اراضی – مقالات کشاورزی

تعریف نانومواد و نانوتکنولوژی

گرچه امروزه بخش اعظم تحقیقات مربوط به مواد را نانومواد بخود اختصاص داده است، ولی هنوز تعریف دقیق و مشخصی برای نانوتکنولوژی ارائه نشده است. در زیر چند تعریف مختلف از محققان آورده شده است که مؤید این موضوع است:

“توماس دیس”[۱] مدیر بخش فیزیک IBM در مرکز تحقیقات واتسن می‌گوید:

«به نظر من همه چیز دربارة ساخت مواد به نانوتکنولوژی می‌رسد. با توجه به رشد نانو در علوم مختلف از قبیل مهندسی پروتئین و نانوالکترونیک، لزوم ساخت مواد با دقت اتمی در مقیاس صنعتی از ده‌ها سال پیش تابحال احساس می‌شد».

“دق‌پار”[۲] از محققین برتر مؤسسة صلح سبز در انگلستان می‌گوید:

«یکی از روش‌های تعریف نانوتکنولوژی صحبت دربارة سایز و بُعد است. روش دیگر، بررسی آن از دیدگاه اقتصادی، تجاری و پدیده‌های اجتماعی است. طرفداران این علم معتقدند که نانوتکنولوژی روش زندگی، کار و ارتباطات را متحول خواهد کرد. اگر توسعه و نفوذ این علم در آینده بیشتر شود، امکان اینکه همة افراد راضی باشند وجود نداشته و سوالات و مباحث زیادی در پی خواهد داشت. از جمله اینکه: این پیشرفت در چه مسیری خواهد بود؟ چه اثراتی خواهد داشت؟ تحت کنترل چه کسانی؟ به نفع چه کسی(یا به ضرر چه کسی)؟ و… »

“پیتر بینکس”[۳] مدیر اجرایی نانوتکنولوژی در ائتلاف چهار سازمان تحقیقاتی است که در مورد تجاری‌سازی نانوتکنولوژی تحقیق می‌کنند. وی معتقد است:

«نانو محدود به یک محصول یا تکنولوژی خاص نبوده و می‌تواند تکنولوژی‌های مختلفی را شامل گردد. ممکن است در دهه‌های آینده نانوتکنولوژی کاربرد عمومی نداشته و بخشی از خود علم گردد. در این مورد نانوبیوتکنولوژی و نانومواد پیشرفت شگرفی داشته‌اند».

 جکی‌ینگ[۴] مدیر اجرایی مؤسسة بیومهندسی و نانوتکنولوژی در سنگاپور و همچنین استادیار مهندسی شیمی در مؤسسة تکنولوژی ماساچوست است. وی می‌گوید:

”به نظر من نانوتکنولوژی جعبه‌ابزاری است که سازه‌های نانومتری را جهت ساخت مواد، ابزار و سیستم‌های جدید تهیه می‌کند. در مقیاس نانویی(کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر) مواد از لحاظ پدیده‌های فیزیکی-شیمیایی خواص وابسته به سایز و منحصر بفردی دارند».

K.Eric نویسندة « نانوسیستم‌ها و موتورهای تولیدی» و مشاور ارشد شرکت nanorex است.

وی می‌گوید:

«علم نانو توسط سطح تعریف می‌شود ولی به نظر من بررسی مواد در سطح اتمی بوده و خواص جدید مواد را مورد بررسی قرار می‌دهد. علم نانو در مورد مواد کوچک با اثرات بزرگ می‌باشد. ما بایستی خواصی از مواد را کشف کنیم که در همة جنبه‌های زندگی روزانة ما مفید باشند.»

Elisabeth Schepers که در آموزشگاه تاریخ و موزة مونیخ مشغول بکار می‌باشد، و اخیراً بر روی پروژه‌های نانودیالوگ‌های EV کار می‌کند، در توصیف علم نانو چنین اظهار می‌دارد: «ممکن است به ویژگیهای خاصی دست یابیم که برای زندگی روزمرة ما سودمند باشند». کری مولیز دارندة جایزة نوبل شیمی در سال ۱۹۹۳ برای اقدامات انجام داده در زمینة تکنیک‌های واکنشی زنجیره‌وار آنزیم پلیمراز چنین پاسخ می‌دهد:”نانوتکنولوژی کشف انجام گرفته میان هر چیز بسیار کوچک مانند مولکول‌ها را نشان می‌دهد که قبلاً بصورت توده‌ای قابل دسترسی نبودند. شایان ذکر است کری مولیز تحقیقات مستمری در زمینة روشهای شیمیایی جهت کنترل و هدایت واکنش‌های مقاومتی انجام داده است.

“چونلی بای[۵]” نائب رئیس دانشکدة علوم و تحقیقات و مدیر مرکز ملی نانو تکنولوژی چین می‌گوید: «تمایل به همگرا بودن و وجود نقاط مشترک در نانوتکنولوژی، امکان کنترل جامع اتم‌های منفرد یا مولکولها را فراهم می‌سازد و در نهایت منجر به ایجاد توانایی بی‌نظیری جهت طراحی مواد می‌گردد». “جان بلند[۶]” استاد شیمی و رئیس مرکز تحقیقات نانوساختارهای انطباقی و نانوقطعات دانشگاه trin دبلن در ایرلند چنین پاسخ می‌دهد: «بررسی خواص سیستم‌های نانو بدون در نظر گرفتن تاثیر عوامل محیطی مانند سطح، واکنش‌های جزء مورد عمل و تماس‌های الکتریکی و شیمیایی مفهومی ندارد. اگرچه این حساسیت چالشی برای فرایند مواد نانوئی محسوب می‌گردد، اما پتانسیل بی نظیر ترازهای کنترل مواد و خواص ابزارها را نیز به دنبال دارد. پاسخ “روبرت لانگر”[۷] استاد موسسة تکنولوژی ماسوچست، دریافت کنندة جایزة دراپر در سال ۲۰۰۲، عضو دانشکدة ملی مهندسی و علوم و استاد موسسة پزشکی به شرح زیر است: «نانوتکنولوژی کار در ترازهای اتمی، مولکولی و فرامولکولی است که بمنظور درک ساخت مواد، ابزارها و سیستم‌هایی با خواص نوین و اساسی و ساختارهای کوچک انجام می‌شود». اخیراً دو شرکت به نام‌های Oxonica و Oxford Biosensors توسط “پیتر دابسن”[۸] (از دانشگاه اکسفورد) راه اندازی شده‌اند که از نانوتکنولوژی استفاده می‌کنند. دابسن می‌گوید: «قدمت نانوتکنولوژی به بیش از ۱۰۰ سال می‌رسد. Irving Langmuir اولین کسی بود که در سالهای ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ در آزمایشگاه‌های جنرال الکتریک به توسعة این تکنولوژی پرداخت. هم اکنون علم نانو عنوانی است که به فعالیت‌های نوظهور ناشی از تکنولوژی پیشرفته جهت دستکاری، طراحی و ایجاد ساختارهای اتمی و مولکولی داده می‌شود. در سالهای ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ از این فعالیت‌ها با نام “علم سطح” یاد شد. در آیندة نزدیک شاهد تغییرات نهایی در مواد جهت تولید و ذخیرة انرژی، بهبود و افزایش سلامت مواد آرایشی و بهداشتی، روش‌های بهداشتی نوین، پاک‌سازی آب و کنترل آلودگی خواهیم بود».

“سی.ان.رائو[۹]” استاد تحقیقات ملی و رئیس افتخاری مرکز جواهر نهرو در بنگالور هند می‌گوید: «می‌خواهم اطمینان حاصل کنم که تمامی افراد بشر از مزایای علم نانو بهره‌مند خواهند شد. اگرچه این تحقیقات تنها به چند کشور و آزمایشگاه محدود می‌شوند اما امیدوارم فقیرترین افراد نیز از نتایج بدست آمدة علم نانو بهره‌مند گردند».

Mauro Ferrari استاد دانشگاه تگزاس در رشتة پزشکی مولکولی، پزشک تجربی در مرکز سرطان درمانی M.D آندرسون و مهندسی بیولوژی در دانشگاه رایس چنین بیان می‌کند: «نگرانی در مورد حد و مزرهای “خودخدمتی” باید کاهش یابد و باید بدنبال بهره‌مندی تمامی افراد از تکنولوژی مورد نظر بود».

تعریف کاربردی نانوتکنولوژی عبارت است از: «توسعه و کاربرد ساختارها و ابزارهایی با خصوصیات سازمان‌یافته در مقیاس‌هایی مابین مولکولهای منفرد با اندازة حدود ۱۰۰ نانومتری یا خصوصیات جدید که با خصوصیات مواد حجیم قیاس می‌شوند». با وجود اینکه برای اولین بار در سال ۱۹۷۴ اصطلاح نانوتکنولوژی توسط “نوریو تانیگوچی[۱۰]“٬ استاد دانشگاه علوم و تحقیقات توکیو برای توضیح در مورد تولید صحیح مواد با دامنة تغییرات نانومتری بکار برده شد، اما قدمت این ایده به حدود چندین قرن پیش می‌رسد. این ایده اغلب به پروفسور ریچارد فرمن نسبت داده می شود که در مقالة معروف خود تحت عنوان”درپایین٬ فضای زیادی وجود دارد” در سال ۱۹۵۹ ارائه کرد. در اینجا آوردن چند سطر از این کنفرانس مشهور خالی از لطف نیست:

«مردم دربارة کوچک سازی و میزان پیشرفت امروزی آن با من صحبت می کنند(۱۹۵۹). آنها درمورد موتورهای الکتریکی حرف می‌زنند که اندازه‌شان به بزرگی ناخن انگشت می باشد. مردم می‌گویند در بازار ابزارهایی وجود دارد که به وسیلة آنها می‌توان دعای خداوند را بر روی یک سرسنجاق نوشت. اما اینها که وسایل مهمی نیستند و در واقع ابزارهایی ابتدائی جهت رسیدن به مسیر مورد بحث من بشمار می‌روند. مردم زمانیکه در سال ۲۰۰۰ به عقب نگاه کنند تعجب خواهند کرد. زیرا می‌بینند که این مسیر تا سال ۱۹۶۰ بطور جدی توسط کسی پیموده نشده بود. چرا ما نباید قادر به نوشتن تمام ۲۴ دایره المعارف بریتانیایی بر روی سر یک سنجاق باشیم؟ و اینکه چگونه در سال ۲۰۰۰ پیشگویی آنها به واقعیت تبدیل می شود”.

با این وجود اکتشاف مجدد اصطلاح نانوتکنولوژی به درکسلر[۱۱] نسبت داده می شود(۱۹۸۰). زیرا وی درسال ۱۹۸۶ درکتاب “موتور‌های تولید” با بکار بردن اصطلاح نانوسیستم ها به معنای ماشین‌های مولکولی، تولیدی و محاسبه ای به بسط اصطلاح فوق پرداخت. علی‌رغم این توضیحات و دیدگاه های مختلف مردم وجود یک تعریف کاربردی برای نانومواد و نانوتکنولوژی لازم به نظر می رسد. یکی از تعاریف قابل قبول برای این اصطلاح چنین میباشد: «طراحی، تولید وکابرد ساختارها، ابزارها و سیستم‌های کنترل شده از لحاظ اندازه و شکل در مقیاس نانومتری (مقیاس اتمی، مولکولی و میکرومولکولی) که منجر به ایجاد ساختارها، ابزارها و سیستم هایی گردد که خواص یا حداقل یک ویژگی جدید یا برتر داشته باشد».