یکی از جذاب‌ترین جنبه‌های نانوتکنولوژی، مقیاس فوق‌العاده کوچکی است که در آن نانومهندسی و ساخت نانو اتفاق می‌افتد. این مثال را در نظر بگیرید: اولین ترانزیستور در حال کار که توسط جان باردین، والتر براتین و ویلیام شاکلی از آزمایشگاه‌های بل در سال 1947 ساخته شد، تقریباً 1 سانتی‌متر عرض داشت. امروزه، چگالی ترانزیستور منطقی از ۱۰۰ میلیون ترانزیستور در هر میلی‌متر مربع فراتر رفته است.
شیمیدانان و زیست شناسان در تمام طول عمر با نانوذرات طبیعی سروکار داشته اند. به مولکول ها یا ویروس ها فکر کنید. سم شناسان با نانوذراتی که حاصل زندگی مدرن انسان هستند مانند ذرات کربن موجود در اگزوز موتورهای احتراقی سروکار داشته اند. تولیدکنندگان تایر بدون آگاهی از آن، از نانوذرات (کربن سیاه) برای بهبود عملکرد تایرها در اوایل دهه 1920 استفاده کردند. هنرمندان قرون وسطایی از نانوذرات طلا (ناخودآگاه) برای دستیابی به رنگ‌های قرمز روشن در پنجره‌های کلیسا استفاده می‌کردند. حتی ممکن است بگویید که ما توسط نانومواد احاطه شده و از آنها ساخته شده‌ایم – در نهایت اتم‌ها و مولکول‌ها اشیایی در مقیاس نانو هستند. پس چرا در حال حاضر این همه ابهام در مورد "نانو" وجود دارد؟
تلاش مداوم برای کوچک سازی منجر به ابزارهایی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ تونلی روبشی شده است. همراه با فرآیندهای تصفیه شده مانند لیتوگرافی پرتو الکترونی، این ابزار به محققان اجازه می دهد تا به طور عمدی نانوساختارها را دستکاری و تولید کنند. کاری که قبلا نمی توانستند انجام دهند
نانومواد مهندسی شده، چه از طریق یک رویکرد از بالا به پایین (یک ماده انبوه از نظر اندازه به الگوهای نانومقیاس کاهش می یابد) یا یک رویکرد از پایین به بالا (ساختارهای بزرگتر ساخته می شوند یا اتم به اتم یا مولکول به مولکول ساخته می شوند)، فراتر از یک گام بعدی در کوچک سازی آنها یک مانع اندازه را شکسته اند که در زیر آن کمی سازی انرژی برای الکترون ها در جامدات مرتبط می شود.
به اصطلاح اثر اندازه کوانتومی، فیزیک خواص الکترون را در جامدات با کاهش بزرگ در اندازه ذرات توصیف می کند. این اثر با رفتن از ابعاد ماکرو به ابعاد خرد وارد عمل نمی شود. با این حال، زمانی که به محدوده اندازه نانومتری کمتر برسد، غالب می‌شود. مواد کاهش یافته به مقیاس نانو می توانند به طور ناگهانی خواص بسیار متفاوتی در مقایسه با آنچه در مقیاس ماکرو نشان می دهند نشان دهند. به عنوان مثال، مواد مات شفاف می شوند (مس). مواد بی اثر تبدیل به کاتالیزور می شوند (پلاتین)؛ مواد پایدار قابل احتراق می شوند (آلومینیوم)؛ جامدات در دمای اتاق به مایع تبدیل می شوند (طلا). عایق ها تبدیل به هادی (سیلیکون) می شوند.
دومین جنبه مهم مقیاس نانو این است که هرچه یک نانوذره کوچکتر شود، سطح نسبی آن بزرگتر می شود. ساختار الکترونیکی آن به طرز چشمگیری تغییر می کند. هر دو اثر منجر به بهبود فعالیت کاتالیزوری تا حد زیادی می شود، اما همچنین می تواند منجر به واکنش شیمیایی تهاجمی شود.
چشم انداز جذابی که فناوری نانو به مهندسان و محققان ارائه می دهد از این پدیده های کوانتومی و سطحی منحصر به فرد ناشی می شود که ماده در مقیاس نانو نشان می دهد و مواد جدید و کاربردهای انقلابی را ممکن می کند.
بسیار شگفت انگیز است که چقدر از تحقیقات مرتبط با فناوری نانو از طرح های طبیعت الهام گرفته شده است. در حقیقت، طبیعت مملو از نمونه هایی از شاهکارهای پیچیده معماری نانوسکوپی است. چه رنگ های ساختاری باشد. چسبندگی؛ استحکام متخلخل؛ یا ناوبری و جابجایی باکتری ها - آنها زیربنای عملکردهای اساسی انواع اشکال حیات، از باکتری ها تا توت ها، زنبورها تا نهنگ ها هستند.
نمونه هایی از محصولات و کاربردهای فناوری نانو
نانوبیوتکنولوژی کاربرد نانوتکنولوژی در زمینه های بیولوژیکی است. شیمیدانان، فیزیکدانان و زیست شناسان هر کدام نانوتکنولوژی را شاخه ای از موضوع خود می دانند و همکاری هایی که هر کدام به طور مساوی در آن مشارکت دارند، مشترک است. یک نتیجه، حوزه ترکیبی نانوبیوتکنولوژی است که از مواد اولیه بیولوژیکی، اصول طراحی بیولوژیکی استفاده می کند یا کاربردهای بیولوژیکی یا پزشکی دارد.
در حالی که بیوتکنولوژی با فرآیندهای متابولیکی و سایر فرآیندهای فیزیولوژیکی موضوعات بیولوژیکی از جمله میکروارگانیسم‌ها سر و کار دارد، در ترکیب با نانوتکنولوژی، نانوبیوتکنولوژی می‌تواند نقشی حیاتی در توسعه و اجرای بسیاری از ابزارهای مفید در مطالعه حیات ایفا کند. اگرچه ادغام نانومواد با زیست شناسی منجر به توسعه دستگاه های تشخیصی، مواد کنتراست، ابزارهای تحلیلی، درمان و وسایل انتقال دارو شده است، تحقیقات بیونانوتکنولوژی هنوز در مراحل ابتدایی است.
همانطور که تاکنون متوجه شده اید نانو در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. از دیگر کاربردهای نانو می توان به نقش نانو در صنعت تهویه هوا اشاره کرد. اگر می خواهید با کاربرد نانو در صنعت تهویه آشنا شوید این مقاله https://apadanakala.com/کاربرد-نانو-در-صنعت-تهویه/ را بخوانید.