نانو تكنولوژي،  فناوري نوين

نانو تكنولوژي فناوري جديدي است كه تمام دنيا را فراگرفته است و به تعبير دقيقتر "نانو تكنولوژي بخشي از آينده نيست بلكه همه آينده است ".در اين مقاله بعد از تعريف نانو به بيان دلايل كاربرد ها و ضرورتهاي توجه به اين فناوري اشاره شده است .

تعريف نانو تكنولوژي

نانو تكنولوژي،توانمندي توليد مواد،ابزار ها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطح مولكولي و اتمي و استفاده از خواص آنها درمقیاس نانو می باشد.

علم نانو، عبارت است از مطالعه و پژوهش  وسايل و ساختار هايي كه در كوچكترين واحد ديمانسيون ( 200 )نانومتر يا كوچكتر وجود دارند . از تعاريف فوق بر مي آيد كه نانو تكنولوژي يك رشته نيست بلكه رويكرد جديدي در تمام رشته هاست .براي نانو تكنولوژي كاربرد هايي را در حوزه های مختلف از غذا، دارو تشخيص پزشكي و بيوتكنولوژي تا الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، حمل ونقل، انرژي، محيط زيست، مواد هوا و فضا و امنيت ملي بر شمرده اند : كاربرد هاي وسيع اين عرصه و پيامد هاي اجتماعي سياسي و حقوقي آن،اين فناوري را به عنوان زمينه فرا رشته اي و فرا بخش مطرح نموده است .

هر چند آزمايش ها و تحقيقات پيرامون نانوتكنولوژي از ابتداي دهه قرن بيستم به طور جدي پيگيري شده اما اثرات تحول آفرين،معجزه آور و باور نكردني نانو تكنولوژي در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد كه نظر تمامي كشور هاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يكي از مهمترين اولويتهاي تحقيقاتي خويش طي دهه اول قرن بيست و يكم محسوب نمايند .به طوریکه ژاپن درسال 2001، 400 میلیون دلار و در سال2004، 960 میلیون دلار هزینه کرده است و آمریکا برای این امر در سالهای 2005-2008 حدود 7/3 بیلیون دلار اختصاص داده است .

 استفاده از اين فناوري در كليه علوم باعث شده است كه تحقيقات در زمينه نانو به عنوان چالش اصلي علمي و صنعتي پيش روي جهانيان باشد . لذا محققين، اساتيد و صنعت گران ايراني نيز بايد در يك بسيج همگاني، جايگاه و موقعيت خويش را در خصوص اين موضوع مشخص نمايند و حضوري فعال و حتي رقابتي در اين جايگاه ايجاد نمايند . براي چنين كاري طراحي يك برنامه منسجم فراگير و همه جانبه اجتناب ناپذير است .

نانو تکنولوژی دارای سه شاخه نانو فناوری خشک، مرطوب،و محاسبه ای است که از نظر کاربردی در علوم مختلف به خصوص در ساخت و تولید مواد الکترونیکی-پزشکی و صنایع غذایی کاربرد دارد.

    تاريخچه نانو در جهان

 چهل سال پيش ريچارد فيمن متخصص كوانتوم نظري و دارنده جايزه نوبل در سخنراني معروف خود در سال 1959 با عنوان آن پايين فضاي بسياري هست به بررسي بعد رشد نيافته علم مواد پرداخت وي در آن زمان اظهار داشت اصول فيزيك، تا آنجايي كه من توانايي فهمش را دارم، بر خلاف امكان ساختن اتم به اتم چيزها حرفي نمي زند او فرض را بر اين قرار داد كه اگر دانشمندان فرا گرفته اند كه چگونه ترانزيستورها و ديگر سازه ها را با مقياس هاي كوچك بسازند، پس خواهيم توانست كه آنها را كوچك و كوچكتر نماييم . در  واقع آنها به مرزهاي حقيقي شان در لبه هاي نا معلوم كوانتوم نزديك خواهند بود به طوري كه يك اتم را در مقابل ديگري به گونه اي قرار دهيم كه بتوانيم كوچكترين محصول مصنوعي و ساختگي ممكن را ايجاد نماييم و جای این سوال باقی می ماند که  با استفاده از اين فرمهاي بسيار كوچك چه وسايلي مي توانيم ايجاد كنيم ؟

فيمن در ذهن خود يك دكتر مولكولي را تصور كرد كه صدها بار از يك سلول منحصر به فرد كوچكتر خواهد بود و مي تواند به بدن تزريق شود و درون بدن براي انجام كاري يا مطالعه و تاييد سلامتي سلولها،  انجام ترميمي و به طور كلي براي نگهداري بدن در سلامت كامل به سير بپردازد .واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتا ینگوچی استاد علوم دانشگاه توکیو مطرح شد .او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل)دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می باشد،به کاربرد . مينسكي توانست به تفكرات فيمن قوت ببخشد مينسكي پدر هوش مصنوعي و شاگردش  درکسلرگروهي از دانشجويان كامپيوتر را به صورت انجمني دور هم جمع كردند . او افكار جوانترها را با يكسري ايده ها كه خودش نانو تكنولوژي نامگذاري كرده بود مشغول مي داشت .

 درکسلر تنها درجه دكتري نانو تكنولوژي را در سال 1991 ازدانشگاه MIT دريافت داشت او يك پيشرو در طرح نانو تكنولوژي است .

شكوفايي بسيار از فناوريهاي مهم ازجمله فناوري اطلاعات و بيوتكنولوژي به عنوان دو دستاورد بسيار عظيم قرن بيستم بدون بهره گيري از نانو تكنولوژي دچار اختلال  خواهند شد .

اصول پايه نانو تكنولوژي

نانو تكنولوژي، تكنولوژي سريع و نويني است كه امكان كار،دست كاري و توليد ابزار، مواد و ساختار هايي در سطح مولكولي و حتي اتمي توسط اتم در ساختارهاي عملكردي در بعد نانومتر را مي دهد .

ما با روشهاي نانو مي توانيم ابزار هاي چند كاره، خود تنظيم،خود كنترل و خود ترميم بسازيم .

واژه نانو از يك كلمه يوناني به معناي" كوچك يا ريز" مشتق شده است نانو به اندازه بين 1تا 100 نانو متر مي گويند .طول موج نور مرئي بين 400-700 نانومتر و سلول زنده اندازه اي معادل يك ميكرون (1000 نانومتر ) دارد.

جدول (1)مقايسه اندازه ها از ماكرو تا مولكول را بيان مي كند :

اساس ارتباط نانو تكنولوژي و علم و تكنولوژي غذا

معناي حقيقي نانو ساينس و نانو تكنولوژي چيست؟

Nano science: مطالعه پديده ها و دست كاري مواد در مقياس هاي اتمی، مولكولي، ماكرو مولكولي است جايي كه خصيصه ها تفاوت چشمگيري با مقياسهاي بزرگ دارند.

Nano technology: تكنولوژي است كه به وسيله آن ما در خواص مولكولهاي تشكيل دهنده مواد تغييري ايجاد مي نماييم تا بتوانيم از آنها در طراحي، توليد و استفاده از ساختارهاي كاربردي، ابزار ها و... بهره جوييم (تا بهتر استفاده گردند).

فهرست مطالب

نانو تکنولوژی،  فناوری نوین    ۳
تعریف نانو تکنولوژی     ۳
تاریخچه نانو در جهان     ۵
اصول پایه نانو تکنولوژی    ۶
اساس ارتباط نانو تکنولوژی و علم و تکنولوژی غذا    ۷
ارتباط نانو تکنولوژی با مهندسی کشاورزی و سیستم های غذایی     ۹
عناصر پایه در فناوری نانو     ۱۳
نانو بیو مواد،  نانو مواد و کاربردهای آنها     ۱۴
نانولوله ها    ۱۶
نانو کامپوزیت ها    ۱۷
نانو کپسول     ۱۸
نانو تکنولوژی برای توزیع تحت کنترل و سیستم کپسولی    ۱۸
مزایای متعدد سیستم کپسولی     ۲۰
نانوسنسورها    ۲۱
برخی از کاربردهای نانو سنسورهای بیو آنالیتیکال    ۲۲
پتانسیل نانو سنسورها و تحقیقات در صنعت کشاورزی و غذا     ۲۵
نانوفیلترها و کاربرد آنها در بیوتکنولوژی     ۲۶
ماشین های نانو تکنولوژی    ۲۸
میکرو سیال     ۲۹
نانو بیو پروسس    ۲۹
نانو سنسور های بیو آنالیزی     ۳۰
سطوح بیو سلکتیو     ۲۰
بسته بندی نانو Nano packaging    ۳۰
کاربرد های نانو در صنعت بسته بندی     ۳۱
غذاهای نانو Nano Food    ۳۲
نتیجه گیری    ۳۴
واژه نامه    ۳۵
منابع     ۳۷

منابع

 ۱) جهانشاهی، محسن ۱۳۸۳، دسته بندی کاربردی فناوری نانو در شاخه بیوتکنولوژی

۲) Huang.T, Chen.W, Geng.T, Gomez.R, Bashir.R, 2003, Fundamentals on nanotechnology relationship to food science &technology, lorre purdue university.

3)  Morris.J.V, 2005, Is nanotechnology going to change the future of food technology?, available online 

۴) Shefer.A, 2005, The application of nanotechnology  in food industry, New jersey, USA. available online

5)  Mararu.J.C, Haung.Q and other … , ۲۰۰۵, Nanotechnology: a new frontier in food science, AgroFOOD industry hi-tech Vol 16 – No. 6

6) Elamin.A, 2005, Nanotechnology research directed at food industry, available on line./

7) Scott.N, Chen.H, 2003, Nanoscale science & engineering for agriculture & food system , Cornell University.

8) Wolfe.J, 2005, Safer and guilt-free nano foods, NewYork.

9) Shefer.A and Shefer.S, 2003, Nutraceutical and beverages. US patent application No;20030152359 .