تاریخچه نانو تکنولوژی

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق:
مقدمه
اين تاريخچه رد پاي زماني فعل و انفعالات تاريخ نانو تكنولوژي از زمان قرون وسطي تاكنون است . تفهيم اينكه نانوتكنولوژي چگونه اولين اثرات خود را بر زندگي بشريت گذاشت و اينكه از آن زمان تاكنون چگونه موجب زندگي بهتر و گشودن درهايي براي اكتشافات بيشتر بوده است .بشر بطور ناخودآگاه نانو تكنولوژي را حدود هزاران سال پيش بكار گرفته براي مثال براي ساختن فلزات و كائوچو سازي ، هر دوي اين پديده ها تكيه بر ويژگي هاي اتمي در اندازه هاي نانو دارد .

تاريخچه نانو قبل از قرن هجدهم 1 ) دوره روميها 30 قبل از ميلاد تا 640 بعد از ميلاد .
كشفيات باستان شناسي روشنگر استفاده از ذرات نانو در تمدن آن زمان است يك محصول معروف از آن دوره به نام جام ليكورگوس (lycurgus ) در موزه بريتانيا در لندن نگهداري مي شود . ماده اصلي اين جام از شيشه است و تاريخ آن به قرن چهارم بعد از ميلاد برمي گردد .( داراي بدنه برنزي با لبه هاي برجسته ) و آن چيزي كه اين جام را بي همتا مي سازد اين است كه وقتي از بيرون به آن نور مي تابد به رنگ سبز و هنگامي كه تابش نور از درون است به رنگ قرمز در مي آيد . به نظر شما چه چيزي موجب اين تغيير رنگ مي شود ؟
مطالعات ميكروسكوپي روشن نموده كه شيشه اين جام داراي ذرات نانو از جنس طلا و نقره است . اين ذرات خواصي را بروز مي دهند كه از ذرات درشت موجود در آن متفاوت است . به احتمال زياد خواص بي همتاي اين جام كهن رومي توسط پيشينيان خلق شده است .

2) دوران ميانه 500-1450( شيشه هاي رنگي )
علي رغم نا آگاهي از دليل آن ، در ساخت شيشه هاي رنگي در زمان هاي بسيار دور ازذرات نانو استفاده مي شده است . رنگ سرخ ياقوتي بعضي از شيشه هاي رنگي به دليل نانو ذرات طلا بدام انداخته شده در ماده زمينه آن مي باشد . به همان ترتيب رنگ زرد پررنگ بدليل نانو ذرات نقره است . اندازه متفاوت نانوذرات ،دليل رنگ هاي الوان و متنوع بوده است . اين مثال از تعويض خواص ظاهر شده در مواد ( در مورد رنگ ها ) در ذرات نانو كلياتي از خواص اين ذرات است .
3) دوره رنسانس 1450-1600 ( سراميك دروتا DERUTA )
دروتا و اُمبريا (Umbria )ظروف سفالين با رنگ آميزي هنرمندانه در قرون 15 و 16 با بكار گيري اشكال ابتدايي از نانو تكنولوژي هستند . سراميك دروتا با رنگين كمان هاي شورانگيز يا لعاب هاي متاليك كه در قرون 15 و 16 در سراسر اروپا متقاضيان فراوان داشت . براي دستيابي به رنگهاي طلايي و قرمزاز نانو ذراتي از فلز مس و نقره به اندازه پنج ميليونيوم متر استفاده مي شد كه در عوض پخش كردن نور از سطح اجسام موجب مي گشت تا نور هايي با طول موج هاي متفاوت ساطع گردد كه موجب بوجود آمدن حالت رنگين كمان يا متاليك مي گشت .

قرن نوزدهم

1) 1827 عكاسي
عكاسي يك مثال پيش پا افتاده از كاربرد نانو تكنولوژي است كه بر اساس توليد ذرات نقره حساس به نور پايه گذاري شده است . فيلم عكاسي يك لايه نازك از ژلاتين حاوي نمكهاي نقره و بنياني از استات سلولز شفاف است . نور نمك هاي نقره ( تهيه شده از نانو ذرات نقره ) را تجزيه مي كند در اواخر قرن 19 دانشمندان انگليسي توماس وجوود (Thmoas Wedgwood) و سرهامفري ديوي(Sir Hamphry Davy ) توانستند عكسهايي با استفاده از نيترات و كلريد نقره بدست آورند اما عكس آنها پايدار نبود . اولين عكس موفقيت آميز در 1927 توسط جوزف نيپس(Joseph Niepse ) - با بكار گيري موادي كه موجب اجتماع نور مي شد- توليد گشت . اين عكس مستلزم 8 ساعت وقت براي اجتماع نور بود . نيپس با لوييس داگور(Louis Dagurre ) شريك شد . او چهار سال بعد در اثر حادثه اي مرد و داگور آزمايشات او را ادامه داد و در 1839 راهي براي گسترش صفحات عكاسي پيدا كرد . پروسه اي كه بصورت شگفت آوري زمان تجمع نور را از 8 ساعت به يك ساعت كاهش داد او همچنين كشف كرد يك عكس را مي توان بوسيله غوطه ور كردن آن در نمك پايدار كرد .

2) كشف كلوئيد هاي طلا 1857
گرچه كلمه "نانو" در آنزمان استفاده نمي شد اما ميشل فارادي(Michael Faraday ) ( تولد 22دسامبر 1791 – وفات 25 آگوست 1867 ) اولين كلوئيد هاي فلزي را در1856 كشف كرد . كلوئيد ها ذراتي هستند كه در يك محلول معلقند ( مابين ذرات حل شونده و آنهايي كه در حلال رسوب مي كنند . ) كلوئيد هاي طلايي فارادي خواص الكترونيكي و شيميايي مخصوصي داشتند و الآن بعنوان يكي از بهترين نانو ذرات فلزي شناخته شده اند . بنا به تشخيص بسياري ، يكي از بهترين آزمايشگرها و شيميست ها و فيزيسين هايي كه تابحال بدنيا آمده دانشمند انگليسي فارادي بوده كه داراي تحصيلات ابتدايي بود و در 14 سالگي شاگرد يك صحاف كتاب بوده . در آنجا اوبه كارهاي شيمي و فيزيك علاقه مند بود و بعد از شنيدن سخنراني شيميست معروف هامفري ديوي(humpherey Davy ) يادداشتهايي از سخنراني ديوي را برايش ارسال مي كند و به اين ترتيب معاون ديوي در آزمايشگاه رويال در انسيتو لندن مي شود . در سن 21سالگي بيش از 600 آزمايش توسط او انجام مي گيرد . در 1856 او هنوز درانسيتو رويال لندن زندگي مي كرده .

3)اهريمن مكسولي 1867
در آن هنگام جيمز مكسول آزمايشي را پيشنهاد كرد و طي آن نشان مي داد موجودات بسيار ريز تحت عنوان اهريمن هاي مكسولي( Maxwell"s Demon ) مولكولهاي منحصر بفرد هستند .

قرن بيستم

1 ) 1908 تئوري مـاي (Mie)
فيزيكدان آلماني گوستاو ماي نقش مؤثري در نانو تكنولوژي با طرح تئوري پراكندگي نور توسط ذرات داشت . او نشان داد كه امواج كوتاه در پراكندگي نور مؤثر تر از امواج با طول موج بلند است . ما آسمان را آبي مي بينيم چرا كه مولكولهاي هوا ( كه بسيار ريز هستند.) در فاصله كوتاه نور را بيشتر در طول موج آبي مي شكنند تا زرد يا قرمز چرا كه نور آبي امواج كوتاه تري دارد . وقتي خورشيد غروب مي كند نسبت به وسط روز فاصله بيشتري از ما مي گيرد ،در اين مورد پراكندگي بيشتر توسط ذرات گرد و غبار صورت مي گيرد . اين ذرات هنوز اثر بيشتري بر امواج آبي دارد تا زرد و قرمز ، بنابراين نوري كه هنوز شكسته نشده به ما مي رسد كه مخلوطي از رنگهاي زرد و قرمز است . پس رنگ آسمان در هنگام غروب قرمز و زرد به نظر مي رسد .
تئوري ماي به دانشمندان كمك كرد تا به اين نتيجه برسند كه اندازه ذرات مشخص كننده رنگي است كه ما مي بينيم . ماي اندازه تعداد زيادي از ذرات را بوسيله تشخيص نورهايي كه آنها را مي شكند بدست آورد . براي اندازه گيري نانو ذرات و ذرات بزرگتر اين تئوري مستلزم محاسبات هنگفتي است بنابر اين تا حدود 20 سال پيش - كه سوپر كامپيوتر ها توانمند شدند - بندرت بكار برده مي شد . هم اكنون تئوري ماي (بخوبي پيشرفت هاي اخير ديگر ) به پژوهشگران كمك مي كند تا اندازه نانو ذرات را محاسبه كنند .

2) اولين ميكروسكوپ الكتروني 1931
گرچه اولين ميكروسكوپهاي نوري حدوداً بعد از رنسانس پديد آمدند اما قادر به تشخيص اجسام كوچكتر از طول موج هاي قابل ديد نبودند (7/0 تا4/0 نانومتر ) براي ديدن ذرات كوچكتر از آن دانشمندان مجبور به كنار زدن امواج نوري و استفاده ازمنبع نوري با يك طول موج واحد بودند .
در 1931 دانشمند آلماني ماكس نات و ارنست روسكا (Max Knot & Ernst Ruska ) يك مدل جديد از ميكروسكوپ را اختراع كردند كه در نهايت دري به روي دنياي "ريز" باز كرد .در ميكروسكوپ الكتروني الكترونها در يك مكش شتاب داده مي شوند تا طول موج آنها بينهايت كوچك يعني حدود يك هزارم طول موج نور سفيد گردد . پرتو هاي اين الكترونهاي سريع الحركت برروي نمونه متمركز مي شوند نمونه بخشي از الكترونها را بلعيده و بخشي ديگر را پراكنده مي كند .يك صفحه عكاسي حساس به الكترون اين فعاليت ها را ضبط مي كند و تصويري بوجود مي آورد . در 1933 ميكروسكوپ الكتروني قادر شد بر توانايي ميكروسكوپ نوري پيشي بگيرد . اين اولين پله مهم در پيشرفت تكنيك ها و ابزارهايي بود كه منجر به پژوهش بر روي نانو ذرات شد .

3)ميكروسكوپ الكتروني با زمينه يوني اروين مولر(Erwin Muller 1951 )
پيشرفت نانو تكنولوژي به پيشرفت ابزار دانشمندان وابسته بوده و است . اروين مولر پروفسور دپارتمان فيزيك دانشگاه ايالت پن نقش مهمي ايفا كرد وقتي به ميكروسكوپ الكتروني با زمينه يوني دست يافت . براي اولين بار در تاريخ اتم هاي منحصر بفرد و ترتيب آنها در يك سطح قابل مشاهده شدند . براي اين كار پروفسور مولر بعنوان اولين كسي كه توانست اتم ها را ببيند مشهور شد . اين اختراع نقطه تحولي در تاريخ ابزار علمي بود كه مي توانست نمونه را تا دو ميليون بار بزرگتر كند .

4) كشف DNA 1953
يكي از نقاط تحول تاريخ علم در قرن بيستم كشف DNA بود حدود 1950 دانشمندان مي دانستند كه DNA (دئوكسي ريبو نوكلئيك اسيد ) حامل اطلاعات ژنتيكي است . اما آنها نمي دانستند كه آن چيست ، شبيه چيست يا چگونه كار مي كند . در 1953 دكتر جيمز واتسون و پروفسور فرانسيس كريك ( Games Watson& Francis Cric )مقاله اي در نشريه نيچر منتشر كردند كه ساختمان زنجيره دوگانه DNA را شرح مي داد . آنها نشان دادند كه وقتي سلول مي خواهد تقسيم شود دو رشته DNA از هم جدا شده و هر نيمه مكمل خود را مي سازد . اين به اين معنا است كه DNA مي تواند- بدون ايجاد تغييري در ساختمانش- همانند سازي كند . جيمز واتسون ، فرانسيس كريك ، روزالين فرانكلين و موريس ويلكنز (Mauris wilkins & Rusalind Franklin ) همگي نقش مهمي در كشف ساختمان DNA داشتند . متأسفانه فرانكلين قبل از سن 37 سالگي مرد و جايزه نوبل را دريافت نكرد . چند دهه بعد توانايي DNA در همانند سازي به دانشمندان اجازه داد تا بعضي مسائل را در مورد ذرات نانو شرح دهند .

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 346]