۱۰ اختراع برتر جهانی در عرصه نانو

فناوری نانو، نانو فناوری یا نانو تکنولوژی؛ رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر معمولاً حدود یک تا ۱۰۰ نانومتر است.

کد خبر: ۶۱۰۲۵۶

سه‌شنبه - ۰۹ خرداد ۱۳۹۶ / May 30, 2017

اخبار دانشگاهی را از «کانال اخبار دانشگاهی SNN.ir» دنبال کنید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، فناوری نانو، نانو فناوری یا نانو تکنولوژی؛ رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود یک تا ۱۰۰ نانومتر است.  در واقع نانو تکنولوژی فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستم‌هایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی - عمدتاً متأثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک - از خود نشان می‌دهند.

فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم است که در تمامی گرایش‌های علمی راه یافته و از فناوری‌های نوینی است که با سرعت هرچه تمام‌تر در حال توسعه است. از ابتدای دهه ۱۹۸۰ میلادی گستره طراحی و ساخت ساختمان‌ها هر روزه شاهد نوآوری‌های جدیدی در زمینه مصالح کارآمدتر و پربازده‌تر در مقاومت، شکل پذیری، دوام و توانایی بیشتر نسبت به مصالح سنتی است.

نانوفناوری یک دانش به شدت میان‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون مهندسی مواد، پزشکی، داروسازی و طراحی دارو، دامپزشکی، زیست‌شناسی، فیزیک کاربردی، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی شیمی و مهندسی کشاورزی نیز مربوط می‌شود.

تحلیل‌گران بر این باورند که فناوری نانو، زیست فناوری و فناوری اطلاعات (IT) سه قلمرو علمی هستند که انقلاب سوم صنعتی را شکل می‌دهند. نانو تکنولوژی  می‌تواند به عنوان ادامه دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح‌ریزی دانش کنونی بر پایه‌هایی جدیدتر و امروزی‌تر باشد.

نانو ریشه یونانی "نانس" به معنی کوتوله است. فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم است که در تمامی گرایش‌های علمی راه یافته است تا جایی که در یک دهه آینده برتری فرایندها، وابسته به این تحول خواهد بود.

ماهیت فناوری نانو توانایی کارکردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از آن در ابعاد بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر، با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتم‌ها یا مولکول‌ها با استفاده از مواد، وسایل و سیستم‌هایی با توانایی‌های جدید و با تغییر این ساختارها و رسیدن به بازدهی بیشتر مواد است.

فناوری نانو فرایند دستکاری مواد در مقیاس اتمی و تولید مواد و ابزار، به وسیله کنترل آنها در سطح اتم‌ها و مولکول‌هاست. در واقع اگر همه مواد و سیستم‌ها ساختار زیربنایی خود را در مقیاس نانو ترتیب دهند؛ آنگاه تمام واکنش‌ها سریع‌تر و بهینه‌تر صورت می‌گیرد و توسعه پایدار پیش گرفته می‌شود.

از جمله دستاوردهای فراوان این فناوری کاربرد آن در تولید، انتقال، مصرف و ذخیره‌سازی انرژی با کارایی بالاست که تحول شگرف را در این زمینه ایجاد می‌کند. از این رو دست‌اندرکاران  و محققان علوم نانو در تلاش هستند تا با استفاده از این فناوری به آسایش و رفاه بیشتر در درون و برون ساختمان با یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا و صرفه‌جویی در هزینه‌ها بخصوص در مصرف منابع انرژی و در نهایت به توسعه پایدار دست یابند.

در مجموع این فناوری شامل سه مرحله است:

طراحی مهندسی ساختارها در سطح اتم

ترکیب این ساختارها و تبدیل آنها به مواد جدید با ساختار نانو با خصوصیات ویژه

ترکیب اینگونه مواد و تبدیل آنها به ابزارهای سودمند

در دنیا هر روز اختراعات زیادی در عرصه نانو انجام می‌شود که در ادامه به بررسی 10 نمونه برتر در عرصه جهانی می‌پردازیم:

1- لنزهای چشمی و واقعیت مجازی

شرکت "آی اپتیک"(iOptik) فعال در عرصه فناوری‌های نانو در آمریکا موفق به توسعه لنزهای تماسی شد که می‌توانند به جای هدست‌های بزرگ واقعیت مجازی به کار گرفته شوند، بدون آنکه هیچ گونه تاثیری در دید فرد داشته باشند.

2- حسگرهای نانو برای تشخیص حمله قلبی

محققان "دانشگاه صنعتی کالیفرنیا"(Caltech) موفق به طراحی نانوحسگرهایی شده‌اند که می‌تواند حمله قلبی را پیش از وقوع آن تشخیص دهد. این فناوری هم می‌تواند سبب نجات جان بیماران شده و همچنین  در هزینه‌ها صرفه‌جویی کند. ابعاد آخرین نسخه این تراشه تنها 90 میکرون است.

3- نانوماده‌ای برای مقابله با باکتری‌ها

محققان استرالیایی و اسپانیایی موفق شدند با الهام از نوعی سنجاقک و با استفاده از "سیلیسیم سیاه"(Black Silicon) نانوماده‌ای طراحی کنند که سطح آن شبیه بال‌های سنجاقک استرالیایی موسوم به " wandering percher" است. این نانوماده با توجه به داشتن سطح عاج‌مانند می‌تواند از رشد باکتری‌ها جلوگیری کند.

4- باتری‌های چاپ سه‌بعدی نانویی

محققان دانشگاه هاروارد و دانشگاه ایلی‌نوی با استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی موفق به طراحی باتری‌هایی با طول یک میلی‌متر شدند.

کاربرد این باتری‌های نانویی در مواردی همچون مهندسی پزشکی و توسعه حسگرهای زیستی و ابزارهای ردیاب درمان است که می‌توانند روی پوست بدن تعبیه شوند.

5- ربات نانویی جراحی چشم

محققان در "موسسه فناوری زوریخ" (ETH Zürich) موفق شدند یک نانوربات را توسعه دهند که می‌تواند برای انجام یک عمل جراحی دقیق در چشم تعبیه شده و با دقتی مثال‌زدنی دوزهای دارویی مورد نیاز را به بافت چشم تزریق کند. قطر این ربات جراح تنها 285میکرون است.

6- تراشه فوق منعطف نانویی

محققان در "موسسه فناوری زوریخ" (ETH Zürich) موفق به توسعه یک تراشه الکترونیکی نانویی شدند که می‌تواند با انعطاف مثال‌زدنی به دور یک تارمو بپیچد.

این نانوتراشه می‌تواند در فناوری‌های پوشیدنی و ابزارهای کاربردی در عرصه پزشکی به کار گرفته شود.

در حال حاضر بیشترین کاربرد این نانوتراشه‌ها در تولید چشم مصنوعی و همچنین نظارت بر بیماری آب سیاه چشم است.

7- نانوالکترودهای زیست تخریب‌پذیر

محققان دانشگاه "کارنگی ملون" (Carnegie Mellon) آمریکا با استفاده از جوهر ماهی "سپیداج"(Cuttlefish) موفق شدند نوعی ماده شیمیایی و یک نانوساختار برای نیرودهی به وسایل الکترونیکی بلعیدنی طراحی کنند.

8- استفاده از نانوذرات برای مبارزه با سلول‌های سرطانی

محققان "موسسه فناوری ماساچوست"(MIT) نانوذراتی را طراحی کردند که علاوه بر حمل داروهای ضد سرطان مانند دوکسورابیسین، رشته‌های کوتاه RNA را نیز حمل می‌کند که ژن‌هایی را که سلول‌های سرطانی از آنها برای فرار از دارو استفاده می‌کنند، غیر فعال می‌کند.

از این نانوذرات می‌توان در درمان نوع تهاجمی سرطان پستان استفاده کرد.

9- نانوذرات نقره‌ برای کشتن میکروب‌ها

محققان موسسه تحقیقاتی "ویلسون" در واشنگتن موفق با تولید نانوذرات نقره‌ای شدند که از آنها می‌توان در همه چیز از خمیردندان گرفته تا پوشاک استفاده کرد. این ذرات می‌توانند با باکتری‌ها مقابله کنند.

10- توسعه دستگاه‌های تست تنفس با استفاده از فناوری نانو

محققان دانشگاه "نیوانگلند"(New England) در آمریکا موفق به طراحی یک دستگاه تست تنفس برای بیماران دیابتی شدند که از حسگرهای نانو برای تشخیص سطوح استون موجود در تنفس بیماران بهره می‌گیرد.

با توجه به این 10 مورد کاملا مشخص است که این فناوری نو، پای خود را به تمام عرصه‌ها باز کرده است و با استفاده از آن می‌توان به پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای دست یافت.

طبق آمار در سال 2014 حدود بیش از 10 درصد مقالات علمی جهان به عرصه نانوفناوری مربوط بوده و کشورهای زیادی در این زمینه فعال هستند.

از نظر تعداد مقالات ثبت شده در سال گذشته، ایران دارای رتبه اول است و در رده‌بندی کلی رتبه ششم را به خود اختصاص داده است. در ادامه، رده‌بندی جهانی در عرصه نانوفناوری را مشاهده می‌کنید.