كلاس ماگل‌شناسی

1 - کاربردهای نانو تکنولوژی :

1 استفاده در صنایع مخابرات
2 استفاده در صنایع خدرو سازی
3 استفاده در صنایع فضای
4 استفاده در کشاورزی
5 استفاده در صنایع ذوب فلزات
6 استفاده در صنایع غذایی
7 استفاده در صنایه بسته بندی
8 استفاده در صنایع تولید محصولات مرتبط با آی تی
استفاده در صنایع نظامی

2- یکی از کاربردهای نانو تکنولوژی :

ساخت موادی به نام سوپر جاذب
من فقط بحث مواد سوپر جاذبی که در صنایع نساجی کاربرد داره رو اینجا مطرح میکنم

در ساخت این نوع محصولات در چند مرحله از نانو تکنولوژی استفاده میشه
مرحله یتولید مواد اولیه در صنایع پلیمر
در ماده یپلیمر ی که برای ساخت سوپر جاذب ها کار برد داره ابتدا با استفاده از روش پلیمرازیسیون تراکمی و با استفاده از کاتالیزور های زیگلر-ناتا (مثل تترا کلرید تیتانیوم ) و کمک کاتالیزور های مثل دی اتیل آلمینیوم کلرید ماده یپلیمر را به صورت رشته های باریک به قطری در حدود 600 تا 800 نانو متر در می آورند
توجه داشته باشید که بسته به نوع پلیمر اولیه این طول متغییر است
بعد این رشته ها در محیط های سوسپانسوینی مانند آب قرار داده و ماده ی مربوطه را به کارخانه ها تولید سوپر جاذب ها منتقل کرده
در آن کارخانه ها گروهی از پلیمر خاص( نامش رو نمیدونم) بسته به نوع استفاده با آب ی که رشته های پلیمری قبلی در آن قرار دارد ترکیب شده و بعد از حرارت دادن تا نزدیک مرحله ی سیال شدن این نوع پلیمر ها (این نوع پلیمر تخریب نمیشود) و بخار شدن آب واکنش بین زنجیر و ماده یپلیمری جدید روی داده
یعنی ماده یپلیمری اضافه شده به رشته های زنجیر پلیمری میچسبد
در انتها این مواد را به کارخانه های ریسندگی مخصوص منتقل کرده که آن های ره به نخ های با قطر 1200 تا 5000 نانو متر تبدلی کند و در انتها از این نخ ها پارچه های جاذب آب یا بعضی از مواد ساخته میشود

به طور مثال یکی از این پارچه ها توانایی جذب نفت را دارا میباشد و برای پاکسازی دریا ها از نفت مورد استفاده قرار میگیرد

( از این خلاصه تر نمیشد بنویسم )

سوال 1 - کاربردهای نانو تکنولوژی :

# شناسایی و درمان بیماریها و کشف داروها
# ساخت حسگرها (استفاده از حسگرهای مغناطیسی جهت شناسایی ویروسها)
# ساخت میکرو آرایه‌های DNA با نانومُهر زنی
# نتایج بررسی بالینی فناوری Nano - JETA RT- PCR توسط شرکت Acrongenomics
# طراحی و ساخت کارتهای نانویی برای کاهش درد و افزایش شادابی انسان

سوال 2- یکی از کاربردهای نانو تکنولوژی :

سمبلی مولوکولیMolecular Assembly


اولین بروسه های تولیدی مانوفاکتور در پایان قرون وسطی در اروپای اواخر سالهای 1500 شکل گرفتند. این تولید عبارت بود از ساختن اشیأ از مواد اولیه با دست یا با ماشین آلات به طور سیستماتیک همراه تقسیم کار. سپس اختراع ماشین بخار در قرن هجدهم، ماشین آلات متحرک را بوجود اورد، که با نیروی مهار شده توسط این موتور ها به حرکت در میآمدند. مانوفاکتور به کارخانه توسعه یافت، و بدینگونه سیمای کره زمین طی دویست سال بعد از آن، کاملأ دگرگون شد. امروز نانوتکنولوژی درباره اسمبلی مولوکولی است، که نوع مینیاتوری مانوفاکتور است، و میتواند اساسأ دنیا را از نوبیآفریند، آنهم با بازدهی بهتر، و نتیجه آن نه تنها میتواند به وابستگی به مواد خام طبیعی پایان دهد، بلکه ممکن است توسعه صنعتی را کامل کند. آنگونه که دنیل بل بخوبی نشان داده، جامعه صنعتی اساسأ عصر انرژی تمدن بشر بود، تولیدی با ماشین آلات متحرک که از انرژی مهار شده استفاده میکردند. در نتیجه نانوتکنولوژی میتواند بطور موفقیت آمیزی مابقی تولید کشاورزی و صنعتی را کامل کند، و نه تنها از طریق حل مسأله انرژی، بلکه همچنین، از طریق افزودن هوش به موضوعات این تمدن های بشری. به طور خلاصه میتواند به تمام فعالیت های تولیدی که در شیوه های تولید ماقبل صنعتی هستند کمک کند که به تولید هوشمند فراصنعتی برسند، هم آنگونه که برنامه های کامپیوتری هوشمند در تولیدات تکنولوژی نوینhigh tech امروز به کار برده میشوند. یعنی پس از توسعه ننوتک، اینگونه تولیدات هوشمند برای همه فعالیت های تولیدی به کار خواهند رفت. عبارات زیر آنگونه ایست که کورزویل استفاده از هوش را در ننوتک توضیح میدهد، با استفاده از اصطلاح *نرم افزار* به معنی وسیع کلمه:
"هرچند پیکربندی هایconfigurations بسیاری پیشنهاد شده، یک اسمبلر نوعیtypical assembler، به صورت یک واحد روی میزی توصیف شده، که میتواند هر محصولی که از نظر فیزیکی ممکن، و ما برایش توصیف ترم افزاری داشته باشیم را، تولید کند. محصولات میتوانند از کامپیوتر باشند تا لباس، آثار هنری باشند تا غذای پخته شده. محصولات بزرگتر، نظیر اثاثیه، ماشین، و حتی خانه نیز میتوانند به صورت قایسیmodular ساخته شوند، یا از طریق ساختن اسمبلرهای بزرگتر. آنچه که از اهمیت ویژه برخوردار است اسمبلری است که که میتواند کپی خود را خلق کند. هزینه افزوده برای ساختن هر محصول فیزیکی، که شامل هزینه خود اسمبلر هم میشود، چند پنیpennies برای هر پوند خواهد بود، اساسأ قیمت مواد خام آن. البته هزینه واقعی در ارزش اطلاعاتی خواهد بود که هر محصول را توصیف میکند ، یعنی نرم افزاری که پروسه اسمبلی را کنترل میکند. در نتیجه هر چیز با ارزش در جهان، از جمله خود اشیأ فیزیکی، اساسأ از اطلاعات تشکیل میشوند. ما ازامروز از چنین شرایطی چندان دور نیستیم، چرا که "محتوی اطلاعاتی" محصولات بطور سریعی به خط مجانب صد درصد ارزش آنها مماس میشود." ری کورز.یل-جدل درکسلر-اسمالی درباره اسمبلر مولوکولی، 3 دسامبر، 2003] عبارات بالا بیان اصل آنچیزی است که در پارادیم ننوتک برای دنیا اهمیت دارد. اگر نیوتون قوانین حرکت را توصیف کرد، و در پی آن، لاپلاس بحث میکرد که اگر شرایط اولیه جهان را داشته باشیم، با دانش قوانین نیوتون، میتوان جهان در هر لحظه را پیش بینی کرد، ما نیز در اینجا شاهد آنیم که علم در 300 سال گذشته توصیف ساختمان اشیأ را انجام داده، و آن به این معنی است که میشود، آنگونه که در همانجا کورزویل از سخنرانی تاریخی 1959 فیزیک دان معروف فینمنFeynman نقل میکند، در نهایت تمام طبیعت را مصنوعأ از نو "اتم به اتم" ساخت.

1 - کاربردهای نانو تکنولوژی :

1 ترابری دارو و ژن (طراحی داروهایی با هدف گیری بسیار مطلوب که از نانو ماشینهای پروتئینی بهره می‌برند و ...)
2 تشخیص زیستی پاتو ژنها
3 تشخیص پروتئینها
4 جستجو در ساختار DNA وتغییر آن که ارزو دیرینه بشریت بوده
5 ابداع روشهایی برای استفاده از RNA در فناوری ‌نانو
6 حرکت رباتهای زنده با نیروی ماهیچه

2- یکی از کاربردهای نانو تکنولوژی :

پارچه هاي خود پاك كننده:

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.

این کاربرد دیگری از نانو تکنولوژی است .

سوال اول :
- محصولات خوداسمبل 2- كامپيوترهايي با سرعت ميلياردها برابر كامپيوترهاي امروزي 3- اختراعات بسيار جديد ( كه امروزه ناممكن است) 4- سفرهاي فضايي امن و مقرون به صرفه 5- نانوتكنولوژي پزشكي كه درواقع باعث ختم تقريبي بيماريها، سالخوردگي و مرگ و مير خواهد شد. 6- دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه‌هاي دنيا 7- احياي مجدد بسياري از حيوانات و گياهان منقرض‌شده 8- احياء و سازماندهي اراضي

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
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

سوال دوم
توضیح در مورد ویژگی ماده سازی :

اكنون انواع جديدي از ماده توليد می‌شود. 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 انعطاف‌پذیر 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.

تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد. يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي 4 نفره كه به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يك خودروي خانوادگي تجسم كنيد".

1-موارد استفاده از فناوری نانو رو نام ببرید.(حداقل 5 تا...10 امتیاز)

•کاهش یافتن شدید تقاضا برای سوخت های فسیلی
• از بین بردن کامل ناچیز ترین آلاینده های شهری و صنعتی
• سطوح و لباسهای همیشه تمیز و هوشمند
• تولید انبوه مواد و ابزارهائی که تا قبل از این عملی و اقتصادی نبوده اند
• بالا بردن آسانسورهایی با قابلیت حمل بیش از سی تن با خطی به ضخامت یک میل !
-------------------------------------------------------------------------
2-یکی از موارد استفاده رو کاملا توضیح بدید.(20 امتیاز)

« نانوتکنولوژی و امکان مشاهده درون اجسام جامد »

محققين تحولي عظيم در نانوتکنولوژي تراهرتزي ايجاد کرده‌اند. نتايج کار آنها مي‌تواند در تصويربرداري پزشکي، تشخيص مواد خطرناک و حتي در عمليات نجات کاربرد داشته باشد. اين تيم تحقيقاتي، به کمک يک نانوساختار نيمه‌هادي، روشي را براي کنترل توان فرکانسهاي تراهرتزي کشف کرده‌اند.
تراهرتز، افق نهايي مطالعات امواج الکترومغناطيس است و در طيف فرکانسي بين ميکروويو و نور مادون قرمز قرار مي‌گيرد. فرکانس امواج تراهرتز 1000مرتبه بزرگتر از فرکانس امواج ميکروويو و بين 100 تا 1000مرتبه ضعيف‌تر از نورمرئي است.

"اين تحقيقات با عملي ‌ساختن دسترسي به امواج تراهرتزي، تحولي را در اين فناوري ايجاد خواهد کرد. ابزار مورد استفاده در کار به اندازة يک سلولي تلفن[7] بوده و قابل حمل نيز مي‌باشد، در صورتي که سيستمهاي تراهرتزي قبلي چنين قابليتي را نداشتند. "
مي‌دانيم که امواج توسط اتمسفر جذب مي‌شوند. به همين دليل امواج تراهرتز، وسيلة مناسبي براي ارتباطات فواصل دور از طريق هوا نيستند. اما اين امواج براي فواصل نزديک، با ارزش مي‌باشند.
با توجه به علم نانو تکنولوژی از اين امواج مي‌توان در تشخيص ترکيبات شيميايي همچون آلاينده‌ها کمک گرفت. اين امواج همچنين به مولکولها حساس هستند و مي‌توانند از درون مواد جامد عبور کرده و در تصويربرداري و پيمايش مواد مورد استفاده قرار گيرند.
مي‌توان با استفاده از آنها به مطالعة امراضي همانند سرطان پرداخت که در آنها، سلولها داراي لرزشهاي تراهرتزي مي‌باشند.
اين امواج همچنين ابزار قدرتمند ديگر علاوه بر اشعه X در اختيار دندانپزشکان قرار داده و نيز در عمليات نجات جهت تشخيص افراد محصور در زير آوار و همچنين در تشخيص مواد خطرناک کاربرد دارند. قابل ذکر است که تمامي اين امکانات در يک وسيلة قابل حمل با دست جاسازي مي‌شود نه در وسيله‌اي با ابعاد يک اطاق.
اين ادوات بر مبناي يک نيمه‌هادي سيليکون ژرمانيوم استوارند. نيمه‌هادي جهت تشخيص باندهاي انرژي مرتبط با امواج تراهرتز بکار مي‌رود. همچنين از فيلترهايي جهت کنترل دقيق فرکانس بهره گرفته مي‌شود.
علم نانولوژی موفق شده است تا با این علم پیشرفته انسان را قادر نماید تا از فراسوی هر جسم جامدی ، دور دستها را مشاهده نماید و درون هر چیزی را نظاره کند .
بدین طريق به طور مثال می توان درون تخم مرغ یا هر چیز دیگری را مشاهده نمود .

1-موارد استفاده از فناوری نانو رو نام ببرید.(حداقل 5 تا...10 امتیاز)

1- ساخت موتورهایی با قدرت بیش از یک ملیون اسب بخار
2- ساخت خودروهایی با مصرف سوخت یک لیتر در سال
3- مقاوم کردن یک رشته سیم به مقداری که نیروی بیش از هزار برابر را تحمل کند .
4- ساخت صوتهایی با بسامدهایی که شنیده نمیشوند .
5 - مشاهده ستاره ها با شیشه هایی به اندازه شیشه های معمولی
6- ساخت شبکه های عظیم مولکولی با ذرات یک اتم
7- مقابله با بیماری های سرطانی و ریشه کن کردن آنها

2-یکی از موارد استفاده رو کاملا توضیح بدید.(20 امتیاز)



نانو تکنولوژی و جذب آلاینده های فلزی سمی

در روش‌هاي عمومي تصفيه آب، بيشتر آلاينده‌هاي آن گرفته مي‌شوند، اما روش‌هاي تصفيه هدفمند، براي از بين بردن تركيبات سمي كه بايد با بازدهي بالايي انجام شوند، بسيار مناسب هستند. براي از بين بردن اغلب فلزات سنگين موجود در آب روش تصفيه كاتاليزوري، گزينه مناسبي نيست، بنابراين محققان به جاي آن از روش‌هاي جذب روي پليمرها و يا ذرات افزودني استفاده مي‌كنند. آرسينك از آلاينده‌هاي بسيار سمي رايجي است كه هم به طور طبيعي و هم به شكل پساب‌هاي بشري باعث آلودگي آب مي‌شود.
در این لحظه علم نانو تکنولوژی راه حل جدیدی برای دانشمندان باز نموده است .

داده‌هاي اخير از ارتباط روشن مصرف اين ماده با افزايش آمار سرطان‌هاي مثانه و روده‌ حكايت دارد. با توجه به اين داده‌ها، آمريكا استاندارد ميزان مجاز آرسنيك در آب آشاميدني را به 10 ppb (يك در ميليارد) کاهش داده و اين رقمي است كه در اغلب كارخانه‌هاي تصفيه آب رسيدن به آن بسيار دشوار است. در سطح جهان هم آمار مسموميت با آرسنيك بسيار بالا است و در بسياري از كشورهاي در حال توسعه مانند بنگلادش كه بيش از 10 تا 20 درصد جمعيت آن دچار مسموميت با آرسنيك شده‌اند، يك فاجعه بهداشتي تلقي مي‌شود. اگر چه اغلب آلايندگي‌هاي ناشي از آرسنيك به كشورهاي جهان سوم اختصاص دارد اما با اين وجود ميزان آرسنيك در بسياري از منابع آب آشاميدني آمريكا هم بيش از حد مجاز 10ppb است. به اين ترتيب نياز شديدي به فناوري‌هاي نوين كه بتوانند آلاينده‌هاي فلزي سنگين مانند آرسنيك را از آب آشاميدني حذف كند؛ احساس مي‌شود.
به اين منظور، از نانوبلورهاي مغناطيسي که با علم نانوتکنولوژی تولید می شوند به عنوان هسته اصلي سيستم‌هاي تصفيه جديد استفاده مي‌شود. سطوح معدني آهني نه تنها تمايل شديدي به جذب آرسنيك دارند، بلکه با انتخاب اندازه مناسب مي‌توان به راحتي اين ذرات مغناطيسي را به واسطه جداسازي مغناطيسي از آب جدا كرد. اما اولين شرط لازم براي انجام اين كار توسعه مواد مغناطيسي با كيفيت بالا است، كه به خوبي قابل استفاده در محيط آبي باشند. محققان به همين منظور، راهبردي را براي توليد ذرات مغناطيسي تك پراكنشي به قطر 20-15 نانومتر كه مناسب‌ترين اندازه براي جداسازي مغناطيسي مي‌باشند؛ توسعه داده‌اند. هنگام توليد اين مواد در حلال‌هاي آلي استفاده از روش‌هاي شيميايي كنترل سطح ضروري است.

با احترام
A.M

کاربردهای نانو تکنولوژی :

1 مهندسی بافت
2 تخریب تومورهای بدن از طریق گرما دهی به آن
3 بهبود تباین (کنتراست)
4 روشهای بیولوژیکی ذخیره کردن و بازیابی اطلاعات به منظور حل مسائل محاسباتی و دیگر کاربردها تحت کنترل در آمده‌اند.
5 ساخت سلولهای مصنوعی (با ساختارهای محدود خود تکثیر شونده و مولکولهای اطلاعاتی خود تکرار شونده)
6 فرآیندهای تشخیص و ردیابی مقادیر بسیار کم ماده

سوال 2 - یکی از کاربردهای نانو تکنولوژی :

نانو در خودرو سازی

«نانو تكنولوژي» امروزه به شدت فن آوري پوشش اجسام را تحت تأثير قرار داده است. در اين فناوري موادي در مقياس نانو بر روي اجسام به صورت پوشش قرار مي گيريد كه بسياري از خواص منفي اجسام را خنثي مي نمايد. هدف اصلي اين تكنولوژي كاهش آلودگي هاي زيست محيطي، جلوگيري از اتلاف انرژي و افزايش مقاومت در برابر خوردگي مي باشد.

يكي از انواع پوشش هاي نانوتكنولوژي (نانو ذرات طلا) مي باشند. موارد استفاده اين مواد اپتيك، الكترونيك، كاتاليست ها و نيز ماده رنگزا در صنعت رنگ مي باشد. يكي از موارد مهم استفاده از اين پوشش هاي نانو تكنولوژي در صنعت «خودرو سازي» مي باشد.

با پوشش دادن بدنه اتومبيل بوسيله نانو ذرات طلا مي توان براقيت بدنه اتومبيل را دوام بخشيد. اين خاصيت كه (effect Color-flop) نام دارد، باعث مي شود تا ناحيه روشن به دليل بازتاب نور از ذرات آلومينيوم، قرمز روشن ديده شود و چون در ناحيه سايه تقريبا بازتاب نداريم به همين دليل تيره رنگ به نظر مي رسد. با كمك اين فناوري در نانو تكنولوژي، نواحي زاويه دار بدنه اتومبيل مدور به نظر مي رسند. ضخامت اين تركيب نانو حدود 10 تا 30 نانومتر است. اين ماده خميري شكل است و از دولايه تشكيل شده است. لايه اول شامل ذرات برگچه اي شكل آلومينيوم كه به عنوان آستري بر روي فلز به كار برده مي شود. لايه دوم كه همان نانو ذرات طلا هستند كه بر روي آستري اعمال مي شود.

با نانو تكنولوژي بدون آنكه جنس بدنه اتومبيل و قالب هاي آن را تغيير دهيم، تنها با Nanolaminate (پوشاندن سطح اتومبيل با مواد نانو ذرات طلا)‌ با هزينه اي بسيار اندك جلوه، زيبايي و دوام رنگ اتومبيل را می توان افزايش داد .

1-موارد استفاده از فناوری نانو رو نام ببرید.(حداقل 5 تا...10 امتیاز)

توليد مواد وفرآورده هاي صنعتي (مواد سبكتر ،مستحكم تر،قابل برنامه ريزي وهوشمند ،كاهش هزينه ،افزايش عمر ،ابزارهاي جديد بر پايه اصول
ومعماري جديد ،ساخت مولكولي و....)
> پزشكي ،داروسازي ومراقبتهاي بهداشتي (توسعه نانو بيو حسگر ها وتكنولوژي تصوير برداري جديد براي تشخيص زودتر ودرمان بيماري هايي مثل
سرطان ،روش بيماري شناسي ودر مان كار آمدتر وارزانتر ،داروهاي جديد ،كمك به بينائي وشنوائي ،مواد جديد سازگار با محيط زيست كه باعث افزايش
زمان نگهداري اندام مصنوعي مي گردد، استفاده از دستگاههاي پزشكي كوچك و هوشمند ،ارسال دارو به طور مستقيم به سلولهاي آسيب ديده...)
> الكترونيك وكامپيوتر (تراشه ها وكامپيوتر هاي سريعتر با نانو ترانزيستور ها ،حافظه هاي با ظرفيت بسيار بالا تر ، پهناي باند ارتباطي بالا ،نسل جديدي
از رد يابها،‌پردازنده ها ونانو دستگاهها )
> منابع طبيعي ومحيط زيست (تخليص ونمك زدايي آب ،كاهش مصرف بنزين با تغيير در خودروها ،تاير هاي سازگار با محيط زيست ، استفاده از نانو
پودرها براي رفع آلودگي ،استفاده از سيستمهاي نانو روباتيك وهوشمند براي مديريت فاضلابها ي محيط زيستي هسته اي ....)
> انرژي (بهبود تبديل انرژي خورشيدي به الكتريسيته ،بهبود تبديل انرژي هيدروژن به انرژي گرمائي ،ذخيره ايمن هيدروژن )
> ابزارهاي نظامي وامنيت ملي (سلاحهاي جديد، هوشمندي بيشتر مهمات نظامي ،ابزارهاي محافظت در برابر سلاحهاي ميكروبي وشيميايي وتسلط بيشتر بر
اطلاعات و...)
علوم ومهندسي نانو ،منجر به درك بهتر طبيعت ،پيشرفت در پژوهش وآموزش پايه وتغييرات عمده در توليدات صنعتي ،اقتصاد بهداشت ،مديريت محيط
زيست وحفظ منابع طبيعي خواهد شد. به گونه اي كه در 10تا 15 سال آينده يك بازار جهاني بيش از 1000 ميليارد دلاري را ايجاد خواهد كرد وجهان را
براي رسيدن به توسعه پايدار اميدوار ساخته است.

2-یکی از موارد استفاده رو کاملا توضیح بدید.(20 امتیاز)
( با اجازه همه اش رو نوضیح بدم پروفسور!)
شناسایی پروتئین‌های ترشح شده از یاخته‌ها
یک گروه از محققان که در گروهی موسوم به اتحاد سیستمهای زیستی گرد آمده‌اند. این گروه سرگرم تکمیل ابزارهای ظریفی هستند که هدف آن بررسی اوضاع و احوال درون یاخته در زمان واقعی و بدون آسیب رساندن به اجزای درونی یاخته یا مداخله در فعالیت بخشهای داخلی آن است. ابزاری که این گروه مشغول ساخت آن هستند ردیف‌هایی از لوله‌ها یا سیمهای بسیار ظریف هستند که قادرند وظایف مختلفی را به انجام برسانند. از جمله آنکه هزاران پروتئینی را که به وسیله یاخته‌ها ترشح می‌شود، شناسایی ‌می‌کنند.
ساخت فیبر نوری
گروههای دیگری از محققان نیز در تلاشند تا ابزارهای مناسب در مقیاس نانو برای بررسی جهان یاخته‌ها ابداع کنند. یکی از این ابزارها فیبر نوری است که ضخامت نوک آن 40 نانومتر است و بر روی نوک آن نوعی پادتن جا داده شده که قادر است خود را به مولکول مورد نظر در درون یاخته متصل سازد. این فیبر نوری با استفاده از فیبرهای معمولی و تراش آنها ساخته شده و روی فیبر پوششی از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگیری به عمل آورد. نحوه عمل این فیبر نوری درخور توجه است.
از آنجا که قطر نوک این فیبر نوری، از طول موج نوری که برای روشن کردن یاخته مورد استفاده قرار می‌گیرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهای نور نمی‌توانند خود را تا انتهای فیبر برسانند، در عوض در نزدیکی نوک فیبر جمع می‌شوند و یک میدان نوری بوجود می‌آورند که تنها می‌تواند مولکولهایی را که در تماس با نوک فیبر قرار می‌گیرند تحریک کند. به نوک این فیبر نوری یک پادتن متصل است و محققان به این پادتن یک مولکول فلورسان می‌چسبانند و آنگاه نوک فیبر را به درون یک یاخته فرو می‌کنند.
در درون یاخته، نمونه مشابه مولکول فلورسان نوک فیبر، این مولکول را کنار می‌زند و خود جای آن را می‌گیرد. به این ترتیب نور ساطع شده از مولکول فلورسان از بین می‌رود و فضای درون یاخته تنها با نوری که به وسیله میدان موجود در فیبر نوری بوجود می‌آید روشن می‌گردد. درنتیجه محققان قادر می‌شوند یک تک مولکول را در درون یاخته مشاهده کنند. مزیت بزرگ این روش در آن است که باعث مرگ یاخته نمی‌شود و به دانشمندان اجازه می‌دهد درون یاخته را در هنگام فعالیت آن مشاهده کنند.
شناسایی مولکول‌های زیستی
نانو فناوری همچنین به پژوهندگان امکان می‌دهد که بتوانند رویدادهای بسیار نادر یا مولکولهای با چگالی بسیار کم را مشاهده کنند. به عنوان مثال بلورهای مینیاتوری نیم هادیهای فلزی در یک بسامد ویژه از خود نور ساطع می‌کنند و از این نور می‌توان برای مشخص کردن مجموعه‌ای از مولکولهای زیستی و الصاق برچسب برای شناسایی آنها استفاده کرد.
کنترل فعالیت درون یاخته‌ها
محققان امیدوار هستند که در آینده‌ای نه چندان دور با استفاده از نانو فناوری موفق شوند امور داخلی هر یاخته را تحت کنترل خود در آورند. هم اکنون گامهای بلندی در این زمینه برداشته شده و به عنوان نمونه دانشمندان می‌توانند فعالیت پروتئینها و D.N.A را در درون یاخته کنترل کنند. به این ترتیب نانو فناوری به پژوهشگران امکان می‌دهد تا اطلاعات خود را درباره یاختهها یعنی اصلی‌ترین بخش سازنده بدن جانداران به بهترین وجه کامل سازند.


عکسی در رابطه با نانو تکنولوژی
فناوری نانو منجر می شود آب به سطح اجسام نفوذ نکند

-موارد استفاده از فناوری نانو رو نام ببرید.(حداقل 5 تا...10 امتیاز)

2- یکی از کاربردهای نانوتکنولوژی


پزشکی و بدن انسان:
رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستمهای زنده را اداره می‌کند. یعنی مقیاسی که شیمی]، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت درحال گرایش هستند.

فراتر از سهل‌شدن استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می‌تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو(Drug Delivery) تهیه کند، که به‌نحو حیرت‌انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد.
مواد زیست‌سازگار با کارآیی بالا، از توانایی بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعّال، می‌توان برای اعمال نقش تشخیصی(مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی‌سازی بکار می‌رود) درون سلو‌ل‌ها وارد نمود.
افزایش توان محاسباتی بوسیله نانوتکنولوژی، ترسیم وضعیت شبکه‌های ماکرومولکولی را در محیط‌های واقعی ممکن می‌سازد. اینگونه شبیه‌سازی‌ها برای بهبود قطعات کاشته‌شده زیست‌سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامی خواهدبود.
دوام‌پذیری منابع: کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک:
نانوتکنولوژی منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهدداد. همچنین فنّاوری‌های جدید، امکان بازیافت و استفاده مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند کرد. در زمینه محیط زیست، علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ای در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می‌دهد؛ در ایجاد و درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده‌ها؛ در توسعه فنّاوری‌های "سبز" جدید که محصولات جانبی ناخواسته کمتری دارند و یا در جریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژی توان حذف آلودگی‌های کوچک از منابع آبی (کمتر از ۲۰۰ نانومتر) و هوا (زیر ۲۰ نانومتر) و اندازه‌گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگتر را دارد.

در زمینه انرژی، نانوتکنولوژی می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ای کارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال، شرکت‌های مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل‌ها شود. استفاده گسترده از این نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند سالیانه ۵٬1 میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرف بنزین به ‌همراه داشته‌باشد.

همچنین انتظار می‌رود تغییرات عمده‌ای در فنّاوری روشنایی در ۱۰ سال آینده رخ دهد. می‌توان نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانی(LED ها) را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در امریکا، تقریبا" 20% کل برق تولیدی، صرف روشنایی(چه لامپ‌های التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می‌شود. مطابق پیش‌بینی‌ها در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده، پیشرفت‌هایی از این دست می‌تواند مصرف جهانی را بیش از 10% کاهش دهد که ۱۰۰ میلیارد دلار در سال صرفه‌جویی و ۲۰۰ میلیون تن کاهش انتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت.

هوا­ و­ فضا:
محدودیت‌های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورای آن، و علاقه به فرستادن فضاپیما برای مأموریت‌های طولانی به مناطق دور از خورشید، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاری، امید حل این مشکل را بوجود آورده‌است.

"نانوساختن"(Nanofabrication) همچنین در طرّاحی و ساخت مواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنیاز برای هواپیماها، راکت‌ها، ایستگاههای فضایی و سکّوهای اکتشافی سیّاره‌ای یا خورشیدی، تعیین‌کننده است. همچنین استفاده روزافزون از سیستم‌های کوچک‌شده تمام خودکار، منجر به پیشرفت‌های شگرفی در فنّاوری ساخت و تولید خواهدشد. این مسأله با توجه به اینکه محیط فضا، نیروی جاذبه کم و خلأ بالا دارد، موجب توسعه نانوساختارها و سیستم‌های نانو –که ساخت آنها در زمین ممکن نیست- در فضا خواهدشد.

امنیت ملّی:
برخی کاربردهای دفاعی نانوتکنولوژی عبارتند از: تسلط اطّلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته بعنوان یک قابلیت مهم نظامی، امکان آموزش مؤثّرتر نیرو، به کمک سیستم‌های واقعیت مجازی پیچیده‌تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری، استفاده بیشتر از اتوماسیون و رباتیک پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی، دستیابی به کارآیی بالاتر(وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه‌های نظامی و در عین‌حال تعداد دفعات نقص فنّی کمتر و هزینه کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته‌ای، بهبود طرّاحی در سیستم‌های مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاح‌های هسته‌ای، تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستم‌های دفاع هسته‌ای. در بسیاری موارد، فرصت‌های اقتصادی و نظامی مکمّل هم هستند. کاربردهای دراز مدت نانوتکنولوژی در زمینه‌های دیگر، پشتیبانی کننده امنیت ملّی است و بالعکس.

کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت الکترونیک
ذخیره‌سازی اطلاعات در مقیاس فوق‌‌العاده کوچک: با استفاده از این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات را در حد ۱۰۰۰ برابر یا بیشتر افزایش داد و نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی شود. ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچ مربع برسد، و این امر موجب ذخیره‌ سازی ۵۰ عدد DVD یا بیشتر در یک هارد دیسک با ابعاد یک کارت اعتباری می‌شود. ساخت تراشه‌ها در اندازه­های فوق­العاده کوچک به‌عنوان مثال در اندازه­های 32 تا ۹۰ نانومتر، تولید دیسک‌های نوری ۱۰۰ گیگابایتی در اندازه‌­های کوچک نیز می­باشد.

شکل‌گیری بازارهای بسیار بزرگ
شواهد موجود نشان می‌دهد که درصد بالایی از بازارهای محصولات مختلف متکی بر نانوتکنولوژی خواهد بود و به همین دلیل دولت‌ها و شرکت‌های بزرگ و کوچک به دنبال کسب جایگاهی برای خود در این بازارها هستند. میهیل روکو، رئیس کمیته علوم و فناوری نانو در ریاست‌جمهوری آمریکا طی مقاله‌ای در ماه می‌‌سال 2001، پتانسیل نانوتکنولوژی برای تغییر چشمگیر در اقتصاد جهانی را یادآوری نموده است. بر مبنای پیش‌بینی وی و بخش دیگری از صاحب‌نظران در ده الی 15 سال آینده نانوتکنولوژی بازار نیمه‌هادی را به طور کامل تحت تأثیر قرار خواهد داد. خبرهایی نیز که اخیراً از شرکتهای اصلی سازنده پردازنده‌های کامپیوتر در آمریکا و ژاپن منتشر شده است، از ورود پردازنده‌های حاوی یک میلیارد نانوترانزیستور تا قبل از ۱۰ سال آینده حکایت دارد. به عنوان مثال شرکت اینتل اعلام نموده است که در سال 2007 پردازنده‌های متکی بر نانوترانزیستور را با قدرت و سرعت بسیار بیشتر و مصرف کمتر نسبت به آخرین دستاوردهای امروزی نیمه‌هادی‌ها وارد بازار خواهد کرد.

در بخش دارو نیز پیش‌بینی شده است تا ۱۰ الی ۱۵ سال آینده نیمی از این صنعت متکی بر نانوتکنولوژی خواهد بود که خود نیاز به وسایل تزریق جدید و آموزشهای پزشکی روزآمد خواهد داشت یا در مورد موادشیمیایی، فقط ذکر بازار 100 میلیارد دلاری کاتالیست‌ها که تا ۱۰ سال آینده به طور کامل متکی بر کاتالیست‌های نانوساختاری خواهد بود، برای نشان دادن اهمیت بحث کافی است. از هم‌اکنون بازار بزرگی برای بکارگیری مواد جدید در محصولات فعلی در حال شکل‌گیری است. موادی که می‌توانند خواص جدید و فوق‌العاده‌ای به محصولات موجود بخشیده و موجب کاهش قیمت آنها شوند. به عنوان نمونه نانولوله‌های کربنی(Carbon NanoTubes) با وزن بسیار کمتر و استحکام بسیار بیشتر نسبت به موادی چون فولاد، بخش زیادی از صنایع را در آینده تحت تأثیر قرار خواهد داد.

در کنار این پیش‌بینی‌ها، این سؤال باید مطرح شود که جایگاه کشورهایی که به نانوتکنولوژی دسترسی ندارند، در بازارهای آینده و اقتصاد جهانی چه خواهد بود. با توجه به اینکه سهم هر کشور یا بنگاه در زمان شکل‌گیری یک بازار تثبیت می‌شود، زمان سرمایه‌گذاری برای رسیدن به جایگاه مناسب، همین امروز است.

کاربردهای نانو تکنولوژی :
افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش
# افزایش استحکام مکانیکی (افزایش مقاومت در برابر نفوذ پذیری)
# افزایش مقاومت گرمایی
# کاهش قابلیت اشتعال
# بهبود بخشیدن اعوجاج گرمایی
# کاهش وزن
# افزایش مقاومت

2 - یک کاربرد نانو تکنولوژی :


« نانو تکنولوژی در فرآيند پالايش نفت »

پالایش نفت دارای چهار قسمت عمده است :

1. تفكيك
2. فرآيند هاي تبديلي
اين فرآيند ها اندازه و ساختار مولكولي هيدرو كربن ها را تغيير ميدهند که شامل سه قسمت زير می شود :
الف. تجزيه (تقسيم)
ب. همسان‌سازي (تركيب)
ج. جايگزيني (نو آرائي)

3. فرآيند هاي عمل آوري
4. تنظيم و اختلاط

همانطور كه مي بينيد تجزيه يكي از قسمت هاي فرآيند هاي تبديلي است. هيدروكراكينگ، شكست كاتاليستي و شكست گرمايي كارهايي هستند كه در مرحله تجزيه صورت مي پذيرند.

هيدروكراكينگ يك فرآيند دو مرحله‌اي شامل كراكينگ كاتاليستي و هيدروژنا‌سيون مي‌باشد كه در طي اين مراحل خوراك ورودي، در حضور هيدروژن به محصولات با ارزش افزودة بيشتر شكسته مي‌شود. اين فرايند در فشار و دماي بالا و با حضور كاتاليست و هيدروژن انجام مي‌شود.

هيدروكراكينگ براي خوراك‌هايي مورد استفاده واقع مي‌شود كه فرايندهاي كراكينگ كاتاليستي يا تبديل كاتاليستي در مورد آن‌ها به سختي انجام مي‌گيرد مانند نفت خامي كه غني از آروماتيك‌هاي پلي‌سيكليك بوده يا حاوي غلظت‌هاي بالاي تركيبات گوگرد و نيتروژن كه مسموم‌كننده كاتاليست‌ها هستند، ميباشد.

در هيدروكراكينگ بطور معمول از كاتاليست‌هاي آلومينا، زئوليت‌ها و پلاتين استفاده مي‌شود، اما به تازگي آقاي فوكوياما براي هيدروكراكينگ يك كاتاليست تازه اختراع نموده است (پلاتين- نيكل- موليبدن روي پايه زئوليتي) كه در هيدرو كراكينگ نفت هاي سنگين مورد استفاده قرار مي گيرد.

این کاتالیز دارای مزایای زير است :

1. درصد تبديل بالا (90 درصد)
2. تشكيل نشدن كك
3.كاهش حداقل 60 درصد از گوگرد
4. قابليت بازيابي كاتاليست تا 95 درصد
5.حذف واكنش هاي پليمريزاسيون
6.سادگي عمليات نسبت به روش هاي مشابه
7. انعطاف پذيري بالا نسبت به شدت جريان و تركيبات فلزات و گوگرد
8. توليد بخار مورد نياز واحد از بخش بازيابي كاتاليست
9.ضريب بالاي بازدهي سرمايه و هزينه پايين كاتاليست
10. تميزي واكش از نظر زيست محيطي در مقايسه با روش هاي مشابه

به نظر مي رسد كه اين طرح با توجه به ويژگي هاي منحصر می تواند از ارزش افزوده بالايي برخوردار باشد. با يك حساب سر انگشتي اگر روزانه 10000 بشكه نفت سنگين 30 دلاري را با هزينه 2 دلار براي هر بشكه، به بشكه اي 60 دلار تبديل كنيم ارزش افزوده اي معادل روزانه 280000 دلار خواهيم داشت كه بسيار جالب توجه خواهد بود و اقتصادي بودن طرح به جرأت قابل دفاع و تحسين مي باشد.

این سود و این همه صرفه جويی تماما با استفاده از علم روز جهان ، نانو تکنولوژی محقق شده است .


تكنولوژي» تمام آينده است.