تکنولوژی - صفحه 2 از 3 - پایگاه دانلود رایگان کتاب | دانلود کتاب

مقدمه:
حدود ۱۰۰ سال پیش برای اولین بار مسئله استفاده از انرژی عظیم هسته ای مطرح شد. بشر همواره نمی توانست درک تجربی و صحیحی نسبت به این موضوع داشته باشد، ولی دیری نپایید که دانش و تکنولوژی این انرژی در اختیار بشر قرار گرفت و توانست استفاده از این انرژی فوق العاده را تجربه نماید.
دیرزمانی، اگر کسی مسئله پرواز در آسمان و یا سفر به خارج از این کره خاکی و گردش به دور آن را مطرح می کرد، دیگران حتماً او را خیال پرداز و مجنون قلمداد می کردند و یا به خاطر اظهار بعضی حقایق فرد را به توبه در کلیسا وا می داشتند! زمانی روبات ها و ابرکامپیوترها که چندین محاسبه ریاضی را در چند ثانیه انجام می دهند، فقط در داستانهای تخیلی نویسندگان پیدا می شد و اکنون …
همیشه و در تمامی اعصار، وقتی مطلبی فوق دانش و درک مردم آن زمان مطرح می شد، در برابر مخالفت ها و انتقادات شدیدی قرار می گرفت ولی بعد از طی روزگار، همگان با پیشرفت های فوق العاده در آن زمینه مواجه می شدند و حتی این پیشرفت را موجبات فراهم آمدن آسایش بیشتر خود می دیدند و حالا در عصر ما بحث نانو تکنولوژی مطرح شده است، موضوعی که در تمامی ابعاد زندگی بشر و رشته های مختلف علمی ارتباط مستقیم و مؤثر خواهد داشت.
نانو تکنولوژی چنان رویکرد و نگرش، به تکنولوژی را متحول ساخته که در صورت تحقق و رسیدن به مقصدی که ترسیم شده است، شاید بزرگترین جهش انسان برای صعود به قله های رفیع علم باشد. اکنون جهان متوجه این رویکرد متحول کننده شده و متخصصین و دانشمندان در نقاط مختلف این کره خاکی دست به پژوهش و مطالعات وسیعی در این زمینه زده اند و طبق گفته برخی از آنان پیشرفت های صورت گرفته و روند رو به رشد نانو، بیش از حد انتظار و پیش بینی شده است.
مطمئناً با بودجه های کلان تخصیص داده شده و تحقیقات گسترده در آینده ای کاملاً نزدیک، انسان خواهد توانست در چیدمان اتم به اتم مواد به دلخواه دخالت کند و وسایل و تجهیزات مورد نیاز خود را با هر اندازه و کیفیت و شکلی تولید کند. همان طوری که بسیاری از مباحث علمی از درون فعالیت ها و پژوهش های نظامی به دنیای علم راه پیدا کرده است و یا مانند دانش هسته ای سرانجام در مبحث نظامی مورد سوء استفاده قرار گرفته است، دانش نانو نیز از این مستثنی نخواهد بود و سرانجام در زمینه های نظامی به پیشرفت های قابل ملاحظه ای خواهد رسید که در آن وقت دانش هسته ای یکی از زیرشاخه های نانو به شمار خواهد آمد با توجه به اهمیت این مسئله مسلم خواهد بود که از دانش نانو به مراتب استفاده های سوء بسیار هولناکتر و تهدید آمیزتر صورت خواهد گرفت.
در پی انقلاب میکروالکترونیک، اکنون جهان در آستانه ورود به انقلاب نانو تکنولوژی با فن آوری ذره ای قرار دارد که آغازیست برای نوآوری های بیشمار در آینده، به گفته کارشناسان، این تکنولوژی نوین در آینده ای نزدیک با تأثیر و بسیاری از بخش های اقتصادی، وضع موجود را به کلی دگرگون خواهد کرد با کمک این تکنولوژی تولید اشیاء با خصوصیات جدید از جمله قدرت درک و گویش توسط ذره هایی که اندازه هرکدام از آنها یک میلیون از میلیمتر بیشتر نیست امکان پذیر می شود با کمک این تکنولوژی آنچه در گذشته ای نزدیک غیرممکن بود، تحقق پیدا خواهد کرد.
بدون تردید اندازه هر چیزی اهمیت خاصی دارد، ولی نباید تصور کرد که حجم بزرگتر به معنای بهتر است چرا که حتی ستارگانی که شب هنگام در آسمان خداوندی می درخشند انرژی نوری خویش را از ذرات بسیار ریزی به نام اتم ها که ساختار تمام هستی از آنهاست می گیرند. جهان اتم ها و مولکولها امکانات نامحدودی را در اختیار دانشمندان و مهندسین قرار داده که بتوانند به تحقیقات جامع تر و گسترده تر دست پیدا کنند. یکی از اهداف آنها به زبان ساده عبارت است از ایجاد و ساخت سیستم های کاملاً مستقیم از اتم ها مولکول ها تا حداکثر مینیاتوری کردن را بتوانند به دست آورند. هدف دیگر ایجاد ویژگی و خصوصیات و ویژگی هایی کاملاً غیرمعمول در مواد با استفاده از افزودن اتم های مختلف به آنهاست؛ نانو واژه ای است که کارشناسان با استفاده از آن می توانند به اهدافی که ذکر شد دست پیدا کنند. این چیزی است که سی سال پیش حتی رویای دست یافتن بدان در تصور بشر نمی آمد؛ بنابراین امپراطوری ریزترین ذرات به وسیله نانومتر بایک میلیاردم متر اندازه گیری می شود. امیدواری بسیار نسبت به نانو به وجود آمده چرا که با کمک آن می توان ماشین های هرچه کوچکتر ساخت که به وسیله تراشه های هرچه کوچکتر و همین طور ترانزیستورهای خیلی کوچک کنترل شوند. در انتهای زنجیره سازی در تکنولوژی نانو چیزی که به وجود می آید روباتهای بسیار کوچکی هستند که قادرند از مویرگهای بدن انسان نیز عبور کنند و با از میان برداشتن رسوبات چربی اقدام به ترمیم سلول های آسیب دیده بنمایند.
سال ۱۹۵۹ نخستین رجوع به دنیای نانو بود؛ در این سال فیزیکدان بسیار معروف آمریکایی یعنی ریچارد فیلیپس فینمن که برنده جایزه نوبل نیز شده بود در انیستیتوی تکنولوژی کالیفرنیا اصول اولیه نانو را پایه گذاری کرد و او اولین فردی بود که دیدگاه هایی در خصوص امکانات دنیای نانو پیدا کرد و همان طوری که معمول نوابغ بوده است دیدگاه خود را با کلامی ساده و بدون این که از قبل مطلبی را در این خصوص تهیه کرده باشد این چنین بیان کرد:
«آن پایین فضای بسیار بزرگی وجود دارد.»
فینمن اولین کسی بود که نموداری از یک مسیر را در دنیای نانو ترسیم کرد و این راهی بود مستقیم به داخل دنیای اتم ها و مولکول ها. همانگونه که به نظر او رسید، این موضوع امکان پذیر بود که بتوان در اطراف اتم ها به طور معلق و شناور درآمد و آنها را به گونه ای آرایش داد که سازه ای که از این آرایش به وجود می آید اندازه ای کمتر از ده هزارم میلیمتر داشته باشد. نظرات او تا اواسط دهه هفتاد میلادی به همان صورت اولیه معتبر باقی مانده بود ولی در آن تاریخ زیست شناسان کشف کردند که چگونه می توان مولکولهای «دی ان ای» را از یکدیگر تفکیک کرد و این از اهمیت زیادی برخوردار بود، چون تمامی اطلاعات اجدادی موجودات زنده بر روی مولکولهای «دی ان ای» ذخیره شده است.
با عنایت به موفقیت های به دست آمده در قدم های اول در آزمایشگاه ژنتیک، هدف فینمن در خصوص ساخت ماشین های غیرآلی از اتمها مجدداً در دستور کار قرار گرفت. اما تا قبل از سال ۱۹۸۰ میلادی حتی قویترین و مجهزترین میکروسکوپ های الکترونی نیز تصویری گنگ و نامشخص از اتمها را نشان می دادند و بنابراین لمس آنها و احیاناً اعمال هرگونه تغییری بر روی آنها غیرممکن بود. اما در آن سال میکروسکوپ های اتمی کشف شدند، در این میکروسکوپها از نوکهای فوق العاده ظریف و کوچک با عرض حدود یک میلیاردم متر استفاده می شد که بتواند راه خود را به سمت سطوح مختلف پیدا کند و در همان از حسگرهای پیشرفته ای استفاده کرد و این اجازه به اتم ها داده شود که اطراف آنها به میل خود بچرخند. نخستین باری که محققین موفق شدند چنین مجموعه ای را انجام دهند سال ۱۹۸۹ بود و آن هم تفکیک ۱۵ اتم «زنون» بود.
البته اخیراً خبری از سوی محققین آمریکایی منتشر شد که حکایت از حک کردن کلمات انجیل بر روی یک تار موی انسان داشت و نیز توسط آنها اذعان شد که اولین بار بحث بر روی ذرات توسط ارسطو و سقراط انجام گرفته است؛ به هر حال جای بسی خوشحالی است که نانو تکنولوژی را به مارکوپلو نسبت نداده اند!
پژوهشگران در مطالعات سلولی از نانو کریستال های نیمه رسانا به عنوان ابزار «فلورسنت ساز» برای تشخیص سلول های سرطانی استفاده می کنند. پیتر بارکر، رهبر پروژه ای در آزمایشگاه های مختص مطالعه سرطان می گوید: «نانو کریستال ها نوید پیشرفت های قابل توجهی در رنگ های ارگانیک را می دهند» او می گوید: «ذرات نانو امکان تشخیص سرطان سینه را به طور دقیق تر، مطمئن تر، و سریع تر فراهم می کنند. اما تحقیقات پزشکی بیش از هر نوع کاربرد علمی دیگر نیاز به امنیت و نظارت اخلاقی دارد. بعضی عناصر احتمالاً سمی هستند، پس بنابراین آزمایش بر روی انسان خیلی زود است. دانشمندانی که روی تکنولوژی نانو کار می کنند به کشف جالب دیگری نیز نائل آمده اند. آنها دریافته اند که اتم ها سر و صدا ایجاد می کنند. اتم ها توسط یک جریان الکتریکی خاصی که به جریان «تونلینگ» معروف است از موقعیتی به موقعیت دیگر جابه جا می شوند. کنترل صدای این جابه جایی نوعی سروصدا شبیه «صدای اعتراض اتم ها» را نشان می دهد.
جهش به جلو و عقب بین محل استقرار اتم و جایی که ما می خواهیم آن را قرار بدهیم چنین سروصدایی ایجاد می کند. یکی از اهداف محققین ساخت موادی با هزاران اتم است، بدین صورت که ساختار مورد نظر به میکروسکوپ داده شود و میکروسکوپ خود، کار را تکمیل نماید.
هدف تحقیقات ایجاد فرمول هایی کارآمد و عملی است که همه، از تولید کنندگان گرفته تا مصرف کنندگان بتوانند از آنها برای اهداف و تولیدات خاص خود استفاده کنند. نانو تکنولوژی زمینه ای ارزشمند است که در آن می توان پدیده های کوانتومی و بسیار کوچک را بررسی کرد، در اصل یک میز کار بسیار کوچک است. انتظار می رود ۵ الی ۱۰ سال طول بکشد تا بتوان از قطعات نانو در صنعت الکترونیک استفاده کرد و در علم پزشکی نیز این کاربرد احتمالاً ۸ الی ۱۲ سال طول خواهد کشید. این تأخیر به خاطر جاماندن کسی از کار یا عدم موفقیت کسی نیست، بلکه به علت پیچیدگی و نیز رمزآلود بودن زیاد این مقوله است نانو تکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاه ها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده های نوظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند. امروزه بسیاری از تکنولوژی های موجود، به فرآیندهایی در مقیاس نانو وابسته اند. فتوگرافی و کاتالیزور دو نمونه از تکنولوژی های قدیمی هستند؛ که به صورت تجربی، در مقیاس نانو تکنولوژی های قدیمی هستند که به صورت تجربی، در مقیاس نانو پیشرفت داشته اند. مفهوم جدید نانو تکنولوژی، آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیر قابل پیش بینی تأثیر گذارد. محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتند از: لاستیک های مقاوم در برابر سایش، مواد دارویی که در مقیاس نانو تولید شده اند، دیسک های لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه ها از کیفیت بالاتری برخوردارند، چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگ دانه. بیشتر ساختارها نیز هم اکنون در مرحله تحقیق و یا توسعه هستند که لیست برخی از آنها در ذیل آمده است:
صنایع اتومبیل سازی و هوانوردی، مواد جدید که از نانو ساخته شده، لاستیک هایی با مقاومت بیشتر، رنگ کاری هایی که احتیاج به شستشو ندارند، پلاستیک های ارزان غیر قابل اشتعال، صنایع الکترونی برای کنترل، پوشش های خود ترمیم و منسوجات، ضبط کامل صدا توسط نانو لایه ها و نقطه چین کردن، صفحه های نمایش صاف، تکنولوژی بی سیم ابزار و فرآیندهای جدید در زمینه ارتباطات، هزاران اصلاح و پیشرفت درباره ظرفیت ذخیره داده ها و سرعت پردازش در سطح پایین، سلاح های بسیار کشنده و سبک، لباس های منعطف ضد گلوله، روبات های میلیمتری و هزاران، هزار مورد دیگر.