علوم محاسباتی و علم نانو

یکی از کاربردی ترین و مولدترین زمینه ها در علوم محاسباتی، کاربرد آن در شاخه های علوم مولکولی و نانوفناوری است. این زمینه ها در کنار هم و در کنار علومی چون بیولوژی مولکولی ، ژنتیک مولکولی، فناوری اطلاعات و علوم شناختی ارکان انقلاب صنعتی-علمی را تشکیل می دهند.

اشتراک بین این ۴ رکن در آینده نزدیک ،به خلق فناوری همگرای فوق العاده ای منجر می شود که بوجود آمدن سیستم ها و ابزار و مواد هوشمندی را نوید می دهد؛ که ازپایین به بالا، اتم به اتم و مولکول به مولکول چیده شده و این در بر دارنده تمام کاراکترها، عملکردها و مکانیزم های پیچیده در سیستم های هوشمند زنده مانند حافظه، تعمیر خود به خود، تکثیربرنامه ریزی شده بی نقص، خود چیدمانی و خود سازماندهی می‌باشد.
همگرایی در مقیاس نانو رخ می دهد؛ جایی بنیادین که در آنجا بلوک های ساختمانی پایه، اعم از فیزیکی، بیلوژیکی و مواد هوشمند در کنار هم قرار می گیرند. نانوساختارها (یعنی اندازه ای ب

ین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر) چیده می شوند و قوانین میکروسکوپی چیدمان، ساختار قرارگیری زیر لایه ها را کنترل می کنند. در نهایت علوم محاسباتی و فناوری نانو با هم دانشی عالی را برای دستکاری و اصلاح ساختاری مواد در سطوح اتمی و هسته ای، بوجود آورده و چگونگی امکان کنترل کامل روی شکل گیری، عملکرد و خواص آنها را به عنوان مواد جدید هوشمند در اختیار ما می گذارند. باکمک علوم نانو محاسبات اکنون می توانیم روی یک تک اتم در یک سیستم پیچیده مولکولی سوار شده و به بررسی تعاملات ذرات آن بپردازیم، نظربه اینکه این سیستم نانومتری می تواند جامد، سیال، گاز، یک پروتئین DNA و یا یک ویروس باشد که در فاز خود از یک میکرو حالت به میکرو حالتی دیگر سویچ کرده و نتایج محاسباتی معنی داری را برای خواص قابل مشاهده بدست دهد.
مثال این آزمایش مفید در تصاویر زیر آمده؛ جایی که توزیع یک شکافت دینامیک در یک لایه اتمی به تصویر کشیده شده است.
رنگ ها نشان دهنده فشار در تراز مولکولی هستند بدین ترتیب که رنگ آبی کمترین و رنگ قرمز بیشترین فشار را نشان می دهد. موتورهای پروتئینی برائونی که از انواع آن می توان کینسین ها و میوسین ها(انتقال دهنده های غذا به داخل سلول های بدن) را نام برد و موتور چرخنده ATPase که برای سلول ها تولید سوخت ATP می کند ،جزسیستم هایی هستند که در چندین بخش دچار تغییر شده اند و بر اساس دینامیک لانژوین بهترین مثال برای کاربرد مدل سازی م

حاسباتی در سیستم های نانو بیولوژیکی هستند.

شبیه سازی در مقیاس های بزرگ در بخش نانو هم اکنون در کشورهای آمریکا، ژاپن و اروپا در حال انجام است. علاوه بر شبیه سازی مبتنی بر دینامیک کلاسیک، ما اکنون شاهد وقوع انفجاری در کاربردهای کوآنتم مکانیکی بر پایه روش های شبیه سازی برای طراحی مواد جدی

د وسیستم های کوچک که شامل چدین تن اتم می باشند هستیم. وقتی شبیه سازی انجام می شود داده های خروجی به سادگی به چشم می آیند و دیدی عمیق را نسبت به عمل شبیه سازی در اختیار محققان قرار می دهند. به عنوان یک نتیجه ابزار بصری در حال ورود به انقلابی در کاربردهای خود می باشند. دید خوب نسبت به نتایج، به ما امکان تصحیح فیزیک پایه را بوسیله دستیابی سریع به تغییر شکل های تحمل شده توسط سیستم می دهد.
در سطوح بین المللی علوم محاسباتی افق های جدیدی را برای کشورهای در حال توسعه بوسیله منابع و تعدیل مصارف روشن کرده است تا بتوانند در سطح جهانی نقش آفرین باشند. در ایران انستیتو تحقیقات علوم پایه (IPM) که در سال ۱۹۸۹ تاسیس شد، موسسه پیشگام در این زمینه بوده و در چندین شاخه از علوم پایه مانند فیزیک پلاسما، علوم نانو، پردازش تصویر، ریاضیات محاسباتی و مدل سازی پدیده ها در فیزیک ذرات با استفاده از داده های CERN فعالیت می کند. ما اکنون از این شادمان هستیم که می بینیم علوم محاسباتی در ایران با استقبال از سوی مراکز علمی همچون دانشگاه ها روبرو شده و در حال تبدیل به شاخه ای مستقل است.

جلبک ها درخدمت نانوگياه پزشکي
جلبک ها با قدمتي بالغ بر ۴۰ ميليون سال در مقايسه با ديگر رستني ها توانسته اند مقام نخست را از نظر توليد انرژي و همچنين مواد تجديدشونده بويژه در دنياي نانو، کسب کنند.

نانولوله های کربنی؛ خواص و کاربرد
مواد ساخته شده از نانو لوله های کربنی می توانند به طور ریشه ای و پایه ای و به طرز اساسی جرم ساختاری را کاهش دهند, وسایل الکتریکی مورد استفاده را ریزتر و کوچکتر بسازند و مصرف انرژی را نیز کم کنند.

نانوسرامیک قسمت اول

نانوفناوری را هم از نظر شاخه های علمی و فنی آن و هم از نظر کاربردهای صنعتی می توان دسته بندی نمود که یکی دیگر از آنها نانوسرامیک ها هستند.

نانوپودر ه
o نانوفناوری را هم از نظر شاخه های علمی و فنی آن و هم از نظر کاربردهای صنعتی می توان دسته بندی نمود که یکی از آنها ساخت نانوپودرهاست.

نانوسیم ها و درمان سرطان پروستات
o سرطان پروستات عبارت است از وجود سلولهای سرطانی در پروستات که به علت افزایش ترشح اندروژن و غدد فوق کلیوی رخ داده و باعث انسداد در دستگاه ادراری می شود.

نانوفناوری و کروماتوگرافی
o کروماتوگرافي راهي است براي تشخيص اجزا در ابعاد نانومتري، با دقتي در حد و اندازة مولکولي و مدتها پيش از شکلگيري فناوري نانو، براي شناسايي مواد به کار ميرفت.

نانو ربات های سه بعدی در لباس سربازان ضد سرطان
o در این مقاله به بررسی چگونگی عملکرد فناوری نانو در پزشکی پرداخته شده است.

درآمدی بر نانو ذرات
o نانوذرات از ده ها یا صدها اتم یا مولکول و با اندازه ها و مورفولوژی های مختلف (آمورف، کریستالی، کروی شکل، سوزنی شکل و …) ساخته شده است.
کاربرد نانو مواد در صنعت بتن
o همانطور که می دانیم نانوفناوری دانشی میان رشته ای است و در صنایع مختلف از جمله ساختمان کاربرد دارد که در این مقاله به بررسی کاربرد آن در ساخت بتن می پردازیم.
علوم محاسباتی و علم نانو
o انقلاب علمی پیش روی ما در حال پی ریزیست و در این راستا علوم نانو و علوم محاسباتی دو اساس مهم را تشکیل می دهند، از این رو بررسی

ارتباط آنها مهم می نماید.
علوم محاسباتی، سومین شاخه از پژوهش
o وقتی یکی از برترین ژورنال های ریاضی جهان به نام Mathmatical Intellingencer را که در سال ۲۰۰۷ در زوریخ کشور سوئیس به چاپ رسیده است ورق می زنیم، به مقاله ای بر می خوریم که نویسنده آن یک دانشمند ایرانی به نام پروفسور هاشم رفیع تبار است.
نانوکامپوزیت ها
o کامپوزیت ترکیبی است که از لحاظ ماکروسکوپ

ی از چند ماده متمایز ساخته شده باشد، به طوری که این اجزاء به آسانی از یکدیگر قابل تشخیص باشند.
نانو مواد و دسته بندی آنها قسمت دوم
o قسمت دوم این مقاله به معرفی هریک از انواع نانومواد می پردازد.
نانوپزشکی
o همانطور که می دانیم نانوفناوری یک علم میان رشته ای است و پزشکی یکی از زمینه هایی است که نانوفناوری نقش متحول کننده ای در آن داشته و در آینده نیز بیشتر خواهد داشت.
نقش نانوفناوری در توسعه صنعت مغناطیس
o یکی از حوزه های نانو که انتظار می رود اثر فراوانی بر پیشرفت صنعت داشته باشد مغناطیس است .
نانو مواد و دسته بندی آن ها
o نقش مهم نانو مواد در زندگی امروز و لزوم معرفی آن مارا بر آن داشت تا به معرفی این دسته از مواد بپردازیم.
فناوری نانو و خودروهای امروز
o گوشه ای از تاثیرات فناوری نانو در صنعت خودرو…
نانوبیو/بیونانوفناوری چیست؟

o نانوبيوفناوري در واقع محل تلاقي مهندسي زيستي و غيرزيستي براي حل مشکلات جدي بيولوژيکي …
نانوالکترونیک
o نانو الکترونیک یکی از پرکاربردترین شاخه های فناوری نانو می باشد که در سال های اخیر پیشرفت زیادی داشته و به کمک شاخه های دیگر علم آمده است.
محصولات و بازار فناوری نانو
o معرفی محصولات تولیدی برتر سال ۲۰۰۵ با بهره

گیری از علم نانو
کوچک زیباست
o نانوفناوری از یک کلمه یونانی به معنی کوچک تر از اندازه معمول گرفته شده است.
نگاهی به روند نانوفناوری و کاربردهای آن
o در اين مقاله به معرفي مختصر فناوري نانو و نگاهي به کاربردها و اقسام محصولات آن پرداختيم.
دارورسانی وفناوری نانو
o مهندسي ذرات و دارو رساني نوين از مهم ترين فصل هاي مشترك دارو رساني با فناوري نانو است، به علت پيشرفت در روندهاي ساخت ذرات و فرمولاسيون هاي دارويي امكان دارو رساني فرآورده هاي جديد كه عمدتا از نوع پپتيدها و پروتئين ها مي باشند امكان پذير شده است.
o نانوتكنولوژي (بخش سوم – كاربرد نانو در صنايع سنگين، فناوري اطلاعات و كالاهاي مصرفي)
– مواد سبك‌تر و با استحكام بيشتر كاربردهاي وسيعي در سازه‌هاي حمل و نقل، هوانوردي و نيز در فضانوردي دارند. – در فناوري اطلاعات نوين، دستگاههاي الكتريكي آنالوگ قديمي به وسيله‌ي دستگاه‌هاي الكترونوري يا نوري جايگزين مي‌شوند. زيرا اين دستگاه‌ها به ترتيب پهناي باند و ظرفيت بيشتري نسبت به دستگاه‌هاي قبلي دارند. – نانوتكنولوژي به سرعت بازار كالاهاي مصرفي را با توليد محصولاتي با كارايي‌هاي نوين تحت سلطه‌ي خود در مي‌آورد.
o مطلب قبلی (نانوتكنولوژي در پزشكي، شيمي و انرژي)
o صفحه‌ی اصلی معرفی علوم جدید
o كاربرد نانو در صنايع سنگين
o برخي كاربردهاي قطعي و اجتناب‌ناپذير نانوتكنولوژي در صنايع سنگين است:
o هوانوردي
o مواد سبك‌تر و با استحكام بيشتر كاربردهاي وسيعي در سازه‌هاي هوانوردي و نيز در فضانوردي دارند. زيرا در هر دو مورد وزن شاخص مهمي در فرآيندها و دستگاه‌هاي هوانوردي و فضانوردي است.
o پالايش‌گاه‌ها
o با استفاده از كاربردهاي نانوتكنولوژي محصولات پالايش‌گاه‌ها (نظير فولاد و آلومينيوم) با خلوص بيشتري توليد خواهند شد.
o صنعت حمل و نقل
o مواد سبكي كه در عين حال از استحكام خوبي هم برخوردار باشند، در صنعت حمل و نقل نيز به‌كار گرفته مي‌شوند. وسايلي كه از اين مواد ساخته شده باشند، هم سرعت بيشتري دارند و هم از امنيت بيشتري برخوردارند.
o سازه‌هاي ساختماني
o بتن يكي از مهم‌ترين سازه‌هاي ساختماني است كه هرچه مقاومت و نفوذپذيري آن بالاتر باشد، ‌مرغوب‌تر است. با اضافه كردن نانوذرات ويژه‌

اي به سنگ‌هاي متخلخل بتن و پخش يكنواخت اين ذرات مي‌توان بتني با مقاومت بالا، نفوذپذيري كم و البته به طور قابل‌ملاحظه اي سبك توليد كرد.
o كاربردهاي نانو در فناوري اطلاعات و ارتباطات
o دستگاه‌هاي نيمه‌رساناي جديد
o دستگاه‌هايي كه ساختار آنها بر اسپينوترنيك مبتني است نمونه‌اي از به‌كارگيري نانوتكنولوژي در صنعت ارتباطات و فناوري اطلاعات است. مقسي نام دارد. اين مقاومت مي‌تواند به طور قابل ملاحظه‌اي در اشياء نانومقياس تقويت شود. اين مقاومت مغناطيسي كه به GMR موسوم است ميزان چگالي ذخيره‌اي داده‌ها را در ديسك سخت افزايش مي‌دهد.
o نوع ديگري از مقاومت مغناطيسي، مقاومت مغناطيسي تونل‌زن (TMR) است و به دليل وابستگي اسپين الكترون‌ها به تونل‌زني آن الكترون از لايه‌هاي فرومغناطيس مجاور اتفاق مي‌افتد.
o اثرات GMR و TMR هردو مي‌توانند در ساخت يك حافظه‌ي اصلي غير فرار براي كامپيوترها مورد استفاده‌ي علمي قرار گيرند. چنين كاربردي در ساختار حافظه دسترسي تصادفي مغناطيسي (MRAM) ديده مي‌شود.
o در فناوري اطلاعات نوين، دستگاههاي الكتريكي آنالوگ قديمي به وسيله‌ي دستگاه‌هاي الكترونوري يا نوري جايگزين مي‌شوند. زيرا اين دستگاه‌ها به ترتيب پهناي باند و ظرفيت بيشتري نسبت به دستگاه‌هاي قبلي دارند.
o در اين عرصه بلورهاي فوتونيك و نقاط كوانتومي دو موضوعي هستند كه نتايج تحقيقات در باره‌ي آنها بسيار اميدبخش است.
o بلورهاي فوتونيك موادي هستند با يك متغيير تناوبي در شاخص انكساري با يك شبكه كه نصف طول‌موج نوري است كه مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
o اين بلورها شبيه نيمه‌رساناها عمل مي‌كنند، با اين تفاوت كه نيمه‌رساناها با الكترون‌ها سروكار دارند ولي اين بلورها با نور و فوتون‌ها.
o كامپيوترهاي كوانتمي
o تمام دستاوردهاي جديد در زمينه‌ي كامپيوتر از قوانين كوانتم براي كامپيوترهاي كوانتمي جديد استفاده مي‌كند. اين كامپيوترها سبب كوتاه شدن زمان انجام الگوريتم مي‌شوند.
o كالاهاي مصرفي
o نانوتكنولوژي به سرعت بازار كالاهاي مصرفي را با توليد محصولاتي با كارايي‌هاي نوين تحت سلطه‌ي خود در مي‌آورد:

o مواد غذايي
o نانوتكنولوژي در زمينه‌ي توليد، فناوري و بسته‌بندي محصولات غذايي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. فرآيند پوشش توسط نانوكامپوزيت‌ها مي‌تواند صنعت بسته‌بندي غذاها را دگرگون كند. اين روش بدين ترتيب انجام مي‌شود كه عوامل ضد ميكروب به طور مستقيم در سطح لايه‌ي پوشش قرار مي‌گيرند. نانوكامپوزيت‌ها مي‌توانند گذردهي گاز از ميان فيلترهاي مختلف را به فراخور شرايط و برحسب نياز براي محصولات مختلف افزايش يا كاهش دهند. ضمنا مي‌توانند ويژگي هاي مكانيكي و مقاومت در برابر گرما را بهبود بخشند و نيز

ميزان عبور اكسيژن را كاهش دهند.
o محصولات خانگي
o برجسته‌ترين كاربرد فناوري اطلاعات توليد شيشه‌ها يا سراميك‌هايي با سطوح خودتميزكن (Self-Cleaning) است.
o ذرات نانو سراميك همواري و مقاومت گرمايي ابزارهاي متداول خانگي را بهبود مي‌بخشد.
o نور
o نانواپتيك امروزه مي‌تواند دقت انواع اعمال جراحي بر روي چشم به كمك ليزر را افزايش دهد.
o منسوجات
o با استفاده از نانوالياف لباس‌هاي ضدآب، ضدلك و ضد چروك توليد مي‌شود. چنين لباس‌هايي نياز به شستشوي كمتري و نيز نسبت به لباس‌‌هاي معمولي با آب با دماي كمتري شسته مي‌شوند
علمي زيبا جذاب و هيجان انگيز
o دربارة فناوري نانو چه مي‌دانيد؟
o تاريخچه
o اولين جرقه فناوري نانو در سال ۱۹۵۹ زده شد. در آن سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان “There is plenty room at the bottom” ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. اما واژه فناوري‌نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال ۱۹۷۴ مطرح گرديد. فناوري نانو كه از آن به عنوان “انقلاب صنعتي دوم” ياد مي‌كنند با صراحت تمام شروع شده است و سرانجام تمامي ابعاد زندگي ما را تحت تاثير قرارخواهد داد. اين فناوري به سرعت در بسياري از جبهه‌ها در حال پيشرفت است و به نظر مي‌رسد سريعاً پويايي برخي از بزرگترين صنايع ما از فناوري اطلاعات گرفته تا توليد انرژي و هوا

فضا را تحت تاثير قرار خواهد داد.
o فناوري‌نانو نسبت به فناوري‌هاي ديگر وجوه دولتي بيشتري را به خود جلب كرده است. در كل دولت‌ها سالانه حدود سه ميليارد دلار روي فناوري‌نانو سرمايه‌گذاري مي‌كنند و هر ساله تلاش جديدي از سوي آمريکا ، اروپا و ژاپن براي عقب نگه داشتن رقبا مشاهده مي‌شود.برآورد مي‌شود که مخارج R&D مشارکتي در حد اين وجوه عمومي مي‌باشد و بنابراين روي هم رفته سالانه ۵ الي ۶ ميليارد دلار بر روي فناوري‌نانو هزينه مي‌

شود.عموما بر روي اين موضوع که فناوري‌نانو بازار بزرگي خواهد بود توافق وجود دارد. بنياد ملي علوم آمريکا تا سال ۲۰۱۵ يک تريليون دلار براي آن برآورد مي‌کند ، در حالي که هيتاچي تخمين مي‌زند که بازار ژاپن به تنهايي مي‌تواند تا سال ۲۰۱۰ به ۳۰۰ ميليارد دلار برسد.
o بر طبق گزارشي كه ستاد توسع

ه فناوري‌نانو به تازگي منتشر كرده است كشور آمريكا با انتشار ۱۱۶۲۷ مقاله فناوري نانو به عنوان كشور پيشرو در اين زمينه شناخته شده است. چين و ژاپن با ۸۸۰۷ و ۵۴۳۷ مقاله بعد از آمريكا در رده‌هاي دوم و سوم قرار دارند. با توجه

به سرمايه‌گذاري چين در زمينه فناوري‌نانو اين كشور در سال ۲۰۰۹ آمريكا را پشت سر خواهد گذاشت و به عنوان كشور داراي بيشترين مقالات فناوري نانو در دنيا شناخته خواهد شد. از نظر ميزان سرانه سرمايه‌گذاري در دنيا كشور تايوان با سرانه سرمايه‌گذاري ۴۰/۹ دلار كه تقريباً دو برابر آمريكا است در جهان پيش‌‌تاز مي‌باشد.
o تعريف فناوري نانو
o فناوري نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. اما تعريف دقيق‌تري از آن عبارت از ساخت ودستكاري هدفمند ساختارهاي مصنوعي با اندازه كنترل شده در مقياس ۱ تا ۱۰۰ نانومتر و ترجيحاً ۲ تا ۵۰ نانومتر مي‌باشد.اگر بخواهيم احساس فيزيكي از نانو داشته باشيم مي‌توان گفت كه يك نانومتر قطر موي انسان مي‌باشد. از رويكردي ديگر يك نانومتر برابر قطر۱۰ اتم هيدروژن و يا ۵ اتم سيليسيم مي‌باشد.
o
o برنامه ملي پيشگامي نانوفناوري آمريكا فناوري نانو را به صورت زير تعريف مي‌كند:
o «توسعه تحقيقات و فناوري در سطوح اتمي، مولكولي و ماكرومولكولي با طول تقريبي از ۱ تا ۱۰۰ نانومتر به منظور فراهم آوردن شناخت اصولي از پديده‌ها و مواد در مقياس نانو و با هدف ايجاد و استفاده از نانوساختارها، قطعات و سيستم‌هايي كه به خاطر اندازه كوچك و يا متوسط خود داراي خواص و عملكردهاي جديدي هستند.»
o به طور كلي تأثيرات اجتماعي فناوري‌نانو در موارد ذيل احساس مي‌شود:
o 1. محصولات صنعتي و مصرفي به دليل كارآيي بسيار بالاي نانومواد و نانوساخت به طور پيوسته كوچكتر، بادوام‌تر، هوشمندتر، سريع‌تر و ارازن‌تر خواهند شد.
o 2. مراقبت‌هاي بهداشتي بيشتر در دسترس قرار گرفته و ارزان‌تر خواهند بود و در جلوگيري از بيماري‌ها ،جايگزيني اعضاي بدن و افزايش طول عمر مؤثرتر واقع خواهند شد. دارو‌هاي جديد و ابزارهاي تشخيصي بهتري وارد بازار خواهند شد.
o 3. هوشمندي دروني را در همه جا مي‌توان حس كرد و هر كسي در هر جا و هر زماني در دسترس خواهد بود.
o 4. مشاغل مختلف، كاركنان خود را ملزم به يادگيري مهارت‌هاي جديد مي‌كنند، تا بتوانند خود را در يك واقعيت اقتصادي جديد بر مبناي فناوري و محصولات نانوحفظ كنند.
o 5. آموزش براي بيان پيشرفت‌هاي سريع صنايع نانو، نياز به تغيير و تحول خواهد داشت.
o 6. نانوانرژي مي‌تواند اجسامي تميزتر و مقرون به صرفه‌تر از نظر سوخت به وجود آورد.
o 7. توليد مواد غذايي ارزان و مقوي، مشكلات فقر غذايي جهان را ريشه‌كن خواهد ساخت.
o 8. اقتصاد متكي بر دارائي مجازي يك جامعه كه تحت سلطة صنعت نانوفناوري مي‌باش

 

د، سريعاً به آن دسته از افراد و سازمان‌هايي كه مالكيت معنوي خود را در اين تكنولوژي نو حفظ كرده‌اند، سود اعطا خواهد كرد.
o همگرايي فناوري نانو با سه فناوري قدرتمند قرن ۲۱ يعني رايانه‌ها، شبكه‌ها و فناوري زيستي باعث مي‌شود تا انتخاب‌هاي جديد و قدرتمندي كه هرگز در هيچ جامعه بشري تجربه نشده است در تاريخ زندگي بشر به وجود آيد.
o بر گرفته از سايت تخصصي فناوري نانو به آدرس
o نانوتكنولوژي (بخش دوم – نانو در پزشكي، شيمي و انرژي)
o – مواد نانو متخلخل نمونه‌اي از موادي هستند كه در‌حالي‌كه از ملكول‌هاي كوچك دارو ونگه‌داري مي‌كنند، آن‌هاي را به محل موردنظر كه از پيش تعيين شده، انتقال مي‌دهند … – روش‌هاي كاتاليز و فيلتراسيون (تصفيه) شيميايي دو مثال برجسته از زمينه هايي هستند كه نانوتكنولوژي همواره در آن‌هاي موثر بوده است … – نانوتكنولوژي بازده تبديل انرژي را به كمك استفاده از نانوساختارهايي با پيوستاري از شكاف‌هاي انرژي، افزايش مي‌دهد.
o مطلب قبلی (نانوتكنولوژي – معرفي)
o صفحه‌ی اصلی معرفی علوم جدید
o مطلب بعدي (نانو در صنايع، فناوري اطلاعات و …) كاربردهاي نانو در پزشكي
o در پزشكي و زيست‌شناسي، ويژگي‌هاي منحصر به فرد نانومواد به منظورهاي مختلفي به كار گرفته مي‌شوند. واژه‌هايي نظير نانوتكنولوژي زيست‌داروها،‌ بيونانوتكنولوژي و نانوپزشكي براي توصيف اين دانش تلفيقي به‌كار مي‌روند.
o كارآيي ساختارها و مولكول‌هاي زيستي هنگامي كه نانومواد به آن‌ها اضافه مي‌شوند،‌افزايش مي‌يابد. مقياس اندازه‌ي نانومواد در حدود مقياس ساختارها و مولكول‌هاي زيستي است. بنابراين نانو مواد مي‌توانند براي كاربردها و تحقيقات زيست‌پزشكي هم در محيط‌هاي طبيعي

و هم در محيط‌هاي مصنوعي به‌كار گرفته شوند.
o تركيب در زمينه‌ي نانومواد و زيست‌شناسي به ايجاد و توسعه‌ي ابزارهاي تشخيصي، عامل‌هاي هم‌سنجي ابزارهاي تحليل، كاربردهاي درمان فيزيكي و حامل‌هاي تحويل دارو و … م
o تحويل دارو
o
o كل مصرف دارو و نيز عوارض جانبي آن به‌وسيله‌ي جاي‌گزيني مناسب حامل فعال دارو صرفا در موضع درد و محل تمركز بيماري به طور قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. اين دسترسي انتخابي به محل مورد نظر، هزينه‌هاي مادي و نيز رنج‌هاي انساني بسياري را كاهش مي‌دهد. مواد نانو متخلخل نمونه‌اي از موادي هستند كه در‌حالي‌كه از ملكول‌هاي كوچك دارو نگه‌داري مي‌كنند، آن‌ها را به محل موردنظر كه از پيش تعيين شده، انتقال مي‌دهند.
o روش ديگري براي كاهش مصرف دارو به‌كارگيري سيستم‌هاي الكترومكانيكي كوچك است.هدف از بكارگيري اين سيستم‌ها، آزاد كردن فعال داروهاست. مثلا از اين روش براي درمان سرطان به‌وسيله‌ي نانوذرات آهن يا پوسته‌هاي طلا استفاده‌مي‌شود.
o مهندسي بافت
o نانوتكنولوژي (بخش سوم – كاربرد نانو در صنايع سنگين، فناوري اطلاعات و كالاهاي مصرفي) – مواد سبك‌تر و با استحكام بيشتر كاربردهاي وسيعي در سازه‌هاي حمل و نقل، هوانوردي و نيز در فضانوردي دارند. – در فناوري اطلاعات نوين، دستگاههاي الكتريكي آنالوگ قديمي به وسيله‌ي دستگاه‌هاي الكترونوري يا نوري جايگزين مي‌شوند. زيرا اين دستگاه‌ها به ترتيب پهناي باند و ظرفيت بيشتري نسبت به دستگاه‌هاي قبلي دارند. – نانوتكنولوژي به سرعت بازار كالاهاي مصرفي را با توليد محصولاتي با كارايي‌هاي نوين تحت سلطه‌ي خود در مي‌آورد.
o 1386/11/6 تعداد بازدیدها : ۴۸۵
o پرسش و پاسخ (۰)
o ________________________________________
o نانوتكنولوژي (بخش دوم – نانو در پزشكي، شيمي و انرژي) – مواد نانو متخلخل نمونه‌اي از موادي هستند كه در‌حالي‌كه از ملكول‌هاي كوچك دارو ونگه‌داري مي‌كنند، آن‌هاي را به محل موردنظر كه از پيش تعيين شده، انتقال مي‌دهند … – روش‌هاي كاتاليز و فيلتراسيون (تصفيه) شيميايي دو مثال برجسته از زمينه هايي هستند كه نانوتكنولوژي همواره در آن‌هاي موثر بوده است … – نانوتكنولوژي بازده تبديل انرژي را به كمك استفاده از نانوساختارهايي با پيوستاري از شكاف‌هاي انرژي، افزايش مي‌دهد.
o نانوتكنولوژي (بخش اول – معرفي)
o نانو تكنولوژي را مي‌توان بسط قوانين دانش‌هاي موجود در ابعاد نانو يا حتا طرح‌ريزي جديد دانش‌هاي موجود با روي‌كردي نوين دانست.

o بیوفیزیک بيوفيزيك‌دانان سعي مي‌كنند بفهمند كه : مغز چگونه اطلاعات را پردازش و ذخيره‌سازي مي‌كند؟، قلب چگونه خون را به داخل رگ‌ها پمپ مي‌كند؟، ماهيچه‌ها چگونه منقبض مي‌شوند؟، گياهان چگونه در فر‌آيند فتوسنتز نور را جذب مي‌كنند؟، ژن‌ها چگونه روشن وخاموش(فعال وغير‌فعال) مي‌شوند؟، وبسياري پرسش‌هاي ديگر ….
o گزين درمان‌هاي متعارف امروزي نظير پيوند عضو، القاء مصنوعي و .. مي‌شود.
o بخشي از عمليات مهندسي بافت استفاده از نانومواد براي تكثير سلول‌هاي برانگيخته به روش مصنوعي است.
o بايد توجه كرد كه راه‌بردها و دستاوردهاي مهنديسي بافت،‌ بايد در چارچوب موازين اخلاقي قرار داده شود. به همين منظور بحث‌هاي گسترده‌اي در سطح بين‌المللي مطرح است و به تدريج قوانين متعددي در اين زمينه به تصويب مي‌رسد.
o كاربردهاي نانو در شيمي
o روش‌هاي كاتاليز و فيلتراسيون (تصفيه) شيميايي دو مثال برجسته از زمينه هايي هستند كه نانوتكنولوژي همواره در آن‌هاي موثر بوده است.
o همان‌طور كه مي‌دانيم تركيب مواد مختلف،‌فر‌اورده‌هاي جديدي با ويژگي‌هاي متفاوت شيميايي ( و اگر بتوانيم فرآيند واكنش را به نوعي كنترل كنيم موادي با ويژگي‌هاي متفاوت و مناسب )‌توليد مي‌كند.
o بنابراين به اين معنا شيمي در حقيقت با دانش نانو ارتباطي نزديك دارد.
o به طور مختصر، شيمي نانومواد جديدي توليد مي‌كند. به يك معني همه‌ي تركيبات شيميايي مي‌توانند توسط نانوتكنولوژي توضيح داده شوند.
o كاتاليز
o سودمندي استفاده از نانومواد به عنوان كاتاليزگرهاي شيميايي به‌دليل نسبت بزرگ سطح به حجم اين مواد است. نانوذرات مي‌توانند در كاتاليز در سلول‌هاي سوختي، مبدل‌هاي كاتاليك و حتي ابزارهاي كاتاليز نوري به‌كار گرفته شوند.
o فيلتراسيون (تصفيه)
o نانوشيمي در فرآيند تصفيه فاضلاب‌ها، تصفيه‌ي هوا، در دستگاه‌هاي ذخيره‌سازي انرژي و … نقش مهمي بازي مي‌كند.
o روش‌هاي مكانيكي و شيميايي مي‌توانند براي تكنيك‌هاي تصفيه مورد استفاده قرار گيرند. يكي از اين مراحل تصفيه استفاده از غشاهايي با سوراخ‌هايي به اندازه‌ي مناسب است، به‌وسيله‌ي اين روش مايع در ميان غشا فشرده مي‌شود. غشاهاي نانومتخلخل براي تصفيه‌ي مكانيكي مي‌توانند از نانولوله‌ها تشكيل شوند و منافذي بسيار كوچك،‌ حتي كوچك‌تر از ۱۰ نانومتر داشته باشند.
o اساسا نانو تصفيه براي تفكيك يون‌ها و جداسازي سيالات به‌كار گرفته مي‌شود.
o نانوذرات مغناطيسي روشي كارآمد و موثر براي زدودن آلاينده‌هاي فلزهاي سنگين از فاضلاب‌ها به كمك استفاده از شگرد جداسازي مغناطيسي است.
o استفاده از ذرات نانومغناطيس، بازده جذب آلاينده‌ها را افزايش مي‌دهد و نسبت به روش‌هاي سنتي تصفيه، ارزان‌تر است.
o كاربردهاي نانو در انرژي
پيشرفته‌ترين طرح‌هاي نانوتكنولوژي كه به نوعي به انرژي مربوط‌اند عبارت‌اند از:
o ذخيره‌سازيف تبديل، توليد بهينه بوسيله‌ي كاهش آهنگ فرآيندها و مواد، صرفه‌جويي انرژي (به عنوان مثال به وسيله‌ي عايق‌سازي گرمايي بهتر) و منابع انرژي تجديد‌پذير پيشرفته.
o كاهش مصرف انرژي
o روشي عملي براي كاهش مصرف انرژي،‌عايق‌بندي بهتر سيستم‌هاست.
o اين كار با استفاده از سيستم‌هاي كارآمدتر سوخت و روشنايي، است

فاده از مواد سبك‌تر با استحكام بيشتر در صنعت حمل و نقل و … قابل حصول است.
o لامپ‌هاي متداول امروزي صرفا حدود ۵ درصد انرژي الكتريكي را به نور تبديل مي‌كنند. دستاوردهاي نانوتكنولوژي نظير ديودهاي گسيل نوري (LED) به كاهش شديد مصرف انرژي در وسايل روشنايي ‌زا مي‌انجامد.
o افزايش كارآيي توليد انرژي

o بهترين سلول‌هاي خورشيدي امروزي لايه‌هايي از چندين نيمه‌رساناي مختلف است كه روي هم قرار دارند و به اين ترتيب نور با انرژي‌هاي مختلف (بسامدهاي مختلف) را جذب مي‌كنند.
o اين سلول‌ها ، صرفا از ۴۰ درصد انرژي خورشيدي استفاده مي‌كنند.
o نانوتكنولوژي بازده تبديل انرژي را به كمك استفاده از نانوساختارهايي با پيوستاري از شكاف‌هاي انرژي، افزايش مي‌دهد.
o ميزان بازده موتور احتراق داخلي حدود ۳۰ درصد تا ۴۰ درصد در لحظه است.
o نانوتكنولوژي مي‌تواند اين بازده را به‌وسيله‌ي طراحي كاتاليزگرهاي ويژه‌اي با بيشينه سطح ممكن افزايش دهد.
o استفاده از سيستم‌هاي انرژي دوست‌دار محيط
o سلول‌هاي سوختي كه توان خود را از سوخت هيدروژن تامين مي‌كنند نمونه‌اي از چنين سيستم‌هايي هستند.
o اين سلول‌ها بر مبناي استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير توليد شده‌اند (البته به طور ايده‌آل).
o نانوتكنولوژي مي‌تواند در كاهش بيشتر آلاينده‌هاي توليد شده در موتورهاي احتراق نقش موثري داشته باشد. اين كار توسط فيلترهاي نانومتخلخل، يا با پوشش‌ كاتاليزوري روي ديواره‌هاي سيلندر و يا با نانوذرات كاتاليزوري به عنوان ماده افزودني به سوخت، انجام مي‌شود.
o باتري‌هاي بازيافتي
o به خاطر چگالي انرژي نسبتا پايين باتري‌ها، زمان كاركرد آن‌هاي محدود است. بنابراين آن‌ها به تعويض يا شارژ مجدد نياز دارند.
o به كمك صنعت نانو مي‌توان باتري‌هايي با ظرفيت انرژي بالاتر يا باتري‌هايي قابل شارژ و يا حتي ابرخازن‌هايي با ميزان شارژكنندگي بيشتر – كه از نانو مواد در آن‌ها استفاده مي‌شود – طراحي و توليد كرد.
o کمیسیون اروپا تعدادی فراخوان برای پروپوزال‌های علم و فناوری نانو منتشر کرده است که تحت عنوان: “علوم نانو، فناوری‌های نانو، مواد و فناوری‌های جدید تولیدی” برنامه هفتم (FP7) اعلام شده است.
o متن کامل
o کمیسیون اروپا تعدادی فراخوان برای پروپوزال‌های علم و فناوری نانو منتشر کرده است که تحت عنوان: “علوم نانو، فناوری‌های نانو، مواد و فناوری‌های جدید تولیدی” برنامه هفتم (FP7) اعلام شده است. اهداف تحقیق FP7 در زمینه فناوری نانو عبارتست از:
o • بهبود وضعیت رقابت‌پذیری صنایع اروپا؛
o • خلق دانش و تلاش در خصوص تبدیل صنایع منبع‌محور به صنایع دانش‌محور؛
o • ایجاد تغییرات پلکانی در دانش؛
o • بکارگیری دانش برای کاربردهای جدید در تعامل میان فناوری‌ها و رشته‌های مختلف؛
o • کسب منفعت از صنایع جدید و پیشرفته در کنار صنایع قدیمی مبتنی بر دانش و ارزشمند،‌ با تمرکز ویژه بر توزیع مناسب نتایج RTD برای SME ها؛
o • توانمندسازی فناوری‌هایی که بر تمامی بخش‌های صنعتی و سایر موضوعات برنامه هفتم تاثیرگذار می‌باشند.
o این فراخوان‌ها عبارتند از:
o • فراخوان FP7-NMP-2008-CSA-2 (حمایت

جهت توسعه و ایجاد ارتباط میان فناوری نانو، علوم نانو و علوم مشابه؛ بررسی ایجاد ظرفیت در فناوری نانوزیستی، فناوری نانو و فناوری‌های مشابه؛ مطالعه در زمینه‌ی بهترین رویکردها در حقوق مالکیت معنوی و قراردادهای لیسانس برای تحقیقات مشترک و پروژه‌های توسعه فناوری نانو و فناوری‌های مشابه)
o • فراخوان FP7-NMP-2008-EU-India-2 (علم مواد محاسباتی )
o • فراخوان FP7-NMP-2008-LARGE-2 (خطداشتی و محیطی؛ اعتبارسنجی، انطباق و/یا توسعه متودولوژی ارزیابی ریسک برای نانوذرات مهندسی شده)
o • فراخوان FP7-NMP-2008-SMALL-2 (علوم و فناوری‌های مشابه نظیر نانو، بیو و اطلاعات؛ توسعه فناوری‌ها جهت احتراق کنترل شده‌ی نانوذرات؛ تاثیر نانوذرات مهندسی شده بر سلامت و محیط زیست؛ مواد دارای غشای نانوساختار؛ پردازش و پیمایش مواد نانوساختار؛ متا مواد نانوساختار )
o • فراخوان FP7-NMP-2008-SME-2 (مواد هوشمند برای کاربرد در صنایع ساختمان‌‌سازی، ماشین‌آلات و تجهیزات تولیدی)
هدف از برگزاري اين کنگره، گردهمايي و تبادل نظر استادان و متخصصان داخلي و خارجي از طريق ارايه ‏مقاله و دستاوردهاي جديد تحقيقاتي، برگزاري کارگاه‌هاي آموزشي و نيز نمايشگاه توسط متخصصان و ‏صنعتگران در زمينه نانو است. قريب به۳۰۰ چکيده مقاله از دانشگاه‌ها و مراکز تحقيقاتي داخلي و خارجي به ‏دبيرخانه کنگره رسيده است. مقاله‌ها به صورت شفاهي يا پوستر در کنگره ارايه خواهند شد و مقاله هاي برتر ‏پس از داوري در مجله علمي پژوهشي انجمن نانوفناوري ايران و يک مجله معتبر خارجي چاپ خواهند شد. ‏همچنين دبيرخانه کنگره با تعدادي از محققان خارجي فعال در زمينه نانو جهت سخنراني و برگزاري دوره‌هاي ‏آموزشي مذاکره و مکاتبه نموده، در حال بررسي شرح حال علمي آنها است.‏
‏ همزمان با کنگره يك نمايشگاه جانبي با هدف ارايه جديدترين دستاوردهاي فناوري نانو براي آشنايي ‏هرچه بيشتر متخصصان و علاقمندان در محل دانشگاه تهران برگزار مي شود. براي شرکت در نمايشگاه با ‏دبيرخانه کنگره واقع در دانشکده فني دانشگاه تهران با تلفن‌هاي ۸۲۰۸۴۰۷۷ و ۸۲۰۸۴۰۷۵ و نيز فکس ‏‏۸۸۰۰۶۰۷۶ تماس و يا به نشاني الکترونيکي کنگره ‏www.icnn.ir‏ مراجعه نماييد.‏
معرفی رشته نانو شیمی
از آن جهت که در سال گذشته شاهد پذیرش دانشجو درمقطع کارشناسی ارشد در رشته های مر تبط با علوم و فناوری نانو بودیم ، در این شماره تصمیم گرفتیم تا به معرفی برخی رشته های این حوزه بپردازیم . جهت معرفی بیشتر رشته نانو شیمی پای صحبت سر کار خانم مهندس پریوش حسین پور ، رئیس هسته تحقیقاتی نانو تکنولوژی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیر کبیر ( پلی تکنیک تهران ) می نشینیم.
۱- میزان پذیرش دانشجو در سال گذشته در رشته های مر تبط با علم و فناوری نانو
در سال گذشته جمعا ۴۲ دانشجو در رشته های علوم و فناوری نانو در مقطع کارشناسی ارشد در دانشگاه های صنعتی امیر کبیر ، تربیت مدرس ، صنعتی سهند تبریز ، کاشان . پژوهشگاه مواد و انرژی پذیرفته شدند. همچنین امسال دانشگاه

صنعتی شریف و دانشکده فنی دانشگاه تهران در مقطع دکتری در رشته های نانو مواد ، نانو الکترونیک ، نانو بیو ، نانو مهندسی شیمی و نانو شیمی ، اقدام به پذیرش دانشجو نموده اند.
دانشگاه امیر کبیر نیز با ظرفیت ۱۱ نفر ، ارائه دهنده رشته مهندسی شیمی با گرایش نانو در مقطع کارشناسی ارشد بوده است. همچنین این دانشگاه در گرایش نانو پلیمر ، ۸ دانشجو جذب نموده است.