نانو تکنولوژی - مقدمه

[sevda_sj]

۱ - تعریف فناوری

نانو فناوری عبارتست از توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستمهای جدید در اندازه های مولکولی و اتمی و در دست گرفتن کنترل این ساخته ها و استفاده از ویژگیهایی که در این ابعاد (ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ۱ تا ۱۰۰ نانو متر) ظاهر میشود.
در واقع نانو فناوری فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی - عمدتا متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک - از خود نشان میدهند. به عبارت دیگر فناوری نانو واژه ای است کلی که به تمام فناوریهای پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق میشود. معمولاً منظور از مقیاس نانو ابعادی در حدود یک نانومتر تا 100 نانومتر میباشد. (1 نانومتر یک میلیاردیم متر است).
نانو فناوری عبارت است از هنر دستکاری مواد در مقیاس اتمی یا مولکولی و به خصوص ساخت قطعات و لوازم میکروسکوپی (مانند روبات های میکروسکپی). نانوفناوری، فناوری است که بر پایه دستکاری تک تک اتم ها و مولکول ها استوار است بدین منظور که بتوان ساختاری پیچیده را با خصوصیات اتمی تولید کرد.
تعریف استاندارد

1. به طراحی، تعیین ویژگی ها، تولید و کاربرد مواد، ابزار آلات و سیستم ها با کنترل شکل و اندازه در مقیاس نانو می گویند.
2. به دستکاری کنترل شده، جاگیری دقیق، اندازه گیری، مدلسازی و تولید مواد در مقیاس نانو می گویند و هدف آن تولید مواد، ابزار و سیستم هایی با ویژگیهای بنیادی و عملکردهای جدید میباشد.
   
3. 
   

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 می پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتری، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب، خواص مغناطیسی، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی به وجود می آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و فناوریهای جدیدی با کارآیی بالا منتهی میشود که پیش از این میسر نبود.
نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوفناوری به ما اجازه میدهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای 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 بیوفناوری به فرآیندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد.
ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت، واکنشهای شیمیایی، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده ال می سازد. سرامیکهای نانوساختاری غالبا سخت تر و غیرشکننده تر 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 میکنند. وسایل الکترونیکی جدید، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر میتوانند با کنترل واکنشها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است.


۲ - تاریخچه

اولین جرقه نانو فناوری (البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد.
در 29 دسامبر 1959 ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل 1965 فیزیک، کنفرانسی تحت عنوان "فضای زیادی در آن پایین وجود دارد" در جلسه سالیانه جامعه فیزیک آمریکا ارائه داد. او وارد مبحثی شد که کمتر کسی به آن فکر کرده بود و شجاعت صحبت داشت، چون اطلاعات بسیار ناچیزی از این مقیاس وجود داشت. فاینمن ایده­ای را برای دستکاری و کنترل اشیای بسیار ریز از طریق جابجایی و چیدن اتم به اتم ماده ارائه داد. فاینمن حضار را با ایده ای بسیار ساده و تکان دهنده (حداقل در آن زمان و ابزارهایی که در آن زمان در دسترس بود) شگفت زده کرد.
فاینمن اشاره کرد که بعضی دانشمندان فکر میکنند که بیشتر کشفیات بزرگ ساخته شدهاند در حالی که این چیزی جز یک هیجان نیست. او به کارش ادامه داد تا عکس این ایده را اثبات کند. او توضیح داد که چگونه میتوان 24 جلد از دایره المعارف بریتانیکا را روی سر یک سوزن بنویسد. او حروفی از فلز سیاه را بالا آورد و گفت میشود این حروف را 25000/1 برابر کوچک تر از اندازه ی طبیعی اش روی تکه ای فلز نوشت یا حک کرد.

در ادامه فاینمن توضیح داد که چگونه میتوان چنین نوشته های کوچکی را به کمک میکروسکوپ های الکترونی خواند. روشی که او گفت نوشتن متنهایی بسیار ریز و کوچکتر کردن اندازه آنها بدون تغییر وضوح بود.
اما این کار باید چگونه انجام شود؟ او گفت می توان هر حرف الفبا را با 6 یا 7 بیت از اطلاعات نشان داد. او همچنین پیشنهاد کرد که از فضای درون فلز هم میتوان علاوه بر سطح بیرونی آن برای حک کردن اطلاعات استفاده کرد. وی افزود اگر هر بیت معادل 100 اتم باشد تمام اطلاعات کتابهای جهان در مکعبی به ضلع 200/1 اینچ می تواند نوشته شود، اندازه ای حدود یک ذره غبار. آری، در این پایین فضای زیادی وجود دارد.
فاینمن (به عنوان یک فیزیکدان) تاکید کرد که این چیزها که برای زیست شناسی قدیمی شده است و سالیان است که زیست شناسان در حال بررسی روی سلول های پروتئینی مانند DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) هستند. دانشمندان می دانند که با DNA کدگذاری برای طراحی هرچیزی از حشرات ریزبالدار، انسان ها و نهنگ ها و هرموجود زنده دیگری صورت می گیرد.
فاینمن خاطر نشان کرد که زیست شناسان منتظر اختراع میکروسکوپی 100 برابر قوی تر از میکروسکوپ های موجود، توسط فیزیکدانان هستند و هرچه ابزار مورد استفاده قوی تر باشد، دانشمندان قادر خواهند بود پنجره ی جدیدتر و محسوس تری از پروتئین ها را بسوی خود باز کنند. وی از احتمالات بی شمار دنیای مولکول ها سخن به میان آورد که امروز دنیای نانو نامیده شده است. وی همکارانش را بر آن داشت که تلاش و ذهنیت خود را برای شناسایی و به دست آوردن این دنیای مولکولی صرف کنند.

اما موضوع بحث فاینمن کاملاً جدید هم نبود ایده تغییر خواص شیمیایی اولین بار توسط شیمیدانان مسلمان بیان شد. در 13 قرن پیش دانشمندان به دنبال اکسیر جاودانگی و تغییر فرمول شیمیایی سرب و تبدیل آن به طلا بودند که دریافتند واکنش پذیری و پالایش شیمیایی باعث ساخت مواد جدید می شود. آنها در تلاش بودند تا با ترکیب اتمهای از راه های شیمیایی به ترکیب های دلخواه برسند.
برای قدم گذاشتن در عرصه فناوری نانو باید درک صحیحی از ابعاد نانو و اهمیت آن داشت. اغلب گفته میشود فناوری نانو، فناوری اشیاء کوچک است ، اشیاء خیلی کوچک و در واقع استفاده و تولید ماده در مقیاس ریز مولکولی است که در این ابعاد اتم ها و مولکول ها به شکلی متفاوت از ابعاد بزرگتر عمل میکنند و گستره ای ازکاربردهای جالب و شگفت انگیز را فراهم میکنند. میتوان اصطلاح"فناوری مولکولی" را برای فناوری نانو استفاده کرد، چرا که ابعاد نانو ابعاد کارایی مولکولها است.

واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر میباشد، به کار برد. در سال 1986 این واژه توسط کی اریک درکسلر در کتابی تحت عنوان: «موتور آفرینش: آغاز دوران نانو فناوری» بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان «نانوسیستم ها، ماشین های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.
اگر چه تحقیق در زمینه فناوری نانو به زمانی باز میگردد که ریچارد پی فاینمن طی سخنرانی کلاسیک خود در سال 1959 به این فناوری اشاره کرد اما عبارت فناوری نانو اولین بار توسط کی اریک درکسلر در سال 1986 در کتابی از وی با عنوان موتورهای آفرینش بسط داده شد. در مقالات و نوشته های عمومی واژه فناوری نانو گاهی به هر فرآیند کوچکتر از اندازه های میکرون اطلاق میگردد که میتواند فرآیند لیتوگرافی را نیز شامل شود. به خاطر همین بسیاری از دانشمندان هنگامی که می خواهند درباره فناوری نانو به معنی واقعی و علمی کلمه صحبت کنند از آن به عنوان فناوری نانومولکولی یاد میکنند که به معنی فناوری نانو در ابعاد مولکولی میباشد.


۳ - مفاهیم بنیادین

برای قدم گذاشتن در عرصه فناوری نانو باید درک صحیحی از ابعاد نانو و اهمیت آن داشت. اغلب گفته میشود فناوری نانو، فناوری اشیاء کوچک است ، اشیاء خیلی کوچک و در واقع استفاده و تولید ماده در مقیاس ریز مولکولی است که در این ابعاد اتم ها و مولکول ها به شکلی متفاوت از ابعاد بزرگتر عمل میکنند و گستره ای ازکاربردهای جالب و شگفت انگیز را فراهم میکنند. میتوان اصطلاح"فناوری مولکولی" را برای فناوری نانو استفاده کرد، چرا که ابعاد نانو ابعاد کارایی مولکولها است.
پیشوند nano کلمه ای یونانی به معنی کوچک (کوتوله) است و برای تعیین مقدار یک میلیاردیم یک کمیت استفاده میشود.
سازمان بینالمللی استانداردها یک متر را بدین گونه تعریف کرده است:
طولی که توسط نور در خلأ در بازه زمانی 29979457/1 ثانیه طی میشود، یک متر میباشد و یک نانومتر یک میلیاردیوم متر میباشد.

مثلاً فکر کنید، ضخامت تار موی انسان 50000nm است. این ابعاد در مقایسه با یک مولکول گلوکز که کمتر از یک نانومتر است، بسیار زیاد است. جالب است که با چنین تفاوتی، مولکول گلوکز که پنجاه هزار بار کوچکتر از تار مو است، میتواند انرژی فعالیتهای متابولیکی را تأمین کند.
با ایجاد ارتباط میان اندازه اتم ها و مقیاس نانو میتوان یک نانومتر را راحت تر تصور کرد. یک نانومتر برابر قطر 10 اتم هیدروژن و یا 5 اتم سیلسیم میباشد. درک این موضوع برای افراد معمولی نیز راحت تر میباشد.
همچنین یک گلبول قرمز دارای عرض تقریبی هفت هزار نانومتر است.
یک مولکول آب دارای قطری حدود 1 نانو متر است.
اندازه پروتئینها بین 1 تا 20 نانومتر است.
طبق تعاریف مقیاس طولی بین 1 نانومتر تا 100 نانومتر را مقیاس نانو می گویند. یک نانومتر یک هزارم میکرون است و اگر بخواهیم احساس فیزیکی نسبت به آن داشته باشیم میتوان گفت که یک نانومتر 80000/1قطر موی انسان میباشد اما این تعریف مقیاس نانو، نمیتواند مقایسه درستی باشد چرا که ضخامت موی انسان با توجه خصوصیات فردی هرانسان از چند ده میکرومتر تا چند صدمیکرومتر متغیر میباشد.
بنابراین نیاز به یک استاندارد برای بیان مفهوم مقیاس نانو وجود دارد. با ایجاد ارتباط میان اندازه اتم ها و مقیاس نانو میتوان یک نانومتر را راحت ترتصورکرد. یک نانومتر برابر قطر 10 اتم هیدروژن و یا 5 اتم سیلسیم میباشد. درک این موضوع برای افراد معمولی نیز راحت تر میباشد. علی رغم اینکه درک اندازه یک اتم برای افراد غیرعلمی ساده نمیباشد، با اینحال اندازه دقیق اتم برای فهماندن این مقیاس زیاد اهمیت ندارد.


۴ - گستره دانشی (دایره شمول در حوزه علوم)

نانو تکنولوژی از یک رشته علمی خاص مشتق نمیشود. با وجودی که نانو تکنولوژی بیشترین وجه مشترک را با علم مواد دارد، خواص اتم و مولکول شالوده بسیاری از علوم است و در نتیجه دانشمندان حوزه های علمی به آن جذب میشوند.
نانوفناوری یک دانش به شدت میان رشته ای است و به رشته هایی چون پزشکی، دامپزشکی، زیست شناسی، فیزیک کاربردی، مهندسی مواد، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی شیمی نیز مربوط میشود. نانو تکنولوژی میتواند به عنوان ادامهٔ دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح ریزی دانش کنونی بر پایه هایی جدیدتر و امروزی تر باشد.


۵ - حوزه کاربرد در صنعت

هر فناوری باید با به کارگیری علم در تولید مفید و مقرون به صرفه کالاها و خدمات، رشد کند و امروزه فناوری نانو است که دنباله رو این هدف است. به واسطه ارتباط فناوری نانو با آجربنای مولکولی مواد این حوزه از فناوری، با بسیاری از چیزهایی که به صورت روزمره از کنار آنها میگذریم ارتباط دارد، زیرا مولکولها بنای همه مواد را شکل میدهد.دانشمندان برای فناوری نانو کاربردهای خاصی را متصورند که جایگاه و اهمیت آن را در منافع اقتصادی ممتاز میکند و دانشمندان را به تحقیق در مورد کاربردهای مختلفی مثل محیط زیست، نفت و پتروشیمی، الکترونیک، خودرو، پوشاک، بهداشت و... هدایت میکند. با حذف آلاینده به کمک ذراتی با ابعاد نانومتر (نانوذرات) یا با کاهش مصرف سوخت میتوان بهبود زیادی را در محیط زیست فراهم ساخت. میتوان از نانوذرات برای انتقال دارو به یک نقطه هدف در بدن بیمار بهره برد. در خودرو مهمترین مولفه، وزن و هزینه قـطـعات مخـتلف است که با فناوری نانو میتوان آن را تغییر داد.بر اساس خواصی که به آن اشاره شد، هر یک از ساختارهای نانومتری استعداد کاربرد ویژه ای را دارند که در هر زمینه قابل بررسی است. اما از دید کاربردی بیشترین سندهای ثبت اختراع مربوط به حوزه های زیر بوده اند:

فناوری نانو کاربردهای گسترده ای در دانش های گوناگون دارد که از موردهای مهم آن میتوان به کاربردهایش در پزشکی برای ساخت داروهای بدون اثرهای جانبی اشاره کرد که تنها بر یک بافت ویژه تأثیر می گذارند. از انواع کاربردها میتوان در ساخت نانو جوراب ها، نانو لوله های کربنی، داروسازی هوشمند و ... اشاره کرد.
فناوری نانو و الکترونیک
سازندگان تجهیزات الکترونیکی، علاقه بسیاری به کوچک کردن ابعاد و بالا بردن قدرت محاسبات این تجهیزات دارند. ولی این امر با استفاده از فناوریهای معمولی تقریبا به مرز نهایی خود نزدیک شده است. اما فناوری نانو، راه دیگری را پیش پا گذاشته و میتوان گفت دنیای الکترونیک را دگرگون ساخته است. با استفاده از این فناوری، نسل جدیدی از رایانه ها به نام رایانه کوانتومی به بازار خواهد آمد، که تقریبا 1000 برابر رایانه های امروزی قدرت خواهد داشت! با استفاده از این رایانه ها، سرعت دستیابی به اطلاعات صدها برابر شده و طبعا برتری اطلاعاتی با دارندگان این تجهیزات خواهد بود.

فناوری نانو و شیمی

با استفاده از فناوری نانو میتوان کاتالیزورهایی با نسبت سطح به حجم بسیار بالا تولید کرده و راندمان را در واحدهای شیمیایی به میزان بسیار زیادی افزایش داد. سلولهای خورشیدی کوانتومی با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت تمیز، نسل جدید باتریها، پوششهای بسیار مقاوم، رنگهای بی نیاز از شستشو و تحولات خارق العاده دیگر در دنیای شیمی و تولید، از دیگر کاربردهای فناوری نانو می باشند که قابلیت ایجاد تحول در نحوه زندگی انسان خواهد داشت.

فناوری نانو و پزشکی

همانگونه که می دانید روش معمولی درمان دارویی، بدین صورت است که ماده موثر را وارد بدن میکنند و این ماده علاوه بر سلولهای مریض به سلولها و بافتهای سالم بدن نیز سرایت میکند. این امر، باعث مصرف بسیار بالای دارو شده و مهمتر اینکه موجب آسیب رساندن به بافتهای سالم بدن نیز میگردد. محققان با استفاده از فناوری نانو، در حال ساخت کپسولهایی با ابعاد نانومتری هستند که علاوه بر اندازه غیر قابل تصورشان قدرت تشخیص بافتهای مریض را داشته، دقیقا روی این بافتها قرار گرفته و مقدار داروی لازم را به آنها می رسانند.
این پدیده را دارو رسانی (drug delivery) گویند. فناوری نانو همچنین راه را برای ساخت اندامکهای سازگار با بدن بسیار هموارتر ساخته و بسیاری از امراض غیر قابل علاج را درمان پذیر خواهد کرد. در مورد درمان سرطان نیز محققان در حال ساخت نانو ذراتی هستند که به محض ورود به بدن، بافتهای سرطانی را حتی اگر به اندازه چند سلول باشند، شناسایی کرده و از بین می برند. این امر موجب خواهد شد که بافتهای سرطانی در همان روزهای ابتدای شکل گیری، شناسایی شده و از بین بروند. بطور کلی در سالهای آینده پیشگیری تشخیص و درمان بیماریها نسبت به آنچه امروزه به عنوان پزشکی خوانده میشود، بسیار متفاوت خواهد شد.
فناوری نانو و حمل و نقل
مواد جدیدی که از نانو ذرات ساخته شدهاند، به میزان چشم گیری موجب کاهش وزن وسائط نقلیه خواهند شد. در خودروهای نسل آینده، به جای فولاد، از مواد مرکب یا نانو کامپوزیتهایی استفاده میشود که وزنی بسیار ناچیز و استحکام حیرت انگیز دارند (نسبت استحکام به وزن در این مواد در مقایسه با فولاد چند صد برابر بیشتر است).
کاهش وزن در وسائط نقلیه یعنی دستیابی به سرعتهای بالاتر، کاهش مصرف سوخت، کاهش تولید آلاینده ها و هزاران منفعت دیگر که به یمن کاهش آلودگی، عاید بشر خواهد شد. هم اکنون با استفاده از این فناوری، لاستیکهایی ساخته میشود که با دارا بودن درصدی از خاک رس، مقاومت به سایش بسیار بالایی داشته و عمری چند برابر لاستیکهای معمولی دارند.

نانو تکنولوژی و نساجی
نانوالیاف" اصطلاحی عمومی است که به الیافی با قطر کمتر از یک میکرون اطلاق میشود. همچنین اصطلاح نانوالیاف به رشته های نسبتاً کوتاهی با قطر کمتر از 500 نانومتر نیز اطلاق میشود و مانند نانوسیم ها از انواع ساختارهای تک بعدی می باشند. یکی از روشهای کاربرد نانوذرات برای ایجاد قابلیت ویژه در لباس، استفاده ازنانوذراتی است که با یک لایه واسطه احاطه شده و به طور غیر مستقیم به پارچه وصل میگردد. این لایه با سطح لایه الیاف یا پارچه اتصال کوالانسی ایجاد میکند و قابلیت خاصی را به منسوج میدهد. با این روش، نانوذرات با الیاف، نخ، پارچه و پوشاک پیوند شیمیایی کوالانسی ایجاد میکنند. لایه احاطه کننده، سطحی دارد که شامل اتصالات جانبی برای چسبیدن به الیاف است. این گروهها اتصال محکم ماده فعال به منسوج را تضمین میکند. چنین منسوجاتی پایداری و دوام بالایی از نانوذرات و قابلیت آنها بعد از بارها شستشو نشان میدهند.
منسوجات هوشمند نسل آینده الیاف، پارچه ها و اقلامی هستند که از آنها تولید شده است. میتوان گفت منسوجاتی هستند که برای خودشان فکر میکنند نه برای دیگران. این یعنی آنها میتوانند در سرما ما را گرم نگه دارند و در سرما خنکمان کنند یا راحتی لازم را برای ما فراهم آورند یا با وسایل الکترونیکی سازگاری داشته باشد یا یک اثر رنگی مشخص داشته باشند. خیلی از منسوجات هوشمند در انواع پوشاک استفاده می-شوند و هدف آنها ایمنی یا بهداشت یا راحتی است. یکی از زمینه های اصلی توسعه منسوجات صنایع نظامی است. لباسهایی که در شرایط زمستانی سخت پوشیده میشود یا لباسهایی که تغییر رنگ میدهند از اصلی ترین پروژههای مطرح نظامی هستند. بسیاری از این موارد فقط با کار تیمی حاصل میشوند.

کاربرد فناوری نانو در صنعت چوب
شناخت و استفاده موفقیت آمیز از فن آورى نانو در صنعت چوب، تولید محصولات جدید و با ارزش افزوده بسیار بالا را ممکن مى سازد. کمیسیون اروپا به منظور ترسیم نقشه راه،تحقیق و توسعه و تشخیص پیشرفت هاى جدید در حوزه فن آورى نانو و شناسایى زمینه هاى مرتبط و مناسب براى کاربرد هاى عملى این فن آورى در بخش تولیدات چوبى، مطالعه جامه اى را انجام داده است. در این مطالعه مشخص شد که فن آورى نانو با ساخت موادى با عملکرد بسیار بالا مى تواند ابزارى بسیار مهم براى پیشرفت زمینه هاى بسیارى از جمله موارد زیر باشد:

1. تغییر محصولات چوبى از منبع محور به دانش محور
2. پیشرفت هاى غیر منتظرة واقعى در عملکرد مواد زیستى ساخته شده از منابع چوبى
   
3. تغییر رویکرد از محصولات چوبى حجیم به مواد جدید بیوکامپوزیتى مناسب
4. یکپارچه نمودن SMEها

مثال،اجتماع تولید کنندگان محصولات با عملکرد بالا با فعالان صنعت چوب و کاغذ

کاربرد فناوری نانو در صنعت کاغذ
صنعت کاغذ و مقوا سازی ، صنعتی سرمایه بر است وزمان لازم برای به کارگیری فرایندهای جدید در آن عموما بسیار زیاد است . با این شرایط ، تعویض تجهیزات پرهزینه فقط هنگام بازسازیهای عمده و راه اندازی خطوط تولید جدید صورت می گیرد . تا کنون تنها تعداد اندکی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت کاغذ به کار گرفته شده است که یکی از مشهورترین آنها استفاده از نانو/ میکرو ذرات (سیلیکای کلوئیدی ، هیدروکسید آلومینییم کلوئیدی ) به صورت ترکیب با پلی الکترولیت های کاتیونی است . کلیه این فناوریها از دهه 80 آغاز ومحصولات جدید ، در دهه 90 توسعه یافته اند . دیگر فناوریهای در حال توسعه شامل استفاده از حفاظ های نانو کامپوزیتی برای استفاده در بسته بندی غذا و عایق های روغن و چربی است .

کاربرد فناوری نانو در صنایع غذایی
یکی از مهمترین بخشهای صنعت تمام کشورها که با امنیت غذایی در ارتباط است صنایع غذایی میباشد. با کمبود منابع غذایی و افزایش جمعیت، توسعه این بخش از صنعت ضروری به نظر می رسد.حوزه های مختلف کاربردی فناوری نانو در غذا و صنایع غذایی را میتوان به شش دسته زیر تقسیم بندی نمود:

1. نگهداری غذا
2. بهبود طعم و رنگ
3. سلامت غذا
   
4. بسته بندی
5. تولید غذا
   
6. فرآیندهای غذایی
   

نانوپوشش ها
در فعالیتهای صنعتی میتوان به پوشش دهی نانومتری ضد سایش، ضد خش و مقاوم در برابر خوردگی اشاره کرد. پوشش های اپتیکی هم به سرعت در حال پیشرفت هستند. پوشش های نانوکامپوزیتی در صنایع بسته بندی سبب نازکتر شدن بسته بندی و سبکی و طولانی تر شدن عمر مواد غذایی میشوند. دستة دیگر، کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی اند که موجب کوچکتر شدن قطعات الکترونیکی، افزایش ذخیره سازی اطلاعات، ساخت پوشش ها با رسانایی بالا میشوند. در همه این کاربردها یک پوشش مخصوص روی یک ماده زمینه قرار گرفته است.




شاخه های اصلی در نانو فناوری
میتوان موردهای زیر را شاخه های بنیادین دانش نانوفناوری دانست:

• نانو روکش­ها (به ماده ای گفته میشود که در مقیاس نانو ساخته شده و به عنوان روکش ، پوشاننده یا محافظ برای دیگر مواد به کار میرود. زمینه هایی که از نانو روکش ها استفاده میشود: الکترونیک، مواد غذایی، وسائط نقلیه و غیره.)
• نانو مواد
• نانو پودرها
• نانو لوله ها (نانو تیوب ها)
• نانو کامپوزیت ها
• مهندسی مولکولی (ماشین های مولکولی زیستی ای هستند که عامل اصلی حرکت در سازواره های زنده می باشند. در حالت کلی موتور به معنی وسیله ای است که شکلی از انرژی را مصرف و به حرکت یا کار تبدیل میکند؛ برای مثال، بسیاری از موتورهای مولکولی پروتئین- محور از انرژی آزاد شیمیایی ای که از آبکافت ای تی پی آزاد میشود برای انجام کار مکانیکی استفاده می­کنند)
• موتورهای مولکولی(نانو ماشین ها)
• نانو الکترونیک (شاخه ای از فناوری نانو است که از تاثیر نانوفناوری بر دانش و صنعت الکترونیک ایجاد شده است. تاریخه این دانش به حدود ۵۰ سال قبل و از زمان تلاش برای کوچک تر کردن هر چه بیش تر ترانزیستورها برمیگردد. نانوالکترویک از نظر ساخت وسایل الکتریکی کوچک تر، سریع تر و کم مصرفتر نقش بسیار مهمی در تکنولوژی جهانی دارد. افزایش میزان ذخیره اطلاعات، محاسبه گرهای رایانهای کوچک تر، طراحی مدارهای منطقی، نانوسیم ها و... از زمینه های کاربرد نانو الکترونیک هستند)
• نانو سیم ها
• نانو حسگرها
• نانو ترانزیستورها
  

برای آشنایی بیشتر با کاربردهای فناوری نانو می­توانید به فایل پیوست مراجعه نمایید.


۶ - طبقهبندی فناوری


۷ - محصولات منتجه از فناوری

قابلیتهای محتمل تکنیکی نانو فناوری

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 بچه های دنیا
7. احیاء و سازماندهی اراضی

میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری ( ملکولی ) - مثل یک درخت یا یک میکروب - ساخته میشود. علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمیشوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه برجا می گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است. به عنوان مثال:

o ساخت مواد بسیار سبک و محکم برای مصارف مرسوم یا نو
o ورشکستگی صنایع قدیمی با ورود تجاری مواد نو
o کاهش یافتن شدید تقاضا برای سوختهای فسیلی
o همه گیر شدن ابر کامپیوترهای بسیار قوی، کوچک و کم مصرف
o سلاحهای سبک تر، کوچکتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئی تر برای رادار
o شناسائی فوری کلیه خصوصیات ژنتیکی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بیماری
o ارسال دقیق دارو به آدرس های مورد نظر در بدن و افزایش طول عمر
o از بین بردن کامل عوامل خطرناک جنگ شیمیائی و میکروبی
o از بین بردن کامل ناچیز ترین آلاینده های شهری و صنعتی
o سطوح و لباسهای همیشه تمیز و هوشمند
o تولید انبوه مواد و ابزارهائی که تا قبل از این عملی و اقتصادی نبوده اند
o و بسیاری از موارد غیر قابل پیش بینی دیگر!
از دامنه بسیار گسترده محصولات منتجه از نانو فناوری می­توان به فهرست کلی زیر اشاره کرد:

• نانو روکش­ها
• نانو پودرها
• نانو لوله­ها (نانو تیوب ها)
• نانو کامپوزیت ها
• موتورهای مولکولی(نانو ماشین ها)
• نانو سیم ها
• نانو حسگرها
• نانو ترانزیستورها