علم در نوك سوزن

علم در نوك سوزن

  

دانش - سیده فاطمه شبیری:

وقتی ریچارد فاینمن، فیزیكدان و برنده جایزه نوبل 1965، در سخنرانی معروف خود در تاریخ 29دسامبر 1959 در انجمن فیزیك آمریكا تحت عنوان«در پایین دست، فضای زیادی وجوددارد»، درباره موتورهای الكتریكی به اندازه ناخن انگشت، صحبت كرد

 و پیش‌بینی ابزاری را كرد كه می‌تواند متن كتاب مقدس را درسر یك سوزن بنگارد، كسی باور نمی‌كرد كه روزی این كار امكان‌پذیر باشد.

 فاینمن گفت:«وقتی در سال 2000، به روزگار ما نگاه كنند، با تعجب می‌پرسند چرا تا سال 1960 كسی این كار را نكرده بود؟ پهنای سرسوزن یك میلی‌متر است. اگر آن را 25هزار بار بزرگ كنیم، سطح سرسوزن برابر با مساحت همه صفحات «بریتانیكا» می‌شود. بنابراین تنها لازم است كه اندازه نوشته‌های دایره‌المعارف را 25هزار بار كوچك كنیم.»

 آیا چنین چیزی ممكن است؟ امروز پیش‌بینی فاینمن اصلا كار غیرممكنی نیست. اگر سرسوزن از جنس سیلیكون و تخت باشد، بالیتوگرافی پرتوی الكترونی می‌توان نقوشی در این ابعاد با این دقت ایجاد كرد. یك نانومتر یعنی یك‌میلیاردم متر. یعنی اگر شما یك میلیون ذره به اندازه یك نانومتر را كنار هم بگذارید، تازه ذره‌ای خواهید داشت به اندازه یك میلی‌متر.

یا اگر قطر یك تارموی معمولی انسان را 80هزاربار كوچك كنید، به ابعاد یك نانومتر می‌رسید و فناوری نانو یعنی هنر دستكاری كوچك‌ترین اجزای ماده در مقیاس اتمی یا مولكولی و ساخت قطعات و لوازم میكروسكوپی (مثل روبات‌های میكروسكوپی).

برای ما به راحتی قابل تصور است كه آهن را ذوب كنیم و داخل قالب بریزیم و شكل خاصی را به وجود آوریم. اما در فناوری‌های نانو این شكل دادن در سطح‌های خیلی پایین‌تر رخ می‌دهد؛ یعنی در این فناوری ما اتم‌ها را به شكل مورد نظر خودمان به هم متصل می‌كنیم و موادجدیدی با خواص و توانایی‌هایی كه دوست داریم تولید می‌كنیم. مثلا می‌توانیم ماده‌ای بسازیم كه هم مثل فولاد محكم باشد و هم مثل آلومینیوم سبك.

 3فناوری كه دنیا را تكان می‌دهند

3فناوری عمده‌ای كه آینده دنیا را در تسخیر خود درمی‌آورند عبارتند از: فناوری اطلاعات، فناوری نانو و فناوری زیست‌. این 3فناوری در خیلی از مسائل همگرا می‌شوند و به هم ربط پیدا می‌كنند.

(شاید تصور كار در ابعاد نانو برای زیست شناسان كار ساده‌تری باشد زیرا آنها بهتر می‌دانند كه در كوچك‌ترین سلول انسانی، همه اطلاعات مربوط به یك موجود زنده از قبیل رنگ مو، رشد استخوان و عصب‌ها وجود دارد. حتی در قسمت بسیار كوچكی از سلول به نام DNA كه شامل حدودا 50 اتم است همه این اطلاعات ذخیره می‌گردد).

امروز كشورهای مختلف دنیا مثل ژاپن، آمریكا، چین، هند، تایوان، كره جنوبی، اسرائیل، اتحادیه اروپا و روسیه شدیدا با هم در حال رقابت هستند كه عنوان اول جهان را در زمینه فناوری نانو به خودشان اختصاص دهند. حتی ژاپن و آمریكا این حوزه را اولین اولویت كشور خود در زمینه فناوری اعلام كرده‌اند. و البته جایگاه ایران در این زمینه در مقایسه با سایر زمینه‌های علمی بهتر است و فاصله ما با كشورهای پیشرفته در فناوری نانو، كمتر از این فاصله در سایر حوزه‌هاست. ایران در زمینه چاپ مثلا مقالات مرتبط با فناوری نانو در مجلات معتبر ISI در سال 2004، رتبه 42 را دارد.

كاربردهای فناوری نانو

می‌شود گفت این فناوری هیچ حوزه‌ای را به حال خود رها نكرده و در تمام زمینه‌ها كاربردی دارد؛ در حوزه‌های كشاورزی و دوام‌پذیری منابع، پزشكی، هواوفضا، امنیت ملی، الكترونیك و...

 
جراح داخل رگ شماست

فاینمن در همان سخنرانی تاریخی خود گفته است:«دوست من، آلبرت هیبس، امكان جالبی برای یك ماشین كوچك پیشنهاد می‌كند. او می‌گوید كه اگرچه ایده بسیار خامی است. اما بسیار جالب است اگر بتوانی جراحی را ببلعی و جراح مكانیكی را درون رگ قرار دهی و او به داخل قلب برود و اطراف را مشاهده (مسلما اطلاعات باید به خارج ارسال شوند) و پیدا كند كه كدام دریچه مشكل دارد و با یك چاقوی كوچك آن را جراحی كند».

این ایده كه فاینمن در سخنرانی خود مطرح كرد، یكی از دغدغه‌های دانشمندان است و تاكنون توانسته‌اند نمونه‌هایی از حسگرها، ردیاب‌ها و موتورهای بسیار كوچك شیمیایی را در ابعاد نانومتر ایجاد كنند. تصورش را بكنید؛ ماشین‌های كوچكی كه وارد سلول‌های آسیب دیده می‌شوند وساختار آنها را تغییر می‌دهند و تعمیر می‌كنند و حتی با دستكاری مولكول‌های DNA، نواقص ژنتیكی آنها را نیز برطرف می‌كنند.

یا روباتی را تصور كنید كه نقشه ژنتیكی انواع عوامل بیماری‌زا را در بانك اطلاعاتی خود ذخیره كرده و وارد بدن می‌‌‌شود تا بیماری‌ها را تشخیص دهد.یكی دیگر از كاربردهای فناوری نانو در پزشكی، هدف‌گیری و ارسال دارو به نقاط غیرقابل دسترس و به درون سلول‌هاست. ضمنا در این روش تمام دارو به مقصد موردنظر می‌رسد و در طول مسیر وارد سایر قسمت‌های بدن نمی‌شود.

به‌جای جوراب مولكول بپوشید

با استفاده از فناوری نانو محصولاتی می‌توان تولید كرد كه باب میل خانم‌های خانه‌دار و تمیز است.

پارچه‌های نخی ضدچروك و ضدلك یكی از محصولات فناوری نانو در سال 2003 معرفی شدند. یك شركت آمریكایی با اتصال ساختارهای مولكولی ویژه‌ای به الیاف نخی، پارچه‌ای ساخته است كه در برابر قطرات مایع، خاصیت عدم جذب از خود نشان می‌‌دهد؛ یعنی وقتی چای شما روی لباس نانویی‌تان می‌ریزد، به صورت قطرات درشتی روی آن لیز می‌خورند و جذب نمی‌‌شوند، درست مثل آب روی پر اردك!

ضمنا اگر از بوی عرق و پای خود عاجز شده‌‌اید ، بد نیست بدانید یكی دیگر از این محصولات برتر، جوراب‌های نانو هستند؛ جوراب‌هایی كه در آنها از الیاف كتانی با نانو ذرات نقره استفاده شده است و از رشد باكتری‌ها و قارچ‌ها جلوگیری می‌كنند.

نقره در ابعاد بزرگ، فلزی با خاصیت واكنش‌دهی كم است ولی زمانی كه به ابعاد كوچك در حد نانومتر تبدیل می‌شود، خاصیت میكروب‌كشی آن بیش از 99 درصد افزایش می‌یابد و تاكنون بیش از 650 باكتری شناخته شده را از بین برده است.

از طرفی عرق‌ به خودی خود بو ندارد. بوی بد آن به دلیل تركیب شدن باكتری‌های موجود در آن با هواست. نانو ذرات نقره، با كشتن میكروب‌های موجود در ذرات عرق، شما را از بوی بد عرق راحت می‌كنند.

كنسرو مولكول

همیشه مصرف بی‌رویه آفت‌‌كش‌ها، یكی از دغدغه‌های حوزه كشاورزی بوده است. در واقع خیلی وقت‌ها با استفاده از آفت‌كش‌ها محصولات كشاورزی را به منابعی از سم تبدیل می‌كنیم و بعد آنها را مصرف می‌كنیم! استفاده از سموم هوشمند در ابعاد نانو راه‌حل خوبی است.

 این داروها در بسته‌هایی كه حاوی نشان خاصی هستند قرار می‌گیرند و می‌توانند درون گیاه حركت كنند و به بخشی از گیاه كه مورد حمله عامل بیماری یا آفت قرار گرفته، برسند و فقط در همان جا و به میزان لازم كه خودشان تشخیص می‌دهند، دارو را به بافت گیاهی تحویل دهند و به این ترتیب استفاده از سموم به حداقل می‌رسد.یكی دیگر از كاربردهای نانو در بسته‌های غذایی است.

 مهم‌ترین عامل فساد مواد غذایی در بسته‌بندی‌ها، اكسیژن است. به كمك فناوری نانو، پلاستیك‌هایی ساخته شده است كه مسیر ورود اكسیژن به بسته را طولانی‌تر می‌كند (به صورت زیگزاگ) و در نتیجه مواد غذایی دیرتر فاسد می‌شوند.

فناوری نانو، روی تاقچه شما

سایر كاربردهای فناوری نانو در زندگی روزمره، عبارتند از: كاربرد در پنجره‌‌‌هایی كه كثیف نمی‌شوند، مواد خود تمیزشونده، تولید پنجره‌‌‌هایی با قابلیت كنترل میزان نور و گرمای خورشید، تولید مواد ضد آتش و محافظت‌كننده دمایی، قابل استفاده در لباس‌های ضدآتش، كاربرد در ماشین‌‌هایی با بدنه ضد خوردگی، كاربرد در مصرف هوشمند انرژی، استفاده در بازیابی مواد و تولید مواد سازگار با زیست، كاربرد در پاكسازی آلودگی‌های خارج شده از اگزوز اتومبیل‌ها، روكش‌های هوشمند اتومبیل و...