نانو تکنولوژی

[uraniburg]

فناوری نانو در واقع استفاده و تولید ماده در مقیاس ریز مولکولی است که در این ابعاد اتم ها و مولکول ها به شکلی متفاوت از ابعاد بزرگتر عمل می کنند و گستره ای از کاربردهای جالب و شگفت انگیز را فراهم می کنند می توان اصطلاح ((فناوری مولکولی )) را برای فناوری نانو استفاده کرد چرا که ابعاد نانو ابعاد کارایی مولکول هاست.
به عنوان مثال تار موی انسان 50000 نانو متر است و یک مولکول گلوکز کمتر از 1 نانومتر . جالب است که مولکول گلوکز می تواند انرژی فعالیت های متابولیکی را تامین کند .
در واقع نانو فناوری شناخت و کنترل ماده در ابعاد نزدیک به 1-100 نانومتر است ابعادی که در آن پدیده های منحصر به فرد کاربردهای جدیدی پیدا می منند.

مقیاس های مهم : متر ---------> میلیمتر----------> میکرومتر ---------> نانومتر

برای دیدن ابعاد نانومتر از میکروسکوپ های الکترونی که بر اساس شتابدهی پر انرژی الکترونها ساختارهای نانومتری را نشان میدهند استفاده می شود. برخی میکروسکوپ ها دستکاری و لمس این ابعاد را با تیغه ای که در نوک آن چند اتم وجود دارد ممکن می سازند.

مثال هایی برای درک ابعاد نانو:

طولی که نور در خلا در بازه ی زمانی 1/29974957 ثانیه طی می کند یک متر است و یک نانومتر 9 - ^ 10متر می باشد .

یک نانومتر برابر قطر 10 اتم هیدروژن یا 5 اتم سیلسیوم است .
یک نانومتر یک میلیاردیم متر است .
یک گلبول قرمز دارای عزض تقریبی هفت هزار نانو متر است .
یک مولکول آب دارای قطری حدود 1 نانو متر است .
اندازه مولکول پروتئین ها بین 1 تا 20 نانومتر است .

اگه بخوایم از مثال سیب و گلابی! استفاده کنیم میشه گفت اتما و مولکولای مواد پیرامون ما بدون هیچ نظم و ترتیبی روی هم ریخته ان مثه آجرایی که یه کامیون خالی کرده و وقتی یه ماده با فناوری نانو ساخته بشه کاری که روی اون ماده انجام شده اینه که به اتمها و مولکولهاش نظم و ترتیب داده شده مثه وقتی که از اون آجرا یه دیوار بسازیم ...!

 

[uraniburg]

برای درک بهتر ابعاد نانو :

 

[بانو امین]

ممنون. واقعا اطلاعات جالبی بود... عکسا هم خیلی جالب بودن. اگه بازم مطلب داری بذار بخونیم

 

[uraniburg]

ممنون. واقعا اطلاعات جالبی بود... عکسا هم خیلی جالب بودن. اگه بازم مطلب داری بذار بخونیم

خواهش میکنم

تازه شروع شده
اگه خدا بخواد این تاپیکو به یه مرجع برا نانو تبدیل میکنیم

 

[Mohsen 89]

ایشالاه تالار که بخش بندی شد موضوعات رو جدا کنیم دسترسی هم بهتر میشه و همچین تالارمون با صفا میشه

 

[بانو امین]

خواهش میکنم

تازه شروع شده
اگه خدا بخواد این تاپیکو به یه مرجع برا نانو تبدیل میکنیم

امیدوارم که بشه. من واقعا عاشق نانو هستم. علم جدید و بازیه

 

[uraniburg]

ماکرو - میکرو - نانو ساختار

ماکرو - میکرو - نانو ساختار

شکل یک جسم، وظیفه و عملکرد آن را منعکس می کند. چنانچه تفاوت شکل یک ظرف با شکل یک تیغه منجر به تفاوت در کارایی و کاربرد این دو می شود. چیزی که باعث تفاوت در رفتار این دو ماده می شود ساختاری است که با چشم قابل مشاهده است. به چنبن ساختاری ماکروساختار اطلاق می شود.

ماده خواص دیگری هم در ابعاد حجیم دارد که بسیاری از آنها قابل اندازه گیری هستند اما مشاهده نمی شوند. این خواص در محدوده ساختاری به نام میکرو ایجاد می شوند. میکروساختار در مقیاسی بین میلیمتر و میکرومتر قرار دارد.

در ابعاد زیر میکرومتری با سساختارهای متشکل از صدها و هزاران اتم روبروو هستیم که نانوساختار ماده شناخته می شوند. ساختاری متشکل از اتمها که به مراتب در سطحی بنیادی تری از ماکرو و میکروساختار ها قرار دارد. در نانوساختار، نوع
اتمها، موقعیت و تعداد و نحوه آرایش آنها مورد توجه قرار میگیرد.

اگر اتمهای متفاوتی ساختار کریستال را بسازند، سطوح بیرونی در این کریستال شامل چند نوع اتم هستند. به دلیل قطع پیوند این اتمها, سطح ماده دارای ابری از الکترونها است که در اوربیتالهای الکترونی در سطح بیرونی ماده هستند. این الکترون ها فعالیت و واکنش پذیری را زیاد خواهند کرد. سطوح خارجی، قلب بسیاری از فرایندهای شیمیایی مانند فعالیتهای کاتالیستی و
خوردگی هستند که نقش مهمی در کار بسیاری از ابزارهای الکترونیکی و شیمیایی ایفا میکنند.

چنانچه اشاره شد نانوساختار یک ماده ساختار آن در مقیاس اتمی است. از نگاهی دقیق نانوذرات و نانوساختارها، ساختارهایی هستند که به اندازه کافی کوچک هستند که خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها، تفاوتهایی آشکارا با خصوصیات قبلی و معمولشان در حالت حجیم دارد.

در الکترونیک نوارهای پهن انرژی در مواد جامد گسسته شده و به حالت مجزا تبدیل می شود و پدیده های کوانتومی را رقم می زند.
در مورد تاثیرات حرارتی، مرز تغییر در حدود kT است که k ثابت بولتزمن و تقریباً معادل [SUP]21-[/SUP]10×4 ژول است. T دما برحسب کلوین است. در مورد اثرهای نوری(اپتیک)، رفتار غیرکلاسیک وقتی مشاهده می شود که ابعاد جسم به کمتر از اندازه طول موج نور مرئی (در [SUP]7-[/SUP]10×5 متر) می رسد. برای ذراتی مانند الکترونها مقیاس در محدوده اصل عدم قطعیت هایزنبرگ ([SUP]8-[/SUP]10×3 متر) است. این حوزه ها که در آنها تغییرات به وضوح دیده می شود. بخشی از میکروالکترونیک و الکترونیک نوری هستند. از زمانی که ابعاد مدارهای میکروالکترونیک کاهش یافته است، نانوساختارها ظهور بیشتری کرده اند.
لایه نازکی از جامد حجیم خواصی دارد که در جهت عمود مشابه خصوصیات یک تک اتم است. لایه نازکی از یک نیمه هادی که بین لایه نیمه هادی دیگری محصور شده یک چاه کوانتومی نامیده می شود. در این ساختار الکترونها محدود به دو صفحه شده اند و این دو حصار مانع حرکت الکترون در بعد سوم می شوند. لذا از دیدگاه میکروالکترونیک به چاههای کوانتومی نانوساختار دو بعدی اطلاق میشود( در آنها الکترون در دو بعد آزاد به حرکت است).
ساختارهایی که در دو بعد نانومتری هستند، سیمهای کوانتومی نامیده می شوند. در این ساختارها، جامد نیمه هادی الکترون را بین دو بعد محدود می کند. از نگاه میکروالکترونیک این سیمها هادی های تک بعدی هستند (الکترون در آنها مجاز به حرکت در یک بعد است). خوشه ای از اتمها (یک ذره نانومتری) ساختاری داردکه وابسته به خصوصیات تک تک اتم ها است. الکترونها در این ساختار در محل مشخصی از فضا محصورند. به این ساختارها نقطه کوانتومی اطلاق می شود. این ساختارها با استفاده از روشهای استاندارد صنعت نیمه هادی ها ساخته می شوند. فولرین، گرافن و نانولوله های کربنی سه ساختار با این سه وضعیت هستند.

فولرینها مولکولهای کروی از اتم کربن هستند که با پیوند محکم کووالانسی به هم متصل شده اند. باکی-بال(C60 یا باک مینیسترفولرین) ساده ترین نوع فولرین است. باکی بال شبیه به توپ فوتبال است که اضلاع 5 و 6 ضلعی دارد که در گوشه همه آنها یک اتم کربن مشاهده می شود. فولرین ها خواص الکترونیکی نقاط کوانتومی را دارند. نانولوله ها نیز مثل صفحات گرافیتی می مانند که به صورت صفحه درآمده است. نانولوله ها رفتار سیمهای کوانتومی را نشان می دهند.
کریستالهای فوتونیکی آرایش متناوب اشیای دی الکتریک هستند که برای امواج الکترومغناطیسی فواصل ممنوعه ای را ایجاد می کنند. خیلی از آنها بر اساس ساختار یک کریستال فوتونیک طبیعی شکل گرفته اند. برای مثال جواهرات و سنگهای قیمتی با نام اُپَل شامل بخشهای سرامیکی کروی هستند که قطری معادل طول موج نور دارند و این باعث تلالو رنگهای مختلف از سنگ می شود.

نانوساختارها در هر سطحی وجود دارند و در ساخت بسیاری از نانوساختارها می توان از موجودات طبیعت الگو گرفت. تار عنکبوت معمولی (در بین تمام عنکبوتها و انواع تار آنها) ماده ای پلیمری با خواص برجسته است که اگر خواسته باشیم خوب توصیف کنیم به مانند یک تور ماهیگیری می ماند که توان و قدرت مهار کردن یک موشک بالستیک را دارد. این خصوصیات ناشی از نانوساختار و ساختار خاص نانومتری رشته تار است که شامل نواحی کریستالی و غیر کریستالی آمیخته در هم است. بسیاری از ساخته های طبیعی نانوساختار دارند و ویژگی های خاص آنها بسیاری از دانشمندان فناوری نانو و فناوری بیو (فناوری زیستی) را به تکاپو انداخته است. چنانچه ریچارد فاینمن اشاره می کند: "طبیعت با ابزار زنده ای کار می کند که می توان از آن برای توسعه ساختارهای کوچک استفاده نمود".
تا کنون با 1400 رویکرد شناخته شده از خصوصیات و پدیده های مربوط به موجودات مختلف در خلقت کپی برداری شده است.

 

[uraniburg]

به افتخار باکمینستر فولر، سازندهٔ گنبد ژئودزیک نام این ماده‌ی شیمیایی را فولرن گذاشتند

باکمینستر فولر

انواع فولرن :

• توپ باکی : که کوچکترین آن‌ها C[SUB]۲۰[/SUB] و متداول‌ترین آن‌ها C[SUB]۶۰[/SUB] است.
• نانو‌لوله‌ها : لوله‌های توخالی بسیار کوچک که عملکردی عالی در صنعت الکترونیک دارند.
• مگالوله‌ها

نانو لوله ها همون شکل کشیده شده ی باکی بال هستن

 

[Elmira2010]

همه ی اینارومیدونستم
مطالب خیلی عالی بودداداش دمت گرم

 

[بانو امین]

ممنون... واقعا عالی بود... کیف کردم

 

[uraniburg]

همه ی اینارومیدونستم
مطالب خیلی عالی بودداداش دمت گرم

دم شما گرم تر آبجی

ممنون... واقعا عالی بود... کیف کردم

خوهش میکنم

 

[uraniburg]

نانو ساختارهای زیستی در خلقت

نانو ساختارهای زیستی در خلقت

فناوری میکرو و نانو در خلقت را نانوبیونیک اطلاق می کنند. بيونيك كه به آن بيومتريك يا مهندسي خلاق زيستي هم مي‌گويند كاربرد ساز و کارهای زیستی موجود در طبيعت در چرخه طراحی و مهندسي و فناوري‌هاي مدرن است. در حقیقت بیونیک آموختن فنون مهندسی از خلقت است. به این حوزه از دانش، الهام از طبیعت گفته شده است. این علم ساختارهای طبیعی را به همراه قابلیتهای ویژه آنها رصد کرده و سعی به استفاده از آن در طراحی های مهندسی دارد. تاکنون در حوزه های مواد، البسه، معماری، انرژی، هوافضا و نور و ... از طبیعت استفاده شده است. کلمه طبیعت(Nature) را کسانی استفاده می کنند که قائل نیستند، همه موجودات و هستی خالقی مدبر دارند، لذا برای تاکید بر این موضوع جایز است جای این کلمه از واژه خلقت استفاده شود. رویکرد الهام از خلقت با سرعت پیش می رود و همچنان ناشناخته های بیشتری از ساختمان بدن موجودات وجود دارد که برای مهندسی ساختارهای مشابه مفید است. بخشی از این تلاش ها برای ساخت تجهیزاتی است که بتوانند انرژی زیادی را تولید و ذخیره کنند. سلول های خورشیدی و پـیلهای سـوختی و باتری ها فناوری های جدیدی هستند که انرژی برق را با ساز و کاری شبیه به بخشی از ساز و کار برگها در فرایند فوتوسنتز، تامین یا ذخیره می کنند. ویژگی خود تميز شوندگي که از خلقت الهام گرفته شده است، در حقیقت ایجاد سطحی ویژه است که تمایلی به جذب ذرات کثیف ندارد. خصـوصیـت خـود تمیزشوندگی برگ نیلوفر آبی به خاطر برجستگی های نانومتری روی برآمدگیهای میکرونی است که خصوصیت آبگریز به آنها میدهد. لباس، بتن و شیشه از این خصوصیت برای دفع آب و روغن استفاده کرده اند. در اینجا آنچه تغییر میکند رفتار قطره آب آلوده با سطح یا کشش سطحی بین این دو است.

شکل2- خـود تمیزشوندگی برگ نیلوفر آبی



رنگ بدون رنگدانه، طرحی است که محققان علم مواد در حوزه فوتونیک به دنبال آن هستند. بال پروانه نانوساختاری دارد که منجر به انعکاس طول موج رنگهای مختلف بین 400 تا 700 نانومتر می گردد. برخی پروانه ها رنگی هستند، حتی اگر در بال آنها هیچ رنگی نباشد). این رنگ به خاطر نانوساختار سطح بالها ایجاد شده است. ابعاد این ساختار در محدوده نور مرئی و نزدیک به ابعاد نانومتری (1 تا 100 نانومتر) می باشد، این امر به پراکنش رنگهای متفاوت منجر می شود. توجه به خلقت نشان می دهد که ساختار پیچیده بدن حیوانات و تنه گیاهان می تواند منشا، خلق محصولاتی گردد که بشر به طور موثر از آنها استفاده کند.

شکل3- ساخت رنگ بدون رنگدانه



در پای نوعی مارمولک به نام گِکو نانوساختارهایی وجود دارد که تعداشان به حدود 500000000 نانوموی منعطف می رسد. آنها باید از نظر تئوری 2 کیلوگرم وزن داشته باشند، این ساختارها در هر پنجه پای مارمولک، به آن کمک می کنند که روی دیوار راه برود.

شکل4 - چسبندگی پای گکو



کاهش اصطکاک و سایش در تماس شن و دندانه های نانومتری در فلس های ماهی شنزار باعث می شود که بتواند در مدت نیم ثانیه زیر شن پنهان شود.

شکل5- ماهی شنزار


سطوح برآمده آبدوست و برجستگیهای نانومتری بال سوسک سیاه به عنوان سطوح پست در پوست باعث جمع آوری
بهینه رطوبت می شوند.

شکل6 - برجستگیهای نانومتری بال سوسک سیاه



کاهش اغتشاش در کانال های میکرومتری پولک کوسه با خطوط پست و بلند نانومتری باعث افزایش سرعت عمل کوسه می شود. لباس های شناگران المپیک با الهام از همین شیارهای نانومتری ساخته شده است. این لباس باعث افزایش کارایی و رکورد شناگران شده است. ساخت چنین لباسی با تلاش محققین ناسا با الهام از خلقت نشان دهنده شیوه های نوینی در نوآوری در تحقیقات دانشمندان نانو است. نانوشیارهای روی پای آبدزدک باعث حرکت راحت حشره روی آب می شود.

شکل7- خطوط پست و بلند نانومتری در کانال های میکرومتری پولک کوسه

شکل8- نانوشیارهای روی پای آبدزدک



هر ماده خواصی دارد که مورد توجه فناوری است، چینی و ظروف چینی(خانواده سرامیکها)، یکی از این دسته مواد هستند. در حوزه های مختلف از ساختمان تا الکترونیک، کاربردهایی وجود دارد که افزایش دما تا 1000 و 1500 درجه سانتیگراد وجود دارد. برخی از کانیهای سخت زمین این دما را تحمل می کنند، صدف ها در بردارنده چنین موادی هستند. صدفها، چینی های طبیعی هستند که دمای شکل گیری آنها 4 درجه سانتیگراد بوده است. ایلهان آکسای دانشمند ترک این موضوع را مورد بررسی دقیق قرار داده است. ساختار ریز آبالون ( نام این صدف)خیلی جالب است. آبالون ها بسیار محکم هستند. استحکام این صدف ها دو برابر پیشرفته ترین سرامیک های حال حاضر است. دانشمند امریکایی به نام کالرین تالر این موضوع را بررسی کرده است. با بزرگنمایی 300000 برابر به کمک میکروسکوپ الکترونی پویشی، تصویری از ساختار ریز این صدف به نمایش رسید که نشان می داد ساختار آبالون شبیه یک دیوار آجری است. آجرهایی از کربنات کلسیم که به کمک ملاتی از پروتئین ها در کنار هم هستند. علیرغم ساختار بسیار شکننده کربنات کلسیم صدف بسیار محکم بوده و شکنندگی بسیار کمی دارد. این به خاطر ساختار ورق ورق آن است. اکسیدها طبیعتی سخت دارند. آلیاژهای آلومینیومی بورون کربید از این الگو استفاده کرده اند. این مواد در یک تانک آمریکایی استفاده شده اند. از نحوه شکستن یک کوزه به عنوان یک ماده از کانیهای طبیعی فراموش نخواهید کرد که اکثر مواد سرامیکی ساخت بشر بسیار شکننده هستند. اما در زره تانک مواد ترکیبی جدیدی مورد استفاده قرار گرفته است که می توانند این مشکل را رفع کند. مانند آبالون علاوه بر مواد سرامیکی معمول مواد دیگری با پوشش همراه شده که مانع شکستن و خرد شدن ساختمان ماده می شود. ترک برداشتن و شکستن به خاطر آن است که مواد نمی توانند انرژی ناگهانی برخورد را گرفته یا جذب کنند.

شکل9- تانکی با بدنه کامپوزیتی




ساختار نانومتری آبالون قبلاً با تلفیق مواد آهکی و پروتئینها این کار را انجام داده است. با الهام از این خصوصیت صدف دانشمندان با ترکیب الیاف ساخت بشر و پلیمرها مواد کامپوزیت(چند سازه ها) جدیدی ساخته اند.

شکل 10- صدف دریایی یا آبالون (Abalone) که جزء کریستالهای فوتونیک هم است.



صدف دریایی یک موجود دریایی است. پوسته های محکم و رنگین صدف که در درجه حرارتهای بسیار بالا هیچ آسیبی نمی بیند و یک ساختمان مورد توجه برای محققان بوده است به خاطر آن است که این ساختمان شبیه به دیواری است که آجرهایی از سنگ(مواد معدنی و سرامیکی) و ملاتی از پروتئینها دارد. فایبرگلاس یا الیاف شیشه از الیاف پر مصرف است که با ترکیب دیگر مواد مورد استفاده قرار می گیرد. ماشینهای فرمول یک، قایقها، هواپیماها و سفینه ها ساختار مشابهی در خلقت دارند. پوست تمساح از نمونه ساختارهای محکم و ضخیم خلقت است. این ساختار دارای الیافی است که در بین مواد پروتئینی دیگر قرار گرفته اند.

​

 

[uraniburg]

Abalone

 

[uraniburg]

مثال هایی از بیونیک:




شرکت مرسدس بنز (Mercedes-Benz) اقدام به طراحی خودرویی بیونیک با الگوبرداری از شکل نوعی ماهی کوچک گرمسیری نموده است

عکس چند ساختمون که با ایده گرفتن از طبیعت ساخته شدن:

 

[uraniburg]

[h=1]بیونیک؛ سرچشمه فناوری در طبیعت[/h]

​

پدر​

انسان همواره به جهان زنده پیرامون خود نگریسته و در فن‌آوری از آن الهام گرفته است. به جرأت می‌توان لئوناردو داوینچی را پدر "بیونیک" دانست؛ چرا که پرواز پرندگان الهام‌بخش طرح‌های ماشین‌های پرنده او بوده است. واژه "بیونیک" نخستین بار در سال ۱۹۶۰ میلادی توسط جک ای.استیل (Jack E. Steele) آمریکایی در یک کنفرانس جهانی به کار برده شد. تعریف وی از بیونیک بسیار ساده بود: بیونیک علم به کارگیری سیستم‌های زنده‌ی طبیعت برای حل مسائل فنی است.

همچون عقاب​

عقاب الهام‌بخش دانشمندان در ساخت هواگردهایی با مصرف انرژی پایین است. چرا که عقاب بال‌های خود را به گونه‌ای می‌گشاید که بدون مصرف نیروی فراوان در میان هوا نوسان کند. گرایش بال به سرازیری در حین حرکت، تاثیر مثبتی بر نیروی شناوری دارد.

نماد پاکی​

نیلوفر آبی در بخش وسیعی از آسیا سمبل پاکی است. برگ‌های این گیاه شناور، دارای برجستگی‌‌هایی از موم طبیعی است که گرد و خاک و کثیفی را دفع می‌کنند. در طبیعت گیاهان و حشرات دیگری نیز وجود دارند که بدن آنان دارای این خاصیت تمیزکننده طبیعی است.

کارایی نیلوفر آبی​

بیش از بیست سال است که این خاصیت نیلوفر آبی در فن‌آوری به کار گرفته می‌شود. نمونه‌های آن پارچه، پلاستیک، ظروف و آجرهای سقف هستند که آشغال را به خود جذب نمی‌کنند. در حال حاضر متخصصان با تکیه بر این خاصیت، از این مواد در ساخت هواپیماها بهره می‌برند، تا سطح بدنه آنان در زمستان یخ نزند.

شکارچی پرسرعت​

بدن کوسه پوشیده از دندان‌های ریزی است که روی پوست او درآمده‌اند. نقش این "فلس‌ها" جهت دادن به حرکت آب و کاستن از سطح اصصکاک است. بیهوده نیست که این شکارچیان ماهر با صرف اندکی انرژی، با سرعت بالا زیر آب در حرکت هستند.

لباس کوسه‌ای​

بیش از ده سال است که تولیدکنندگان لباس‌های ورزشی مایوهایی از جنس پوسته‌ی کوسه ابداع کرده‌اند. برای اولین بار از این مایوهای ورزشی در بازی‌های المپیک سال ۲۰۰۰ استفاده شد. جالب است که کلیه‌ی‌ برندگان این مسابقات این نوع مایوهای جدید را بر تن داشتند.

زنبور عسل؛ ریاضیدان طبیعت​

کندوی عسل نمونه‌ی بارزی از استحکام و صرفه‌جویی در مصالح است. در عین حال ساختار کندو به گونه‌ای است که بیشترین فضای ممکن برای جمع‌آوری شیره را دارا می‌باشد. محاسبات ریاضی‌دانان نشان داده است که شش ضلعی مناسبترین شکل هندسی برای دستیابی به خواص فوق است.

ساختار کندوی عسل​

یافته‌های انسان از دیرباز حکایت از به کارگیری پدیده‌های طبیعی داشته است. امروزه ساختار کندوی عسل الگوی آجرهای کم وزن و در عین حال بااستحکام است. همچنین بافتی مشابه شانه‌ی عسل در ساخت لاستیک‌های مخصوص زمستان و یا تخته اسنوبورد به کار گرفته می‌شود.

کشفی حیرت‌انگیز​

یک مهندس سوئیسی به نام ژرژ دو مسترال (Georges de Mestral) در گردش‌های روزانه خود همراه با سگش کشف بسیار جالبی کرد. وی روزی گیاهی از تیره‌ی گل‌ستاره‌ای‌ به نام بابا آدم یا فیلگوش را که مرتب به پوست سگ او می‌چسبید را زیر ذره‌بین تماشا کرد. بافت این گیاه قادر به درهم آمیختن و چسباندن مواد مختلف است.

تحولی در صنعت پارچه بافی​

در سال ۱۹۵۱ میلادی ژرژ دو مسترال کشف خود را به ثبت رساند و با استفاده از آن اولین قماش را با خاصیت خودچسبندگی‌ تولید کرد، که به زبان آلمانی Klettverschluss خوانده می‌شود.

حرکت عروس دریایی​

بیش از ۵۰۰ سال است که عروس دریایی در اعماق متوسط اقیانوس‌ها یافت می‌شود. عروس دریایی در آب شناور است و به وسیله خارج کردن آب از پشت خود و با حرکت کششی ناشی از آن به سمت جلو حرکت می‌کند. سرعت عروس دریایی ده کیلومتر در ساعت است.

روبات عروس دریایی​

مرکز تحقیقات بیونیک شرکت آلمانی (Festo) دستاوردهای زیادی در ساخت روبات (افزارهای خودکار) براساس الگوهای طبیعی به دست آورده است. از جمله آنان ساخت روبات عروس دریایی است که مطابق روش حرکتی این جانور چه در هوا و چه در دریا حرکت می‌کند. در آینده‌ی نزدیک با استفاده از این تکنولوژی میتوان برای طراحی سنسورهای شناور بسیار ظریف دریایی استفاده کرد.

خرطوم فیل​

خرطوم فیل در زندگی این جانور نقش اساسی دارد؛ چرا که حس لامسه‌ی فیل در خرطوم آن است. علاوه بر این فیل از خرطوم به عنوان دست استفاده می‌کند و با آن غذا و آب را در دهان خود می‌گذارد.

خرطوم بیونیک​

خرطوم فیل در زندگی این جانور نقش اساسی دارد؛ چرا که حس لامسه‌ی فیل در خرطوم آن است. علاوه بر این فیل از خرطوم به عنوان دست استفاده می‌کند و با آن غذا و آب را در دهان خود می‌گذارد.

صحرانورد​

این عنکبوت که زیر شن‌های صحرایی زندگی می‌کند تا صدها سال ناشناس بود، تا آنکه پرفسور آلمانی اینگو رشنبرگ (Ingo Rechenberg) روش حرکت این حشره را کشف کرد و به آن "عنکبوت دوچرخه‌سوار" نام داد. هر گاه که این حشره احساس خطر کند چرخ و پشتک می‌زند و به این ترتیب با سرعتی برق‌آسا فرار می‌کند و خود را نجات می‌دهد.

سیار معلق‌زن​

پروفسور رشنبرگ "عنکبوت دوچرخه‌سوار" را مدل قرار داد و از روی آن یک خودروی پشتک‌زن را ساخت. این خودرو می‌تواند در سفرهای اکتشافی در فضا جانشین خودروهای چرخ‌دار شود. اولین نمونه‌ی آزمایشی "ماشین معلق‌زن" اکنون آماده است.

گل قاصدک​

تخم گل قاصدک ریشه‌هایی دارد که مقاومت آن را در مقابل فشار هوا افزایش می‌دهد. به همین دلیل گل قاصدک در هوا معلق می‌ماند و به آهستگی بر زمین می‌نشیند.

چتربازی​

پرواز با چتر از ارتفاع ۱۰۰۰ تا ۴۵۰۰ متر صورت می‌گیرد. سرعت سقوط تا زمانی که چتر باز نشده باشد، حتی به ۲۰۰ کیلومتر درساعت نیز می‌رسد. ولی پس از باز شدن چتر سرعت پرواز به پنج متر در یک دقیقه کاهش می‌یابد. انگاری که چترباز چون گل قاصدک میان زمین و آسمان معلق است.

محکم‌تر از فولاد​

گرچه تار عنکبوت نازکتر از موی انسان است، ولی درجه مقاومت آن چندین برابر فولاد است. این تار آنچنان محکم است که می‌توان از آن یک توری ساخت و جلوی حرکت یک هواپیما را گرفت.

کاربرد تار عنکبوت​

به دلیل محکمی، سبکی و در عین حال انعطاف‌پذیری تار عنکبوت، در پزشکی و صنعت کابردهای زیادی دارد. از جمله می‌توان از آن برای تهیهٔ نخ جراحی و یا تولید پارچه و کاغذهای مقاوم استفاده کرد.
گرچه در ابتدا بیونیک بیشتر به بررسی ماشین‌هایی می‌پرداخت که براساس سیستم‌های زنده طراحی شده بودند، ولی هم اکنون بیونیک تبدیل به هنر به کارگیری دانش سیستم‌های زنده در حل مسائل فنی پیچیده شده است.

 

[بانو امین]

ممنون. خیلی جالب و عالی بودن. تشکر دوست عزیز

 

[uraniburg]

دستیابی به ابعاد نانو برای گذشتگان نیز امکان پذیر بوده است. آثاری در موزه های معروف دنیا معرفی شده که حاوی نانوذرات و نانولوله های کربنی است. شمشیر معروف دمشقی که سازنده آن اسدالله نام داشته در بردارنده نانولوله های کربنی است. این نشان می دهد آهنگران ماهر بدون آنکه تغییرات نانومتری را متوجه شوند با استفاده از تجربه بالا، عملیات حرارتی و مکانیکی خاصی(کوبیدن و آب دادن) اعمال کرده اند که در آن کربن داخل فولاد، به شکل نانولوله درآمده است. نحوه ساخت این شمشیرها که نانولوله ها را در بردارند، نگاه ما را به روشهای ساخت در فناوری نانو به این جنبه از ساخت که لزومی ندارد برای رسیدن به نانوساختارها حتماً مستقیم آنها را لمس کرد متوجه می سازد.

​

شکل 1- شمشیری حاوی نانولوله های کربنی




​

نوع دیگر نانومواد، در اثر تحولات حرارتی و زمانی زمین در بستر خاک ایجاد شده اند. نانورس ها، هالوسیت ها و ايموگولايت ها از این دسته به شمار می روند. نانورس ها کانی هایی هستند که حداقل یکی از ابعاد آنها در سطوح نانومتری است. این ساختارهای معدنی بلورهای نانومتری دوبعدی هستند.

​

شکل 2- معدنی در آمریکا که هالوسیت ها از آن استخراج شده اند.
​

​

در مورد دسته جدید از نانوساختارها به طور كلي دو روش جهت ساخت اشکالی با یک، دو یا سه بعد در مقياس نانو (1 تا 100 نانومتر) وجود دارد. روش كاهش ابعاد یک ماده از ابعاد میکرومتری به نانومتری یا بالا به پايين (Top Down) و دیگری افزايش ابعاد از پايين به بالا (Bottom-Up) با چیدن و جابجایی اتمها و مولکولها در کنار هم است.

​

شکل3- در مقایسه کلی روشهای بالا به پایین ساده و قدیمی تر از روشهای پایین به بالا و ادامه روشهای ساخت میکرومتری اند.
روشهای پایین به بالا از دهه 90 توسعه یافته اند.



​

روش بالا به پايين مستلزم كاهش اندازه به كمترين ميزان ممكن تا مقياس نانومتري است. بریدن، برداشتن، خرد کردن، له کردن، تراشيدن، ذوب کردن و ذره ذره کردن افعالی هستند که رویکرد ذکر شده را بیان می کنند.

​

شکل4- یکی از روشهای بالا به پایین روش آسیاب مکانیکی است که از گلوله های سخت برای شکستن کریستال نانومواد استفاده می کند. ​

​

برای مثال در تولید نانوالیاف با اعمال یک میدان برق بسیار قوی کشش بسیار بالایی اعمال می شود که برای نازک کردن الیاف تا ابعاد نانومتری کافی است. رویکردی که بتواند حداقل یک بعد ماده را به صورتی که بیان شد به ابعاد نانومتری برساند، رویکردی از بالا به پایین است.

​

شکل5- نانوالیاف با روش بالا به پایین تولید می شوند.





​

روشهاي پايين به بالا مستلزم دستکاری اتم ها و مولكولهاي منفرد مي باشد و خودساماني كنترل شده اتم ها و مولكول ها و تبديل آنها به ماده ای نانومتری است. این رویکرد به فرآيندهاي زيستي و شيميايي شباهت بسيار نزديكي دارد. توليد مثل سلول زنده يا ايجاد بلورهاي برف نمونه هايي از فناوری نانو طبيعي مي باشد. مثلاً در یکی از فرایندهای شیمیایی تولید نقاط کوانتومی شرایط و مواد اولیه فراهم می شود و هر چه زمان بیشتر باشد، اندازه ذرات بزرگتر خواهد شد.

​

شکل 6- رویکردهای پایین به بالا و بالا به پایین در ساخت​

​

شکل 7- رویکردهای پایین به بالا و بالا به پایین در ساخت








​

 

[uraniburg]

تصاویر جالب نانو :



- کوچک‌ترین توالت دنیا – بزرگ‌نمایی ۱۵ هزار برابر:

این توالت نانو کمتر از یک نانومتر اندازه دارد. در چهل و نهمین همایش «فناوری الکترون، یون، باریکه فوتون و ساخت در ابعاد نانو»، این عکس برنده جایزه عجیب‌ترین عکس شد. این عکس توسط تاکاهاشی کایتو گرفته شده است.

۲- سفینه «یو اس اس اینترپرایز» در ابعاد نانو، بزرگ‌نمایی ۵ هزار بار:

سفینه «اینترپرایز»، این بار در ابعاد بسیار کوچک بازسازی شده است. اندازه این ناو، تنها ۸۸۰۰ نانومتر، یعنی یک دهم ضخامت موی انسان است.

۳- ویروس مصنوعی، بزرگ‌نمایی ۲۵ هزار برابر:

این باکتریوفاژ (ویروس درگیرکننده باکتری)، تنها ۱۰ برابر بزرگ‌تر از ویروس‌های طبیعی است.

۴- کوچک‌ترین صفحه شطرنج، بزرگ‌نمایی پنج هزار برابر:

۵- گیتار کوچک، بزرگ‌نمایی ۱۶۵۰۰ بار:

این گیتار جالب را «داستین کار» از دانشگاه کورنل ساخته است. سیم‌های این گیتار از سیلیکون کریستال ساخته شده است.

۶- آبیاری چمن، بزرگ‌نمایی ۱۲ هزار بار:

۷- دست، بزرگ‌نمایی ۵۰۹۷۰ بار:

چگونه ساخت چنین دست کوچکی با این ظرافت ممکن شده است؟ این دست را Mihail Croitoru از دانشگاه Tübingen ساخته است و برای ساخت آن از فناوری EBID یا القای رسوب به یاری باریکه الکترون استفاده شده است.

۸- موج، بزرگ‌نمایی ۴۰ هزار برابر:

البته عنوان اصلی این عکس چسبندگی بد در فرایند فلزکاری است، اما عکس کاملا شکل موج را تداعی می‌کند.

​

 

[Mohsen 89]

عرضه نانو سیال خنک کننده موتور خودرو/ کاهش مصرف سوخت

عرضه نانو سیال خنک کننده موتور خودرو/ کاهش مصرف سوخت

محققان پارک علم و فناوری دانشگاه تهران طی اجرای پروژه تحقیقاتی نانو سیالی را عرضه کردند که با اضافه کردن آن به آب رادیاتور علاوه بر خنک کردن موتور موجب کاهش مصرف سوخت می شود.

مهندس حمیدرضا نایبی- کارشناس تجاری سازی و انتقال فناوری پارک علم و فناوری دانشگاه تهران در گفتگو با خبرنگار مهر، در این باره اظهار داشت: این نانو سیال به منظور خنک کردن موتور خودروها تولید شده است که به آب رادیاتور اضافه می شود.
وی با بیان اینکه این ماده در هوای بسیار گرم خوزستان تست شده است، خاطر نشان کرد: با اضافه کردن این نانو سیال به آب رادیاتور با خنک کردن موتور خودرو، مانع از جوش آوردن آن می شود.

نایبی به نحوه کاربرد آن در خودروها اشاره کرد و ادامه داد: 250 سی سی از این نانو سیال به آب رادیاتور خودرو اضافه می شود و تا زمانی که آب رادیاتور به طور کامل تخلیه نشود می توان به مدت یکسال از مزایای آن در خودرو بهره مند شد.

کارشناس تجاری سازی و انتقال فناوری پارک فناوری دانشگا ه تهران، جلوگیری از خوردگی قطعات خودرو را از مزایای این نانو سیال نام برد و یادآور شد: علاوه بر این، این نانو سیال با خنک نگهداشتن موتور موجب کاهش مصرف سوخت نیز می شود.

 

[آقای سعید حیدری]

ایووووووووووووووووووووووووووووووووووووول تشکر بی پایان ، واقعا جالب بود ، کاش کاش کاش مطالب محدود کلمات نبودن خیلی ممنون واقعا استفاده کردم ، مرسی از تلاشت

 

[uraniburg]

ایووووووووووووووووووووووووووووووووووووول تشکر بی پایان ، واقعا جالب بود ، کاش کاش کاش مطالب محدود کلمات نبودن خیلی ممنون واقعا استفاده کردم ، مرسی از تلاشت

آره کاش خیلی قشنگ گفتین
خواهش میکنم

 

[uraniburg]

Molecular Machinery pics:

Molecular Machinery pics:

Molecular Machinery pics:

​

 

[uraniburg]

Molecular Machinery pics2:

Molecular Machinery pics2:

ماشین مولکولی:

​

​

​

​

 

[بانو امین]

دوستان ممنون از اطلاعاتتون... عالی بودن

 

[uraniburg]

کاربردهای فناوری نانو

کاربردهای فناوری نانو




احتمالاً شما تاکنون به این موضوع پی نبرده بودید که برخی از محصولاتی که بر روی قفسه های معازه ها قرار دارد هم اکنون با فناوری نانو تولید شده اند. کرمهای ضد آفتاب سابق نه تنها برای مدت زمان طولانی بر روی صورت باقی نمی‏ماند بلکه علاوه بر آن بسیار سفیدکننده بوده و چهره را زیبا نشان نمی داد، اما امروزه این کرم ها شفاف شده و شما می توانید استفاده کنید. البته فناوری نانو در این کرم ها کمی با ذرات کمی بزرگتر از 100 نانومتر درگیر است.
ماده شیمیایی آنها در اندازه های زیر میکرومتری شامل دی اکسید تیتانیوم (TiO[SUB]2[/SUB]) و اکسید روی (ZnO) هستند که لایه ظخیم آنها روی پوست باعث انحراف اشعه های مضر UV خورشید می شود. این مواد به خوبی ذرات بزرگ و سفید موجود در کرمهای قبلی کار می کنند. این مواد نور مرئی را پراکنده نکرده و مانع جذب نور سفید نمی شوند.

نانوتکس، شرکتی است که فناوری بافت نانوتکس را گسترش داده و پوشش هایی را ساخته که در سطح میکرومتر به بافت ها می چسبد و مقدار مواد شوینده مورد نیاز برای تمیز کردن لباس ها را کاهش داده و لکه ها را دفع می کنند. بیش از 80 کارخانه ی پارچه در سراسر جهان از فناوری نانوتکس استفاده کرده اند و به عنوان لباس و مبلمان، محصولات خود را به فروش می رسانند. بزرگترین خاصیت و مزیت تار و پودهایی با این ویژگی این است که این بافت ها آب گریز یا ضد لکه می شوند. بنابراین به جای روش های قدیمی بالا به پایین برای از بین بردن لکه ها پس از کثیف شدن، از همان ابتدا از چسبیدن و ورود لکه ‏ها به درون بافت در اولین تماس جلوگیری می کنند(جلوگیری با روش پایین به بالا). بااین حساب شاید روزی پوشش های کم هزینه نانو ماشینهای لباسشویی را برای همیشه از رده خارج کنند. این شیوه ای است که حیوانات و گیاهان با آن سالها و سالها زندگی می کنند و شما پوست و بدن آنها را در بیشتر مواقع کثیف نمی بینید.

​

شکل1-خاصیت دافعه قطره های مربا و دفع لک و کثیفی به کمک تغییرات سطحی در محصول نانوتکس​

محصول جدید دیگر مورد استفاده در سطوح میتواند خانه شما را مانند لباس هایتان تمیز نگه می دارد. محصولی که مانند خمیر دندان و کرم های ضد آفتاب از دی اکسید تیتانیوم منتها در ابعاد نانومتری ساخته شده، و باعث شکسته شدن مواد آلی شده و آنها را از بین می برد. این ذرات از چسبیدن چربی ها و کثیفی ها روی پنجره ها یا سطوح دیگر جلوگیری می کند. پنجره ها، شیشه جلوی اتومبیل و یا حتی شیشه عینک مطالعه از طریق محصولات جدید به صورت خودکار تمیز می شوند. این برای ساختمان های بلند و آسمان خراشها چیز محشری است. با این ابتکار مراحل سخت تمیز کردن شیشه ها و سطوح بیرونی در این ساختمانها حذف می شود.

​

شکل2-سطوح خود تمیز شونده برای ساختمان های بزرگ بسیار مفید است. ​

مهندسی سطح و بافت در مقیاس نانو کمک می کند تا محصولاتی با ویژگی های مکانیکی، رطوبتی، دمایی، زیستی، الکترونیکی، نوری، و شیمیایی بهتری بسازید. برخی از آنها را در زیر لیست کرده ایم.
1- سلول های خورشیدی کوچکتر و کارآمدتر

شکل3-سلولهای خورشیدی رنگین کمانی



​

2- سطوح ضدانعکاس

​

شکل4-کنترل دمایی و کاهش اتلاف انرژی با کمک مواد انعکاس دهنده گرما و سایر نانو مواد در ساختمان​

​

3- پنجره های فوتوکرومیک و الکتروکرومیک

​

شکل5-شيشه هايي که با کمک نانوتکنولوژي توان کنترل درجه حرارت را دارد.




​

4- حسگرهای مقاوم به آهنربا و حافظه اطلاعات
5- سازه های کوچک برای ترانزیستورها
6- داروهای ضدباکتریایی موجود در پانسمان ها و ابزارها
7- کاشت های زیست سازگار

​

شکل6-بافت مصنوعی ​

​

8- عایق های حرارتی برای ابزار و مصالح ساختمانی

​

شکل7-منافذ کوچکتر به انتقال حرارت کمک نمی کنند.​

9- مقاومهای حرارتی برای توربین ها و موتورها
10- ضد زنگ ماشین ها و ابزارها
11- لایه ی سطحی پاک کننده خودکار برای پارچه ها و سرامیک ها
12- پوشش های ضد بو و ضد رنگ
13- محافظ مواد نرم ( مثل پلیمر – چوب و پارچه)
14- محافظ پوسیدگی ماشین ها و ابزارها
تحلیلی از کاربردها
هر فناوری باید با به کارگیری علم در تولید مفید و مقرون به صرفه کالاها و خدمات، رشد کند و امروزه فناوری نانو است که دنباله رو این هدف است. به واسطه ارتباط فناوری نانو با آجربنای مولکولی مواد این حوزه از فناوری، با بسیاری از چیزهایی که به صورت روزمره از کنار آنها می-گذریم ارتباط دارد، زیرا مولکولها بنای همه مواد را شکل می-دهد.دانشمندان برای فناوري نانو کاربردهای خاصی را متصورند که جایگاه و اهمیت آن را در منافع اقتصادی ممتاز می کند و دانشمندان را به تحقیق در مورد کاربردهاي مختلفی مثل محيط زيست، نفت و پتروشیمی، الکترونيک، خودرو، پوشاک، بهداشت و... هدایت می کند. با حذف آلاينده به کمک ذراتي با ابعاد نانومتر(نانوذرات) يا با کاهش مصرف سوخت مي توان بهبود زيادي را در محيط زيست فراهم ساخت. می توان از نانوذرات برای انتقال دارو به یک نقطه هدف در بدن بیمار بهره برد. در خودرو مهمترين مولفه، وزن و هزینه قـطـعات مخـتلف است که با فناوری نانو می توان آن را تغییر داد.بر اساس خواصی که به آن اشاره شد، هر یک از ساختارهای نانومتری استعداد کاربرد ویژه ای را دارند که در هر زمینه قابل بررسی است. اما از دید کاربردی بیشترین سندهای ثبت اختراع مربوط به حوزه های زیر بوده اند.

جدول1-بیشترین پتنت های ثبت شده در زمینه فناوری نانو
​

​

 

[uraniburg]

[h=1]Nanomedicine Art Gallery
Historical and General
Medical Nanorobot Images[/h]

Image #101 T4 Bacteriophage	Image #102 Cell Repair Machines I	Image #103 Cell Repair Machines II	Image #104 Nanosubmarine
Image #105 Cell Repair Machines III	Image #106 Cell Repair Machines IV	Image #107 The Chrysalis	Image #108 DNA Repair Machines
Image #109 Immune Machines	Image #110 Nanotech. Playhouse I	Image #111 Nanotech. Playhouse II	Image #112 Nanotech. Playhouse III
Image #113 Nanotech. Playhouse IV	Image #114 Nanotech. Playhouse V	Image #115 Cell Repair Machines V	Image #116 Cell Repair Machines VI

 

[uraniburg]

Image #117 Cell Repair Machines VII	Image #118 Cell Repair Machines VIII	Image #119 Molecular Machines	Image #120 Artery Cleaner
Image #121 Anatomy of a Nanoprobe	Image #142 Nanomedicine Theme	Image #146 Micro-Medics 2	Image #147 Bloodstream Micro-Medics
Image #148 Virtual Nanomedicine	Image #149 Bloodstream Hexabot	Image #150 Toward the Breach	Image #151 Conceptual Nanobots
Image #152 Lung Cleaners	Image #156 Tiny Tech	Image #166 Stinger I	Image #167 Stinger II
Image #168 Peepers I	Image #169 Peepers II	Image #170 Drillers I	Image #217 Artery Cleaner V

[TR]
[/TR]

 

[uraniburg]

[h=2]نانو پزشکی[/h]

1) نانوپليمرها
نانوپليمرها در پزشكي به شکل‌هاي زير به كار برده مي‌شوند:
- داروي پليمري: از يك پليمر فعال زيستي تشکيل شده است.
- پيوند دارو با پليمر: از يك پليمر محلول در آب، يك عامل مناسب و يك اتصالگر كه عوامل‌، پليمر و هدف را به هم متصل مي‌كند تشكيل شده است.
- پيوند پروتئين با پليمر: بلوك پليمري شامل يك بخش آب‌دوست و يك بخش آب‌گريز است كه در محلول‌هاي آبي مايسل‌هايي را به وجود مي‌آورد تا در سيستم رهايش دارويي به كار روند.
- درخت‌سان‌ها: مولكول‌هايي با قطر 10-1 نانومتر هستند. اين مولكول‌ها مي‌توانند از منافذ عروق و بافت‌هاي كوچك در ابعاد نانو عبور نمايند. درخت‌سان‌ها در سيستم رهايش دارو به كار گرفته مي‌شوند و ظرفيت گيرايش در حدود %25 (w/w) را دارا مي‌باشند.
- ليپوزوم‌ها: ليپوزوم‌ها وزيكول‌هاي دولايه فسفوليپيدي كوچكي مي‌باشند كه پايه آنها مولكول‌هاي آمفي‌فيليك فسفو‌ليپيدي است كه ليپوزوم‌ها را در محيط‌هاي آبي شكل مي‌دهند. انتهاي آب‌دوست آنها به طرف آب و طرف آب‌گريز آن به سمت مركز لايه مي‌باشد. ليپوزوم‌ها مي‌توانند تك‌لايه‌هايي به ‌اندازه 50-20 نانومتر و دو لايه‌هايي با اندازه‌اي بالاتر از10 ميكرومتر به وجود آورند.
- نانوذرات ليپيدي جامد: ليپيدهاي جامد در داروهاي آب‌گريز به‌ كار برده مي‌شوند كه داراي قطري مابين 50 نانومتر تا 1 ميكرومتر مي‌باشند. ليپيدهاي فيزيولوژيكي همانند گليسريدها توانايي زيستي و تخريب‌پذيري مناسب‌تري را دارند.
2.1 ) فولرين‌ها و نانولوله‌ها
اين مواد شگفت‌انگيز شكل جديدي از مولكول‌هاي كربن هستند و با ايجاد تغييراتي در آنها، به صورت زيست‌سازگار با بدن بوده (به صورت غيرمحلول) و كاربردهاي مفيدي در پزشكي دارند. بيشترين كاربرد اين مواد در پزشكي در ساخت ماهيچه‌هاي مصنوعي، سيستم رهايش دارو و همچنين در ساخت عروق (با ويژگي انحراف گلبول‌ها و جلوگيري از رسوب آنها) است. اين تركيبات به وسيله گروه‌هاي شيميايي فعال مي‌شوند و براي اتصالات آنزيمي گيرنده‌ها، مناسب مي‌باشند.
3,1 ) نانوذرات غيرآلي
- نانوذرات فسفات كلسيم
نانوذرات فسفات كلسيم از نمك‌هاي غير آلي تهيه شده و قطري ما بين 400 تا 600 نانومتر دارند. اين ساختارها مي‌توانند % 20 w/w پروتئين‌ها را پر نمايند. همچنين از اين ذرات مي‌توان به صورت ويزيكول در واكنش‌ها استفاده كرد. بهترين ويژگي اين مواد سايش آنهاست و بر عكس آلومينيوم كه در بعضي مواقع سيستم ايمني بدن را تحريك مي‌كند اين نانوذرات خطرشان حدود 100 برابر كمتر از آلومينيوم است.
- نانوذرات طلا
نانوذرات طلا به علت داشتن خاصيت چسبندگي، كانديداي مناسبي براي سيستم رهايش دارويي مي‌باشند.
كاربرد ديگر اين نانومواد كامپوزيت‌هايي است كه داراي هسته‌هاي دي‌الكتريك و پوسته‌هاي طلا مي‌باشند. البته اين کامپوزيت‌ها هم براي سيستم رهايش دارويي مناسب مي‌باشند. با انتخاب نسبت درستي از اندازه هسته به پوسته، ويژگي‌هاي متفاوتي حاصل مي‌گردد. نانوذرات در بهترين نسبت اندازه، ماكزيمم جذب را در نزديكي مادون قرمز نشان مي‌دهند. با تابش طول موج مناسب به اين نانوذرات در بافت‌هاي عمقي پوست، اين نانومواد گرم شده و نوع جديدي از رهايش دارويي ايجاد مي‌شود.
- نانوذرات سيليكاتي
نانوذرات سيليكاتي در سيستم رهايش DNA استفاده مي‌شوند. كلوئيدهاي SiO2 كه سطوح آنها با آمينوالكيل‌سيلان‌ها به طور كووالانسي اصلاح شده‌اند، كمپلكس‌هاي مناسبي با DNA ايجاد مي‌نمايد، كه نسبت به ديگر حامل‌هاي DNA اين نانوذرات سميت كمتري را از خود نشان داده‌اند.
4,1) مواد كامپوزيتي و نانوالياف‌‌هاي آلي
نانوالياف‌هاي آلي همانند نانوالياف‌هاي كربني (pcu15-c ) چسبندگي سلولي بالايي در استئوبلاست‌ها نشان مي‌دهند. نانوالياف‌هاي كربني در کاشتني‌هاي دنداني و ارتوپدي هم كاربرد دارند. آنها وزن كمي دارند و همانند بلور‌هاي Hap گسستگي بالايي از خود نشان مي‌دهند.
2) پوشش‌دهي نانومواد در كاشت‌ بافت‌ها
فناوري‌نانو در توليد مجدد بافت‌هاي بدن، بافت‌هاي جايگزين و به عنوان ترميم كننده، ايده جديدي ارائه نموده است .
مواد کاشتني در بدن ممكن است باعث واكنش‌زايي سيستم ايمني بدن، خوردگي، اتصال نامناسب و كوتاه مدت گردد. اين عوارض سبب مي‌شوند كه مجدداً (به علت شل شدگي) روي کاشتني‌ها عمل جراحي صورت گيرد. بنابر اين براي اتصال، چسبندگي بيشتر و توليد يك منطقه سطحي به حجمي بزرگ‌تر و نيز رفع اين عوارض از روش‌هايي مانند پوشش کاشتني‌ها استفاده ‌مي‌شود. اين روش در کاشتني‌هاي بافت‌هاي سخت مانند استخوان و دندان كاربرد بيشتري دارد.
1,2) پوشش کاشتني‌ها
رويكرد جديد، براي افزايش طول عمر کاشتني‌، پوشش دادن نانوساختاري سطوح کاشتني‌‌ها مي‌باشد.
مواد زيست‌سازگار نانوساختار نسبت به نوع ماكروساختار آن عملكرد زيستي بهتري نشان مي‌دهند. ِنانومواد استفاده شده در پوشش‌دهي کاشتني‌ها مي‌توانند باعث افزايش زيست‌سازگاري، چسبندگي، ماندگاري و دوام آنها شوند. کاشتني‌هاي دنداني و ارتوپدي چندين سالي است كه به كار برده مي‌شوند. (از ذرات هيدروكسي آپاتيت (HAP ) براي پوشش کاشتني‌هاي hip كه در سال 1960 ميلادي مطرح شده و امروزه كاربرد زيادي در بدن دارد استفاده مي‌شود. اين ذرات علاوه بر پوشش کاشتني hip، در پيچ‌هاي فلزي نيز استفاده مي‌شوند).
نانومواد ديگري همانند پلي وينيل الكل (PVA) (به عنوان پوشش‌دهنده و کاشتني‌ در رگ‌هاي خوني در قلب مصنوعي، پيوند عروق و كاتترها و به عنوان پخش‌كنندة لخته‌هاي خوني و جلوگيري از شكل‌گيري آنها)، كيتوسان و دكستران در نانوذرات مغناطيسي (براي جداسازي يا از بين بردن سلول‌هاي سرطاني و ميكروارگانيسم‌ها) امروزه مورد تحقيق و مطالعه زيادي قرار گرفته‌اند
الف) پوشش نانوساختار الماس
آلياژهاي Co-Cr براي اتصالات و پلي‌اتيلن‌ها با وزن مولكولي بالا در حفرات به كار مي‌روند، اما مشكل اينجاست كه آلياژهاي كبالت زيست‌سازگاري مناسبي با بدن ندارند و پلي‌اتيلن با وزن مولكولي بالا نيز به علت سايش بالا و شل‌شدن براي بدن مناسب نمي‌باشد. تيتانيوم به عنوان يك جايگزين داراي زيست‌سازگاري مناسبي است اما باز هم مشكلات زيستي را به همراه دارد. يكي از راه‌هاي مناسب براي بالا رفتن كيفيت كاشتني‌هاي تيتانيوم، پوشش‌دهي آنها با الماس مي‌باشد. اين پوشش مي‌تواند با روش‌CVD بر روي کاشتني‌ها رسوب داده شود. لذا با انتخاب مناسب شرايط فرآيند (تركيب گاز) مي‌توان لايه‌هاي نانو بلوري الماس، با ضخامت حدود 15 نانومتر ايجاد كرد. اين لايه‌ها زيست‌سازگاري بالايي داشته و براي اشخاصي كه حساسيت دارند مناسب مي‌باشند.
ب) هيدروكسي آپاتيت (HAP)
حدود %70 وزن استخوان را HAP تشكيل مي‌دهد اين ماده به علت كنش فيزيكي قوي، براي کاشتني‌ها مناسب است.HAP براي پوشش دادن کاشتني‌هاي تيتانيومي و كبالت كروم به كار مي‌رود تا باعث تسريع استخوان‌سازي شود. اين به علت شباهت ساختاري اين ذرات به استخوان و چسبندگي سلولي آنها مي‌باشد. نانوذرات HAP با ويژگي‌هاي مشابه به استخوان بدن، يك ماده مناسب براي پوشش مي‌باشند. کاشتني‌هاي استخواني ساخته شده با مواد متداول شكننده‌اند، اين به علت اندازة بزرگ دانه‌ها و همچنين آلودگي‌هاي سطوح مولكولي و ناخالصي‌هاست، كه در نهايت باعث پس‌زدگي کاشتني از بدن مي‌گردد.
با بهره‌گيري از نانوذرات HAP درصد خلوص مولكولي افزايش و ويژگي‌هاي مكانيكي نيز بهبود مي‌يابد. كاشتني‌هايي با چنين پوششي، كمترين شكستگي و پس‌زدگي را خواهند داشت. همچنين براي چسبيدن به استخوان و موارد ديگر نيز از نانوذرات HAP براي پوشش استفاده مي‌شود.
پ) پوشش‌دهي استنت‌ها (Stents)
بيماران قلبي دچار عارضة بسته شدن عروق كرونر از استنتهاي خيلي كوچك فلزي به عنوان داربست استفاده مي‌نمايند. اين استنت‌ها از نوع فولاد مي‌باشند كه در عروق جاي مي‌گيرند تا جريان خون به قلب را برقرار كنند و عروق را باز نگه دارند. حدود 30 تا 50 درصد استنت‌ها به علت رشد بافت همبند در محل زخم، باعث بسته شدن يا به خطر افتادن جان بيمار به دليل بسته شدن عروق خوني مي‌گردند. مي‌توان با استفاده از نانوذرات تيتانيوم و ديگر مواد به عنوان ماده زيست‌سازگار و پوشش‌دهنده، احتمال ترمبوز را كم نمود.
ت) نانوذرات به عنوان سطوح آنتي باكتري
نانوذراتي همانند TiO2 به دليل ويژگي‌ فوتوكاتاليستي اثر ضد باكتري دارند. همچنين به دليل اندازة كوچك‌شان شفافند. كاربرد ضد ميكروبي نانوذرات تيتانيوم بر روي سطح مي‌تواند براي تجزيه مواد مضر محيطي استفاده گردد.
3) داربست‌هاي توليد مجدد بافت
مواد نانوساختاري باعث بهبود ويژگي‌هاي داربست بافتي مي‌شوند. همچنين باعث بهبود عملكرد در زمينه‌هايي همانند تاثيرگذاري در ساختار داربست (مانند درصد تخلخل، اندازه سوراخ ها و استحكام‌دهي مكانيكي داربست) مي‌شوند.
4)نانومواد در مواد كاشتني‌‌ ساختاري
استخوان يك ماده با استحكام بالاست. استخوان بيشتر از ساير ساختارهاي بدن داراي اتصالات دروني با سوراخ‌هاي مرتبط مي‌باشد كه اجازه عبور مواد مغذي و سيالات بدن را از خود مي‌دهد. در مواردي همانند شكست استخوان، عيوب استخواني و غيره، استخوان‌ها نيازمند جبران يا جايگزيني مي‌باشند.
مواد نانوساختاري همانند نانوسراميك‌هاي با استحكام بالا ( هيدروكسي آپاتيتHAP و آپاتيت فسفات كلسيم CPA) به عنوان پركننده و شكل‌دهندة عيوب استخواني، در ترميم و جبران بافت استخواني به كار برده مي‌شوند. لازم به ذكر است كه استخوان به طور طبيعي داراي 70 % وزني HAP مي‌باشد. نانوسراميك‌ها علاوه بر جايگزيني با استخوان‌هاي سبك و استحكام كم، براي استخوان‌هاي وزين و مستحكم نيز به كار مي‌روند. از نانوسراميك‌هاي CPA، با اندازه ذراتي در حدود 50 نانومتر نيز با اتصال به همديگر به عنوان رابط بافت استخواني استفاده مي‌شود.
5) نانومواد قابل جذب در بدن
پليمرهاي قابل جذب در بدن در كاربردهاي پزشكي مانند توليد نخ‌هاي بخيه كاربرد وسيعي دارند. كاشتني‌هاي نانوساختاري قابل جذب در بدن به گونه‌اي سنتز مي‌شوند تا با سرعتي مناسب تجزيه گردند و به سمت التيام بافت هدايت شوند. البته اين نانوذرات در سيستم رهايش دارويي هم كاربرد فراواني دارند.
6) مواد هوشمند (Intelligent materials)
اين مواد با تغييرات محيطي همانند دما, فشار, و ... تغيير مي‌يابند. اين تغيير بر اثر فرايندهاي فيزيكي و شيميايي حاصل از مكانيزم‌هاي تاثيرگذار بدن مي‌باشد. به عنوان نمونه، ماهيچه‌هاي مصنوعي با استفاده از پليمرهاي هوشمند در برابر ويژگي‌هاي مكانيكي خم و راست مي‌گردند و انعطاف پذير مي‌باشند. نمونه ديگري از اين مواد، هيدروژل‌ها هستند كه در سيستم رهايش دارويي بكار مي‌روند و در محيط شيميايي بدن قابل حل مي‌باشند

 

[بانو امین]

ممنون از اطلاعاتی که گذاشتی... میگم با این نانو روبات ها نمیشه بیماری هایی مثل ایدز و سرطان رو درمان کرد؟ در موردش تحقیق شده؟

 

[uraniburg]

با استفاده از دانش نانوتكنولوژی دانشمندان توانسته اند نانوروبات های زیستی طراحی كنند كه در بدن انسان قرار می گیرند و نقش محافظ و درمانگر را ایفا می كنند. این ریزماشین های هوشمند قادرند چندین نسخه از خودشان تهیه كنند و جایگزین بافت های فرسوده یا آسیب دیده نمایند این فرایند را خود تكثیری می نامند. آنها نه تنها قادر به تشخیص محل دقیق سرطان خواهند بود بلكه داروی مناسب برای از بین بردن سلول های سرطانی را تزریق می كنند.
امروزه تحقیقات وسیعی در زمینه درمان بیماری هایی چون دیابت، بیماری های قلبی و ایدز در حال انجام است. نانوروبات ها دارای امكانات بالقوه ای هستند كه با اجتماع و قرارگیری به صورت كلونی قادرند به طور موشكافانه و دقیق از سیستم حفاظت كنند. در واقع با ساختاری اتمی و یا مولكولی در یك فرایند شناخته شده قرار داده می شوند تا چرخه ای را كامل نمایند.
تكنولوژی نانوروباتیك آنقدر سریع در حال پیشرفت است كه به یقین زندگی انسان از اواسط قرن جاری به كلی متحول خواهد شد. این تغییرات شامل از بین رفتن بسیاری از بیماری ها، كاهش عوامل و عوارض بسیاری از امراض و حتی جراحی ها می باشد.
یكی از مهمترین برنامه های گسترش علوم روباتیك در جهان بیشتر كردن عمر بشر و مبارزه با پیری و عواقب آن است. از دهه ۸۰ میلادی تا كنون كوچك سازی (مینیاتورسازی) از اهم فعالیت ها در زمینه علوم كامپیوتری بوده است. طبق گزارشات اعلام شده سرعت رشد تكنولوژی هر بیست سال دو برابر خواهد شد، در نتیجه تكنولوژی در سال ۲۰۵۰ حدود ۳۲ برابر از سال ۱۹۵۰ جلوتر خواهد بود. یكی از شاخه هایی كه رشد تكنولوژی در آن بسیار چشمگیر است، دانش پزشكی است.
با ساخت ابزار و وسایل پزشكی در آینده روند پیر شدن كند می شود و مبارزه با بیماری ها آسان تر و مطمئن تر خواهد شد. در زمینه كالبدشناسی از نانوروبات ها به منظور تعیین محل دقیق آسیب استفاده خواهد شد.

انواع نانو ربات ها :

1. پرنده
2. خزنده

كه اين دو نوع نانو ربات علاوه بر بزشكي در مصارف نظامي هم كاربرد دارن

نظامي

در زمان های قدیم در جنگ بین 2 کشور از سلاح های سرد و اولیه استفاده می شد که از معایب آن می توان به طولانی بودن زمان جنگ و هزینه ها گزاف آن اشاره کرد.پس از اختراع سلاح های گرم و از جمله تفنگ نحوه جنگ بار دیگر دگرگون شد و اکنون این نوع جنگ ها جای خود را به جنگ غیرمستقیم و سلاح های اتمی داده اند.
وزارت دفاع آمریکا طی یک مصاحبه این چنین بیان نمود که در آینده سلاح های جدید در جنگ نانوربات ها هستند و استفاده از آن ها به این صورت خواهد بود که به صورت گروهی وارد بدن فرد خاصی شده و با آزادسازی سم و یا برش قسمت های حساس بدن،او را از پای درخواهند آورد.همچنین از این نانوربات ها می توان برای جاسوسی در جنگ استفاده نمود.آن ها می توانند به پایگاه دشمن رفته و اطلاعات نظامی شان را فاش کنند

پزشکی

پزشکان و داروسازان همواره به دنبال راه های مناسبی برای شناسایی و درمان بیماری ها بوده اند.یکی از روش های خلاقانه که در چندین قرن پیش به وجود آمد ، عمل جراحی است.
این روش توسط دانشمند بزرگ و معروفمان ، ابن سینا به وجود آمد. عمل جراحی علاوه بر مزایای بی نظیر خود مشکلاتی دارد.
از جمله این که دوره نقاهت بیمار بعد از عمل طولانی است و همچنین عوارض جانبی نیز دارد و در بعضی از موارد نیز ممکن است بیمار طی عمل جراحی جان خود را از دست بدهداز معایب دیگر آن این است که برای بیماران ضعیف که قوه بدنی ندارند ، غیر ممکن است.این در حالی است که در نانوجراحی این مشکلات از بین می رود.
با استفاده از نانوجراحی می توان سخت ترین اعمال جراحی حاضر مانند مغز و غلب را به صورت سرپایی انجام داد.در این جراحی نانوربات ها وارد بدن شده و عضو بیمار را شناسایی و به صورت گروهی آن را درمان می کنند.در این جراحی ، پزشک جراح در نقش ناظر دستورات لازم را به نانوربات ها منتقل می کند و بر کار آن ها نظارت دارد.
از دیگر کاربردهای نانوربات ها دارورسانی هدفمند است.در حالت معمولی وقتی بدن بیمار دارو را به وسیله تزریق و یا خوردن دریافت می کند ، دارو وارد رگ های خونی شده و به تمام قسمت های بدن انتقال می یابد.از معایب این نوع دارورسانی به وجود آمدن عوارض جانبی و همچنین حداقل تاثیر گذاری بر قسمت بیمار است.
در دارورسانی به وسیله نانوربات ، ربات با استفاده از حسگرهای خود قسمت بیمار را شناسایی می کند و دارو را به آن تزریق می کند.مزیت این نوع دارورسانی این است که دارو فقط به قسمت بیمار بدن می رسد و عوارض جانبی نیز از بین می رود.به این دلیل دیگر درمان بیماری هایی که نیاز به شیمی درمانی دارند ، کاری طاقت فرسا نیست و به راحتی انجام می شود و اثرات مخرب آن نیز از بین می رود.
از دیگر مزیت های این نوع دارورسانی مصرف کمتر دارو و سرعت بالای آن است.زیرا سرعت دارورسانی با سرعت گردش خون که بسیار بالاست برابر می باشد
نمونه نانو ربات ساخته شده:
هم اكنون نانو روبات هایی كه در مراكز تحقیقاتی ساخته می شود به اندازه ای كوچك هستند كه هنگام عطسه همراه با گرد و غبار به بیرون پرتاب می شوند. یكی از اولین ریز روبات هایی كه برای كمك به علم پزشكی ساخته شد «سلئو» نام داشت. این میكروروبات برای جاسازی در داخل روده انسان طراحی شده بود. سئلو مجهز به یك چنگال و چند حسگر بود.
حسگرها بدین منظور تعبیه شده بودند تا مانع برخورد با موانع شوند، وظیفه چنگال نیز برداشتن نمونه از سطح روده می باشد. این ریزماشین می توانست یا خود حركت كند یا توسط پزشك با یك كنترل دستی به حركت درآید

مزايا نانو ربات ها :

تا الان تقريبا هر چه گفته شد مزايا نانو ربات ها بود ولي به طور خلاصه ميتوان چنين گفت:

1. نانوروبات ها ماشین های کوچکی هستند که برای انجام عملیاتی خاص و بعضا تکرارشونده با دقت بسیار بالا طراحی شده اند
2. يكي از قابليت هاي ديگر نانو ربات ها قابليت خود تكثيريست

هم چنين با شرایط زیستی بدن انسان سازگارند.
3)آنها از هوش ماشینی در سطحی پیشرفته برخوردارند تا بهترین گزینه را در جهت تشخیص بیماری انتخاب نمایند. به عنوان مثال سرطان كه شايع ترين بيماري لاعلاج است
4)آنها نه تنها قادر به تشخیص محل دقیق سرطان خواهند بود بلکه داروی مناسب برای از بین بردن سلول های سرطانی را تزریق می کنند. . در مرحله بعدی نیز به درمان سلولی اقدام می کند که با تزریق دارو به سلول ها همراه است.مزيت اين روش اين است كه در روش هاي پيشين سلول هاي زنده هم از بين مي رفتن ولي در اين روش فقط سلول آسيب ديده نابود ميشود

5)به دليل قابليت خاص نانو ربات ها ميتوان از ان ها در مکان هايي كه امكان درسترسي به عضو موردنظر دشوار بوده یا امکانپذیر نباشد یا حتی در مواردی که عواقب دردناک و دشواری توسط پزشک پیش بینی مي شود استفاده كرد

6)ترميم بافت هاي آسيب ديده، رفع لخته و بازكردن رگ هاي مسدود قلب و ساخت يك عضو مصنوعي به جاي ارگان آسيب ديده در بدن نيز براي نانو روبات ها امتياز محسوب ميشود

7)مهمترين مزاياي نانو روبات، دوام فوق العاده بالاي آن است. تحقيقات نشان داده اند كه بنا به نياز و نحوه طراحي نانو روباتها، ميتوان آنها را در طول ساليان متمادي و حتي يك قرن بدون اينكه ذرهاي از عملكرد آنها مختل شود، مورد استفاده قرار داد

همچنين
-با دوام هستن
-زمان عملكرد انها بسيار كم است زيرا جابجايي انها محدود بوده پس فرايندها با همان سرعت رخ ميدهند ولي با زمان بسيار كمتر
- همچنين چون بسيار كوچك اند احتمال ميرود از سوي بدن به عنوان عوامل بيماري زا شناخته نشوند
ولي معايبي نيز دارند:
چون بسيار كوچك هستن ممكن است هنگام عطسه كردن از بدن فرد خارج شود-
-يكي ديگر از اشكالات نانو ربات ها شكل ظاهري نانو ربات پرنده است زيرا به شكل مرغ مگس خوار است كه اين نوع حشره فقط در آمريكاي لاتين و آمريكاي جنوبي يافت ميشود ، همچنين احتمال جلب توجه تمام دنیا به ظاهر این ربات كوچك هم بسیار زیاد است.