ابزارهاي جديد براي کارهاي ظريف
اگر شما از دانشمندان علوم سطح بپرسيد که چه پيشرفتهاي عمده دستگاهي باعث شده‌اند تا نانوتکنولوژي در خطوط مقدم تحقيقات علوم فيزيکي قرار گيرد، تقريبا" همه آنها به داستان ميکروسکوپ پروب اسکن‌کننده SPM (Scanning probe microscope) SPM: در SPM يک پروب نانوسکوپي در ارتفاع ثابتي بر بالاي بستري از اتمها حفظ مي‌شود. اين فاصله مي‌تواند آنقدر کم باشد که الکترونهاي اتمهاي تيرک و سطح باهم تعامل داشته باشند. اين تعاملات مي‌تواند آنقدر قوي باشد، که اتمها از جا کنده شده و به جاي ديگري بروند) اشاره مي‌کنند.
عليرغم تازه واردگي به عرصه تحليل دستگاهي ، استفاده از ميکروسکوپي تونل ‌زني اسکن‌کننده STM ، (Scanning tunneling microscope) STM : وسيله‌اي براي تهيه تصوير از اتمهاي روي سطوح مواد ، که نقش مهمي در درک توپوگرافي و خواص الکتريکي مواد و رفتار قطعات ميکرو الکترونيکي دارند. STM بر خلاف يک ميکروسکوپ نوري ، براي تهيه تصوير نيروهاي الکتريکي را با يک پروب نازک‌ شده به حد تيزي يک اتم آشکار مي‌کند.
پروب سطح را جاروب کرده ، بي‌نظميهاي الکتريکي حاصل از پوسته‌هاي الکتروني يا ابر الکتروني پيرامون اتمها را به کمک يک کامپيوتر به تصوير مبدل مي‌کند. به دليل يک اثر مکانيک کوانتومي موسوم به «تونل‌زني» ، الکترونها مي‌توانند بسادگي از تيرک به سطح و بالعکس بجهند.
درجه وضوح تصاوير در حدود nm1 يا کمتر است. از STM مي‌توان براي جابجايي تک به تک اتمها و تهيه نقشه‌هاي پر وضوح از سطوح مادي استفاده کرد) ، ميکروسکوپي نيروي اتمي (AFM) و ديگر تکنيکهاي مشتق‌ شده از اين دو مورد اصلي در بسياري از آزمايشگاهها ، به دليل حجم زياد اطلاعاتي که از مقياس نانومتر بدست مي‌دهند، متداول و حتي گريز ناپذير شده است.
ريچارد فاينمن طي يک سخنراني در همايش جامعه فيزيک آمريکا در 1959 در مؤسسه تکنولوژي کاليفرنيا که بعد در آنجا استاد فيزيک شد، ايده‌هايي بنيادي در زمينه کوچک ‌سازي نوشتجات ، مدارها و ماشينها ايراد کرد: " آنچه من مي‌خواهم به شما بگويم ، مسئله دستکاري و کنترل اشياء در مقياس کوچک است. ترديدي وجود ندارد که در نوک يک سوزن آنقدر جا هست که بتوان تمام دايرة ‌‌المعارف بريتانيکا را جا داد." فاينمن براي به تفکر واداشتن محققين و تأکيد نمودن بر عقيده‌اش مبني بر امکان فيزيکي چنين معجزه‌اي ، جايزه‌هايي 1000 دلاري براي اولين افرادي که به اهداف مشخص شده‌اي در کوچک ‌سازي کتابها و موتورهاي الکتريکي دست يابند تعيين کرد. فاينمن تأکيد کرد: "من در حال خلق ضد جاذبه نيستم که به فرض روزي اگر قوانين (فيزيک) آنچه ما مي‌پنداريم، نبودند عملي شود.
من صحبت از چيزي مي‌کنم اگر قوانين آنچه ما مي‌پنداريم باشند، عملي خواهد بود. ما به آن دست پيدا نکرده‌ايم چون خيلي ساده هنوز در صدد انجام آن نبوده‌ايم." نانوتکنولوژي از کجا آمده است؟ براي اولين بار ريچارد فاينمن برنده جايزه نوبل فيزيک پتانسيل نانو علم را در يک سخنراني تکان‌ دهنده با نام "درپايين اتاقهاي زيادي وجود دارد"، مطرح کرد. فاينمن اصرار داشت، که دانشمندان ساخت وسائلي را ، که براي کار در مقياس اتمي لازم است، شروع کنند. اين موضوع مسکوت ماند، تا اينکه اريک درکسلر (دانشجوي تحصيلات تکميليMIT) نداي فاينمن را شنيد و يک قالب ‌کاري براي مطالعه "وسايلي که توانايي حرکت دادن اشياء مولکولي و مکان آنها را با دقت اتمي دارند" ايجاد کرد، که در سپتامبر 1981 در مقاله‌اي با نام "پروتئين راهي براي توليد انبوه مولکولي ايجاد مي‌کند" آن را ارائه داد. درکسلر آن را با کتابي بنام "موتورهاي خلقت" دنبال کرد و توسعه مفهوم نانو تکنولوژي را همانند يک کوشش علمي ادامه داد.
اولين نشانه‌هاي ثبت ‌شده از اين مفهوم نانو تکنولوژي تغيير مکان دادن اشيا مولکولي ، در سال 1989 بود، موقعي که دانشمندي در مرکز تحقيقات آلمادن IBM اتمهاي منفرد گزنون را روي صفحه نيکل حرکت داد، تا نام IBM را روي سطح نيکل نقش کند. وضعيت جهاني نانوتکنولوژي از فناوري نانو به عنوان "رنسانس فناوري" و "روان کننده جريان سرمايه گذاري" ياد مي‌شود. ورود محصولات متکي بر اين فناوري جهشي بس عظيم در رفاه و کيفيت زندگي و توانائيهاي دفاعي و زيست محيطي به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائيهاي بزرگ اقتصادي خواهد شد.
هم اکنون بخشهاي دولتي و خصوصي کشورهاي مختلف جهان شامل ژاپن ، آمريکا ، اتحاديه اروپا ، چين ، هند ، تايوان ، کره جنوبي ، استراليا ، اسرائيل و روسيه در رقابتي تنگاتنگ بر سر کسب پيشتازي جهاني در لااقل يک حوزه از اين فناوري به سر مي‌برند. هم اکنون روي هم رفته حدود 30 کشور دنيا در زمينه فناوري نانو داراي "برنامه ملي" يا درحال تدوين آن هستند، وطي پنچ سال گذشته بودجه تحقيق و توسعه در امر فناوري نانو را به 3.5 برابر افزايش داده‌اند.
کشورهاي ژاپن و آمريکا نيز فناوري نانو را اولين اولويت کشور خود در زمينه فناوري اعلام کرده اند. تفاوت بين نانو علم و نانو تکنولوژي چيست؟ نانو علم صرفا" تحقيق است، ولي نانو تکنولوژي کاربرد تحقيقات براي حل مسائل و ساخت مواد جديد است. آيا نانو تکنولوژي خيالي‌تر از علم است؟ از موقعي که اولين مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانو تکنولوژي همانند چوبدست سحر آميزي براي ساخت کودکان طراح تا ماشينهاي توليد اکسيژن براي استعمار کره مريخ ، تصور مي‌شد. هيجانات از واقعيات جلوتر بود، اما پيشرفت واقعي با مسائلي پيش‌ پا افتاده شروع شد. چند سال پيش محققين در دانشگاههاي کاليفرنيا، رايس وMIT موفق به ساخت نانوذراتي شدند، که به دانشمندان کمک مي‌کردند. تعدادي از اساتيد اين دانشگاهها شرکتهايي تأسيس کردند، که وسايل موردنياز براي تحقيقات مقياس نانو را مي‌ساختند. اکنون آنها به شدت دنبال حفاظت کارهايشان از طريق ثبت اختراع هستند، تا زمينه توليد فرآيندهايشان را فراهم کنند. کاربردهاي علمي نانو علم هنوز کم است. اما مقداري از توليدات اوليه اکنون وارد بازار مي‌شوند.
ارسال مقاله توسط کاربر محترم سايت: mohsen_nasseh
/ج