قریب به یقین عبارت «نانو» را کنار محصولات زیادی دیده‌اید، اما تا امروز به معنی و کاربرد آن توجه کرده‌اید؟ جوراب نانو، دستمال نانو و وسایل شست‌وشوی نانو از محصولاتی هستند که به‌وفور تبلیغ می‌شوند. این محصولات برای ویژگی‌های خاصی که به نسبت با محصولات عادی دارند، طرف‌داران زیادی جذب کرده‌اند. با این رو اغلب مصرف‌کنندگان در جریان کاربرد فناوری نانو و اهمیت آن نیستند. در این مقاله می‌خواهیم نخست به سؤال فناوری نانو چیست به زبان ساده جواب بدهیم و پس از‌آن با کاربردهایش آشنا شویم.
فناوری نانو چیست؟
فناوری نانو یا نانوتکنولوژی به‌زبان ساده شاخه‌ای از علم می‌باشد که از طریق آن می‌توان ماده‌ای جدید در اندازه خیلیکوچک تولید و طراحی کرد. غرض از اندازه کوچک، اندازه نانو می‌باشد که با واحد نانومتر اندازه‌گیری می‌گردد. یک نانومتر مطابق با یک‌میلیاردم متر است. اگر درک اندازه کوچک واحد نانومتر مشکل است، هیچ دلواپس نباشید زیرا ستاد فناوری نانو در آمریکا (NNI) مثال‌هایی برای درک بهتر این اندازه آماده کرده است. این هم تعدادی از مثال‌ها برای آسان‌تر واحد نانومتر را درک کنید:
- یک ورق کاغذ حدود ۱۰۰هزار نانومتر ضخامت دارد.
- اندازه یک اتم حدود ۰٫۱ تا ۰٫۵ نانومتر است.
- قطر یک رشته دی‌ان‌ای انسان ۲٫۵ نانومتر است.
- یک تار موی انسان ۸۰هزار تا ۱۰۰هزار نانومتر ضخامت دارد.
اکنون که درک بهتری از اندازه نانومتر دارید، خوب است بدانید سازه‌هایی که از طریق فناوری نانو تولید می‌شوند اندازه‌ای بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر دارند. این سازه‌ها تغییری در بخش‌های گوناگون، از پزشکی گرفته تا ساخت‌وساز، تشکیل کرده‌اند و حالا عنصری حیاتی برای پیشرفت این حوزه‌ها شمرده می‌شوند.
تاریخچه فناوری نانو
سال‌ها پیش از اینکه عبارت نانوتکنولوژی استفاده شود، ریچارد فاینمن (Richard Feynman)، فیزیک‌دان، طرحاش را مطرح کرده بود. وی ۲۹ دسامبر ۱۹۵۹ در جلسه‌ای در مؤسسه فناوری کالیفرنیا، اظهاراتی کرد که علت پیدایش ایده اولیه علم نانو شد. ریچارد فاینمن در آن جلسه درباره پروسهی صحبت کرد که دانشمندان با آن می‌توانستند اتم‌ها و مولکول‌ها را جداگانه کنترل کنند. چند سال بعد، پروفسور نوریو تانیگوچی با ادامه تحقیقات فاینمن نام «نانوتکنولوژی» را برای این علم جدید برگزید. سرانجام سال ۱۹۸۱ با تولید میکروسکوپ‌هایی برای دیدن اتم‌ها، فناوری نانو مدرن تشکیل شد.
نانوتکنولوژی کجا استفاده می‌گردد.
فناوری نانو در هر حوزه‌ای ردپایی از خود بر جای گذاشته است و کماکان جای پیشرفت دارد. مثلا طبق گزارش «مارکت واچ» (MarketWatch) ارزش بازار جهانی نانوتکنولوژی در سال ۲۰۲۱ به ۱٫۳میلیارد دلار رسید و پیش‌بینی می‌گردد.تا پایان سال ۲۰۳۰ این مبلغ به ۳۴٫۳میلیارد دلار برسد. با توجه به تغییراتی که فناوری نانو در شرایط‌های گوناگون تشکیل کرده است، چنین آینده‌ای دور از توقع نیست. در این بخش مهم‌ترین کاربردهای نانوتکنولوژی را معرفی می‌کنیم. لازم به ذکر می‌باشد که کاربرد فناوری نانو تنها به موارد ذکرشده محدود نمی‌گردد.و گسترده‌تر است.
۱. نانومواد
می‌توان نانومواد را مهم‌ترین دستاورد علم نانو خواند. پیشرفت علم و فناوری نانو باعث تولید نانومواد شد. نانومواد در وسایلی که هر روز از آنها استفاده می‌کنیم، از پارچه لباس‌هایمان گرفته تا صفحه دوربین و عینک، استفاده می‌گردد. حال شاید این سؤال در ذهن شما ارزشمند شود که فناوری نانو چیست و چه مناسب دارد؟ در پاسخ خوب است بدانید علم نانو سبب توسعه مواد به‌کاررفته در وسایل می‌گردد. بدین شکل که بر حسب نوع وسایل، مقاومت آنها را بیشتر می‌کند، رسانایی بهتری به آنها می‌بخشد یا ویژگی‌های توسعهیافته‌ای در آنها به تشکیل می‌کند.
۲. پزشکی
حوزه پزشکی توسط نانوتکنولوژی دچار تغییرات مثبت بزرگی شده است. این فناوری در روشهای ورزش‌درمانی، تشخیص بیماری‌ها و راه‌های دارورسانی مؤثر کاربرد دارد. برای درک بهتر اهمیت فناوری نانو در بخش پزشکی شرکت بیوتکنولوژی اِم‌سی‌اِل (MCL) را مثال می‌زنیم که توانست پلتفرم دارورسانی نانوسل (NanoCelle) را تشکیل کند. نانوسل داروی دلخواه را که از طریق دهان وارد بدن شده است، به بخش‌هایی با اندازه نانو تبدیل می‌کند و آنها را مستقیم وارد جریان خون بیمار می‌کند. این شرکت اخیراً وعده واکسن بینی کووید ۱۹ را داده می‌باشد که با پلتفرم نانوسل استفاده می‌گردد.
۳. صنایع غذایی
فناوری نانو در صنایع غذایی خیلیپراستفاده است و از آماده‌سازی غذا گرفته تا بسته‌بندی آن، حضوری ارزشمند دارد. هنگام فراوری غذا، توسط نانوتکنولوژی طعم و رنگ جذاب‌تری به محصول داده می‌گردد.و ضمناً بسته‌بندی نانو سبب افزایش ماندگاری محصول می‌گردد. کشاورزان هم می‌توانند توسط نانومواد با خیال آسان‌تری از آفت‌کش‌ها استفاده کنند. کشاورزانی که از نانومواد در کشت خود استفاده می‌کنند، می‌توانند در جریان مقدار سم دریافتی و ضمناً مواد مغذی دریافت‌شده توسط محصول باشند.
۴. الکترونیک
وسایل الکترونیکی روزبه‌روز کوچک‌تر و جمع‌وجورتر می‌شوند. مثلا سال ۲۰۱۵ شرکت بی‌ام‌آی (BMI) اعلام کرد از ترانزیستورهای ۷نانومتری استفاده می‌کند. چند سال بعد همین شرکت ترانزیستورهای ۵نانومتری تولید کرد و سرانجام سال ۲۰۲۱ ترانزیستورهای ۲نانومتری را روانه بازار کرد که کارکرد بهتری از نسخه‌های پیشین داشتند. یکی از موجبات اصلی کاهش اندازه و وزن وسایل الکترونیکی فناوری نانو است. مسلما کاربرد نانو تنها به این مسئله ختم نمی‌گردد.و رسانایی، مقاومت و دوام وسایل الکترونیکی را هم توسعه می‌بخشد.
۵. پوشاک
کاربرد نانو در تولید پارچه و پوشاک یکی از اولین کاربردهای نانو بود که مردم عادی از آن آگاه شدند. با نانو امکان ضدآب‌کردن لباس‌ها فراهم می‌گردد. ویژگی‌ای که بیشتر در ژاکت‌های بارانی و چترها دیده می‌گردد. کاربرد دیگر نانو در پوشاک امکان ضدباکتریایی می‌باشد که در لباس‌هایی مانند تیشرت، شلوار و جوراب تشکیل می‌کند. در اصل نانوذره‌هایی که روی این لباس‌ها می‌نشینند، باکتری‌هایی را که بوی بد تولید می‌کنند از بین می‌برند و درنتیجه لباس‌ها مدت بیشتری تمیز می‌مثل. در حالت پیشرفته‌تر، نانوذره‌هایی داریم که از چروک‌شدن پارچه هم جلوگیری می‌کنند.
۶. انرژی تجدیدپذیر
فناوری نانو در بخش انرژی تجدیدپذیر، کارایی سلول‌های خورشیدی را ارتقا داده است. مسلما جداب است بدانید فناوری نانو تنها در بخش انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده نمی‌گردد.و روی انرژی‌های تجدیدناپذیر هم اثر زیادی دارد. مثلا راهکارهای حفظ منابعی مانند نفت و گاز تحت‌تأثیر نانو پیشرفت‌هایی کرده‌اند.
۷. محیط‌زیست
فناوری نانو از جنبه‌های گوناگونی روی محیط‌زیست اثر می‌گذارد. یکی از مشکلات زیست‌محیطی که سلامت کره زمین را تهدید می‌کند، آلودگی آب‌هاست. ستاد فناوری نانو در آمریکا توانسته است غشایی ایجاد کند که آلودگی فسفات در رودها و دریاچه‌ها را مهار می‌کند. علاوه بر این، شرکت نانومحور دیگری فیلترهایی برای دستگاه‌های تهویه مطبوع تولید کرده می‌باشد که همزمان با پاک‌سازی هوای اتاق، ویروس‌هایی را که از طریق هوا منتقل می‌شوند هم از بین می‌برد. کاربرد جدیدتری که در این حوزه دیدیم به سال ۲۰۲۰ برمی‌گردد که برای زمان فراگیری کووید ۱۹، فیلتر هوایی تولید شد که هم خود را استریل می‌کرد و هم هوای اطراف را تصفیه.
۸. وسایل بهداشتی و آرایشی
وسایل بهداشتی، مراقبتی یا آرایشی که از فناوری نانو بهره می‌برند، دارای نانوذره‌هایی هستند که ویژگی خاصی به آنها می‌دهند یا بافت آنها را توسعه می‌بخشند. مثلا تیتانیوم دی اکساید و زینک اکساید که از عناصر اصلی کرم ضدآفتاب هستند، نور اطراف را جذب می‌کنند و ظاهری براق و نه‌خیلی جداب به مصرف‌کننده می‌بخشند. حال اگر برای تولید ضدآفتاب از علم نانو استفاده شود، بافت سبک‌تری دارد و رد براقی از خود به جای نمی‌گذارد.
مزایای فناوری نانو
- توسعه مواد اولیه: نانومواد به نسبت با مواد اولیه عادی، مقاومت و ماندگاری بیشتر و وزن کمتر دارد و در صنایع گوناگون سبب پیشرفت‌های مهمی می‌گردد.
- پیشرفت بهینه‌سازی مصرف انرژی: استفاده از نانومواد برای تولید باتری‌ها، سلول‌های خورشیدی و سلول‌های سوختی سبب می‌گردد.کمتر به انرژی‌های تجدیدناپذیر مانند سوخت‌های فسیلی وابسته باشیم.
- ارتقای روشهای پزشکی: توسط نانو داروها و راه‌هایی با تأثیر بیشتر تولید می‌شوند. علاوه بر این، با نانو شاهد تولید وسایل پزشکی جدیدتر و کارآمدتری هستیم.
- توسعه تصفیه آب: اگر در تولید فیلترهای آب از نانومواد استفاده شود، نتیجه بهتر خواهد بود. نانومواد در جداسازی ذرات آلاینده از آب نقش بسزایی دارد.
- توسعه کیفیت غذا: توسط نانو، حسگرهایی تولید شده‌اند که می‌توانند آلودگی غذا را تشخیص دهند. ضمناً برای تولید کودها و آفت‌کش‌های مناسب با محیط‌زیست فناوری نانو مفید بوده است.
معایب فناوری نانو
- خطر زیست‌محیطی و جانی: تاکنون خطر استفاده از فناوری نانو در بلندمدت مشخص نشده است. شاید استفاده طولانی از نانومواد، به‌ویژه در غذا، سبب آسیب‌زدن به سلامت انسان و محیط‌زیست شود.
- خطر اقتصادی: پیش‌بینی می‌گردد.وجود فناوری نانو در تعدادی شرایط‌ها نابرابری اقتصادی تشکیل کند. مثلا نانوکامپیوتر از قوی‌ترین کامپیوترهای عادی هم صدها برابر کارکرد بهتری دارد. حال افرادی که به این فناوری دسترسی دارند، می‌توانند در بخش‌های گوناگون سود بیشتری ببرند. علاوه بر این مسئله، نانوکامپیوترها با خودکارکردن تعدادی از کارها سبب می‌شوند تعدادی مشاغل از بین بجریان.
- خطر نظامی: پیشرفت نانو دلواپسی‌هایی درباره مسائل اخلاقی به همراه داشته است. بسیاری دلواپس‌اند که نانو برای پیشرفت سلاح‌ها و ابزار جاسوسی استفاده شود.
شما بگویید
همان طور که خواندید، فناوری نانو امکان برپایی انقلاب در صنایع گوناگون را دارد. شاید پیش از خواندن این مطلب گمان می‌کردید کاربرد نانو فقط به لباس‌ها یا وسایل بهداشتی محدود می‌گردد. اما حالا می‌دانید اهمیت این فناوری ابعاد گسترده‌تری دارد. تاکنون زمان زیادی مانده است تا تأثیرات نانو بر زندگی ما و محیط‌زیست مشخص شود و این فناوری کماکان باید امتحان خود را پس بدهد.
به‌نظر شما فناوری نانو باید محدود شود یا سرمایه‌گذاری بیشتری روی آن انجام شود؟ تا امروز از محصولات نانومحور استفاده کرده‌اید؟ می‌توانید تجربه‌های خود در این وضعیت را با ما و دیگر عزیزان در قسمت دیدگاه‌ها به اشتراک بگذارید. از اینکه تا انتهای مقاله همراه ما بودید، از شما سپاسگزاریم.
