استفاده از فناوري‌نانو در صنعت بسته‌بندي، تهيه و توليد غذاها

ز فناوري‌نانو در صنعت غذايي مي‌توان به شكل‌هاي مختلفي استفاده كرد. اين كاربردها مي‌تواند شامل استفاده از فناوري‌نانو در مواد بسته‌بندي، كشاورزي، فرايندهاي توليد غذا و خود غذا باشد. ابزارها يا روش‌‌هاي فناوري‌نانو که طي كشت، توليد، فرآوري يا بسته‌بندي غذا استفاده مي‌شوند؛ را نانوغذا (nanofood) مي‌نامند. اين تعريف از نانوغذا را نانوفروم (NanoForum) ارائه داده است. 

بسته‌بندي
امروزه استفاده از فناوري‌نانو در صنايع بسته‌بندي غذا امري عادي است. اين بسته‌بندي‌ها را مي‌توان به دو دسته مختلف تقسيم نمود: دسته اول بسته‌بندي‌هاي فعال كه حاوي موادي با عملكردي خاص هستند (شبيه به بسته‌بندي‌هايي كه از ورود اكسيژن و فساد غذا جلوگيري مي‌كنند)؛ اما دسته دوم بسته‌بندي‌هاي هوشمند است كه به تغييرات محيط واكنش نشان مي‌دهند (مثل شناسايي پاتوژن‌ها). در حال حاضر برخي شركت‌ها در ظروف بسته‌بندي مقوايي از نانومواد استفاده مي‌کنند. اين نانومواد شامل چسب‌هايي مبتني بر نانوذرات نشاسته است که از منابع تجديدپذير تهيه و جايگزين چسب‌هاي مبتني بر مواد نفتي مي شوند. همچنين در ظروف بسته‌بندي‌ مقوايي، نانومواد جايگزين پلي‌وينيل استات (PVA) و پلي‌وينيل الكل‌ مي‌شوند. از ديگر نمونه‌هاي كاربرد فناوري‌نانو در صنايع بسته‌بندي مي‌توان به موارد زير اشاره نمود:
استفاده از بطري‌هاي پلاستيكي ساخته شده از مواد نانوكامپوزيت و استفاده از لايه‌هاي پلاستيكي ضد قارچ و ضدباكتري كه داراي طول عمر بيشتري نيز هستند.

كاربرد در مراحل زراعت
استفاده از فناوري‌نانو در صنعت كشاورزي، آينده روشني در شكل‌گيري فرآيندهاي كشاورزي و افزايش دقت در اين كار، ترسيم نموده است؛ به عنوان مثال نانوحسگرهاي پراكنده شده در يك مزرعه مي‌توانند همه موارد مربوط به آن را، از مواد مقوي و ميزان آب گرفته تا وجود بيماري‌ها، قارچ‌ها و آفت‌هاي ديگر، اندازه‌گيري كنند. اين حسگرها مي‌توانند براي رساندن مقدار مشخص و دقيقي از يك آفت‌كش يا كود، با نانوذرات يا نانوكپسول‌ها برهم‌کنش داشته باشند. اين كار مي‌تواند منجر به كاهش هزينه و ميزان پراكندگي اين مواد شيميايي در محيط‌هاي كشاورزي شود. علاوه بر اين موارد، به كمك نانوتراشه‌ها در مزرعه‌ها، مي‌توان حيوانات مضر را شناسايي و رديابي كرد و از آنها تصويربرداري نمود. چنين تراشه‌هايي مي‌توانند در رساندن ميزان مشخصي از داروهاي واكسيناسيون و مواد درماني ديگر نيز مورد استفاده قرار گيرند.

زراعت براي فناوري‌نانو
از ديگر زمينه‌هاي جذاب كه در فناوري‌نانو مطرح است مي‌توان به استفاده از گياهان در توليد مستقيم مواد اوليه در صنعت فناوري‌نانو اشاره نمود. به عنوان نمونه‌اي از اين كاشت ذرات مي‌توان به توليد نانوذرات طلا به وسيله گياه يونجه اشاره نمود. در اين فرايند، گياه يونجه را در خاك غني ‌شده از طلا رشد مي دهند و بدين ترتيب طلا در بافت‌هاي گياهي رسوب مي‌كند و بعد از اين مرحله مي‌توان نانوذرات طلا را از طريق روش‌هاي مكانيكي از اين گياه جداسازي نمود.فرآوري غذاهااز نانوذرات و نانوكپسول‌ها براي منظورهاي مختلف در مواد خوراكي استفاده مي‌شود. از كاربردهاي آنها مي‌توان به افزايش ماندگاري غذا، تغيير خواص، افزايش ارزش غذايي و تغيير مزه اشاره نمود.
به عنوان مثال امروزه نانوكپسول‌هاي پر شده از روغن ماهي تونا (يک منبع اسيدهاي چرب اُمگا 3) را به برخي از انواع نان اضافه مي‌كنند. شكست كپسول‌ها در بدن، باعث رها شدن روغن مورد نظر مي‌شود، اين در حالي است كه هيچ مزه ناخوشايندي از اين روغن احساس نمي‌شود.

آينده نانوغذا
در حال حاضر منظور از اصطلاح نانوغذا، غذاهايي نيست كه مستقيماً از روش‌هاي فناوري‌نانو به دست آمده‌اند. اما در آينده اتفاقات زيادي رخ خوهد داد. مثلاً ممكن است روزي نانوماشين‌هايي توليد شود كه توانايي توليد مولكول‌ به مولكول غذاها را داشته باشند (اما اين كار سال‌ها به طول خواهد انجاميد). اما برخي از پيشرفت‌هايي كه در آينده‌اي نه چندان دور در اين زمينه قابل دستيابي هستند، عبارتند از: توليد بسته‌بندي‌هايي كه توانايي بازتاب گرما از يك بستني يخي را داشته و مي‌توانند آن را از ذوب شدن در يك محيط گرم حفظ كنند؛ توليد بسته‌بندي‌هايي كه مي‌توانند خود را ترميم كنند و بسته‌بندي‌هايي که مي‌توانند در شرايط خاص، خواصشان را تغيير دهند، به عنوان مثال بسته‌بندي‌هايي كه بتوانند فاسد شدن شير را با تغيير رنگ نشان دهند. مانوئل مارکويز-سانچز، از دانشمندان كرافت فود (kraft foods)، طرح‌هايي براي نوشيدني مبتني بر فناوري‌نانو ارائه کرده است و در آنها اين ايده را مطرح مي‌كند كه همه افراد يک نوشيدني را بخرند، اما هر کس پس از خريدن نوشيدني بتواند رنگ، طعم و غلظت آن را تغيير دهد

سنتز نانوذرات اکسيد سرب در حضور امواج اولتراسونيک

انوذرات اكسيد سرب(II)ازواکنش نيترات سرب با كربنات سديم در حضور امواج اولتراسونيك و افزودنی پلی وينيل پيروليدون (PVP) به عنوان جهت دهنده سنتز شد. با فزايش كربنات سديم به نيترات سرب، رسوب كربنات سرب تشکيل می شود که پس از جداسازی، در دماي C° 320 براي دو ساعت قرار گرفته تا بعد از دست دادن CO2 تبديل به PbO شود. اثر عوامل مختلف نظير غلظت واکنشگرها، دمای سنتز و اثر چند افزودنی مختلف به روش "يک عامل در يک زمان" بررسي شد. سنتز اکسيد سرب در شرايط بهينه شده شامل نيترات سرب M 1/0، کربنات سديم M 2/0، دمای ºC40 وPVP با غلظت g/l 6 منجر به تشکيل نانوذرات اکسيد سرب با يک ساختار بسيار متخلخل می شود. مورفولوژی و اندازه ذرات سنتز شده بوسيله دستگاه ميكروسكوپ الكترني (SEM) بررسي شد.
كلمات كليدي: نانوذرات،اكسيد سرب، نيترات سرب، PVP، اولتراسونيك
1. مقدمه
اكسيدهاي سرب به دليل كاربرد متنوع مورد توجه فراوان قرار دارد( بخصوص PbO و PbO2) كه در اين ميان دي اكسيد سرب به روش هاي متفاوتي توليد شده است اما توليد نانو ذرات اكسيد سرب PbO) ) به صورت محدود مورد بررسي قرار گرفته است كه از آن جمله ميتوان به توليد نانو ساختاربه روش اسپري كه هدف آن افزايش سطح تماس آن در باتريهاي همراه با يون ليتيم ]1[ ميباشد را نام برد.
2. بخش تجربي
2-1- مواد
براي توليد نانوذرات اكسيد سرب از نيترات سرب وكربنات سرب وPVP كه ساخت كمپاني Loba Chemie از كشور هند ميباشد، استفاده شد.
2-2- دستگاهها
براي سنتزاز دستگاه اولتراسونيك با مدل TECNO_GAZ ،TECNA6 از كشور ايتاليا استفاده شد. برای بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات از دستگاه ميکروسکوپ الکترونی (SEM) مدل XL30 ساخت كمپاني فيليپس ازكشور هلند استفاده شد. روکش دهی نانوذرات با طلا به منظور تهيه عکسهای الکترونی با دستگاه لايه گذاري طلا ساخت شركت Bal-Tek كشور سوئيس استفاده شد.
2-3- روش
ابتدا نيترات سرب را با غلظت 1/. مولار تهيه كرده مقدارcc100 از آن را داخل بالن cc 500 ريخته ومقدار 10 گرم PVP بدان اضافه كرده وپس از حل شدن داخل اولتراسونيك قرار داده ودر دماي C°40 مقدار cc100 كربنات سديم 2/. مولار به آن اضافه شد. رسوب كربنات سرب سفيد رنگ بسرعت تشكيل شد که بعد از يك ساعت، با آب مقطر و اتانول شستشو داده شده و سپس صاف شد. به مدت يك ساعت در داخل اتانول با امواج اولتراسونيك هم زده شد. آنگاه دوباره صاف شده و به مدت 2 ساعت درداخل كوره C°320 گذاشته شد تا با آزاد شدن CO2 تبديل به PbO شود. بعد از سنتز هر نمونه، ساختار و اندازه ذرات سنتز شده توسط دستگاه ميکروسکوپ الکترونی مشاهده و بررسی شد.
3. نتايج وبحث
بهينه سازی شرايط سنتز نانو ذرات اكسيد سرب به منظور دسترسی به نانو ساختار منظم با بررسی اثر غلظت واکنشگرها، دما ومقدار PVP بررسي شد.
3-1- اثر حضور امواج اولتراسونيک
با سنتز يک نمونه در حضور امواج اولتراسونيک و يک نمونه ديگر بدون حضور اين امواج مشاهده شد که تابش امواج اولتراسونيک بر محلول سنتز اکسيد سرب منجر به تشکيل ساختار منظم و ريزتری می شود.
3-2- اثر غلظت واکنشگرها
غلظت نيترات سرب از M 01/0 تا M 1 و غلظت کربنات سديم از M 02/0 تا M 2 تغيير داده شد و اثر اين تغييرات با تهيه عکس ميکروسکوپ الکترونی از هر نمونه مشاهده شد. به عنوان نمونه تغييرات ساختار در 2 مورد از نمونه ها نشان داده می شود. هنگامی که سنتز در محلول شامل M 1 نيترات سرب و M 2 مولار کربنات سديم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی انجام می شود ساختاری مطابق شکل 1 بدست می آيد. همان طور که در شکل 1 ديده می شود، ذرات ساختاری ناهماهنگ و اندازه های بزرگتر از 100 نانومتر دارند.
شکل 1. تصوير ميکروسکوپ الکترونی نمونه سنتز شده درM 1 نيترات سرب و M 2 کربنات سديم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی
وقتی از محلول سنتز با غلظت 1/. مولار از نيترات سرب و 2/0 مولار کربنات سديم در دماي C°40 و بدون حضور افزودنی استفاده می شود، ساختار نمونه به سمت تشکيل نانوذرات سوق داده می شود که تصوير SEM اين نمونه در شکل 2 نشان داده شده است. 
شکل 2. تصوير SEM از نمونه سنتز شده در غلظت M 1/. از نيترات سرب و M 2/. کربنات سديم در دماي C°40 و بدون حضور افزودنی
نتايج حاصل از آزمايشات اين قسمت نشان داد که اگر اکسيد سرب در محلول حاوی M 1/. از نيترات سرب و M 2/. کربنات سديم سنتز شود، ساختارهای منظم با اندازه ذراتی کمتر از 100 نانومتر حاصل می شود.
3-3- اثر دمای سنتز
سنتز اکسيد سرب در غلظت M 1/. از نيترات سرب و M 2/. کربنات سديم و بدون حضور افزودنی در چند دمای مختلف در گستره C°0 تا C°70 انجام شد. نتايج نشان داد که در دمای سنتز C°40 ساختار منظم تر با اندازه ريزتر بدست می آید. برای نشان دادن اثر دما، تصاوير SEM دو نمونه از سنتزها در شکل 3 و 4 نشان داده شده است.
شکل 3. تصوير SEM نمونه سنتز شده در دمای صفر درجه شكل 4. تصوير SEM نمونه سنتز شده در دمای C°40
3-4- بررسي اثر افزودنی های مختلف
پس از بهينه سازی اثر غلظت واکنشگرها و دما، سنتز در حضور افزودنی های سديم دودسيل سولفات (SDS)، سديم بنزن سولفونات (SDBS)، ستيل تری متيل آمونيوم برميد (CTAB)، پلی وينيل الکل (PVA) و پلی وينيل پيروليدون (PVP) ]4[ انجام شد. با بررسی تصاوير ميکروسکوپ الکترونی نمونه های حاصل، مشخص شد که بهترين کارآيی مربوط به PVP است به همين ديل اين افزودنی به عنوان يک افزودنی جهت دهنده ساختار انتخاب شده و اثر تغيير غلظت آن بر روی مورفولوژی و اندازه ذرات حاصل بررسی شد. غلظت PVP از g/l 5/0 تا g/l 6 تغيير داده شد. تصاوير ميکروسکوپ الکترونی سه مورد از نمونه های تهيه شده در حضور مقادير مختلف PVP در شکلهای 5 تا 7 نشان داده شده است. شکل 5 و 6 تصاوير ميکروسکوپ الکترونی نمونه هايی را نشان می دهند که به ترتيب در غلظت g/l 5/0 (کمتر از مقدار بهينه) و g/l 6 (بيشتر از مقدار بهينه) سنتز شده اند. با مقايسه ين دو تصوير با تصوير نشان داده شده در شکل 7 مشخص می شود که در غلظت g/l 1 از جهت دهنده ساختاری PVP پودر اکسيد سرب با يک ساختار بسيار منظم و متخلخل و با اندازه ذرات در کستره 20 تا 40 نانومتر بدست می آيد.
شکل 5. تصوير SEM نمونه اکسيد سرب سنتز شده در حضور g/l 5/0 PVP شکل 6. تصوير SEM نمونه اکسيد سرب سنتز شده در حضور g/l 6 PVP
شکل 7. تصوير SEM نمونه اکسيد سرب سنتز شده در حضور g/l 1 PVP

نتيجه گيری
با سنتز اکسيد سرب در حضور امواج اولتراسونيک و افزودنی PVP ذرات بسيار متخلخل با ساختار بسيار يکنواخت و اندازه ذرات نانومتری حاصل می شود.

کاربرد نانو در صنایع دریایی

قدرت دريايي هر كشور از عناصر مختلفي تشكيل مي شود. اين عناصر مي توانند با ناوگان نظامي، ناوگان تجاري، ناوگان صيادي، ناوگان شناورهاي مردمي ، مراكز آموزش دريايي و صنايع دريايي تشكيل شوند. يكي از قسمتهاي مهم اين قدرت دريايي، بخش صنايع دريايي است. در وضعيت فعلي كه كشور ايران در مقابل تهديدات مختلفي قرار دارد و برحي از مخالفان و دشمنان نظام و انقلاب اسلامي ايران قصد ايجاد مزاحمت و جلوگيري از رشد و توسعه فناوري در خصوص تجهيزات و تسليحات بخش دفاعيکشور ایران را دارند بنابراين ضرورت و اهميت وجود يك صنايع دريايي قدرتمند و موثر آشكارتر مي شود. همچنين دشمنان ايران با بهانه تراشيهاي مختلف از جمله بحث انرژي هسته اي صلح آمیز و با صدور قطع نامه هاي پي در پي، ایران را با تحريم جدي تري مواجه مي سازند و به ناچار براي نيروي دريايي جمهوري اسلامي ايران مشكلاتي را ايجاد مي نمايند در اين صورت امكان تهيه برخي از اقلام ضروري از مسولان مربوطه گرفته خواهد شد، پس بايد صنعت دريايي نيازمنديهاي بخش دفاعي را تامين نمايد و توان نظامي كشور را ارتقا بخشد. اين امكان مستلزم افزايش قابليت هاي موجود و استفاده مفيد از همه ظرفيتهاي آن بخش مي باشد. كه همكاري فرماندهان و مسولان دو بخش و همچنين حمايت دولت را مي طلبد؛در این میان استفاده ازفناوري‌نانو در بخش‌هاي مختلف صنايع دريايي کاربردهاي ارزنده‌اي دارد که مي‌تواند صنايع دريايي کشور ایران را با تحول زيادي روبه‌رو کند.قبل از اینکه بخواهیم درباره کاربردهای فناوری نانو در صنایع دریایی سخنی به میان آوریم؛بهتر است تا درباره چیستی این فناوری اندکی بدانیم. از نانو، بيوتكنولوژي و فناوري اطلاع رساني به عنوان سه قلمرو علمي نام مي برند كه انقلاب سوم صنعتي را شكل مي دهد. از همين روست كه كشورهاي در حال توسعه كه اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، مي كوشند با سرمايه گذاري در اين سه قلمرو، عقب ماندگي خود را جبران كنند. همان گونه كه در اين گزارش مي خوانيد، نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي در تمام حيطه هاي زندگي دارد و از اين رو توسعه آن مي تواند به بهبود و تسهيل زندگي كمك فراوان كند.

نانو مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو شکل‌ دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانو در الکترونیک ، زیست ‌شناسی ، ژنتیک ، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده می‌شود.در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفتهای عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. در ایران بدلیل فقدان تصمیم گیری بموقع ، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طولائی آن بها داده می‌شد ، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن ،ایران هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن ندارد. فناوری نانو با طبیعت فرا رشته‌ای خود ، در آینده در برگیرنده همه فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوریهای موجود ، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.
میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری (ملکولی) _مثل یک درخت یا یک میکروب_ ساخته می‌شود.علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی‌نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی‌شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می‌رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه بر جا می‌گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است.

آغاز نانوتكنولوژي:
علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند چرا که صدها سال است که شیمیدانان از تکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي علم نانو در کار خود استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند که بی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شباهت به تنکنيک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی نانو نيست. پنجره های رنگارنگ کلیساهای قرون وسطی، شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمان همگی گویای این مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینه کردن فرایندها و ساخت باکیفیت تر اشیاء بهره می برده است اما تنها به دلیل پیشرفت کم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی پیمایشی و غیره نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند.
نانو تكنولوژي از يك رشته علمي خاص مشتق نمي شود. با وجودي كه نانو تكنولوژي بيشترين وجه مشترك را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملكول شالوده بسياري از علوم است و در نتيجه دانشمندان حوزه هاي علمي به آن جذب مي شوند. برآورد مي شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تكنولوژي كار مي كنند.
پيشوند نانو از كلمه يوناني به معناي كوتوله مشتق مي شود. برای اولین بار ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیک پتانسیل نانو علم را در یک سخنرانی تکان‌ دهنده با نام «درپایین اتاقهای زیادی وجود دارد»، مطرح کرد. فاینمن اصرار داشت، که دانشمندان ساخت وسائلی را ، که برای کار در مقیاس اتمی لازم است، شروع کنند.

این موضوع مسکوت ماند، تا اینکه اریک درکسلر ندای فاینمن را شنید و یک قالب ‌کاری برای مطالعه «وسایلی که توانایی حرکت دادن اشیاء مولکولی و مکان آنها را با دقت اتمی دارند»ایجاد کرد، که در سپتامبر 1981 در مقاله‌ای با نام«پروتئین راهی برای تولید انبوه مولکولی ایجاد می‌کند» آن را ارائه داد.درکسلر آن را با کتابی بنام «موتورهای خلقت» دنبال کرد و توسعه مفهوم نانو تکنولوژی را همانند یک کوشش علمی ادامه داد. اولین نشانه‌های ثبت ‌شده از این مفهوم نانو تکنولوژی تغییر مکان دادن اشیا مولکولی ، در سال 1989 بود، موقعی که دانشمندی در مرکز تحقیقات آلمادن IBM اتمهای منفرد گزنون را روی صفحه نیکل حرکت داد، تا نام IBM را روی سطح نیکل نقش کند.
براساس برآورد شركت لاكس ريسرچ درنيوريورك، بودجه كل تحقيق و توسعه نانو تكنولوژي دولت ها و شركت ها در سراسر جهان در سال 2004 بيش از 6/8ميليارد دلار بود. نيمي از اين بودجه از جانب دولت ها تأمين مي شد. اما به پيش بيني لاكس ريسرچ در سال هاي آينده، شركت ها احتمالاً بودجه بيشتري از دولت ها صرف اين علم خواهند كرد. .در خلال شش سال پيش از ،2003 سرمايه گذاري در نانو تكنولوژي توسط سازمان هاي دولتي هفت برابر شده است. اين حجم سرمايه گذاري انتظارات را به اندازه اي افزايش داده است كه شايد قابل تحقق نباشد. برخي معتقدند شركت هاي نانو تكنولوژي مانند حباب شركت هاي اينترنت در سال هاي اخير از بين خواهند رفت. اما دلايلي وجود دارد كه نشان مي دهد درباره مخاطرات آن گزافه گويي شده است. سرمايه گذاران خصوصي اكنون بسيار محتاط تر از دوره رونق شركت هاي اينترنت هستند و بيشتر پولي كه دولت ها در اين زمينه اختصاص مي دهند، صرف علوم پايه و فناوري هايي مي شود كه تا سال ها در اختيار همگان قرارنخواهد گرفت. با اين حال كيفيت برخي محصولات موجود با كاربرد نانو تكنولوژي بهبود يافته است و در چند سال آينده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ريز نقره، بانداژ ضد سوختگي خاصيت ضد ميكروبي پيدا كرده است. با اتصال ملكول هاي ايجاد كننده مانع به فيبر پنبه، پارچه هايي توليد شده است كه ضد لكه و بو است.

راكت هاي تنيس با افزودن ذرات ريز تقويت شده است. در درازمدت نانو تكنولوژي به نوآوري هاي بزرگتري خواهد انجاميد، از جمله انواع جديد حافظه كامپيوتر، فناوري پزشكي و روش هاي توليد انرژي بهتر مانند سلول هاي خورشيدي.
طرفداران اين فناوري مي گويند نانو تكنولوژي به توليد انرژي پاك و توليد بدون مواد زائد و غيره خواهد انجاميد. مخالفان آن معتقدند نانوتكنولوژي باعث ايجاد نوعي نظام شناسايي بين المللي و آسيب به فقرا، محيط زيست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر مي رسد هر دو گروه در مورد استدلال هاي خود گزافه گويي مي كنند، اما به هرحال بايد از نانو تكنولوژي استقبال كرد.
همچنین از فناوری نانو به عنوان«رنسانس فناوری» و«روان کننده جریان سرمایه گذاری» یاد می‌شود. ورود محصولات متکی بر این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانائیهای دفاعی و زیست محیطی به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائیهای بزرگ اقتصادی خواهد شد. هم اکنون بخشهای دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان شامل ژاپن ، آمریکا ، اتحادیه اروپا ، چین ، هند ، تایوان ، کره جنوبی ، استرالیا و روسیه در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یک حوزه از این فناوری به سر می‌برند.هم اکنون روی هم رفته حدود 30 کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای «برنامه ملی»یا درحال تدوین آن هستند، وطی پنچ سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر فناوری نانو را به 3.5 برابر افزایش داده‌اند. کشورهای ژاپن و آمریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند.

نانو در صنایع دریائی:
امروزه بحث‌هاي بسياري در زمينة فناوري‌نانو، کاربردها، مزايا ودورنماي آيندة آن مطرح است. صنايع دريايي حوزة وسيعي از صنايع از قبيل ساخت كشتي؛ زيردريايي و سكوهاي دريايي را شامل مي‌شود که اغلب آنها در کشور ایران نوپا هستند. فناوري‌نانو در بخش‌هاي مختلف صنايع دريايي کاربردهاي ارزنده‌اي دارد که مي‌تواند صنايع دريايي کشور ایران را با تحول زيادي روبه‌رو کند. از طرفي شناسايي نيازهاي گستردة صنايع دريايي مي‌تواند بازار خوبي براي محصولات فناوري‌نانو در ایران باشد و زمينة رشد خوبي را نيز براي آن فراهم کند. در اين مقاله برخي کاربردهاي فناوري‌نانو در صنايع دريايي مورد ارزيابي قرار گرفته و در انتها نيز جايگاه صنايع دريايي درکشورایران آورده شده است.
فناوري‌نانو در دهه اخير از سوي کشور ایران ،مورد توجه جدي قرار گرفته است. همزمان با آن صنايع دريايي نيز دچار تحولات اساسي شده و سرمايه‌گذاري‌هاي هنگفتي در آن انجام شده است. امروزه ثابت شده است که صنايع دريايي مي‌تواند عامل مهمی در رشد و توسعه در مناطق ساحلي ایران باشد. ايران با داشتن 2900 کيلومتر مرز آبي، در شمال و جنوب ؛در زمينه صنايع دريايي، کشوري در حال توسعه محسوب مي‌شود، در حالي که برخي از کشورهاي اروپايي با کمتر ازيک پنجم اين مرز آبي، جزو کشورهاي قدرتمند در زمينه صنايع دريايي قرار دارند و به واسطه اين توانمندي، سلطه خود را بر دنيا تحميل کرده‌اند.

صنايع دريايي شامل حوزه وسيعي از صنايع مي‌شود که هر كدام مي‌توانند پشتوانه و مهد توسعه علم و فناوري باشند. سه دسته‌بندي کلي صنا‌يع دريايي عبارتند از:

1. صنايع کشتي‌سازي شامل: ساخت انواع کشتي‌ها از قبيل کشتي‌هاي کانتينربر، نفتکش‌هاي غول پيکر، ناوچه‌ها و زيردريايي‌. در اين زمينه شرکت‌هاي بزرگي نظير صدرا، ايزوايکو، اروندان و فجر درایران شکل گرفته‌اند که هر يك تجربه ساخت ده‌ها فروند شناور دارند.
2. صنايع فرا ساحل: شامل ساخت سکوهاي ثابت و متحرک دريايي و لوله‌گذاري در دريا مي‌شود که در پروژه‌هاي عظيم نفت و گاز به خصوص در حوزه‌هاي پارس جنوبي، ابوذر و ميادين بزرگ نفتي کاربرد دارند. شرکت‌هاي بزرگي از قبيل تأسيسات دريايي، صدف و صدرا در اين زمينه شکل گرفته‌اند که تجربه ساخت ده‌ها سکوي ثابت و متحرک دريايي و صدها کيلومتر لوله‌گذاري دريايي را در كارنامه فعاليت خود دارند.
3. صنايع ساحلي و بندري: شامل ساخت اسکله، موج‌شکن و سازه‌هاي نزديک ساحل(پايانه‌هاي نفتي) که در بنادر شهيد رجايي، باهنر، بوشهر، امام خميني و جزيره خارک تجارب بسياري در اين زمينه اندوخته شده است که از جمله آنها مي‌توان به قرارگاه سازندگي نوح و شرکت صدرا اشاره کرد.
   فناوري‌نانو در زمينه صنايع دريايي، به خصوص ساخت شناورها از اهميت خاصي برخوردار است و كاربردهاي آن را مي‌توان به‌طور كلي شامل موارد زير دانست:
   
   1 -ايجاد پوشش‌هاي مناسب در برابر اثرات محيط دريا؛
   2-توليد مواد جديد براي ساخت بدنه و اجزاي آن به‌منظور افزايش استحکام
   3 -توليد مواد جديد براي افزايش قابليت عملکرد شناور مانند سوخت‌هاي جديد، باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا و پيل‌هاي سوختي.

صنايع دريايي گستره وسيعي از صنايع مانند شناورهاي سطحي (کشتي‌ها)، زيرسطحي (زيردريايي‌ها) ، سکوهاي دريايي و کليه صنايع مرتبط با دريا را در برمي‌گيرد.برخي از پتانسيل‌هاي کاربردفناوري‌نانو در اين صنايع عبارتنند از:

1. کليه تحولاتي که در فناوري کامپيوتر، الکترونيک و مخابرات براساس فناوري‌نانو ايجاد مي‌گردد، قطعاً بر صنايع دريايي تأثير‌ مي‌گذارد؛ زيرا اين صنايع مانند ساير صنايع، وابستگي بسياري به اين فناوري‌ها دارند.چرا که امروزه استفاده از وسایل الکترونیکی و کامپیوتری از اجزای لاینفک شناورهای دریائی و درکل تجهیزات دریایی شده است.
    
2. الکترودهاي جوشکاري دما پايين: اين الکترودها با استفاده از فناوري‌نانو، داراي دماي کاري بسيار پاييني نسبت به الکترودهاي جوشکاري موجود هستند. مواد اين الکترودها به‌گونه‌اي است که در ازاي حرارت اندک، اتحاد مولکولي مستحکمي را بين مولکول‌هاي دو قطعه فلز ايجاد مي‌کنند و عملکردي شبيه چسب‌هاي حرارتي معمولي خواهند داشت. اين الکترودها تأثير شگرفي بر فناوري جوشکاري، به خصوص جوشکاري آلومينيوم خواهند داشت. کاربرد و حجم زياد جوشکاري در صنايع دريايي مي‌تواند عاملي براي تأثير فوق‌العاده فناوري‌نانو در اين زمينه باشد.
    
3. سوخت: کشتي و کليه شناورها براي تأمين قدرت حرکت در دريا، معمولاً چندين تن سوخت حمل مي‌کنند و کشتي‌هاي اقيانوس‌پيما نيز در طول مسير دريانوردي مجبور هستند، چندين بار براي سوخت‌گيري توقف کنند. فناوري‌نانو با ارائه سوخت‌هاي پرانرژي، کشتي‌ها را از توقف‌هاي متعدد در دريا و حمل چندين تن سوخت بي‌نياز خواهد کرد. اين سوخت‌ها به‌صورت بسته‌هاي پرانرژي مولکولي است که از اثرات مولکول‌ها بريکديگر، انرژي زيادي آزاد مي‌کنند، به صورتی که يک ليتر از اين سوخت‌ها، معادل ده‌ها ليتر سوخت معمولي انرژي آزاد مي‌کند. از آنجا که ذرات نانومتري موجب افزايش سرعت سوخت ويکنواختي آن مي‌گردد، در سوخت‌هاي جديد مي‌توان جهت افزايش قدرت سوخت از آنها استفاده کرد.
    
4. نانوفايبرگلاس و نانوکامپوزيت‌ها:ماده فايبرگلاس با آرايش تار و پودي (ماتريسي) ، استحکام زيادي دارد. در اين مواد، الياف شيشه به صورت تارهاي نازک و تحت شرايط خاصي توليد شده و به صورت متفاوتي به هم بافته مي‌شوند؛ رايج‌ترين نوع آنها الياف بافته شده به‌صورت حصيري و الياف سوزني است. فناوري‌نانو با اعمال آرايش تار و پودي بين مولکول‌ها، نانوفايبرگلاس‌هاي بسيار محکم و سبکي ايجاد مي‌کند که نسبت به فايبرگلاس‌هاي امروزي برتري بسياري دارند. نانوکامپوزيت‌ها دسته جديدي از مواد مورد مطالعه جهاني است که شامل پليمرهاي قديمي تقويت شده با ذرات نانومتري مي‌شود. کامپوزيت‌ها با داشتن آرايش‌هاي مولکولي متفاوت، کاربردهاي وسيع‌تر و جديدتري را تجربه خواهند کرد. از جمله خواص مهم کامپوزيت‌ها، استحکام زياد در عين وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگي و خاصيت جذب امواج راداري است. اين خاصيت به منظور ساخت هواپيماها و زيردريايي‌هايي که به وسيله رادار قابل شناسايي نيستند، مورد استفاده قرار مي‌گيرد .
    
5. جاذب‌هاي ارتعاشي: جاذب‌هاي ارتعاشي امروزي، موادي حجيم و سنگين هستند. فناوري‌نانو با ارائه جاذب‌هاي ارتعاشي جديد، تحول عميقي را در اين زمينه ايجاد خواهد کرد. اين نانومواد، انرژي ارتعاشي را به مقدار بسيار بالايي در بين شبکه مولکولي خود ذخيره مي‌کنند و ساختارهاي مولکولي ويژه آنها، تا حد زيادي از انتقال انرژي ارتعاشي به مولکول‌هاي جانبي جلوگيري مي‌کند؛ بدين ترتيب ارتعاش به خوبي مهار مي‌شود. اين مواد در کشتي‌هاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردريايي‌ها کاربردهاي بسياري دارند و اغلب در زير موتورها و اجزاي دوار شناورها نصب مي‌گردند.
    
6. جاذب‌هاي صوتي: اين جاذب‌ها نيز مانند جاذب‌هاي ارتعاشي، علي‌رغم سبک و نازک بودن، انرژي صوت را به‌طور کامل ميرا مي‌کنند. جاذب‌هاي صوتي امروزي با وجود سنگين و حجيم بودن، نسبت به فرکانس و جهت صوت برخوردي، بازدهي متفاوتي دارند. فناوري‌نانو انواعي از جاذب‌هاي صوتي را ارائه مي‌کند که ساختار مولکولي آنها با جهت برخورد صوت و فرکانس صوت قابل تطابق باشد؛ به گونه‌اي که بتوانند بيشترين مقدار انرژي صوت را جذب کنند. اين مواد در کشتي‌هاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردريايي‌ها کاربردهاي بسياري دارند و قسمت داخلي يا خارجي بدنه از اين مواد پوشيده مي‌شود.
    
7. رنگ‌هاي دريايي: خوردگي بسيار زياد محيط دريا به خصوص درياهاي آب شور مانند خليج فارس، از معضلات اساسي نگهداري سکوهاي دريايي و کشتي‌هاست. شرايط خاص محيط دريا ايجاب مي‌کند که به‌طور متوسط، هر سه سال يک‌بار بدنه سکوها و کشتي‌ها رنگ‌آميزي شود. فناوري‌نانو رنگ‌هاي جديد بسيار مقاوم در برابر خوردگي و اثرات محيط ارائه مي‌نمايد که با توجه به طول عمر شناورها و دوام بيش از 20 سال اين رنگ‌ها بر بدنه شناورها، مي‌توان اين امر را به معناي مادام‌العمر بودن اين رنگ‌ها دانست.
    
8. جاذب‌هاي انرژي موج دريا و نور آفتاب: فناوري‌نانو نسل جديدي از مواد را ارائه مي‌کند که همانند سلول‌هاي فتوالکتريک انرژي موج دريا و نور آفتاب را جذب مي‌کنند و به مثابه منبع تأمين انرژي خواهند بود. ويژگي منحصر به فرد اين مواد اين است که همانند پوشش‌هاي معمولي دريايي قابل اتصال به بدنه شناور هستند که مي‌تواند مدت دوام شناور در دريا را چندين برابر نمايد و از انرژي‌هاي محيط استفاده کند. استفاده از اين منابع انرژي مزيت‌هاي زيست‌محيطي نيز دارد.
    
9. نانوفيلتراسيون: از جمله ويژگي‌هاي اين فناوري مي‌توان به جذب ذرات بسيار ريز محيط اشاره كرد كه در جذب مونوکسيد و دي‌اکسيد کربن كاربرد دارند. پوشش داخلي زيردريايي‌ها در زير آب محيطي بسته و مناسب با بکارگيري اين فناوري است. مطابق اين فناوري، بلورهاي اکسيد تيتانيوم نيمه‌رسانا که اندازه‌ شان فقط 40 نانومتر است به‌وسيله نور ماوراء بنفش شارژ شده، براي حذف آلودگي‌هاي آلي استفاده مي شوند.
    
10. نانومورفولوژي: با استفاده از فناوري‌نانو مي‌توان مواد بسيار مقاوم در برابر آتش ساخت که در اشتعال ناپذيري به خاک تشبيه مي‌شوند. استفاده از اين مواد در شناورها به منظور ايمني در برابر آتش‌سوزي بسيار حائز اهميت است. در شناورهاي نظامي خطر آتش سوزي بسيار زياد است؛ لذا استفاده از اين فناوري بسيار حياتي است.
     
11. تحول در فناوري پيل سوختي: پيل سوختي در شناورها به خصوص شناورهاي زيرسطحي و زيردريايي‌ها، کاربردهاي وسيعي دارد. امروزه روش‌هاي مختلفي براي ذخيره‌سازي هيدروژن مورد نياز در پيل سوختي استفاده مي‌شود؛ (از جمله به صورت مايع که دماي بسيار پايين يا فشار بسيار بالايي نياز دارد) ، هيدرات فلزي (که وزن بسيار زيادي را به شناور تحميل مي‌کند) و کربن فعال (که استفاده از آن معضل زياد و بازده کمي دارد) . اكنون مي توان از نانولوله‌هاي کربني براي ذخيره هيدروژن استفاده كرد؛ زيرا ديگر نيازي به دماي پايين، فشار بسيار بالا و تحمل وزن سنگين نخواهد داشت؛‌ اين كار تحول عظيمي را در فناوري پيل سوختي ايجاد خواهد كرد.
     
12. باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا: امروزه انواع مختلفي از باتري‌هاي قابل شارژ وجود دارند که داراي وزن زياد و ذخيره انرژي اندکي هستند . اين باتري‌ها در شناورها به خصوص در قايق‌هاي تفريحي، زيردريايي‌ها و کشتي‌ها (به عنوان منبع برق اضطراري) کاربردهاي حياتي و مهمي دارند، امّا انرژي اندكي كه ذخيره مي‌كنند زمان ماندن زيردريايي‌هاي ديزل الکتريک در زير آب را محدود مي‌کنند. در موقع حرکت سطحي که ديزل قادر به فعاليت است، انرژي الکتريکي توليد شده ديزل در باتري‌ها ذخيره مي‌شود و در موقع حرکت در زير سطح آب که به علت دسترسي نداشتن به هوا امکان کار براي ديزل وجود ندارد، از اين انرژي الکتريکي استفاده مي‌شود. فناوري‌نانو با ارائه باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا، زيردريايي‌هاي ديزل الکتريک را قادر مي‌کند تا ده‌ها برابرِ زمان فعلي خود در زير آب بمانند. علاوه بر آن فناوري‌نانو با كاهش وزن بسته‌هاي باطري، کاربردهاي ارزنده‌اي در فناوري هوافضا، هواپيماهاي بدون سرنشين، اتومبيل و شناورهاي تفريحي کوچک پديد مي‌آورد.
     
13. گرافيت و سراميک: فناوري‌نانو با ارائه مواد بسيار مستحکم که ده‌ها برابر مقاوم‌تر از فولاد هستند، تأثير چشمگيري در ساخت سازه‌هاي دريايي و صنايع دريايي خواهد داشت. سراميك‌ها از جمله اين موادند كه در بدنه شناورهای زیر دریایی آب عميق (حدود 11 هزار متر) به‌کار خواهند رفت. اين مواد با داشتن استحکام فوق‌العاده، وزن سبک، مقاومت بسيار زياد در برابر خوردگي و دوام در شرايط دمايي بسيار متغير، گزينه بسيار مناسبي براي سازه‌هاي عظيم دريايي به خصوص غوطه‌ور شونده‌ها و زيردريايي‌ها هستند.در ايران صنايع دريايي به معناي واقعي خود؛ يعني ساخت سکوهاي ثابت و متحرک دريايي، کشتي‌هاي اقيانوس پيما، زيردريايي‌ها و غيره، حدوديک دهه از عمرشان مي‌گذرد و صنعتي نوپا محسوب مي‌گردد. فناوري‌نانو نيز در دنيا قدمت چنداني ندارد و از معدود فناوري‌هايي است که در همان بدو مطرح شدنش در دنيا، در ايران نيز مطرح شده است. فناوري‌نانو با توجه به تأثيرات شگرفي که در همه صنايع دارد، مورد توجه قرار گرفته است. صنايع دريايي در حال رسيدن به دوران تکامل خود در ایران است و فناوري‌نانو هم مي‌تواند به تکامل هدفمند و روزافزون آن کمک کند. کاربردهايي از فناوري‌نانو که بيان شد، تنها گوشه‌اي از کاربردهاي گسترده آن در صنايع دريايي است و آينده، اين کاربردها را قطعي‌تر و مشخص‌تر خواهد کرد؛ لذا مديران کليه بخش‌هاي صنعتي از جمله صنايع دريايي نبايد خود را نسبت به فناوري‌نانو بيگانه بدانند، بلکه همواره بايد پيشرفت‌هاي اين شاخه از دانش و فناوري مولکولي را در دنيا زير نظر داشته، از پيشرفت اين فناوري جديد ،حمايت‌هاي مادي و معنوي لازم را به عمل آورند. چه بسا که ورود فناوري‌نانو به هر صنعتي، تحولات شگرفي را باعث شود و غافلگيري و ورشکستگي رقبا را به دنبال داشته باشد. از طرف ديگر، نهادهاي مرتبط بايد پيشرفت‌هاي روز دنيا در زمينه فناوري‌نانو را به صنايع مربوطه معرفي کنند که اين امر مستلزم شناخت نيازهاي هر بخش از صنعت در زمينه فناوري‌نانو است. لازم است، متوليان فناوري‌نانو بايک تقسيم‌بندي منطقي در صنايع موجود ، نيازهاي هريک را به تفکيک بررسي کنند و با شناسايي نيازهاي بازار، توسعه فناوري‌نانو را جهت‌دهي نمايند. به علاوه، پشتوانه مالي مناسبي نيز براي توسعه فناوري‌نانو فراهم نمايند، زيرا نشناختن نيازها به معناي بيراهه رفتن فناوري‌نانواست.

کاربرد های نانوتکنولوژی

یكی از پیشوندهای مقیاس اندازه گیری در سیستم SI نانو به معنی یك میلیاردم واحد آن مقیاس است.برای مثال یك نانومتر معادل یك میلیاردم متر است. با توجه به اینكه یك سلول بدن بیش از صدها نانومتر است می توان به كوچكی این مقیاس پی برد. از آنجایی كه علوم نانو بخش وسیعی برگرفته از مباحث شیمی، فیزیك، بیولوژی، پزشكی، مهندسی و الكترونیك را در بر می گیرد،‌گروه بندی آن بسیار پیچیده است.

یكی از پیشوندهای مقیاس اندازه گیری در سیستم SI نانو به معنی یك میلیاردم واحد آن مقیاس است.برای مثال یك نانومتر معادل یك میلیاردم متر است. با توجه به اینكه یك سلول بدن بیش از صدها نانومتر است می توان به كوچكی این مقیاس پی برد. از آنجایی كه علوم نانو بخش وسیعی برگرفته از مباحث شیمی، فیزیك، بیولوژی، پزشكی، مهندسی و الكترونیك را در بر می گیرد،‌گروه بندی آن بسیار پیچیده است. دانشمندان، علوم نانو را به چهار گروه شامل مواد (گروه اول)، مقیاسها (گروه دوم)، تكنولوژی الكترونیك، اپتوالكترونیك، اطلاعات و ارتباطات (گروه سوم) و بیولوژی و پزشكی (گروه چهارم) طبقه بندی كرده اند. این طبقه بندی باعث سهولت در بررسی این علوم شده است البته تداخل برخی از بخش ها در یكدیگر طبیعی است. برنامه های توسعه این تكنولوژی به سه بخش كوتاه مدت (كمتر از پنج سال)، میان مدت( بین۱۵-۵ سال) و بلند مدت (بیش از۲۰ سال) تقسیم بندی شده است. مواد نانو (nanomaterials) قابلیت كنترل ساختار تشكیل دهنده مواد پیشرفته (از فولادهای ساخته شده در اوایل قرن۱۹ تا انواع بسیار پیشرفته امروزی) در ابعاد كوچك و كوچكتر،‌ در اندازه های میكرو و نانو بوده است. هر قدر بتوانیم این مواد را در ابعاد ریزتر و كنترل شده ای تولید كنیم خواهیم توانست مواد جدیدی را با قابلیت و عملكردهای بسیار عالی به دست آوریم. تاكنون تعاریف متعددی از مواد نانو ارائه شده است اما در یك تعریف جامع می توان گفت موادی در این گروه قرار می گیرند كه یكی از ابعاد اضلاع آنها از۱۰۰ نانومتر كوچكتر باشد. یكی از این گروهها »لایه ها« است. لایه ها یك بعدی هستند كه در دو بُعد دیگر توسعه می یابند مانند فیلم های نازك و پوششها. برخی از قطعات كامپیوتر جزو این گروه هستند. گروه بعدی شامل موادی است كه دارای دو بعد هستند و در یك بعد دیگر گسترش می یابند و شامل لوله ها و سیمها می شوند. گروه مواد سه بعدی در نانو شامل ذرات، نقطه های كوانتمی (ذرات كوچك مواد نیمه هادیها) و نظایر آنها می شوند. دو ویژگی مهم، مواد نانو را از دیگر گروهها متمایز می سازد كه عبارتند از افزایش سطح مواد و تاثیرات كوانتمی. این عوامل می توانند باعث ایجاد تغییرات و یا به وجود آمدن خواص ویژه ای مانند تاثیر در واكنشها، مقاومت مكانیكی و مشخصه های ویژه الكتریكی در مواد نانو شوند. همانگونه كه اندازه این مواد كاهش می یابد، تعداد بیشتری از اتمها در سطح قرار خواهند گرفت. برای مثال، اتم های موادی به اندازه۳۰ نانومتر به میزان۵ درصد،۱۰ نانومتر به میزان۲۰ درصد و۳ نانومتر به میزان۵۰ درصد در سطح قرار دارند. در نتیجه مواد نانو با ذرات كوچكتر در مقایسه با مواد نانو با ذرات بزرگتر دارای سطح بیشتری در واحد جرم هستند. با توجه به ازدیاد سطح در این مواد، تماس ماده با سایر عناصر بیشتر شده و موجب افزایش واكنش با آنها می شود. این عمل منجر به تغییرات عمده در شرایط مكانیكی و الكترونیكی این مواد خواهد شد. برای مثال سطوح بین ذرات كریستالها در بیشتر فلزات باعث تحمل فشارهای مكانیكی بر آن می شود. اگر این فلزات در مقیاس نانو ساخته شوند، با توجه به ازدیاد سطح بین كریستالها، مقاومت مكانیكی آن به شدت افزایش می یابد. برای مثال فلز نیكل در مقیاس نانو مقاومتی بیشتر از فولاد سخت شده دارد. به موازات تاثیرات ازدیاد سطح، اثرات كوانتمی با كاهش اندازه مواد (به مقیاس نانو) موجب تغییر در خواص این مواد می شود (تغییر در خواص بصری، الكتریكی و جاذبه). موادی كه تحت تاثیر این تغییرات قرار می گیرند ذرات كوانتمی، لیزرهای كوانتمی برای الكترونیك بصری هستند. همانگونه كه بیش از این گفته شد مواد نانو، به سه گروه یك، دو و سه بُعدی طبقه بندی شده اند. مواد نانوی یك بعدی: این مواد شامل فیلم های بسیار نازك و سطوح مهندسی است و در ساخت ابزار الكتریكی و شیمیایی و مدارهای الكترونیكی ساده و مركب كاربرد وسیعی دارند. امروزه كنترل ضخامت لایه ها تا اندازه یك اتم صورت می پذیرد و ساختار این لایه ها حتی در مواد پیچیده ای مانند روانكارها شناخته شده است. لایه های مونو كه قطر آنها به اندازه یك ملكول و یا یك اتم است، در علوم شیمی كاربرد وسیعی دارند. یكی از كاربردهای این لایه ها ساخت سطوحی است كه خود را بازسازی كنند. مواد نانوی دوبعدی: به تازگی كاربرد مواد نانوی دو بعدی در تولید سیم و لوله ها افزایش یافته و توجه دانشمندان را به دلیل وجود خواص ویژه مكانیكی و الكترونیكی به خود جلب كرده است. در زیر به چند نمونه ساخته شده در این گروه اشاره می شود. نانو لوله های كربنی، CNTs : از رول كردن ورقهای گرافیتی یك یا چند لایه ساخته شده و قطر آنها چند نانو و طولشان چند میكرومتر است.ساختار مكانیكی این مواد مانند الماس بسیار سخت است اما در محورهای خود نرم و تاشو هستند.همچنین این مواد هادی الكتریكی بسیار عالی هستند. نوع غیر عالی نانو لوله های كربنی مانند مولیبید یوم دی سولفاید پس از CNTs ساخته شده است. این مواد دارای ویژگی های منحصر به فردی همچون روانكاری، مقاومت در برابر ضربات امواج شوكها، واكنشهای كاتالیزی و ظرفیت بالا در ذخیره هیدروژن و لیتیم هستند. لوله های مواد پایه اكسیدی مانند اكسید تیتانیم، برای كاربردهای كاتالیزی، كاتالیزرهای نوری و ذخیره انرژی به صورت تجاری به بازار عرضه شده اند. نانو سیمها: این سیمها از قرار گرفتن ذرات بسیار ریز از مواد مختلف به صورت خطی ساخته می شوند. نانوسیمهای نیمه هادی از سیلیكون، نیترات گالیم و فسفات ایندیوم ساخته شده و دارای قابلیتهای بسیار خوب نوری، الكتریكی و مغناطیسی است و نوع سیلیكونی این سیمها می تواند بخوبی در یك شعاع بسیار كوچك بدون آسیب رسانی به ساختار سیم خم شود. این سیمها برای ثبت مغناطیسی اطلاعات در حافظه كامپیوترها، وسایل نانوالكترونیكی و نوری و اتصال مكانیكی ذرات كوانتمی به كار می روند. بیوپلیمرها: انواع گوناگون بیوپلیمرها، مانند ملكولهای DNA ، در خودسازی نانوسیمها در تولید مواد بسیار پیچیده به كار می روند. همچنین این مواد دارای قابلیت اتصال نانو و بیوتكنولوژی برای ساخت سنسور و موتورهای كوچك هستند. مواد نانوی سه بعدی: این مواد به آن گروه تعلق دارد كه قطری كمتر از۱۰۰ نانومتر داشته باشند. مواد نانوی سه بعدی در اندازه های بزرگتر ساختار متفاوتی داشته و طیف وسیعی از مواد را در جهان تشكیل می دهند و صدها سال است كه به صورت طبیعی در زمین یافت می شوند. مواد تولید شده از عوامل فتوشیمیایی، فعالیت های آتش فشانها، مواد محترق از پختن غذا، مواد متصاعد از احتراق سوخت ماشین ها و مواد آلاینده تولید شده در صنایع جزو این گروه از مواد هستند. این مواد به علت رفتار متفاوت در واكنش های شیمیایی و بصری بسیار مورد توجه قرار دارند. برای مثال اكسید تیتانیوم و روی كه بصورت شفاف و فرانما، جاذب و منعكس كننده نور ماورای بنفش در صفحات خورشیدی به كار می روند در ابعاد نانو هستند. این مواد كاربردهای بسیار ویژه ای در ساخت رنگها و داروها (به ویژه داروهایی كه تجویز آنها فقط برای یك عضو مشخص بدن و بدون تاثیر بر سایر اعضاست) دارند. مواد نانوی سه بُعدی شامل مواد بسیاری می شود كه به چند نمونه از آنها اشاره می كنیم. كربن۶۰ (فوله رنس Fullerenes) : در اوایل سال۱۹۸۰ گروه جدیدی از تركیبات كربنی بنام كربن۶۰، ساخته شد. كربن۶۰ ، كروی شكل، به قطر۱ نانومتر و شامل۶۰ اتم كربن است كه به علت شباهت ساختار مولكولی آن با گنبدهای كروی ساخته شده توسط مهندس معماری بنام بوخ مینستر فولر بنام »فوله رنس« نامگذاری شد. در سال۱۹۹۰ ، روش های ساخت كوانتم های كربن۶۰ با مقاومت حرارتی میله های گرافیتی در محیط هلیم بدست آمد. این ماده در ساخت بلبرینگ های مینیاتوری و مدارهای الكترونیكی كاربرد وسیعی دارند. دِن دریمرز (Dendrimers) : دن دریمرز از یك ملكول پلیمر كروی تشكیل شده و با یك روش سلسله مراتبی خود سازی تولید می شوند. انواع گوناگونی از این مواد به اندازه های چند نانومتر وجود دارند. دن دریمرز در ساخت پوششها، جوهر و حمل دارو به بدن كاربرد فراوانی دارند. همچنین در تصفیه خانه ها به منظور بدام انداختن یونهای فلزات كه می توان به وسیله فیلترهای مخصوص از آب جدا شوند از این مواد استفاده می شود. ذرات كوانتمی: مطالعات در مورد ذرات كوانتمی در سال۱۹۷۰ شروع شد و در سال۱۹۸۰ این گروه از مواد نانوی نیمه هادی ساخته شدند. اگر ذرات این نیمه هادی ها به اندازه كافی كوچك شوند، تاثیرات كوانتمی ظاهر شده و می توانند میزان انرژی الكترونها و حفره ها را كاهش دهند. از آنجایی كه انرژی با طول موج ارتباط مستقیم دارد در نتیجه خواص نوری مواد بصورت بسیار حساس قابل تنظیم خواهد شد و می توان با كنترل ذرات، جذب یا دفع طول موج خاص در یك ماده را امكان پذیر ساخت. به تازگی با ردگیری مولكولهای بیولوژی با كنترل سطح انرژی این ماده، كاربردهای جدیدی از آن كشف شده است. در حال حاضر استفاده از مواد نانو رو به افزایش است و به علت خواص بسیار ویژه آنها، تحقیقات در یافتن مواد جدید همچون گذشته ادامه دارد

نانو تکنولوژی

در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي‌توان آنقدر به اجزاء كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي‌دهند، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از ميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژة اتم را كه به معني تقسيم‌نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده مواد به كار برد.
با تحقيقات و آزمايش‌هاي بسيار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده‌اند. آنها همچنين پي برده اند كه اتم‌ها از ذرات كوچكتري مانند كوارك‌ها و لپتون‌ها تشكيل شده‌اند. با اين حال اين كشف‌ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زياد مهم نيست.
نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست‌ها شيشه‌گران قرون وسطايي بوده‌اند كه از قالب‌هاي قديمي(Medieal forges) براي شكل‌دادن شيشه‌هايشان استفاده مي‌كرده‌اند. البته اين شيشه‌گران نمي‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير مي‌كند. در آن زمان براي ساخت شيشه‌هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي‌‌شده است و با اين كار شيشه‌هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي‌آمده است. اين قبيل شيشه‌ها هم‌اكنون در بين شيشه‌هاي بسيار قديمي يافت مي‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در اين شيشه‌ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي‌باشند.
در واقع يافتن مثالهايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست.رنگدانه‌هاي تزييني جام مشهور ليکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه‌اي از آنهاست. اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد و بسته به جهت نور تابيده به آن رنگهاي متفاوتي دارد. نور انعکاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده مي‌شود. آناليز اين شيشه حکايت از وجود مقادير بسيار اندکي از بلورهاي فلزي ريز700 (nm) دارد ، که حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريبا 14 به 1 است حضور اين نانوبلورها باعث رنگ ويژه جام ليکرگوس گشته است.
در سال1959 ريچارد فاينمن مقاله‌اي را دربارة قابليت‌هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي‌شناسند. فاينمن كه بعدها جايزه نوبل را در فيزيك دريافت كرد درآن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت.
عنوان سخنراني وي «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» بود.
سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد.يعني ابعاد آن به اندازه25000/1ابعاد واقعيش كوچك مي شود. او همچنين از دوتايي‌كردن اتم‌ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد. او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش‌بيني نمود.
برخي از رويدادهاي مهم تاريخي در شکل گيري فناوري و علوم نانو

تاريخ رويدادهاي مهم در زمينه فناوري نانو
1857 مايکل فارادي محلول کلوئيدي طلا را کشف کرد
1905 تشريح رفتار محلول‌هاي کلوئيدي توسط آلبرت انيشتين
1932 ايجاد لايه‌هاي اتمي به ضخامت يک مولکول توسط لنگموير (Langmuir)
1959 فاينمن ايده " فضاي زياد در سطوح پايين " را براي کار با مواد در مقياس نانو مطرح کرد
1974 براي اولين بار واژه فناوري نانو توسط نوريو تانيگوچي بر زبانها جاري شد
1981 IBM دستگاهي اختراع کرد که به کمک آن مي‌توان اتم‌ها را تک تک جا‌به‌جا کرد.
1985 کشف ساختار جديدي از کربن C60
1990 شرکت IBM توانايي کنترل نحوه قرارگيري اتم‌ها را نمايش گذاشت
1991 کشف نانو لوله‌هاي کربني
1993 توليد اولين نقاط کوانتومي با کيفيت بالا
1997 ساخت اولين نانو ترانزيستور
2000 ساخت اولين موتور DNA
2001 ساخت يک مدل آزمايشگاهي سلول سوخت با استفاده از نانو لوله
2002 شلوارهاي ضدلك به بازار آمد
2003 توليد نمونه‌هاي آزمايشگاهي نانوسلول‌هاي خورشيدي
2004 تحقيق و توسعه براي پيشرفت در عرصه فناوري‌نانو ادامه دارد

فن آوری نانو چیست؟
فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (1 نانومتر يک ميليارديم متر است).
اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم.
واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در کتابي تحت عنوان : «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو»بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آنرا در کتابي تحت عنوان «نانوسيستم‌ها ماشين‌هاي مولكولي چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.
تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري‌هاي ديگر در مقياس مواد و ساختارهايي است كه در اين فناوري مورد استفاده قرار مي‌گيرند. البته تنها كوچك بودن اندازه مد نظر نيست؛ بلكه زماني كه اندازه مواد دراين مقياس قرار مي‌گيرد، خصوصيات ذاتي آنها از جمله رنگ، استحكام، مقاومت خوردگي و ... تغيير مي‌يابد. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري‌هاي ديگر به صورت قابل ارزيابي بيان نماييم، مي‌توانيم وجود "عناصر پايه" را به عنوان يك معيار ذكر كنيم. عناصر پايه در حقيقت همان عناصر نانومقياسي هستند كه خواص آنها در حالت نانومقياس با خواص‌شان در مقياس بزرگتر فرق مي‌كند.
اولين و مهمترين عنصر پايه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتي با ابعاد نانومتري در هر سه بعد مي‌باشد. نانوذرات مي‌توانند از مواد مختلفي تشکيل شوند، مانند نانوذرات فلزي، سراميکي، ... .


دومين عنصر پايه، نانوكپسول است. همان طوري كه از اسم آن مشخص است، كپسول‌هاي هستند كه قطر نانومتري دارند و مي‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و كپسوله كرد. سال‌هاست كه نانوكپسول‌ها در طبيعت توليد مي‌شوند؛ مولكول‌هاي موسوم به فسفوليپيدها كه يك سر آنها آبگريز و سر ديگر آنها آبدوست است، وقتي در محيط آبي قرار مي‌گيرند، خود به خود كپسول‌هايي را تشكيل مي‌دهند كه قسمت‌هاي آبگريز مولكول در درون آنها واقع مي‌شود و از تماس با آب محافظت مي‌شود. حالت برعكس نيز قابل تصور است.

عنصر پايه بعدي نانولوله کربني است. اين عنصر پايه در سال 1991 در شركت NEC كشف شدند و در حقيقت لوله‌هايي از گرافيت مي‌باشند. اگر صفحات گرافيت را پيچيده و به شكل لوله در بياوريم، به نانولوله‌هاي كربني مي‌رسيم. اين نانولوله‌ها داراي اشكال و اندازه‌هاي مختلفي هستند و مي‌توانند تك ديواره يا چند ديواره باشند. اين لوله‌ها خواص بسيار جالبي دارند که منجر به ايجاد کاربردهاي جالب توجهي از آنها مي‌شود.


در حقيقت کاربرد فناوري نانو از کاربرد عناصر پايه نشأت مي‌گيرد. هر کدام از اين عناصر پايه، ويژگي‌هاي خاصي دارند که استفاده از آنها در زمينه‌هاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي مي‌گردد. مثلاً از جمله کاربردهاي نانوذرات مي‌توان به دارورساني هدفمند و ساده، بانداژهاي بي‌نياز از تجديد، شناسايي زود هنگام و بي‌ضرر سلول‌هاي سرطاني، و تجزيه آلاينده‌هاي محيط زيست اشاره کرد. همچنين نانولوله‌هاي کربني داراي کاربردهاي متنوعي مي‌باشند که موارد زير را مي‌توان ذکر کرد:
• تصوير برداري زيستي دقيق
• حسگرهاي شيميايي و زيستي قابل اطمينان و داراي عمر طولاني
• شناسايي و جداسازي كاملاً اختصاصي DNA
• ژن‌درماني كه از طريق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت مي‌پذيرد.
• از بين بردن باكتري‌ها
اينها تنها مواردي از کاربردهاي بسيار زيادي هستند که براي عناصر پايه قابل تصور مي‌باشند. کاربرد اين عناصر پايه در صنايع مختلف، در درخت ديگري به نام «درخت صنعت» آورده شده است که با مراجعه به گروه مطالعاتي آينده‌انديشي، بخش درخت صنعت، مي‌توانيد آن را مشاهده کنيد.
در نهايت «درخت فناوري نانو» معرفي مي‌گردد که فناوري نانو را به شکل يک زنجيره از رويکرد ساخت عناصر پايه تا کاربرد آنها، در يک درخت چهار سطحي نمايش مي‌دهد. با مراجعه به گروه مطالعاتي آينده‌انديشي، بخش درخت فناوري، مي‌توانيد آن را مشاهده کنيد.
دكتر ريچارد فيليپس فاينمن در 11 مي سال 1918 در منهتن نيويورك چشم به جهان گشود. فاينمن در طول سال‌هاي تحصيلش بر روي رياضيات و علوم بسيار مطالعه مي‌كرد زيرا پدرش مي‌خواست كه او يك معلم فيزيك شود. وي همچنين براي آزمايش در زمينه الكتريسيته يك آزمايشگاه در خانه‌اش برپا كرد. فاينمن از نمادهاي رياضياتي خودش براي توابع Sin، Cos، tanو F(x) استفاده مي‌كرد.
فاينمن در دبيرستان فار راك اوي (Far Rock away) به تحصيل پرداخت و در سال آخر دبيرستان برنده جايزه رياضي دانشگاه نيويورك شد. پس از اتمام دبيرستان او تمايل به ادامه تحصيل داشت اما به جز انستيتو تكنولوژي ماساچوست (MIT) بقيه دانشگاه‌ها به خاطر نمراتش و يهودي‌بودنش از پذيرش وي سرباز زدند. فاينمن در سال 1935 وارد MIT شد و در سال 1939 فارغ‌التحصيل ليسانس فيزيك گرديد. در سال 1942 وي پس از كاركردن بر روي ساخت بمب اتمي (1942-1941) دكتراي خود را از دانشگاه پرينستون دريافت نمود. او پس از دريافت مدرك دكترايش به لوس‌آلاموس (Los Alamos) رفت تا كار بر روي بمب اتمي را ادامه دهد. سپس فاينمن به رياست بخش تئوري منسوب شد. در سال 1945 فاينمن به عنوان استاد فيزيك تئوري در دانشگاه كرنل (Cornell) به فعاليت پرداخت. در بين سال‌هاي 1952 تا 1959 به عنوان استاد مهمان (Visiting Professor) درس فيزيك تئوري در انستيتو تكنولوژي كاليفرنيا (Caltech) به نام ريچارد چيس تولمن (Richard chase Tolman) مشغول به كار شد. بعد از آن سال تا زمان مرگش در سمت استاد فيزيك تئوري در آن دانشگاه مشغول کار بود.
جايزه آلبرت انيشتن از دانشگاه پرينستون به سال 1954، جايزه آلبرت انيشتن از كالج پزشكي و جايزه لورنس (Lawrence) در سال 1963 جوايزي بودكه ريچارد فاينمن موفق به اخذ آنها گرديد. وي در سال 1965 به خاطر توسعه‌دادن الكتروديناميك كوانتوم که تئوري اثر متقابل ذرات و اتم‌ها را در ميدان‌هاي تشعشعي بيان مي‌كند به شهرت رسيد. وي در قسمتي از كارهايش آنچه را كه امروزه به نام "دياگرام فاينمن" ناميده مي‌شود، ترسيم نمود. اين دياگرام نمودار مكان- زمان اثر متقابل ذرات را نشان مي‌دهد. به خاطر اين كار وي جايزه نوبل را درآن سال به همراه جي- اسكوينجر (J-Schwinger) و اس. آي. توموناجا (S.I. Tomonaga) اخذ كرد.
بعدها در طول زندگيش هنگامي كه به گروه تحقيق حادثه انفجار شاتل چنجر پيوست و دو كتاب خاطراتش را كه پرفروش‌ترين كتاب‌ها شدند، منتشر كرد به چهره برجسته‌اي تبديل شد.
پروفسور فاينمن عضو انجمن فيزيك آمريكا، انجمن آمريكايي علوم پيشرفته و آكادمي ملي علوم بود. او همچنين در سال 1965 به عنوان عضو خارجي انجمن سلطنتي انگلستان انتخاب شد.
در سال1959 ايشان مقاله‌اي را درباره قابليت‌هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. فاينمن درآن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت.
عنوان سخنراني وي اين بود «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي‌شناسند.
سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايره‌المعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد. يعني ابعاد آن را به اندازه 25000/1 ابعاد واقعيش كوچك كرد. او همچنين از دوتايي‌كردن اتم‌ها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد) او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانو را پيش‌بيني نمود. وي در پايان سخنرانيش 1000 دلار براي اختراع اولين الكتروموتوري كه ابعادش حداكثر 64/1اينچ مكعب باشد، پيشنهاد داد. جايزه‌اي كه براي اولين كسي كه بتواند ابعاد يك صفحه كتاب را به اندازه ابعاد اصليش كوچك كند، تعيين كرد. ابعاد اين صفحه كتاب مي‌بايست به اندازه‌اي باشد كه بتوان آن را به كمك يك ميكروسكوپ الكتروني خواند. اين ايده‌ها در سال‌هاي 1960 و 1985 تحقق يافتند و جايزه‌هاي آنها نيز پرداخت شد.
ريچارد فاينمن با گوند هوارد (Gwenth Howarth) ازدواج كرد كه ثمره اين ازدواج يك پسر به نام كارل ريچارد (Corl Richard) (متولد 22 آوريل 1961) و يك دختر به نام ميشل كاترين (Michell Cathrine) (متولد 13 آگوست سال 1968) بود. متأسفانه فاينمن در سال 1988 به خاطر سرطان شكم در مركز پزشكي لوس‌آنجلس درگذشت. ياد فاينمن همواره به خاطر گشودن دريچه‌اي نو در قلمرو علم فيزيك به سوي ما، در ذهن‌ها باقي مي‌ماند.
روبرت اي فريتاس مدير تحقيقات موسسه ساخت مولکولي (Institute for Molecular Manufacturing) مي‌باشد. وي در رشته‌هاي فيزيك، روانشناسي و حقوق تحصيل كرده است و بيش از 150 مقاله‌ فني و عمومي با موضوعات مختلف علمي، مهندسي و حقوقي نوشته است. وي همچنين عهده‌دار نوشتن فصل‌هايي از كتاب‌هاي مختلف مي باشد.
او در سال 1980 گزارشي تحليلي درباره امكان ساخت كارخانه‌هاي فضايي تكثير شونده يعني كارخانه‌هايي كه بتوانند كارخانه‌هاي مشابه خودشان را به وجود آورند نوشت و سپس اولين تحقيق فني را كه به جزئياتي درباره نانوروبات‌هاي پزشكي پرداخته بود در مجله پزشكي (medical jarmal) منتشر ساخت.
اخيراً فريتاس كتاب نانوپزشكي را منتشر كرده است. اين كتاب اولين كتاب فني مي‌باشد كه درباره قابليت‌هاي نانوفناوري مولكولي در نانوروبات‌هاي پزشكي كه كاربردهاي پزشكي و دارويي دارند به بحث پرداخته است. جلد اول اين كتاب در سال 1999 توسط شركت Lands Bioscience منتشر شد. در اين زمان فريتاس محقق موسسه ساخت مولکولي واقع در ايالت كاليفرنيا بود. او در سال 2003 قسمت اول جلد دوم آن كتاب را توسط همان شركت منتشر ساخت. وي در آن زمان در شركت زيوكس zyvex به عنوان يك محقق مشغول به كار بود. زيوكس يك كمپاني در زمينه فناوري نانو مي‌باشد كه مركز آن در فاصله سال‌هاي 2000 تا 2004 در ريچاردسون تگزاس بود. فريتاس هم اكنون مشغول تكميل كردن قسمت دوم جلد دوم و جلد سوم كتاب نانوپزشكي مي‌باشد. همچنين وي به عنوان مشاور در زمينه‌هاي سنتز نانومكانيكي الماس و طراحي متصل كننده‌هاي مولكولي به عنوان مدير تحقيقات موسسه ساخت مولکولي مشغول به كار مي‌باشد.
در سال 2004 روبرت فريتاس و رالف مركل با همكاري يكديگر كتاب"سينماتيك ماشين‌هاي تكثير شونده" را منتشر نمودند. اين اولين كتابي است كه در زمينه فيزيك ماشين‌هاي تكثير شونده تاكنون به چاپ رسيده است.

امواج الكترومغناطیس و سلامتی ا نسان

با گذشت لحظه ، لحظه های زمان، جهان دیگر همان جهان قبلی نیست، با توجه به تحقیقات وسیع علمی که در اقسی نقاط جهان در حال انجام است، جهان جدید، جهانی بسیار پیشرفته تر از چند لحظه قبل است. با توجه به این شرایط، ابزار آلات و وسایل مورد استفاده بشر نیز مطابق با این وضعیت در حال پیشرفت است.
امروزه از آنجایی که همه تلاشهای محققان بر این رابطه استوار است تا مرزها را بشکنند و صرفه جویی در زمان نمایند؛ لذا تحقیقات بر روی وسایل رادیویی و کنترل از راه دور با سرعت بی سابقه ای در حال انجام است، مهمتر از همه، کاربردهای بسیار زیاد این تکنولوژی در عرصه های نظامی باعث آن شده تا دولتها سرمایه گذاری های عظیمی را در این بخش انجام دهند ، شاید دیده نشدن این امواج توسط چشم مصلحتی بوده است از طرف خداوند ، چرا که در غیر اینصورت چشم ها از دیدن اینهمه تجمع امواج پیرامون خویش متحیّر می شدند، همانطوری که واضح است این تشعشعات رادیویی، ساتع شده از دستگاههای الکتریکی و دیجیتالی و کنترلی، خواه ناخواه با موجودات زنده برخورد فیزیکی خواهند داشت و بقول اسلوس(محقق قرن شانزدهم میلادی):
"هر ماده ای که قابلیت تاثیر بر فرآیندهای بیولوژیک را داشته باشد هم می تواند مفید باشد و هم مضر"
برخی از این امواج بقدری قوی هستند که حتی می توانند از دیواره های بسیار ضخیم بتونی چند متری هم عبور کنند چه رسد به بدن موجودات زنده که از بافتهای نرم ، تشکیل شده اند؛ این تشعشعات اگر بطور مستمر و دائم حتی با نیروی خیلی ضعیف هم باشند به احتمال قوی ممکن است باعث ایجاد اثرات منفی در موجودات شوند.
البته امواج الکترومغناطیس چیز تازه ای نیست؛ فقط سرعت استفاده از آن بسیار بالاست. موجودات از دیرباز با این امواج البته بصورت طبیعی سروکار داشته اند، جاذبه زمین ، جاذبه دیگر کرات و میدانهای مغناطیسی کوههای عظیم، در برخی نقاط جهان و مهمتر از همه مثلث برمودا و غیره ؛ از این قبیل بوده اند، اما مسئله ای که اینجا مطرح این است که این امواج طبیعی شاید بعلت برنامه ریزی دقیقشان، آسیب ها و ضررهایشان نیز حساب شده باشد و تاثیرات مهمی در حفظ چرخه عمر موجودات داشته باشند.
در قرآن کریم داریم؛ خداوند از خلقت آسمانها و زمین با ستونهای نامرئی خبر داده است ، که مسلما این ستونها همان امواج یا بقولی نیروهای الکترومغناطیس هستند که بصورت فوق العاده منظم طراحی و تنظیم شده اند یا در سوره "یس" آیه 29 در رابطه با توصیف آخروالزمان داریم، که خداوند می فرمایند " ان کانت صیحه واحده فاذا هم خمدون" یعنی " نیست عقوبتشان جز یک صیحه عذاب آسمانی که به ناگاه همه هلاک شوند" ، آنطوری که اکنون برای ما قابل درک است این است که ، این صیحه می تواند نوعی از امواج الکترومغناطیس بصورت رادیویی یا ماکرویوی البته با پالسهای بسیار شدید و تند باشد.
کمی بعد از جنگ جهانی دوم آلمان غربی با ابراز تاسف از اینکه مردم منطقه ای در یکی از کوهستانهای دورافتاده فاقد برق و تلویزیون هستند ، بلافاصله برای آنها برق و تلویزیون فراهم کردند، قبل از ورود برق به این منطقه اهالی دارای بیشترین طول عمر در کره زمین بودند، اما 10 سال پس از این ماجرا اهالی از بیماریهای ریوی ، قلبی ، کلیوی ، اعصاب و انواع سرطانها تلف می شدند.
بسیاری از محققان در زمینه طول عمر؛ سمت و سوی تحقیقات خود را به این طرف سوق دادند و با جدیت بیشتری این اثرات را مورد کنکاش قرار داده اند.
خلاصه اینکه همه موجودات و بخصوص ما انسانها در وضعیتی برگشت ناپذیر قرار گرفته ایم ، چراکه اکنون در جهان میلیونها ایستگاههای فرستنده رادیویی استاندارد و غیراستاندارد ساخته شده است و صدها ماهواره خارج از جو در حال بمباران تشعشعاتی کره زمین و حتی سایر کرات موجود در جهان است، علاوه بر همه اینها با اقدامات نادرست بشر لایه ازن ، آن محافظ خدا دادی موجودات از گزند تشعشعات فضایی بسیار خطرناک در حال نازک شدن و تخریب است، وجود دستگاههای پارازیت انداز بر روی برنامه های رادیویی و تلویزیونی در برخی کشورها ( که سرطان زا بودن شان مورد تایید دانشمندان است) و نیز وجود سیم کشی های فشار قوی غیر استاندارد در محدوده های شهری من جمله اقدامات غیر مسئولانه در این زمینه است، متاسفانه راه چاره ای نیست جز هماهنگ کردن خود با این وضعیت دشوار.
استفاده از دستگاههای با اطمینان ، بهره گیری از استانداردهای قابل اعتماد، محدود سازی ایستگاههای فرستنده غیر استناندارد در محدوده های شهری می تواند از جمله اقدامات ما باشد، باید توجه داشته باشیم وارد کردن هر چیز تازه بدلیل نو بودنش و تامین آسایش ظاهری و بدون توجه به جنبه های زیان آور شناخته شده و ناشناخته آن چندان کار افتخار آمیزی نمی تواند باشد، چراکه سلامتی ما مهمترین مورد است. پس از تحقیقات و آزمایشهای مکرر دانشمندان پی به اسرات زیان بار این مورد بردند لذا در سطح بین المللی دست به تدوین یک سری قوانین محدود کننده زدند، ترجمه زیر رابطه بین امواج الکترومغناطیس با سلامتی انسان و نیز قابلیتهای استانداردهای موجود را تحت بررسی قرار می دهد.

امواج الکترومغناطیس:
حدودا ده سال قبل تنها منبع امواج الکترومغناطیس که بیشتر با آن مواجه می شدیم گرماخانه های میکروویو بودند. اما امروزه همه ما درحالیکه بی سیم های دیجیتالی و موبایل ها در دستمان است و یا اینکه پیجرهای فرستنده و گیرنده اطلاعات را به کمرمان بسته ایم در حال امرار معاش هستیم. از کامپیوترها و سایر وسایل جانبی آن نظیر چاپگرها (PRINTER) ، اسکنرها و اینفررد (INFRARED) ، بلوتوس و خیلی موارد دیگر بصورت مستمر استفاده می کنیم.
امروزه با وجود تراکم های مغناطیسی ما هنوز از همان استانداردهای قدیمی و البته ناکافی برای محاسبات تشعشعات رادیویی و ماکروویوی استفاده می کنیم. این استانداردها و قراردادها از نتایج تجارب بدست آمده در دهه بعد از جنگ جهانی دوم بدست آمده است. بعضی از آن قرار دادها برای مطالعه هایی در سطح پایین و اثرات بیولوژیکی متمرکز و محدود طراحی شده بودند و هیچ پیوندی با گرما نداشتند. اما تئوری الکترومغناطیس و ده ها تجربه دیگر بطور آشکار نشان داد که میادین مغناطیسی و رادیویی و ماکروویوی می توانند سلولها را بصورت مکانیکی و بدون ایجاد گرمای قابل توجه تحت تاثیر قرار دهند.
این قرار دادها در اواخر سال 1980 میلادی بوسیله انیستیتوی آمریکایی بنام IEEE طراحی شد. سایر قرارداد ها و استانداردها بر این اساس هستند که اگر تشعشعات رادیویی سلولهای زنده و بافتها را تحت تاثیر قرار دهند در اینصورت این فرآیند از طریق گرمایش بافت ها انجام می گیرد. بعضی از استانداردها و قراردادها به نامهای IEEE/ANS1 وجود دارند که پرتوافکنی خود را به جای اینکه در بعضی از قسمتهای بدن مثل سر یا لب انجام دهند، بر روی کل بدن اعمال کرده اند. این استانداردها که کل بدن را در بر گرفته اند و بر اساس گرما می باشند برای پرتوافکنی حداکثر مجاز به روی افرادی که در اطراف امواج رادیویی کار می کنند نظیر سربازان یا فروشندگانی که در اطراف رادار کار می کنند یا تکنسینهایی که در مراکز اصلی موبایل کار می کنند استفاده می شوند.
از این استانداردها برای طراحی آنتهای ارتفاعات که جریانات بی حفاظ را محدود می کنند نیز استفاده می شود. پیوند ممکن بینرادیو و ماکروویو که شکلی از تابش تشعشع رادیویی هستند و سلامتی بشر، باعث ایجاد موضوعات پیچیده و بحث انگیز در علم فیزیک و زیست شده است.
من نمی توانستم تمام این موضوعات پیچیده را در یک مقاله کوچک گرد آوری نموده و ذکر نمایم. بهرحال شواهد علمی زیادی موجود است مبنی بر اینکه استفاده بلند مدت از پرتوهای تابشی مثل انواع امواج رادیویی ، حداقل باعث ایجاد تغییرات ناچیزی در حرکت و کارکرد و نیز تغییراتی در ساختار مولکولها و سلولهایی در بافتهای زنده می شود. این شواهد امکان تحت تاثیر قرار گرفتن سلامتی افراد را در مقابل پرتو افشانی افزایش می دهد.
فیزیک مربوط به این موضوع با این حقیقت که همه چیزها زنده امواج الکترومغناطیسی را جذب و پخش می کنند، شروع به فعالیت کرد. در طی این روند آنها در سطح مولکولی، میدانهای الکترومغناطیسی را به نیروی مکانیکی تبدیل کردند. بدن ما پر از یونهای پایان ناپذیر در هسته سلولهای موجود در ماهیچه ها است. به علاوخ بیشتر مولکولهای معمولی بدن که شمال آب می باشند دارای توزیع و پخش بی رویه ی سوخت هستند.بنابراین آنها بوسیله میادین الکتریکی و یا میادین مغناطیسی که ناشی از حرکت یونها و مولکولها می باشند، تحت تاثیر قرار می گیرند.
پس میادین الکترومغناطیسی می توانند بطور فیزیکی حرکت کنند یا تطبیق یابند و یا حتی توزیع و پخش مولکولها و یونها را در بدن تغییر دهند. همچنین آنها می توانند میزانی از واکنشهای شیمیایی و توانایی مولکولها برای عبور از غشای پوستی را تحت تاثیر قرار دهند.
به علاوه اگر شتاب بار الکتریکی که نتیجه پیشرفت سریع پالسهای رادار می باشد رخ دهد باعث می شود که خود بافتهای بدن ، انرژی داخل بدن را بازتاب و پخش کنند که این یکی از اثرات پیچیده و شدید امواج رادیوی می باشد.
پیوند ممکن میان مولکول یا تاثیرات سلولی و سلامتی بشر موضوعی بحث انگیز می باشد. اما تعدادی از کارشناسان در مورد انسداد سلولهای خونی مغز مشغول انجام مطالعات می باشند. این مجموعه ی فیزیولوژیکی که شامل خطوط دفاعی ابتدایی و اولیه و همچنین حالت مویینگی در مغز می باشد ، مغز و سیستم های عصبی مرکزی را از عناصر خارجی و زیان بار حفظ می کند. موانع موجود بنظر می رسد که تراکم یونها را در بافتهای مغزی کنترل می کنند. تشعشعاتی که باعث حرکت و یا تغییراتی در یونها و مولکولها هستند می توانند قوی و نیرومند شوند، زمانیکه از طریق پالسهای الکترومغناطیسی که خیلی تیز و شدید اند ایجاد شوند. یکی وضعیت که باید به آن اشاره کنیم، رادار اخطار دهنده زود هنگام که با نیروی هوا کار می کند بنام سیستم "PAVE PAWS" شناخته می شود.
در سال 1994 "ریچارد آلبنز" محقق در مورد اساس سیستم های نیروی هوایی ، گزارش داد که پالسهای الکترومغناطیسی با موج کوتاه ، از نوع ساتع شونده بوسیله "PAVE PAWS" و رادارهای هم فاز مشابه ممکن است باعث ایجاد آسیبهای مکانیکی از طریق آنچه که پیش ماده و لازمه تشعشع نامیده می شود ، شود.
در طی یک دوره معین این چنین نتیجه گیری شده است که انفجارهای ثانویه رادیویی در داخل بافتهای زنده زمانیکه بوسیله پالسهای رادار ضربه می خورند ، اتفاق می افتد.
پیش ماده تشعشع یکی دیگر از منابه بالقوه و ثانویه هست، که باعث آسی باذفت می شود، که در استانداردهای پرتودهی نادیده گرفته شده است. "ریچارد آلبینز" در نشریه اش در سال 1994 میلادی نوشت : « نویسنده تابش مجازی را برای چنین پیش ماده ها و پالسهایی توصیه می کند.»
مطالعه دیگری که در مدت زمان بسیار کمی عنوان جهانی بخود گرفت و در 20 ژوئن ماه قبل منتشر گردید ، یک موضوع دیگری را بیان کرد. یک سیستم واقع در سازمان هسته ای و رادیویی ایمنی در فنلاند گزارش داد که « تشعشعات موبایل بر روی صد گونه از پروتئینهایی که در سلولهای رشد یافته در آزمایشگاه که از خون شناور انسان گرفته شده است اثر می گذارد. »
رهبر این تیم بنام "دارویز لیزین" نتیجه این گزارش را در رابطه با سلامتی انسان 100% تایید نکرد ، اما این فرضیه را مبنی بر اینکه یکی از مولکولهای تحت تاثیر که پروتئین " hsp27 " نامیده می شود، ممکن است همانند کلیدی باشد که شکافها را در انسداد خونی مغز باز کند و یا اینکه اجازه دخولهای چیزهای خارجی و زیان آور را به درون ممنوعه مغز بدهد.
نتایج مهم دیگری از طرف "هنری" که در دانشگاه "واشنگتون" در قسمت مهندسی کار می کند بدست امده است. "هنری" مدرکی بدست آورده است مبنی بر اینکه تاثیرات بیولوژیکی به وسیله جذب تشعشعات بافتهای ساتع کننده در سطح پایینی به اندازه 0/001 و با تراكم بسيار زیاد در حدود یک سانتی متر گالروواتا. این مقادیر بطور قابل توجهی از استانداردهای مجاز هم کمترند ، اثرات شامل آسیبهایی به DNA موجود در سلولها، افزایش انتشار کلسیم به داخل سلولها و کاهش تقسیمات سلولی بعد از تابش تشعشعات می باشند.
ما شواهد تجربی محکمی برای انتقاد و سوال در مورد اعتبار و درستی استانداردهای تنظیم شده داریم که فقط تاثیرات گرمایی را به حساب می آورند. ادامه استفاده از استانداردهایی که بر اساس میانگین تابش امواج رادیویی و تشعشعات برروی همه قسمتهای بدن حیوانات می باشد، یکی بی مسولیتی به مار می اید. و مهمتر از اینها که قسمت اعظمی از آسیبهای بافتی انجام شده بود قبل از اینکه یک حیوان آزمایشگاهی تغییرات رفتاری از خود نشان دهد یا اینکه در اثر تغییرات گرمایی بمیرد.
بعد چه؟ ما باید استانداردهای ایمنی خود را اصلاح نماییم و از استانداردهای محافظه کارانه جدید که از همه نتایج در دسترس استفاده می کند بهره گیریم و نه از قرارداده هایی که فقط از اطلاعات و داده های ابتدایی استفاده می کند. صنعت ارتباطات که در حال تکذیب می باشد با این واقعیات روبرو می شود. گروههای متخصص نظیر استانداردهای IEEE باید با U.S کار کنند. دولت ها و آزانسهای بین المللی هم اطمینان خاط داده اند که مطالعات دراز مدت و سطح پایین با تاثیرات غیر گرمایی در حال انجام است.
کنگره U.S باید فعالیت و ضروریت این مطالعات را تشخیص دهد و آنها را به زمانی که قانونی قانونی در صنعت ارتباطات ایجاد می شود و یا اصلاح می وشد به تعویق نیندازد.
برای بسیاری از ما موبایل بخش اجتناب ناپذیر زندگیمان شده است و ارتباطات ما را پراکنده کرده است و حال هیچ راه برگشتی نداریم ولی این حق را داریم که انتظار داشته باشیم که قراردادهای موجود لااقل سلامت زندگیمان را حفظ کنند.