفاده می‌کنند. اين مسئله سبب ابداع اولین میکروسکوپ الکترونی در اوایل دهه هفتاد میلادی در سوئیس شد. علت برتری میکروسکوپ‌های الکترونی بر نمونه‌های نوری مشابه این است که الکترون‌ها به واسطه طول موج کوتاه‌تری که نسبت به نور مرئی دارند، راحت‌تر شتاب می‌گیرند. آنها به خوبی بر روی نمونه متمرکز می‌شوند و می‌توانند بزرگنمایی در حدود یک میلیون برابر و قدرت تفکیکی حدود 7/0 آنگستروم داشته باشند. علاوه بر این، در میکروسکوپ‌های الکترونی با آنالیز پرتو ایکسی که در اثر برهم کنش بین الکترون‌های شتابدار با نمونه تولید می‌شود، می‌توان اطلاعاتی درباره اجزا و ترکیبات عناصر تشکیل دهنده جسم به‌دست آورد. امروزه انواع گوناگونی میکروسکوپ الکترونی وجود دارند که به کمک آنها می‌توان اطلاعات مفیدی در مورد ساختار، شکل و اندازه، ترکیب و آرایش مولکولی اجسام کسب کرد. از جمله این میکروسکوپ‌ها عبارتند از:

• میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM): طرح اصلی و اساس عملکرد این میکروسکوپ، مشابه میکروسکوپ‌های نوری است با این تفاوت که به جای پرتوی نور در آن از الکترون استفاده می‌شود. وضوح تصویر در میکروسکوپ الکترونی عبوری هزار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ نوری است. این میکروسکوپ به کاربر اجازه می‌دهد که بتواند ساختار داخلی مواد (حتی ساختار داخلی مواد زیستی مثل آنتی‌ژن‌‌ها درون سلولی) را بررسی کند.
• میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM): میكروسكوپ نیروی اتمی یک سوزن بسیار ریز دارد. در اثر حرکت سوزن بر روی سطح و مطالعه برهم‌کنش میان اتم‌های سطح و سوزن، اطلاعاتی از سطح به‌دست می‌آید. كار این میكروسكوپ نشان‌دادن ناصافی‌های روی سطوح و اندازه‌گیری عمق آنهاست. میکروسکوپ نیروی اتمی می‌تواند با اندازه‌گیری نیروی بین اتم‌ها در نقاط مختلف سطح، محل اتم‌ها را نیز مشخص کند.
• میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی (STM): در این میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌، زمانی‌‌‌‌‌‌‌‌‌که نوک سوزن دستگاه در مجاورت سطح رسانا و در فاصله یک نانومتری از آن حرکت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند، بر اثر یک پدیده کوانتومی، به نام "تونل زنی"، جریانی از الکترون‌‌ها میان سطح و نوک سوزن برقرار می‌شود. اگر فاصله سوزن نسبت به یک نقطه مشخص از سطح ثابت باشد، با حرکت بر روی سطح و با توجه به پستی و بلندی‌های آن، شدت جریان تونلی تغییر می‌کند. با ثبت این داده‌‌ها به کمک کامپیوتر، می‌توان از سطح جسم تصویری سه بعدی تهیه نمود.
  تصاوير ميکروسکوپی رنگی هستند يا سياه و سفيد؟ دانشمندان موسسه IBM با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی موفق به نوشتن نام موسسه خود با اتم‌های گاز بی اثر گزنون شده‌اند. اما آنچه در مورد این تصویر جلب توجه می‌کند، رنگی بودن آن است. زیرا در مقیاس اتمی هیچ رنگی وجود ندارد چرا که اتم‌ها کوچک‌تر از طول موج نورهایی هستند که ما به عنوان رنگ‌ می‌بینیم. پس این بخش‌های رنگی که در این تصاویر میکروسکوپی دیده می‌شود، چگونه بدست آمده‌اند؟ در واقع هر کدام از این تصاویر مربوط به یک منطقه یا زمان خاص است که برای منظور خاصی رنگ شده‌اند.

نانوفوتبال
آیا به ورزش فوتبال علاقمند هستید؟ طرفدار چه تیمی هستيد؟ آبی يا قرمز؟ يکی از دوستان شما به نام "شاهين براتی" که از علاقمندان به ورزش فوتبال است برای ما مطلبی درباره نانوفوتبال ارسال کرده‌است که شايد خواندن آن برايتان جالب باشد. تعجب نکنید! مسابقات نانوفوتبال هم مثل فوتبال معمولی هر سال برگزار می‌شود. با این تفاوت که فوتبالیست‌های ما در این مسابقات نانوربات‌ها هستند. این فوتبالیست‌ها قدی در حدود ده تا چند صد نانومتر دارند و وزن آنها بسيار کم است. آنها معمولاً با قرارگيری در يک ميدان الکترومغناطيسی يا موجی شکل حرکت می‌کنند. زمين اين بازی مربعی به ضلع 5/3 ميليمتر است و برای تماشای آن، بايد از میکروسکوپ‌هايی استفاده کرد که قابلیت نمایش بازی را بر روی مانیتور دارند. نکته جالب اینجاست که نانوفوتبالیست‌ها هم بايد پيش از انجام مسابقه تمرین داشته باشند. تمرین این نانوربات‌های بی‌زبان، خیلی بیشتر از فوتبالیست‌های معمولی است. مربی این ورزشکاران، یک مسابقه دوی میلی‌متری بین آنها برگزار می‌کند که در آن، هر کدام از ربات‌ها باید در كوتاه‌ترین زمان ممکن فاصله بین دو دروازه (در عرض میدان بازی) را طی کند. در تمرينی ديگر ربات‌ها بايد بتوانند در مدت سه دقیقه با دریبل زدن، نانوتوپ‌ها را به داخل دروازه شوت کنند. این نانوفوتبالیست‌ها، برای اینکه استخدام شوند باید اسکی‌بازان خوبی هم باشند. چون یکی دیگر از توانمندی‌هایی که در آنها سنجیده می‌شود این است که بتوانند با اسکی مسیر بین دروازه‌ها را که با موانع پلیمری مسدود شده است، به سرعت طی کنند. اين مسابقات برای آشنا نمودن عموم مردم با فناوری‌نانو برگزار می‌شود و هدف نهايی آن، استفاده از نانوربات‌‌ها در مباحث پزشکی جهت رساندن دارو به سلول هدف است. 

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: