خاصيت ابرآب‌گريزی
یک کاغذ بردارید و روی آن قطره‌ای آب بریزید. چه اتفاقی می‌افتد؟ قطره آب بر روی کاغذ پخش می‌شود و بخشی از آن نیز جذب کاغذ می‌گردد. در این حالت می‌گوییم کاغذ تر شده است. حالا سطح کاغذ را با لایه نازکی از شمع بپوشانید و دوباره یک قطره آب روی آن بریزید. این بار قطره آب، بدون آنکه سطح را خیس کند، بصورت کروی روی کاغذ باقی می‌ماند. 
اگر کاغذ را با زاویه نگه دارید، قطره از روی کاغذ لیز می‌‌خورد. اصطلاحاً در این حالت می‌گوییم سطح کاغذ آب‌گریز شده است. در طبیعت سطوح آب‌گریز بسیاری وجود دارد که یکی از آنها برگ نیلوفر آبی (لوتوس) است. این گیاه در آب گل آلود می‌روید، اما به دلیل آب‌گریز بودن سطح برگ‌هایش، همیشه تمیز است. جالب است بدانید این ویژگی نیلوفر آبی سبب شده که این گیاه در برخی مذاهب و فرهنگ‌های هند و چین و ژاپن به عنوان گیاهی مقدس شناخته شود. در دهه هفتاد میلادی دانشمندی به نام «بارتلات» ساختار این گیاه آبزی را توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار داد. عکس‌هایی که بارتلات از سطح برگ این گیاه بدست آورد، نشان می‌داد که ویژگی تمییز بودن و تمیز شدنِ استثنایی برگ نیلوفر آبی از ترکیب دو خصوصیت ایجاد شده است؛ خاصیت مومسانی برگ و وجود لایه نازک نانومتری بر روی سطح آن. خاصیت مومسانی همان خاصیتی است که شما با پوشاندن سطح کاغذ با شمع، ایجاد کردید. در چنین حالتی قطرات آب به شكلی قرار می‌گیرند كه سطح تماس كمی با سطح ماده داشته باشند. اما در مورد لایه‌های نازک، تصاویر نشان می‌دادند که سطح برگ نیلوفر آبی با هزاران برآمدگی پوشیده شده است؛ برآمدگی‌های کوچکی که اندازه آنها بین چند میكرومتر تا چند نانومتر است. این برآمدگی‌ها سطح را اَبَرآبگریز می‌کنند. بر روی این سطح، آب همانند آدمی كه بر روی بستری از میخ دراز كشیده باشد، بر نوك برآمدگی‌ها می‌نشیند. هوای گیرافتاده بین آب و سطح برگ، زاویه‌ی تماس را افزایش می‌دهد. بنابراین قطرات آب به راحتی بر روی سطح می‌غلتند و آلودگی‌های آن را نیز با خود می‌شویند. برای درک اثر این برآمدگی‌ها، می‌توانید کرک‌های روی پوست هلو را در نظر بگیرید که چگونه هنگام شست‌وشو مانع از نفوذ آب به سطح پوست این میوه می‌شوند. پس از کشف علت آبگریزی برگ‌های نیلوفر آبی، بارتلات و همکارانش در دانشگاه بُن، قاشقی ساختند که می‌توانست عسل را از ظرفی به ظرف دیگر منتقل کند، بدون آنکه ذره‌ای از آن در قاشق باقی بماند. سطح این قاشق، برآمدگی‌هایی میکروسکوپی از جنس سیلیکون داشت که از چسبیدن عسل به آن جلوگیری می کردند. امروزه با استفاده از این روش محصولات اَبَرآبگریز زیادی مانند لباس، ملحفه، چتر، چادرهای مسافرتی و سایبان تولید می‌شوند که همیشه تمییز هستند. این محصولات تر نمی‌شوند و مایعات ریخته شده روی آنها با یک تکان کوچک روی سطح می‌غلتند. به‌عنوان مثال در یک روز بارانی اگر یکی از این چترها را به همراه داشته باشید، خاصیت اَبَرآب‌گریزی چتر مانع از خیس شدن آن می‌شود و هنگامی که به منزل می‌رسید با یک تکان کوچک تمام قطرات از روی چتر جدا می‌شوند و چتر تمییز و خشک را به داخل منزل می‌برید.
خاصيت ابرآب‌دوستی
علاوه بر خاصیت آبگریزی از پدیده متضاد آن یعنی آب‌دوستی نیز برای ایجاد سطوح «خودتمیزشونده» می‌توان استفاده کرد. اگر سطحی با لایه نازکی از یک ماده اَبَرآبدوست (مانند نانوذرات دی اکسید تیتانیوم) پوشیده شود، آب روی آن کاملاً پخش می‌شود. به طوری‌که صفحه نازکی از آب، تمامی سطح را می‌پوشاند. این صفحه با شارش خود به آسانی می‌تواند چرک و آلودگی را از سطح جدا کند. علاوه بر این، خاصیت اَبَرآبدوستی، مانع از مه‌گرفتگی یک سطح می‌گردد. زیرا آب بر روی چنین سطحی به جای آنکه به صورت تعداد بیشماری از قطرات بسیار کوچک (که بوجود آورنده مه هستند) درآید، بر روی آن پخش می‌شود. از آنجا که سطوح با لایه نازکی از نانوذرات پوشیده می‌شوند، وجود این لایه بر شفافیت و رنگ آنها تاثیری ندارد. نانوذره دی اکسید تیتانیوم خاصیت فوتوکاتالیستی نیز دارد. به این معنی که این ماده در برابر نور فرابنفش، خاصیت کاتالیستی پیدا می‌کند و می‌تواند آلودگی‌های سطحی و باکتری‌ها را از بین ببرد. بنابراین با استفاده از این ماده بر سطح محصولات مختلف، می‌توان برای آنها قابلیت خود تمییزشوندگی، گندزدایی و ضدمیکروبی ایجاد کرد. پیش بینی می‌شود که از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به شکل وسیعی در آشپزخانه‌ها، سرویس‌های بهداشتی، منسوجات، شیشه‌ها و نماهای ساختمان استفاده شود. تصور کنید استفاده از چنین موادی در نمای ساختمان‌های بلند که شستشوی آنها ساده نیست، چقدر می‌تواند به تمییزی و زیبایی آنها کمک کند و از هزینه‌های مربوط به شست و شوی آنها کاهش دهد.
بال‌های اَبَرآبدوست و اَبَرآبگریز سوسک بیابانی
نوعی سوسک کوچک در صحرای نامیب در افریقای جنوبی زندگی می‌کند که از ترکیب دو اثر اَبَرآب‌گریزی و اَبَرآبدوستی برای تامین آب مورد نیاز خود استفاده می کند. قسمت زیادی از پشت این حشره، یک سطح ناهموار، مومسان و اَبَرآبگریز است؛ که تعداد فراوانی برآمدگی دارد. این برآمدگی‌ها، آب‌دوست هستند. در زمان کم آبی و خشکی بیابان، این حشره خود را در معرض وزش بادهای مرطوب قرار می‌دهد و به شکلی می‌ایستد که سرش به سمت پایین و پشتش به سمت بالا باشد. در این حالت، نقاط آب‌دوست پشت حشره، ذرات کوچک آب موجود در هوا را جذب می‌کند. با گذشت زمان این ذرات کوچک به هم می‌پیوندند و قطره آب کوچکی را تشکیل می‌دهند. این قطره به سرعت روی نواحی آب‌گریز پشت سوسک می‌غلتد و به درون دهان سوسک می‌چکد. دانشمندان با بررسی این پدیده طبیعی، در حال توسعه ابزارهایی هستند که بتوانند در نواحی خشک آب موجود در هوا را جمع‌آوری کنند.
فناوری نانو در ايران
مرور سير تاريخی توسعه فناوری‌نانو در دنيا نشان می‌دهد كه اين فناوری از سال 1379 مورد توجه دولتمردان و مديران کشورهای مختلف قرار گرفته است. در اين سال برخی کشورهای صنعتی و پيشرفته دنيا، برنامه‌های بلندمدتی را برای توسعه فناوری‌نانو در کشورشان تدوين کردند و بودجه‌های هنگفتی را به آن اختصاص دادند. در همان سال پروفسور غلامعلی منصوری، استاد ايرانی دانشگاه ایلینویز در شیکاگو، طی ملاقاتی با مرحوم دکتر محمد تقی ابتکار که در آن زمان مشاور علم و فناوری رئيس جمهور بود، اهمیت و جایگاه فناوری‌نانو و تاثیر آن در آینده علمی و صنعتی دنیا را بیان کرد. دکتر ابتکار پس از اين ملاقات، نامه‌ای به رئيس جمهور وقت نوشت و از او تقاضا کرد که مجموعه‌ای منسجم در ايران راه‌اندازی شود تا بر موضوع فناوری‌نانو تمرکز کند. دکتر ابتکار پيشنهاد کرد که اين مجموعه در دفتر همکاری‌های فناوری رییس جمهور تشکيل شود. رئيس جمهور نيز اين پيشنهاد را پذيرفت و "کمیته مطالعات سیاست نانوتکنولوژی" در سال 1380 در دفتر همکاری‌های فناوری راه اندازی شد. اين مجموعه تا سال 1382 با همین نام به فعالیت خود ادامه داد و در سال 1382 به "ستاد ویژه توسعه فناوری‌نانو" تبدیل شد. بررسی‌های انجام شده در سال‌های اول نشان می‌داد که ايران برای پيشگامی در فناوری‌نانو احتياج به يک برنامه کامل و بلندمدت دارد. برنامه‌ای که بتواند تمامی جنبه‌های توسعه اين فناوری در کشور را در نظر داشته باشد. اين برنامه در نيمه اول سال 1384 آماده شد و با نام "سند راهبرد آينده" به تصويب هيأت دولت رسيد. در اين سند پيش‌بينی شده بود که با اجرای برنامه‌ها، ايران در طول ده سال می‌تواند به 15 کشور برتر دنیا در زمینه فناوری نانو بپیوندد. اين برنامه چهار بخش اصلی دارد:
1- افزايش تعداد محققين و پژوهشگران آشنا به فناوری نانو، حمايت از طرح‌‌ها و ايده‌های پژوهشی آنها و ايجاد زمينه اشتغال برای اين افراد
2- آموزش و ترويج فناوری‌نانو در میان اقشار مختلف مردم
3- تجهیز آزمایشگاه‌های کشور به دستگاه‌های پيشرفته و دقيق و تعريف استاندارد برای روش‌های اندازه‌گيری، مسائل زيست‌محيطی، ايمنی و سلامت و ...
4- هدفمند کردن تحقيقات و ايجاد راه‌های مناسب برای توليد محصولات بر پايه فناوری‌نانو.
در راستای اجرای این برنامه، آموزش مبانی علوم و فناوری‌نانو به دانش‌آموزان به صورت گسترده‌ای آغاز شد و به دنبال آن باشگاه دانش‌آموزی نانو شکل گرفت؛ تجهيزات آزمايشگاهی مرتبط با فناوری‌نانو که در کشور موجود بودند، شناسايی شدند و به صورت شبکه‌ای با نام "شبکه آزمایشگاهی فناوری‌نانو" در آمدند که به محقيقين سراسر کشور خدمت‌رسانی می‌کرد؛ شرکت‌های ايرانی بسياری نيز با موضوع فناوری‌نانو تاسيس شدند و در سطح بین‌المللی اقدامات موفقيت‌آميز بسياری برای کسب بازار تجاری این فناوری انجام شد. در نتيجه‌ی اين فعاليت‌ها، هم اکنون ایران در زمینه توليد علم نانو (با در نظر گرفتن تعداد و کیفیت مقالات علمی معتبر چاپ شده در مجله‌های خارجی) رتبه پانزدهم دنیا را دارد و در کشورهای منطقه نيز در مقام اول است. اين در حالی است که در سال 1380 کشور ما در رتبه پنجاه و دوم جهانی و سوم کشورهای منطقه قرار داشت. در بخش تولید محصولات فناوری‌نانو، شرکت‌های ایرانی در حال ورود به بازارهای داخلی و بین‌المللی هستند. ما امروز شاهد آن هستيم که محصولات و نانومواد مختلفی در مقياس صنعتی در ايران توليد می‌شوند. نانولوله‌های کربنی، نانوذرات نقره و دی اکسید تیتانیوم مثال‌هايی از اين محصولات هستند. صنايع داخلی‌ای نيز وجود دارند که از اين مواد برای افزايش کیفیت محصولات خود استفاده می‌کنند. از آن جمله می‌توان به تولید قطعات کامپوزیتی با استفاده از نانولوله‌های کربنی در صنایع خودروسازی؛ تولید بسته‌بندی مواد غذایی و میوه با هدف افزایش عمر محصولات، توليد پوشاک ضدباکتری شامل پيراهن، کت و شلوار، تی‌شرت، جوراب و ... با استفاده از نانوذرات نقره و توليد کاشی و سرامیک خودتمییزشونده و لباس‌های ضد آب با افزودن نانوذرات دی اکسید تیتانیوم اشاره کرد.
از دیگر دستاوردهای قابل توجه داخلی ساخت تجهیزات آزمایشگاهی مهم به دست محققين و صنعتگران ايرانی است. میکروسکوپ ايرانی STM با نام "نما"، مغناطيس‌سنج و دستگاه‌های کروماتوگرافی گازی از مهم‌ترين اين دستگاه‌ها هستند. در حال حاضر میکروسکوپ "نما" علاوه بر اينکه در اختيار مراکز تحقيقاتی داخلی قرار گرفته، به کشور مالزی نیز صادر می‌شود. چندی پيش نيز رئيس‌جمهور اين ميکروسکوپ را به هوگو چاوز، رئيس جمهور ونزوئلا هديه داد. بر اساس تحليل‌های جهانی، ايران تاکنون مسیر رشد فناوری نانو را به خوبی سپری کرده‌است و انتظار می‌رود تا سال 1393 بتواند به جایگاه مناسبی در میان کشورهای دنیا دست پیدا کند. توسعه فناوری‌نانو در ايران با هدف "توليد ثروت" و "بهبود کيفيت زندگی مردم" همچنان دنبال می‌شود.
در داستانهای تخیلی هری پاتر به دنبال فناوری نانو بگردید!
هری پاتر یک داستان پر ماجرا است که در ما انگیزه ورود به دنیای خیالی را ایجاد می‌کند. تصور کنید که شما هم بتوانید روزی هری پاتر شده و با لباس‌های جادویی او ناپدید شوید. تعجب نکنید. این بار ما شما را از دنیای خیال، به واقعیت‌ها نزدیک می‌کنیم. کلاه نامرئی‌کننده هری پاتر ارمغانی از فناوری 
نانو است که در آن لایه بسیار نازکی از ذرات طلای کلوئیدی در سطح کلاه باعث ناپديد شدن هر چيزی که در پشت آن قرار بگيرد، می‌شود. دلیل آن هم ساده است، همان طور که می‌دانید این انعکاس نور است که مشاهده اجسام را برای ما امکان‌پذیر می‌سازد، لذا این ذرات با جلوگیری از انعکاس نور، سطح جسمی را که آغشته به محلول حاوی اين نانوذرات است از نظرها ناپدید می‌کنند. و یا پارچه‌هایی وجود دارند که در داخل آنها دانه‌های کوچکی نظیر رشته تسبیح کار گذاشته می‌شوند و می‌توانند صحنه‌ای را که بر روی آن تابیده می‌شود منعکس و جسمی را که این پارچه بر آن پوشانده شده نظیر بدن آفتاب‌پرست به رنگ محیط درآورند و به این ترتیب آن را نامرئی کنند. پس شما هم می‌توانید روزی شنل و کلاه هری پاتر را بپوشید. مجموعه داستانهای هری پاتر و دنیای رویایی آن، برای بسیاری از كودكان، نوجوانان و حتی بزرگسالان جذاب است و كمتر كسی وجود دارد كه این داستان‌ها را نخوانده و یا از آنها نشنیده باشد. بخش‌های جالب توجه در این داستان‌ها، جنبه جادویی آن است كه برخی از آنها را می‌توان با كمك علوم مختلف تشریح نمود و یا حتی نمونه‌هایی از آن را در طبیعت یافت. مثل همین شنل هری پاتر که قابلیت مخفی کردن هر چیز را مشابه پوست بدن آفتاب‌پرست دارد. اكنون گروهی از دانشجویان و محققان دانشگاه هوستون آمریكا در حال تهیه برنامه‌ای هستند كه با استفاده از مجموعه داستانهای هری پاتر موضوعات فناوری نانو را در سطح مدارس ابتدایی و متوسطه آموزش دهند.
نظرات شما عزیزان:
تبادل
لینک هوشمند
آمار
وب سایت:
