افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه اول
اهداف جلسه:
1- نانو چیست؟
2- تاریخچه فناوری نانو
3- اهداف فناوری نانو
4- اهمیت نانو ابعاد
1-1) نانو چیست؟
الف) فناوری نانو عبارت است از هنر دستکاری مواد در مقیاس اتمی یا مولکولی و به خصوص ساخت قطعات و لوازم میکروسکوپی (مانند روبات‌های میکروسکوپی)
ب) فناوری نانو، توانمندی تولید مواد، ابزار و سیستم های جدید با درست گرفتن کنترل در سطوح مولکولی و اتمی واستفاده از خواص آن ها است که در آن سطوح ظاهر می شود . فناوری نانو یک رشته جدید نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشتـه هاست .
ج) فناری نانو، فناوری است که بر پایه دستکاری تک‌تک اتم‌ها و مولکول‌ها استوار است بدین منظور که بتوان ساختاری پیچیده را با خصوصیات اتمی تولید کرد.
در واقع نانوتکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنترل در سطوح مولکولی و اتمی و استفاده از خواص است که در آن سطوح ظاهر می شود. از همین تعریف ساده برمی آید که نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشته هاست. برای نانوتکنولوژی کاربردهایی را در حوزه های مختلف از غذا، دارو، تشخیص پزشکی و بیوتکنولوژی تا الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوافضا و امنیت ملی برشمرده اند. کاربردهای وسیع این عرصه به همراه پیامدهای اجتماعی، سیاسی و حقوقی آن، این فن آوری را به عنوان یک زمینه فرا رشته ای و فرابخش مطرح نموده است. هر چند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانوتکنولوژی از ابتدای دهه 80 قرن بیستم بطور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین، معجزه آسا و باورنکردنی نانوتکنولوژی در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمامی کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهم ترین اولویت های تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند . استفاده از این فن آوری در کلیه علوم پزشکی، پتروشیمی، علوم مواد، صنایع دفاعی، الکترونیک و غیره باعث شده که تحقیقات در زمینه نانو به عنوان یک چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان باشد. لذا محققین، اساتید و صنعتگران ایرانی نیز باید در یک بسیج همگانی، جایگاه، موقعیت و وضعیت خویش را در خصوص این موضوع مشخص نمایند و با یک برنامه ریزی علمی دقیق و کارشناسانه به حضوری فعال و حتی رقابتی سالم در این جایگاه، عرض اندام و ابراز وجود نمایند و برای چنین کاری طراحی یک برنامه منسجم، فراگیر و همه جانبه اجتناب ناپذیر است.
1-2) تاریخچه فناوری نانو
فناوری نانو حدود نیم قرن پیش، در دهه های آخر قرن بیستم همراه با توسعه فناوری های نوین تصویربرداری، دستکاری و شبیه سازی ماده در مقیاس اتمی پدید آمده است. نانو در گذشته فیزیک اتمی نامیده می شد، پس از کابردی شدن آن، نام آن نانوشد، به همین دلیل نانو یک علم جدید نیست، اما کاربردی شدن آن زندگی انسان را دگرگون ساخت. ایده نانوتکنولوژی رابرای اولین بارEric Drexler به دنیا عرضه نمود، او درآزمایشگاه مشهورMIT متعلق به انستیتوForesight مطالعات خود را باسیستم ها بیولوژیکی شروع کرده وسپس متوجه شد که می توان دستگاه های مولکولی تولید کرد، بدین ترتیب ایده نانو تکنوژلوی به نام او ثبت شد. اصطلاح "نانو" برگرفته از یونان قدیم است وبه معنی" کوتوله" بوده است.
شاید بتوان گفت كه اولین نانوتكنولوژیست‌ها شیشه‌گران قرون وسطایی بوده‌اند كه از قالب‌های قدیمی برای شكل‌دادن به شیشه‌هایشان استفاده می‌كرده‌اند. البته این شیشه‌گران نمی‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شیشه رنگ آن تغییر می‌كند. در آن زمان برای ساخت شیشه‌های كلیساهای قرون وسطایی از ذرات نانومتری طلا استفاده می‌‌شده است و با این كار شیشه‌های رنگی بسیار جذابی بدست می‌آمده است. این قبیل شیشه‌ها هم‌اكنون در بین شیشه‌های بسیار قدیمی یافت می‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در این شیشه‌ها برپایه این حقیقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو دارای همان خواص مواد با ابعاد میكرو نمی‌باشند.در واقع یافتن مثال هایی برای استفاده از نانو ذرات فلزی چندان سخت نیست.رنگدانه‌های تزیینی جام مشهور لیکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از میلاد) نمونه‌ای از آن هاست. این جام هنوز در موزه بریتانیا قرار دارد و بسته به جهت نور تابیده به آن رنگ های متفاوتی دارد. نور انعکاس یافته از آن سبز است ولی اگر نوری از درون آن بتابد، به رنگ قرمز دیده می‌شود. آنالیز این شیشه حکایت از وجود مقادیر بسیار اندکی از بلورهای فلزی ریز700 (nm) دارد ، که حاوی نقره و طلا با نسبت مولی تقریبا 14 به 1 است حضور این نانو بلورها باعث رنگ ویژه جام لیکرگوس گشته است.
در سال1959 ریچارد فاینمن مقاله‌ای را درباره قابلیت‌های فناوری نانو در آینده منتشر ساخت. با وجود موقعیت‌هایی كه توسط بسیاری تا آن زمان كسب شده بود، ریچارد. پی. فاینمن را به عنوان پایه گذار این علم می‌شناسند. فاینمن كه بعدها جایزه نوبل را در فیزیك دریافت كرد در آن سال در یک مهمانی شام كه توسط انجمن فیزیک آمریكا برگزار شده بود، سخنرانی كرد و ایده فناوری نانو را برای عموم مردم آشكار ساخت. عنوان سخنرانی وی «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» بود.سخنرانی او شامل این مطلب بود كه می‌توان تمام دایره‌المعارف بریتانیكا را بر روی یك سنجاق نگارش كرد.یعنی ابعاد آن به اندازه 25000/1ابعاد واقعیش كوچك می شود. او همچنین از دو تایی كردن اتم‌ها برای كاهش ابعاد كامپیوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپیوترها بسیار بزرگتر از ابعاد كنونی بودند اما او احتمال می‌داد كه ابعاد آن ها را بتوان حتی از ابعاد كامپیوترهای كنونی نیز كوچكتر كرد.) او همچنین در آن سخنرانی توسعه بیشتر فناوری نانو را پیش‌بینی نمود.
1-3) اهداف فناوری نانو
الف) توسعه فناوری و تحقیقات در سطوح اتمی، مولکولی و یا ماکرو مولکولی در مقیاس اندازه های 1 تا 100 نانومتر.
ب) خلق و استفاده از ساختارها ، ابزار و سیستم هایی که به خاطر اندازه کوچک آن ها ، خواص و عملکرد جدیدی دارند.
ج) توانایی کنترل یا دستکاری درسطوح اتمی .
1-4) اهمیت نانو ابعاد
دلایل زیادی برای اهمیت نانو ابعاد وجود دارد ، که بعضی از آن ها به شرح زیر است :
الف) خصوصیات مواد در اندازه های نانو متری دچار تغییراتی می شود و با طراحی مواد نانو متری تغییر در خصوصیات ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک ماده مانند رنگ ، خواص مغناطیسی، دمای ذوب و ... بدون تغییر ترکیبات شیمیایی آن ممکن می شود .
ب) از جمله خصوصیت مواد بیولوژیکی و زنده، سازماندهی منظم آن ها در ابعاد نانومتری است و توسعه در زمینه نانو فناوری به ما اجازه خواهد داد که چیزهای نانو ابعادی ساخت بشر را در داخل سلول های زنده قرار دهیم . همچنین این کار باعث خواهد شد که با استفاده از خود چینی طبیعت بتوانیم مواد جدیدی بسازیم . مطمئناً این کار باعث ایجاد ترکیبات بیولوژی با علم مواد خواهد شد .
ج) ترکیبات نانو متری دارای نسبت سطح به حجم بسیار زیادی هستند ( حجم کمی دارند اما سطح زیادی را پوشش می دهند ) و لذا استفاده از آنها در مواد کامپوزیتی دارو رسانی در بدن و ذخیره انرژی به شکل شیمیایی ( مانند گاز طبیعی و هیدروژن ) بسیار ایده آل خواهد بود .
د) سیستم های ماکروسکوپیک ساخته شده ازنانو ساختارها می توانند چگالی بسیار بیشتری نسبت به مواد ساخته شده از میکروساختارها داشته باشند و همچنین هدایت الکتریکی بهتری دارند . با استفاده ازبرهمکنش نانو ساختارها مفاهیم جدیدی در ابزارهای الکترونیکی، مانند مدارهای کوچکتر و سریعتر، کارایی بسیار پیشرفته تر و مصرف برق بسیار کمتر پدید می آید .
تکلیف: در اینترنت جستجو کنید و درباره فناوری نانو اطلاعات کاملی تهیه نمایید. این اطلاعات را طبقه بندی کرده و به صورت گزارشی کوتاه برای ما ارسال نمایید.
مطالب مرتبط:
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه اول
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه دوم
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه سوم
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه چهارم
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه پنجم
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه و تنظیم: اعظم اژدری
