پروژه نانوتکنولوژی اصول، کاربردها و آینده

خلاصه ای از پروژه:

نانوتکنولوژی عبارت است از تولید کارآمد مواد، دستگاه‌ها و سیستم‌ها با کنترل ماده در مقیاس نانومتر و بهره‌برداری از خواص و پدیده‌های نوظهور در این مقیاس. یک نانومتر یک میلیاردم متر است و این مقیاس به دلیل اثرپذیری خواص مواد از جابجایی اتم‌ها و الکترون‌ها در این ابعاد، اهمیت ویژه‌ای دارد. با تولید ساختارها در مقیاس نانو، می‌توان خواص ذاتی مواد مانند دمای ذوب، خواص مغناطیسی و رنگ را بدون تغییر در ترکیب شیمیایی کنترل کرد و به محصولات و فناوری‌های جدید با کارآیی بالا دست یافت.

این فناوری کاربردهای گسترده‌ای در علوم مختلف دارد، از جمله پزشکی برای ساخت داروهای بدون عوارض جانبی و ساخت نانو جوراب‌ها و نانولوله‌های کربنی. امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن مطرح شد و ایده ساخت روبات‌هایی در مقیاس نانو را به وجود آورد. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژی‌های جدیدی با کارآیی بالا منتهی می‌شود که پیش از این میسر نبود.

نانوتکنولوژی به ما اجازه می‌دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلول‌ها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روش‌های خود-اسمبلی بسازیم. ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه‌ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت، واکنش‌های شیمیایی، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده‌آل می‌سازد. این فناوری می‌تواند منجر به محصولاتی مانند لاستیک‌های مقاوم در برابر سایش، شیشه‌های خود تمیز شونده و داروهای نانوذره‌ای شود و در آینده‌ای نه چندان دور، تحولات عظیمی در زمینه‌های مختلف از جمله پزشکی، تولید، حمل و نقل و آموزش ایجاد کند.

عناوین و فهرست کلی پروژه:

1. **نانوتکنولوژی:**
* تعریف و اصول بنیادی
* مقیاس نانومتر و اهمیت آن
* کاربردها در پزشکی و صنایع مختلف
* امکان مهندسی در مقیاس مولکولی
* خواص مواد در مقیاس نانو و کنترل آنها
* خود-اسمبلی و سیستم‌های بیولوژیکی
* مزایا و منافع نانوتکنولوژی
* تأثیرات احتمالی بر علم، فناوری و جامعه
* تاریخچه و توسعه فناوری نانو
* تعاریف فناوری نانو از دیدگاه منابع مختلف
* فناوری اطلاعات، نانوفناوری و زیست‌فناوری
* انتظارات از نانوتکنولوژی و تأثیر آن بر صنایع
2. **خواص و کاربرد پایدار در فناوری نانو:**
* مواد نانوبلوری توده‌ای: تعریف، خواص و کاربردها
* نانوذرات: تعریف، انواع، روش‌های تولید و کاربردها
* نقاط کوانتومی نیمه‌هادی: تعریف، خواص و کاربردها
* نانوذرات سرامیکی: تعریف، انواع، خواص و کاربردها
* نانوکامپوزیت‌های نانوذره‌ای سرامیکی
* نانوذرات فلزی و نانوکامپوزیت‌های نانوذره‌ای فلزی
* آئروژل‌ها: تعریف، خواص و کاربردها
* نانوروکش‌ها و نانولایه‌ها: تعریف، خواص و کاربردها
* نانوپوسته‌ها: تعریف و کاربردها
* مواد نانوحفره‌ای: تعریف، انواع و روش‌های ساخت
* نانولوله و نانومیله‌های الگوگرفته
* زئولیت‌ها و زئولیت‌های نسل جدید
* شوارزیت‌ها و تک‌لایه‌های خودآرای الگوگرفته
* نانوساختارهای آلی منظم: انواع و خواص
* نانوالیاف: تعریف، انواع و کاربردها
* نانوکپسول‌ها و نانوامولسیون‌ها
3. **روش‌های ساخت و مدلسازی عناصر پایه در فناوری نانو:**
* رویکردهای بالا به پایین و پایین به بالا
* لیتوگرافی: انواع و روش‌ها
* فرآوری مکانیکی و تغییر شکل پلاستیکی شدید
* روش‌های رسوب‌دهی فاز گاز: انواع و ویژگی‌ها
* سنتز بر پایه آئروسل و سنتز سیال فوق بحرانی
* رسوب‌دهی از فاز مایع و خودآرایی در محلول
* قوس الکتریکی (پلاسما) و کامپوزیت کردن نانوساختارها
* تقلید از طبیعت و نانومحاسبات
* روش‌های نیمه تجربی اربیتال مولکولی و مکانیک مولکولی
* تعیین سطوح انرژی پتانسیل و اندازه‌گیری طیف‌های ارتعاشی
4. **کاربردهای فناوری نانو:**
* تصفیه آب: فناوری نانولوله‌های کربنی و نانوغربال‌ها
* رفع چسبندگی سیستم‌های جداسازی با کلید‌های مولکولی
* هوای پاک با فناوری نانو
* فناوری نانو و خودرو: نانوکامپوزیت‌ها، سطوح خود تمیز شونده، شیشه‌های نوین و مبدل‌های کاتالیستی
* فناوری نانو در صنعت آب
* فناوری نانو در فضا: ریزماهواره‌ها، ریزحسگرها و ریزلوله‌های کربنی
* فناوری نانو در پزشکی: نانوسیم‌ها، نانوکپسول‌ها و نانوپوسته‌ها
* استفاده از نانومواد در باتری‌های لیتیومی
* نانوتکنولوژی و صنعت نفت
* کاربرد نانو در الکترونیک: ترانزیستورها، حسگرها، نمایشگرهای گسیل میدانی و حافظه‌های نانولوله‌ای
* نانوتکنولوژی در صنایع نیمه‌هادی
* کاربرد‌ها و چالش‌هاي زيستي نانولوله‌هاي کربني
* كاربردهاي نانوتكنولو‍ژي در كشاورزي و علوم دامي
* قابليت‌هاي استفاده از فناوري‌نانو در صنايع دريايي
* استفاده از نانوتكنولوژي در فراوري مواد معدني