چکیده
نانوفناوری چیست ؟
گرچه تعریفهای گوناگونی برای این واژه ارایه شده است لیکن وجوه اشتراک تمامی آنها را میتوان بصورت زیر خلاصه کرد :
" نانو فناوری در بر گیرنده پژوهش ها و فناوری هایی است که در گروه 100-1 نانو متر یعنی مقیاس اتمی ، مولکولی و ابر مولکولی انجام میشود. این فعالیتها مشتمل بر شناسایی و کشف خواص بدیع و انحصاری این مواد بدلیل ابعاد کوچک آنها و نیز ساخت ابزارو دستگاههایی است که قابل بکارگیری در این محدوده باشند. بنابراین دستکاری هوشمندانه و کنترل هدفمند مواد در مقیاس اتمی هدف عمده نانوفناوری تلقی میشود. "
اهمیت ویژه نانو فناوری بدلیل نقش آفرینی و اثر گذاری گسترده آن در پهنه وسیعی از زندگی بشر است که شامل پزشکی ، داروسازی ، محیط زیست ، کشاورزی ، صنعت ، حمل و نقل ، علوم فضایی و بسیاری زمینه های دیگر میشود.
نانو تکنولوژی یا به عبارتی فن‌آوری مادون ریز در دو دهه اخیر پیشرفت‌های فراوانی را در تکنولوژی تجهیزات و مواد با ابعاد بسیار کوچک به‌دست آورده است، و به سوی تحولی فوق‌العاده که تمدن بشری را تا پایان این قرن دگرگون خواهد کرد، پیش خواهد برد. در بیانی کوتاه نانو تکنولوژی یک فرآیند
تولید مولکولی و هم‌چنین دانشی عام و فراگیر است، در بسیاری از فن‌آوری‌ها از جمله علوم مهندسی محیط زیست و ساخت تجهیزات پیشگیرانه و محافظ محیط زیست د رمقابل انواع آلودگی‌های زیست محیطی (آب، خاک، هوا و صوت) بسیار کاربرد دارد. از مهمترین کاربردهای زیست محیطی نانوتکنولوژی میتوان به ساخت انواع نانو حس‌گرها، نانو فیلترها، کاتالیست‌های زیست محیطی، نانو پلیمرها، نانو ذرات، نانو زیست فن‌آوری (بیوتکنولوژی)، بهینه‌سازی انرژی‌های نو، و هم‌چنین کاربرد آن در تصفیه آلاینده‌های زیست‌محیطی و ... اشاره نمود. استفاده از این تکنولوژی (فن‌آوری سبز) باعث صرفه‌جوئی فوق‌العاده‌ای در مصرف هزینه، انرژی، حفاظت از کلیه منابع محیط زیست و پیشگیری از آلودگی‌های زیست‌محیطی می‌گردد و نهایتاً راه را برای رسیدن به توسعه پایدار هموارتر خواهد نمود.
مقدمه
در قرنی که ما در آن به‌سر می‌بریم جنگ اتمی و آلودگی محیط زیست بزرگترین تهدید برای بشریت محسوب نمی‌شود. ظهور ماشین‌های بی‌نهایت کوچک به اندازه یک سر سوزن یا در اندازه مولکولی بیشتر از آنها بشریت را تهدید می‌کند، زیرا این ماشین‌ها قادرند با تغییر اتم‌های یک ماده به یک ماده دیگر یک نوع بازسازی تازه انجام دهند که اگر کوچکترین حالت آن از کنترل خارج شود تمام گیاهان و جانوران و انسان‌ها طی دو روز به‌عنوان ماده خام ماشین‌ها مصرف شده و از بین می‌روند. دانشمندان این مسئله را گری‌گو یا احساس تلخ و اندوه می‌نامند و طرفداران حفظ محیط زیست را وادار می‌کنند به‌طور جدی در مقابل آن بایستند و در برنامه‌های خود در مورد توجه کامل قرار می‌دهند. طبق مواد مختلف قانون چهارم توسعه در بخش محیط زیست و تأکید بر کنترل و پیشگیری از آلودگی‌های زیست‌محیطی و حفظ منابع آب، خاک، هوا ما را به فکر وا می‌دارد که اجرای این اقدامات پیشگیرانه در سایه فناوری نانو، تسریع این اقدامات را میسر می‌سازد، به‌ویژه این که در فصل چهارم قانون توسعه بر توسعه مبنی بر دانائی و استفاده معقول تأکید خاص گردیده است. فناوری نانو بنابر تعریف، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم‌های جدید با در دست گرفتن سطوح مولکولی و اتمی و استفاده از خواصی است که در سطوح آن ظاهر میشود. با توجه به این تعریف، فناوری نانو مختص یک رشته نیست بلکه تمام رشته‌ها از جمله غذا، دارو، پزشکی، الکترونیک، کامپیوتر، انرژی، و محیط زیست می‌تواند متأثر از این فناوری گردد. امروزه با کاربرد وسیع این فناوری درمنابع آب، کشاورزی، انرژی، دوام‌پذیری مواد و محیط زیست و درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده‌ها و توسعه فناوری‌های سبز و حذف آلاینده‌های کوچک و بزرگ از منابع آب، خاک، هوا، سرمایه‌گذاری‌های کشورهای مختلف در این زمینه افزایش یافته است. امروزه باور عمومی بشر به این مسئله است که با غفلت از نابودی محیط زیست و دورریزی غیرمسئولانه مواد زائد و انتشار آلاینده‌ها نمی‌تواند به پیشرفت‌های خود ادامه دهد. از این‌رو در جستجوی یک تکنولوژی سازگار با محیط زیست، نانوتکنولوژی در بین تکنولوژی‌های پا به عرصه گذاشته در جهان در یک وضعیت ناباورانه و با یک رویکرد جدید در علوم جلوه می‌نماید که علاوه بر سازگاری آن با محیط زیست، ابزار مؤثری در رفع و کاهش آلاینده‌های به‌جا مانده در محیط بر اثر فعالیت سایر تکنولوژی‌ها محسوب میشود. امروزه در دنیا از نانوتکنولوژی به‌عنوان یک تکنولوژی کلیدی و تأثیرگذار بر علم، تکنولوژی و صنعت یاد میشود.
نانو تکنو لوژی
نانو از لغت یونانی (نانوس) به معنای (کوتوله) گرفته شده است و در اصل عملی است که درباره اجسام بسیار کوچک مطالعه می‌کند. یک نانومتر یک میلیونیم میلیمتر و ده مرتبه کوچکتر از اتم هیدروژن است. تامسی کنی محقق دانشگاه استنفورد آن را چنین توصیف می‌کند: اندازه‌ای که ناخن شما در یک ثانیه رشد می‌کند. هر چند که تعریف دقیقی از این علم وجود ندارد. مؤسسه علوم طبیعی در آمریکا نیز آن را چنین تعریف می‌کند: تحقیق و توسعه علم در بارهٔ موادی به اندازه تقریباً ۱ تا ۱۰۰ نانومتر در موارد خاص اندازه‌ها ممکن است کوچکتر از یک نانومتر یا بزرگتر از صد نانومتر باشد. به‌نظر می‌رسد که تمام این برنامه‌ها تا واقعیت فاصله زیادی داشته باشد. اریک کدر کسلر که به‌عنوان یکی از بنیان‌گذاران نانوتکنولوژی شناخته میشود، این واژه را در سال ۱۹۸۶ در کتابش با عنوان ماشین آفرینش قرار داده است. کسلر در گذشته یکی از محققان انیستیو تکنولوژی ماساچوست بود او آینده‌ای را ترسیم می‌کند که در آن ماشین‌های بسیار کوچک قادرند سلول‌های بیمار را به‌طور مجزا در جریان خون مداوا کنند، مغزهای مصنوعی را توسعه دهند، آلودگی محیط زیست را از بین ببرند و هر چیزی را از ساختمان‌ها گرفته تا فضاپیماها، به‌طور کامل اتم به اتم و با دقتی بی‌نظیر مورد آزمایش قرار دهند. از آنجائی که می‌توانند خودشان را باسازی کنند، می‌تواند با رونق و توسعه از مسائل بزرگی نظیر فقر و گرسنگی هم نجات دهند. در واقع آنها یک انقلاب صنعتی جدید به حساب می‌آیند. کسلر اولین فردی نبود که رویای این دنیای کوچک را در سر داشت. تقریباً سه دهه قبل در ۲۹ دسامبر ۱۹۵۹ ریچارد فایمن فیزیکدان مشهور سخنرانی معروفی را در انجمن فیزیک آمریکا ارائه داد در آن سخنرانی با عنوان: در آن‌جا فضای زیادی وجود دارد، ادعا کرد که تمام کلماتی که در جهان تا آن تاریخ به رشته تحریر در آمده میتوان بر روی حجمی به اندازه یک دهم میلیمتر جای داد که تقریباً به اندازه کوچکترین ذره گرد و غباری است که انسان می‌تواند ببیند چنین متنی به‌صورت دیجیتالی ذخیره میشود.
فن‌آوری نانو و محیط زیست
امروزه پیشرفت تکنولوژی و دستیابی انسان به روش‌های نوین برای استفاده از منابع طبیعی دستاوردهائی را به همراه دارد که علاوه بر تأثیرات فراوان در زندگی بشر، تأثیراتی منفی را نیز برای طبیعت به ارمغان می‌آورد. به‌تازگی انسان متمدن به این تفکر رسیده است که شاید بتوان با استفاده از تکنولوژی مدرن و پیشرفته به کمک منابع طبیعی و محیط زیست شتابد که از جمله میتوان به فناوری نانو و کاربرد آن در حفظ محیط زیست اشاره کرد. تأثیرات مستقیم و غیر مستقیم فن‌آوری نانو بر محیط زیست، از جنبه‌های مختلف قابل بررسی است. در حال حاضر، میتوان موارد متعددی از کاربرد مواد نانو ساختاری در حفظ محیط زیست، از قبیل نانوفیلترها (برای تصفیه پساب‌های صنعتی)، نانوپودرها (برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از خودروها و واحدهای صنعتی) و نانو تیوب‌ها (برای ذخیره‌سازی سوخت کاملاً تمیز هیدروژن) را برشمرد، اما دورنمای استفاده از این فناوری نوین بسیار گسترده‌تر از این
کاربردنانو تکنولوژی در خطوط انتقال حرارت