نانو فناوری و علم مواد

برای بررسی ارتباط نانو فناوری و علم مواد (Nano Tchnology & Material Science) باید ابتدا به تاریخچه فناوری نانو پرداخت. پیشینه فناوری نانو به پیش از قرون وسطی باز می گردد. جام لیکرگوس که در قرن چهارم پس از میلاد ساخته شده، نمونه ای از استفاده از نانو فناوری است. این جام در نور روز، رنگ سبز و در هنگام تابش نور مستقیم، رنگ قرمز و صورتی دارد. در قرون وسطی نیز برای تهیه شیشه های رنگی کلیسا، از ذرات نانومتری طلا استفاده می شده است.در سال 1960 ریچارد فاینمن که فیزیکدانی برجسته و برنده جایزه نوبل بود، سخرانی را در جامعه فیزیک آمریکا ارائه داد که انقلابی در علم و فناوری ایجاد نمود. او در سخرانی خود به این نکته اشاره کرد که می توان دایرةالمعارف بریتانیکا را روی یک سنجاق، ارائه کرد و ابعاد آن را به میزان 25000 برابر کوچک نمود. پیشنهاد فاینمن این بود که می توان اتم های مجزا را دستکاری کرده و ساختار های جدید ایجاد کرد که خواص متفاوتی دارند. اما واژه فناوری نانو نخستین بار توسط نوریوتاینوچی مطرح شد. اگرچه در دهه های 50 و 60 میلادی تحقیقات گسترده ای روی ذرات فلزی کوچک و سیال مغناطیسی در حال انجام بود، ولی این پژوهش ها در حیطه فناوری نانو قرار نمی گرفت. علم نانو، به مطالعه و بررسی مولکول ها و ساختارهایی با ابعاد 1 تا 100 نانومتر می پردازد. واژه نانو در مقیاس های علمی برابر یک میلیاردیم است. شکل زیر با مقایسه مقیاس ها، تصور واضح تری از مقیاس نانو، ارائه می دهد.نانو فناوری توانایی تولید مواد، ابزار ها و سیستم های جدید با کنترل مولکول ها و اتم ها و استفاده از خواص آن ها در مقیاس نانو است. در واقع فناوری نانو، یک رشته مجزا نیست، بلکه یک رویکرد جدید در تمامی رشته هاست. نانو فناوری در زمینه های مختلف مانند صنایع غذایی، داروسازی، پزشکی، الکترونیک، کامپیوتر، انرژی، محیط زیست، هوا- فضا و سایر رشته ها کاربرد دارد.



مطالعه نانومواد حاکی از این مطلب است که هنگامی که اندازه ذرات به کمتر از 100 نانومتر می رسد، خواص فیزیکی و شیمیایی آن ها تغییر می کند. به عنوان مثال نقطه ذوب و خواص نوری تحت تاثیر اندازه و شکل مواد تغییر می کنند.



دسته بندی نانو مواد



نانو مواد دارای چشم انداز ویژه ای هستند که می تواند در زمینه های وسیعی از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. از مهم ترین خواص مواد نانو سایز، ابعاد آن ها می باشد. موادی به عنوان مواد نانو نامبرده می شوند که یکی از بعاد خطی آن ها کمتر از 100 نانو متر باشد. مواد نانو سایز با خوشه ای از مولکول ها در حد یک نانومتر یا کمتر و یا با چند عدد کریستال که دارای ابعاد کمتر از 100 نانومتر هستند، می باشند. اگر اندازه دانه با اندازه ذره یکی باشد به ذره نانو، تک کریستال گویند. ذرات نانو بسته به ابعادشان به چهار دسته تقسیم می شوند:- ذرات صفر بعدی (مانند ذرات کروی که قطر آن ها زیر 100 نانو متر باشد.)- ذرات یک بعدی (مانند نانو وایرها)- ذرات دو بعدی (مانند فیلم نازک)
- ذرات سه بعدی (مانند مواد با ساختار نانو)

نانو مواد را می توان به شکل زیر نیز تقسیم بندی کرد: - مواد نانوساختار توده ای - نانوذرات (ذرات کوانتومی یا نقاط کوانتومی) - نانوسیم ها - نانولوله ها - نانوالیاف - مواد نانو حفره ای - فولرین ها

روش های سنتز نانو مواد



به طور کلی روش های سنتز نانو مواد را می توان به دو دسته بالا به پایین و پایین به بالا تقسیم بندی کرد.
- روش های بالا به پایین: در این روش، ابعاد یک ماده توده ای کاهش پیدا می کند تا به ابعاد مورد نظر برسد. از جمله روش های بالا به پایین می توان به لیتوگرافی و فعال سازی مکانیکی اشاره کرد.-روش های پایین به بالا: در این روش با کنترل آرایش و چیدمان اتم ها و مولکول ها می توان به محصول مورد نظر دست یافت. از جمله روش های پایین به بالا می توان به رسوب شیمیایی از فاز بخار و سل – ژل اشاره کرد.

منبع:ویکی پی جی