قرن بیست ویکم، قرن فناوری نانو مهمترین دوران صنعت بشمار می رود. قرن نانو، قرن سلامتی، صرفه جویی و آرامش نامیده می شود. نانو نه یک ماده است نه یک جسم، فقط یک مقیاس است، کوچک شدن یک مقیاس، نانو یک میلیاردم متر است به اندازه ای کوچک که دیده نمی شود اما باتاثیری بسیار بزرگ در زندگی انسان.

در مقیاس نانو خواص فیزیکی، شیمیایی وبیولوژیکی تک تک اتم ها، ملکول ها باخواص توده ماده متفاوت است، نانوذرات درچنین مقیاس و مشخصه های منحصر به فردی موجب پیدایش دستاوردهای نوینی درعلوم پزشکی و مهندسی می شوند.به طورخلاصه نانو تکنولوژی به معنی انجام مهندسی مواد در ابعاد اتمی – ملکولی و ساخت موادی با خواص کاملا" متفاوت درابعاد نانو است. تعریف دیگر نانوتکنولوژی "با آرایش دادن ودستکاری اتم ها ساخت مواد مورد نظراست". نانومتر، (یک میلیاردم متر) به اندازه چیدن 5الی10 اتم درکنار یگدیگر است، مکعبی باابعاد 2.5 نانومتر تقریبا" 1000 اتم راشامل می شود. خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ماده تبدیل شده به ابعاد نانو نسبت به خواص آن در ابعاد ماکرویی کاملا" متفاوت است. نانو در ملکولهای ماده انرژی بالایی را ایجاد می کند به همین دلیل معجزه آسا نامیده می شود.

 تاریخچه فناوری نانو

فناوری نانو حدود نیم قرن پیش، در دهه های آخر قرن بیستم همراه با توسعه فناوری های نوین تصویربرداری، دستکاری و شبیه سازی ماده در مقیاس اتمی پدید آمده است. نانو در گذشته فیزیک اتمی نامیده می شد، پس از کابردی شدن آن، نام آن نانوشد، به همین دلیل نانو یک علم جدید نیست، اما کاربردی شدن آن زندگی انسان رادگرگون ساخت. ایده نانوتکنولوژی رابرای اولین بارEric Drexler به دنیا عرضه نمود، او درآزمایشگاه مشهورMIT متعلق به انستیتوForesight مطالعات خود را باسیستم ها بیولوژیکی شروع کرده وسپس متوجه شد که می توان دستگاه های ملکولی تولید کرد بدین ترتیب ایده نانو تکنوژلوی به نام او ثبت شد. اصطلاح "نانو" برگرفته از یونان قدیم است وبه معنی" کوتوله" بوده است.

 جايگاه فناوري نانو در علوم مهندسی

علم میان رشته ای نانوتقریبا" تمامی علوم مهندسی وپزشکی رادر برگرفته است. تاکنون بیشترین کاربرد را درصنایع سنگین، بهداشت، نساجی و کشاورزی داشته ودر صنایعی نظیر رنگ، اتومبیل، کامپیوتر، شیمی، تصفیه آب وغیره نیز درحال توسعه است. محصولات نساجی حاصل از فناوری نانو در کشورهای آلمان وانگلیس بیشترین رواج رادارند. تولید کفش ها و لباس هایی که با حفظ گرمای بدن وتاثیر درگردش خون، باعث کاهش خستگی وراحتی می شوند نیز ازدستاوردهای سحرآمیزعلم نانو است.

ساخت، دستکاری و آنالیز نانو- سیستم ها، توابع مختلفی راکه قبلا" از وجود آن بی خبر بوده ایم آشکارو استفاده مفید وعرضه آنها به بشر باعث پیشرفتهای ارزنده ای دراستانداردهای زندگی می شود. مهندسی سیستم های خلاء پیشرفته وایجاد توانایی های علمی در علوم مهندسی و پزشکی از قبیل; نمایش، تطبیق نیروهای مکانیکی و تعیین مشخصات آنها درسطح نانو، شروع وخاتمه تثبیت وپی گیری انجام کارهای مختلف در نانو ثانیه ها، بررسی پیشرفت تکنیک های آنالیتیکی مانند; آنالیزهای شیمیایی در ابعاد نانو وازطرفی فرصت دست یابی علوم مهندسی به نانوسنسورها، عناصرحافظه وتجهیزدستگاه های جدید وموثردرعلم پزشکی ازدستاوردهای این فناوری است.

یکی از مسائل کلیدی در حوزه تراشه‌های کامپیوتری، کوچک‌تر شدن هر چه بیشتر ساختار ترانزیستورها است. این امر، یکی از چالش‌هایی است که احتمالاً با ظهور نیمه‌هادی‌هایی در ابعاد نانومتری و با ویژگی‌های مناسب الکتریکی و تولید نسل جدید ترانزیستورها رفع خواهد شد. یکی از فناوری‌های مؤثر برای حفظ روند فعلی کوچک‌سازی و در عین حال، افزایش سرعت ترانزیستورها، نانولوله‌های کربنی است که از سوی برخی از غول‌های فناوری، مانند «IBM»، دنبال می‌شود. این شرکت، قصد دارد تا با سرمایه‌گذاری وسیع در این حوزه و دستیابی به ترانزیستورهایی متشکل از نانولوله‌های کربنی، از سال ۲۰۲۰ میلادی، آن‌ها را جایگزین نمونه‌های سیلیکونی نماید. پیش‌بینی می‌شود که تا آن زمان، عملکرد ترانزیستورهای سیلیکونی و روند کاهش ابعاد آن‌ها، به حد نهایی خود برسد.

بنا بر گزارش «Azo Nano»، هدف از حرکت به سوی نوع جدید ترانزیستورها، بر پایه جدول زمانی پیشرفت‌های فنی است که صنعت تراشه جهت حفظ قانون مور برنامه‌ریزی نموده است؛ این قانون، پیش‌بینی می‌نماید که مقدار ترانزیستورهای بکار رفته در یک مدار، هر دو سال دو برابر می‌شود. نسل تراشه‌های مهندسی کامپیوتر، بر اساس اندازه کوچک‌ترین ساختار بکار رفته در این تراشه‌ها شناخته می‌شود. بهترین نمونه حال حاضر، اندازه‌ای کوچک‌تر از ۱۰ نانومتر داشته و در پایان دهه، جهت حفظ قانون مور، صنایع مرتبط باید خود را به اندازه ۵ نانومتر در این تراشه‌ها برسانند.

گفتنی است، طرح بلندپروازانه «IBM»، مبتنی بر بکار گیری شش نانولوله موازی در ترانزیستور است که هر نانولوله، دارای پهنایی به اندازه ۱.۴ نانومتر و طول ۳۰ نانومتر است. نانولوله‌های یادشده، به فاصله تقریبی ۸ نانومتری از یکدیگر قرار گرفته و هر دو انتهای آن‌ها، به الکترودهایی که جریان را تأمین می‌نمایند، متصل خواهد شد. طبق مطالعات انجام‌گرفته بر روی نانولوله‌های کربنی، ترانزیستورهای جدید، پنج برابر سریع‌تر بوده و مصرف انرژی آن‌ها، پنج برابر کمتر در مقایسه با نمونه‌های سیلیکونی است. البته چالش‌هایی نیز در این مسیر وجود دارد که از آن جمله، می‌توان به خالص‌سازی نانولوله‌های کربنی اشاره نمود؛ چرا که ناخالصی‌های فلزی موجود در نانولوله‌های کربنی، می‌توانند خواص نیمه رسانایی نانولوله‌ها را تحت تأثیر قرار داده و در دستگاه الکتریکی، مانند یک اتصال کوتاه عمل نماید.