نانوفناوری چیست؟

یک نانومتر یک میلیاردیم متر است و نانومواد به موادی با ابعاد 1 تا 100 نانومتری گفته می شود. علم و فناوری نانو به خواص  دسته ای از اتم ها می پردازد که حداقل از ابعاد 1 نانومتر برخوردار هستند.
فناوری نانو علم بررسی مواد درسطوح اتمی و مولکولی است. خواص مواد در این مقیاس با مقیاس های بزرگتر کاملا متفاوت است. این فناوری به طراحی، تعیین خواص، تولید ساختارها، وسایل و سیستم هایی با شکل و اندازه نانومتری می پردازد.

امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman)، برنده جایزه نوبل فیزیک مطرح شد. فاینمن طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول ومبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی‌کند. وی اظهار داشت که می‌توان با استفاده از ماشینهای کوچک ماشینهایی به مراتب کوچکتر ساخت سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد.


ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه‌ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت، واکنشهای شیمیایی، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده‌آل می‌سازد. سرامیکهای نانوساختاری غالبا سخت‌تر و غیرشکننده‌تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می‌کنند.
مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است بر مسیر علم و تکنولوژی در زمینه های غیرقابل پیش بینی تأثیر بگذارد.


                


نسبت سطح به حجم زیاد در نانومواد سبب افزایش احتمال واکنش پذیری مواد در این ابعاد می شود. برای درک بهتر مفهوم این  پدیده به مثال ذیل توجه کنید. وقتی مکعبی با ابعاد 1 سانتیمتر داشته باشیم سطح جانبی این مکعب6 سانتیمتر 2 است. حال اگر این مکعب با مکعب های  پر شود  1000 قطعه یخ برای پر کردن این مکعب استفاده می شود که سطح جانبی هر قطعه یخ6 میلیمتر است یعنی مساحت جانبی کل قطعات یخ 60 سانتیمتر می شود و اگر همین مکعب بزرگ با یخ  1 میلیمتر پر شود مساحت کلی این قطعات 60 میلیون سانتیمتر می شود.


                


روشهای سنتز نانومواد:
بطور کلی سه دیدگاه کلي براي توليد مواد نانو ساختار ارائه شده است.

1- روش بالا به پایین

در روش اول که به روش از بالا به پايين مرسوم است، مواد حجيم با استفاده از ابزارهای ویژه به مواد ريزتر و در نهايت به مواد نانومتري تبديل می شوند. روش های تغییر شکل SPD و یا ليتوگرافي که در صنايع الکترونيک کاربرد وسيعي دارد، از جمله اين روش ها هستند

2- روش میانی

روشهایی که در این طبقه بندی قرار می گیرند عبارتند از آلیاژسازی مکانیکی، ماشین کاری در بعد ماکرو و غیره. به عنوان مثال در روش آلياژ سازي مكانيكی برای شروع فرآیند ساخت از پودرهای میکرومتری استفاده می گردد و در ادامه به كمك آسياب مکانیکی، ذرات پودر بصورت نانو ذرات یا نانو ساختار ها تبديل مي گردد.

3- روش پایین به بالا

در این روش ها مواد نانو با استفاده از به هم پيوستن بلوك هاي سازنده مانند اتم ها و مولكول ها و قرار دادن آنها در كنار يكديگر و يا استفاده از خود آرايي توليد مي گردند. خود آرايي عبارت است از طراحي مولكول ها و ابر مولكول ها كه اساس تشكيل آنها مكمل بودن شكل ساختاري است. تکنيک هاي سل-ژل و رسوب دهي از فاز بخار در اين تقسيم بندي جاي مي گيرند.