تعریف علم و فناوری نانو (Methodology) یا روش شناسی کامل با زیر مجموعه های کاربردی علم نانو) مهندسی نانو _ میکرو الکترونیک
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
نکته : تا به امروز تعریف های مختلفی از علم نانو(nanoscience) ارائه شده است. یکی از بهترین تعریف های علم نانو که به صورت بسیار مختصر شما را با جهان نانو آشنا میکند بدین گونه است که علم نانو مطالعه پدیده ها و دستکاری مواد در مقیاسهایی در ابعاد اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی است که منجر به تغییر شدید خواص مواد (نسبت به مواد در ابعاد بزرگ) میشود.
علم نانو به پدیده هایی اشاره میکند که در مقیاسهای مشخص و احتمال بسیار کوچک رخ میدهد. مواد توده ای تکه ای بزرگ از مواد؛ همانند آنچه که اطراف ماست خواص فیزیکی مشخص و پیوست های دارند. به عبارت دیگر خواص فیزیکی آنها جدای از ابعادشان برای ما شناخته شده بوده و تغییر نمیکند.
بر پایه علم نانو اگر یک ماده را کوچک کنیم، خواص آن ماده در ابعاد کوچکتر و میکرومتری به
عنوان مثال (به اندازه یک ذره شن) نیز تقریبا مشابه همان تکه تودهای اولیه است ولی هنگامی که آن ماده به ابعاد بسیار کوچکتر و به اندازه
ابعاد نانومتری برسد، خواص ماده به گونه ای تغییر میکند که دیگر قوانین فیزیک معمول و کالسیک توانایی توضیح دادن آن را ندارد. آن ماده به عنوان مثال طلا در ابعاد نانومتری ممکن است خواص الکتریکی، نوری یا مکانیکی بسیار متفاوتی نسبت به اندازه توده ای خود داشته باشد.
حال با درک اولیه از تعریف علم نانو میتوانیم فناوری نانو (nanotechnology ) را نیز این گونه تعریف نماییم : فناوری نانو طراحی، مطالعه، تولید و کاربرد ساختارها، ابزارها و سیستم ها از طریق کنترل شکل و اندازه آنها در مقیاس نانومتری است.
خواص مواد همانند انرژی آنها در مقیاس نانو نسبت به حالت بزرگ مقیاس آنها تغییر میکند. این در حالی است که کوچک کردن ذرات یک تغییر فیزیکی است و انتظار نمیرود که با این تغییر فیزیکی، ویژگی های اصلی ماده تغییر کند. این امر سبب گردیده مقیاس نانو بیش از سایر مقیاسها مورد توجه قرار گیرد. خواصی مانند هدایت الکتریکی، رنگ، استحکام مکانیکی و حتی وزن میتوانند در مقیاس نانو تغییر کنند. به عنوان مثال خاصیت رسانایی فلزات کامال شناخته شده است. با این حال فلزات میتوانند در مقیاس نانو نیمه رسانا و یا حتی عایق شوند. به غیر از تغییر خواص مواد، ویژگیهای جالب توجه دیگری نیز در نانوساختارها وجود دارد. چنانچه نانومواد را میتوان به صورت اتم به اتم و با شکل و ساختار دلخواه تولید کرد. همچنین نانومواد نسبت سطح به حجم بسیار بیشتری در مقایسه با مواد تودهای دارند.
این خاصیت بسیار مهمی است که در تمامی فرآیندهایی که بر روی سطح مواد رخ میدهد همانند واکنش پذیری اهمیت فوق العادهای دارد. پس اینگونه میتوان نتیجه گیری کرد که نانو تنها به معنی هزار برابر کوچکتر از میکرو نیست. همچنین فناوری نانو نیز تنها امتداد فناوری میکرو به یک مقیاسکوچکتر نمیباشد. فناوری نانو یک الگوی کامل جدید است که فرصتهای بسیاری را برای علم محیا میکند.
نکته: زیر مجموعه های علم نانو شامل علوم : پزشکی ؛ شیمی ؛ الکترونیک؛ غذایی؛ نظامی ؛ مخابراتی _ ارتباطی میباشد.
در نانو تکنولوژی عناصر تشکیل دهنده، ترکیب شیمیایی، نوع ساختار و چگونگی پیوندهای شیمیایی بین اتمها و مولکولها از عوامل تاثیرگذار بر ویژگیهای مواد هستند.
روش شناسی یا(Methodology)علوم نانو:
در نتیجه بر پایه علوم نانو الکترونیک عوامل تاثیرگذار در خواص توده ای مواد به صورت اجمالی و ساده عبارت اند از عناصر تشکیل دهنده مواد، ساختار مواد و ریزساختار مواد. به صورتی ساده میتوان خواص تودهای مواد را مشابه با خصوصیات یک سیستم دانست.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )