IBM ترانزیستور 9 نانومتری نانوتیوب کربن خلق کرد

آیا روزی فرا می رسد که گوشی های هوشمند و لپ تاپ ها از این اندازه ها نیز کوچکتر و سبک تر شوند؟ آیا دانشمندان قادرند مرزهای دانش را گسترش داده و ناممکن ها را ممکن کنند؟ و آیا کربن، این ماده ی جادویی می تواند نقطه ی عطف دیگری در علوم بیافریند؟ به تازگی IBM توانسته ترانزیستور 9 نانومتری خلق کند که باعث کوچک شدن قطعات الکترونیکی می شود.

   

محققان IBM، موفق به تولید ترانزیستورهای 9 نانومتری از نانوتیوب کربن  (سبک وزن ترین ماده جهان که از آن برای استتار ابزارها و ساخت هواپیماهای نظامی رادار گریز استفاده می شود)  شده اند. در مقایسه، سیلیکن دارای محدودیت تئوریک 10 نانومتری است که پس از تبدیل به ترانزیستور اندازه آن به بیش از 22 نانو متر می رسد.

اما، اخیراً بخش تحقیق و توسعه شرکت اینتل موفقیت هایی در تولید ترانزیستورهای کوچکتر بدست آورده است. به طوری که طبق اعلام این شرکت، اینتل تا سال 2015 قادر به تولید تراشه هایی با ترانزیستورهای 10 نانو متری از جنس سیلیکون خواهد بود.

اهمیت تولید اخیر IBM از این نظر است که هر چه بتوانیم معماری ترانزیستورها را ریزتر کنیم، قادر خواهیم بود تا تراشه های کوچکتر و کم مصرف تری بسازیم. از این گذشته، به اعتقاد دانشمندان ترانزیستورهای کربنی قادرند تا کارایی به مراتب بهتری نسبت به نمونه های سیلیکونی از خود نشان دهند.

البته هنوز در ابتدای راه و مراحل آغازین این فن آوری هستیم و موانع متعددی پیش روی کارشناسان قرار دارد. برای نمونه به کار گیری فلزات در مواد کربنی به ایجاد اتصال کوتاه و عدم کارایی ترانزیستورها منتهی می شود. از این گذشته هنوز دانش فنی لازم برای ایجاد مدارات مجتمع و IC هایی از این جنس وجود ندارد.

جالب اینکه اگر این فن آوری روزی به حقیقت بپیوندد، می تواند خط بطلانی بر قانون مور بکشد. قانون مور یا Moore's Law نخستین بار توسط گوردون مور؛ از بنیانگذاران شرکت اینتل در سال 1965 بیان شد. وی معتقد بود که هر دو سال یکبار، تعداد ترانزیستورهای بکار رفته بر روی یک تراشه با مساحت ثابت، تقریباً دو برابر بیشتر می شود.

باید منتظر بود و دید که آیا در آینده نه چندان دور گوشی های هوشمند و لپ تاپ هایی خواهیم داشت که از نظر اندازه و وزن باز هم آب رفته اند و زمانی فرا برسد که بودن یا نبودن لپ تاپ در کیفتان را حس نکنید چه برسد به گوشی عزیزتان!

زومیت

چطور در یک لحظه در دو جا حضور داشته باشیم

 شاید در عالم واقع حضور در دو محل مختلف به طور هم زمان امکان پذیر نباشد؛ اما از نظر قوانین کوانتومی چنین چیزی ممکن است. اکنون دانشمندان آزمایشی ترتیب داده اند تا به بررسی این موضوع بپردازند.

 آزمایش جاه‌طلبانه‌ای که طی آن قرار است یک گوی شیشه‌ای به طور هم‌زمان در دو محل وجود داشته باشد، می‌تواند حساس‌ترین امتحانی باشد که تا کنون در خصوص نظریه کوانتوم مطرح شده است. به گفته محققان، این آزمایش یک گوی محتوی میلیون‌ها اتم را در یک وضعیت برهم‌نهی در مکان‌های مختلف قرار خواهد داد.

 از زمانی‌که اروین شرودینگر طی آزمایش نظری مشهور خود اعلام کرد که یک گربه به صورت هم‌زمان می‌تواند در یک برهم‌نهی از وضعیت مرده و زنده بودن قرار داشته باشد، فیزیک‌دانان همواره از خود می‌پرسند که آیا اجسام بزرگ می‌توانند از قوانین کوانتوم تبعیت کنند یا خیر.

ایده آزمایش این است که یک گوی شیشه‌ای به قطر 40 نانومتر که در یک محفظه کوچک قرار دارد، به طور ناگهانی تحت بمباران یک لیزر قرار بگیرد. این کار باعث می‌شود که گوی از یک سمت محفظه به سمت دیگر پرتاب شود. اما از آنجایی‌که ماهیت نور کوانتومی است، موقعیت کره نیز وضعیتی کوانتومی خواهد داشت. این مساله باعث می‌شود که گوی در یک برهم‌نهی کوانتومی قرار گیرد.

به گفته اوریل رومرو ایزارت از موسسه اپتیک کوانتومی ماکس پلانک آلمان، قرار است که آزمایش در خلاء بالا و دمای فوق العاده پایین انجام شود تا اختلالات گرمایی یا مولکول‌های هوا مزاحمتی برای گوی ایجاد نکنند.

بدون ذره‌ای هم‌پوشانی
سال گذشته آرون اوکانل و همکارانش در دانشگاه سانتاباربارا کالیفرنیا، نشان دادند که ایجاد برهم‌نهی در یک نوار فلزی به طول 60 میکرومتر امکان‌پذیر است. با این وجود، جدایش فیزیکی ناشی از دو وضعیت مختلف نوار تنها 1 فمتومتر (هر فمتو معادل 10 به توان منفی 15 است) بود، یعنی چیزی تقریبا معادل عرض هسته یک اتم.

در مقابل، آزمایش جدید گوی شیشه‌ای را در آن واحد در دو موقعیت کاملا متمایز و بدون کوچک‌ترین هم‌پوشانی قرار می‌دهد. رومرو ایزارت می‌گوید: «در آزمایش پیشنهادی ما، مرکز جرم در یک برهم‌نهی از موقعیت‌های مکانی قرار می‌گیرد که فاصله آنها از یکدیگر، بیشتر از اندازه خود جسم است.»

آزمایش‌های تداخل‌سنجی اتمی که در آنها فلورین‌ها (کلاس خاصی از مولکول‌های کربنی که شکلی کروی دارند) و سایر مولکول‌های شامل چند صد اتم در وضعیت‌های متمایز برهم‌نهی قرار گرفته‌اند، از نظر جدایش قبلا هم به نتایج خوبی رسیده است. اما رویکرد جدید به راستی از اجسام ماکروسکوپی برای آزمایش استفاده می کند.

به گفته محققان، انجام آزمایش‌هایی در خصوص مکانیزم‌های کوانتوم بسیار ارزشمند است. مشاهده رفتار چنین اجسام بزرگی که از قوانین کوانتوم پیروی می‌کنند، بهترین وسیله برای یافتن راه‌هایی است که در آن نظریه کوانتوم ممکن است شکست بخورد.

به گفته آنتونی لگات از دانشگاه ایل‌نویز، آزمایش رومرو ایزارت می‌تواند درک ما را از حقایق پشت پرده کوانتوم بالا ببرد. وی می‌گوید: «نه آزمایش‌های فلورینی و نه آزمایش اوکانل، قادر نیستند که نظریات قدرتمند رقیب نظریه کوانتوم را مورد آزمایش قرار دهند.»

نانو ژنراتور، راهی تازه برای تولید الکتریسیته

به نظر می رسد که فناوری نانو به ژنراتور ها هم راه پیدا کرده است. چراکه دانشمندان موفق شدند، یکی از به صرفه ترین نانوژنراتور های جهان را طراحی کنند. این نانوژنراتور می تواند انرژی محیط را جمع آوری کرده و آن را به صورت انرژی الکتریکی در اختیارمان بگذارد. بنابر این می توانیم امیدوار باشیم که روزی دستگاه های الکترونیکی کوچکمان به جای باتری های معمولی از این نانوژنراتور ها استفاده کنند.

 

 

اما منظورمان از انرژی محیط چیست؟ این واژه در مورد این وسیله دامنه ای گسترده به خود می گیرد. کوچکترین حرکت یا لرزشی می تواند به این نانوژنراتور، انرژی کافی را برای تولید الکتریسیته بدهد. پس می توانید آن را در معرض نسیم ملایم قرار دهید و انرژی الکتریکی دریافت کنید. اگر نسیمی هم نمی وزید؛ می توانید از ضربان قلب خود استفاده کنید! پس قادر خواهيد بود که تقریبا از هر راهی دلتان خواست، انرژی الکتریکی دریافت کنید.

 

در نهایت، انرژی الکتریکی تولید شده در خازن های این نانوژنراتور ذخیره می شود. سپس قسمتی از آن صرف برق رسانی به سنسور های دریافت انرژی محیط می شود و انرژی باقی مانده می تواند جایگزین باتری برای هدست بلوتوث شما یا هر دستگاه رادیویی کوچک دیگری شود. ضمنا انرژی تولیدی این نانوترانزیستور به قدری است که امواج رادیویی دستگاه مورد نظر می توانند تا 9 متر برد داشته باشند. (قابل شناسایی باشند)

 

این تکنولوژی می تواند در دوربین های جاسوسی هم کاربرد پیدا کند و یا حتی مصارف پزشکی داشته باشد. و بدون شک، این یکی از فوق العاده ترين راه ها برای تامین نیروی گجت های کوچکمان است.

دستگاه‌های الکترونیکی خود را با ضربان قلب شارژ کنید!

تیمی از دانشمندان آمریکایی نانوفناوری جدیدی را معرفی کردند که در آینده می تواند با استفاده از حرکات کوچکی چون ضربان قلب انسان انرژی الکتریکی تولید و از آن برای شارژ دستگاههای الکترونیکی کوچک استفاده کند.

 در آینده دستگاههای چون آی- پاد می توانند تنها با ضربان قلب انسان شارژ شوند تیمی از دانشمندان موسسه تکنولوژی جورجیا به سرپرستی “ژوانگ لین وانگ” در نمایشگاه انجمن شیمی آمریکا نانوفناوری جدیدی را معرفی کردند که قادر است با استفاده از حرکات بسیار کوچکی چون ضربان قلب انرژی الکتریکی تولید کند.

این دانشمندان در آزمایش این نانوفناوری توانستند یک نمایشگر “ال. سی. دی” را شارژ و پس از ذخیره مقدار کافی انرژی از آن برای انتقال یک سیگنال رادیویی استفاده کنند.

این محققان در این خصوص توضیح دادند:”این گامی مهم برای تولید دستگاههای الکترونیکی است که می توانند با استفاده از حرکات بدن انسان و بدون نیاز به باتری و یا جریان الکتریسیته شارژ شوند. نانو ژنراتورهای ما می توانند روش زندگی فناورانه آینده را تغییر دهند.”

اولین نانو ژنراتور انرژی انسانی در فوریه ۲۰۰۹ بر روی یک موش آزمایش شد. اکنون در فاصله بیش از دو سال، این فناوری از آزمایشگاهها برای معرفی در یک نمایشگاه خارج شده است.

این دانشمندان افزودند: “اگر به بهتر شدن فناوری خود ادامه دهیم نانو ژنراتورهای ما می توانند در دستگاههای بسیار زیادی مورد استفاده قرار گیرند.”

براساس گزارش دیلی تلگراف، این فناوری با استفاده از نانوانتقال دهنده های اکسید روی عمل می کند. این نانو انتقال دهنده ها زمانی که زیر فشار قرار گیرند می توانند انرژی تولید کنند.

این بدان معنی است که هر نوع حرکت بدن انسان شامل ضربان قلب و یا ضربان نبض نوک انگشت می تواند برای تولید انرژی استفاده شود.

این تیم تحقیقاتی برای در کنار هم قرار دادن میلیونها نانو انتقال دهنده تحقیقاتی را انجام دادند. ۵۰۰ نانو انتقال دهنده در کنار هم کوچکتر از یک تار موی انسان است.

۵ نانو انتقال دهنده می تواند یک میکرو آمپر انرژی تولید کند که این میزان انرژی برابر با برق تولید شده توسط دو باتری قلمی است.

این محققان اظهار داشتند: “بنابراین با کنار هم قرار دادن نانو رشته های بیشتر می توان انرژی کافی برای شارژ یک آی- پاد و یا یک تلفن همراه را تامین کرد.”

درمان سرطان سينه با استفاده از نانوذرات مغناطيسي

پژوهشگران دانشگاه پوردو، بخش‌هايي از پستان زنان را روي يک مدل کوچک به اندازه اسلايد شيشه‌اي رشد داده و آن را «سينه روي تراشه» ناميده‌اند. آنها از اين مدل براي بررسي روش‌هاي نانوذره‌اي تشخيص و درمان سرطان پستان بهره خواهند برد.

اين مدل شبيه مجراهاي شاخه‌اي درون پستان است که بسياري از سرطان‌هاي پستان از آنجا آغاز مي‌شوند؛ چنين مدلي به‌عنوان يک «اندام مهندسي‌شده» براي مطالعه استفاده از نانوذرات در تشخيص و هدفگيري سلول‌هاي سرطاني درون اين مجراها عمل خواهد کرد.

دکتر سوفي لِليوره و دکتر جيمز ليري، رهبري اين پژوهش را بر عهده داشته‌اند.

لليوره مي‌گويد: «ما مي‌دانستيم که بهترين راه براي تشخيص زودهنگام و درمان اين سرطان، وارد شدن به درون مجراهاي سينه براي ارزيابي و درمان مستقيم سلول‌هاست»

هدف نهايي اين پروژه وارد کردن نانوذرات مغناطيسي به درون بدن از طريق منافد سر پستان، هدايت اين نانوذرات با استفاده از يک ميدان مغناطيسي و از طريق مجراهاي پستان تا رسيدن و اتصال به سلول‌هاي سرطاني و در نهايت معکوس کردن ميدان مغناطيسي و استخراج نانوذرات اضافي باقيمانده است.

دکتر ليري مي‌گويد: اين نانوذرات مي‌توانند حامل عوامل وضوح تصوير براي بهبود ماموگرافي، نشانگرهاي فلورسانس براي کمک به جراحي، يا داروهاي ضدسرطان براي درمان سرطان باشند.

در گذشته پزشکان تلاش کرده‌اند تا با تزريق محلول‌هاي سيال به درون مجراهاي پستان از طريق نوک پستان، سلول‌هايي را از اين مجراها استخراج کرده و براي تشخيص سرطان مورد استفاده قرار دهند. با اين حال با استفاده از اين روش مي‌توان تنها به يک‌سوم پستان دسترسي داشت، چرا که مجراهاي پستان با نزديک شدن به غدد توليد کننده شير باريک‌تر و باريک‌تر شده و فشار سيالي بالايي ايجاد مي‌کنند.

دکتر ليري مي‌گويد: «ايده اصلي اين کار اين است که نانوذرات مغناطيسي مي‌توانند درون سيال طبيعي موجود در مجراها شناور شده و با استفاده از يک آهن‌ربا بر نيروي حاصل از جريان سيال غلبه کرده و آنها را به نقطه مورد نظر هدايت کرد. بر اين باوريم که با استفاده از اين روش مي‌توان به پشت مجراهاي پستان يعني جايي که بيشتر سرطان‌ها از آنجا شکل مي‌گيرند، دسترسي پيدا کرد. البته ما هنوز در مراحل اوليه اين آزمايش‌ها قرار داريم و بررسي‌هاي بيشتري بايد انجام شوند».

جزئيات اين تحقيق در مجله Integrative Biology منتشر شده است.

                                                                                                                                                                                                      منبع:ایسنا

جدا کردن باکتري‌ها از آب با استفاده از نانوغشاي جديد

پژوهشگران اميدوارند با استفاده از نتايج تحقيقي که در دانشگاه بوفالو روي نانومواد انجام شده است، براي حل قديمي‌ترين مشکل تهديدكننده سلامتي بشر، يعني باکتري‌هاي موجود در آب نوشيدني و جداسازي آنها گام تازه‌اي بردارند.

 اندازه مولکول‌هاي آب و ميکروب‌ها در حد نانومتري بوده و در نتيجه نمي‌توان آنها را با چشم غيرمسلح مشاهده کرد. اما در مقياس ميکروسکوپي اندازه اين دو کاملاً باهم فرق دارد. يک مولکول آب اندازه‌اي کمتر از يک نانومتر دارد، در حالي که اندازه برخي از کوچک‌ترين باکتري‌ها به دويست نانومتر مي‌رسد.

حال گروهي از محققان دانشگاه بوفالو با استفاده از پليمر خاصي به نام کوپليمر بلاک، نانوغشاي جديدي توليد کرده‌اند که حاوي حفره‌هايي به قطر 55 نانومتر است. بدين ترتيب مولکول هاي آب مي‌توانند از اين غشا عبور کنند، اما باکتري‌ها اين امکان را پيدا نمي‌کنند.

جاويد رضايف، استاد شيمي دانشگاه بوفالو که رهبري اين گروه را بر عهده داشته است، مي‌گويد اينها بزرگ‌ترين حفراتي هستند که تاکنون با استفاده از کوپليمر بلاک توليد شده‌اند. کوپليمرهاي بلاک ويژگي‌هاي خاصي دارند که موجب مي‌شود اندازه حفرات يکسان باشد.

رضايف مي‌گويد: «اين مواد فرصت‌هاي جديدي در حوزه فيلتراسيون ايجاد مي‌کنند. غشاهاي تجاري از نظر دانسيته حفرات و يکنواختي آنها با مشکل مواجه هستند. غشاي توليد شده از کوپليمر بلاک داراي دانسيته بالايي از حفرات يکنواخت و همسان است».

وي ادامه مي‌دهد: «تحقيقات زيادي در اين حوزه در حال انجام است، اما کاري که ما انجام داديم افزايش اندازه حفرات توليد شده با کوپليمر بلاک تا 50 نانومتر است که اين امر تاکنون با استفاده از روش‌هاي مبتني بر کوپليمر بلاک بي‌سابقه بوده است. افزايش اندازه حفرات موجب افزايش شدت جريان آب مي‌شود که به معني کاهش هزينه و زمان فيلتراسيون است. از سوي ديگر قطر 50 تا 100 نانومتر براي حفرات آنقدر کوچک هست که اجازه عبور هيچ باکتري را نمي‌دهد. بدين‌ترتيب اين اندازه براي کاربردهاي فيلتراسيون بسيار مناسب است».

اين غشاي جديد ويژگي‌هاي خود را مديون پليمري است که پژوهشگران توليد کرده‌اند. کوپليمرهاي بلاک از دو پليمر ساخته مي‌شوند که همديگر را دفع مي‌کنند، اما از يک انتها به همديگر «بخيه» شده و در نتيجه کوپليمر را شکل مي‌دهند. وقتي کوپليمرهاي بلاک زيادي با يکديگر مخلوط مي‌شوند، دافعه دوطرفه آنها موجب مي‌شود که به شکل منظم و يک در ميان آرايش يابند. محصول اين فرايند که خودآرايي ناميده مي‌شود، يک نانوغشاي جامد متشکل از دو نوع پليمر مختلف است. اندازه بزرگ حفرات غشاي جديد مديون ساختار منحصر به فرد کوپليمر بلاک اوليه است که از مولکول‌هايي شبيه برس موي گرد ساخته شده است.

جزئيات اين تحقيق به صورت آنلاين در مجله Nano Letters منتشر شده است.

                                                                                                                                                                                                      منبع:ایسنا  

نانـوتكنولوژي و كاربردهـاي آن

 

علوم و فناوري نانو، عنصري اساسي در درك بهتر طبيعت در دهه‌هاي آتي خواهد بود. از جمله موارد مهم در آينده، همكاري‌هاي تحقيقاتي ميان ‌رشته‌ا‌ي، آموزش خاص و انتقال ايده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشي از تأثيرات و کاربردهاي نانوتکنولوژي به شرح زير مي‌باشد:

1- توليد مواد و محصولات صنعتي :
نانوتكنولوژي تغيير بنياني مسيري است كه در آينده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امكان سنتز بلوك‌هاي ساختماني نانو با اندازه و تركيب به دقّت كنترل‌شده و سپس چيدن آنها در ساختارهاي بزرگتر، كه داراي خواص و كاركرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابي در مواد و فرآيندهاي توليد آنها، ايجاد مي‌كند. محقّقين قادر به ايجاد ساختارهايي از مواد خواهند شد كه در طبيعت نبوده و شيمي مرسوم نيز قادر به ايجادشان نبوده‌است. برخي از مزاياي نانوساختارها عبارتست از: مواد سبك‌تر، قوي‌تر و قابل برنامه‌ريزي ؛ كاهش هزينة عمر كاري از طريق كاهش دفعات نقص فنّي ؛ ابزارهايي نوين بر پاية اصول و معماري جديد ؛ بكارگيري كارخانجات مولكولي يا خوشه‌ا‌ي كه مزيّت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.
2- پزشکي و بدن انسان:
رفتار مولكولي در مقياس نانومتر، سيستمهاي زنده را اداره مي‌كند. يعني مقياسي كه شيمي، فيزيك، زيست‌شناسي و شبيه‌سازي كامپيوتري، همگي به آن سمت درحال گرايش هستند.
• فراتر از سهل‌شدن استفادة بهينه از دارو، نانوتكنولوژي مي‌تواند فرمولاسيون و مسيرهايي براي رهايش دارو ( Drug Delivery ) تهيه كند، كه به‌نحو حيرت‌انگيزي توان درماني داروها را افزايش مي‌دهد.
• مواد زيست‌سازگار با كارآيي بالا، از توانايي بشر در كنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزي معدني و آلي را مثل اجزاي فعّال، مي‌توان براي اعمال نقش تشخيصي (مثل ذرات كوانتومي كه براي مرئي‌سازي بكار مي‌رود) درون سلولها وارد نمود.
• افزايش توان محاسباتي بوسيلة نانوتكنولوژي، ترسيم وضعيت شبكه‌هاي ماكرومولكولي را در محيط‌هاي واقعي ممكن مي‌سازد. اينگونه شبيه‌سازي‌ها براي بهبود قطعات كاشته‌شدة زيست‌سازگار در بدن و جهت فرآيند كشف دارو، الزامي خواهدبود.
3- دوام ‌پذيري منابع كشاورزي، آب، انرژي، مواد و محيط زيست پاك:

نانوتكنولوژي چنان چه ذكر شد، منجر به تغييراتي شگرف در استفاده از منابع طبيعي، انرژي و آب خواهد شد و پساب و آلودگي را كاهش خواهدداد. همچنين فنّاوري‌هاي جديد، امكان بازيافت و استفادة مجدد از مواد، انرژي و آب را فراهم خواهند كرد. در زمينه محيط زيست ، علوم و مهندسي نانو، مي‌تواند تأثير قابل ملاحظه‌ا‌ي ، در درك مولكولي فرآيندهاي مقياس نانو كه در طبيعت رخ مي‌دهد ؛ در ايجاد و درمان مسائل زيست‌محيطي از طريق كنترل انتشار آلاينده‌ها ؛ در توسعة فنّاوري‌هاي "سبز" جديد كه محصولات جانبي ناخواستة كمتري دارند و يا در جريانات و مناطق حاوي فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذكراست، نانوتكنولوژي توان حذف آلودگي‌هاي كوچك از منابع آبي (كمتر از 200 نانومتر) و هوا (زير 20 نانومتر) و اندازه‌گيري و تخفيف مداوم آلودگي در مناطق بزرگتر را دارد.
در زمينه انرژي ، نانوتكنولوژي مي‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ي كارآيي، ذخيره‌سازي و توليد انرژي را تحت تأثير قرار داده مصرف انرژي را پايين بياورد . به عنوان مثال، شركتهاي مواد شيميايي، مواد پليمري تقويت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند كه مي‌تواند جايگزين اجزاي فلزي بدنة اتومبيلها شود. استفاده گسترد ه ازاين نانوكامپوزيت‌ها مي‌تواند ساليانه 5/1 ميليارد ليتر صرفه‌جويي مصرف بنزين به ‌همراه داشته‌باشد .
يا انتظار مي‌رود تغييرات عمده‌ا‌ي در فنّاوري روشنايي در 10 سال آينده رخ دهد. مي‌توان نيمه‌هادي‌هاي مورد استفاده در ديودهاي نوراني (LED) ها را به مقدار زياد در ابعاد نانو توليد كرد. در ا مريکا ، تقريبا" 20% كل برق توليدي، صرف روشنايي (چه لامپهاي التهابي معمولي و چه فلوئورسنت) مي‌شود. مطابق پيش‌بيني‌ها در 10 تا 15 سال آينده ، پيشرفتهايي از اين دست مي‌تواند مصرف جهاني را بيش از 10% كاهش دهد كه 100 ميليارد دلار در سال صرفه‌جويي و 200 ميليون تن كاهش انتشار كربن را به‌همراه خواهدداشت .
4- هوا فضا :
محدوديت‌هاي شديد سوخت براي حمل بار به مدار زمين و ماوراي آن، و علاقه به فرستادن فضاپيما براي مأموريتهاي طولاني به مناطق دور از خورشيد ، كاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفي را اجتناب‌ناپذير مي‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاري، اميد حل اين مشكل را بوجود آورده‌است.
"نانوساختن" ( Nanofabrication ) همچنين در طرّاحي و ساخت مواد سبك‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنياز براي هواپيماها، راكت‌ها، ايستگاههاي فضايي و سكّوهاي اكتشافي سيّاره‌ا‌ي يا خورشيدي، تعيين‌كننده است. همچنين استفادة روزافزون از سيستمهاي كوچك‌شدة تمام خودكار، منجر به پيشرفتهاي شگرفي در فنّاوري ساخت و توليد خواهدشد. اين مسأله با توجه به اينكه محيط فضا، نيروي جاذبة كم و خلأ بالا دارد، موجب توسعة نانوساختارها و سيستمهاي نانو – كه ساخت آنها در زمين ممكن نيست- در فضا خواهدشد.

5- امنيت ملّي
برخي کاربردهاي دفاعي نانوتکنولوژي عبارتند از: تسلط اطّلاعاتي از طريق نانوالكترونيك پيشرفته بعنوان يك قابليت مهم نظامي ، امكان آموزش مؤثّرتر نيرو، به كمك سيستمهاي واقعيت مجازي پيچيده‌تر حاصله از الكترونيك نانوساختاري ، استفادة بيشتر از اتوماسيون و رباتيك پيشرفته براي جبران كاهش نيروي انساني نظامي، كاهش خطر براي سربازان و بهبود كارآيي خودروهاي نظامي ، دستيابي به كارآيي بالاتر (وزن كمتر و قدرت بيشتر) موردنياز در صحنه‌هاي نظامي و در عين‌حال تعداد دفعات نقص فنّي كمتر و هزينة كمتر در عمر كاري تجهيزات نظامي ، پيشرفت در امر شناسايي و در نتيجه مراقبت عوامل شيميايي، زيستي و هسته‌ا‌ي ، بهبود طرّاحي در سيستمهاي مورد استفاده در كنترل و مديريت عدم تكثير سلاحهاي هسته‌ا‌ي ، تلفيق ابزارهاي نانو و ميكرومكانيكي جهت كنترل سيستمهاي دفاع هسته‌ا‌ي . در بسياري موارد، فرصتهاي اقتصادي و نظامي مكمّل هم هستند. كاربردهاي درازمدت نانوتكنولوژي در زمينه‌هاي ديگر، پشتيباني كننده امنيت ملّي است و بالعكس.

6- کاربرد نانوتکنولوژي در صنعت الکترونيک
ذخيره‌سازي اطلاعات در مقياس فوق‌ العاده کوچک، با استفاده از اين فناوري مي‌توان ظرفيت ذخيره سازي اطلاعات را در حد 1000 برابر يا بيشتر افزايش دهد و نهايتاً به ساخت ابزارهاي ابرمحاسباتي به کوچکي يک ساعت مچي منتهي شود.
ظرفيت نهايي ذخيره اطلاعات به حدود يک ترابيت در هر اينچ ربع برسد، و اين امر موجب مي‌شود که ذخيره‌ سازي 50 عدد DVD يا بيشتر در يک هارد ديسک با ابعاد يک کارت اعتباري شود.
ساخت تراشه‌ها در اندازه هاي فوق العاده کوچک به عنوان مثال در اندازه هاي 32 تا 90 نانو متر، توليد ديسک‌هاي نوري 100 گيگا بايتي در اندازه هاي کوچک نيز مي باشد.

نانوتكنولوژي چيست؟

 

نانوتكنولوژي توليد كارآمد مواد و دستگاهها و سيستمها با كنترل ماده در مقياس طولي نانومتر، و بهره برداري از خواص و پديده هاي نوظهوري است كه در مقياس نانو توسعه يافته اند. يك نانومتر چقدر است؟

يك نانومتر يك ميلياردم متر (9-m 10) است. اين مقدار حدوداً چهار برابر قطر يك اتم است. مكعبي با ابعاد 5/2 نانومتر ممكن است حدود 1000 اتم را شامل شود. كوچكترين IC هاي امروزي با ابعادي در حدود 250 نانومتر در هر لايه به ارتفاع يك اتم، حدود يك ميليون اتم را در بردارند. در مقايسه يك جسم نانومتري با اندازه اي حدود 10 نانومتر، هزار برابر كوچكتر از قطر يك موي انسان است.

امكان مهندسي در مقياس مولكولي براي اولين بار توسط ريچارد فاينمن (R.Feynnman)، برنده جايزه نوبل فيزيك، مطرح شد. فين من طي يك سخنراني در انستيتو تكنولوژي كاليفرنيا در سال 1959 اشاره كرد كه اصول و مباني فيزيك امكان ساخت اتم به اتم چيز ها را رد نمي كند. وي اظهار داشت كه مي توان با استفاده از ماشين هاي كوچك ماشين هايي به مراتب كوچك تر ساخت و سپس اين كاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همين عبارت هاي افسانه وار فاينمن من راهگشاي يكي از جذاب ترين زمينه هاي نانو تكنولوژي يعني ساخت روبوت هايي در مقياس نانو شد. در واقع تصور در اختيار داشتن لشكري از نانوماشين هايي در ابعاد ميكروب كه هر كدام تحت فرمان يك پردازنده مركزي هستند ، هر دانشمندي را به وجد مي آورد. در روياي دانشمنداني مثل جي استورس هال (J.Storrs Hall) و اريك دركسلر (E.Drexler) اين روبوت ها يا ماشين هاي مونتاژكن كوچك تحت فرمان پردازنده مركزي به هر شكل دلخواهي درمي آيند. شايد در آينده اي نه چندان دور بتوانيد به كمك اجراي برنامه اي در كامپيوتر، تختخوابتان را تبديل به اتومبيل كنيد و با آن به محل كارتان برويد. چرا اين مقياس طول اينقدر مهم است؟

خواص موجي شكل (مكانيك كوآنتمي) الكترونهاي داخل ماده و اثر متقابل اتمها با يكديگر از جابجايي مواد در مقياس نانومتر اثر مي پذيرند. با توليد ساختارهايي در مقياس نانومتر، امكان كنترل خواص ذاتي مواد ازجمله دماي ذوب، خواص مغناطيسي، ظرفيت بار و حتي رنگ مواد بدون تغيير در تركيب شيميايي بوجود مي آيد. استفاده از اين پتانسيل به محصولات و تكنولوژيهاي جديدي با كارايي بالا منتهي مي شود كه پيش از اين ميسر نبود. نظام سيستماتيك ماده در مقياس نانومتري، كليدي براي سيستمهاي بيولوژيكي است. نانوتكنولوژي به ما اجازه مي دهد تا اجزاء و تركيبات را داخل سلولها قرارداده و مواد جديدي را با استفاده از روشهاي جديد خود_اسمبلي بسازيم. در روش خود_اسمبلي به هيچ روبات يا ابزار ديگري براي سرهم كردن اجزاء نيازي نيست. اين تركيب پرقدرت علم مواد و بيوتكنولوژي به فرايندها و صنايع جديدي منتهي خواهد شد.

ساختارهايي در مقياس نانو مانند نانوذرات و نانولايه ها داراي نسبت سطح به حجم بالايي هستند كه آنها را براي استفاده در مواد كامپوزيت، واكنشهاي شيميايي، تهيه دارو و ذخيرة انرژي ايده ال مي سازد. سراميك هاي نانوساختاري غالباً سخت تر و غيرشكننده تر از مشابه مقياس ميكروني خود هستند. كاتاليزورهاي مقياس نانو راندمان واكنشهاي شيميايي و احتراق را افزايش داده و به ميزان چشمگيري از مواد زائد و آلودگي آن كم مي كنند. وسايل الكترونيكي جديد، مدارهاي كوچكتر و سريعتر و … با مصرف خيلي كمتر مي توانند با كنترل واكنش ها در نانوساختار بطور همزمان بدست آيند. اينها تنها اندكي از فوايد و مزاياي تهيه مواد در مقياس نانومتر است. منافع نانوتكنولوژي چيست؟

مفهوم جديد نانوتكنولوژي آنقدر گسترده و ناشناخته است كه ممكن است روي علم و تكنولوژي در مسيرهاي غيرقابل پيش بيني تأثير بگذارد. محصولات موجود نانوتكنولوژي عبارتند از: لاستيكهاي مقاوم در برابر سايش كه از تركيب ذرات خاك رس با پليمرها بدست آمده اند، شيشه هايي كه خودبخود تميز ميشوند, مواد دارويي كه در مقياس نانو ذرات درست شده اند، ذرات مغناطيسي باهوش براي پمپهاي مكنده و روان سازها, هد ديسكهاي ليزري و مغناطيسي كه با كنترل دقيق ضخامت لايه ها از كيفيت بالاتري برخوردارند، چاپگرهاي عالي با استفاده از نانو ذرات با بهترين خواص جوهر و رنگ دانه و …

قابليتهاي محتمل تكنيكي نانوتكنولوژي عبارتند از :

1- 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- احياء و سازماندهي اراضي