مقدمه‌ای بر فناوری نانو
فناوری نانو یک مسیر انقلابی برای توسعه فناوری است که مربوط به مدیریت مواد در مقیاس نانومتر (یک میلیارد برابر کوچکتر از یک متر) است. فناوری نانو در واقع به هر فناوری که در مقیاس نانو است گفته می‌شود که کاربردهای متعددی نیز در دنیای واقعی دارد. تکنولوژی نانو به معنای واقعی کلمه ساخت و کاربرد سیستم‌های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی را در مقیاس‌های مختلف از مولکول‌ها یا اتم‌ها تا ابعاد زیر میکرونی و همچنین ادغام این نانو مواد حاصل در سیستم‌های بزرگتر را در بر می‌گیرد. این پتانسیل را دارد که دیدگاه ها و انتظارات ما را تغییر دهد و توانایی حل مسائل جهانی را برای ما فراهم کند. کشف و استفاده از نانومواد کربنی امکان معرفی بسیاری از حوزه‌های جدید فناوری در نانوپزشکی، حسگرهای زیستی و بیوالکترونیک را فراهم کرده است. در سال‌های اخیر، فناوری نانو به‌عنوان یک حوزه چند رشته‌ای ظهور کرده است که در آن کسب درک اساسی از خواص الکتریکی، نوری، مغناطیسی و مکانیکی نانوساختارها نوید ارائه نسل بعدی مواد کاربردی با کاربردهای گسترده را می‌دهد. نانوساختارها همچنین می توانند راه حل هایی برای چالش های تکنولوژیکی و زیست محیطی در زمینه های کاتالیزور، پزشکی، تبدیل انرژی خورشیدی و تصفیه آب ارائه دهند.
ماهیت علم و فناوری نانو این واقعیت را نشان داده است که خواص مواد (به عنوان مثال، شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی) در مقیاس نانو ممکن است کاملاً متفاوت از خواص موجود در همان موارد در مقیاس بزرگتر باشد. هنگامی که ابعاد یک ماده به زیر 100 نانومتر کاهش می‌یابد، ممکن است تغییرات چشمگیری در خواص آن‌ها رخ دهد. بنابراین، مواد ممکن است به منظور ارائه عملکردی خاص یا ارائه خواص جدید به یک ماده علاوه بر تغییراتی که به طور خاص به اندازه و ساختار مرتبط است، نانو ساختار شوند. چنین درشت مولکول ها و ذرات ساخته شده از تعداد کمی مولکول، در اندازه های 1-50 نانومتر، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متمایز در مقایسه با مواد بزرگتر هستند.
تعریف نانو ذره (NP) در فناوری نانو
نانو ذره (NP) مجموعه‌ای از اتم‌ها است که با شعاع متوسط بین 1 تا 100 نانومتر به هم پیوند می‌خورند. یکی از کاربردهای مهم نانوذرات، ساخت دسته جدیدی از کاتالیزورها است که به عنوان نانوکاتالیست شناخته می‌شوند. در زمینه‌هایی که به ساخت و درک دقیق ماهیت (اندازه ذرات، ترکیب و ساختار) و عملکرد نانوذرات به عنوان کاتالیزور برای بهبود عملکرد واکنش‌های شیمیایی کمک می‌کند پیشرفت‌های قابل‌توجهی صورت می‌گیرد. دلیل عملکرد یک کاتالیزور تابع قدرتمند اندازه ذرات و توزیع اندازه آن است. خواص شیمیایی نانوذرات به عنوان کاتالیزور مزایایی مانند نسبت سطح به حجم زیاد، مورفولوژی سطح و خواص الکترونیکی آن‌ها را به همراه می‌آورد که همگی به اندازه ذرات مرتبط هستند.
مزیای فناوری نانو
فناوری نانو می‌تواند نقش مهمی در گسترش روش‌های نوآورانه مورد استفاده برای ایجاد محصولات جدید، جایگزینی تجهیزات تولیدی فعلی، فرمول بندی مجدد مواد و مواد شیمیایی جدید به منظور بهبود عملکرد و در نتیجه کاهش مصرف مواد و انرژی، کاهش آسیب به محیط زیست ایفا کند. برای اصلاح محیطی اگرچه کاهش مصرف ماده و انرژی برای محیط زیست مفید است، فناوری نانو امکان هیجان انگیزی را برای رفع مشکلات از طریق مسیری پایدارتر فراهم می کند. کاربردهای زیست‌محیطی نانو فناوری شامل توسعه راه‌حل‌هایی برای مشکلات زیست‌محیطی کنونی، اقداماتی برای رسیدگی به مشکلات ناشی از تعاملات مواد و انرژی با محیط زیست و خطرات احتمالی مرتبط با فناوری نانو است.
تاریخچه نانوفناوری
تاریخچه نانوفناوری توسعه مفاهیم و آزمایش های تجربی را که در دسته وسیعی از تکنولوژی نانو قرار می‌گیرند، به همراه دارد. اگرچه فناوری نانو یک پیشرفت نسبتاً جدید در تحقیقات علمی است، اما توسعه مفاهیم اصلی آن در یک دوره زمانی طولانی‌تر اتفاق افتاده است. ظهور فناوری نانو در دهه 1980 ناشی از همگرایی پیشرفت‌های تجربی مانند اختراع میکروسکوپ scanning tunneling در سال 1981 و کشف فولرن‌ها در سال 1985 بود که با تبیین و رواج یک چارچوب مفهومی برای اهداف نانوفناوری آغاز شد. در اوایل دهه 2000، این حوزه در معرض آگاهی و مناقشات عمومی قرار گرفت و همچنین با بحث های برجسته در مورد پیامدهای بالقوه آن و همچنین امکان سنجی کاربردهای پیش بینی شده توسط حامیان فناوری نانو مولکولی و با حرکت دولت ها برای ترویج و تأمین مالی تحقیقات در فناوری نانو این امر رو به افزایش بوداوایل دهه 2000 همچنین شاهد آغاز کاربردهای تجاری نانو تکنولوژی بودیم اگرچه این کاربردها به جای کاربردهای دگرگون کننده ای که در این زمینه پیش بینی شده بود، محدود به کاربردهای عمده نانومواد گردید.