فناوری نانو (نانو تکنولوژی) چیست؟

autoir.ir

نانوتکنولوژی یا ریزذره ها (Nanotechnology)، فناوری جدید است که تمام دنیا را فرا گرفته است و به تعبیر دقیقتر “نانو تکنولوژی بخشی از آینده نیست بکله همه آینده است” . در این نوشتار بعد از تعریف نانوتکنولوژی ( فناوری نانو ) و بیان کاربردهای آن دلایل و ضرورتهای توجه به این فناوری آورده شده است:

تعریف نانو تکنولوژی و آشنایی با آن

نانوتکنولوژی Nanotechnology

نانو تکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولی و اتمی و استفاده از خواص است که در آن سطوح ظاهر می­شود. از همین تعریف ساده برمی­آید که نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشته هاست. برای نانوتکنولوژی کاربردهایی را در حوزه های مختلف از غذا، دارو، تشخیص پزشکی و بیوتکنولوژی تا الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل­و­نقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوافضا و امنیت ملی برشمرده اند.کاربردهای وسیع این عرصه به همراه پیامدهای اجتماعی، سیاسی و حقوقی آن، این فن ­ آوری را به­عنوان یک زمینه فرا رشته­ای و فرابخش مطرح نموده است.

هر چند آزمایش­ها و تحقیقات پیرامون نانوتکتولوژی از ابتدای دهه 80 قرن بیستم بطور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین، معجزه آسا و باورنکردنی نانوتکنولوژی در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمامی کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهمترین اولویتهای تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند .

استفاده از این فن­آوری در کلیه علوم پزشکی، پتروشیمی، علوم مواد، صنایع دفاعی، الکترونیک، کامپوترهای کوانتومی و غیره باعث شده که تحقیقات در زمینه نانو به­عنوان یک چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان باشد. لذا محققین، اساتید و صنعتگران ایرانی نیز باید در یک بسیج همگانی، جایگاه، موقعیت و وضعیت خویش را در خصوص این موضوع مشخص نمایند و با یک برنامه­ ریزی علمی دقیق و کارشناسانه به حضوری فعال و حتی رقابتی سالم در این جایگاه، عرض­اندام و ابراز وجود نمایند و برای چنین کاری طراحی یک برنامه منسجم، فراگیر و همه جانبه اجتناب­ناپذیر است.

کاربردهای فناوری نانو ( ریز ذره)

علوم و فناوری نانو، عنصر ی اساسی در درک بهتر طبیعت در دهه‌های آتی خواهد بود. از جمله موارد مهم در آ ی نده، همکاریهای تحقیقاتی میان‌رشته‌ا‌ی، آموزش خاص و انتقال ایده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشی از تاثیرات و کاربردهای نانوتکنولوژی به­شرح زیر می‌باشد:

1 – تولید ، مواد و محصولات صنعتی :

نانوتکنولوژی Nanotechnology

نانوتکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان سنتز بلوک‌های ساختمانی نانو با اندازه و ترکیب به دقت کنترل‌شده و سپس چیدن آنها در ساختارهای بزرگتر، که دارای خواص و کارکرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آنها، ایجاد می‌کند.

محققین قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نبوده‌است. برخی از مزایای نانوساختارها عبارتست از: مواد سبک‌تر، قوی‌تر و قابل برنامه‌ریزی ؛ کاهش هزینة عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنی ؛ ابزارهایی نوین بر پایة اصول و معماری جدید ؛ بکارگیری کارخانجات مولکولی یا خوشه‌ا‌ی که مزیت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.

2-نانوتکنولوژی در پزشکی و بدن انسان:

نانوتکنولوژی در پزشکی

رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستمهای زنده را اداره می‌کند. یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت درحال گرایش هستند.

•  فراتر از سهل‌شدن استفادة بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می‌تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو ( Drug Delivery ) تهیه کند، که به‌نحو حیرت‌انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد.

•  مواد زیست سازگار با کارآیی بالا، از توانایی بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعال، می‌توان برای اعمال نقش تشخیصی (مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی‌سازی بکار می‌رود) درون سلولها وارد نمود.

•  افزایش توان محاسباتی بوسیلة نانوتکنولوژی، ترسیم وضعیت شبکه های ماکروملکولی را در محیط‌های واقعی ممکن می‌سازد. اینگونه شبیه‌سازی‌ها برای بهبود قطعات کاشته‌شدة زیست‌سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامی خواهدبود.

3- دوام‌پذیری منابع: کشاورزی ، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک:

نانوتکنولوژی چنان چه ذکر شد، منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پس اب و آلودگی را کاهش خواهدداد. همچنین فناوری‌های جدید، امکان بازیافت و استفادة مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواه ن د کرد. در زمینه محیط زیست ، علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تاثیر قابل ملاحظه‌ا‌ی ، در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می‌دهد ؛ در ایجاد و درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده‌ها ؛ در توسعة فناوری سبز جدید که محصولات جانبی ناخواستة کمتری دارند و ی ا در جریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژی توان حذف آلودگی‌های کوچک از منابع آبی (کمتر از 200 نانومتر) و هوا (زیر 20 نانومتر) و اندازه‌گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگتر را دارد.

فناوری نانو در کشاورزی

در زمینه انرژی ، نانوتکنولوژی می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ی کارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تاثیر قرار د ا د ه مصرف انرژی را پایین بیاورد . به عنوان مثال، شرکتهای مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنة اتومبیلها شود. استفاده گسترد ه ازاین نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند سالیانه 5/1 میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرف بنزین به ‌همراه داشته‌باشد .

یا انتظار می‌رود تغییرات عمده‌ا‌ی در فناوری روشنایی در 10 سال آینده رخ دهد. می‌توان نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانی ( LED ها) را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در ا مریکا ، تقریبا” 20% کل برق تولیدی، صرف روشنایی (چه لامپهای التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می‌شود. مطابق پیش‌بینی‌ها در 10 تا 15 سال آینده ، پیشرفتهایی از این دست می‌تواند مصرف جهانی را بیش از 10% کاهش دهد که 100 میلیارد دلار در سال صرفه‌جویی و 200 میلیون تن کاهش انتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت .

4 – تکنولوژی نانو در هوا و فضا :

محدودیت‌های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورای آن، و علاقه به فرستادن فضاپیما برای ماموریتهای طولانی به مناطق دور از خورشید ، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاری، امید حل این مشکل را بوجود آورده‌است.

“نانوساختن” ( Nanofabrication ) همچنین در طراحی و ساخت مواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنیاز برای هواپیماها، راکت‌ها، ایستگاههای فضایی و سکوهای اکتشافی سیاره‌ا‌ی یا خورشیدی، تعیین‌کننده است. همچنین استفادة روزافزون از سیستمهای کوچک‌شدة تمام خودکار، منجر به پیشرفتهای شگرفی در فناوری ساخت و تولید خواهدشد. این مساله با توجه به اینکه محیط فضا، نیروی جاذبة کم و خلا بالا دارد، موجب توسعةنانوساختار ها و سیستمهای نانو – که ساخت آنها در زمین ممکن نیست- در فضا خواهدشد.

5- کاربرد ریزذره ها در صنایع نظامی و امنیت ملی:

برخی کاربردهای دفاعی ریز ذره ها عبارتند از: تسلط اطلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته بعنوان یک قابلیت مهم نظامی ، امکان آموزش موثرتر نیرو، به کمک سیستمهای واقعیت مجازی پیچیده‌تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری ، استفادة بیشتر از اتوماسیون و نانوربات های پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی ، دستیابی به کارآیی بالاتر (وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه‌های نظامی و در عین‌حال تعداد دفعات نقص فنی کمتر و ه ز ینة کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی ، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته‌ا‌ی ، بهبود طراحی در سیستمهای مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاحهای هسته‌ا‌ی ، تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستمهای دفاع هسته‌ا‌ی . در بسیاری موارد، فرصتهای اقتصادی و نظامی مکمل هم هستند. کاربردهای درازمدت نانوتکنولوژی در زمینه‌های دیگر، پشتیبانی کننده امنیت ملی است و بالعکس.

6- کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت الکترونیک

فناوری نانو در صنعت

ذخیره‌سازی اطلاعات در مقیاس فوق‌ العاده کوچک، با استفاده از این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد 1000 برابر یا بیشتر افزایش دهد و نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی شود.

ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچ ربع برسد، و این امر موجب می‌شود که ذخیره‌ سازی 50 عدد DVD یا بیشتر در یک هارد دیسک با ابعاد یک کارت اعتباری شود.

ساخت تراشه‌ها در اندازه­های فوق­العاده کوچک به عنوان مثال در اندازه­های 32 تا 90 نانو متر، تولید دیسک‌های نوری 100 گیگا بایتی در اندازه­های کوچک نیز می­باشد.

 

تاریخچه فناوری نانو در جهان

چهل سال پیش Richard Feynman ، متخصص کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، درسخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان ” آن پایین فضای بسیاری هست “( Ther is plenty of room in the bottom ) به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی درآن زمان اظهار داشت : “اصول فیزیک، تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی­زنند.” او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته­اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه­ها را با مقیاسهای کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آنها را کوچک و کوچک­تر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقی­شان در لبه­های نامعلوم کوانتوم نزدیک خواهند بود به­طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به­گونه­ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.

با استفاده از این فرمهای بسیار کوچک چه وسایلی می­توانیم ایجاد کنیم؟

Feynman ( مخترع نانو تکنولوژی) در ذهن خود یک “دکتر مولکولی” تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصربه فرد کوچکتر است و می­تواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلولها و یا انجام اعمال ترمیمی و به­طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد. در بحبوبه سالهای صنعتی کلمه “بزرگ” از اهمیت ویژه­ای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه­های مهندسی بزرگ و غیره حتی کامپیوترها در دهه 1950 تمام طبقات ساختمان را اشغال می­کردند. ولی از وقتی Feynman نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی به­سوی کوچک شدن در پیش گرفت.

Marvin Minsky تفکرات بسیار باروری داشت که می­توانست به اندیشه­ های Feynman قوت ببخشد. Minsky پدر یابنده هوش­های مصنوعی دهه 70-1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می­شد، رهبری می­کرد. در اواسط دهه 70 ، Eric Drexler که یک دانشجوی فارغ التحصیل بود، Minskey را به­عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان­نامه­اش انتخاب کرد و او نیز این مسئولیت را بر عهده گرفت. Drexler سبت به وسایل بسیار کوچک Feynman علاقه­مند شده بود و قصد داشت تا در مورد تواناییهای آنها به کاوش بپردازد.

Minskey نیز با وی موافقت کرد. Drexler در اوایل دهه 80، درجه استادی خود را در رشته علوم کامپیوتر دریافت کرده بود و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود. او افکار جوانترها را با یک سری ایده­ها که خودش “نانوتکنولوژی” نامگذاری کرده، مشغول می­داشت. Drexler اولین مقاله علمی خود را در مورد نانوتکنولوژی مولکولی (MNT) در سال 1981 ارایه داد. او کتاب Engin of Creation:The Coming Era of Nanotechnology را در سال 1986 به چاپ رساند. Drexler تنها درجه دکتری در نانوتکنولوژی را در سال 1991 از دانشگاه MIT دریافت داشت. او یک پیشرو در طرح نانوتکنولوژی است و هم­اکنون رئیس استیتو Foresight و Research Fellow می­باشد.

تعیین بودجه ­های کلان در کشورهای صنعتی برای تحقیقات در زمینه نانوتکنولوژی

بسیاری از کشورهای توسعه‌یافته و در حال توسعه (در حدود 30 کشور)، برنامه‌هایی را در سطح ملی برای پشتیبانی از فعالیتهای تحقیقاتی و صنعتی نانوتکنولوژی تدوین و اجرا می‌نمایند.

نانوتکنولوژی

زیرا ریزذره ها به عنوان انقلابی در شرف وقوع، آینده اقتصادی کشورها و جایگاه آنها در جهان را تحت تاثیر جدی قرار خواهد داد و این مس ا له در این کشورها توسط صاحب‌نظران و محققان تبیین‌شده و برای مدیران اجرایی به صورت یک امر شفاف و قطعی درآمده است. در بخشی از این کشورها، در یکی دو سال اخیر تحرکات شدیدی از طرف دولتها برای سرعت بخشیدن به توسعه نانوتکنولوژی صورت گرفته و فعالیتهایی که تا قبل از این به صورت خودجوش توسط محققان انجام می‌گرفته است، با تشویق و حمایتهای مستقیم دولت ادامه یافته‌اند که در این قسمت نمودار ستونی میزان سرمایه گذاری دولتها آورده شده است:

اهمیت مطرح شدن طرح

همانگونه که اشاره شد بسیاری از کشورهای پیشرفته و در حال پیشرفت، برنامه‌هایی را برای پشتیبانی از فعالیتهای تحقیقاتی و صنعتی نانوتکنولوژی تدوین و اجرا می‌نمایند. اما یک سوال مهم برای کشور ما و بسیاری از کشورها که هنوز به نانوتکنولوژی به عنوان تمدن آینده علمی توجه کافی نکرده‌اند، این است که آیا باید با این روند همراه شد یا نه؟ توجه به فضای بسیار بزرگ و در حال ایجاد نانوتکنولوژی و حجم وسیع فعالیتهای مربوط به آن در دنیا، این باور را به انسان القاء می‌کند که دیر یا زود باید آینده را دید و برای ورود به آن اقدام نمود.

1) ورود کشورها به عرصه نانوتکنولوژی اجتناب‌ناپذیر است.

بسیاری از صاحب‌نظران و محققان، نانوتکنولوژی را مساوی آینده دانسته‌اند. به عنوان نمونه کمیته مشاوران رئیس‌جمهور آمریکا در علوم و فناوری در تایید برنامه ملی نانو فناوری برای سال 2001، از نانوتکنولوژی به عنوان محور آینده جهان یاد می‌کند. به دلیل تاثیرات این فناوری بر اکثر فناوریهای موجود، عقیده صاحب‌نظران این است که متخصصان رشته‌های مختلف بدون گرایش به مباحث مقیاس نانو در دهه‌های آینده فرصتی برای رشد نخواهند داشت و شکوفایی بسیاری از فناوریهای مهم ازجمله فناوری اطلاعات وبیوتکنولوژی به عنوان دو دستاورد بسیار عظیم قرن بیستم بدون بهره‌گیری از نانوتکنولوژی دچار اختلال خواهند شد. از این جهت این مسئله برای دانشگاهیان، محققان و مسوولان هر کشور امری حیاتی است.

2) دلایل اساسی ضرورت ورود کشور به عرصة نانوتکنولوژی

علاوه بر موضوع فوق، می‌توان دلایل زیر را برای اجتناب‌ناپذیری ورود کشورهایی چون ایران اقامه نمود:

– تاثیر اساسی نانوتکنولوژی در رشد و پیشرفت بسیاری از فناوریها

ماهیت فرارشته‌ای علوم و فناوری نانو به عنوان توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستمهای جدید با دقت اتم و مولکول، موجب تعریف کاربردهای بسیاری زیادی در عرصه‌های مختلف علمی و صنعتی شده است. برای نانوتکنولوژی کاربردهای بسیاری را در حوزه‌های دارو و غذا و بهداشت، درمان بیماریها، محیط‌زیست، انرژی، الکترونیک، کامپیوتر و اطلاعات، مواد، ساخت و تولید، هوافضا، بیوتکنولوژی و کشاورزی و امنیت ملی و دفاع برشمرده‌اند. به همین دلیل بر تمام فناوریها تاثیر گذاشته و دیر یا زود باید شاهد محصولات آنها بود. به عنوان نمونه در بخش پزشکی و بهداشت، یک زمینه کاری بسیار مهم، سیستم توزیع دارو در داخل بدن می‌باشد. مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمی است در حالی که سلولهای خاصی از بدن نیازمند آن می‌باشند. در روش جدید دارو با وسایل ترزیق متفاوت با امروزه به صورت مستقیم به سمت سلولهای مشخص جهت‌گیری شده و دارو به محل نیاز تحویل داده می‌شود. با همین مکانیزم، بیماریهای بزرگ و کوچک در آغاز شکل‌گیری قابل تشخیص و درمان خواهند بود. یا در بخش مواد، پروژه‌هایی در دست کار می‌باشد که موادی با وزن بسیار کم و خواص بسیار مناسب تولید شوند. کاربرد این مواد در ساختمان، خودرو، هواپیما و بسیاری از ملزومات زندگی انسانها دیده خواهد شد. بنابراین عرصه بسیار وسیع نانوتکنولوژی که زندگی انسانها را نیز در برخواهد گرفت، خود القاءکننده این نتیجه خواهد بود که نمی‌توان به روی آن چشم بست.

– تاثیر نانوتکنولوژی بر امنیت جهانی

تکنولوژی نانو

از نظر دفاعی، نانوتکنولوژی برای کشورها، هم فرصت است هم تهدید. به لحاظ کاربردهای بسیار زیادی که این فناوری می‌تواند در امور نظامی داشته باشد، گرایش زیادی در بخش دفاعی کشورها به تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی صورت گرفته است. این کاربردها از لباسهای مانع خطر تا پرنده‌های بسیار کوچک، تجهیزات اطلاعاتی و بسیاری موارد دیگر است که هم‌اکنون با حمایت وزارتخانه‌های دفاع کشورهایی چون آمریکا، ژاپن و برخی کشورهای اروپایی به صورت پروژه‌های تحقیقاتی در حال انجام هستند. از این جهت این فناوری برای کشورها یک تهدید محسوب می‌شود. اما برای کشورهایی که بتوانند با استفاده از روند موجود، جایگاهی را در آینده امنیت جهانی برای خود در نظر بگیرند، یک فرصت خواهد بود. با توجه به اینکه این کاربردها بسیار متنوع هستند، هر کشوری می‌تواند زمینه‌ای را برای پیشگامی در جهان سهم خود نماید و در آینده رقابتهای بین‌المللی نقشی داشته باشد.

– شکل‌گیری بازارهای بسیار بزرگ

شواهد موجود نشان می‌دهد که درصد بالایی از بازارهای محصولات مختلف متکی بر نانوتکنولوژی خواهد بود و به همین دلیل دولتها و شرکتهای بزرگ و کوچک به دنبال کسب جایگاهی برای خود در این بازارها هستند. میهیل روکو، رئیس کمیته علوم و فناوری نانو در ریاست‌جمهوری آمریکا طی مقاله‌ای در ماه می سال 2001، پتانسیل نانوتکنولوژی برای تغییر چشمگیر در اقتصاد جهانی را یادآوری نموده است. بر مبنای پیش‌بینی وی و بخش دیگری از صاحب‌نظران در ده الی 15 سال آینده نانوتکنولوژی بازار نیمه‌هادی را به طور کامل تحت تاثیر قرار خواهد داد. خبرهایی نیز که اخیراً از شرکتهای اصلی سازنده پردازنده‌های کامپیوتر در آمریکا و ژاپن منتشر شده است، از ورود پردازنده‌های حاوی یک میلیارد نانوترانزیستور تا قبل از 10 سال آینده حکایت دارد. به عنوان مثال شرکت اینتل اعلام نموده است که در سال 2007 پردازنده‌های متکی بر نانوترانزیستور را با قدرت و سرعت بسیار بیشتر و مصرف کمتر نسبت به آخرین دستاوردهای امروزی نیمه‌هادی‌ها وارد بازار خواهد کرد.

در بخش دارو نیز پیش‌بینی شده است تا 10 الی 15 سال آینده نیمی از این صنعت متکی بر نانوتکنولوژی خواهد بود که خود نیاز به وسایل تزریق جدید و آموزشهای پزشکی روزآمد خواهد داشت یا در مورد موادشیمیایی، فقط ذکر بازار 100 میلیارد دلاری کاتالیستها که تا 10 سال آینده به طور کامل متکی بر کاتالیستهای نانوساختاری خواهد بود برای نشان دادن اهمیت بحث کافی است. از هم‌اکنون بازار بزرگی برای بکارگیری مواد جدید در محصولات فعلی در حال شکل‌گیری است. موادی که می‌توانند خواص جدید و فوق‌العاده‌ای به محصولات موجود بخشیده و موجب کاهش قیمت آنها شوند. به عنوان نمونه نانولوله‌های کربنی ( Carbon Nanotubes ) با وزن بسیار کمتر و استحکام بسیار بیشتر نسبت به موادی چون فولاد، بخش زیادی از صنایع را در آینده تحت تاثیر قرار خواهد داد.

در کنار این پیش‌بینی‌ها، این سوال باید مطرح شود که جایگاه کشورهایی که به نانوتکنولوژی دسترسی ندارند، در بازارهای آینده و اقتصاد جهانی چه خواهد بود. با توجه به اینکه سهم هر کشور یا بنگاه در زمان شکل‌گیری یک بازار تثبیت می‌شود، زمان سرمایه‌گذاری برای رسیدن به جایگاه مناسب، همین امروز است.

ماخذ:  سایت کمیته مطالعات سیاست نانوتکنولوژی.www.irannano.org  نانوتکنولوژی، آیئنه تکنولوژی آفرینش، انجمن علمی دانشجویی دانشکده فنی دانشگاه تهران. سیاستگذاری علم و تکنولوژی (مطالعه موردی نانوتکنولوژی در ایران)، دکتر قاضی نوری. مجموعه مقالات 0 اولین همایش نانوتکنولوژی، کمیته مطالعات سیاست نانوتکنولوژی. پیام دکتر عارف به اولین همایش نانوتکنولوژی، اسفند 1380?مقالات مرتبط با فناوری نانو

یک باکتری مغناطیسی می تواند در امتداد میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد و مطابق با آن بالا یا پایین برود تا مقصد مورد نظرش را پیدا کند. در سال 1966 فیلمی تخیلی با عنوان «سفر دریایی شگفت انگیز» اهالی سینما را به دیدن نمایشی جسورانه از کاربرد نانوتکنولوژی در پزشکی میهمان کرد.

فناوری‌های نانو در زمینه‌های گوناگونی همچون توسعه داروها، آلودگی‌زدایی آب‌ها، فناوری‌های ارتباطی و اطلاعاتی تولید مواد مستحکم‌تر و سبک‌تر دارای مزایای بالقوه می‌باشند. در حال حاضر شرکت‌های زیادی نانوذرات را به شکل پودر، اسپری و پوشش تولید می‌‌کنند

نانوکامپوزیتهای خاک رس / پلیمر بهبود فوق‌العاده‌ای در بسیاری از خواص فیزیکی و مهندسی پلیمرهایی که در آنها از مقدار کمی پرکننده استفاده می‌شود، ایجاد می‌کند. این تکنولوژی که امروزه می‌تواند کاربرد تجاری نیز پیدا کند، توجه زیادی را طی سالهای اخیر به خود جلب کرده است.

در این مقاله با اشاره به نانوبیوذرات به کاربردهای آنها اشاره شده است. با اشاره به نانوکپسول ها و تعریف آنها به کاربرد این نانوکپسول ها اشاره شده است. همچنین در این مقاله به درخت سانها، کاتالیتها، ذرات ویروس مانند، پروتئین نانوذرات و کاربردهای آنها اشاره ای شده است. در ادامه این مقاله نقش نانولولهها و نانوکامپوزیتها در صنعت و تولیدات صنعتی آورده شده است. به کاربردهای این مقاله میتوان به نانوفیلتراسیون، نانوسنسورها و مواد هوشمند اشاره کرد.

ممکن است به نظر آید که انقلاب حاضر در زمینه زیست‌شناسی و فناوری‌نانو به صورت ادامه منحنی لگاریتمی یادگیری بشر است که برای قرون متمادی ادامه داشته است. با این حال این لحظه در تاریخ از نظر ما بسیار متفاوت است. همگرایی زیست‌فناوری و فناوری نانو و پیشرفت‌های ایجاد شده در 30 سال اخیر در هر دو زمینه، می‌تواند دانش فنی و علمی را به نحوی بی‌سابقه‌در تاریخ بشر افزایش دهد.

اختراعات فناوری نانو در محصولات غذایی منجر به ورود محصولات جدید و بدیعی به بازار شده است.در طی چند سال اخیر فناوری‌نانو به عنوان جزء مهمی از صنعت غذا تبدیل شده است. شرکت‌های مطرح در صنایع غذایی به تحقیق و توسعه در این زمینه پرداخته‌اند و انتظار می‌رود اولین موج محصولات در آینده نزدیک به بازار وارد شود. این مقاله نگاهی به تلاش چند شرکت در زمینه نانوغذاهاست که خوانندگان را با قسمتی از پیشرفت‌های ‏جدید در این عرصه آشنا می‌کند.

برگزاری همایش‌‌هایی با موضوع فناوری‌نانو، راه‌اندازی کنسرسیوم‌هایی برای مواد غذایی بهتر و سالم‌تر، همچنین بالا بردن آگاهی مردم از طریق رسانه‌ها، مؤید تأثیرگذاری فناوری‌نانو بر صنایع غذایی است. انواع کاربردهای نانو در این زمینه شامل بسته‌بندی‌های هوشمند، مواد نگهدارنده و مواد خوراکی تعاملی (interactive) است، که به مصرف‌کنندگان اجازه می‌دهد موادغذایی را با توجه به ذائقه و نیازغذایی مورد نظرشان تغییر دهند.

پرورش طیور در مناطق گرمسیر جهان به سرعت رو به افزایش است. قسمت‏های کثیری از قاره‏های آسیا، آفریقا و آمریکای جنوبی که سهم عمده‏ای از جمعیت جهان را در خود جای داده‏اند، در این شرایط آب و هوایی واقع شده‏اند. دست‏یابی به تولیدات کافی در مناطق گرمسیر کار بسیار دشواری است، زیرا در این شرایط محیطی، تنش‏گرمایی در طیور رخ داده و عملکرد طیور به دلایل متعددی از جمله کاهش مصرف خوراک، کاهش وزن، کاهش کیفیت لاشه، افزایش تلفات و افزایش ضریب تبدیل، به شدت کاهش می­یابد .زمانی‏که دمای محیط به بالاتر از منطقه آسایش گرمایی افزایش می‏یابد، پرنده دچار تنش گرمایی شده و در این حالت تغییرات فیزیولوژیکی در اسیدیته و متابولیت‏های خون صورت می‏گیرد. کاهش مصرف و عدم بازدهی مناسب خوراک، کاهش وزن و کاهش کفیت لاشه و کاهش قدرت‏ دفاعی و سیستم ‎ ایمنی بدن از مهم‎ترین موارد در زمان تنش‏ گرمایی است . بنابراین یکی از مسایل مهم در صنعت طیور در مناطق گرمسیر جهان تنش گرمایی است، چرا که باعث کاهش عملکرد رشد، کاهش عملکرد سیستم ایمنی و افزایش تلفات شود.بسیاری از عوامل عفونی و غیربیماری‏زا وجود دارند که می‏توانند باعث کاهش‏ عملکرد و یا حتی موجب توقف و از کار افتادن سیستم ‏ایمنی در طیور شوند که از جمله‏ مهم‏ترین آن‏ها می‏توان به شرایط محیطی مثل دما، رطوبت، تراکم گله و سایر عوامل تنش‏زا اشاره نمود. تنش گرمایی طولانی ممکن است به طور موقت و یا حتی دایمی به اندام‏های لنفاوی اولیه (تیموس و بورس) آسیب وارد کند و بنابراین طیور را برای پذیرش انواع گوناگون بیماری‏های باکتریایی، ویروسی و انگلی مستعد کند .

هر حیوانی برای ادامه زندگی به حرارت معینی نیاز دارد که کم یا زیاد شدن آن عوارض گوناگونی در بدن ایجاد می­کند. در مرغ‏داری­های صنعتی و تجاری برای حفظ سلامتی، تولید و رشد کافی باید حرارت مطلوب را در سالن­ها تامین نمود. تنش به عنوان سازگاری غیرطبیعی در فیزیولوژی حیوان برای برطرف کردن تاثیرات سوء محیط و مدیریت تعریف می­شود درجه حرارت بدن مرغ‏های اهلی در محدوده نسبتاً دقیقی نگهداری می‏شود که بصورت حد بالا وحد پایین ریتم شبانه روزی  درجه حرارت عمق بدن منعکس شود. درجوجه‏هایی که به خوبی تغذیه شده باشند، حد بالا 5/41 و حد پایین 5/40 می‏باشد. محیط گرم یا افزایش فعالیت باعث افزایش درجه حرارت بدن به بالاتر ازحد قابل قبول و محیط بسیار سرد باعث خروج گرما از بدن و درنهایت در هر دو مورد منجر به تلفات می‏شود.

 آسایش حرارتی

در ناحیه آسایش حرارتی، طیور بدون این‏که نیاز به تغییر درمصرف خوراک ویا فعالیت متابولیکی خاصی داشته باشند درجه حرارت بدن خود را ثابت نگه می‏دارند. ناحیه آسایش برای لاین‏های مختلف بین 3/18 - 9/23 درجه‏سانتی‏گراد می‏باشد با کاهش درجه‏ حرارت دراین ناحیه تحریک گیرنده‏های پوستی را در پی داشته که این تحریک به هیپوتالاموس رفته که باعث تنگ شدن دیواره رگ‏ها وکاهش گردش خون برای جلوگیری از اتلاف حرارت می‏شود در نتیجه ثابت ماندن دمای بدن را در پی خواهد داشت .

پا‏‏سخ پرندگان به تنش گرمایی

پرندگان در طی مدت تنش‏ گرمایی، رفتار خود را جهت کمک به نگهداری درجه حرارت بدن در محدوده طبیعی تغییر می­دهند. تطابق رفتاری در مقایسه با تطابق فیزیولوژیکی در پرنده با سرعت بیش‏تر و صرف هزینه کم‏تر انجام می­گیرد. تطابق رفتاری با استفاده از عکس­العمل مولکولی به تنش ‏رفتاری و با واسطه پروتئین­های مخصوص شوک حرارتی انجام می‏گیرد. مرغ­ها با افزایش درجه حرارت محیطی به بالاتر از محدوده منطقه راحتی، زمان کم‏تری را صرف حرکت و ایستادن می‏کنند. هم‏چنین مک فارنلی و همکاران (1989) گزارش کردند که مرغ­ها در طول مدت قرار گرفتن در معرض گرمای بالا، جهت جبران اتلاف آب ناشی از سرد شدن تبخیری و کاهش در زمان مصرف آب در طول مدت اعمال هم‏زمان تنش‏ گرمایی و چندین عامل تنش‏زای دیگر، مصرف غذا را کاهش و مصرف آب را افزایش می­دهند. پرندگان اهلی زمانی که در معرض درجه حرارت محیطی بالا قرار بگیرند آب را بر روی تاج و غبغب خود می‏پاشند تا خنک شدن تبخیری از این سطوح را افزایش دهند. پرندگانی که در معرض تنش‏ گرمایی قرار گرفته­اند زمان کم‏تری را صرف انجام رفتارهای اجتماعی می­کنند. پرندگانی که تنش‏ گرمایی دیده­اند در صورتی که در قفس نگهداری شوند از همدیگر فاصله گرفته، له‏له زده و تقریباً با بال­های افتاده و اندکی دور از بدن جهت حداکثر رساندن اتلاف گرمایی محسوس می­ایستند.

 در سال­های اخیر نشان داده شده که مرغ­ها در صورتی که درجه حرارت محیطی موثر منجر به از دست دادن حرارت از بدن شود، محیطی را انتخاب می­کنند که میزان گرمای بدست آمده را افزایش دهد و در صورتی‏که درجه‏حرارت محیطی موثر منجر به افزایش حرارت بدن شود محیطی را انتخاب می­کنند که از دست دادن حرارات را افزایش دهد. مرغ در محیط طبیعی جهت فرار از گرمای زیاد به سایه پناه برده و یا به دنبال مکان­های خنک‏تر می‏شود. مرغ­ها در محیط‏های بسته با استفاده از مکانیسم کنترل جستجو، محیط بهتر را انتخاب می­کنند.

مصرف آب و خوراک

در بین مواد مغذی (انرژی، کربوهیدرات، پروتئین و چربی) چربی‏ها بیش‏ترین مقدار آب را تولید می‏کنند (6/1 گرم به ازای تجزیه‏ هر گرم چربی) به این دلیل تغذیه‏ چربی در زمان تنش‏ گرمایی به خنک کردن بدن طیور کمک می‏کند.کاهش شدت تنفس (حدود 60%) ناشی از مصرف آب خنک مشخص شده است. دمای آب شرب باید 15-20 درجه کم‏تر از درجه حرارت محیط بوده و تعداد آبخوری‏ها حداقل 50% افزایش یابد. از آن‏جایی که افزایش مصرف آب دمای بدن را کاهش می‏دهد، پیشنهاد شده است که دمای آب در طول مدت تنش‏ گرمایی 20 درجه‏سانتی‏گراد باشد و طبق گزارشات جوجه‏های ‏گوشتی که تحت شرایط تنش‏‏ گرمایی قرار گرفته‏اند اگر به مقدار 30 میلی‏گرم بر کیلوگرم وزن زنده، آب با دمای 41 درجه‏سانتی‏گراد بنوشند دمای بدن تغییر نمی‏کند ولی زمانی‏که آب با دمای 7/12 درجه‏سانتی‏گراد بنوشند دمای بدن یک درجه‏سانتی‏گراد کاهش می‏یابد.

هنگام افزایش سریع درجه حرارت محیط، مصرف خوراک برای مدتی در سطح طبیعی باقی می‏ماند، لذا حرارت افزایشی ناشی از خوراک با دوره حداکثر تنش‏ گرمایی همراه می‏شود. در دمای بالا این عکس العمل چهار تا پنج ساعت پس از مصرف خوراک به بیش‏ترین مقدار خود می‏رسد و اثر آن ممکن است 8-10 ساعت هم ادامه یابد. حرارت متابولیکی تولیدی در پرندگان گرسنه (در محدودیت غذایی) 20-70 درصد کم‏تر از پرندگان تغذیه شده می‏باشد .  در شرایط تنش‏ گرمایی که دو ساعت بعد از مصرف غذا، دمای بدن 7-12 درصد افزایش می‏باید، محدودیت غذایی ‌‌‌مانع از مرگ‏ومیر می‏شود. غذا باید ترجیحا شش ساعت قبل از شروع تنش برداشته شوند. این امر سبب افزایش زنده‏مانی می‏شود ولی تاثیر منفی بر عملکرد دارد. محدودیت غذایی نسبت به عادت دادن طیور به گرما دارای اهمیت کم‏تری است .

 انرژی دریافتی مهم‏ترین ماده‏ مغذی محدودکننده‏ عملکرد پرندگان در دمای بالا است. با افزایش دمای محیطی به بالای 21 درجه‏ سانتی‏گراد انرژی لازم برای نگهداری حدود 30 کیلوکالری در روز کاهش می‏یابد. اگرچه انرژی لازم برای نگهداری در دماهای بالا کم‏تر است، ولی بیشتر انرژی بوسیله اتلاف هدر می‏رود. غذای مصرفی تقریبا 72/1 درصد به ازای هر یک درجه‏سانتی‏گراد تغییر در دمای هوا (بین 18-32 درجه‏سانتی‏گراد) کاهش می‏یابد. اگرچه زمانی که دما بین 32-38  درجه‏سانتی‏گراد باشد این کاهش خیلی بیشتر است (پنج درصد افزایش به ازای هر یک درجه‏سانتی‏گراد). در صورت افزایش انرژی جیره باید تمامی مواد مغذی دیگر را نیز متناسب با آن افزایش داد. به حداقل رساندن مقدار اسیدهای‏آمینه اضافی به بهبود مصرف‏ خوراک منجر می‏شود (دقیر، 1378). در بین مواد غذایی جیره پروتئین بیش‏ترین حرارت افزایشی را دارد، جیره با پروتئین کم بر عملکرد جوجه‏های گوشتی زمانی که دمای هوا زیاد است، اثر منفی دارد. جیره با پروتئین کم (15-20 درصد) حرارت تولیدی را افزایش می‏دهد و سبب افزایش هورمون تیرویید  T₃در جوجه‏های گوشتی می‏شود. کمبود آرژنین، لیزین، ایزولیسین، متیونین و تریپتوفان سبب افزایش T₃ پلاسما و افزایش حرارت تولیدی در جوجه‏های ‏گوشتی تغذیه شده با جیره دارای پروتئین کم می‏شود. افزایش ماده ‏خشک در ران و بال‏ها در جوجه‏های گوشتی زمانی که با جیره دارای پروتئین کم تغذیه می‏شدند و اغلب در شرایط تنش‏ گرمایی بودند مشاهده شده است. تغذیه جوجه‏ های‏گوشتی با جیره دارای سطح پروتئین بالا در دمای 32 درجه‏سانتی‏گراد سبب افزایش انرژی نگهداری و کاهش عملکرد جوجه‏های‏گوشتی در شرایط تنش‏ گرمایی می‏شود .

 در برنامه تغذیه‏ای انتخابی،انرژی جیره بایدازموادخوراکیغنی از چربی یا روغن‏هایی بااسید چرب ‏اشباع بیشتر  مثل سبوس داخلی برنج و یا روغن‏های گیاهی تامین و طی ساعات خنک شبانه روز بخشی از آن در صبح و قسمتی نیز در غروب به مصرف برسد، زیرا چربی باعث افزایش خوش‏خوراکی می‏شود، به علاوه چربی با کاهش سرعت عبور مواد هضمی و در نتیجه افزایش استفاده از مواد غذایی ارزش کالریک بیش‏تری فراهم می‏نماید. تراکم انرژی در مدت تنش‏ گرمایی باید 10 درصد افزایش یابد در حالی که تراکم دیگر مواد غذایی بایستی 25 درصد افزایش یابد . پرندگان انرژی زیادی را صرف استفاده از غذا می‏کنند به همین دلیل غذاهایی با تراکم بالا مفید هستند. پلیت و کرامبل بهترین شکل غذا در شرایط گرم می‏باشد .

اثرتنش‏ گرمایی بر عملکرد پرنده

تعادل الکترولیت یا تعادل اسید- باز بدن در شرایط طبیعی به راحتی به­هم نمی­خورد، چون سیستم­های بافری، pH بدن را در شرایط فیزیولو‍ژیکی نزدیک به حالت طبیعی حفظ می­کنند. پرندگان در دمای بالا نرخ تنفسی خود را افزایش می­دهند تا از راه تبخیر خودشان را خنک نمایند، زیرا دارای غدد عرق نمی­باشند. این فرآیند سبب از دست رفتن زیاد دی­اکسیدکربن می­شود. افزایش دفع دی­اکسیدکربن موجب کاهش فشار نسبی آن در پلاسمای خون می­شود. با از دست رفتن یون­های هیدروژن و کاهش غلظت آن در خون، pH پلاسما افزایش و در نتیجه آلکالوز تنفسی رخ می­دهد. به ‏طوری که در دمای 41 درجه‏سانتی‏گراد میزان pH خون حتی 65/7 نیز گزارش شده است و این در حالی است که pH مطلوب خون جوجه 28/7 می­باشد. آلکالوز تنفسی با کاهش مصرف خوراک و عملکرد پرنده همراه است. تعادل الکترولیت دارای ارتباط تنگاتنگی با pH، فشار گاز و غلظت بی‏کربنات خون است. تصحیح الکترولیت جیره برای حفظ عملکرد مطلوب در چنین شرایطی ضروری است زیرا در شرایط آلکالوز، مسیرهای متابولیکی حداکثر بازدهی را نخواهند داشت .

در آزمایشی  نشان دادند که همگام با افزایش دمای محیط و میزان الکترولیت جیره، مصرف آب افزایش و دمای راست روده جوجه­‏ها کاهش یافت. بنابراین مصرف آب عامل مهمی در تنظیم دمای بدن جوجه­ها و زنده­مانی آنها در شرایط گرم می­باشد. سطوح سدیم، پتاسیم و کلر پلاسما تحت تاثیر تنش‏ گرمایی قرار می­گیرند. غلظت سدیم و پتاسیم پلاسما با افزایش دمای محیط کاهش می­یابد در حالی که غلظت کلر افزایش می‏یابد علاوه بر این‏ها تنش‏ گرمایی سبب کاهش لنفوسیت و افزایش هتروفیل سلول­‏های خونی نیز می­شود . افزایش غلظت کلر موجب کاهش دفع یون هیدروژن و بازجذب بی­کربنات توسط کلیه‏ها می­شود. این امر ممکن است منجر به اسیدی کردن خون شود که به نظر می­رسد در پاسخ به آلکالوز باشد. البته مدت ‏زمان تنش نیز مهم است زیرا گزارش شده است که سطوح کلر در جوجه­‏هایی که تحت تنش ‏مزمن یک هفته‏­ای (42 تا 49روزگی) قرار گرفتند کاهش یافت .