نانو تکنولوژی و کاربرد های آن در زندگی امروزی - شهر سرگرمی

از نانو می توان در بیشتر زمینه ها مانند شیمی، زیست شناسی، فیزیک، علوم مواد و مهندسی و.. استفاده کرد که هر کدام به نوعی با زندگی روزمره انسان ها سر و کار دارند. اگر بخواهیم فناوری نانو را به زبان ساده تعریف کنیم باید بگوییم نانو یک واحد اندازه گیری بسیار ریز است؛ مثلا واحد اندازه گیری متر را در نظربگیرید، اگر اندازه یا طول چیزی از یک متر کمتر باشد، مقیاس آن براساس سانتی متر عنوان می گردد. هر یک متر می گردد صد سانتی متر. این اندازه ها وقتی خیلی کوچک تر شوند به میلی متر می رسیم به طوری که هر یک سانتی متر 10 میلی متر است. برای تقسیم میلی متر می توانید نوک مدادنوکی را تصور کنید؛ پهنای این نوک ها نیم میلی متر یا مثلا هفت دهم میلی متر است. باز هم این اندازه ها را کوچک تر کنید؛ مثلا تار موی انسان را در نظربگیرید که ابعاد کوچک تر از دهم میلی متر دارد.

واحد ریزتر از میلی متر، میکرون است و ریزتر از میکرون می گردد. بعد مولکول ها و اتم ها. وقتی میکرون را به هزار قسمت تقسیم کنیم به واحد نانو تبدیل می گردد. پس نانومتر و صحبت از فناوری نانو یعنی فناوری هایی که در ابعاد بسیار ریز کاربرد دارد؛ اصطلاحا به نانو یک میلیاردم متر هم گفته می گردد. ابعاد مطلوب در نانومتر، بین یک تا صد نانومتر است؛ ابعادی که اگر مواد در آن دسته قرار بگیرند قابلیت های ویژه ای پیدا می نمایند. محمد باقری، کارشناس فناوری نانو و مدیر ترویج فناوری نانو در سطوح دانشگاهی در ستاد توسعه فناوری نانو یکی از زیرمجموعه های معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری است. او در تبادل نظر با شهفرایند برای اینکه تفاوت خواص و واکنش مواد در ابعاد عظیم در مقایسه با نانومتر را شرح دهد یک مثال می زند: مثلا نقره یا مس را در نظر بگیرید که برای ساخت ظروف و وسایل تزیینی؛ اگر این فلزات را به قدری تجزیه و ریز کنیم که به ابعاد نانومتری برسیم، خواص بسیار شگفت انگیزی پیدا می نمایند. به طوری که نانو ذره مس ماده ای بسیار خطرناک می گردد. یعنی واکنش پذیری اش در این ابعاد آن قدر زیاد است که می تواند بافت پوست را تخریب و وارد بافت زنده بدن و موجب رشد سلول های سرطانی گردد. در حالی که همین مس یا نقره بدون ریز شدن، نه تن ها آسیبی به پوست نمی رساند بلکه مفید هم است.

واکنش پذیری شدید در ابعاد نانومتریک

تا اینجای کار متوجه شدیم که نانومتر چه ابعادی دارد؛ اما چرا واکنش پذیری مواد در ابعاد نانو متر بسیار شدیدتر و متفاوت تر است؟ باقری می گوید: مجددا برای درک بهتر موضوع یک مثال می زنم. آهن در هوای مرطوب زنگ می زند که این فرآیند کاملا آهسته رخ می دهد. شاید در مدت زمان یک ماه یا بیشتر شاهد تغییرات جزئی در لایه رویی فلز می شویم. به بیان دیگر واکنش ها و فعل و انفعالات شیمیایی همه در سطح مواد رخ می دهد نه در عمق آن. همین آهن در قطعات درشت تر مثل تیر آهن، تغییرات زنگ آهن خیلی دیرتر اتفاق می افتد، اما تکه های ریزتر سریع تر نسبت به محیط واکنش نشان می دهند. همین آهن را وقتی به اندازه های نانومتری دربیاوریم بسیار سریع واکنش پذیر می گردد و به محض درمعرض رطوبت قرار دریافت اکسید می گردد. همین اتفاق در آلومینیوم هم می افتد؛ فلزی که در ابعاد عظیم بسیار مقاوم در برابر تغییرات محیطی است، اما وقتی به نانومتر تبدیل می گردد، به قدری واکنش پذیر است که به عنوان سوخت موشک مورد استفاده قرار می گیرد.

از لباس ضدآب تا چاقوی همواره تیز

مواد در ابعاد نانومتری یک سری خاصیت پیدا می نماید که برای متخصصان این حوزه بسیار جذاب است به طوری که مهندسان نانوفناوری از این تغییرات در حوزه های مختلف سبک زندگی استفاده می نمایند. بهبود تجهیزات موجود در حوزه های مختلف یکی از این تغییرات است. به گفته باقری مثلا در حوزه الکترونیک، متخصصان توانسته اند به واسطه فناوری نانو، ترانزیستور هایی را فراوری نمایند که ظرفیت پردازش بسیار بالاتری دارند. اگر نانوفناوری نبود الان کامپیوتر ها و گوشی های هوشمندی با این توان پردازش نداشتیم.

این تحولات در هر حوزه ای می تواند اتفاق بیفتد. ما در اینجا بیشتر به مباحثی که در زندگی روزمره افراد قابل لمس است، می پردازیم. صنایع نساجی و پوشاک از نانوفناوری بسیار بهره می برد. فراوری لباس های ضدلک و ضدآب یکی از خاصیت هایی است که صنایع نساجی از فناوری نانو به آن می رسد. سطح لباس های مجلسی و ارزشمند را می توان با استفاده از ترکیبات فلور دار پوشش داد که همین پوشش نانویی خاصیت ضدآب به لباس می دهد؛ بنابراین نانوفناوری دنیای بسیار گسترده ای دارد و استفاده از این فناوری برای بهتر کردن زندگی آدم ها می تواند کاربرد های قابل لمس زیادی داشته باشد. باقری به همین دلیل شرح می دهد: ما همواره می دیدیم که برند های خارجی چاقو هایی فراوری می نمایند که خیلی دیر کُند می گردد. این چاقو ها از نوعی آبکاری یا نانو پوشش برخوردار بودند که از کندی و لک شدن و آسیب به آن جلوگیری می کرد. محققان داخلی ما توانستند با ترکیبات ساخت داخل به این پوشش نانویی برسند؛ پوششی بسیار نازک از اتم های به هم چسبیده. همین فناوری ها را مهندسان حوزه نفت و پتروشیمی برای شیرآلات صنعت پتروشیمی استفاده نموده و نتایج خیلی خوبی دریافتد. سیالی مثل نفت بسیار خورنده است و شیرآلات بدون پوشش محافط نانویی خیلی زود از بین می رفتند. اما با این فناوری عمر شیرآلات صنعت نفت دو تا سه برابر افزایش یافت.

دارورسانی هدفمند با استفاده از فناوری نانو بدون آسیب به بافت سالم بدن

حوزه دیگر و بسیار مهم کاربرد فناوری نانو در فراوری دارو های هوشمند است. داروی هوشمند دارورسانی را هدفمند می نماید. به گفته این کارشناس حوزه نانوفناوری داروی هوشمند قابلیت تشخیص بافت آسیب دیده را خیلی سریع دارد. در اصطلاح عامیانه گفته می گردد گلو چرک یا ریه عفونت نموده است؛ فناوری نانو دارویی فراوری نموده است که هدفمند عمل می نماید و به محض ورود به بدن وارد ریه ای می گردد که آسیب دیده است. این دارو ها به عامل هایی که شناساگر نامیده و در ابعاد نانو ساخته می شوند، تجهیز و بعد از ورود به واکنش بدن نسبت به ویروس و میکروب حساس می شوند و خیلی سریع به بافت آسیب دیده می رسند و خود را رها می نمایند. این فرایند چند فایده دارد؛ نخست دارو در کل بدن پخش نمی گردد و به بافت های سالم آسیب نمی رساند، دوم دوز مورد احتیاج داروی مصرفی برای بهبود بیمار کمتر می گردد، برای مثال برای یک آنفلوآنزا مصرف سه هفته آنتی بیوتیک تجویزمی گردد تا دارو در این مدت بالاخره ویروس را از بین ببرد، به همین دلیل است که در شیمی درمانی ها بیمار سرطان کبد یا معده، دچار ریزش مو و آسیب پوست هم می گردد، زیرا میزان بیشتر از احتیاج از بین بردن عامل بیماری، دارو وارد بدنش می گردد و به بافت های سالم هم آسیب می رساند.

در کشور ما چند شرکت داروسازی هستند که در حوزه فناوری نانو فعال شده و دارورسانی هدفمند را پیش گرفته اند. یکی از این محصولات ساخته شده به واسطه فناوری نانو، دارویی ضدسرطان است که برای درمان سرطان سینه، کبد و پانکراس استفاده شده و نتایج خوبی هم داشته است. باقری می گوید: پیش از اینکه ما در کشور به فناوری ساخت این دارو دست پیدا کنیم، انحصار فراوری آن متعلق به کشور های آمریکا و بلژیک بود، همین شرکت های فعال در حوزه نانو توانستند یک داروی موضعی پوستی برای درمان سالک بسازند. دارو های سالک عمدتا تزریقی بودند. با این حال، با استفاده از فناوری نانو اثربخشی دارو با تغییر طریق مصرف آن بیشتر و سریع تر شده است.

مردم چقدر با فناوری نانو آشنایی دارند؟

نانوتکنولوژی مرز و مانعی برای ورود به حوزه های مختلف ندارد؛ از باقری می پرسیم تأثیرگذارترین حوزه استفاده نماینده از این فناوری که بر زندگی روزمره آدم ها تأثیر بگذارد، کدام است؟ او در پاسخ به اولویت حوزه ها در هر جامعه ای اشاره می نماید و می گوید: بهداشت حوزه ای است که در همه کشور ها اولویت دارد. درواقع نمی توانیم بین حوزه ها انتخاب کنیم که کدام تأثیرپذیری بیشتری از فناوری نانو داشته، چراکه ماهیت فناوری نانو بین رشته ای است؛ یعنی به واسطه این فناوری در همه صنایع شاهد تغییرات بوده ایم. هر صنعت به یک میزان. برای مثال محصولات آنتی باکتریال و خودتمیزشونده در صنعت نساجی بسیار حائز اهمیت است. ما با فناوری نانو جوراب هایی فراوری نموده ایم که بو نمی گیرند، همین خاصیت برای بیماران دیابتی کاملا مفید و موثر است، چراکه زخم های دیابتی ها معمولا دیرتر خوب می گردد، ولی این جوراب ها باعث تسریع فرایند بهبود زخم هایشان می گردد، بنابراین می توان گفت نانوفناوری کیفیت زندگی را در صنایع نساجی بهتر نموده است. به همین نسبت در حوزه عمران و ساختمان سازی مواد مجهز به فناوری نانو باعث بهبود کیفیت ساخت و طول عمر بیشتر ساختمان ها می گردد. برای مثال شیشه های مخصوص ساخته شده با این فناوری از اتلاف انرژی به میزان بسیار زیادی جلوگیری می نماید، یعنی در نگاه کلان به نفع منافع ملی کشور است.

مردم چقدر فناوری نانو و کاربردهایش را در زندگی روزمره می شناسند و در سبک زندگی شان به این فناوری نوین توجه می نمایند؟ شاید تصور کلی جامعه از این فناوری نوین در حد تبلیغاتی باشد که صرفا از عنوان نانوتکنولوژی برای نشان دادن کیفیت محصولات و فروش بیشتر آن ها استفاده می نمایند. باقری معتقد است: تن ها چیزی که برای مصرف نماینده اولویت دارد، کیفیت محصول است. مثلا ترجیح می دهند ظروفی داشته باشند که آبکاری و رنگش ثابت است، دیگر تفاوتی ندارد که فراوری نماینده براساس چه فناوری به این قابلیت دست یافته است. به نظر من مردم اگر در این حد بدانند که ما در فناوری نانو حرف های خیلی خوبی برای گفتن در سطح دنیا داریم و متخصصان این حوزه با دستاوردهایشان حس غرور ملی را در آن ها بیشتر نمایند، همین کافی است.

محصولات نانویی را از کجا می توانیم پیدا کنیم

باقری درحالی که قبول دارد در شناساندن فناوری نانو به زبان ساده برای مردم خیلی خوب کار نشده است، می گوید: ما باید محتوای نرم و دلنشین در شبکه های اجتماعی فراوری کنیم و در اختیار مردم قراردهیم تا آحاد جامعه از آن تأثیر بپذیرند. این محتوا می تواند به صوت ویدیو هایی برای نشان دادن تأثیر محصولات نانویی در سبک زندگی مردم باشد. مرحله بعدی این است که مردم بدانند محصولات نانویی را کجا می توانند پیدا نمایند. ما توانستیم نمادی در سازمان استاندارد به اسم نانونماد تعریف کنیم. هر محصولی که این نماد را داشته باشد، مورد تأیید ستاد ویژه توسعه فناوری نانو است. با این استاندارد می توانیم جلوی سوءاستفاده های احتمالی در بازار را هم بگیریم. به گفته این مسئول ستاد فناوری نانو مردم می توانند این محصولات را به صورت دسته بندی شده و کامل در سایت nanoproduct.ir مشاهده نمایند. محصولات نهایی، موادی در مرحله آزمایشگاهی است و مواد اولیه نانویی هم به صورت دسته بندی شده در این سایت قرار گرفته است.

نانو در لباسی که می پوشیم، غذایی که می خوریم و خودرویی که سوار می شویم. اگر قهوه روی لباس سفیدتان ریخت دستپاچه نشوید.

دنیای نانو سراسر شگفتی است؛ متخصصان این علم می گویند مردم با شناختن کاربرد نانوفناوری در زندگی روزانه شان، ارزش این فناوری در آسان تر کردن زندگی را بیشتر درک می نمایند.

نانو در غذایی که می خوریم؛ نگهداری، بسته بندی و جلوگیری از فاسد شدن مواد غذایی در مقابل انواع باکتری ها و قارچ ها و محافظت از آن ها در برابر نور و رطوبت، ازجمله معضلات اصلی و همیشگی مواد غذایی بوده که امروزه ظروفی که با استفاده از فناوری نانو ساخته می شوند و خواص ضدمیکروبی بالایی در مقابل انواع باکتری ها و قارچ ها دارند، این مشکل را تا حد زیادی حل نموده است. نگهداری مواد غذایی در ظروفی که با نانوذرات نقره ساخته می گردد، از رشد باکتری ها جلوگیری نموده و غذا را بدون تغییر رنگ و مزه به مدت طولانی تری در مقایسه با ظروف معمولی نگهداری می نماید.

نانو در لباسی که می پوشیم؛ بیشتر مردم از عرق کردن به ویژه در قسمت پا گله دارند و نمى توانند آن را تحمل نمایند. به طور طبیعى هر پا 250هزار غدد عرقى دارد که قادرند حدود 500 میلى لیتر عرق در روز فراوری نمایند. لک شدن پی در پی لباس ها هم از آن دست دردسر هایی است که همه ما در زندگی روزمره با آن روبرو می شویم. پارچه های ضدلک، ضدآب، ضدچروک، ضدحریق و... همه این رویا ها با فناوری نانو محقق شده است. بنابراین اگر قهوه برروى شلوار سفیدرنگى ریخته گردد به طرز شگفت آورى روى آن حرکت نموده و جذب نمى گردد. این پارچه ها که با تقلید از طبیعت (برگ لوتوس، پوست سوسک و بال حشرات) بافته می گردد، در روی سطح خود ناهمواری های بسیار کوچکی در مقیاس نانو دارد که مانع از چسبیدن گرد و غبار و دیگر آلاینده ها به روی پارچه می شوند.

عرضه جوراب هایی که حاوی نانوذرات نقره است، با جلوگیری از رشد انواع باکتری ها و قارچ ها، بوی بد پا را از بین می برد. همچنین پخش کردن نانوذرات سیلیکا در پارچه ها خاصیت ضدحریقی به آن می دهد که می توان با خیالی آسوده از این پارچه ها برای پرده و سرویس های اتاق خواب خانه استفاده کرد.

نانو در خودرویی که سوار می شویم؛ در کشور ما مانند دیگر نقاط دنیا، بحث کاهش مصرف سوخت و بهینه سازی مصرف انرژی مطرح است. یکی از راه های بهینه سازی مصرف سوخت، ساخت ماشین های سبک تر است. کاهش وزن بدنه و تجهیزات خودرو از طریق نانوکامپوزیت هایی که وزن کمتر و استحکام بیشتری دارند، شکل می گیرد. ماشین های سبک سوخت مصرفی کمتری هم احتیاج دارند. بارش باران و برف، آثار آلودگی بر شیشه ها و آینه های خودرو دید راننده را دچار مشکل می نماید و همین موضوع عامل اصلی تصادفات در فصول سرد سال است. به کارگیری سطوح خودتمیزشونده نانویی در شیشه ها و آینه های خودرو می تواند این مشکل را به راحتی حل نماید.

مواردی که گفته شد تنها موارد کوچکی از حضور نانو در زندگی روزانه مان است. نانوفناوری کشور ها را به ساخت سازه های سبک و مقاوم در برابر زلزله، شیشه های خودتمیزشونده، پنجره های بدون احتیاج به پرده، عایق های حرارتی و کاهش اتلاف انرژی پیش برده است. در لوازم آرایشی و بهداشتی ما امروزه کرم های ضد آفتاب حاوی نانوذرات را در دسترس داریم که محافظی مطمئن در برابر آفتاب سوختگی و پیری پوست هستند. نانو در فناوری اطلاعات مهندسان را به سمت ساخت حافظه های کوچک تر با قابلیت پردازش و ذخیره بیشتر برده و در هر جای دیگری که انسان حضور دارد، نانو هم برای تسهیل زندگی و بهتر کردن کیفیت زندگی خودنمایی می نماید.