نانو؟!!
|
علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند چرا که صدها سال است که شیمیدانان از تکنيکهايي علم نانو در کار خود استفاده میکنند که بیشباهت به تنکنيکهای امروزی نانو نيست. پنجره های رنگارنگ کلیساهای قرون وسطی، شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمان همگی گویای این مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینه کردن فرایندها و ساخت باکیفیت تر اشیاء بهره می برده است اما تنها به دلیل پیشرفت کم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی پیمایشی و غیره نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند.
در دو دهه اخير، پيشرفتهاي تكنولوژي وسايل و مواد با ابعاد بسيار كوچك به دست آمده است و به سوي تحولي فوق العاده كه تمدن بشر را تا پايان قرن دگرگون خواهد كرد ، پيش مي رود . براي احساس اندازه هاي مادون ريز ، قطر موي سر انسان را كه يك دهم ميليمتر است در نظر بگيريد ، يك نانومتر صدهزار برابر كوچكتراست 9- 10متر . تكنولوژي و مهندسي در قرن پيش رو با وسايل ، اندازه گيريها و توليداتي سروكار خواهد داشت كه چنين ابعاد مادون ريزي دارند . درحال حاضر پروسه هاي در ابعاد چند مولكول قابل طراحي و كنترل است . همچنين خواص مكانيكي ، شيميايي ، الكتريكي ، مغناطيسي ، نوري و... مواد در لايه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درك و تحليل و سنجش است . تكنولوژي درقرن گذشته در هرچه ريزتر كردن دانه هاي بزرگتر پيشرفت چشمگيري داشت ، بطوريكه به مزاح گفته شد كه ديگر كشف ذرات ريز اتمي ((Sub-Atomic)) نه تنها جايزه نوبل ندارد ، بلكه به آن جريمه هم تعلق مي گيرد ! تكنولوژي نو درقرن حاضر مسير عكس را طي مي كند . يعني مواد مادون ريز را بايد تركيب كرد تا دانه هاي بزرگتر كارآمد به وجود آ ورد .
هنگامي كه درباره نانوفناوري شروع به جستجو و مطالعه كنيد، به موضوعات و مواد
پژوهشگران وكار شناسان جهان در يافته اند كه در علوم ومهندسي در حال نزديك شدن به اندازه ناپيدا (نانومتر)هستيم . ديگر اين سئوال مطرح است كه چه كسي در هر عرصه پيشتاز خواهد بود؟ به نظر ميرسد سال 2001 ،نقطه شروع نمودار معروف رشد براي نانو تكنولوژي باشد وما براي رسيدن به بخش رشد صعودي منحني به 5 سال زمان نياز داريم .نرخ افزايش اكتشافات علمي اين بيان را تقويت ميكند.
كاربردهاي نانو تكنولوژي در حوزهء سيستمهاي دفاعي هوشمند: كاربردهاي نانو تكنولوژي در فناوريهاي نظامي را مي توان به طور كلي به 5 دسته نانو مواد ،نانو پودرها ،حسگرهاي مولكولي ،فناوري MEMS,NEMS و نانو الكترونيك ،تقسيم كرد. 1- نانومواد: نانو مواد ،مواد جديدي هستند كه داراي سبكي ومقاومت كششي بالا وعمر مفيدي چند برابر مواد متداول مي باشند، كه به دو دسته نانو كامپوزيت ها ونانو روكش ها تقسيم مي شوند .در ادامه به نمونه هايي از كاربردهاي نانومواد اشاره ميشود: 1-1- نانو كامپوزيت ها : جايگزيني نانو كامپوزيت هاي فلزسراميكي وپلاستيكي در قطعات مكانيكي وبدنه خودروهاواشيا پرنده مثل موشك ميتواند متضمن كاهش مصرف سوخت ،افزايش عمر مفيد ،افزايش برد وهمچنين پنهان ماندن از ديدرادار ،گردد .طي تجربه اي كه در وزارت انرژي آمريكا صورت گرفته است ، مشاهده شده كه افزايش نانوذرات اكسيد آلومينيم به نيكل ، موجب ميشود تا مقاومت كششي آن 5/2 برابرفولاد ياتاقاني شود. در اينده با پيشرفت فناوري توليد انبوه نانو لوله هاي كربني طويل ، اين ماده با يك ششم وزن فولاد و50 برابر مقاومت كششي آن ، جايگزين اين فلز قديمي مي شود وموجب دگرگوني در كل محيط زندگي خواهد شد. البته نه در آينده دور ، كه هم اكنون اين نانو لوله ها به صورت نه چندان دراز ولي همراستا براي اختلاط با پلاستيكها استفاده مي شوند، تا كامپوزيت هاي سبك ،بسيار مقاوم ورساناي الكتريسته بدست آيد. البته پيش از توليد تجاري ارزان اين نانو لوله ها براي مصارف نظامي كه كيفيت بر قيميت غلبه دارد ،مي توان از اين مواد سود جست. منسوجات خود ترميم شونده ومغناطيسي هاي دائمي داراي انرژي مغناطيسي چند برابر مغناطيس هاي عادي (براي استفاده در موتور هاي الكتريكي )از ديگر موارد قابل ذكر در اين زمينه مي باشد. 2-1- نانوروكش ها : نانو بتونه ها وروكش هاي تك مولكولي ،يكي ديگر از زمينه هاي مورد توجه در نانو مواد است . اين لايه هاي نازك را مي توان روي سطوح فلزي يا پلاستيكي نشاند ومقاومت سايشي وضربه اي آنها را بشدت ارتقاء داد. از موارد جالب نظامي در اين زمينه مي توان به موارد زير اشاره كرد : > طرح ساخت لباسهاي ضد گلوله ونازك توسط ارتش آمريكا > روكش هاي اسپري حرارتي نانو پودرهاي اكسيد فلزي براي تعمير قطعات فرسوده يا خورده شده در نيروي دريايي آمريكايي > اعمال اسپري حرارتي كاربيد يا نيتريد تنگستن برروي سر جنگلي با مقاومتي در حد اورانيوم تضعيف شده 2- نانو پودرها: نمونه هايي از كاربرد هاي نانو پودرها (ذرات نانو تكنولوژي) به شرح زير است: >چون اندازه نانو پودرها در حول وحوش طول موج نوراست ،طول موج رنگ آنها دقيقا با اندازه آنها برابر است لذا اين طول موج خالص را با تلا لو بسيار زيادي منتشر مي كنند. مثلا فلوئورسانس فلز وطلا در حالت نانو پودر بيش از 10 برابر است لذا در منور ها يا موادي كه نياز به پرراكش شديد طيف خاصي از نور مرئي يا مادون قرمز است ،مي توان از نانو پودرها استفاده كرد. همچنين براي رنگ آميزي خاص هواپيما ها كه با فرسايندگي سرماي شديد ارتفاعات مواجه هستند ،ميتوان از رنگهاي متكي بر نانو پودر به جاي رنگهاي آلي سود جست. > فلزي چون آلو مينيوم در صورت واكنش با اكسيژن 4 برابر هيدرازين انرژي آزاد مي كند، ولي به دليل كمبود سطح مؤثر ،در حالت پودر واكنش محترقه شديدي ندارد. اما نانو پودرهاي جديد آلومينيوم به طور كامل مي سوزند وانرژي بالاي خود را آزاد ميكنند ومي توان در هر دو نوع سوخت جامد ومايع موشك،آنها را به كار برد. با توجه به سرعت واكنش احتراق ،به نظر مي رسد به اكسدانت كمتري نياز باشد. همچنين از نانو پودرهاي فلزي مي توان به عنوان نسل بعد مواد انفجاري نيز ياد كرد. نانو پودرها ي نقره ونانو ليسيون آب وروغن ،مي توانند از غشاي سلولي ميكروبهاي سياه زخم،ويروسهاي ابولا يا هر نوع عامل بيولوژيكي ديگر عبور كنند وبا بر هم زدن نظم سلولي وتركاندن آنها،انها را از بين ببرند والبته براي انسان بدون خطر مي باشند. 3- حسگرهاي مولكولي: با كمك نانو تكنولوژي مي توان به اشكال مختلف،حسگرهايي آفريد كه به شكل تغيير رنگ يا انتقال سيگنال،مواد شيميايي را در غلضتهاي مولكولي شناسايي كنند. از اين حسگرها مي توان براي آشكار سازي مواد مخدر ومنفجره (از بيرون چمدان)يا عوامل شيميايي مثل گازهاي اعصاب استفاده كرد. اين مساله مي تواند روزي به سلاح بوياب منتهي شود مثلا محققين شركت 3Mبا بكارگيري كريستال مايع متصل به گيرنده هاي خاص يك ماده شيميايي روي سطح داراي چين خوردگيهاي نانو متري طلا، حسگرهاي كوچك ودقيق ساخته اند در اين تكنيك ،به محض اينكه ماده شيميايي هدف با گيرنده ها با بلور مايع گسسته ميشود وآرايش بلورر مايع روي سطح طلا به هم مي خورد ،كه اين وضعيت براي چشم غير مسلح ،به صورت تغيير رنگ قابل مشاهده است. با اين فناوري مي توان چندين ماده شيميايي مختلف را در طي زمانهاي متفاوت تماس ،تشخيص داد. 4-MEMS,NAMS:سيستمهاي ميكرو ونانو اكترو مكانيكي (MENS,NEMS)تحولي نوين هستند ،كه با قيمتي كم وسرعتي بالا ،با كمك فناوري ساخت مدارات مجتمع ساخته مي شوند وبه تراشه حسابگر مدارت مجتمع چشم وبازو را مي افزايند. به اين شكل كه پديده هاي مختلفي چون گشتاور،سرعت فشار،دما و... را حس كرده يا مخابره ميكنند. از مهمترين خصيصه هاي MEMS,NAMSكوچكي آاست،كه باعث مي شود در همه جا به راحتي استفاده شوند،به راحتي تعمير وجايگزين شوند،انرژي فوق العاده كمي مصرف كنند وبه محيط زيست آسيبي نرسانند. > حسگر ها وعمل كننده هاي متكي بر MEMS از نوع شتاب سنج براي كنترل موشك با يك هفدهم حجم ،يك چهارم قيمت وبا كيفيتي بسيار بالاتر ،در حال جايگزين شدن در موشكها واشيا پرنده ديگر هستند. > هم اكنون تلاش گسترده هاي نيز براي استفاده از ميكرو نازل ها براي هدايت گلوله هاي 40 ميليمتري دردست اجرا است وبررسيهاي ديناميك كار در آن پايان يافته است.هواپيماهاي كوچك جاسوسي از ديگر موارد قابل ذكر است. > فناوري عمل كننده MEMS در حال منسوخ كردن تفنگها وخمپاره اندازه هاي مكانيكي مرسوم وراهي به سمت استفاده از اتوماسيون ورباتيك پيشرفته براي جبران كمي وكيفي نيروي نظامي است. شركت استراليايي Metal StomLtd در حال تهيه سيستم جايگزين مين ضد نفر است . اين سيستم شامل مجموعه اي از حسگرهاي سنجش از نزديك ودور مي باشد ،كه مي تواند به كامپيوتر دستي فردي در چند كيلومتر دورتر هشدار دهد، كه شخصي در حال نفوذ است.پس از شناسايي تهاجم مي توان يك دوربين تلويزيون بسيار كوچك را به صحنه پرتاب كرده ،تا در حين فرود آ«دن با چتر به آن فرد نشان دهد، كه فرد نفوذي يك فرد شتر سوار است يا يك دشمن ،فرد مي تواند واكنش مناسب را نشان دهد،شايد فقط صداي زياد ايجاد كند تا مرد شتر سوار را بتر ساند ،يا سيستم الكترونيكي شليك خمپاره انداز را به كار بياندازد .اين شركت همچنين اميدوار شليك مي كنند، استفاده كنند. > عمل كننده MEMS پس از 170 سال تك تازي الكتروموتورها در حال كنار زدن آنهاست ،به عنوان مثال شركت NanoMuscle تلاش دارد تا در سال آينده ،محصول خود را با 5 برابر كارايي انرژي 10 برابر سرعت ،يك سوم وزن،يك پنجاهم قيمت ، جايگزين الكتريكي كوچك وسايل الكترونيكي خانگي كند. > سيستمهاي ارتباطي با فرايندMEMS دگرگون خواهد شد .در 7 فوريه 2000 دو سوئيچ راديوMEMS باسيمي به طول 30 متر به هم متصل شده بودند ،از ماهواره مادر خارج شدند و توانستند با سوئيچ سوم در زمين ارتباط موفقيت آميزي داشته باشند .در آينده نانو ماهواره ها را مي توان به راحتي يا سنجش از راه دور خود را در فضا پرتاب كرد تا وظيفه ارتباطي يا سنجش از راه دور خودرا در فضا انجام دهند. كيفيت ار تباطي با فناوري MEMS بي نظير مي باشد وبا ورود گسترده آن به بازار ،متواند مثلا به فيلتر ها ،گيرنده ها ،فرستنده ها ي بسيار كوچكتر وانتنهاي گيرنده تنگ تر (عدم نياز به آنتن ماهواره) منجر شود. بازار جديدي براي ابزار ميكروالكترومكانيك MEMSكه تركيبي از اجزاي الكتريكي ومكانيكي است در حال شكل گيري مي باشد (ميكرو الكترومكانيك يا MEMS سيستنمهاي الكتريكي ومكانيكي بسيار كوچك مرتبط به هم هستند كه با عبور جريان در يك سيم پيچ كار مي كنند.) ابزارMEMS به نوعي جزء ابزار نانو تكنولوژي شناخته مي شوند اما در واقع به اندازه كافي كوچك نيستند .آنها به كمك يك ميكرومتر اندازه گيري مي شوند و100بار بزرگتر از يك نانو متر هستند .با اين وجود ابزار ميكرو الكترومكانيكي در محدوده اين علم بحساب ميآيند ،زيرا هر ساله 10 ميليارد دلار بر روي اين ابزار سرمايه گذاري مي شود.امروزه گيرنده هاي متحرك ابزار MEMS در نوك خود نويسها ،روان نويسها جاي ميگيرند وهمچنين نمونه هاي اوليه آن در ماشينهاي مختلف مورد استفاده قرار مي گيرد .در دانشگاه كاليفرنيا در بركلي كوچكترين نمونه موتور گرمايي جهان ساخته شده است كه با سوخت فندك كار مي كند ودر هر دقيقه 40000دور مي زند. در آينده نزديك اين موتور مي تواند انرژي رايانه هاي دستي ،دوربين هاي ديجيتالي وديگر اسباب الكتريكي دستي را فراهم كند .متخصصين در آزمايشگاه ملي سنديا در آمريكا با هدف توليد موتورهايي اين چنين وحتي كوچكترتلاش مي كنند دنده ها ، زنجيرهها وتسمه هايي بسازند كه نيرو را از موتور به محل ديگري انتقال دهند وبدين ترتيب از ايجاد تعداد زيادي موتور براي تامين انرژي ابزار MEMSجلوگيري كنند. همچنين دانشمندان تا كنون موفق شده اند كه با ايجاد ارتباط بين قسمتهاي داخلي ماشين ،قدرت آن را تا حدود 3 ميليون برابر افزايش دهند وبا اين كار موتورهاي بسيار كوچكي ساخته شده اند كه مي توانند وسايل خانه را براحتي جابجا كنند. اين ماشينها اگر تا حد سبك سبك باشند مي توانند در ماهوارها هم مورد استفاده قرار گيرند اين وسايل همچنين براي كوچك كردن ميكروسكپهاي كانوني استفاده مي شود .ميكروسكوپي كه در حال حاضر تقريبا به اندازه يك دستگاه فتوكپي است وبا تصوير برداري از سطح مواد به كمك پرتو ليزر ،تصويري سه بعدي ايجاد مي كند. چندي پيش پرفوسور لوك پي.لي از دانشگاه كاليفرنيا در بر كلي مدل كوچكتري از آن ساخت .او دوباره اين نانو ماشين مي گويد: ما اين ماشين يك ميليون دلاري را آنقدر كوچك كرده ايم. كه در نوك يك خودكار جاي گيرد .كاربرد اين وسايل بسيار مهيج است. حجم ميكروسكوپ آقاي لي تنها يك ميليمتر مكعب است وبه راحتي مي تواند وارد سلولهاي بيمار شود .او در مورد طرز استفاده ازآن چنين توضيح ميدهد: پزشك اين ميكروسكوپ را نوك يك آندوسكوپ قرار داده به درون بدن يك بيمار سرطاني را در حالت طبيعي مشاهه كند.اين وسيله همچنين مي تواند براي رساندن دارو وبه طور مستقيم به تومورهاي سرطاني كاربرد داشته باشد .پزشك به سادگي واكنش تومورها را در برابر دارومورد بررسي قرار مي دهد. 5- نانو الكترونيك: با كوچكتر شدن ميكرو الكترونيك به عرصه نانو متر ،ديگر فناوري ليتو گرافي سيليكوني جوابگو نخواهد بود وفناوري اطلاعات به ناچار توسط الكترونيك مولكولي وكوانتمي ،احاطه خواخد شد .الكترونيك مولكولي كه بر پايه مولكولهاي آلي بزرگ نانو لوله هلي كربني يا مولكول DNAمي باشد،تا حدود 2007 وارد بازار خواهد شد وسرعتهايي در حداقل چند صد برابر را به تراشه هاي امروزي خواهد بخشيد .البته لازم به ذكر است ،كه نانو الكترونيك علاوه بر پرئدازش شامل ذخيره سازي وانتقال اطلاعات نيز مي شود. نوع ديگري ا زالكترونيك نيز كه با هم اكنون در حال پيگيري است مي تواند مثلا عمل رمز گشاي كليدي Key Encyption را كه در رايانه هاي امروزي حدود يك ميليون سال وقت ميبرد در عرض يك ماه انجام دهد، وبه اين خواص مكانيك كوانتمي منجمله (انتقال اطلاعات از راه دور ) بدون نياز به سيستم براين نوع تراشه حكمفرما خواهد بود. > نانو الكترونيك به عنوان يك فناوري متحول كننده ،همه چيز از جمله فناوري نظامي را درهم خواهد ريخت .توفيق اطلاعاتي پي در پي در نبردهاي آينده ،تعيين كننده برنده ءنبرد ميباشد. > واقعيت مجازي پيچيده ترمتكي بر نانو الكترونيك ،مي تواند براي شبيه سازي عيني بسياري از رخداد ها بكار رود وسيستمهاي مديريتي وآموزشي پرسنل را ارتقا دهد. > قوي تر بودن تراشه هاي الكترونيكي ،بيانگر دقت ناوبري ،هواپيما وموشكهاست .كافيست تصور كنيد يك ابر رايانه را درون يك موشك قرار دادهايم. > توانايي تحليل وانتقال داده بالا ،موجب مي شود سنجش از راه دور كه در شناسايي عمليات نظامي دخيل مي باشد ،بيشتر مفيد باشد واطلاعات بيشتري را بتوان از آن استخراج كرد.(مثل ردگيري يك پايگاه زير زميني يا حركات دشمن در پس مه وگردوغبار ) شايد درآن هنگام ساده ترين كارها ،پيش بيني زمان دقيق نزولات آسماني وشكستهاي نظامي باشد. آنچه مسلم است اين است كه ،اثرات چنين فناوري بزرگي را به سختي مي توان پيش بيني كرد.
نانو تيوب كربني بهترين گزينه است كه تقريبا به طور اتفاقي توسط يك محقق ژاپني در سال 1991كشف شد.نانو تيوبها صفحاتي از اتمهاي كربن هستند كه درون قسمتي غلطك مانند حركت مي كنند ودر ظاهر شبيه توريهاي سيمي هستند كه بر روي يك سمت آنها پوششي قرار گرفته باشد.اين نانو تيوبها فوق العاده محكم هستند. آنها 10 برابر از فولاد محكمتر ند در حاليكه وزنشان يك ششم وزن فولاد است. اين امتياز باعث شده است كه آنها اولين انتخاب براي ساختن پلها، هواپيماها وحتي سفينه هاي فضايي باشند. تنها مشكل اين است كه بزرگترين نانو تيوبي كه در آزمايشگاه ساخته مي شود تنها چند ميلينتر است. اما اين مسئله باعث شده كه درمورد ماشينهاي كوچك ، نانو تيوب ها ي كربني ايده آل باشند. يكي از مشكلاتي كه بر كيفيت ابزار MEMSتاثير منفي مي گذارد ساييدگي قسمتهاي بسيار كوچك آنهاست كه در هر ثانيه هزاران بار اتفاق مي افتد. اما در ياتاقانهاي ساخته شده از نانو تيوبها تقريبا هيچ گونه اصطحكاكي وجود ندارد.وامتيازمهم اين است كه نانو تيوبها در هر دو حالت رسانا ونارسانا وجود دارند واين ويژگي موجب استفاده آنها در وسايل مختلف الكتريكي شده است. |
در سال 1991 توسط پژوهشگر ژاپني به نام سوميو ايجيما كه متخصص ميكروسكوپ آزمايشگاه NECبود ،آزمايشي به وقوع پيوست كه تا به حال سهم به
سرتئي در توسعه نانو تكنولوژي داشته است. وي كه به دستكاري وتغيير روش هاي ارائه شده توسط محققين موسسه ي فيزيك هسته اي ماكس پلانگ جهت
توليد فولرين مشغول بود، دو الكترد گرافيت را به جاي اتصال در فاصله كمي از يكديگر قرار داد وبين آنها قوس الكتريكي برقرار كرد. اين آزمايش سبب
شد كه وي به طور كاملا اتفاقي نانو تيوب هاي كربني را كشف كند. اهميت روز افزون اين مواد در صنعت به دليل خواص مكانيكي والكتريكي جالب ومتنوع
آنها ست .پيش بيني مي شود كه اين مواد بتوانند در بسياري از ساختار هاي نانو متري آينده به كار روند.
دو نوع ساختار متفاوت نانو تيوب كربن وجود دارد،كه از بقيه اشكال آن تا حدودي متمايز است:
1- نانو لوله تك جداره Single Wall
2- نانو لوله چند جداره Multi Wall
اين دو مورد وخصوصا نوع تك جداره آن صرفا به دليل سادگي توجه پژوهشگران بيشتري را به خود جلب كرده است.نانو لوله تك جداره از يك ورقه ي
گرافيت پيچيده به صورت استوانه به وجود آمده كه دو سر آن به حالت كروي مسدود است.تفاوت نوع چند جداره به وجود آمده كه درون هم قرار دارند. در
ميان انواع روشهاي توليد نانو تيوب كربني تك جداره ،سه روش از اهميت وارزش بالاتري بر خوردار دارند. اين روشها عبارتند از :
1- قوس الكتريكي Arc Discharge
2- رسوب گذاري بخار شيميايي :
(Chemical Vapor Deposition or CVD)
3- تبخير ليزري (Laser Vaporization)
فرآيند توليد اين پارچه ها با محيط زيست سازگار بوده ومطابق استاندارد bluesgn كشور سوئيس شده است .شركت Scholler Textiles AG به خاطر
طراحي پارچه هاي جديد موفق به دريافت تقدير نامه كنگره طراحي ممتاز سوئيس در سال 2001 شد. پارچه هاي شركت صنعتي پارچه بافي سوئيس موسوم
به Nanesphere ضد آب وضد لك بوده وچربيها روي ان به طور خود به خود از بين مي رود .
اين پارچه از طبيعت الهام گرفته وتوليد آن با نانو تكنولوژي تحقق يافته است .برگهاي برخي گياهان مانند نيلوفرآبي ويا پوست سوسك وبال حشرات هميشه
تمييز باقي مي ماند زيرا ناهمواريهايي بي نهايت كوچك روي سطوح آنها مانع چسبيدن ذرات گرد وخاك به اين سطوح شده وكوچكترين بارشي سطح آنها
تمييز مي كند .شركت Schoeller پس از سالها تلاش وبا ظهور نانو تكنولوژي موفق به تقليد اين فرآيند شد وبا به كارگيري فناوري Nano Sphere در
پارچه ها ساختار سه بعدي خاصي بر روي سطوح ايجاد كرده وسطح تماس براي ذرات گرد وخاك محدود گرديده وذرات باقيمانده بر روي سطوح در
قطرات اب معلق شده وبه آساني توسط اين قطرات خارج ميگردند ابعاد ميكروسكوبي نانو تكنولوژي امكان تغييرات فوق العادهاي را بر روي سطوح به
وجود آورده ومنجر به توليد پارچه هايي با خواص كاملا جديد مي گردد.
آيا سرانجام روزي خواهدر سيد كه تراشه هاي سيليكوني طبابت كنند؟
مفهوم تركيب انسان وماشين موضوع بسياري از فيلم ها ونمايشهاي علمي ،تخيلي مانند روبوكاپ ،كارگاه گجت وغيره مي باشد .با وجود اينكه نمايش هاي
هاليودي تا حدي اغراق آميز است، اما توانائي ما در توليد وسايل كوچك كه بتواند درون بدن انسان قرار گيرد در 30 اخير نسبتا ترقي كرده است. ما اكنون
مي توانيم وسايل الكتروني دقيق وحساب شده اي مانند ضربان ساز قلب بسازيم كه زندگي هزاران بيمار را طولاني تر كرده است. بسياري از اين پيشرفتها
مرهون سرمايه گذاريهاي گسترده در تكنولوژي سيليكوني است. اين سرمايه گذاريها منجر به تكامل تدريجي گروهي از وسايل هوشمند جهت تامين بهداشت
انسان شده است. به عنوان مثال درون كاشتها (ايمپلنت ها ) حلزون گوش ،اولين پيوند مستقيم ميان تراشه سيليكوني ومغز انسان بودند. هنگامي كه درون
كاشت به صورت القائي به يك ميكروفون خارجي وصل مي شود، صداهاي خارجي را به سيگنالهاي الكتريكي تبديل ميكند، اين سيگنالها در گروهي از
ميكرو الكترودها كه به اعصاب گوش داخلي متصلند ، جريان مي يابند و سپس پيامهاي عصبي ومغزبرده شده ودر انجا با صداهايش مشخص مي شود. درون
كاشتهاي حلزوني آنقدر كوچكند كه حتي مي توانند در نوزادهاي ناشنوا كاشته شوند. همچنين پيشرفتهاي مهمي در ترقي وسايل سيليكوني رخ داده است .اين
وسائل مي توانند در درمان فلج ، كوري وبيماريهاي رو به وخامت عصبي موثر باشند
چگونه يك تكه سيليكون خالص مي تواند به سيليكون خالص مي تواند به سيليكون متخلخل زيست سازگار تبديل شود؟
يك راه شناخته شده براي حك كردن سوراخهاي نانو متري روي سطح ويفر سيليكوني استفاده از محلول اسيد هيدروفلئوريك است مي توان بسته به مقاومت
ويفر،تركيب الكتروليت وشدت جريان داده شده، درشت سوراخهايي (با عرض بيش از 50 نانو متر) يا سوراخهاي (با عرض 250 نانومتر )ويا ريز
سوراخهايي (با عرض كمتر از 2 نانو متر ساخت).
سيليكون متخلخل كه به اين ترتيب توليد شده است هنوز سيليكون خالص است اما اين سيليكونها بسيار متفاوت از سيليكون حجيم غير متخلخل عمل مي كنند
ومقاومت شيميايي آن افزايش يافته است حكاكي سيليكون به وسيله اسيد ،تركيبات هيدروژن وسيليكون را در انتهاي كالبد سيليكوني به وجود مي آورد.اين
تركيبات به آهستگي در هوا اكسيد مي شوند وباعث مي شود كه به مرور زمان خواص سيليكون تغيير كند. به عنوان مثال ، مقاومت الكتريكي آن افزايش
مي يابد به همين دليل گروههايي در دانشگاههاي مختلف براي تغييير سطح نانو ساخت يافته سيليكون تلاش مي كردند كه فعاليت آنها منجر به توليد فرمهاي
جديد سيليكون شد كه در آن تركيبات كربن - سيليكون جايگزين تركيبات هيدروژن -سيليكون شدند كه اين تركيبات اكسيد نمي شوند.اين فرآيند ها طيف
گستردهاي از مولكولهاي زيستي و آلي را قادر ساخت تا با سطح سيليكون پيوندهاي كووالانسي تشكيل دهند .اين مولكولها طيف گسترده هاي از خواص
مختلف را به سيليكون متخلخل دادند.عنوان مثال پادتن هاي پيوندي مي توانند به طور انتخابي با مولكولعاي حمله كننده (آنتي ژنها )كه در جريان خون سير
مي كنند تركيب شوند.
در دو دهه اخير، پيشرفتهاي تكنولوژي وسايل و مواد با ابعاد بسيار كوچك به دست آمده است و به سوي تحولي فوق العاده كه تمدن بشر را تا پايان قرن دگرگون خواهد كرد ، پيش مي رود . براي احساس اندازه هاي مادون ريز ، قطر موي سر انسان را كه يك دهم ميليمتر است در نظر بگيريد ، يك نانومتر صدهزار برابر كوچكتراست 9- 10متر . تكنولوژي و مهندسي در قرن پيش رو با وسايل ، اندازه گيريها و توليداتي سروكار خواهد داشت كه چنين ابعاد مادون ريزي دارند . درحال حاضر پروسه هاي در ابعاد چند مولكول قابل طراحي و كنترل است . همچنين خواص مكانيكي ، شيميايي ، الكتريكي ، مغناطيسي ، نوري و… مواد در لايه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درك و تحليل و سنجش است . تكنولوژي درقرن گذشته در هرچه ريزتر كردن دانه هاي بزرگتر پيشرفت چشمگيري داشت ، بطوريكه به مزاح گفته شد كه ديگر كشف ذرات ريز اتمي ((Sub-Atomic)) نه تنها جايزه نوبل ندارد ، بلكه به آن جريمه هم تعلق مي گيرد ! تكنولوژي نو درقرن حاضر مسير عكس را طي مي كند . يعني مواد مادون ريز را بايد تركيب كرد تا دانه هاي بزرگتر كارآمد به وجود آ ورد .
درست همان روشي كه در طبيعت براي توليد كردن حاكم است . مجموعه هاي طبيعي ، تركيبي از دانه هاي مادون ريز قابل تشخيص با خواص مشابه و يا متفاوت با اندازه هاي در حدود نانو است .
اثر تحقيقات در فناوريهاي مادون ريز هم اكنون در درمان بيماريها و يا دست يافتن به مواد جديد به ظهور رسيده است . موارد بسياري در مرحله تحقيقات كاربردي و آزمايشي است .اكنون ساخت رايانه هاي بسيار كوچكتر و ميليونها بار سريعتر در دستور كار شركتهاي تحقيقاتي قرار دارد .
در بياني كوتاه نانوتكنولوژي يك فرايند توليد مولكولي است . همانطور كه طبيعت مجموعه ها را بطور خودكار مولكول به مولكول ساخته و روي هم مونتاژ كرده است ، ما هم بايد براي توليد محصولات جديد ، با اين اعتقاد كه هرچه در طبيعت توليد شده قابل توليد در آزمايشگاه نيز هست ، نظير طبيعت راهي پيدا كنيم . البته منظور اين نيست كه چند هسته از مواد راپيدا كنيم و با رساندن انرژي و خوراك پس از چند سال يك نيروگاه از آن بسازيم كه شهري را برق دهد . بلكه براي تركيب و تكامل خودكار توليدات مادون ريزكه به نحوي در مجموعه هاي بزرگتر مصرف دارد ، راهي بيابيم . در اندازه هاي مادون ريز ، روشها و ابزارآلات متعارف فيزيكي مانند تراشيدن و خم كردن و سوراخ كردن و…جوابگو تيستند .
براي ساختن ماشينهاي ملكولي بايد روش پروسه هاي طبيعي را دنبال كرد .
با تهيه نقشه هاي ساختاري بدن يعني آرايش ژنها و DNA كه ژنم ناميده شده است و به موازات آن دست يافتن به تكنولوژي مادون ريز ، در دراز مدت تحولات بسياري در هستي ايجاد خواهد شد . توليد مواد جديد ، گياهان ، جانداران و حتي انسان متحول خواهد شد . اشكالات ساختاري موجودات در طبيعت رفع مي شود و با تركيب و خواص اورگانيك گياهان و جانوران ، موجودات جديدي با خواص فوق العاده و شخصيتهاي متفاوت بوجود خواهد آمد .آينده علوم و مهندسي كه چندين گرايشي Multi- Disciplinary )) است ، به طرف توليد ماشينهاي مولكولي سوق داده خواهد شد تا در نهايت بتواند مجموعه هاي كارآيي از پيوندهاي ارگانيك و سايبريك را عرضه نمايد .
هستي را به رايانه ( سخت افزار ) و برنامه ( نرم افزار ) كه دو پديده مختلف ولي ادغام شده هستند ، مي توان تشبيه كرد . سخت افزار مصداق ماده ( اغلب اتم هيدروژن ) و نرم افزار يا برنامه ، قابليت نهفته در خلقت آن است .
اتم به نظر ساده و ابتدايي هيدروژن در طي ميلياردها سال با قابليت نهفته در خود توانسته است ميليونها نوع آرايش مختلف را در هستي بوجود آورد . بشر از بوجود آوردن اساس ماده عاجز است . ولي در برنامه ريزيهاي جديد و يافتن اشكال ديگري از آنچه در طبيعت وجود دارد ، پيش خواهد رفت . طبيعت را خواهد شناخت و به اصطلاح ، قفلهاي شگفت آور آن را باز خواهد كرد . احتمالا انسان در شرايط مناسبتري از درجه حرارت و فشار كه درتشكيل طبيعي مواد مختلف از هيدروژن لازم است ، بتواند اتمهاي مورد نباز خود را توليد كند ، سيارات ديگري را در نهايت در اختيار بگيرد و بعيد نيست كه نواده هاي دوردست ما بتوانند در نيمه هاي راه ابديت در اكثر نقاط جهان هستي و كهكشانها سكني گزينند.
به احتمال زياد قبل از پايان هزاره سوم انسانها در بدن خود انواع لوازم مصنوعي و ديجيتالي راخواهند داشت. . از بيماري ، پيري ، درد ستون فقرات ، كم حافظه اي و… رنج نخواهند برد .قابليت فهم و تحليل اطلاعات در مغز آنها در مقايسه با امروز بي نهايت خواهد شد . در هزاره هاي آينده انسانهاي طبيعي مانند امروز احتمالا براي مطالعات پژوهشي نگهداري شده و به نمونه هاي آزمايشگاهي و بطور حتم قابل احترام تبديل خواهند شد و مردمان آينده از اينهمه درد و ناراحتي كه اجداد آنها در هزاره هاي قبل كشيده اند ، متعجب و متاثر خواهند بود .
اكنون جا دارد همگام با تحولات جديد در مهندسي و علوم ، دانشگاهها و مراكز تحقيقاتي بطور جدي به پژوهشهاي تكنولوژي مادون ريز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانيم مرزهاي دانش روز را به نسلهاي آينده تحويل دهيم و در تشكلهاي جديد هستي سهمي داشته باشيم . باشد هرچه زودتر به خود آييم و عمق شكوهمند و معجزه آساي انديشه بشررا دريابيم و از كوتاه بيني و افكار فرسوده موروثي فاصله بگيريم . گفته شيخ اجل سعدي در آينده مصداق واقعي تري خواهد داشت :
چه انتظاري بايد از نانوتكنولوژي داشت :
اين تكنولوژي جديد توانايي آن را دارد كه تاثيري اساسي بر كشورهاي صنعتي در دهه هاي آينده بگذارد . در اينجا به برخي از نمونه هاي عملي در زمينه نانوتكنولوژي كه بر اساس تحقيقات و مشاهدات بخش خصوصي به دست آمده است ، اشاره مي شود .
انتظار مي رود كه مقياس نانومتر به يك مقياس با كارايي بالا و ويژگيهاي منحصربفرد ، طوري ساخته خواهند شد كه روش شيمي سنتي پاسخگوي اين امر نمي تواند باشد .
· نانوتكنولوژي مي تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 ميليارد دلار براي صنعت نيمه هاديها و 900 ميليون دلار براي مدارهاي مجتمع ، طي 10 تا 15 سال آينده شود .
· نانوتكنولوژي ، مراقبتهاي بهداشتي ، طول عمر ، كيفيت و تواناييهاي جسمي بشر را افزايش خواهد داد .
· تقريبا نيمي از محصولات دارويي در 10 تا 15 سال آينده متكي به نانوتكنولوژي خواهد بود كه اين امر ، خود 180 ميليارد دلار نقدينگي را به گردش درخواهد آورد .
· كاتاليستهاي نانوساختاري در صنايع پتروشيمي داراي كاربردهاي فراواني هستند كه پيش بيني شده است اين دانش ، سالانه 100 ميليارد دلار را طي 10 تا 15 سال آينده تحت تاثير قرار دهد .
· نانوتكنولوژي موجب توسعه محصولات كشاورزي براي يك جمعيت عظيم خواهد شد و راههاي اقتصادي تري را براي تصويه و نمك زدايي آب و بهينه سازي راههاي استفاده از منابع انرژيهاي تجديد پذير همچون انرژي خورشيدي ارائه نمايد . بطور مثال استفاده از يك نوع انباره جريان گذرا با الكترودهاي نانولوله كربني كه اخيرا آزمايش گرديد ، نشان داد كه اين روش 10 بار كمتر از روش اسمز معكوس ، آب دريا را نمك زدايي مي كند .
· انتظار مي رود كه نانوتكنولوژي نياز بشر را به مواد كمياب كمتر كرده و با كاستن آلاينده ها ، محيط زيستي سالمتر را فراهم كند . براي مثال مطالعات نشان مي دهد در طي 10 تا 15 سال آينده ، روشنايي حاصل از پيشرفت نانوتكنولوژي ،مصرف جهاني انرژي را تا 10 درصد كاهش داده ، باعث صرفه جويي سالانه 100 ميليارد دلار و همچنين كاهش آلودگي هوا به ميزان 200 ميليون تن كربن شود.
در چند سال گذشته بازارچند ميليارد دلاري برپايه نانوتكنولوژي كسترش يافته اند . براي مثال در ايالات متحده ، IBM براي هد ديسكهاي سخت ، يك سري حسگرهاي مغناطيسي را ابداع كرده است .
Eastern Kodak و 3M تكنولوژي ساخت فيلمهاي نازك نانو ساختاري را به وجود آورده اند . شركت Mobil كاتاليستهاي نانو ساختاري را براي دستگاههاي شيميايي توليد كرده است و شركت Merck ، داروهاي نانوذره اي را عرضه كرده است . تويوتا در ژاپن مواد پليمري تقويت شده نانوذره اي را براي خودروها و Samsung Electronics در كره ، در حال كار بر روي سطح صفحات نمايش توسط نانولوله هاي كربني هستند . بشر درست در ابتداي مسير قرار دارد و فقط چندين محصول تجاري از نانوساختارهاي يك بعدي بهره مي گيرند ( نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لايه و سوپر لاستيكها ) . نظزيات جديد و روشهاي مقرون به صرفه توليد نانوساختارهاي دو و سه بعدي از موضوعات مورد بررسي آينده مي باشند.
نانو تكنولوژي يا كاربرد فناوري در مقياس يك ميليونيم متر، جهان حيرت انگيزي را پيش روي دانشمندان قرار داده است كه در تاريخ بشريت نظيري براي آن نمي توان يافت. پيشرفتهاي پرشتابي كه در اين عرصه بوقوع مي پيوندد، پيام مهمي را با خود به همراه آورده است: بشر در آستانه دستيابي به توانايي هاي بي بديلي براي تغيير محيط پيرامون خويش قرار گرفته است و جهان و جامعه اي كه در آينده اي نه چندان دور به مدد اين فناوري جديد پديدار خواهد شد، تفاوت هايي بنيادين با جهان مالوف آدمي در گذشته خواهد داشت.
به گزارش ايرنا نانو تكنولوژي نظير هر فناوري ديگري چونان يك تيغ دولبه است كه مي توان از آن در مسير خير و صلاح و يا نابودي و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گيري از اين فناوري شناخت دقيق تر خصوصيات آن و آشنايي با قابليت هاي بالقوه اي است كه در خود جاي داده است. در خصوص نانو تكنولوژي يك نكته را مي توان به روشني و بدون ابهام مورد تاكيد قرار داد: اين فناوري جديد هنوز، حتي براي متخصصان، شناخته شده نيست و همين امر هاله ابهامي را كه آن را در برگرفته ضخيمتر مي كند و راه را براي گمانزني هاي متنوع هموار مي سازد.
كساني بر اين باورند كه اين فناوري نظير هيولايي فرانكشتين در داستان مري شلي و يا همانند جعبه پاندورا در اسطوره هاي يونان باستان، مرگ و نابودي براي ابناي بشر درپي دارد. در مقابل گروهي نيز معتقدند كه به مدد توانايي هاي حاصل از اين فناوري مي توان عالم را گلستان كرد.
در حال حاضر 450 شركت تحقيقاتي- تجاري در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا، آمريكا و ژاپن با بودجه اي كه در مجموع به 4 ميليارد دلار بالغ مي شود سرگرم انجام تحقيقات در عرصه نانو تكنولوژي هستند. در اين قلمرو اتمها و ذرات رفتاري غيرمتعارف از خود به نمايش مي گذارند و از آنجا كه كل طبيعت از همين ذرات تشكيل شده، شناخت نحوه عمل آنها، به يك معنا شناخت بهتر نحوه شكل گيري عالم است. به اين ترتيب دانشمنداني كه در اين قلمرو به كاوش مشغولند، به يك اعتبار با ذهن و ضمير خالق هستي و نقشه شگفت انگيز او در خلقت عالم آشنايي پيدا مي كنند، اما از آنجا كه دانايي توانايي به همراه مي آورد، شناسايي رازهاي هستي مي تواند توان فوق العاده اي را در اختيار كاشفان اين رازها قرار دهد. تحقيق در قلمرو نانو تكنولوژي از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستين نتايج چشمگير از رهگذر اين تحقيقات عايد گرديد.
از جمله آنكه يك گروه از محققان شركت آي بي ام موفق شدند35 اتم گزنون را بر روي يك صفحه از جنس نيكل جاي دهند و با كمك اين تك اتمها نامي را بر روي صفحه نيكلي درج كنند. محققان ديگر به بررسي درباره ساختارهاي ريز موجود در طبيعت نظير تار عنكبوت ها و رشته هاي ابريشم پرداختند تا بتوانند موادي نازك تر و مقاوم تر توليد كنند. در اين ميان ساخت يك نوع مولكول جديد كربن موسوم به باكمينسترفولرين يا كربن- 60 راه را براي پژوهشهاي بعدي هموارتر كرد. محققان با كمك اين مولكول كه خواص حيرت انگيز آن هنوز در درست بررسي است، لوله هاي موئينه اي در مقياس نانو ساخته اند كه مي تواند براي ايجاد ساختارهاي مختلف در تراز يك ميليونيم متر مورد استفاده قرار گيرد. بررسي هايي كه در ابعاد نانو بر روي مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه اي را آشكار كرده است. به عنوان مثال ذرات سيليكن در اين ابعاد از خود نور ساطع مي كنند و لايه هاي فولاد در اين مقياس از استحكام بيشتري در قياس با صفحات بزرگتر اين فلز برخوردارند.
برخي شركتها از هم اكنون بهره برداري از برخي يافته هاي نانوتكنولوژي را آغاز كرده اند. به عنوان نمونه شركت آرايشي اورال از مواد نانو در محصولات آرايشي خود استفاده مي كند تا بر ميزان تاثير آنها بيفزايد. ساخت ديودهاي نوري با استفاده از مواد نانو موجب مي شود تا 80درصد در هزينه برق صرفه جويي شود. توپهاي تنيسي كه با كربن 60 ساخته شده و روانه بازار گرديده سبكتر و مستحكمتر از توپهاي عادي است. شركتهاي ديگر با استفاده از مواد نانو پارچه هايي توليد كرده اند كه با يك بار تكاندن آنها مي توان حالت اتوي اوليه را به آنها بازگرداند و همه چين و چروكهايشان را زايل كرد. با همين يك بار تكان همه گردوخاكي كه به اين پارچه ها جذب شده اند نيز پاك مي شوند. نوارهاي زخم بندي هوشمندي با اين مواد درست شده كه به محض مشاهده نخستين علائم عفونت در مقياس مولكولي، پزشكان را مطلع مي سازند.
از همين نوع مواد همچنين ليوانهايي توليد شده كه قابليت خود- تميزكردن دارند. لنزها و عدسيهاي عينك ساخته شده از جنس مواد نانو ضد خش هستند و يك گروه از محققان تا آنجا پيش رفته اند كه درصددند با مواد نانو پوششهاي مناسبي توليد كنند كه سلولهاي حاوي ويروسهاي خطرناك نظير ويروس ايدز را در خود مي پوشاند و مانع خروج آنها مي شود. مهمترين نكته درباره موقعيت كنوني فناوري نانو آن است كه اكنون دانشمندان اين توانايي را پيدا كرده اند كه در تراز تك اتمها به بهره گيري از آنها بپردازند و اين توانايي بالقوه مي تواند زمينه ساز بسياري از تحولات بعدي شود. يك گروه از برجسته ترين محققان در حوزه نانوتكنولوژي بر اين اعتقادند كه مي توان بدون آسيب رساندن به سلولهاي حياتي، در درون آنها به كاوش و تحقيق پرداخت. شيوه هاي كنوني براي بررسي سلولها بسيار خام و ابتدايي است و دانشمندان براي شناخت آنچه كه در درون سلول اتفاق مي افتد ناگزيرند سلولها را از هم بشكافند و در اين حال بسياري از اطلاعات مهم مربوط به سيالهاي درون سلول يا ارگانلهاي موجود در آن از بين مي رود.
يك گروه از محققان كه در گروهي موسوم به اتحاد سيستمهاي زيستي گرد آمده اند، سرگرم تكميل ابزارهاي ظريفي هستند كه هدف آن بررسي اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعي و بدون آسيب رساندن به اجزاي دروني سلول يا مداخله در فعاليت بخشهاي داخلي آن است. ابزاري كه اين گروه مشغول ساخت آن هستند رديف هايي از لوله ها يا سيمهاي بسيار ظريفند كه قادرند وظايف مختلفي را به انجام برسانند از جمله آنكه هزاران پروتئيني را كه به وسيله سلولها ترشح مي شود شناسايي كند. گروههاي ديگر از محققان نيز به نوبه خود سرگرم توليد دستگاهها و ابزارهاي ديگر براي انجام مقاصد علمي ديگر هستند.
به عنوان نمونه يك گروه از محققان سرگرم تكميل فيبرهاي نوري در ابعاد نانو هستند كه قادر خواهند بود مولكولهاي مورد نظر را شناسايي كنند. گروهي نيز دستگاهي را دردست ساخت دارند كه با استفاده از ذرات طلا مي تواند پروتئين هاي معيني را فعال سازد يا از كار بيندازد. به اعتقاد پژوهشگران براي آنكه بتوان از سلولها در حين فعاليت واقعي آنها اطلاعات مناسب به دست آورد، بايد شيوه تنظيم آزمايشها را مورد تجديدنظر اساسي قرار داد. سلولها در فعاليت طبيعي خود امور مختلفي را به انجام مي رسانند: از جمله انتقال اطلاعات و علائم و داده ها ميان خود، ردوبدل كردن مواد غذايي و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حياتي. يك گروه از روش تازه اي موسوم به الگوي انتقال ابر - شبكه استفاده كرده اند كه ساخت نيمه هاديهاي نانومتري به قطر تنها 8 نانومتر را امكان پذير مي سازد. هريك از اين لوله هاي بسيار ريز بالقوه مي توانند يك پادتن خاص يا يك اوليگو نوكلئو اسيد و يا يك بخش كوچك از رشته دي ان اي بر روي خود جاي دهند.
با كمك هر تراشه مي توان 1000 آزمايش متفاوت بر روي يك سلول انجام داد. براي دستيابي به موفقيت كامل بايد بر برخي از محدوديتها غلبه شود، ازجمله آنكه درحال حاضر براي بررسي سلولها بايد آنها را در درون مايعي قرار داد كه مصنوعاً محيط زيست طبيعي سلولها را بازسازي مي كند، اما يون موجود در اين مايع مي تواند سنجنده هاي موئينه را از كار بيندازد. براي رفع مشكل، محققان سلولها را درون مايعي جاي مي دهند كه چگالي يون آن كمتر است. گروههاي ديگري از محققان نيز در تلاشند تا ابزارهاي مناسب در مقياس نانو براي بررسي جهان سلولها ابداع كنند. يكي از اين ابزارها چنانكه اشاره شد يك فيبر نوري است كه ضخامت نوك آن 40 نانومتر است و بر روي نوك نوعي پادتن جا داده شده كه قادر است خود را به مولكول مورد نظر در درون سلول متصل سازد. اين فيبر نوري با استفاده از فيبرهاي معمولي و تراش آنها ساخته شده و بر روي فيبر پوششي از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگيري به عمل آورد. نحوه عمل اين فيبر نوري درخور توجه است.
از آنجاكه قطر نوك اين فيبر نوري، از طول موج نوري كه براي روشن كردن سلول مورد استفاده قرار مي گيرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهاي نور نمي توانند خود را تا انتهاي فيبر برسانند، درعوض در نزديكي نوك فيبر مجتمع مي شوند و يك ميدان نوري بوجود مي آورند كه تنها مي تواند مولكولهايي را كه در تماس با نوك فيبر قرار مي گيرند تحريك كند. به نوك اين فيبر نوري يك پادتن متصل است و محققان به اين پادتن يك مولكول فلورسان مي چسبانند و آنگاه نوك فيبر را به درون يك سلول فرو مي كنند. در درون سلول، نمونه مشابه مولكول فلورسان نوك فيبر، اين مولكول را كنار مي زند و خود جاي آن را مي گرد. به اين ترتيب نوري كه از مولكول فلورسان ساطع مي شد از بين مي رود و فضاي درون سلول تنها با نوري كه به وسيله ميدان موجود در فيبر نوري بوجود مي آيد روشن مي شود و درنتيجه محققان قادر مي شوند يك تك مولكول را در درون سلول مشاهده كنند.
مزيت بزرگ اين روش در آن است كه باعث مرگ سلول نمي شود و به دانشمندان اجازه مي دهد درون سلول را در هنگام فعاليت آن مشاهده كنند. نانو تكنولوژي همچنين به محققان امكان مي دهد كه بتوانند رويدادهاي بسيار نادر يا مولكولهاي با چگالي بسيار كم را مشاهده كنند. به عنوان مثال بلورهاي مينياتوري نيمه هاديهاي فلزي در يك فركانس خاص از خود نور ساطع مي كنند و از اين نور مي توان براي مشخص كردن مجموعه اي از مولكولهاي زيستي و الصاق برچسب براي شناسايي آنها استفاده كرد. به نوشته هفته نامه علمي نيچر چاپ انگلستان يك گروه از محققان دانشگاه ميشيگان نيز توانسته اند سنجنده خاصي را تكميل كنند كه قادر است حركت اتمهاي روي را در درون سلولها دنبال كند و به دانشمندان در تشخيص نقايص زيست عصبي مدد رساند.
از ابزارهاي در مقياس نانو همچنين مي توان براي عرضه مؤثرتر داروها در نقاط موردنظر استفاده به عمل آورد. در آزمايشي كه بتازگي به انجام رسيده نشان داده شده است كه حمله به سلولهاي سرطاني با استفاده از ذرات نانو 100برابر بازده عمل را افزايش مي دهد. محققان اميدوارند در آينده اي نه چندان دور با استفاده از نانو تكنولوژي موفق شوند امور داخلي هر سلول را تحت كنترل خود درآورند. هم اكنون گامهاي بلندي در اين زمينه برداشته شده و به عنوان نمونه دانشمندان مي توانند فعاليت پروتئينها و مولكول دي ان اي را در درون سلول كنترل كنند. به اين ترتيب نانو تكنولوژي به محققان امكان مي دهد تا اطلاعات خود را درباره سلولها يعني اصلي ترين بخش سازنده بدن جانداران به بهترين وجه كامل سازند.
من مي خواهم بدانم خدا چگونه اين جهان را خلق كرده است . علاقه اي به اين يا آن پديده ندارم . در طيف اين يا آن عنصر لطفي نمي بينم . من ميخواهم انديشه هاي او را بدانم باقي جزييات است