خانه > علمی > تاریخچه فناوری نانو

تاریخچه فناوری نانو

 برای پیدایش فناوری نانو، نمی توان تاریخچه ی قطعی و معینی تعریف كرد. واقعیت این است كه بشر از قرن ها پیش، بدون اینكه درك درستی از حدود و مقیاس نانومتری داشته باشد، دست به ابداعاتی زده كه اتفاقا در قلمروی نانومتری جای گرفته است. اما این كه ایده های اصلی فناوری نانو از كجا سرچشمه گرفتند و نقطه آغاز دوران شكوفایی آن به كجا می رسد، ما را به گذشته های خیلی دوری باز نمی گرداند.
ریشه های اصلی فناوری نانو به نیمه اول قرن بیستم باز می گردد كه بشر در سایه پیشرفت در علوم به ویژه علم فیزیك و شیمی موفق شد به ساختار ریز مواد مثل اتم و هسته آن دست پیدا كند. پیدایش اولیه فناوری نانو با كشف شكل های جدیدی از انرژی اتمی به وسیله اروین شرودینگر(Erwin Schrodinger)- برنده جایزه نوبل فیزیك به سال 1933- شروع شد. در سال 1945 ، وی یك مقاله به ظاهر نه چندان قابل توجه نوشت و طی آن مقاله این پرسش ساده را مطرح كرد كه: «زندگی چیست؟» سوال شرودینگر چندان فلسفی نبود بلكه وی با طرح این پرسش قصد داشت بپرسد كه چگونه اتفاقات موجود در فضا و زمان می توانند بر روی پدیده های فیزیكی و شیمیایی ارگانیسم های مختلف بدن یك موجود زنده تاثیر داشته باشند. این بحث از یك دیدگاه ماده گرایانه به زندگی سلول می نگریست و سرانجام به این صورت نتیجه گیری كرد كه DNA به صورت مجموعه ای از خصوصیات ساختاری شكل های مختلف سلول زنده می تواند در رشد و پیشرفت ساختار مذكور دخالت داشته باشد.
اروین شرودینگر-schroedinger
(اروین شرودینگر-schroedinger)

در همان سال فون نیومن اولین مقاله خود در زمینه EDVAC را ارائه كرد و در ضمن آن، مفاهیم ابتدایی یك كامپوتر پیشرفته را تشریح كرد. اینك ریاضی دانان قادر بودند تا با در اختیار داشتن ساختار سلولی انسان زنده و سیستم های محاسباتی منطقی، اولین رایانه های الكترونیكی را طراحی كنند. در سال 1935 جیمز واتسون(James Watson) و فرانسیس كریك (Francis Crick) یك مدل مناسب برای ساختارDNAطراحی كردند. تا به اینجا كلیه فعالیت هایی كه صورت گرفته بودند به نوعی در حال زمینه سازی جهت ورود جدی به عصر نانو و تحقیقات در آن زمینه بودند.
جیمز واتسون-JamesWatsonفرانك كریك-crick
(جیمز واتسون و فرانك كریك)

 در بیست و نهم دسامبر 1959 اتفاق جالبی افتاد. در آن روز ریچارد فاینمن(Richard Feynman)، فیزیكدان انستیتو تكنولوژی كالیفرنیا، در گردهمایی سالیانه انجمن فیزیك، سخنرانی تحت عنوان «آن پایین اتاق های زیادی وجود دارد» (There’s Plenty of Room at the Bottom) ارائه كرد. فاینمن خیلی دوست داشت بداند كه فیزیك تا چه حد می تواند برای خواسته های بشر، محدودیت ایجاد كند و مرزهای دسترسی پذیر بشر در كجا قرار دارند. پیش بینی هایی كه فاینمن در آن جلسه كرده بود، امروزه از حد خیال و توهم خارج شده اند و در حال پیوستن به واقعیت ها هستند، تراشیدن خطوطی به پهنای چند اتم با بهره گیری از باریكه های الكترونی، طراحی مدارهایی در مقیاس آنگستروم، دستكاری اتم ها و تغییر آرایش آنان و… موضوعاتی هستند كه امروزه محققان در حال كار بر روی آنها می باشند. متاسفانه سخنرانی فاینمن در آن زمان با استقبال چندانی مواجه نشد و بسیاری از حاضرین آن را به شوخی گرفتند. حتی زمانی كه دانشمندان واقعا خود در حال كار در حوزه فناوری نانو دیده بودند، سخنرانی فاینمن همچنان ناشناخته باقی مانده بود. 
فاینمن
(فاینمن با مقاله تاریخی درباره پیش بینی آینده در حوزه نانو نام خود را به عنوان پدر این علم به ثبت رسانید)

 فاینمن از موتورهای الكتریكی به اندازه ی ناخن دست انسان و نوشته دعاهای پروردگار در نوك یك سوزن به عنوان اقداماتی پیش پا افتاده و كم اهمیت یاد كرد و در عوض(البته با اندكی تردید) چنین بیان كرد كه شاید روزی بتوان یك نوع باریكه نوری را در یك صفحه فوتو الكتریك بسیار كوچك آن قدر كانونی كنیم كه الكترونها از آن صفحه بلند شوند. با این كار ماده تراشیده و یك الگوی مورد نظر بر روی آن پیاده می گردد. امروزه با در اختیار گرفتن این فناوری، جمع آوری حجم انبوهی از داده ها در یك سطح بسیار بسیار ریز امری عادی گردیده است.
اگر چه سخنرانی تاریخی فاینمن زیر بنا و نقطه آغاز فناوری نانو قلمداد می شود، ولی تحقیقاتی كه از آن پس صورت گرفت و سیستم ها و امكاناتی كه در همین راستا ابداع گردیده اند هر یك به تنهایی مهر تاییدی بر رویاهای فاینمن بودند. تولید و پیشرفت میكروسكوپ های الكترونی گوناگون و ابداع روش های مختلف جهت رسانیدن مواد به ساختارهای ریز نانو، همگی برای این منظور صورت گرفته اند كه تا حد امكان كرانه های دسترسی انسان به اتم ها و نحوه آرایش آنان گسترش پیدا كند. وی دستیابی به سیستم های فوق العاده دقیق را نیز پیش بینی كرده بود: «من از ذكر این پرسش واهمه ای ندارم كه آیا روزی می توانم به چیدمان و آرایش اتم ها دست درازی كنم و آنها را به
همان شكلی كه خودم دوست دارم بچینم؟» در سال 1981 اریك دركسلر(K.Eric Drexler) فارغ التحصیل MIT و پژوهشگر آزمایشگاه سیستم های فضایی MIT ضمن پیگیری ایده های فاینمن مقاله ای تحت عنوان «مهندسی مولكولی» انتشار داد: «مهندسی مولكولی،روشی در جهت بهبود بخشیدن به قابلیت های كلی در دستكاری مولكولی است». دركسلر در این مقاله اذعان می كند كه به منظور انكار امكان پذیر بودن دستكاری در یك ساختار مولكولی، شخص باید با دلیل اثبات نماید كه طراحی پروتئینها همچنان غیر ممكن باقی خواهد ماند و یا اینكه نمی توان به وسیله پروتئین ها اقدام به طراحی و ساخت ماشین های پیشرفته نمود و حتی این كه ماشین های پروتئینی نمی توانند نسل دوم ماشین آلات را به خود اختصاص دهند. سرانجام، خود دركسلر اثبات كرد كه هیچ یك از سه فرضیه فوق نمی توانند درست باشند. سال بعد دركسلر مفهوم هندسی مولكولی را رسما اعلام كرد و در یكی از نشریات داخلی اسمیتسونیان انتشار داد: «مولكول ها چگونه كار می كنند؟» در سال 1986 نیز دركسلر مقاله ای تحت عنوان «طراحی پروتئینی» به چاپ رسانید كه شاهراهی برای خلق مولكولی را تشریح می كرد. همچنین در كتاب «موتورهای خلقت» (Engines of Creation) كه در همان سال نوشته بود فناوری نانو را «تولید به اتم به اتم و مولكول به مولكول» تعریف كرده و چنین اظهار كرده بود كه: «فناوری نانو عرصه وسیعی از یك مجموعه علمی از فیزیك، شیمی، بیولوژی، علوم مهندسی و پزشكی است. در ورای تحقق این علم، دیدگاه ما به پدیده ها تغییر می كند. نانو می رود تا یك انقلاب صنعتی تازه را ایجاد كند، انقلابی كه روش و شیوه زندگی ما را متحول خواهد ساخت.» كشف تازه ای از مولكول كربن توسط ریچارد اسمالی(Richard Smalley) اشتیاق به سمت فناوری نانو را دو چندان كرد. خالی از لطف نیست كه بدانیم نانوتیوپ های كربنی چه پیشرفت های شگرفی را به همراه آوردند. اینك فناوری نانو رسما اعلام وجود كرده بود و تحت همان عنوان «فناوری نانو-Nanotechnology» كه در سال 1974 به وسیله تانیگوچی برای اولین بار به كار برده شده بود در حال گسترش بود. در واقع رقابت در حوزه فعالیت های نانو، چه در بخش تحقیقات و چه در بخش صنعت، در اواخر دهه نود به جریان افتاد. در سال 1987 نخستین كارگاه آموزشی در زمینه ی زندگی مصنوعی در نیومكزیكو و لوس آنجلس برگزار شد. در این دوره كه حدود 160 نفر از محققان علوم رایانه، زیست شناسی،فیزیك، مردم شناسی و … حضور داشتند، به بحث پیرامون شبیه سازی و سنتز سیستم های زنده پرداخته شد و یك سری مقالات نیز ارائه گردید. این اولین باری بود كه موضوع سیستم های زنده مصنوعی از دیدگاه فناوری نانو به بحث گذاشته می شد. از آن پس تلاش هایی نیز در جهت خلق حیات با بهره گیری از روش های تعریف شده در فناوری نانو صورت گرفت. در سال 1988 نیز ریچارد فلدمن(Richard Feldmann)، محقق در زمینه ی علوم رایانه در موسسه ملی سلامت(NIH)مقاله ای تحت عنوان «بهره گیری از اصول و مبانی مهندسی در طراحی یك سلول بیولوژیكی» ارائه كرد و در طی آن ثابت نمود كه ساخت یك ارگانیسم بیولوژیكی، یك هدف منطقی جهت برقراری یك ارتباط علمی می باشد. دوسال پس از اولین همایش در زمینه حیات مصنوعی، اولین نشست بین المللی در زمینه فناوری نانو در پالوآلتو، كالیفرنیا برگزار شد كه دركسلر از آن حمایت مالی و معنوی زیادی به عمل آورد. این جلسه بر روی موضوعاتی همچون میكروسكوپ روبشی اتمی، خود سامانی در كریستال های مولكولی، مهندسی پروتئین و میكرو ماشین ها تمركز داشت. اولین نشریه تخصصی فناوری نانو تحت عنوان «نشریه فناوری نانو» نیز در سال1990 به وسیله انجمن ملی فیزیك انگلیس آغاز به كار كرد كه حاوی مقالات متعددی در زمینه های مختلف فناوری های زیر میكرون بود. بالاخره، از سال 1991 چندین كمپانی معتبر، تحقیقات در زمینه فناوری نانو را دستور كار خود قرار دادند. جی.ای.آرمسترانگ مدیر عاملIBMدر این رابطه می گوید: «من خیلی امید دارم كه روزی شاهد یك دگرگونی بنیادین در زمینه انتقال داده و اطلاعات باشم. مثل انقلاب میكرومقیاس كه در اوایل دهه هفتاد میلادی شاهد آن بودیم، اینك باید این انتظار را از خود داشته باشیم كه با اختراع میكروسكوپ های الكترونی پیشرفته بتوانیم مثل زمانی كه ساختار اتمی را مشاهده می كردیم یا مورد اندازه گیری قرار می دادیم، بتوانیم در آن دست ببریم و آرایش آن را به همان صورت كه دوست داریم تغییر دهیم و موادی با آریش اتمی متفاوت و خصوصیات مختلف و شگفت انگیز تولید كنیم». بدین ترتین نخستین گام های جدی در زمینه رویكرد به سمت خلق نانوسیستم ها برداشته شد و رقابت در این زمینه وارد یك فضای نوین تحقیقاتی-صنعتی گردید. اینك زمان آن فرا رسیده بود كه تحقیقات در زمینه فناوری نانو در دستور كار صنعتگران قرار بگیرد.
Advertisements
دسته‌ها:علمی برچسب‌ها:
  1. هنوز دیدگاهی داده نشده است.
  1. No trackbacks yet.

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن /  تغییر دادن )

عکس گوگل

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google خود هستید. بیرون رفتن /  تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن /  تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن /  تغییر دادن )

درحال اتصال به %s

%d وب‌نوشت‌نویس این را دوست دارند: