زبان اتم‌ها را می‌دانی؟

درباره‌ی نانو تکنولوژی بیش‌تر بدانیم

معصومه‌سادات میرغنی

اصلاً چی هست؟

نانو، کلمه‌ای یونانی به معنای کوچک است و برای تعیین مقدار یک میلیاردم ( ابعاد نانومتری) استفاده می‌شود. نانو تکنولوژی، مطالعه‌ی ذرات در مقیاس اتمی جهت کنترل آن‌هاست. در واقع، فناوری نانو، توانایی ساخت، کنترل و استفاده‌ی ماده در ابعاد نانومتری است و رویکردی جدید در تمام رشته‌ها به حساب می‌آید. این علم روی تغییرات مواد یا شکل‌دهی ترکیبات جدید، تحقیقات و آزمایشاتی انجام می‌دهد. فناوری نانو یا نانو تکنولوژی به قدری اهمیت دارد که عنوان‌های «رنسانس فناوری» و «روان‌کننده‌ی جریان سرمایه‌گذاری» به آن داده شده است. رفاه بیش‌تر و کیفیت بهتر زندگی، بالا بردن توانایی‌های دفاعی و زیست‌محیطی از جمله اهدافی است که محصولات نانو به آن‌ها رسیده است.

از کی بوده؟

در دوره‌ی یونان باستان، دانشمندان کشف کردند که می‌توان مواد را به اجزایی بسیار کوچک و خردنشدنی تقسیم کرد. حدود چهارصد سال قبل از میلاد مسیح، دموکریتوس، فیلسوف یونانی اولین کسی بود که واژه‌ی اتم را برای توصیف ذرات سازنده‌ی مواد استفاده کرد. برخی او را پدر علم نانو می‌دانند. در قرون وسطا، شیشه‌گران با افزودن طلا، رنگ شیشه‌ها را تغییر می‌دادند. در شیشه‌های کلیساهای آن زمان، ذرات نانومتری طلا دیده می‌شود. تلاش شیشه‌گران برای تغییر اجزای مواد، قدمی کوچک در علم نانو به حساب می‌آید که شروعی است برای تحقیقات دیگران. در سال 1959 ریچارد. پی. فاینمن، مقاله‌ای با موضوع قابلیت‌های فناوری نانو نوشت. این مقاله، او را پایه‌گذار علم نانو معرفی کرد. انجمن فیزیک آمریکا، جایزه‌ی نوبل فیزیک را به او اهدا نمود. فاینمن در آن مراسم، یک سخنرانی داشت با عنوان «فضای زیادی در سطوح پایین هست» او برای مردم از علم نانو حرف زد و آن‌ها را با علمی ناشناخته آشنا گردانید.

پرتلاش و سربلند!

تحقیقاتی در چندین دانشگاه در زمینه‌ی فناوری نانو انجام شده بود، اما کافی نبود. در سال 1368 جرقه‌های اولیه در این‌باره زده شد و تحقیقات بیش‌تر و جدی‌تری صورت گرفت. در اول اسفند 1379 دکتر ابتکار مسئله‌ی فناوری نانو را پی‌گیری کرد و ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری تشکیل شد. با تلاش کارشناسان این ستاد، در مرداد 1384 سند بلندمدت توسعه‌ی فناوری نانو به تصویب رسید. طبق این سند ده‌ساله، ایران باید در این مدت به رتبه‌ی پانزدهم دنیا در فناوری نانو می‌رسید. با تلاش بسیار محققان کشورمان، در شهریور 1388 ایران به جایگاه پانزدهم دنیا دست یافت و توانست چهارسال پیاپی در نمایشگاه بین‌المللی فناوری نانو در ژاپن بدرخشد. مطابق آمار داده شده، از سال 1391 تا 1394 ایران هر ساله رشدی 120 درصدی در تکنولوژی نانو داشته است. اکنون نیز بیش از 160 شرکت ایرانی در حوزه‌ی نانو تکنولوژی فعالیت دارند و به تولید و عرضه‌ی محصولات خوبی می‌پردازند.

چه کارهای باحالی!

امروزه فناوری نانو در زندگی بشر نقش مهمی دارد. یکی از این موارد، در صفحه‌های خورشیدی و کیهانی است. دی‌اکسید تیتانیوم و اکسید روی در اندازه‌های نانو در صفحه‌های خورشیدی کاربرد بسیاری پیدا کرده که با نانو، پرتوهای ماورای بنفش را جذب و پخش می‌کند. از کاربردهای دیگر نانو تکنولوژی، ساخت ترکیبات پیچیده از چند ماده‌ی مختلف است که در آن، موادِ ساختاری جدید و کاربردی پیشرفته به دست می‌آورد. این کاربرد در علوم پزشکی، وسایل بصری، الکترونیکی و مغناطیسی آشکار است. از دیگر امکانات نانو، پوشش سطوح است. برای نمونه، ساخت شیشه‌هایی با دی‌اکسید تیتانیوم را می‌توان نام برد. این شیشه‌ها، ضدباکتری، دفع‌کننده آب و مواد شیمیایی هستند. به‌طور خودکار تمیز می‌شوند و نیازی به پاک کردن آن‌ها نیست. لایه‌لایه هستند و در برابر خط و خش نیز مقاومت دارند. نانو تکنولوژی توانسته پارچه‌هایی را بسازد که ضدحریق، ضدچروک، ضدآب و ضدلکه هستند. نمونه‌ی این منسوجات، جوراب‌های نانو با خاصیت ضد باکتری و ضد بوی پاست که مورد استفاده خیلی از مردم قرار گرفته است. با کمک فناوری نانو، ابزاری از کریستال‌های تنگستن، تانتانیم و تیتانیوم ساخته شده که در برش فلزات و سنگ‌بری‌ها کاربرد فراوانی دارد. نانو، در رنگ‌ها و محلول‌ها نیز مفید واقع شده و محققان توانسته‌اند رنگ‌هایی سبک بسازند. این رنگ‌ها، وزن هواپیما را کاهش می‌دهد و باعث صرفه‌جویی سوخت آن‌ها نیز می‌شود. در طراحی و ساخت مواد سبک‌وزن، پر قدرت و مقاوم در برابر حرارت، نانو در هواپیماها و راکت‌ها و ایستگاه‌های فضایی و خورشیدی مورد توجه قرار گرفته است.

نانو، تأثیرات خوبی روی محیط‌زیست داشته است. از جمله محلول‌های ضدباکتری، در تصفیه‌ی آب است که با وجود آن‌ها دیگر نیازی به زدن مواد ضدباکتری مانند کلر به آب نیست. هم‌چنین نانو تکنولوژی، آلوده‌کننده‌های خاک و آب‌های زمینی را از بین برده و سرب و جیوه‌ی موجود در محیط‌زیست را غیرفعال کرده است. نانو، هیدروژن را به عنوان سوختی میانی، جایگزین سوخت‌های دیگر نموده که در افزایش تولید انرژی برق مؤثر واقع شده است.

امروزه در ماشین‌آلات و قطعاتی مانند بلبرینگ و سوپاپ‌های موتور، سرامیک‌های بسیار سخت نانویی را کار می‌گذارند که در برابر واکنش‌های شیمیایی و حرارت، مقاومت بالایی دارند. هم‌چنین برنامه‌هایی برای ساخت لباس‌های جنگی در نظر گرفته شده است.

نانو تکنولوژی در نگاه مقام معظم رهبری

خوش‌بختانه مسئله‌ى فناورى نانو یک تجربه‌‌ی موفقى است براى کشور ما؛ و نشان‌دهنده‌‌ی این است که وقتى یک مجموعه‌ علاقه‌مند و دلسوز و بامعرفت به کار متمرکز می‌شوند روى یک نقطه‌ى خاصى و کار را با برنامه پیش می‌برند، پیشرفت‌هاى محسوس و جهش‌وارى در آن کار به‌وجود مى‌آید. پیشرفت کار فناورى نانو در واقع براى ما علاوه بر این‌که خودش ارزش دارد، از این جهت هم که یک نمونه‌اى است که ما بتوانیم در همه‌ى کارهاى کشور از این نمونه تبعیّت کنیم و آن را معیار قرار بدهیم، براى ما ارزش دارد. ما تقریباً ده‌سال پیش با مجموعه‌ى ستاد نانو یک ملاقاتى داشتیم؛ گزارشى به من دادند و موضوع نانو را براى ما تشریح کردند؛ مشغول شدند و پیشرفت کردند. امروز خوش‌بختانه مى‌بینیم ما در این مقوله‌ى علمى و تحقیقى جهش به‌وجود آمده؛ یعنى کار به‌صورت جهشى پیش رفت. خداى متعال را شکر می‌گذاریم که یک‌چنین اتفاقى افتاده؛ مهم این است که شما ببینید عوامل این پیشرفت جهشى چه بوده است، این عوامل را بایستى نگه دارید؛ وجود برنامه‌ى خوب، ثبات در مدیریت، اهتمام به فرهنگ‌سازى و گفتمان‌سازى... مسئله‌ی نانو خیلى مهم است؛ نمی‌خواهیم بگوییم از همه‌ى مسائل کشور، از همه‌ى مسائل فنّى مهم‌تر و بالاتر است؛ نه، [امّا] یکى از مسائل مهم پیشرفت علمى و فنّى کشور است. خوش‌بختانه در این ده‌سال پیشرفت‌تان خیلى خوب بوده؛ یعنى شما از رتبه‌ى پایینى در دنیا رسیده‌اید به رتبه‌هاى بالا.