به گزارش مشرق، «نانو» واژه‌ای است که احتمالا بارها شنیده‌ و با برخی از کاربردهای آن در صنایع مختلف آشنا شده‌اید.

براساس گزارش سایت «نانو»، نانوتکنولوژی، فناوری جدیدی است که تمام دنیا را فرا گرفته و به تعبیری دقیق‌تر «نانوتکنولوژی بخشی از آینده نیست بلکه همه آینده است».

بیشتر بخوانید:

روایتی از گردش مالی شرکت‌های دانش‌بنیان ایرانی

فناوری نانو چیست؟

نانوتکنولوژی، دانش، مهندسی و فناوری در مقیاس نانو و یا به عبارت دیگر و مطالعه کاربرد اشیاء بسیار ریز و استفاده از آنها در تمام حوزه‌های علوم نظیر شیمی، زیست‌شناسی، علوم مواد و مهندسی است.

از همین تعریف ساده برمی‌آید که نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشته‌هاست.

معنای لغوی «نانو» 

نانو واژه‌ای با ریشه یونانی و به معنای «کوتوله» است که در علم اندازه گیری، پیشوند نانو قبل از واحدهای اندازه گیری متر، ثانیه، گرم و… می‌آید.

تاریخچه نانو

تاریخچه نانوتکنولوژی، توسعه مفاهیم و کارهای تجربی انجام گرفته در زمینه نانوتکنولوژی را شرح می‌دهد. گرچه نانوتکنولوژی یکی از پیشرفت‌های اخیر تحقیقات علمی است اما توسعه مفاهیم بنیادی آن در یک دوره طولانی اتفاق افتاده است.

در طول تاریخ بشر از زمان یونان باستان، دانشمندان آن دوره بر این باور بودند که مواد را می‌توان آنقدر به اجزاء کوچک تقسیم کرد تا به ذراتی رسید که خردنشدنی هستند و ذرات بنیان مواد را تشکیل می‌دهند.

شاید بتوان دموکریت فیلسوف یونانی را پدر فناوری و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از میلاد مسیح او اولین کسی بود که واژه اتم (در زبان یونانی به معنای تقسیم‌نشدنی)‌ را برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد.

از طرفی نقطه شروع و توسعه اولیه فناوری نانو به طور دقیق مشخص نیست. شاید بتوان گفت که اولین نانوتکنولوژیست‌ها شیشه‌گران قرون وسطایی بودند که از قالب‌های قدیمی برای شکل‌دادن شیشه‌هایشان استفاده می‌کردند. در آن زمان برای ساخت شیشه‌های کلیساهای قرون وسطایی از ذرات نانومتری طلا استفاده می‌شد و با این کار شیشه‌های رنگی بسیار جذابی بدست می‌آمد.

چهل سال پیش ایده و مفهوم علوم نانو و نانوتکنولوژی با سخنرانی فیزیکدانی به اسم «ریچارد فاینمن» در هم‌اندیشی انجمن فیزیک آمریکا در موسسه فناوری کالیفرنیا در 29 دسامبر 1959 آغاز شد. 

حدود 10 سال بعد پروفسور «نوریو تونیگوچی» از دانشگاه علوم توکیو، نخستین فردی بود که واژه «نانوتکنولوژی» را در کنفرانس سال 1974 برای شرح فرایندهای نیمه‌هادی مطرح کرده و ماهیت کنترل در مقیاس یک نانومتر را نشان داد. 

پس از آن «کی‌اریک درکسلر» مفهوم نانوتکنولوژی را بسط داده و معروف کرد و رشته نانوتکنولوژی مولکولی را بنیان نهاد. 

مقیاس نانو 

آیا اندازه نانو را می‌دانید؟ نظام بین‌المللی واحدها از پیشوند نانو به جای یک میلیاردم استفاده می‌کند. تصور این که این عدد چقدر کوچک است مشکل بوده. به عنوان مثال موی انسان حدود 80 تا 100 هزار نانومتر قطر دارد.

کاربردهای فناوری نانو 

محققان قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نبوده‌است. برخی از مزایای نانوساختارها عبارتست از مواد سبک‌تر، قوی‌تر و قابل برنامه‌ریزی، کاهش هزینه عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنی، ابزارهایی نوین بر پایه اصول و معماری جدید، بکارگیری کارخانجات مولکولی یا خوشه‌ای که مزیت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.

1-نانوتکنولوژی در پزشکی و بدن انسان:

فراتر از سهل‌شدن استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می‌تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو تهیه کند، که به‌نحو حیرت‌انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد.

2- تکنولوژی نانو در هوا و فضا :

محدودیت‌های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورای آن، و علاقه به فرستادن فضاپیما برای ماموریت‌های طولان به مناطق دور از خورشید ، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاری، امید حل این مشکل را به وجود آورده‌است.

نانوساختن همچنین در طراحی و ساخت مواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنیاز برای هواپیماها، راکت‌ها، ایستگاه‌های فضایی و سکوهای اکتشافی سیاره‌ای یا خورشیدی، تعیین‌کننده است. 

3- کاربرد ریزذره ها در صنایع نظامی و امنیت ملی:

از جمله برخی کاربردهای دفاعی ریز ذره‌ها می‌توان از تسلط اطلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته به عنوان یک قابلیت مهم نظامی، امکان آموزش موثرتر نیرو به کمک سیستم‌های واقعیت مجازی پیچیده‌تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری، استفاده بیشتر از اتوماسیون و نانوربات‌های پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی، دستیابی به کارآیی بالاتر (وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه‌های نظامی و در عین‌حال تعداد دفعات نقص فنی کمتر و هزینه کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته‌ای، بهبود طراحی در سیستم‌های مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاح‌های هسته‌ای، تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی برای کنترل سیستم‌های دفاع هسته‌ای نام برد. 

4- کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت الکترونیک

ذخیره‌سازی اطلاعات در مقیاس فوق‌العاده کوچک، با استفاده از این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات را در حد 1000 برابر یا بیشتر افزایش دهد و نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی شود.

ساخت تراشه‌ها در اندازه­‌های فوق‌العاده کوچک به عنوان مثال در اندازه‌های 32 تا 90 نانو متر، تولید دیسک‌های نوری 100 گیگا بایتی در اندازه‌­های کوچک نیز هست.

5 - کشور اول در فناوری نانو 

براساس جدیدترین رتبه‌بندی پایگاه (ISI) چین با 33,428 مقاله در صدر فهرست مقالات نانو قرار گرفت و بعد از آن آمریکا با 12042 مقاله دوم، هند با 7303 مقاله سوم و ایران با 5089 مقاله رتبه چهارم و کره جنوبی با 4782 مقاله رتبه پنجم در جهان را کسب کردند.

تاریخچه فناوری نانو در ایران، از تولد، توسعه تا پیشتازی

در سال 1379 اولین جرقه‌های توجه خاص کشورها و دولت‌ها به فناوری نانو در جهان زده شد. تا قبل از این فقط در برخی مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی، آن هم به صورت پراکنده، تحقیقات در زمینه فناوری نانو انجام می‌شد.

آرام آرام با شناخته شدن اهمیت و بزرگی این فناوری و نقشی که در آینده فنی و اقتصادی دنیا دارد، کشورهای بزرگ و پیشرفته برای بهره‌گیری از فرصت این فناوری وارد میدان مسابقه می‌شوند. هرچند موج‌های علمی و فنی معمولاً با یک فاصله زمانی چند ده ساله به ایران می‌رسد، اما فناوری نانو در ایران، مسیری غیر از دیگر فناوری ها را در پیش می‌گیرد.

اول اسفند 1379 موضوع جدیدی با عنوان فناوری نانو در کشور ما مطرح شد و موضوع مورد بررسی قرار گرفت. سال 1380،  تیم مطالعاتی با عنوان کمیته مطالعات سیاست فناوری نانو تحقیقات خود را ادامه داد. با تشکیل این کمیته، سایت فارسی فناوری نانو و چاپ یک خبرنامه آغاز می‌شود و فعالیت ترویجی برای مخاطبان مختلف کلید می‌خورد.

در دی ماه سال 1383 مقام معظم رهبری در دیدار جمعی از روسای دانشگاه‌ها به قضیه نانوتکنولوژی اشاره کردند و فرمودند: موضوع را زود فهمیده‌ایم. یعنی نگذاشتیم بعد از چهل سال بفهمیم که چنین چیزی در دنیا پدید آمده است. در اوایل کار این موضوع را فهمیده ایم و الان هم دنبالش هستیم. اگر بودجه داده شود، تشویق بشود و افرادی برای پیگیری این کار گماشته شوند، خواهید دید دیری نخواهد گذشت که در سطح اول دنیا قرار خواهیم گرفت.

مشارکت ایران در تلاش بین المللی برای استانداردسازی نانو

اواخر سال 83 حرکت بین المللی برای استانداردسازی فناوری نانو آغاز می شود. پیشنهاد تشکیل یک کمیته برای استانداردسازی فناوری نانو در سازمان بین المللی استاندارد (ISO) مطرح و تصویب می شود. این کمیته با عنوان ISO/TC229 با حضور 23 عضو فعال و 7 عضو ناظر تشکیل می شود.

ایران از ابتدا به عنوان عضو اصلی این کمیته پذیرفته می شود و گارگروهی را با مدیریت مشترک ستاد و سازمان استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، به صورت متناظر با کمیته بین المللی تشکیل می دهد. کمیته استاندارد سازی فناوری نانوی ایران به صورت مستمر و فعال در نشست های شش ماهه ی کمیته بین المللی حضور می یابد.     

محصولات ایران

شرکت های ایرانی با طراحی و ساخت محصولات مبتنی بر فناوری نانو، در حال ورود به بازارهای داخلی و بین المللی هستند که تعدادی از آنها از این قرار است.

• ساخت چندین نوع از تجهیزات آزمایشگاهی ازجمله میکروسکپ STM، مغناظیس سنج و دستگاه کروماتوگرافی گازی. میکروسکپ STM علاوه بر مراکز تحقیقاتی داخلی، به کشور مالزی نیز صادر می شود.

• تصفیه آب با نانوفیلتراسیون

این سیستم ابتدا به صورت آزمایشی بر روی رودخانه کارون نصب و راه اندازی شد و هم اکنون در سطح وسیع تر در یکی از شهرهای خوزستان در حال پیاده شدن است.

• تولید انواع نانومواد از جمله فلزات و اکسیدهای فلزی

• تولید نانولوله های کربنی در مقیاس بالا. روش تولید این ماده به صورت چندین پتنت بین المللی ثبت شده است.

این ساختار کربنی در مصارفی همچون پایه ی کاتالیست های نفتی، ذخیره و هیدروژن و تولید کامپوزیت ها به کار می رود.

• تولید انواع محصولات ضد باکتری با استفاده از نانومواد

• ساخت دستگاه های تولید کننده ی الیاف نانومتری در انواع آزمایشگاهی، صنعتی و قابل حمل

• تولید بتن مقاوم در برابر خوردگی با استفاده از افزودنی های نانومتری

• تولید نانوفیلترهای تصفیه کننده هوا، در چندین نوع خانگی، صنعتی و قابل استفاده در خودرو

• تولید لوله های پلیمری بدون صدا برای آب و فاضلاب

• تولید بسته بندی های مواد غذایی و میوه با هدف افزایش عمر محصولات

• تولید قطعات نانوکامپوزیتی برای استفاده در خودرو

• تولید انواع لباس های ضد آب و ضد لک.

• تولید کاشی و سرامیک های ضد لک

• تولید مواد تثبیت کننده شن و خاک

• شیشه های کنترل کننده انرژی برای استفاده در ساختمان

• روانکارهای مبتنی بر نانوذرات برای کاهش مصرف سوخت خودرو

براساس این گزارش، سعید سرکار، دبیر ستاد توسعه فناوری نانو به پیشرفت نانوفناوری در کشورمان اشاره کرد و گفت: نانو فناوری این امکان را دارد که وضعیت زندگی مردم را بهبود ببخشد و در کشور تولید ثروت کند.

وی افزود: ما اکنون 35 هزار نفر دانشجو و فارغ‌التحصیل در مقطع کارشناسی ارشد و دکتری در حوزه نانو فناوری داریم و این در حالی است که در آغاز راه تنها 10 استاد در زمینه نانو فناوری داشتیم.

وی گفت: اکنون2450 عضو هیئت علمی فعال در حوزه نانو فناوری داریم و سال گذشته 9325 مقاله علمی در سطح جهانی منتشر کرده‌ایم.

دبیر ستاد توسعه فناوری نانو هم‌چنین با اشاره به فعالیت این ستاد در توسعه این علم در حوزه دانش‌آموزی نیز افزود: یکی از مهم‌ترین فعالیت‌های ما تشکیل 247 نهاد ترویجی فعال در حوزه نانو در سطح دانش‌آموزی بود که این نهادها متولی آموزش معلمان و ترویج نانو در مدارس کشور هستند.