کاربرد نانوفناوری در صنایع الکترونیک
1-1- نانو فنّاوری
در حال حاضر علوم بدون کمک گرفتن از فنّاوری نانو، قدرت جوابگوئی به نیازهای روز افزون بشر را ندارند. علی رغم رشد قابل ستایشِ شاخههای مختلف علوم، دانشمندان با چالشهای اساسی نیز روبرو هستند. برای مثال رایانهها با وجود نزدیک شدن به سرعتهای بحرانی پردازش، با توقعات بشر همخوانی ندارند. در داروسازی، داروها عوارض جانبی شدید به همراه داشته و برخی نیز به دلیل نامحلول و یا کممحلول بودن در خون از چرخۀ مصرف کنار گذاشته میشوند. از این گونه مشکلات، در بخشهای دیگر علوم نیز به وفور مشاهده میشود. فنّاوری نانو برای غلبه بر این چالشها، قابلیتهای فراوانی را به بشر عرضه نموده است.
در پزشکی به کمک این فنّاوری، نانوذرّاتی ابداع شده که به توزیع آسان دارو در قسمتهای مختلف بدن کمک می‌کند. در پوشش زخمهای خاص نظیر زخمهای سوختگی، از برخی نانوذرّات به عنوان عامل ضدمیکروب، ضدالتهاب و التیام‌بخش استفاده میشود. غذاهای غنی‌شده نیز بوسیله این فنّاوری تولید شدهاند[5-1] و ....
در حوزۀ نانو مواد، به دلیل اینکه مواد حجیمی که از ترکیبات نانوساختار تشکیل شدهاند از نظر مقاومت در برابر خوردگی، کشسانی و ایمنی در برابر آتش سوزی، مزیّتهای قابل ملاحظهای نسبت به مواد دیگر دارند، دانشمندان به دنبال چنین نانوساختارهای سبک و مقاوم در برابر حرارت هستند که برای هواپیماها، راکتها، ایستگاه‌های فضایی و .... مورد نیاز میباشند. برای مثال، ساخت موادی که یک ششم چگالی فولاد را دارند ولی مقاومت آنها 50 الی 100 برابر فولاد است، یکی از موفقیّتهای پژوهشگران در این زمینه میباشد[5].
در صنایع الکترونیک، تولید کامپیوترهای سریع موسوم به کامپیوترهای کوانتومی، تراشههای حافظه با اندازه نانو که هزاران برابر تراشههای فعلی قدرت ذخیره‌سازی دارند و... مدنظر هستند. شرکت سامسونگ، توسعه نیمی از محصولات ساخته شده توسط این شرکت را به دلیل نوآوریهای ناشی از نانوذرّات نقره میداند[3]. به جرأت میتوان گفت: فنّاوری نانو (NT) به همراه فنّاوری اطلاعات (IT) و پروژه ژنوم انسانی (BT) همزمان شکل دهنده سوّمین انقلاب صنعتی جهان هستند[6-1].
1-2 نانوذرّات
باورها بر این است که سهم زیادی از توفیق نانوتکنولوژی در بهبود آینده بشر، به حوزه نانوذرّات تعلق خواهد داشت. نانوذرّات(حبس حاملهای بار در سه بعد) که به صورتهای گوناگون دسته بندی میشوند( فلزّی، نیمرسانا، پوسته- هسته و ...)، به همراه سیمهای کوانتومی(حبس حاملهای بار در دو بعد) و لایههای نازک یا چاههای کوانتومی(حبس حاملهای بار در یک بعد) تشکیل دهندۀ نانومواد هستند[7].
فراوانی را برای بهرهبرداری از آنها در اختیار دانشمندان قرار داده است. در ادامه، برخی از این ویژگیها و منشأهای آنها معرفی میگردد.
1-3 خواص تابع اندازه نانوذرّات
مطالعه و تحقیق در مورد نانوذرّات به این دلیل که فرصتی برای درک خواص فیزیکی مواد با ابعاد کاهش یافته و همچنین مطالعه خواص سطوح به شمار میآید از موضوعات جالب و مورد علاقۀ محققان از دو دهۀ پیش تاکنون بوده است[12-9]. مهمترین ویژگی نانوذرّات، تابع اندازه بودن خواص آنها است. هنگامی که اندازه ذرّات به یک مقدار بحرانی برسد، خواصی نظیر خواص ترمودینامیکی، مغناطیسی، مکانیکی، ساختاری، نوری و الکتریکی آنها دچار تغییر و تابع اندازه میشوند. برای مثال، نقطه ذوب ذرّاتCdS و طلا با کوچک شدن اندازهشان کاهش مییابد(شکل1-2 "الف" و "ب"). میتوان وضعیّت ظرفیت گرمائی هلیوم مایع و هلیوم هنگامی که در خوشههای 64 اتمی است را در شکل1-2 "ج" مشاهده نمود. برخی دیگر از کمیتهای ترمودینامیکی نظیر انرژی چسبندگی، ظرفیت گرمایی، طول و قدرت پیوند و... نیز تابع اندازه هستند[13].