فناوری نانو چیست؟

نانو تکنولوژی به معنی انجام مهندسی مواد در ابعاد اتمی-ملکولی و ساخت موادی با خواص کاملا متفاوت درابعاد نانو است. تعریف دیگر نانوتکنولوژی “با آرایش دادن ودستکاری اتم ها ساخت مواد مورد نظراست”. نانومتر، (یک میلیاردم متر) به اندازه چیدن 5 الی10 اتم درکنار یگدیگر است، مکعبی با ابعاد 2.5 نانومتر تقریبا 1000 اتم راشامل می شود. خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ماده تبدیل شده به ابعاد نانو نسبت به خواص آن در ابعاد ماکرویی کاملا” متفاوت است. نانو در ملکولهای ماده انرژی بالایی را ایجاد می کند به همین دلیل معجزه آسا نامیده می شود.

علم میان رشته ای نانو تقریبا” تمامی علوم مهندسی وپزشکی رادر بر گرفته است. تاکنون بیشترین کاربرد را در صنایع سنگین، بهداشت، نساجی و کشاورزی داشته و در صنایعی نظیر رنگ، اتومبیل، کامپیوتر، شیمی، تصفیه آب وغیره نیز درحال توسعه است. محصولات نساجی حاصل از فناوری نانو در کشورهای آلمان وانگلیس بیشترین رواج را دارند. تولید کفش ها و لباس هایی که با حفظ گرمای بدن وتاثیر در گردش خون، باعث کاهش خستگی و راحتی می شوند نیز از دستاوردهای سحرآمیز علم نانو است.

ساخت، دستکاری و آنالیز نانو سیستم ها، توابع مختلفی راکه قبلا” از وجود آن بی خبر بوده ایم آشکار و استفاده مفید و عرضه آنها به بشر باعث پیشرفت‌های ارزنده ای دراستانداردهای زندگی می شود. مهندسی سیستم‌های خلاء پیشرفته و ایجاد توانایی های علمی در علوم مهندسی و پزشکی از قبیل; نمایش، تطبیق نیروهای مکانیکی و تعیین مشخصات آنها درسطح نانو، شروع و خاتمه تثبیت وپی گیری انجام کارهای مختلف در نانو ثانیه ها، بررسی پیشرفت تکنیک های آنالیتیکی مانند;  آنالیزهای شیمیایی در ابعاد نانو و از طرفی فرصت دست یابی علوم مهندسی به نانوسنسورها، عناصر حافظه و تجهیز دستگاه‌های جدید وموثر در علم پزشکی از دستاوردهای این فناوری است.

 

کاربرد نانوفناوری در پزشکی

تحول ایجاد شده در خواص مواد موجب شده این فناوری در زمینه‌های گوناگون کاربرد پیدا کند. یکی از حوزه‌های اصلی کاربرد فناوری نانو حوزه سلامت و پزشکی است. مهم‌ترین کاربردهای فناوری نانو در این زمینه کاربرد در دارورسانی و کیت‌های تشخیص سریع بیماری ‌ها می‌باشد.

نانو دارو
داروهایی با فناوری نانو جهت اثربخشی بهتر

نانوساختارها کمک بزرگی در حامل­‌های دارورسانی انجام می­‌دهند. یکی از مراحل مهم دارو مرحله رهایش دارو است. هر دارویی می­‌بایست در زمان و مکان مناسب رهایش پیدا کند در غیر این­صورت اثرات جانبی دارو به شدت افزایش پیدا می­‌کند. نانوساختارها به‌­دلیل کنترل رهایش دارو­ها، حفاظت از مولکول دارویی و سازگار بودن با سیستم دفاعی بدن می‌‌توانند به عنوان حامل دارویی مناسب انتخاب شوند.

نانوذرات مغناطیسی یکی از حامل­‌های دارویی هستند که در سال‌­های اخیر به­‌شدت مورد توجه قرار گرفته­‌اند. دارو حمل شده توسط این نانوذرات به کمک میدان مغناطیسی به محل مورد نظر از بدن بیمار رسانده می­‌شود. نانوذرات کربنی مانند فولرن و نانولوله­‌های کربنی با توجه به شکل اندازه و خصوصیات سطحی آن­ها قابلیت استفاده در دارورسانی را دارند.

یکی دیگر از کاربردهای فناوری نانو کیت‌­های تشخیص بیماری یا تشخیص افزایش غلظت یا عامل مانند حشیش در بدن هستند. به عنوان مثال در کیت تشخیص سریع ماده مخدر بر روی پد رهایش، نانو ذرات طلا متصل به آنتی بادی شناسایی ماده مخدر قرار داده می‌شود. به محض برخورد نمونه حاوی ماده مخدر، رنگ پد عوض می­‌شود.

 

کاربرد فناوری نانوفیلترها در صنایع نفت و گاز

هرگونه عملیات مکانیکی، فیزیکی یا زیستی که مواد جامد را از سیال‌ها (مایع‌ها یا گازها) جدا می‌کند، فیلتراسیون نامیده می‌شود. این فرایند به ‌وسیله یک محیط متخلخل که در آن سیالات اجازه عبور از این محیط را دارند، صورت می‌پذیرد. فیلتر می‌تواند کاغذ، پارچه، پشم، پنبه نسوز، پشم‌شیشه، سفال بدون لعاب، ماسه یا سایر مواد متخلخل باشد.

برای هر توربین گاز، فیلتراسیون هوای ورودی امری ضروری است. سیستم‌های فیلتراسیون با توجه به افزایش حساسیت توربین گاز نسبت به ذراتی که همراه با هوا وارد می‌شوند پیشرفت زیادی داشته‌اند. از این‌رو ورود فناوری نانو به این حوزه موجب پیشرفت بالایی در جداسازی آلاینده‌های ورودی به توربین‌ها شده است. برخی از عواقب فیلتراسیون ضعیف عبارت‌ است از رسوب، فرسایش، خوردگی و بسته شدن مجاری سرمایش که در نهایت منجر به کاهش توان و بازدهی توربین و زیان اقتصادی قابل ملاحظه می‌شود.

طراحی فیلترهای هوای ورودی به توربین‌های گاز می‌بایست به‌نحوی صورت پذیرد كه دو اصل مهم راندمان فیلتراسیون و كمترین مقدار افت رعایت شود. توربین‌های گاز باید طوری طراحی شوند كه كمترین انرژی برای مكیدن هوا از بیرون، توسط توربین گاز مصرف شود. بنابراین درحالیكه فیلترهای توربین گاز بیشترین ناخالصی‌های موجود در هوا را باید تصفیه كنند (راندمان بالای فیلتراسیون) كمترین افت فشار در مرحله مكش هوا باید وجود داشته باشد. كاهش در افت فشار سیستم فیلتر هوای ورودی باعث می‌شود كه توربین گاز انرژی كمتری برای مكیدن هوا مصرف كند كه نتیجه آن، انرژی زیادتر تولیدی خواهد بود. بنابراین برای طراحی فیلترها باید در دو جهت افزایش راندمان و کاهش افت فشار حرکت کرد.

ورود فناوری نانو به صنعت فیلتر تازه‌ترین تحول به این عرصه می‌باشد. یکی از اشکال کاربرد فناوری نانو در فیلترها پوشاندن سطح الیاف بزرگ سلولزی و یا مصنوعی (معمولاً با قطر ۱۰ تا ۳۰ میکرومتر) با لایه‌ای از الیاف بسیار ریز نانو (معمولاً با قطر ۵۰ تا ۴۰۰ نانومتر) می‌باشد. دراین طرح کاغذ قبل از شروع عملیات اولیه در تولید فیلتر، به‌ وسیله‌ی جریان الکتریکی با لایه‌ای از الیاف پلیمری با قطر بین ۵۰ تا ۳۰۰ نانومتر لایه‌نشانی می‌شود. رشته‌های پلیمری با قطر نانومتری تحت تأثیر اختلاف پتانسیل بسیار زیاد تشکیل می‌شوند.