عکس های زیبای فناوری نانو

 

First place winners Nano-Explosions Color-enhanced scanning electron micrograph of an overflowed electrodeposited magnetic nanowire array (CoFeB), where the template has been subsequently completely etched. It’s a reminder that nanoscale research can have unpredicted consequences at a high level

Image: Fanny Beron, École Polytechnique de Montréal, Montréal, Canada) Bamboos for Vibration Control Ni-Mn-Ga melt-extracted fibers with an approximate diameter of 100 µm showing a bamboo-type structure (imaged with a backscattered electron detector in an FEG-SEM). Melt-extraction is a unique and novel method to prepare single-crystalline particles for magnetic shape memory composites. (Image: Oliver Gutfleisch, IFW Dresden, Institute of Metallic Materials, Dresden, Germany)

Dirty Dice Self-assembled 200 micron size nickel dice, imaged using scanning electron microscopy in the lower secondary electron (LEI) mode. The dice were colorized using Adobe Photoshop. (Image: Timothy Leong, The Johns Hopkins University, Baltimore, USA) Second place winners

Beauty of Nature SEM image of CuInSe2 film with Cu2Se (plates) and InSe (needles) crystals on the surface. (Image:

Olga Volobujeva, Tallinn University of Technology, Tallinn, Estonia) Layered steps in Lanthanum Cobaltite The picture shows a colored image of the layered steps formed inside closed pores of La0.8Ca0.2CoO3, which were revealed due to fracture of the material. (Image: Siddhartha Pathak, Drexel University

Philadelphia, USA) Red Planet Combined 3-D representation of two images taken by scanning tunneling microscopy. The land is from an STM image of one monolayer of HATNA deposited on Au(111), and the sky is from an image of THAP/Au(111) exposed to a high background pressure of cobaltocene. (Image: Sieu Ha, Princeton University, Princeton, USA)

__________________

نانو شيشه

 

نانو شيشه و سراميك با قرار گرفتن بر روي شيشه ها و سراميك ها و پوشاندن سطح آنها مانع از كثيف شدن و خيس شدن سطح مي شود و در نتيجه با يك بار بارش باران و يا آب ريختن بر روي سطح تمامي كثيفي آن از بين مي رود.
موارد استفاده از نانو شيشه و سراميك
۱-حفاظت از شيشه هاي پنجره ها و ويترين مغازه ها ۲-حمام و سرويس هاي بهداشتي ۳-سقفهاي شيشه اي، نماي ساختمانها و كاشيها ۴-كاشي هاي ديواري ۵-آينه ها ۶-سلولهاي خورشيدي ۷-دوش حمام، دستشويي ، وان حمام ۸-گلخانه ها ۹-صفحات نمايشگر، لنز دوربين، عينك
مزاياي استفاده از نانو شيشه و سراميك
۱-پس زدن آب از روي سطوح ۲-عدم چسبيدن آلودگي و كثافات بر روي سطوح ۳-عدم رسوب گرفتن سطوح ۴-عدم رؤيت توسط چشم ۵-پايدار نمودن سطوح در برابر فرسايش۶-ممانعت از خوردگي سطح توسط هوا ۷-جلوگيري از رشد قارچ ها ۸-سهولت پاكيزگي ۹-صرفه جويي در آب و مواد پاك كننده ۱۰-مقاومت بالا تا حدود 350 درجه سانتي گراد ۱۱-براي بدن مضر نمي باشد و مسموم كننده نيست
در اين بخش مايعي را به شما معرفي مي كنيم، كه مانع از ماندن آب و يا هر نوع آلودگي ديگر بر روي سطوحي همچون شيشه و سراميك مي شود. نانو شيشه ماده اي است كه باعث مي شود آلودگي بر روي شيشه خود به خود در كمتر از يك ثانيه پاك شود.
اين ماده كه بصورت مايع مي باشد و با آغشته نمودن سطح شيشه به يك لايه نازك و نارمئي از آن، مي توان از نشستن هر چيز بر روي شيشه جلوگيري كرد. اين مايع به مولكولهاي سطح شيشه ميچسبد و باعث منحرف شدن آب و آلودگي ديگر بر روي شيشه مي شود.


ديدگاه علمي
بايد توجه كنيد كه اين ماده يك لايه نيست كه بر روي سطوح كشيده شود، بلكه تغيير شيميايي در سطح مولكولي مي باشد، كه از آلوده شدن سطوح جلوگيري مي نمايد. اين تركيب آبگريز، نميگذارد تا آب و يا هر ذره ديگري بر روي سطح شيشه و يا سراميك بنشيند. اين ماده بسيار نازك و شفاف است و اصلا قابل مشاهده به وسيله چشم نيست و در نتيجه سطوح شفاف مانند شيشه ها و لنزهاي دوربين نيز به وسيله آن به راحتي محافظت مي شوند. اين ذرات نانو بر روي مولكولهاي سطوح مي چسبند و مانع از نفوذ هر نوع ماده ديگر بر روي سطح مي شوند. مي بينيد كه آب هرگز بر روي سطوح آغشته شده بوسيله اين ماده نمي ايستد، بنابراين اگر جسمي بر روي اين سطوح بنشيند تنها با ريختن آب بر روي سطح و يا باريدن باران پاك خواهد شد.
اگر بوسيله ميكروسكوپ به سطح شيشه نگاه كنيم مي بينيم كه سطوح شيشه اي كاملا صاف نمي باشند، بنابراين وقتي كه آب و يا هر آلودگي ديگري بر روي آنها بريزد به راحتي مي چسبد.
شيشه هايي كه با استفاده از فن آوري نانو ساخته مي شوند اجازه مي دهند كه آلودگي ها با آب تركيب شوند و به اين وسيله بدون دخالت هيچ ماده ديگري از روي شيشه سر بخورند. اين مواد همچنين مانع از رسوب نمكها بر روي سطوح شيشه مي شوند. همچنين اين مواد به وسيله آب، مواد پاك كننده و يا فشار فيزيكي از سطح شيشه جدا نمي شوند. اين محصول نانو تضمين مي كند كه از وضوح شيشه ها و همچنين شفافيت آنها كاسته نشود. نگهداري اين شيشه ها نيز بسيار ساده و كم هزينه است.

روش مصرف نانو شيشه و سراميك
توجه داشته باشيد كه قبل از استفاده از اين مواد، سطح شيشه يا سراميك بايد با فشار آب و يا بخار كاملا پاك شده و سپس خشك شود، به صورتي كه هيچگونه رطوبتي بر روي شيشه نباشد. همچنين سطح شيشه بايد از نظر شيميايي خنثي (‌نه خاصيت بازي داشته باشد و نه اسيدي) باشد، اين بدان معناست كه نبايد هيچ ماده اضافي (از جمله مواد پاك كننده) بر روي شيشه قرار داشته باشد. حال با يك پارچه كتاني و يا دستمال كاغذي خشك و تميز سطح را تميز مي كنيم. سپس مواد مورد نظر را با استفاده از يك اسپري بر روي سطح مي پاشيم و به سرعت توسط پارچه كتاني تميز آنرا كاملا روي شيشه مي گستريم. توجه كنيد كه نبايد اين مواد را چند بار بر روي يك سطح بريزيم، مطمن باشيد كه با همان يكبار، مواد كار خود را انجام مي دهند. به هيچ وجه بر روي سطوحي كه تازه مواد بر روي آنها قرار گرفته راه نرويد. محصول نبايد در هواي سرد و يا گرم قرار گيرد.
توجه: بعد از پايان كار مواد نانو بر روي شيشه ديده نخواهند شد. بهتر است تا 24 ساعت به سطوح دست نزنيد. همچنين در روي سطوح سراميك نيز مي توانيد 1 ساعت بعد از پايان كار راه برويد. بهتر است براي پاشيدن مواد بر روي سطوح از اسپري هاي مخصوص استفاده كنيد.

مقدار مصرف نانو شيشه و سراميك
هنگام مصرف مايع شيشه هاي نانو تكنولوژي بصورت دستي براي هر متر مربع 5 تا 25 ميلي ليتر (بنا به جنس سطح) مواد لازم مي باشد.( 1 ليتر در حدود 40 تا 180 متر مربع را پوشش مي دهد). اگر از اسپري هاي مخصوص استفاده كنيد (بنا بر جنس سطح مورد استفاده)‌ بين 5 تا 15 گرم براي هر متر مكعب مواد مصرف خواهد شد.
توجه:
ماده بايد در جاي خشك و خنك نگهداري شود.
مايع مي تواند تا 6 ماه در بسته بندي ارژينال خود سالم بماند.
بعد از باز كردن درب ظرف به سرعت آنرا مصرف نماييد

نانوفناوری و پدیده های فیزیکی

حتماً تاکنون پیش آمده است که سنگی را به درون دریاچه ای مملو از آب پرتاب کرده یا انداخته باشید.

حتماً تاکنون پیش آمده است که سنگی را به درون دریاچه ای مملو از آب پرتاب کرده یا انداخته باشید.

بیایید امتحان کنیم. لیوانی را پر از آب کنید و روی میز قرار دهید. حال تیله ای را به آرامی درون آب بیندازید. ملاحظه می کنید که تیله در هنگام برخورد با سطح آب سبب پاشیده شدن آب به اطراف می شود. به عبارتی، تیله با ایجاد صدای ?پولوپ? آب را می شکافد و وارد آن می شود. دوباره این کار را با جسمی دیگر امتحان کنید. خواهید دید که شکل پاشیده شدن آب به اطراف متفاوت خواهد بود؛ و حتی اگر با دوربینی حرفه ای از این صحنه ها فیلمبرداری کنید، متوجه خواهید شد که حتی دو شیء یکسان و هم وزن و همجنس را نمی توانید پیدا کنید که به طور یکسان آب را به اطراف پراکنده سازند.

دانشمندان دانشگاه ?کلودبرنارد لئون? در فرانسه در خصوص این پدیده پیچیده مطالعاتی انجام داده اند. آنها در پی یافتن پاسخ این سؤال اند که چرا حتی در حالتی که دو گوی هم اندازه و همشکل و همجنس باشند، باز هم شکل پاشیده شده آب متفاوت است. آنها دریافتند که رفتار ملکولی سطح گویها ? اینکه آنها آب را جذب یا دفع می کنند - متفاوت است.

این گروه تحقیقاتی آزمایش را با گویهایی از جنس آلومینیوم و فولاد و شیشه تکرار کردند تا گویی را پیدا کنند که بیشترین خاصیت آبدوستی را داشته باشد. پس از انتخاب گوی مناسب (گوی شیشه ای)، گوی را با پراکسید ئیدروژن و اسید سولفوریک و الکل تمیز کردند و آزمایش را انجام دادند. در این حالت، گلوله به آرامی درون آب افتاد و سپس گوی یکسان دیگری را با کمک نانو لایه ای از ماده آبگریز به نام ?سیلان? که تنها به اندازه یک ملکول ضخامت داشت پوشش دادند و آزمایش را تکرار کردند. در این حالت، گوی در هنگام برخورد بشدت آب را به اطراف پاشید. آنها علت این اختلاف را این گونه شرح می دهند: ملکولهای آبگریز سبب می شوند تا هنگام باز شدن ملکولهای آب از یکدیگر حباب هوا ایجاد شود که سبب پاشیده شدن آب به اطراف می شود؛ در حالی که ملکولهای آبدوست شیشه سبب می شوند تا حباب هوا بین سطح ملکولهای شیشه و ملکولهای آب ایجاد نشود. بنابر این، گوی به آرامی و بدون پاشیدن آب به اطراف وارد آب می شود. بنابر این، نانولایه از ایجاد حباب هوا جلوگیری می کند.

یافته های این گروه آزمایشی ثابت می کند که در کاستن از شدت پاشش آب به اطراف عامل سرعت نیز ممکن است مؤثر باشد؛ به گونه ای که هر چه سرعت ورود جسم به آب بیشتر باشد فرصت کمتری برای ایجاد حباب هوا و در نتیجه پاشیده شدن آب به اطراف وجود خواهد داشت.

خوب حالا که دلیل آن را متوجه شدیم، بیایید این کار را با اجسام مختلف امتحان کنیم. فراموش نکنیم که هر چه ملکولهای جسم آبگریزتر باشد آب بیشتری به اطراف پخش می شود.

 مواظب باشید خیس نشوید.

برداشتی از: مجله Nature Physics

 

نانو تکنولوزی در شیمی

نانو تکنولوژی مولکولی

نانو تکنولوژی مولکولی نامی است که به یک نوع فن اوری تولیدی اطلاق می شود. همانطور که از نامش پیداست .نانو تکنولوژی مولکولی؛ هنگامی محقق میشود که ماتوانایی ساختن چیزها را از اتمها داشته باشیم ودر این صورت ماتوانایی ارایش دوباره مواد را با دقت اتمی خواهیم داشت .

هدف نانو تکنو لوژی سا ختن مولکول به مولکول اینده است .همان طور که وسایل مکانیکی به ما اجازه میدهندکه چیزی فراتراز نیروی فیزیکی خود به دست اوریم؛علم نانویی وتولیددر مقیاس نانوهم سبب میشودتا ما بتوانیم پا را فراتر از محدودیتهای اندازه ای که به طور طبیعی موجود است .بگذاریم و درست روی واحدهای ساختاری مواد کار کنیم جایی که خاصیت مواد مشخص می شود وبا تغییر در ان واحدهامی توان تغییرات خواص را ایجاد کرد . برای کنترل سا ختار مواد بایدیک سیستم کامل و ارزان قیمت در اختیار داشته باشیم. فرض اصلی در نانو تکنو لوژی این است که تقریبا همه ساختارهای با ثبات شیمیایی که از نظر قوانین فیزیک رد نمی شوند را می توان ساخت.

پیشگامان نانو تکنولوژی

چهل سال پیش Richard feynman ،متخصص کوانتوم نظری ودارنده جایزه نوبل،
درسخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان “ان پایین فضای بسیاری هست“به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت .وی در ان زمان اظهار داشت :“اصول فیزیک،تاانجایی که من توانایی فهمش را دارم،بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی زنند“. او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته اند که چگونه ترانزیستورها ودیگر سازه ها را با مقیاسهای کوچک،بسازند پس ما خواهیم توانست که انها را کوچک وکوچکتر کنیم .در واقع انها به مرزهای حقیقی شان در لبه های نا معلوم کوانتوم نزدیک خواهند شدوفقط هنگامی این کوچک شدن متوقف میشود که خود اتمها تا حد زیادی ناپایدار شده وغیر قابل فهم گردند.Feynman فرض کرد وقتی زبان یا سبک خاص اتمها کشف گردد،طراحی دقیق مولکولها امکان پذیر خواهد بود به طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به گونه ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی وساختگی ممکن را ایجاد کنیم.

با استفاده از این فرمهای بسیار کوچک چه وسایلی می توانیم ایجاد کنیم؟

Feynman درذهن خود یک “دکتر مولکولی“تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصر بفرد کوچکتر است ومی تواند به بدن انسان تزریق شوددرون بدن برای انجام کاری یا مطالعه وتایید سلامتی سلولها ویا انجام اعمال ترمیمی وبه طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد.Marvin minsky تفکرات بسیار باروری داشت که میتوانست به اندیشه های Feynman قوت ببخشد.Minsky -پدر یابنده هوشهای مصنوعی – جهان را در تفکراتی که مربوط به اینده میشد،رهبری می کرد.در اواسط دهه 70 ،Eric Drexler که دانشجوی فارغ التحصیل بود ، Minsky را به عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان نامه اش انتخاب کرد واو نیز این مسؤولیت را بر عهده گرفت.Drexler دراوایل دهه80 ،درجه استادی خودرا دررشته علوم کامپیوتر دریافت کرده بودوگروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود.او افکار جوانترهارابایک سری ایده ها که خودش “نانو تکنولوژی“نامگذاری کرده،مشغول میداشت.Drexler تنها درجه دکتری درنانو تکنولوژی رادر سال1991از دانشگاه MIT دریافت داشت. اویک پیشرو در طرح نانو تکنولوژی است وهم اکنون رئیس انیستیتوForesight وresearch fellow می باشد.

قابلیتهای متحمل تکنیکی نانو تکنولوژی عبارتند از:

1- محصولات خود اسمبل

2- کامپیوترهایی با سرعت میلیاردها برابر کامپیوترهای امروزی

3- اختراعات بسیار جدید (که امروزه نا ممکن است )

4- سفرهای فضایی امن ومقرون به صرفه

5-نانو تکنولوژی پزشکی که در واقع باعث ختم تقریبی بیماریها ،سالخوردگی ومرگ ومیر خواهد شد.

6-دستیابی به تحصیلات عالی برای همه بچه های دنیا

7- احیای مجدد بسیاری از حیوانات وگیاهان منقرض شده

8- احیا وسازمان دهی اراضی

روند رو به رشد تولید داروها بر مبنای فناوری نانو

 

فناوری نانو برای هدف‌گیری ملکولی و دارورسانی، به صنعتی با ارزش حدود یک تریلیون دلار تبدیل می‌شود که در این راستا صنعت داروسازی با روند رو به رشد نیاز بازار به فرآورده‌های نانو، بیشترین سهم را به خود اختصاص خواهد داد. این امر از تقویت روند تحقیقات کشف دارو و توسعه فناوری‌های پیشرفته در این زمینه حکایت می‌کند.

اخیرا گزارشی توسط NanoMarkets تحت عنوان تاثیر فناوری نانو در کشف داروها: توسعه جهانی، آنالیز بازار و دورنمای آینده منتشر شده است، که از گسترش فناوری‌های مختلف نانو و تاثیر شگرفت آنها در روند تحقیق و توسعه داروسازی حکایت می‌کند.

فناوری نانو به عنوان ابزاری برای بروز تغییر و تحول در یک صنعت مطرح است که به همراه خود مسائل جدیدی در خصوص قوانین نظارتی و هزینه را به دنبال دارد؛ به علاوه، در برخی از بیماری‌های نشات گرفته از میکروارگانیسم‌های پاتوژن و تومورهای سرطانی مساله بروز مقاومت نسبت به اثر داروهای موجود همواره درمان این بیماری‌ها را با مشکل مواجه کرده و کشف مسیرهای جدید درمانی را طلب می‌کند.

بر اساس این گزارش، فناوری نانو یک پیشرفت طبیعی در فرآیند کشف داروهاست که به همراه توسعه و افزایش توجه محققان به ملکول های کوچک در ابعاد 100 نانومتر و کوچک تر از آن تا حد اتم (حدود 2 آنگستروم) مطرح می‌شود.

در این گزارش به (Atomic Force Microscopy (AFM به عنوان برترین فناوری مطرح در مطالعات انجام گرفته در سطح نانو اشاره شده است. تاکنون، روش‌های مختلف میکروسکوپی قادر به نمایش نحوه واکنش اجزاء درون سلولی در فرآیندهای زیستی مانند پاسخ آنها به مواد شیمیایی مختلف، نبوده‌اند. در روش‌های جدید تصویربرداری از آنتی‌بادی‌های خاص بر علیه پروتئین‌ها، استفاده می شود. در این روش‌ها آنتی‌بادی متصل شده به یک شناساگر (probe) با پروتئین هدف واکنش داده و حالتی متفاوت از آنچه که در غیاب آنتی‌بادی مشاهده می‌شود، ایجاد می‌شود؛ اما باید در نظر داشت که کاربرد گسترده فناوری AFM بخصوص در مباحث تحلیل زیستی به دلیل نیاز به تجهیزات پیچیده و گران قیمت، محدود است.

روش میکروسکوپی در فناوری نانو از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است چرا که تصاویر حاصل از نمونه‌های زیستی در نهایت از سهم بسزایی در کشف داروها برخوردار است. در این گزارش پیشرفت‌های سامانه‌های تصویربرداری و کشف دارو بسیار خوب ارزیابی شده است

کوچک زیباست!

زیبایی نانوفناوری در ابعاد اتمی

نانو از یک کلمه یونانی (به معنای چیزی کوچکتر از اندازه معمولی) گرفته شده است. واژه "نانوتکنولوژی" به معنی استفاده کردن از چیزهایی در گستره 1 تا 100 نانومتر است. این فناوری هم مانند بسیاری دیگر از تعاریف تکنیکی، پرسش های بسیاری ایجاد کرده است که برای بسیاری از آنان هنوز پاسخ روشن و واضحی وجود ندارد. در اصل یک نانومتر طولی است برابر با 9-10 *1 متر، به عبارت دیگر یک میلیاردم متر. برای درک بهتر این عبارت می توان به این نکته توجه داشت که قطر تار موی انسان برابر 100 هزار نانومتر است یا به عنوان مثال، طول موج رنگ آبی برابر با 500 نانومتر است یا میزان فاصله دیسک خوان کامپیوتر با صفحه دیسک در هنگام فعال بودن برابر 15 نانومتر است. تمام این مثال ها به این منظور است که به فوق العاده کوچک بوده مقیاس نانو پی ببریم، به طوریکه می توان نانو را با ویروس ها و یا حتی تک‌مولکول‌های تشکیل دهنده آنها مقایسه کرد.

در حال حاضر از ذرات نانو سیلیکا ( که یک نوع ماده معدنی شامل سیلیکونی و اکسیژن است) برای تولید رنگ های پوششی استفاده می شود که مزیت آنها الکترواستاتیک بودنشان است، در ضمن موجب پایداری و تقویت محصول نهایی نیز می شوند. این ذرات نخست در محلول رنگ به صورت شناور در آمده و سپس طی فرآیند خشک شدن با آرایش خاصی که به آن آرایش تقاطعی می گویند، به یکدیگر متصل می شوند. در نتیجه استفاده از ذرات نانو در رنگ های مختلف، پایداری آنها در مقابل آسیب پذیری، تقریباً چهار برابر زنگ های معمولی می شود. شرکت امریکایی «هایپریون» کاتالیست اینترنشنال» که در ایالت ویرجینیا واقع است و همواره در استفاده از نانوتکنولوژی پیشرو بوده است، به تازگی در ساخت خطوط انتقال سوخت ( که به طور معمول از جنس پلاستیک است) از نانوتیوپ ها به عنوان حلقه های اتصال دهنده استفاده کرده است. این تیوپ ها در واقع رشته های ظریفی از کربن است و مانع تجمع بارهای الکترونیکی اتومبیل صدمه وارد کند. در حال حاضر کاربردهای نانوتکنولوژی را در بسیاری از ابزارها مشاهده می کنیم. از قطعات و تجهیزات خودرو گرفته تا حسگرهایی که وظیفه شان کنترل میزان انحراف خودرو است، از پرده های محافظ در برابر نور آفتاب گرفته تا توپ های فوتبال و بسکتبال!

وجود نانو در همه جا موجب شده که ما دید بازتری نسبت به این فناوری داشته باشیم. «جورج همیلتون» یکی از محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) در این زمینه می گوید: «عادت کرده ایم که نانوتکنولوژی را شاخه ای از علم شیمی محسوب کنیم، در حالی که بین این دو زمینه تفاوت های عمیقی وجود دارد.

میزان فضایی که نانوتکنولوژی در بر می گیرد و اشغال می کند چیزی است حد فاصل مشخصه های جمعی مواد و آنچه در سطح اتم آن آماده اتفاق می افتد. تغییرات در اندازه ای در این حد باعث می شود که ویژگی های هر ماده ای دچار دگرگونی های کلی شده و با مشخصات اولیه خود به طور کلی تفاوت داشته باشد.» به طور مثال می توان به عنصر طلا اشاره کرد که در حالت عادی عنصری است که هیچ گونه واکنش پذیری ندارد، اما ذرات نانوی طلا (Nano Gold) فعال است و با استفاده از آنها می توان یک مبدل ارزشمند تولید کرد. مثال دیگر در این زمینه، عنصر کربن است. همان طور که می دانید الماس و گرافیت یا ذغال، اشکال ساخته شده این عنصر در حالت عادی هستند. اما علاوه بر اینها شکل شناخته شده دیگری از کربن وجود دارد که به آن «Bucky Ball» می گویند که تنها از اتم های کربن ساخته شده است و دارای فرمول شیمیایی 60 است. از ذرات نانوی این ماده شیمیایی در طراحی ساخت پانل های خورشیدی و داروهای ضدسرطان استفاده می شود.

به این ترتیب تنوع مواد کربنی درساخت پوشش های مختلف، به این مواد خواص استثنایی می بخشد. به طور مثال ماده ای به نام CDC وجود دارد که از کربن ساخته شده است. و نسبت به ساییدگی، فوق العاده مقاوم است و ویژگی های اصطکاک آن بسیار پایین است. این ماده هم اکنون به وسیله شرکت های خودروسازی امریکا و ژاپن به صورت گسترده در صنایع خودروسازی استفاده می شود. جالب اینکه می توان از حسگرهای نانو در تولید پارچه با دیگر مواد مشابه استفاده کرد و به این ترتیب آنها را هوشمند کرد تا بتوانند چنانچه تحت فشار یا استفاده غلط پاره شدند به کاربران خود اطلاعات انتقال دهند. این ویژگی در صنایع نظامی کاربردهای بسیار سودمندی دارد و در حال حاضر بر روی این طرح کار می شود. ضمن اینکه این حسگرهای نانو هم اکنون نیز می گویند. این بیوچیپس ها موجب می شوند سرعت تحقیق بر روی داروها افزایش یافته و پاسخی که از انجام آزمایش های خون به دست می آید، بسیار دقیق تر و سریع تر از روش های فعلی باشد. باید به این نکته هم توجه داشت از آنجای یکه ذرات نانو به اندازه ویروس ها هستند، می توانند به راحتی به درون سلول های زیستی رخنه کرده و احتمالاً اثرات مخربی هم به دنبال داشته باشند.

نانو روبات ها ذرات ریزی هستند که پیوسته در حال رشد و توسعه و تکثیرند. این مساله تنها یک تخیل علمی نیست، بلکه ایده آن از ترکیب دو واژه به وجود آمده است که عبارتند از قابلیت خودتکثیری و خودمونتاژی که ساختار پایه ای نانو روبات ها است. به گفته ریچارد ویلیامز محقق دانشگاه برکلی که در زمینه نانو روبات ها فعاللیت می کند، خودمونتاژی، طبیعت بسیاری از چیزها است. به طور نمونه سدیم و کلر را در کنار یکدیگر قرار دهید، ملاحظه خواهید کرد که با ترکیب شدن یا به عبارتی خودمونتاژ شدن، تشکیل کریستال می دهند. ضمن اینکه این نوع فناوری کاملاً قابل کنترل و کاربردی است.

نانوکریستال هایی که قابل جاسازی در مواد رسانای جریان الکتریستیه هستند، می توانند شرایط لازم را برای تولید برق از خورشید با هزینه بسیار مناسبی به وجود آورند. در این پلاستیک ها، مواد پلاستیکی بین الکترودها به صورت لایه لایه قرار داده می شود سپس با یک لایه نازک پوشیده می شوند و می توانند درصد بسیار بالایی از انرژی خورشید را جذب کنند.

معمولاً ایمنی یک ماده تحت تأثیر آرایش شیمیایی آن است. در حالی که مواد نانو اغلب با تغییر اندازه، تغییر می کنند. برای مثال محققان اعلام کرده اند ذرات نانو که در اثر تنفس وارد ریه می شوند، خطرناک تری از موادی هستند که اندازه شان بزرگ تر است. ضمن اینکه این تفاوت در میزان سمی بودن سطح نانون هم اتفاق می افتد. یعنی درجه سمی بودن می تواند از یک نانومتر شروع شده  تا دو هزار نانومتر افزایش یابد.

البته جنبه مثبت در این مورد هم قابل بررسی است، زیرا محققان دریافته اند که اگر ذرات نانو تجمعی به اندازه 5/1 میلیون داشته باشند، این توانایی را دارند تا باکتری هایی به نام «Escherichia» را از بین ببرند  به طور کلی نانو کریستال های فولورین (نوعی کربن خاص) آنتی بیوتیک های مفید و قدرتمندی هستند.

روزنامه شرق

راهكارهاي فناوري‌نانو براي رفع مشكلات بسته‌بندي مواد غذايي

همه ما از مشکلات بسته‌بندي سس‌هاي گوجه‌فرنگي و مايونز آگاهي داريم. هنگام استفاده از اين مواد غذايي، گاهي‌اوقات تا 20 درصد محتويات داخل قوطي‌ها و بطري‌ها در داخل آنها باقي مي‌ماند. اين امر نه تنها براي مصرف‌کننندگان بلکه براي بازيافت آنها نيز مشکلاتي ايجاد مي‌کند. زيرا براي بازيافت آنها ابتدا بايد باقي‌مانده بسته‌بندي‌ها برطرف شوند که اين امر هزينه و زمان بر بوده و وآب زيادي مصرف مي‌کند.

موسسه فران‌هوفر آلمان و موسسه IGB در اشتوت‌گارت به همرا دانشگاه فناوري مونيخ و تعدادي از شرکاي صنعتي که به وسيله وزارت آموزش و تحقيقات اين کشور حمايت مي‌شوند، از طريق يک پروژه مشترک به دنبال حل اين معضل هستند

در چارچوب اين پروژه، موادي براي استفاده در بسته‌بندي‌ها توسعه خواهند يافت که ميزان بازمانده‌هاي بسته‌بندي‌هاي مواد غذايي را تا نصف و حتي بيشتر کاهش خواهد داد. محققان اين پروژه از فيلم‌هاي نازک که ضخامت آنها کمتر از 20 نانومتر است، در داخل سطوح بسته‌بندي‌ها استفاده مي‌کنند.

در اين پوشاننده‌ها از پلاسما استفاده شده و اين فرايند از طريق جايگذاري پلاستيک در داخل يک خلا انجام مي‌شود. محققان اين موسسه معتقدند از پوشاننده‌هاي مختلف با ويژگي‌هاي خاص در سطوح بسته‌بندي‌ها استفاده مي‌شود.

نمونه‌هاي اوليه اين نوع مواد بسته‌بندي جديد هم اکنون موجود است و قرار است در نمايشگاه 24 اکتبر 2007 در داسل دوروف به عامه مردم معرفي شود.

محققان موسسه IGB هم اکنون تلاش‌مي‌کنند تا پوشاننده‌ها‌ي مورد استفاده را بهينه کرده تا از اين طريق ويژگي‌هاي مورد نظر بهبود يابند. اين پوشاننده‌ها بايد ويژگي‌هاي مواد را تغيير ندهند و از نظر توليد صنعتي نيز مشکلي نداشته باشند.

 منبع:www.nanowerk.com

نگاهی به روند نانوفناوری و کاربردهای آن

تاریخچه

چهل سال پیش ریچارد فایمن1 ، متخصص کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، در سخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان "آن پایین، فضای بسیاری هست"، به بررسی بُعد رشد نیافته‌ای از علم مواد پرداخت. وی در آن زمان اظهارکرد: "اصول فیزیک، تا آن جایی که من توانایی فهمیدن آن را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی زنند." او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته‌اند چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاس‌های کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آن‌ها را کوچک و کوچک‌تر کنیم. تا آنجا که که اتم‌ها را در مقابل دیگری به گونه‌ای قرار دهیم که بتوانیم کوچک‌ترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.

بنابراین جرقه آغاز فناوری نانو به زمان سخنرانی فاینمن باز می‌گردد اما عبارت "نانوفناوری" 2 اولین بار توسط توسط

" نوریوتاینگوچی" استاد دانشگاه علوم توكیو در سال" 1974 "استفاده شد. اما در واقع باید "کی‌اریک درکسلر" را پدر نانوفناوری نامیدچراکه نانوفناوری در سال 1986 در کتابی از وی با عنوان موتورهای آفرینش بسط داده شد.

ریچارد فاینمن

                                                                 

تعریف نانوفناوری

در حالی که تعاریف زیادی برای فناوری نانو وجود دارد ، موسسه پیشگامی ملی نانوفناوری 3در آمریکا (که نهاد دولتی متولی این فناوری در کشور آمریکاست) تعریفی را برای فناوری نانو ارائه می دهد که در برگیرنده هر سه تعریف ذیل باشد:

1- توسعه فناوری و تحقیقات در سطوح اتمی ، مولکولی و یا ماکرومولکولی در مقیاس اندازه ای 1 تا 100 نانومتر.

2- خلق و استفاده از ساختارها و ابزار و سیستمهایی که به خاطر اندازه کوچک یا حد میانه آنها، خواص و عملکرد نوینی دارند .

3- توانایی کنترل یا دستکاری در سطوح اتمی

برای اطلاعات بیشتر در مورد تعاریف مختلف فناوری نانو می‌توان به سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو بخش تعاریف مراجعه کرد.

در مقالات و نوشته‌های عمومی واژه فناوری نانو گاهی به هر فرآیند کوچکتر از اندازه‌های میکرون اطلاق می‌گردد که می‌تواند فرآیند لیتوگرافی را نیز شامل شود. به خاطر همین بسیاری از دانشمندان هنگامی که می‌خواهند درباره فناوری نانو به معنی واقعی و علمی کلمه صحبت کنند از آن به عنوان فناوری نانومولکولی یاد می‌کنند که به معنی فناوری نانو در ابعاد مولکولی می‌باشد.

در بخش دانش و فناوری سایت تبیان ما تعریف مورد نظر را بدین صورت پذیرفته‌ایم: فناوری نانو عبارت است از هنر دستکاری مواد در مقیاس اتمی یا مولکولی و به خصوص ساخت قطعات و لوازم میکروسکوپی (مانند روبات‌های میکروسکوپی)؛ توسعه و استفاده از ادوات و قطعاتی که اندازه آنها تنها چند نانومتر است

مساله قابل توجه این است که می‌توان چنین ساختارهایی در ابعاد مولکولی را به کمک انتخاب مناسب مراحل واکنش‌های شیمیایی تولید کرد. همچنین می‌توان چنین ساختارهایی را از طریق دستکاری اتم‌ها روی سطح، به وسیله میکروسکوپ‌های نیروی اتمی به دست آورد.

 کاربردهای فناوری نانو

اگر بپذیریم که نانوفناوری، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم‌های جدید با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولی، اتمی و استفاده از خواص آن سطوح است، آن‌گاه در می‌یابیم کاربردهای این فناوری، در حوزه‌های مختلف اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشکی، فناوری زیستی، الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوافضا، امنیت ملی و غیره خواهد بود؛ به گونه‌ای که به زحمت می‌توان عرصه‌ای را که از آن تأثیر نپذیرد معرفی نمود. به عنوان مثال، لاستیک‌های با عمر بالای ده سال و دارورسانی به تک سلول‌های آسیب دیده در بدن، از توانایی‌هایی است که بشر به مدد نانوفناوری به آن دست یافته است. دانشمندان امیدوارند با گسترش فعالیت‌ها در نانوفناوری، علاوه بر صرفه‌جویی‌هایی که در اثر ارتقای کیفیت در محصولات سنتی ایجاد می‌کنند، به مواد و محصولات با خواص جدید و چند منظوره دست یابند.

به دلیل تأثیر این فناوری بر اکثر صنایع و فناوری‌های موجود، عقیده صاحب نظران این است که متخصصان رشته‌های مختلف بدون گرایش به مباحث نانو در دهه‌های آینده، فرصتی برای رشد نخواهند داشت و شکوفایی بسیاری از فناوری‌های مهم از جمله فناوری اطلاعات و بیوتکنولوژی به عنوان دو دستاورد بسیار عظیم قرن بیستم بدون بهره‌گیری از نانوفناوری دچار اختلاف خواهند شد. از این جهت این مسئله برای دانشگاهیان، محققان و مسؤولان هر کشور امری حیاتی است.

 زیر ساختارها

1- مواد نانوساختارها:

 ماده نانوساختاری به هر ماده ای اطلاق می شود که ابعاد آن در مقیاس نانومتری باشد« مانند نانوذرات و نقاط کوانتومی » مواد در مقیاس نانومتری رفتار کاملا متفاوتی از خود بروز می دهند، مواد توده ای که ما به صورت معمول با آنها سر و کار داریم در مقیاسهای کوچک رفتارغیرکنترل شده و نامنظمی دارند. همانطور که ذرات کوچکتر می شوند خواص ماده تغییر می کند، فلزات سخت تر و سرامیکها نرمتر، خصوصیت نور یا دیگر تابشهای الکترومغناطیسی که بوسیله اندازه تحت تاثیر واقع می شوند نیز تغییر می کند.

موادی که دارای ساختار دقیق اتمی هستند ( نظیر نانولوله های کربنی) نسبت به مواد توده ای مشابه که ساختار و ترکیب اتمی در آنها بصورت تصادفی تغییر میکند. خواص کاملا متفاوتی دارند. یک لوله تو خالی منظم کوچک از کربنها (نانو لوله های کربنی) بطرز شگفت انگیزی محکم است و خواص الکتریکی و گرمایی جالب توجه و مفیدی دارد.  

2- مواد نانوبلوری:

 اگر اندازه دانه بلور در یک فلز به سمت نانو مقیاس حرکت می کند ، نسبت اتمهای موجود بر روی مرزهای دانه های این جسم جامد افزایش پیدا می کند و انها رفتاری  کاملاً متفاوت از اتمهایی که روی مرزها نیستند بروز می دهند. رفتار آنها شروع به تحت تاثیر قرار دادن رفتار ماده مینماید. نتیجه آن در فلزات شامل افزایش استحکام، سختی، مقاومت الکتریکی، ظرفیت حرارتی ویژه، بهبود انبساط حرارتی و خواص مغناطیسی و کاهش رسانایی حرارتی است.

فولاد متعارف دارای افزودنیهای ذرات کربنی است، اگر بتوان از افزودنیها با ساختارهای بسیار ریز استفاده کرد نتیجه کار یک فولاد جدیدی است که فوق العاده مستحکمتر است(پروژه شرکت تویوتای ژاپن)

تولید مواد آمورف(موادی که دارای هیچگونه ساختار بلوری یا الگوی خاصی در مقیاس اتمی خود نیستند) و تهیه روکش آمورف از فولاد بسیار سخت که دارای خاصیت ارتجاعی جالب توجهی است (پروژه وزارت انرژی آمریکا)

افزایش سطح دانه در مورد نانو بلوری اغلب واکنش پذیری و حلالیت را افزایش می دهد روش های نانوبلوری کردن مواد عبارتند از رسوب دهی یا الکترو رسوب دهی با لیزر پالسی یا روشهای رسوب دهی شیمیایی بخار که می توانند هر سطحی را با فلزات ، نیمه هادی ها و دیگر مواد روکش دهند.

اگر بلورهای داخل فلزات تحت فشار زیاد در معرض نقش برشی بالا قرار گیرد. توانایی تبدیل شدن به ذرات کوچکی که باعث افزایش استحکام، و افزایش چکشی خواری می شود.

کاربردها:

فلزات نانوبلوری در صنایع خودروسازی، هوا فضا، صنایع ساختمانی کاربرد دارد و می توانند به جای فلزات و آلیاژها به خدمت گرفته شود. در سالهای اخیر سرامیکهایی ساخته شده است که در دماهای بالاتر از دمای کنونی ابر رسانا می شوند. (پروژه عملی در سوئد)

کاربرد روکشهای نانو بلوری در ماشین آلات و یا روکش در استحکام پیلهای خورشیدی و یا کاربرد نانوبلورهای تیتانیوم در ساختمان اعضای مصنوعی برای استحکام بیشتر و افزایش انعطاف پذیری بیشتر را می توان نام برد.

3- نانوذرات:

 روشهای مختلف در زمینه امکان ساخت نانوذرات از مواد گوناگون و امکان کنترل بر روی اندازه، ترکیب و یکنواختی وجود دارد. نانوذرات در زمینه های زیست پزشکی– داروسازی، حاملهای دارو- تشخیص بیماری ها صفحات خورشیدی– کاربرد دارد. نانوذرات در صیقل دهنده ها- رنگها، روکشهای عینک– کاشیها– روکشهای الکتروترومیک برای شیشه اتومبیلها و پنجره ها مورد استفاده قرار می گیرند–روکشها غیر قابل رنگ آمیزی یا ضد دست نوشته– و یا دیوارهای خود تمیز کن مورد توجه می باشد نانوذرات سرامیکی اکسید فلزی, نظیر اکسید تیتانیوم– روی آلومینیوم، آهن سیلیکات (سرامیکها) می باشند.

اگر نانوذرات فلزی بدون اینکه ذوب شوند وادار به آمیخته شدن در یک جامد شوند در بهبود کیفیت آن (نظیر خازنها) موثر می باشند.

نانوذرات چون دارای ابعاد کمتر از طول موج نور مرئی هستند به نور مرئی شفاف هستند که نسبت سطح موثر به حجم ذرات افزایش یابد (کاتالیزورها) میتوانند سطح واکنشها را افزایش دهند.

روشهای تولید نانوذرات عبارتند از:

چگالش از یک بخار

سنتوشیمیایی

روش آسیاب یا پودر کردن

4-نانوکامپوزیت :

کامپوزیت‌ها موادی ترکیبی هستند که از دو فاز پیوسته و پراکنده تشکیل شده‌اند. در صورتیکه فاز پراکنده مورد استفاده در کامپوزیت نانوذره باشد ماده ترکیبی یک نانوکامپوزیت خواهد بود.

استفاده از نانوذرات در مواد کامپوزیت می تواند استحکام آنها را افزایش و یا وزن آنها را کاهش دهد، مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را افزایش داده و خصوصیات جدیدی نظیر هدایت الکتریکی را افزایش دهد. مشهورترین بازار مواد کامپوزیت اجزاء ساختاری مبتنی بر پلیمرها مثلاً پلاستیک است در صنایع خودروسازی و هوا فضا، کاهش وزن در عین یکسان نگهداشتن استحکام فاکتور مهمی است. جایگزینی مواد ساختاری فولاد- آلومینیوم و بتن با مواد کامپوزیت پلیمری در صورتی رخ میدهد که نسبت به استحکام به وزن را افزایش دهد. کامپوزیتهای پر شده به وسیله خاک رس در شرکت تویوتا کاربرد فراوانی دارد.

نانوالیاف (مخلوط الیاف حاوی نانو لوله های کربنی چند دیواره برای ایجاد خاصیت رسانایی میتواند کاربردهای چند منظوره داشته باشد.) مواد بسته بندی و روکشهای مورد استفاده توانسته است بازار خوبی برای محصولات نانو تولید نمایند.

5- نانو کپسول ها :

لفظ نانو کپسول شامل هر نانو ذره ای است که دارای یک پوسته و یک فضای خالی جهت قرار دادن مواد مورد نظر باشد. مثال جالب توجه نانو کپسولی که طبیعت ساخته، دیواره های سلولهای بدن انسان می باشد. (لیپوزوم ها) کارنانوکپسول برای جابجایی مواد و کنترل و رهایش و محافظت در برابر محیط می باشد (دارها توسط سلولها وارد خون و توسط نانوکپسولها در بدن جابجا و محافظت می شوند تا به محل مورد توجه برسند) فرایند عمومی ساخت کپسولها یک اموسیون روغن در آب یا آب در روغن به ترتیب نانوکپسولهای روغنی و آبی هستند مثلاً تزریق ورید نانوکپسولها مستلزم یک پایه آبی پس اموسیون روغن در آب می باشد برای روکش دادن کپسولها می توان از پروتئین ها، پلیمرها و مواد طبیعی یا مصنوعی استفاده کرد. بزرگترین کاربرد نانون کپسول ها در دارورسانی هدفمند می باشد. پیچیدگی سیستم زیستی و مکانیسم ساخت نانو کپسول ها – روش وارد نمودن داروها به درون آنها برای ایجاد اثرات فیزیولوژیکی گوناگون همگی زمینه ساز تحقیقات امروزه را فراهم میکند. بطور مثال میتوان نانو کپسولهای پلیمری را در اندازه ها و اشکال مشخص تولید کرد و با جایدهی یک مولکول خاص در دیواره این نانو کپسولها آنها را کارکردی کرد. که این یک سیستم داروسارزی هدفمند را طراحی میکنم و وقتی به یک زیست مولکول خاص رسید محتوی نانو کپسول را ازاد می کنم بهترین مثال دارورسانی با نانو کپسول ها – پروتئین هایی هستند که به سرعت در بدن تجزیه میشوند. از کاربردها دیگر نانو کپسولها رسانش مواد شیمیایی جهت مصارف کشاورزی و صنعت مواد آرایشی می باشند. این مواد میتوانند رهایش مواد به درون پوست یا مو را به تأخیر انداخته یا از موادی باشد که در برابر محیط بیرون محافظت کنند یا به عنوان عوامل شناسایی در علوم حیات استفاده کرد.

6- مواد نانو حفره ای:

مواد نانو حفره ای دارای حفراتی کوچکتر از 100 نانومتر هستند دیواره سلولها مملو از غشاهای نانوحفره ای است. در حال حاضر صنعت نفت و دیگر صنایع سالها از مواد نانو حفره ای طبیعی موسوم به زئولیتها بعنوان کاتالیست سود جسته اند. سطح ویژه این مواد نانوساختاری بالا میباشد لذا جذب سطحی قابل توجه است (سطح ویژه معمولاً درحد چند صد متر مربع بر گرم است.)

(علاوه بر اثرات کاتالیزوری) قرار دادن مواد درون نانو حفرات موجب تغییر گوناگونی در خواص آن می شود. از دیگر کاربردهای جالب توجه حفرات دارای اندازه مشخص توانایی آنها در اجازه عبور دادن به برخی مواد و ممانعت از بقیه می باشد.

راههای بسیار زیادی برای ساخت مواد نانو حفره ای وجود دارد مثلا موادی را از یک جامد استخراج و حفراتی در آن بوجود آورد، یا مخلوطی از پلیمرها را با حرارت دهی بصورت جامدات نانو حفره ای در آورد، روش سل ژل یا روش انروزلها (انتشار یک گارد در یک ژل به جامدی بسیار سبک تبدیل می شود روش پرتویونی و با استفاده از روش نور ماوراء بنفش (مولکولها را در لایه نازک سیلیکای شکنه (دانشگاه هاروارد – دانشگاه نیومکزیکو)

از کاربردهای فیلتراسیون غشایی برای خالص سازی آب- خالص سازی داروها و آنزیم ها و فرایند تولید نیمه هادی میتوان نام برد که ارزش بازار یابی آن صدها میلیون دلار است. یک سیستم انسولین رسانی حاوی سلولهای لوزالمعده موش در یک ماده نانو حفره ای است که می تواند از سلولها در برابر سیستم ایمنی بدن محافظت کرده به گلولز اجازه ورود و به انسولین اجازه خروج می دهد. ساختن نیروهای حالت جامد از سیلیکون نانو حفره ای ایده های ایده آل اند و تاکنون مراحل مقدماتی آن انجام شده (دانشگاه پوردو)

7- نانوالیاف:

نانوالیافهای کربنی، جامد و توخالی با چند میکرون طول و100 نانومتر قطر مصارفی در مواد کامپوزیت و روکشها دارند. که موجب افزایش استحکام و رسانا سازی بالقوه مواد می شوند. در این فناوری مایعات بار دار شده به صورت جریانهای کوچک به درون یک میدان الکتریکی کشیده می شوند که بعداً به صورت الیاف پلیمریزه می شوند. مواد دیگر مثل نانو ذرات و حتی نانو لوله ها را میتوان در این الیاف جای داد.

این الیاف بر اثر نیروهای الکترواستاتیک، ویروسها و دیگر ذرات را به خود می چسبانند پس در زیست فیلتراسیون برای الودگی زدایی به کار می روند. این الیاف با فرایند سل ژل و حرارت دهی بعدی خلق می شوند.

البسه ساخته شده از نانو الیاف به عبور هر چیزی غیر از مولکولهای بسیار کوچک مقاوم اند و در پوشاک مقاوم به مواد شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین توانایی آنها در اجتناب از آب، روغن به لباسهای ضد لک مشهور خواهد شد. (کره جنوبی20 میلیون دلار به مدت9 سال سرمایه گذاری کرده است. )

8- نانوسیم ها :

در راستای دستیابی به قطعات الکترونیکی نانو مقیاس، برای اتصال دهی آنها به سیمهای نانو مقیاس نیاز داریم. نانو سیمها می توانند همچون حافظه باشد. سه راه عمده برای ساخت نانو سیمها عبارتند از:

الف- استفاده از لیتوگرافی یا چاپ روی یک سطح با تیوکساهای میکروسکوپی نیروی اتمی.

ب- استفاده از فرآیند شیمیایی در یک محیط گازی یا مایع، مثلا روی یک سطح جایی بوسیله میدان الکتریکی و یا یک سیال طراحی کرد.

ج- روش خودآرایی برای رشد مستقیم یک نانو سیم روی یک سطح

نانو سیمها می توانند از فلزات، نیمه هادی چون سیلیکون و گالیم و یا از جنس مواد الی باشند. در این زمینه مقاله ای ارائه شده که از نانوسیمها به عنوان آشکارهای شیمیایی و زیستی می توان استفاده کرد . در دا نشگاه کالیفرنیا قابلیت یک نانوسیم پلیمری برای آشکار سازی مقادیر ناچیز مواد منفجره را بررسی نموده است. این آشکار سازی حاصل از تشعشع سیمها تحت نور ماوراء بنفش است که تحت تاثیر مقدار اندکی TNT اثر آن متوقف می شود. نانوسیمها در سیستم میکرو آنالیز، تجهیزات آشکار سازی رادیویی سیستم بینایی در شب و شناسایی معدن دارند.

9- فولرین ها :

فولرین ها قفس هایی با شبکه کروی از 60 اتم کربن آرایش یافته بصورت شش ضلعیها و پنج ضلعی های بهم زنجیره شده (مثل توپ فوتبال) هستند.(جایزه نوبل در سال1996 برای کشف این ساختار بود.)

نانو لوله های کربنی از رول شدن صفحات گرافیتی حاوی آرایه های شش ضلعی کربنی به صورت لوله ایجاد می شوند دارای خواص و روش تولید مشابه با فولرینها هستند. اولین روش تولید آن بدین صورت بود که: 150 آمپر از یک میله کربنی عبور داده و دوده با بنزن استخراج می شود که محلول ارغوانی حاصل حاوی C60 است. فولرینها (باکی بالها) از نظر فیزیکی مولکولهای بیش از حد قوی هستند.

و قادرند فشارهای بسیار زیاد را تحمل کنند. پس از تحمل3000 اتمسفر فشار به شکل اولیه خود منبسط می شوند نیروهای آن به جای پیوند شیمیایی با نیروهای بسیار ضعیف واندروالس بهم می چسبند که مشابه نیروهای نگهدارنده لایه های گرافیت است این مسئله موجب میشود باکی بالها دارای قابلیت روان کنندگی شوند.

وارد کردن مقادیر اندک از آنها در یک ماتریس پلیمری استحکام را بالا و دانستیه آن را پایین می آورد. اگر برخی از اتمهای کربن باکی بال را با نیتروزن جایگزینی کرده موجب پیوند آنها با هم به صورت ماده ای سخت اما الاستیک شدند. تحمل بالای سیستمهای زیستی به کربن باعث قابلیت بالای باکی بالها در مصارف پزشکی شود هر چه در باکی بال قرار داده شود بخوبی در برابر بدن محافظت میشود نکته خیلی مهم این است که باکی بالها به اندازه کافی کوچک هستند که از کلیه بدن عبور کرده و دفع می شوند. از دیگر ویژگی باکی بالها توانایی آنها برای درمان عفونتHIV  (HIV پرونتاژ هدف داروهای موجود ایدز است.)

قیمت کنونی فولرینها حدود20 دلار برگرم است که این قیمت برای مصارف پزشکی مناسب ولی برای مواد کامپوزیت مناسب نیست. شرکت میتسوبیشی در2004 تولید سالانه به مقدار1500 تن رسانده است.

توانایی دیگر وارد نمودن عناصر رادیواکتیو به درون باکی بالها جهت رسانش مواد به سلولهای سرطانی بدن میباشد اگر بتوان اتمهای فلزات مغناطیسی به درون باکی بالها فرستاد میتوان در تصویر برداری تشدید مغناطیسی برای دیدن درون بدن استفاده کرد.

10- نانو لوله های کربنی :

نانولوله های کربنی در واقع لوله هایی از گرافیت میباشد گرافیت شکلی از کربن است که از لایه های حاوی آرایش های شش ضلعی حاوی اتم کربن است یک خصوصیت مشهور آنها استحکام کششی برجسته آنهاست. (100 گیگا پاکسال)100 برابر محکم تر از فولاد که این تنها براثر نیروهای ضعیف واندروالس. نانولوله ها به مواد دیگر براحتی نمی چسبند که بااصلاح شیمیایی نانولوله ها میتوان در مواد کامپیوزیت جدید که نسبت استحکام به وزن آن زیاد است استفاده نمود. خواص الکتریکی نانولوله ها دامنه وسیعی از کاربردهای این مواد است. (پروژه مطالعاتی دانشگاه کالیفرنیا) 

یکی از خواص نانولوله های کربنی نشر میدانی است (یعنی تحت تاثیر  میدان الکتریکی از خود الکترون منتشر می کند) یک تیم مشترک در فرانسه و کمبریچ در انگلستان با رشد نانولوله های کربنی درون حفره های یک لایه که کنترل نشر الکترون را به عهده داشت دریچه جدیدی از کاربردها این مواد را تجربه نمودند.

در سال 2001 پژوهشی از احتمال ابر رسانی نانولوله ها در دمای اتاق حکایت کرد. اگر چنین چیزی عملی شود صنعت انتقال نیرو با تغییرات عظیمی روبرو خواهد شد. نانولوله ها برای نگهداری هیدروژن کربنها جهت استفاده از پیلهای سوختی مورد مطالعه قرار داد. ( NEC از تولید یک پیل سوختی در سه سال آینده خبر داده) نانولوله ها قابلیت خود را برای دو برابر کردن ظرفیت باندهای قابل شارژ لیتیوم بجای گرافیت نشان داده است.

روشهای ساخت نانو لوله ها کربنی عبارتند از :

الف- تخلیه قوس الکتریکی:

ب- از لیزر برای تبخیر هدف گرافیتی در کوره ای به دمای C 12000 حاوی هلیوم و نیتروژن با فشار بالا می توان استفاده کرد.

پ- رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک حرارت[روش CVD]

د- رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما [روش CVD]

هـ- رشد فاز بخار

د- الکترولیز

پ- سنتوشعله

11- الماسواره‌ها :

یکی از مهمترین کلاس‌های نانومواد که اخیرا به خواص ویژه آن پی برده شده الماسواره‌ها است. الماسواره‌ها (2nm>)موادی آلی با ساختاری شبیه به الماس هستند ساختار كریستالی، متقارن، با قابلیت انعطاف‌پذیری، ایزومر و پلیمریزه شدن و پایداری دمایی بالا، سبب تمایز این مواد از دیگر مواد آلی گشته است تا حدی كه از آنها به عنوان آجرهای ساختمانی در فناوری نانو نام برده می‌شود.

آدامنتان ؛ نخستین الماسواره كشف شده؛ سبكترین گونة آنها (1nm>) با فرمول مولكولی C10H16 است. فرمول مولكولی عمومی الماسواره‌ها C4n+6tt4n+12 است. (n تعداد منتانها است). گونه‌های مختلف الماسواره‌ها چون دیانتان،تریا، تترا، پنتا، هگزا، هپتا، اكتا، نونا، دكانتان، از اتصال قفسه‌های آدانتان به یكدیگر ساخته شده است. آدانتان و دیامنتان و تریامنتان، الماسواره‌های سبك و دیگر منتان‌ها الماسواره‌های سنگین نامیده می‌شود.

الماسواره‌ها‌ در مخازن عمیق نفت و گاز در فشار بیشتر از psi2000 و دمای بالاتر از oF 200 تشكیل می‌شوند. غلظت الماسواره‌ها در مخازن گازی بیشتر از مخازن نفتی است. الماسواره‌های سبك بیشتر در گاز و الماسواره‌های سنگین با توجه به ساختارشان بیشتر در میعانات گازی وجود دارند.

نسل اول تاسال 2000: نانوساختارهای غیر فعال

الف) نانوساختارهای فازهای پراکنده یا تماسی (مثال: آئروسول ها و کلوئیدها)

ب) نانوساختارهای تولیدی کمکی (مثال: لایه ها، نانوذرات فلزی، پلیمرها، سرامیکها)

نسل دوم دتاسال2005: نانوساختارهای فعال

الف) زیست فعال ها با اثرات درمانی (مثال: ادوات زیستی، داروهای هدفیاب)

ب) مواد فعال فیزیکی-شیمیایی (مثال: ترانزیستورهای سه بعدی، فعال سازهای تقویت کننده)

نسل سوم تاسال 2010: نانوسیستم ها

مثال: چیدمانی هدایت شده، روبوتیک در مقیاس نانو

نسل چهارم تاسالهای2020-2015: نانوسیستم های ملکولی

مثال: ادوات ملکولی با طراحی اتمی

دیدگاه

در این مقاله به معرفی مختصر فناوری نانو و نگاهی به کاربردها و اقسام محصولات آن پرداختیم. از آنجا که نانوفناوری مهمترین عنصر فناوری‌های پیشرفته در دهه‌های آینده است و کشورمان نیز فعالیت‌های مناسبی را در راه توسعه آن آغاز کرده، بخش دانش و فناوری سایت تبیان قسمتی از فعالیت‌های اطلاع‌رسانی خود را به این مقوله مهم فناوری اختصاص داده است. در مقالات آینده سایت به بررسی دیدگاه‌های مختلف در مورد این فناوری و کاربردهای روز افزون محصولات آن خواهیم پرداخت.

  پی نوشت:

1-  Richard Feynman

2-  Nanotechnology

3-National Nanotechnology initiative

 

منابع:

1-http://www.azad.ac.ir/

2-فاطمه سادات سکوت و همکاران؛ نانوساختارهای آلی در نفت، فرصت طلایی صاحبان ذخایر هیدروکربنی در توسعه نانوفناوری

3-ویکی پدیادانشنامه ی آزاد

4- http://www.crnano.org/whatis.htm

نانو تكنولوژي علم خواص عجيب مواد

 

 

 از نانوتكنولوژي، بيوتكنولوژي و فناوري اطلاع رساني به عنوان سه قلمرو علمي نام مي برند كه انقلاب سوم صنعتي را شكل مي دهد. از همين روست كه كشورهاي در حال توسعه كه اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، مي كوشند با سرمايه گذاري در اين سه قلمرو، عقب ماندگي خود را جبران كنند. همان گونه كه در اين گزارش مي خوانيد، نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي در تمام حيطه هاي زندگي دارد و از اين رو توسعه آن مي تواند به بهبود و تسهيل زندگي كمك فراوان كند.

اتم سنگ بناي بنيادي ماده است و در نتيجه اتم ها بسيار كوچك هستند. توصيف و تصور جهان در سطح اتم و ملكول دشوار است. اين حيطه از علم به قدري عجيب است كه بخشي خاص از فيزيك به آن اختصاص يافته شده كه مكانيك كوانتم نام دارد. هدف اين علم براي توصيف رخدادها در سطح اتم است.اگر قرار بود توپ تنيس را به طرف ديوار پرتاب كنيد و توپ از آن بگذرد و به سوي ديگر ديوار برود، حتماً تعجب مي كرديد. اما اين دقيقاً همان اتفاقي است كه در مقياس كوانتم رخ مي دهد. در مقياس بسيار كوچك، خواص ماده مانند رنگ، مغناطيس و توانايي انتقال برق نيز به شكل غيرمنتظره تغيير مي كند. ديدن جهان اتم به معناي عادي كلمه ميسر نيست، چون خواص آن كوچكتر از طول موج نور قابل ديدن است. اما در سال 1981 پژوهشگران شركت آي بي ام نوعي ميكروسكوپ ساختند كه نام آن STM بود. اسم اين ميكروسكوپ در واقع از يك خاصيت در مكانيك كوانتم گرفته شده بود كه در ميكروسكوپ ياد شده به كار مي رود. اين دستگاه مي توانست پستي و بلندي هاي در مقايس جهان نانو را نشان دهد. ميكروسكوپ STM اين امكان را به دانشمندان داد كه براي اولين بار اتم ها و ملكول ها را ببينند. تصاوير اين ميكروسكوپ به زيبايي و وضوح تصاوير طبيعت اما در مقياس تصورناپذير نانومتر بود.

يك نانومتر يك ميليارديم متر يا حدوداً به طول 10 اتم هيدروژن است. با وجودي كه دانشمندان از سال هاي دهه 1950 درباره بررسي مواد در اين مقياس تلاش كرده بودند، آنان ناچار شدند تا اختراع ميكروسكوپ STM صبر كنند تا به هدف خود برسند.

عموماً در اين باره توافق وجود دارد كه نانوتكنولوژي اشياء بين يك تا 100 نانومتر را در بر مي گيرد، هر چند كه اين تعريف تا حدي قراردادي است. برخي افراد اجسامي به كوچكي يك دهم نانومتر را نيز در نظر مي گيرند كه به اندازه پيوند بين دو اتم كربن است. در ديگر سوي اين گستره در اجسام بزرگتر از 50 نانومتر قوانين فيزيك كلاسيك صدق مي كند.

مواد بسياري هستند كه داراي خواص اجسام در مقياس نانو هستند اما اسم نانوتكنولوژي به آنها اطلاق نمي شود. نانوتكنولوژي در پي آن است تا از خواص عجيب اجسام در مقياس بسيار كوچك استفاده كند.

جورج اسميت سرپرست بخش علم مواد در دانشگاه آكسفورد گفت در مقياس نانو، خواص «جديد، هيجان انگيز و متفاوتي» يافت مي شود. با كوچك تر شدن اجسام، نسبت بين فضاي سطح و حجم آن افزايش مي يابد. اين امر بدان علت مهم است كه اتم هاي موجود در سطح يك ماده معمولاً بيشتر از اتم هاي مركز آن واكنش نشان مي دهند. از اين رو، اگر نقره به ذرات بسيار كوچك تبديل شود، خواص ضدميكروبي پيدا مي كند كه در حجم انبوه آن وجود ندارد. يك شركت با توليد ذرات ريز از تركيب اكسيد سديم از اين خاصيت استفاده مي كند و ماده اي توليد مي كند كه خاصيت كاتاليزوري آن بيشتر است.

در اين جهان ناديدني، ذرات كوچك طلا در دماي چند صد درجه پايين تر ذوب مي شود و مس كه معمولاً رساناي خوب الكتريسيته است، ممكن است در لايه هاي نازك و در مجاورت ميدان مغناطيسي مقاوم شود.

الكترون ها (مانند همان توپ تنيس خيالي) مي توانند از نقطه اي به نقطه ديگر بجهند و ملكول ها مي توانند همديگر را از مسافت هاي متوسط جذب كنند. اين خاصيت به برخي حشرات اجازه مي دهد روي سقف راه بروند، چون موهاي ريز كف پايشان به سقف مي چسبد.

اما يافتن خواص جديد در مقياس نانو گام نخست است. گام بعدي استفاده از اين دانش است. توانايي ساخت اجسام با دقت اتمي اين امكان را به دانشمندان مي دهد كه موادي با خواص بهتر يا جديد نوري، مغناطيسي، حرارتي يا الكتريك توليد كنند.

اكنون انواع جديدي از ماده توليد مي شود. مثلاً شركت نانوسونيك در ويرجينيا لاستيك فلزي توليد كرده است. اين ماده مانند لاستيك انعطاف و انحنا مي پذيرد اما الكتريسيته را مانند فلزي محكم منتقل مي كند. مركز تحقيقاتي جنرال الكتريك در پي ساخت سراميك انعطاف پذير است. در صورت موفقيت، از اين ماده مي توان در ساخت قطعات موتور جت استفاده كرد و موتورهايي ساخت كه در دماي بيشتر با كارايي بهتري كار كند. چندين شركت مشغول كار روي موادي هستند كه روزي به صورت رنگ به سلول هاي خورشيدي بدل خواهد شد.

از آنجايي كه نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي دارد، بسياري از افراد فكر مي كنند اين علم اهميتي به مانند برق يا پلاستيك پيدا كند. مطالعات نشان مي دهد نانو تكنولوژي با بهبود مواد و محصولات و توليد مواد كاملاً جديد بر تمام صنايع تأثير خواهد گذاشت. افزون براين، فعاليت در حد كوچكترين مقياس ها به پيشرفت هاي مهم در عرصه هايي مانند الكترونيك، انرژي و پزشكي زيستي خواهد انجاميد.

آغاز نانوتكنولوژي

نانو تكنولوژي از يك رشته علمي خاص مشتق نمي شود. با وجودي كه نانو تكنولوژي بيشترين وجه مشترك را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملكول شالوده بسياري از علوم است و در نتيجه دانشمندان حوزه هاي علمي به آن جذب مي شوند. برآورد مي شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تكنولوژي كار مي كنند. تحقيقات در مقياس بسيار ريز در رشته هاي الكترونيك، نوروبيوتكنولوژي به ترتيب نانوالكترونيك، نانو اپتيكس و نانو بيوتكنولوژي نيز ناميده مي شود.

پيشوند نانو از كلمه يوناني به معناي كوتوله مشتق مي شود. براساس برآورد شركت لاكس ريسرچ در نيوريورك، بودجه كل تحقيق و توسعه نانو تكنولوژي دولت ها و شركت ها در سراسر جهان در سال 2004 بيش از 6/8ميليارد دلار بود. نيمي از اين بودجه از جانب دولت ها تأمين مي شد. اما به پيش بيني لاكس ريسرچ در سال هاي آينده، شركت ها احتمالاً بودجه بيشتري از دولت ها صرف اين علم خواهند كرد.

در آمريكا، پس از طرح فرستادن انسان به كره ماه، نانو تكنولوژي بيشترين بودجه را از دولت فدرال دريافت كرده است. در سال ،2004 دولت آمريكا 6/1ميليارد دلار صرف نانو تكنولوژي كرد، يعني دو برابر بودجه طرح ژنوم انسان در اوج انجام آن. در سال 2005 قرار است 982ميليون دلار ديگر صرف آن شود. در مكان دوم بودجه نانو تكنولوژي ژاپن قرار دارد. بسياري از كشورهاي در حال توسعه مانند هند، چين، آفريقاي جنوبي و برزيل جزو كشورهايي هستند كه بيشترين بودجه را در اين زمينه صرف مي كنند.

در خلال شش سال پيش از ،2003 سرمايه گذاري در نانو تكنولوژي توسط سازمان هاي دولتي هفت برابر شده است. اين حجم سرمايه گذاري انتظارات را به اندازه اي افزايش داده است كه شايد قابل تحقق نباشد. برخي معتقدند شركت هاي نانو تكنولوژي مانند حباب شركت هاي اينترنت در سال هاي اخير از بين خواهند رفت. اما دلايلي وجود دارد كه نشان مي دهد درباره مخاطرات آن گزافه گويي شده است. سرمايه گذاران خصوصي اكنون بسيار محتاط تر از دوره رونق شركت هاي اينترنت هستند و بيشتر پولي كه دولت ها در اين زمينه اختصاص مي دهند، صرف علوم پايه و فناوري هايي مي شود كه تا سال ها در اختيار همگان قرار نخواهد گرفت.

با اين حال كيفيت برخي محصولات موجود با كاربرد نانو تكنولوژي بهبود يافته است و در چند سال آينده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ريز نقره، بانداژ ضد سوختگي خاصيت ضد ميكروبي پيدا كرده است. با اتصال ملكول هاي ايجاد كننده مانع به فيبر پنبه، پارچه هايي توليد شده است كه ضد لكه و بو است. راكت هاي تنيس با افزودن ذرات ريز تقويت شده است. در درازمدت نانو تكنولوژي به نوآوري هاي بزرگتري خواهد انجاميد، از جمله انواع جديد حافظه كامپيوتر، فناوري پزشكي و روش هاي توليد انرژي بهتر مانند سلول هاي خورشيدي.

طرفداران اين فناوري مي گويند نانو تكنولوژي به توليد انرژي پاك و توليد بدون مواد زائد و غيره خواهد انجاميد. مخالفان آن معتقدند نانوتكنولوژي باعث ايجاد نوعي نظام شناسايي بين المللي و آسيب به فقرا، محيط زيست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر مي رسد هر دو گروه در مورد استدلال هاي خود گزافه گويي مي كنند، اما به هرحال بايد از نانو تكنولوژي استقبال كرد.

فناوری نانو

فناوري نانو چيست؟

فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (1 نانومتر يک ميليارديم متر است).
اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم.
واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كي اريك دركسلر در کتابي تحت عنوان : «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو»بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار داده و بعدها آنرا در کتابي تحت عنوان «نانوسيستم‌ها ماشين‌هاي مولكولي چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.

عناصر پايه در فناوري نانو

تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري‌هاي ديگر در مقياس مواد و ساختارهايي است كه در اين فناوري مورد استفاده قرار مي‌گيرند. البته تنها كوچك بودن اندازه مد نظر نيست؛ بلكه زماني كه اندازه مواد دراين مقياس قرار مي‌گيرد، خصوصيات ذاتي آنها از جمله رنگ، استحكام، مقاومت خوردگي و ... تغيير مي‌يابد. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري‌هاي ديگر به صورت قابل ارزيابي بيان نماييم، مي‌توانيم وجود "عناصر پايه" را به عنوان يك معيار ذكر كنيم. عناصر پايه در حقيقت همان عناصر نانومقياسي هستند كه خواص آنها در حالت نانومقياس با خواص‌شان در مقياس بزرگتر فرق مي‌كند.اولين و مهمترين عنصر پايه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتي با ابعاد نانومتري در هر سه بعد مي‌باشد. نانوذرات مي‌توانند از مواد مختلفي تشکيل شوند، مانند نانوذرات فلزي، سراميکي، ... .

 

دومين عنصر پايه، نانوكپسول است. همان طوري كه از اسم آن مشخص است، كپسول‌هاي هستند كه قطر نانومتري دارند و مي‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و كپسوله كرد. سال‌هاست كه نانوكپسول‌ها در طبيعت توليد مي‌شوند؛ مولكول‌هاي موسوم به فسفوليپيدها كه يك سر آنها آبگريز و سر ديگر آنها آبدوست است، وقتي در محيط آبي قرار مي‌گيرند، خود به خود كپسول‌هايي را تشكيل مي‌دهند كه قسمت‌هاي آبگريز مولكول در درون آنها واقع مي‌شود و از تماس با آب محافظت مي‌شود. حالت برعكس نيز قابل تصور است.

عنصر پايه بعدي نانولوله کربني است. اين عنصر پايه در سال 1991 در شركت NEC كشف شدند و در حقيقت لوله‌هايي از گرافيت مي‌باشند. اگر صفحات گرافيت را پيچيده و به شكل لوله در بياوريم، به نانولوله‌هاي كربني مي‌رسيم. اين نانولوله‌ها داراي اشكال و اندازه‌هاي مختلفي هستند و مي‌توانند تك ديواره يا چند ديواره باشند. اين لوله‌ها خواص بسيار جالبي دارند که منجر به ايجاد کاربردهاي جالب توجهي از آنها مي‌شود.

 کاربردهاي فناوري نانو

در حقيقت کاربرد فناوري نانو از کاربرد عناصر پايه نشأت مي‌گيرد. هر کدام از اين عناصر پايه، ويژگي‌هاي خاصي دارند که استفاده از آنها در زمينه‌هاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي مي‌گردد. مثلاً از جمله کاربردهاي نانوذرات مي‌توان به دارورساني هدفمند و ساده، بانداژهاي بي‌نياز از تجديد، شناسايي زود هنگام و بي‌ضرر سلول‌هاي سرطاني، و تجزيه آلاينده‌هاي محيط زيست اشاره کرد. همچنين نانولوله‌هاي کربني داراي کاربردهاي متنوعي مي‌باشند که موارد زير را مي‌توان ذکر کرد:
   • تصوير برداري زيستي دقيق
   • حسگرهاي شيميايي و زيستي قابل اطمينان و داراي عمر طولاني
   • شناسايي و جداسازي كاملاً اختصاصي DNA
   • ژن‌درماني كه از طريق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت مي‌پذيرد.
   • از بين بردن باكتري‌ها
اينها تنها مواردي از کاربردهاي بسيار زيادي هستند که براي عناصر پايه قابل تصور مي‌باشند