نانو تکنولوژی

[setayesh shb]

بسم الله الرحمن الرحیم
این بخش هم مجدد کار خودش رو شروع کرد و انشالله بهتر از همیشه عمل خواهد کرد
نحوه ی کار دایرة المعارف من بعد بر این اساس خواهد بود که خود دوستان هم میتونن اطلاعاتشون رو در رابطه با عنوان تاپیک در تاپیک قرار بدند چرا که حجم مطالب در رابطه به هر موضوع زیاده و خب من چکیده ای از اون رو در اختیار دوستان قرار میدم
ممنونم از همگی

[setayesh shb]

مقدمه:
فناوری نانو یا نانوتکنولوژی رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است.یک نانومتر یک میلیاردم متر (10^-9 m) است. این مقدار حدودا چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد 2.5 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. کوچکترین آی سیهای امروزی با ابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم ، حدود یک میلیون اتم را در بردارند. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه‌ای حدود 10 نانومتر ، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است.

در واقع نانو تکنولوژی فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی - عمدتاً متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک - از خود نشان می‌دهند. فناوری نانو موج چهارمانقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم است که در تمامی گرایشات علمی راه یافته واز فناوریهای نوینی است که با سرعت هرچه تمام تر درحال توسعه می‌باشد. از ابتدای دهه ۱۹۸۰ میلادی گستره طراحی و ساخت ساختمانها هر روزه شاهد نوآوری‌های جدیدی در زمینه مصالح کارآراتر و پربازده ترمقاومت، شکل پذیری، دوام و توانایی بیشتر نسبت به مصالح سنتی است.
نانوفناوری یک دانش به شدت میان‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون مهندسی مواد،پزشکی، داروسازی و طراحی دارو، دامپزشکی، زیست‌شناسی، فیزیک کاربردی، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی شیمی نیز مربوط می‌شود. تحلیل گران بر این باورند که فناوری نانو، فناوری زیستی (Biotechnology) و فناوری اطلاعات (IT) سه قلمرو علمی هستند که انقلاب سوم صنعتی را شکل می‌دهند
نانو تکنولوژی می‌تواند به عنوان ادامهٔ دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح‌ریزی دانش کنونی بر پایه‌هایی جدیدتر و امروزی‌تر باشد.
تاریخچه ی نانو:
هر چند کلمه ی نانو تکنولوژی نسبتا جدید است، لیکن ابزارهای مفید و ساختارهایی با ابعاد نانومتری از دیرباز وجود داشته اند و در حقیقت قدمت آنها به شروع حیات روی کره ی زمین برمی گردد . جانوران نرم تن صدف دارو حلزون ، صدف های بسیار سختی را می سازند که دارای سطوح داخلی رنگین کمان مانند هستند . این صدف ها با آرایش دادن کربنات کلسیم در واحدهای نانو ساختاری بسیار محکم که بوسیله ی چسبی ساخته شده از ترکیب کربوهیدرات- پروتئین به یکریگر متصل می شوند ، این حالت را بوجود می آورند . صدف ها یک دلیل تجربی و طبیعی بر این مطلب هستند که ساختارهای بدست آمده از نانو ذرات می توانند بسیار محکمتر از ساختارهای عادی باشند .
در حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح، دموکریتوس فیلسوف یونانی، برای اولین بار واژه اتم را که در زبان یونانی به معنی تقسیم نشدنی است، برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد. از این رو شاید بتوان او را پدر فناوری و علوم نانو دانست.نانو ریشه یونانی "نانس" به معنی کوتوله می‌باشد
مشهور است که در قرن چهارم پس از میلاد شیشه سازان رومی شیشه هایی حاوی فلزات نانو سایز می ساختند . جام لیکورگوس که منقوش به تصویر مرگ پادشاه لیکورگوس است ، از شیشه ی آهکی کربنات سریم ساخته شده و حاوی نانوذرات طلا و نقره می باشد .

جام لیکورگوس هنگامی که از بیرون روشن می‌شود سبز است و هنگامی که از داخل روشن می‌گردد، قرمز می‌شود و علت آن نانوذرات فلزی، طلا و نقره است که بر اثر نور باعث برانگیزش پلاسمون‌های سطحی می‌شود. در فیزیک یک پلاسمون به‌صورت شبه‌ذره‌ای تعریف می‌شود که از کوانش نوسان‌های پلاسما ایجاد می‌شود؛ مانند فوتون و فونون که نتیجة کوانش نور و صوت است.
اهمیت بالقوه ی خوشه ها ( کلاسترها ) توسط یک شیمیدان ایرلندی با نام ربرت بویل تشخیص داده شد و در کتابش ( شیمیدان شکاک ، انتشار 1661) از آن سخن به میان آورد . در آن کتاب بویل عقیده ی ارسطو را مبنی بر اینکه ماده از چهار عنصر ( خاک ، آتش ، آب و هوا) تشکیل شده، مورد نکوهش قرار داد . در عوض پیشنهاد کرد ، ذرات ریزی از مواد به روش های مختلف ترکیب می شوند تا چیزی به اسم کورپسل ها ( بخش های بسیار کوچکی از یک ماده) را شکل دهند . او به جرم های بسیار ریز یا خوشه هایی اشاره می کند که بسادگی به ذراتی که از آنها ساخته شده اند، فروپاشیده نمی شوند . در سال 1857 مایکل فارادی مقاله ی خود را در Philosophical Transactions of the Royal Society منتشر نمود . دراین مقاله او تلاش کرده بود ، چگونگی تاثیر ذرات فلزی بر رنگ پنجره های کلیسا را توضیح دهد . به هر حال تا سال 1980 روش های مناسبی برای تولید نانو ساختاره به ظهور نرسیده بود.
تعریف نانو:
به دستکاری کنترل شده، جاگیری دقیق، اندازه‌گیری، مدلسازی و تولید مواد در مقیاس نانو می‌گویند و هدف آن تولید مواد، ابزار و سیستم‌هایی با ویژگی‌های بنیادی و عملکردهای جدید می باشدپس علم نانو علمی است برای زندگی.

چرا این مقیاس طول اینقدر مهم است؟

خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می‌پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب ،خواص مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می‌آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژیهای جدیدی با کارآیی بالا منتهی می‌شود که پیش از این میسر نبود.

نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری ، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه می‌دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای جدید خود_اسمبلی بسازیم. در روش خود_اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست. این ترکیب پر قدرت علم مواد و بیوتکنولوژی به فرآیندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد.

ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه‌ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت ، واکنشهای شیمیایی ، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده‌ال می‌سازد. سرامیکهای نانوساختاری غالبا سخت‌تر و غیرشکننده‌تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می‌کنند. وسایل الکترونیکی جدید ، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر می‌توانند با کنترل واکنشها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است.

قابلیتهای محتمل تکنیکی نانوتکنولوژی

1. محصولات خود_اسمبل
2. کامپیوترهایی با سرعت میلیاردها برابر کامپیوترهای امروزی
3. اختراعات بسیار جدید (که امروزه ناممکن است)
4. سفرهای فضایی امن و مقرون به صرفه
5. نانوتکنولوژی پزشکی که در واقع باعث ختم تقریبی بیماریها ، سالخوردگی و مرگ و میر خواهد شد.
6. دستیابی به تحصیلات عالی برای همه بچه‌های دنیا
7. احیاء و سازماندهی اراضی

نانو و رشته های مختلف:
نانو تکنولوژی و معماری:

تهيه مصالح مناسب و با ويژگيهاي مورد نظر در بخشهاي مختلف ساختمان و تاسيسات و تجهيزات سرمايي و گرمايي وابسته به آن با توجه به نيازها و خواسته هاي ما ، در كاهش مصرف انرژي بصورت مستقيم و غير مستقيم نقش بسزائي خواهد داشت که نانوتکنولوژی این امر را نیز میسر خواهد نمود.
کاربرد مواد نانو ساختار در صنعت ساختمان را می توان به طور عمده به صورت های زیر بیان کرد :

1. فیلم های نانو لایه برای کاربردهای عمدتاً الکترونیکی
2. نانو پوشش های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی
3. نانو ذرات به عنوان پیش سازنده یا اصلاح ساز پدیده های شیمیایی و فیزیکی
4. نانو لوله ها که یک ماده نانو ساختار یا واضح تر یک بدنه نانو ساختار جامدی است که در آن انتظام اتمی ، اندازه کریستال های تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده است

نانو تکنولوژی و کشاورزی:

فناوری نانو قابلیت متحول ساختن صنایع غذایی و کشاورزی را با ابزارهای جدید برای درمان مولکولی بیماری‌ها، شناسایی سریع امراض، افزایش توانایی گیاهان در جذب مواد مغذی و موارد دیگری از این دست دارد. حسگرها و سامانه‌های رسانش هوشمند به صنعت کشاورزی کمک خواهند کرد تا با ویروس‌ها و عوامل بیماری‌زای دیگر برای گیاهان مقابله کند. در آینده نزدیک کاتالیزورهای نانوساختاری در دسترس خواهند بود که کارایی آفت‌کش‌ها و علف‌کش‌ها را افزایش داده و در نتیجه مقدار مصرفی آن‌ها را کاهش خواهند داد. فناوری نانو همچنین به صورت غیرمستقیم و از طریق استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و فیلترها و کاتالیزورهایی که آلودگی را کاهش داده و آلاینده‌های موجود را تمیز می‌کنند، به حفظ محیط زیست کمک خواهد کرد.
فناوری نانو در پزشکی:

نانو پزشکي عبارت است از به کارگيري فن آوري نانو براي منافع سلامت انسان و بهزيستي او، استفاده از نانو تکنولوژي در بخش هاي مختلف درماني و پزشکي انقلاب ايجاد کرده است. ذرات نانو با ابعاد 1 تا 100 نانومتر طراحي و در تشخيص، درمان و توليد ابزار و وسايل پزشکي استفاده شده اند. در حال حاضر اين امکان وجود دارد که درمان در سطح ملکولي با کمک اين ابزار تحقق يابد. بنابراين، درمان بيماري و مطالعه روند بيماري زايي (پاستور) بيماري ها نيز امکان پذير شده است
داروهايي که در حال حاضر استفاده مي شوند از محدوديت عمده اي به نام «عوارض جانبي» رنج مي برند که معمولا به علت عدم اختصاصي عمل کردن دارو اتفاق مي افتد. همچنين اثر بخشي بسياري از داروها، نيز، مثل داروهايي که در شيمي درماني سرطان يا درمان ديابت استفاده مي شوند، بسيار کم است. بنابراين، توليد داروهايي با درجه اختصاصيت بالاتر اثر بخشي را بهبود مي دهد و عوارض جانبي را به حداقل مي رساند.
در زمينه روش هاي تشخيص بيماري ها نيز، افزايش درجه حساسيت ابزارها و وسايل مي تواند کمک شاياني به تشخيص بيماري در ابتداي بيماري مي کند و بنابراين پيش آگهي بيمار و شانس درمان يا زنده ماندن بيمار افزايش مي يابد.
تازه ترین های نانو:نمایش گرهای تماسی ساخته شده از کربن:

نمایشگرهای تماسی به خاطر اینکه حاوی عناصر گران و کمیاب هستند، هنوز قیمت بالایی دارند. به همین دلیل پژوهشگران در مؤسسه آلمانی فرانهوفر تلاش می‌ کنند که از مواد خام تجدید پذ یر کم هزینه که در همه جا قابل دسترس هستند، نمایشگر تماسی جایگزینی بسازند. این نمایش گرهای تماسی جدید، حاوی نانولوله‌های کربنی هستند.
نمایشگرهای تماسی دارای الکترود نازک ویفری ساخته شده از اکسید قلع ایندیوم (ITO) هستند که در زیر سطح شیشه‌ای نمایشگر قرار دارد. این ماده برای استفاده در نمایشگرهای تماسی تا حدی ایده‌آل است، زیرا در هدایت جریان‌های کوچک عالی است و اجازه می‌دهد که رنگ‌های نمایشگر بدون ممانعت عبور کنند. اما یک مشکل کوچک وجود دارد، مقادیر کمی از ایندیوم در جهان وجود دارد. سازندگان افزاره ‌های الکترونیکی بیم دارند که در دراز مدت وابسته به قیمت‌هایی شوند که تهیه‌کنندگان این ماده تعیین می‌ کنند.
بنابراین صنایع خصوصی علاقه زیادی دارند که جایگزینی برای اکسید قلع ایندیوم پیدا شود. اکنون پژوشگران مؤسسه فرانهوفر موفق شده‌ اند که برای این الکترودها، ماده ‌ی جدیدی استفاده کنند که همان کارایی اکسید قلع ایندیوم را دارد و علاوه بر آن بسیار ارزان‌ تر نیز است.
اجزاء ‌اصلی این ماده نانولوله‌های کربنی و پلیمرهای ارزان قیمت هستند. این ورقه الکترودی جدید از دو لایه تشکیل شده است. یکی از این لایه‌ها، حامل بار است که یک ورقه نازک ساخته شده از پلی‌ اتیلن ‌ترفتالات (PET) ارزان ‌قیمت می ‌باشد. این پلیمر برای ساخت بطری ‌های پلاستیکی استفاده می ‌شود. سپس ترکیبی از پلیمرهای رسانا و نانولوله ‌های کربنی اضافه می‌ شود. این ترکیب به ‌صورت یک محلول به لایه ‌ی PET اضافه می ‌شود که بعد از خشک شدن، تشکیل یک فیلم نازک می ‌دهد.
در مقایسه با اکسید قلع ایندیوم، این ترکیبات پلیمری دوام چندانی ندارند، اما نانولوله‌های کربنی آنها را بادوام می ‌کنند.این پژوهشگران نتایج تحقیق خود را در کنفرانس و همایش بین‌ المللی فناوری ‌نانو در توکیو ارایه کردند.
ساخت اولین نانوپردازنده های قابل برنامه ریزی جهان
کاشی‌ ‌های نانوسیمی توانایی انجام کارهای منطقی و ریاضی را دارند و کاملاً مقیاس ‌پذیر می ‌باشند. مهندسان دانشگاه هاروارد اولین نانوپردازنده قابل برنامه‌ ریزی جهان را ساخته و به نمایش گذاشته‌ اند. نمونه اولیه این سیستم رایانه ‌ای جدید، بیانگر یک گام مهم در راستای ارتقای پیچیدگی مدارهای رایانه‌ ای است که می‌ توانند از مولفه‌ های نانومقیاسی سنتزی، آرایش یابند.
چارلز لایبر، از دانشگاه هاروارد و یکی از این محققان، می ‌گوید: "این کار نشان‌ دهنده یک پرش کوانتومی به سوی افزایش پیچیدگی و عملکرد مدارهای ساخته شده از روش ‌های پایین به بالا است و به ‌همین خاطر نشان می ‌دهد که این نمونه پایین به بالا، که با روشی که امروزه مدارهای تجاری از آن ساخته می ‌شود، متفاوت است، می‌ تواند در آینده در ساخت نانوریزپردازنده‌ها و سایر سیستم‌ های مجتمع مورد استفاده واقع شود".

تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با رنگ مصنوعی از یک نانو پردازنده نانوسیمی قابل برنامه ریزی که روی طرحواره یک ساختا رمدارنانو ریز پردازنده قرار گرفته است.

این کار به خاطر پیشرفت‌ های انجام شده در طراحی و سنتز آجربناهای نانوسیمی امکان‌ پذیر شده است. اکنون این مولفه ‌های نانوسیمی نشان گر تکرارپذیری مورد نیاز برای ساخت مدارهای الکترونیکی عملکردی هستند و همچنین این کار را در اندازه ‌ها و موادی انجام می ‌دهند که انجام آنها با رهیافت‌ های بالا به پایین متداول بسیار مشکل است.
علاوه براین، این ساختار کاشی‌ کاری شده بسیار مقیاس‌ پذیر است و به‌ همین خاطر اجازه آرایش نانوریزپردازنده ‌های بزرگ ‌تر و با خواص عملکردی بیشتر را می ‌دهد. ویژگی دیگر این پیشرفت آن است که مدارهای موجود در این نانوپردازنده‌ها، با لحاظ کردن اندازه کوچک آنها، توان مصرفی بسیار کمی دارند. این به این دلیل است که سوئیج های ترانزیستوری آن ها «غیرفرار» هستند. این بدان معناست که برخلاف ترانزیستورهای موجود در مدارهای ریزرایانه ای متدوال، همین که این ترانزیستورهای نانوسیمی برنامه ‌ریزی شوند دیگر هیچ نیازی به توان الکتریکی اضافی برای نگهداری آنها نخواهد بود. این محققان نتایج خود را در مجله ‌ی Nature منتشر کرده ‌اند.

ساخت قوی ترین میکروسکوپ نوری در دنیا

دانشمندان در دانشگاه منچستر قوی ترین میکروسکوپ نوری در دنیا را تولید کرده اند. این میکروسکوپ می تواند به درک دلیل بسیاری از بیماری ها و ویروس ها کمک کند. این پژوهش گران میکروسکوپی ساخته اند که رکورد کوچک ترین اشیایی را که با چشم می توان دید، شکسته است و بر محدودیت تئوری میکروسکوپ های نوری غلبه کرده است.

تا قبل از این با میکروسکوپ نوری استاندارد فقط می توانستید اشیایی با اندازه های در حد یک میکرومتر را به وضوح ببینید اما اکنون پژوهشگران دانشگاه منچستر با ترکیب یک میکروسکوپ نوری با یک میکرو کره شفاف بنام نانوسکوپ میکروکره ای، می توانند اشیایی با اندازه هایی 20 برابر کوچک تر (50 نانومتر) را با نور طبیعی ببینند این دقت مافوق حد تئوری میکروسکوپ نوری است.رسیدن به این دقت بالای میکروسکوپ نوری بدین معنی است که این دانشمندان به طور بالقوه می توانند داخل سلول های بشری و ویروس های زنده را بررسی کنند و برای اولین بار آنچه که سبب این ویروس ها می شوند، را مشاهده کنند.
میکروسکوپ های کنونی که قابلیت بررسی اجسام ریز این چنینی را دارند، میکروسکوپ های الکترونی هستند که با آن ها بجای بررسی ساختار یک سلول فقط می توان سطح آن را مشاهده کرد و هیچ ابزاری وجود ندارد که بتوان با آن یک سلول زنده را مشاهده کرد.
این دانشمندان اکنون باور دارند که آن ها می توانند این میکروسکوپ را برای شناسایی تصاویر بسیار ریزتر در آینده استفاده کنند. از نظر تئوری در اندازه اشیایی که می توان با این روش جدید مشاهده کرد، هیچ محدودیتی وجود ندارد.این سیستم نانو تصویربرداری جدید بر گرفتن تصاویر مجازی میدان- نزدیک نوری ( که عاری از تفرق نوری هستند) و تقویت آن ها با استفاده از یک میکروکره استوار است. این میکروکره، ذره کروی ریزی است که به وسیله یک میکروسکوپ نوری استاندارد برزگ نمایی می شود.
این پژوهش گران جزییات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله ی Nature Communications منتشر کرده اند.

[setayesh shb]

در مورد نانو الماس
مطلب کامل رو از سایت زیر دریافت کنید:

http://www.tebyan.net/newindex.aspx?...ationid=663632

الماس، مهمترین ساختار سرامیکی تک عنصری و یکی از سخت ترین عناصری است که از کربن خالص تشکیل شده و به طور طبیعی تحت فشارهای زیاد اعماق زمین و در زمانی طولانی شکل می گیرد. اما می توان آنرا به طور مصنوعی در زمانی بسیار کوتاه تر و به کمک فرآیند فشار بالا دما بالا که اساسا تقلیدی از فرآیند طبیعی شکل گیری الماس می باشد، تولید کرد. در سالهای اخیر پیشرفت های شگرفی در تولید الماس حاصل شده که نتیجه آن، تولید الماس هایی در ابعاد نانومتر بوده که به علت داشتن خصوصیات بسیار عالی مکانیکی، حرارتی، نوری و عایق بودن، کاربردهای متنوعی را در صنایع مختلف به خود اختصاص داده است. در این مقاله کاربردهای نانوالماس در صنعت لاستیک، ساخت ابزار برش، همچنین استفاده از آن به عنوان نیمه رسانا مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

کاربردهای نانوالماس
هنری فورد نخستین کسی بود که پی برد با وجود هزینه زیاد اولیه، الماس در حقیقت ارزان ترین ساینده صنعتی برای استفاده دراز مدت است. صنایع تراش و ماشین ابزار، شیشه و عینک سازی ها از اولین صنایعی بودند که از الماس استفاده کردند. الماس های بزرگتر در مته های الماسی کاربرد دارند که در اکتشافات مواد معدنی، در استخراج کانی ها و در حفاری های چاه های نفتی و گازی استفاده می شوند. صنعت الکترونیک و برق هر دو از مصرف کنندگان الماس اند. چاپگرهای نساجی از الماس برای برش الگو و نیز دندانپزشکان و پزشکان برای برش ظریف استخوان و بافت ها استفاده می کنند.
از نظر کاربرد، می توان الماس را به انواع صنعتی جواهری و بالاس تقسیم کرد که نوع بالانس در حفاری صنعتی به کار می رود. ترکیبات و خصوصیات فیزیکی منحصر به فرد الماس، آنرا جز مواد با تحمل بالا قرار داده است.
ویفرهای الماس در پنجره های لیزر کاربرد دارد که نیازمند سطحی بسیار صاف و با ضریب جذب پایین است. الماس برای پنجره های لیزرهای با قدرت بالای Co2 به کار می رود. همچنین برای پنجره های عبور دهنده طول موج های کوچک الکترومغناطیسی برای ژیروترون و کلیسترون های قدرت بالا، پخش دی الکتریک برای طول موج های کوچک و موج های میلیمتری(CVD) و در استحکام چرخ ها و لاستیک ها استفاده می شوند.
استفاده از نانوالماس به عنوان نیمه رسانا
استفاده از الماس به عنوان نیمه رسانا نیز نیازمند شرایط ویژه ای مثل درجه خلوص فوق العاده بالا و جایگزینی فعال اتم ها به لحاظ الکتریکی برای ایجاد گذرگاه الکتریکی در وسیله مورد نظر است. اما الماس های طبیعی با اینکه دارای کیفیت جواهری بسیار ارزشمند هستند، به خاطر نقص ها، ناخالصی ها و ساختار ضعیفشان برای مصارف الکترونیکی نامناسبند. البته با کنترل شرایط سنتز می توان الماس ها ی مصنوعی با شرایط کاملا دلخواه تولید کرد که در کاربردهای الکترونیکی پرقدرت از سلفون ها گرفته تا کامپیوترهای شخصی وخطوط ارتباطی قابل استفاده هستند. به گفته جیمز باتلر یکی از شیمیدانان آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی آمریکا، سه مشکل عمده بر سر راه استفاده از الماس های طبیعی در کاربردهای الکترونیکی وجود دارد، قیمت گران و عدم خلوص الماس های طبیعی. افزون بر این هیچ دو سنگی دقیقا شبیه هم نیستند و خواص منحصر به فرد در هریک می تواند مشکلاتی را در مدارهای الکترونیکی به بار آورد. آخرین مشکل در استفاده از الماس برای کاربردهای الکترونیکی و کامپیوتری، نیاز به دو نوع الماس یعنی سنگهای نوع n و p برای هدایت الکترونیکی است. در مدارهای مجتمع باید از هر دو نوع الماس نیمه رسانای n و p استفاده کرد اما الماس های نوع n به طور طبیعی وجود ندارد و الماس های نوع p، به قدری نادرند که هیچ راه مقرون به صرفه ای برای استفاده از آنها پیدا نشده است. به هر حال الماسهای مصنوعی این مشکلات را برطرف می کنند. به گفته رابرت لینارس بنیانگذار کمپانی آپولو دیاموند،(برای مثال) می توان با افزودن ناخالصی فلز بور به الماس، نیمه رسانای نوع p را تولید کرد. به طور مشابه دانشمندان می توانند با افزودن فسفر به الماس بیرنگ، الماس نوع nرا نیز تولید کنند. برای استفاده از الماس نیمه رسانا در دستگاه های الکترونیکی پر قدرت نیاز به ترکیبی لایه ای از این دو نوع الماس است. امروزه نیمه رساناهای بسیاری مثل سیلیکون در گستره وسیعی از دستگاه های الکترونیکی به کار می روند. اما الماس با توجه به دامنه تغییرات حرارتی و سرعت فوق العاده اش، عنوان دومین نیمه رسانای برتر جهان را به خود اختصاص می دهد. الماس با داشتن چنین ویژگیهایی و به خصوص امروز که آزمایشگاه ها قادر به تولید سنگ های خالص و ناخالص کنترل شده هستند، می تواند پایه گذار انواع بسیار جدیدی از دستگاه های الکترونیکی پرقدرت باشد.
به عنوان برخی از کاربردهای عملی الماس می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- لوازم الکترونیکی ولتاژ و توان بالا مثل ترن های سریع
- دستگاه های فرکانس بالا مثل رادارهای پرقدرت و ایستگاه های مخابراتی سیار
- دستگاه های میکرو و نانوالکترومکانیکی مانند ساعتها و فیلترهای تلفن همراه
- آشکارساز پرتوهای پر انرژی مثل پرتوسنج های پزشکی
- اپتیک و لیزرهای پرقدرت مانند آنچه در کابل و خطوط تلفن یا پنجره شاتل های فضایی به کار می رود.
- الکترودهای الماسی مقاوم به خوردگی که می تواند محیط های آلوده را پاک کند.
کاربرد ساختارهای نانومتری الماس در لاستیک
الماس نانومتری به طور گسترده ای در کامپوزیت ها از جمله لاستیک در مواد ضد اصطکاک و مواد روانکار به کار می رود. این ساختارهای نانومتری الماس، دارای خواص برجسته ای هستند. از جمله این خواص می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1.ساختار کریستالی
2.شکل کاملا کروی
3.ساختمان شیمیایی بسیار محکم
4. فعالیت جذب سطحی بسیار بالا
در روسیه الماس نانومتری با درصدهای مختلف به لاستیک طبیعی، لاستیک پلی سوپرن و لاستیک فولرین برای ساخت لاستیک هایی که در صنعت کاربرد دارند، مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزودن ساختارهای نانومتری الماس به لاستیک ها خواص آنها به شکل قابل توجهی بهبود می یابد. از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. چهار الی پنج برابر شدن خاصیت انعطاف پذیری لاستیک؛
2. افزایش دو الی پنج برابری میزان استحکام؛
3. خاصیت مقاومت در برابر گسیختگی آنها در دمای بالا و پایین به اندازه بسیار زیادی بهبود می یابد؛
4. افزایش دمای اشتعال لاستیک، با وارد نمودن این نانوذرات شاهد افزایش دمای اشتعال و افزایش استحکام مکانیکی در لاستیک خواهیم بود که از دلایل اصلی آن حذف مقادیر زیادی دوده است؛
5. کاهش وزن لاستیک، با افزودن حدود 3 الی 5 درصد نانوذره پرکننده به لاستیک استحکام مکانیکی معادل با 40 تا45 درصد دوده و نیز کاهش وزن به مقدار قابل ملاحظه ای بدست می آید؛
6. افزایش مقاومت در مقابل نفوذپذیری گاز، این نانوکامپوزیت ها به علت ضریب عبوردهی کم نسبت به گازها به ویژه هوا می توانند در افزایش مقاومت در برابر نفوذ و عبور گازها مفید باشند؛
7. افزایش مقاومت سایشی لاستیک؛ با افزایش نانوذره های پرکننده به لاستیک امکان افزایش مقاومت سایشی لاستیک وجود دارد.

[محسن آزماینده]

برای تولید نانو، روشهای متعددی وجود دارد که در شرایط فعلی روشهای بالا به پایین و هیدروترمال کارآمدترین روشها هستند(در کشور ما)

در روش بالا به پایین با یک آسیای مناسب ابعاد ذره تا حد زیر 100 نانو کم می شود که به آن فعال سازی مکانیکی میگویند. دلیل اصلی فعالیت مکانیکی افزایش سطح ویژه مواد است که موجب تغییراتی در خواص فیزیکی و شیمیایی است.

امکان استفاده از ابزار متعارف خردایش شبیه آسیای گلوله ای معمولی (که در اگثر آزمایشگاه های مهندسی خردایش موجود است) به جای آسیای مخصوص(آسیای سیاره ای) وجود دارد. در این حالت زمان و شدت خردایش باید افزایش یابد.

[hossien]

سلام
تشکر می کنم چنین موضوعی راه اندازی نموده اید.

تا اینجا توضیحاتی در مورد فناوری یا دانش نانو دادین و همچنین راه تولید آن را اما یک فلسفه بررسی نشده.
چرا نانو ؟
آیا بشر توانایی نداشت از نانو فراتر برود؟
نانو چه تغییراتی ایجاد می کند که خواص و .... مواد تاثیرگذار هست؟

خوشحال میشم ابتدا به این سوالات پاسخ دهید یا دوستان نظر خودشان را بگن و وارد مباحث روز تکنولوژی نانو با کمک هم شویم.
با تشکر

[معمار حانیه]

خب دوست عزیزمون مقداری درباره معماری توضیح دادن حالا من یکمی به اطلاعات می افزایم.

کاربرد فناوری نانو را می توان در همه جنبه های زندگی بشر مشاهده نمود .اثر این فناوری ،در صنایع حمل و نقل ،داروسازی ،ارتباطات ،و ازهمه مهمتر در معماری قابل مشاهده است .استفاده از فناوری نانودر معماری بسیار گسترده است .از مراحل اولیه طراحی و کروکی های ساده گرفته تا مراحل نهایی و لمس فیزیکی نازک کاری ها استفاده از نانو قابل مشاهده است .این کاربرد را بویژه می توان در انتخاب مصالح مناسب یافت که این انتخاب ،به گونه ای انجام می شود که نه تنها بازتابی از ایده ها و تصورات طراحی باشد ،بلکه تاثیر عمیقی نیز بر روش تفکر و اندیشه معمار داشته باشد.این تنوع تصمیم گیری ،به کمک طیف گسترده ای از گزینه هاست که نانو فناوری برای طراحان باز کرده است .در واقع نانو معماری ،تلفیق فناوری نانو با معماری است که با استفاده از محصولات نانو ،نانو مواد ،نانو ارتباطات و حتی اشکال و فرم های نانو میسر می شود .نانو معماری به معنای ایجاد تحول در معماری با توجه به انقلاب فناوری نانو در قرن بیست و یکم است .کاربرد فناوری نانو در معماری ،گسترده وسیعی از مصالح و تجهیزات را در بر می گیرد که هدف از آن ،عینیت بخشیدن و عملی کردن بسیاری از نظریه هاست (نظریه هایی که ممکن است پیش از این به عرصه عملی راه نیافته بودند).

فناوری نانو ،مارا یک قدم به داشتن مصالحی که ویژگی های مطلوبمان را داشته باشد نزدیک تر می کند .مصالحی که ویژگی های منحصر به فرد ویژه ای دارند و مهندسان را از مصالح قدیمی که مشکلات متعددی هنگام استفاده از آنها در فرآیند ساخت و ساز بروز می دهد جدا می کند .شاید بتوان مهمترین کمک فناوری نانو در عرصه مواد ومصالح ساختمانی را کمک به مصرف مواد اولیه و انرژی کمتر برشمرد .از نقطه نظر اقتصادی و همچنین از منظر مسائل زیست محیطی ،استفاده بشر از فناوری نانو در دراز مدت ،می تواند برگ برنده او باشد .

گروه اپکس با همکاری اساتید به نام دانشگاهی در زمینه نانو در حال حاضر تمرکز خود را بر تهیه ترکیب نانو مواد مناسب برای محافظت از نماهای ساختمانی ،مطابق هر سفارش با توجه به شرایط محیطی و آب و هوایی قرار داده است .و امید دارد با بالا بردن مقاومت مناسب نماهای ساختمانی در مقابل ذرات آلاینده و نور آفتاب ،با ارائه ترکیب مناسب برای هر پروژه گام موثری در بهبود منظر شهری و صرفه جویی اقتصادی مشتریان محترم داشته باشد .

منبع: http://apexgroup.ir/services/nano

[معمار حانیه]

تاثیرات نانو تکنولوژی بر آینده معماری


چکیده این مقاله بخشی از مطالعات نگارنده در ارتباط با تاثیرات نانوتکنولوژی بر آینده معماری را ارائه می دهد . در ابتدا جنبه های کاملاً علمی موضوع مورد بررسی قرار می گیرد و با جستاری در مبانی و مفاهیم پایدار معماری و گفتار بزرگان معماری جهان، درگیری موضوع با معماری روشن می شنود و در آخر نیز با ارائه ی نمونه ای از دستاوردهای این تکنولوژی، به معرفی ویرگی ها و افق هایی که در پیش روی معماران است،می پردازد .همچنین،دراین نگارش علل اهمیت موضوع با نگاهی به تاثیرات مثبت و منفی و آثار جانبی این تکنولوژی از دید متخصصین امر بیان می شود. دانشمندان و محققین پیش بینی می کنند که نانو تکنولوژی محدودیت هایی مثل استانداردها و ترکیبات غیر قابل بازگشت، همانند بتن و آجر را از سر راه طراحان بر خواهد داشت و مفاهیم معماری را دچاردگرگونی خواهد کرد . با وجود این،مطالعات نشان می دهند نانومواد که در مقیاس نانو قدرت پخش وواکنش پذیری بالایی دارند ، بی خطر نیستند. نانوتکنولوژی نیز مانند هر فناوری پیشرفته دیگر نیز به خودی خود خیر یا شر محسوب نمی شنود؛بدیهی است هر چه قابلیت ها و تو انایی های یک فناور بیشتر باشد،اهمیت کنترل و به کارگیری آن در جهت کمک به ارتقاء زندگی انسان ها نیز مهمتر خواهدبود.
واژه های کلیدی:
نانوتکنولوژی، طراحی معماری، معماری آینده ، نانوخانه.
مقدمه
از آغاز قرن 19 با پیشرفت جهشی و سریع علم و در پی آن رشد عظیم صنایع دست ساز بشر، که از آن تحت عنوان انقلاب صنعتی یاد می شود ، جهان وارد عرصه ی جدیدی از زندگی خود شد . فناوری با گام های بلند به پیش آمد ودر محیط زندگی انسان اثرات و تبعات غیر قابل انکاری به جای گذاشت. به دنبال این تحولات، در ابتدای هزاره سوم میلادی، تکنولوژی از جنس نانو، نوید انقلاب صنعتی را می دهد که از آن به عنوان موج چهارم انقلاب صنعتی یاد می شود . این فناوری در سطوح و گرایشات مختلف، مانند : علوم مهندسی، علوم پایه، پزشکی، محیط زیست و ... به کار گرفته می شود .
نانوتکنولوژی، به اعتقاد محققان واساتید مراکز آموزش عالی کشور، از آنجا یی که در آینده ای نه چندان دور همه ی اشیا برمبنای اجرایی در مقیاس نانوبنا شد ه و خواص آنها در آن مقیاس شکل می گیرد و نانوتکنولوژی تولید همه ی اشیای دست ساز بشر را دچار تحول خواهد کرد ، بر این اساس ورود تمام کشور ها از جمله ایران به این عرصه اجتناب نا پذیر است. بنابراین وبا توجه به پیامدها ودستا وردهای این تکنولوژی، تغییر و تحول مصالح ساختمانی و تکنولوژی ساخت امری امکان پذیر به نظر می رسد و بایستی از هم اکنون تاثیرات آن بر معماری مورد بررسی قرار گیرد .
البته با توجه به اینکه نانوتکنولوژی در مرا حل اولیه برای جهانی و فراگیر شدن در بین تمام رشته ماست، مطالب بیان شده تنها نقطه ی شروعی بر این تحولا ت در عرصه معماری می باشد .
نانوتکنولوژی چیست؟
نانوتکنولوژی نامی است که به یک نوع فناوری تولیدی اطلاق می شود . همان طور که ازنامش پیداست زمانی محقق می شود که توانایی ساختن اشیاء ازاتم ها وجود داشته باشد ودراین صورت تو انایی آرایش دوباره مواد با دقت اتمی را به وجود می آورد (اخوان و دیگران، 1380،1)
هدف نانوتکنولوژی ساختن مولکول به مولکول آینده است. همان طور که وسایل مکانیکی نیرویی فراتر از نیروی فیزیکی انسان تولید می کنند ، علم نانوو تولید در مقیاس اتمی هم سبب می شود تا انسان پا را فرا تر ازمحدودیت های اندازه ای که به طور طبیعی موجود است، بگذارد و درست بر روی واحد های ساختاری مواد ، جایی که خاصیت مواد مشخص می شود ، تغییراتی انجام دهد .
ماهیت نانوتکنولوژی،توانایی کارکردن درترازاتمی،مولکولی و فراتر از آن در ابعاد بین 1 تا 100 نانو متر، با هدف ساخت و دخل و تصرف درچگونگی آرایش اتم ها یا مولکول ها و با استفاده از مواد ،وسایل و سیستم هایی با توانایی های جدید ، می باشد . دراینجا برای درک بهتر این مقیاس مثالهایی ذکر می شود .
یک مو لکول آب دارای قطری حدود یک نانومتر است. قطر یک نانولوله تک لایه 2/1 نانومتر می باشد . کوچک ترین ترانزیستورها به اندازه20 نانومترهستند . مو لکول دی ان ای ، 5/2 نانومترپهنا دارد وپروتئین ها بین 1 تا 20 نانومترهستند (دبیرخانه همایش نانوتکنولوژی، 1380،3-2)
همان طور که گفته شد ، همه مواد و سیستم ها ساختار زیر بنایی خود را در مقیاس نانو ترتیب می دهند و هدف نانو تکنولوژی تغییر این ساختارها و رسیدن به بازدهی بیشتر مواد حاصل ازاین فرایند می باشد.
نانوتکنولوژی وطراحی معماری
در آینده بزرگ ترین طرح ها برای ساختن محیط اطراف، خیلی خیلی کوچک خواهد بود(لمیت ودیگران، 1380،16)
طرح های کوچک ارائه شده در مقوله نانوتکنولوژی و تاثیرات آن بر ساختار محیط اطراف انسان را می توان در سه مرحله پیش بینی می شود :
نخست اینکه نانوتکنولوژی در طراحی معماری امروز چه نقشی بازی می کند ؟ تعدادی مصالح با ساختار مهندسی نانو هم اکنون قابل دسترس معماران و سازندگان برای استفاده در ساختمان ها وجود دارد ، که تغییر و تحول ساختمان ها با به کارگیری این مصالح بسیار مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. برخی از نمونه محصولات که در دست تولید است، شامل لایه‏های نازک و شفاف محافظ پنجره‏ها که در برابر خراش مقاوم هستند و به صورت خودکار با دریافت پرتو ماوراء بنفش خورشید و باران خود را تمیزمی کنند ، شیشه هایی که رنگ خود را با کاهش یا افزایش حرارت محیط، تغییرمی دهند و نور محیط را تنظیم می کنند و بتن های مقاوم در برابر ضربه های ناگهانی و ترک خوردگی، می باشند؛ و با وجود این که گر انقیمت هستند و هنوز به تولید انبوه نرسیده‏اند، در برخی از ساختمان‏ها ،به طور مثال در ساختمان ملی استاندارد و تکنولوژی در مریلند آمریکا ، به کار رفته اند.
دوم اینکه با نگاهی فراتر، تلاش امروز متخصصین نانوتکنولوژی دست آوردی را در 15 تا 0 2 سال آینده به وجود خواهد آورد که نمونه بارز آن نانو لوله های کربنی است که استحکام و قابلیت انعطاف پذیری بی نظیری را برای ساختمان ها به ارمغان می آورد و راهنمایی برای ساخت فرم های جدید ، عملکرد های تازه و ارتباط نوین بین مردم، ساختمان و محیط را نوید می دهد .
و سوم، در افق های دور دست می توان دید که تاثیر فراگیر نانوتکنولوژی در زندگی بشر و نحوه ارتباط او با محیط اطراف و ساختمان‏ها اجتناب ناپذیر و غیر قابل تصور خواهد بود . پوست های محافظ در برابر خورشید ، دیوار های نامرئی و کپی سازی ساختار های زاینده، همگی در قلمرو امکان قرار می گیرند . تحولات اجتماعی،اخلاقی و محیطی نیز جدای این سیر تحول کننده، نخواهد بود (Elvin,2003,100-105)
نانوتکنولوژی با تغییر ساختار زندگی انسان، تحولات بنیادی را ایجاد می کند . به عنوان مثال اگر فردی دارای پوست محافظ در برابرحرارت خورشید باشد ، آینده ساختمان ها چه می شود؟ و یا اگر دیوار ها و پشت بام ها ازکاغذ های نازک نامرئی عایق رطوبت پوشیده شوند ، زندگی انسان با محیط اطراف چه ارتباطی خواهد داشت؟ شاید برخی از پیش گویی ها در مورد فناوری نانو اغراق آمیز به نظر برسد ، ولی هدف فهایی آن ساختن جزء به جزء مواد با خواص متنوع می باشد .
سخن معروف وینستون چرچیل، سیاستمدار انگلیسی، که می گفت: « ساختمان هایمان را شکل می دهیم و ( متقابلا ) ساختمان ها ما را شکل می دهند». قبل از شناخت علم نانو بوده ولی شاید قدرتش را در تغییر شکل ساختمان و به تبع آن انسان را به روشنی پیش بینی کرده باشد ، که چگونه با تسلط نانوتکنولوژی بر مواد اولیه خلق فضاها (مصالح) و قدرت بی نظیری که در اختیار معما ران برای طراحی ناهمگن ها قرار میدهد ، شکل زندگی انسان و ارتباط با دنیای اطراف او را دگرگون خواهدکرد . بنابراین تلاش امروز متخصصان و طراحان جهت ارزیابی دست آوردهای این علم در زمینه های فردی، اجتماعی، اخلاقی و ... ، کاملا ضروری به نظر می رسد ، زیرا که پیکره بندی یک نمونه ی سالم و شایسته بشراز محیط زندگی او، با تفکرا ولیه، گفتگو و نتیجه گیری، کمکی شایان به توسعه آگاهانه این علم در آینده خواهد نمود.
نانومعماری،معماری منعطف و سازگار با محیط
معماری اورگانیک که توسط فرانک لوید رایت به عنوان سازگاری ساختار ساختمان ها بر اساس قرارگیری در طبیعت تعریف شده، امروز در قالب معماری پایدار و افق جدید آن، نانوتکنولوژی مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.
رایت بر این عقیده بود که شکل معماری باید ازبطن طبیعت اشیاء به وجود آید و هر شی نیز به نوبه خود دارای یک زبان خاص برای تکلم و بیان احساس می باشد . به طور مثال تناسبات، چیدمان و بافت آجرخانه روبی ،گستردگی برروی افق را در یک زمین وسیع نشان می دهد . آجر پخته شده از طبیعت بر آمده و دوباره به آن باز می گردد . حال زمانی را تصورکنید که مصالح تشکیل دهنده خانه به قدری کوچک باشد که تنها با پشم مسلح دیده شود ، آنگاه تصور کنید که ارتباط بین اشکال، انسان و محیط بگونه تغییر خواهد کرد .
از آنجا که با استفاده از دستاوردهای نانوتکنولوژی یک شیء- ساختمان در زمان ها و مکان های مختلف می تواند رفتارهای متفاوتی از خود نشان دهد-سخت و غیر قابل انعطاف و یا نرم و سیال- تئوری های شناخت مواد به طور کلی دگرگون می شوند .
در واقع مصالح، هویت ثابت خود را از دست می دهند و دیگر معماری تعریف محدودی در زمان و مکان نخواهد داشت.
رفتار سازه ها و ساختمان ها کاملا عملکردگرا و زمینه گرا می شوند . آنها قادر خواهند بود که با انواع دماها ، جریان های هوا ، مصرف انرژی و دیگر شرایط اقلیمی، زمین شناسی و ... ، هوشمندا نه وفق داده شوند . تمام این شرایط نیز توسط برنامه ریزان طراحی به صورت داده های خام به ساختمان و سازه آن داده می شود تا در صورت مواجهه با تغییر هر عامل موثر بر شرایط زندگی انسان، در جهت رسیدن به محدوده آسایش او، در محیط سازکار شوند .
یک ساختمان هوشمند ، ساختمانی است که خود فکر می‏کند و با سنجیدن نیازهایش در جهت رفع آنها گام بر می دارد . اما ، آیا این جواب سوال لویی کان است که پرسید: « این ساختمان چه می خواهد باشد ؟». معماران معتقدند که ساختمان ها با آنها صحبت می کنند و نیازها و نقاط ضعف خود را به آنها می گویند ؟ ولی اگرساختمان ها دارای هوش مصنوعی باشند ، بدون مشورت با معمار، خود را هرگونه که محیط طلب کند ، سازگار می کنند .
کرزوی - یکی ازمحققان نانوتکنولوژی و تاثیرات آن برمحیط زندگی انسان- پیش بینی می کند که در قرن آینده انسان ها مهمان وساختمان ها، خود سا کنان وصاحبان اصلی خواهند بود . او معتقد است که استفاده زیادتر از این مصنوعات نسبت به طبیعت،در آینده افزایش خواهد یافت. بناهای آینده ممکن است که هیچ شباهتی به ابنیه قرن حاضر نداشته باشند . معماری گذشته و سنتی اصولا به دور انداخته می شود ، زیرا که معیارهای محدود کننده ی آن نقشی در ساختمان های آینده نخواهد داشت. طبق نظر کرزوی زمان ساخت و ساز نیز در حال حاضر طولانی تر بوده که به مرور زمان کاهش خواهد یافت. واضح است که دستاورد نانوتکنولوژی در آینده بشریت بسیار مهم تر از سرنوشت دیگر صنایع است. تغییرو تحولات در عرصه معماری، در بعضی کشورها ، به خصوص کشورهای پیشرفته و در حال توسعه- به طور مثال در اکثر ساختمان هایی که در دبی ساخته می شوند - نقش پر رنگ این تکنولوژی را نشان می دهد . معماران گرچه به ندرت اخلاقیات را قبل از زیبا یی و جذابیت بنایشان در نظردارند ، ولی توجه خاص به تکنولوژی که جوابگوی بسیاری از ناتوانایی های آنانست را هرگز در دفتر طراحی جا نخواهند گذاشت. با وجود این، اگر هدف معماری فقط خلق اشکال بدیع باشد ، به نظر می رسد که در آینده ای نه چندان دور، معماری به معمار احتیاجی نخواهد داشت.
مدرک بی واسطه و مستدل برخورد مستقیم نانوتکنولوژی و معماری، مصالح ( تولیدات فیزیکی) هستند که عموما کاربری های گوناگونی به ساختمان ها می بخشند. چنین مصالحی، امکانات تازهای را برای تکمیل و بهبود شیء معماری و اندیشیدن درباره ی شکل جدیدی از زندگی، به وجود می آورند (Rennie,2008,8)
اکنون این سوال مطرح می شود که با مصالحی که تو انایی تغییرو تطبیق بگالی، بافت، شکل، رنگ، حجم و حالت را با محیط دارند، نقش ثابت معماری به عنوان ماهیت فیزیکی که روابط اجتماعی را شکل می دهد ، چه خواهد شد ؟ در این صورت، زمان و مکانی که بر شی معماری مترتب است . یعنی تاریخ و اصالت معماری. ثابت نخواهد ماند و با تغییر محیط اطراف در هر زمان و مکانی متحول خواهد شد .
نقش معماران به عنوان طراحان آینده
در آوریل سال 0 0 0 2 ، بیل جوی ، مقاله ای در یک مجله با عنوان «چرا آینده به ما نیاز ندارد ؟» به چاپ رسانید . جوی در آن مقاله به تکنولوژی هایی از قبیل رباتیک، علم نانو و هوش مصنوعی اشاره می کند و آنها را تهدیدی برای انسان می داند و بیان می دارد که لغزش، با استفاده هر چه بیشتر از ماشین آلات، عمیق تر خواهد شد . او میگوید این تکنولوژیست که در آینده تکلیف بشر را روشن می کند و دنیا بدون آن غیر قابل ادامه خواهد شد و سرانجام ماشین ها به این نتیجه می رسند که دنیای انسان غیر ضروریست و این در حالی است که انسان بدون ماشین نمی تواند زندگی کند . آن روز چه اتفاقی رخ خواهد داد ؟ البته نظریه جبری جوی موافقی پیدا نکرد ، زیرا که دانشمندان زیادی در این قلمرو مشغول فعالیت هستندتا این فاصله نگران کننده بین ماشین آلات و انسان را در محدوده ایمن کنترل کنند .
تکنولوژی جدید تکامل تدریجی طراحی و تولید را در دهه ی گذشته بر عهده داشته است. این تکنولوژی محدودیت هایی مثل استاندار دها ، ترکیبات غیر قابل بازگشت همانند بتن و آجر، استیل، میخ و اتصالات و ... را از سرراه طراحان برخواهد داشت و مفاهیم معماری را دچار دگرگونی خواهد کرد . (Olson,2000,933-998) عملکرد ، استحکام و زیبایی، سه اصل ویتروویوس که در هر برهه از زمان تعریفی داشته، با ظهور این تکنولوژی در شکلی جدید معنا پیدا می کند و هندسه فضایی در قالب مو لکول ها و اتم ها ایستایی ساختمان را تامین خواهند کرد. این یک رویای علمی تخیلی نیست، زیرا که علم نانو خیلی سریع تر از یک واقعیت رخ خواهد داد (Elvin,2003,98-99)

نانوساختارها تلاش بی وقفه طراحان و معماران برای رسیدن به فرم های جدید ، سازگار با محیط و عملکرد گرا را به نتیجه می رساند. در آینده ساختمان ها را می توان با وارد کردن اعداد ، ابعاد و اندازه ها ، موقعیت زمین، جهت باد و دیگر پارامترها، طراحی و اجرا کرد .اما فرض بر این است که طراح این فرایند را کنترل کند ، زیرا که بدون کنترل او، نیروی غیر قابل پیش بینی درحین فرآیند خودکار- براساس نیرو های بین اتم ها و مو لکول ها- بی نظمی را جایگزین نظم حاکم خواهدکرد .
بهترین دانشمندان، مهندسین، معما ران و طراحان استرا لیایی در یک کار گروهی یک نانو خانه را، با استفاده از مصالحی که با تکنولوژی نانو بدست آمده است، احداث کردند.در دانشگاه تکنولوژی سیدنی به بررسی روابط، عملکردها، مصالح وطرح نانو خانه پرداخته شد . سوالاتی نیز قبل از طراحی این بنا مطرح بود ، از جمله این که:
چرا یک خانه؟ زیرا که خانه اولین سرپناه بشر بوده و همه، مفهوم خانه را به راحتی درک می کنند و در این زمینه به روشنی می توان تاثیرات نانو تکنولوژی بر معماری را حس کرد .
و نانو خانه چیست؟ نانو خانه ترکیبی از شکل، عملکرد ، کنترل و امکانات اصلی یک سر پناه است که به هیچ وجه انرژی را هدر نمی دهد و می تواند سالانه یک میلیون دلار در مصرف انرژی صرفه جویی و از ورود 12.500 تن دی اکسید کربن به اتمسفر جلوگیری کند .
نانوخانه ازدولایه تشکیل شده است.لایه اول،لایه نانونامیده شده است. این لایه ساختار فیزیکی است که اطلاعات در آن ذخیره می شود . لایه دوم لایه منطقی نام دارد که اطلاعات خام را تجزیه و تحلیل می کند و تغییرات لازم جهت سازگاری با محیط را انجام می دهد .
هدف، طراحی یک نوع جدید از خانه است که تا حد بسیار مطلوبی سازگار با محیط خود باشد .
بعضی از انواع تکنولوژی های به کار رفته در نانوخانه به شرح زیر است:
·فیلترینگ اشعه های خورشیدی و پنجرهای منعکس کننده گرمای خورشید .
·شیشه های خود تمیز شونده.
·رنگ ها و پوسته های محافظ و هدایت کننده اشعه ها.
·ظروف مورد مصرف در خانه، با مشخصه های سازگاری با محیط در جهت نگه داری بیشتر محتوای آنها در برابر عوامل فاسد کننده.
· سیستم های روشنایی سرد برای دریافت نور در طول روز و استفاده از منابع نوری آن در شب.
·سیستم های کنترل کیفی آب که آلودگی آب را رفع می کند و آن را قابل شرب می کند
· ایجاد حالت ضد عفونی بودن مواد برای جلوگیری از شیوع و انتقال بیماری ها.
· استفاده از پوشش هایی که در مقابل شدیدترین نورها خیره کننده نباشند
تصویر 2- نانو خانه در استرالیا در سایت سالن اپرای سیدنی (ماخذ:http://www.nanohouse.com)
ایده طراحی
نانو خانه شیشه ای آخرین اطلاعات و دستاوردهای نانوتکنولوژی را به عینیت رساند . ایده اصلی طراحی، رسیدن به معماری است که گزینه های زیر را تامین کند :
1 . بهبود شرایط زندگی.
2 . تامین روشنایی طبیعی، نیازهای سرمایشی وگرمایشی و رفع آلودگی صوتی.
3 . کاهش هزینه ها و افزایش عمر مفید ساختمان.
اساس طراحی نانو خانه شیشه ای سازگاری با محیط اطراف است. حداکثر تطبیق ممکن، با آخرین محصولات نانو تکنولوژی، در جهت ساخت محیطی در محدوده آسایش انسان و دوست دار طبیعت.
انتخاب نانو تکنولوژی
پتانسیل بالقوه نانو تکنولوژی در ساخت مصالحی که با آن می توان به بالاترین حد رفع فیازهای انسان رسید ، اصلی ترین عاملی است که آن را برای طراحی ها در آینده انتخاب می کند .
دو نمونه ازمصالحی که در نانوخانه بسیار مورد استفاده قرار کرفته و با نانومهندسی درست شده اند، به شرح زیر است:
نانوپودرها- نانوپودردر جهت دفع و هدایت اشعه ها کارایی بسیاری در ساختمان دارند. این مواد می توانند ترکیباتی با رنگ ها و یا مصالحی با چگالی بالا درست کنند که نتایج بهتری نیز حاصل می شود .(Gupta.2000,60-63)
نانو لوله های کوبن- نانولوله های کربن کاربر دهای وسیعی در تمام صنایع دارند ، در دارو سازی، ذخیره سازی هیدروژن، ترانزیستورها ، مواد هوشمند و ابر رسانه ها. مصالح ترکیبی که با استفاده از نانولوله های کربن بدست می آید - به طور مثال
فلزات - استحکام بسیار بالایی دارند و در قسمت های سازه ای ساختمان مورد استفاده فرار می گیرند(Gupta.2000,60-63)
اجزاء ساختمانی
نانوخانه دارای سه بخش به ابعاد 4/2×4/6 متر مربع است که با وزنی معادل 15 تن به وسیله کامیون به راحتی جا به جا می شود.
نانوخانه کاملا پیش ساخته و اکثر اجزای آن از جنس شیشه است
اجزای اصلی نانوخانه به شرح زیر است:
­ بام، که 16 میلی متر قطر دارد و به صورت یکپارپه به دیوار ها متصل می شود .
- دیوارها، که 16 میلی متر ضخامت دارند.
توضیح: جدار بیرونی بام و دیوارها از شیشه های خود تمیز شونده می باشد .
­ کف بنا 30 میلی متر کلفتی دارد که از دو لایه 12 میلی متری در زیرو ۱6 میلی متری در بالا تشکیل شده است.
­ کف قسمت ورودی بنا از چوب است که با پوششی نانویی تقویت شده است.
­ پروفیل های فلزی نیز با آلیاژهای به دست آمده ازنانومهندسی (نانولوله های کربنی)، چهارپوب بنا را تشکیل می دهند .
بنا برنمو نه ای که آورده شد ، می توان گفت که نانوتکنولوژی، معماری سازگار با محیط را به وجود آورده و نانوخانه به عنوان
گواهی بر این واقعیت ساخته شده است و شاید بتوان این خانه را با خانه فارنزوورث و خانه شیشه‏ای مقایسه کرد .
میس وندرو ، خانه فارنز وورت را در سال 1935 میلادی طراحی کرد . این خانه همانند عمارتی شاخص بر روی چمن های یکدست بریده شده، معلق در هوا ایستاده است. این ساختمان تنها در دو سطح - بام و کف- ساخته و با جداره های شیشه ای از بهار جهت دیگر پوشانده شده است. کل بنا نیز بر روی هشت ستون فلزی قرار دارد . این جعبه شفاف اساسا تنها خانه‏ی مینیمالیستیبود که تا آن زمان ساخته شده بود . بهار سال پس از آن فلیپ جانسون ، معمار آمریکایی، خانه شیشه ای خود را در کانکتیکات ساخت.
همانند پیشگامان خود ، نانوخانه شیشه ای نیز، تجربه ای از آینده ی طراحی معماری، کاربرد مصالح، ساختار و تکنولوژی نانودر خانه سازی قرن 21 را به وضوح ترسیم کرده است.
نتیجه گیری
با پیشرفت صنعت ساخت در جهان و ایجاد حجم عظیم محصولات مصنوعی، محصولات جانبی بسیاری در کنار محصولات اصلی تولید شده، به وجود آمدند . این محصولات جانبی بی فایده و اجتناب ناپذیر، معمولا به زندگی انسان صدمه می زنند و برای خنثی کردن آنها هزینه زیادی مصرف می شود .
ایده آل آن است که بتوان پروسه تولید در دنیا را طوری مجهز کرد که محصولات جانبی و تمام مواد اضانی تولید شده، خودشان بازیافت شوند ، بدون آنکه عملا صرف انرژی مضاعف درکار باشد .
صنعت ساخت نانوتکنولوژی، بدون اتلاف انرژی، بدون محصول جانبی و بدون تفاله است و به واقع سازگاری کامل با محیط دارد . در فناوری سنتی واکنش دهنده ها به ندرت، 0 0 1 ٪ به محصول تبدیل می شونذ ، ولی به طور مثال شیشه ای که با پوشش نانومحفوظ شده است، به هیچ عنوان اشعه مادون قرمز را عبور نمی دهد .
رسیدن به محصولات ایده آل وسازگار با محیط مسیر همواری را پیش روی طراحان و معماران قرار می دهد و علاوه بر آن، با تقویت خواص ایستایی و استحکام مواد ، هرشکلی قابلیت ساخت پیدا می کند .
گشودگی ساختمان به فضای باز و استفاده از نور طبیعی از نکاتی است که اخیرا در بسیاری از طراحی ها نادیده گرفته می شود ، علاوه بر آن بایستی در نظر داشت که شفافیت مطلق فضاها و دید به حریم های خصوصی نیز باعث رنجش انسان می شود . هرچند طراحی نانوخانه درفرم و کاربری جنجالی خود بیشتر جنبه تبلیغاتی دارد ، ولی در عین حال تاثیرات عمیق نانوتکنولوژی بر ساختمان را نشان می دهد ، البته اثرات روحی روانی را نباید در این بین فراموش کرد . همان طور که میس و جانسون علی رغم پیشرو بودن و تاثیرگزاری فراوان نتوانستند جهان گیر شوند و توسط نسل های بعدی مورد نقد قرارگرفتند ، تاثیر نانو بر خانه سازی قرن 21 نیز می تواند با اندکی تامل مورد بحث قرارگیرد .
دراین تحقیق ابتدا به معرفی تفاوت های تکنولوژی نانوبا دیگر فن آوری ها پرداخته شد و تاثیرات مثبت و منفی آن محور اساسی بحث قرار گرفت و نظریات و انتقادات دانشمندان، منتقدان و معماران بیان شد . با این کار نقش و اهمیت جنبه ی معنوی و مفاهیم معماری در کنار جنبه کاملاً علمی موضوع به وضوح تشریح شد .
نگاشتن این موارد تنها جهت آشنایی طراحان و معماران بوده و قصد ترسیم آینده ای با شکوه یا نکوهش شده از ساختمان ها و شهر‏های آینده درمیان نبرده است. تنها با معرفی تو انایی های نانوتکنولوژی، نگارنده سعی بر آن داشته تا نقش معماران، در به کار گیری و سمت و سوء بخشیدن به نحوه استفاده از این محصولات، در طراحی معماری را به تصویر بکشد .
فهرست منابع:
اخوان، علی و دیگران( 1380 )، نانوتکنولوژی آیبنه آفرینش، گروه فرهنگ سازی، ترویج و آموزش شرکت پژوهشگران نانوفناوری، ستاد توسعه فناوری فانو، تهران.
دبیر خانه همایش نانوتکنولوژی ( 1380 )، نانوتکنولوژی انقلاب صنعتی آینده، انتشارات آتنا ، تهران.

شاهوردی، محمودرضا، مغربی، مرتضی ( 1383 )، سمت و سوی تحقیقات در نانوفناوری، انتشارات آتنا، تهران.
لیمت، سیلبرگ، آنتوان، فلیپ، اشنایدر، جیمز ( 1380 )، انقلاب جهانی تکنولوژی: روندهای جهانی در بیوتکنولوژی، نانوتکنولوژی، تکنولوژی مواد و هم قرایی انها با تکنولوژی اطلاعات تا سال 2015 ، انتشارات کمیته مطالعات سیاست نانوتکنولوژی، تهران.

[v.m 2020]

سلام
تشکر می کنم چنین موضوعی راه اندازی نموده اید.

تا اینجا توضیحاتی در مورد فناوری یا دانش نانو دادین و همچنین راه تولید آن را اما یک فلسفه بررسی نشده.
چرا نانو ؟
آیا بشر توانایی نداشت از نانو فراتر برود؟
نانو چه تغییراتی ایجاد می کند که خواص و .... مواد تاثیرگذار هست؟

خوشحال میشم ابتدا به این سوالات پاسخ دهید یا دوستان نظر خودشان را بگن و وارد مباحث روز تکنولوژی نانو با کمک هم شویم.
با تشکر

سلام دوست عزیز ، سوالای قشنگی رو مطرح کردی ، ولی جوابشون :
اول اینکه چرا باید بریم اون پایین مایینا ؛ به طور خلاصه دلیل اینکه میریم تو ابعاد نانو بعضی انرژی ها روی مواد در ابعاد کوچولو و نانو تاثیر نداره مثل نیروی جاذبه و الکترومغناطیس و اینکه چون طول موج ها کوچیکتر میشن نور های ساطع شده از مواد هم فرق میکنن مثلا ی نانو طلای 13 نانومتری قرمزه و مهمتر از همه اینکه سطحشون بیشتر میشه مثلا اگه ی مکعب رو از طرف هر یالش به 10 قسمت تقسیم کنیم ، جرم تغییر نمیکنه ولی مساحت خییییییلی زیاد میشه که این عالیه مثلا واسه کاتالیزور ها . و جواب سوال دومتون اینه که : الان نتیجه میگیریم مواد هر چه ریزتر میشن بدردبخور تر میشن چون مساحتشون بیشتر میشه . دانشپندا گفتن نانو کوچیکترین مقیاسیه که مواد رو میشه کوچیک کرد چون بعد از به ابعاد پیکو میرسیم . مشکل پیکو اینه که میرسیم به خود اتم و الکترون و پروتون و نوترون که دیگه اونا ماده محسوب نمیشن Bb

[setayesh shb]

اساس عملکرد میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscope) که به اختصار به آن TEM گویند، مشابه میکروسکوپ های نوری است با این تفاوت که به جای پرتوی نور در آن از پرتوی الکترون استفاده می شود. آنچه که می توان با کمک میکروسکوپ نوری مشاهده کرده بسیار محدود است در حالی که با استفاده از الکترونها بجای نور، این محدودیت از بین می‌رود. وضوح تصویر در TEM هزار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ نوری است.
با استفاده از TEM می توان جسمی به اندازه چند آنگستروم (^10- 10 متر) را مشاهده کرد. برای مثال می‌توانید اجزای موجود در یک سلول یا مواد مختلف در ابعادی نزدیک به اتم را مشاهده کنید. برای بزرگنمایی، TEM ابزار مناسبی است که هم در تحقیقات پزشکی، زیست شناسی و هم در تحقیقات مرتبط با مواد قابل استفاده است.
در واقع TEM نوعی پروژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو است که در آن پرتویی از الکترون ها از تصویر عبور داده می شود. الکترون هایی که از جسم عبور می کنند به پرده فسفرسانس برخورد کرده سبب ایجاد تصویر از جسم بر روی پرده می شوند. قسمت های تاریک تر بیانگر این امر هستند که الکترون های کمتری از این قسمت جسم عبور کرده اند (این بخش از نمونه چگالی بیشتری دارد) و نواحی روشن تر مکانهایی هستند که الکترون بیشتری از آنها عبور کرده است (بخش های کم چگال تر.)
وضوح این میکروسکوپ 0/2 نانومتر است که در حد اتم است (بیشتر اتم ها ابعادی تقریبا برابر 0/2 نانومتر دارند). با این نوع میکروسکوپ حتی می توان نحوه قرار گرفتن اتمها در یک ماده را بررسی کرد.
استفاده از این میکروسکوپ گران و وقت گیر است چرا که نمونه باید در ابتدا به شیوه ای خاص آماده شود؛ لذا تنها در مواردی خاص از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده می نمایند. از این میکروسکوپ جهت تحلیل و آنالیز ریخت شناسی، ساختار بلوری (نحوه قرارگیری اتمها در شبکه بلوری) و ترکیب نمونه ها استفاده می شود.

عملکرد میکروسکوپ
با کمک یک منبع نور در بالای میکروسکوپ ، الکترون ها گسیل و منتشر می شوند. الکترون ها از تیوب خلاء میکروسکوپ عبور می کنند. در میکروسکوپ های نوری از عدسی های شیشه ای برای متمرکز کردن نور استفاده می شود در حالی که در TEM از عدسی های الکترومغناطیسی استفاده می شود تا الکترون های را جمع و متمرکز ساخته به صورت یک پرتوی باریک گسیل نماید. این پرتوی الکترونی از نمونه عبور داده می شود. بسته به چگالی مواد، الکترون ها ممکن است از بخش هایی از جسم بگذرند و به صفحه فلورسانس برخورد نمایند و تصویر سایه مانندی از نمونه ایجاد کنند که میزان تیرگی بخش های مختلف جسم به چگالی مواد در ان بخش ها وابسته است. هر چه جسم چگال تر باشد، تصویر تیره تر خواهد بود. این تصویر ،می تواند مستقیما توسط اوپراتور مطالعه شود و یا با کمک یک دوربین تصویر برداری شود.




آماده سازی نمونه
همانطور که در بالا اشاره شد، آماده کردن نمونه نیز به دقت خاصی دارد که در ادامه به نحوه آماده سازی نمونه برای مطالعه آن با TEM اشاره می شود.
درTEM، نمونه ای که می خواهید بررسی کنید باید چگالی آن به حدی باشد که اجازه دهد تا الکترونها تا حدی از آن عبور کنند. راه های مختلفی برای تهیه این نوع نمونه وجود دارد. می توانید برش های بسیار نازک از نمونه مدنظر تهیه کنید و آن را در یک پلاستیک فیکس و ثابت نمایید یا اینکه آنرا منجمد کنید. روش دیگر تهیه نمونه ایزوله کردن نمونه و مطالعه محلولی از مولکول ها یا ویروس های مورد نظر با کمک TEM است.
همچنین می توان نمونه را با روش های مختلف رنگ کرد و با استفاده از نشانه گذاری آنرا مطالعه کرد. برای مثال، فلزات سنگین رنگ شده مانند اورانیوم و سرب ، الکترون ها را به خوبی متفرق می کنند و کنتراست نمونه را در زیر میکروسکوپ بهبود می بخشند. در ادامه روش تهیه دو نمونه برای مطالعه آنها با TEM آورده شده است:

1- تهیه برش با کمک مواد در برگیرنده: مواد زیستی شامل مقادیری آب می باشند. به همین علت برای استفاده از TEM ،باید کار در خلاء انجام شود. لازم است تا آب به گونه ای تبخیر و یا جداسازی شود (با کمک الکل یا استون) و در نهایت نمونه فیکس و ثابت می شود. حال نمونه در پلاستیکی محصور می شود (به شکل یک بلوک پلاستیکی سخت) و سپس برشهای نازکی از آن به کمک چاقوی الماس مربوط به دستگاه اولترامیکروتوم (برای ایجاد برش های بسیار ظریف) تهیه می شود که تنها 50-100 نانومتر ضخامت دارند. برش های تهیه شده روی یک توری مسی قرار داده می شوند و با کمک فلزات سنگین رنگ می شوند. حال نمونه بافت، آماده مطالعه با کمک پرتوی الکترونی TEM می باشد.




2- تهیه نمونه به روش رنگ کردن: در این روش از مواد ایزوله (که می توانند برای مطالعه باکتری ها و یا مولکول های ایزوله استفاده شوند) استفاده می شود ؛به این طریق که ابتدا محلول محتوای باکتری روی توری ریخته و با پلاستیک پوشانده می شود.سپس محلول نمکی یک فلز سنگین (مانند اورانیوم یا سرب) به آنها اضافه می شود. محلول نمکی فلز با مواد ترکیب نمی شود اما هاله ای را اطراف آن بر روی توری تشکیل می دهد. نمونه به صورت یک تصویر منفی در هنگامی که با کمک TEM مورد مطالعه قرار می گیرد نمایان می شود.



http://edu.nano.ir/index.php?actn=papers_view&id=196

[setayesh shb]

خواهش میکنم حتما مطالعه کنید

nanoparticle.ppt

nano2.ppt