
نانو، نانو… چیست؟
امیر راد
نانو، این روزها از آن کلماتی است، که معمولاً به صورت پیشوند برای علوم باکلاس استفاده میشود! نانوتکنولوژی، نانوالکترونیک، نانوفیزیک و …
بسیاری از ما فکر میکنیم، نانو به علومی که با ابعاد بسیار بسیار کوچک ماده سر و کار دارند، مربوط میشود، برای همین هم علم مهمی است! البته، نانو با ابعاد بسیار ریز سر و کار دارد، ولی چرا این ریز بودن، تا این حد مهم است؟!
دلایل بسیاری برای اهمیت فراوان این اندازه بسیار ریز وجود دارد، ولی یکی از مهمترین آن دلایل، مساحت است. بله مساحت!!
بعضی از ما هنگام صرف صبحانه، در چای قند میریزیم، طبیعتاً برای حل شدن قند در چای، باید چای را هم بزنید، تا قند زودتر حل شود. اما اکثر ما جهت دستیابی به چای شیرین در مدت کوتاهتر، در چای شکر میریزیم و البته باز هم برای زودتر حل شدن دانههای شکر در چای آن را هم میزنیم، و حتماً میدانید که اگر به جای شکر، از خاک قند استفاده کنید، سرعت حل شدن آن در چای بسیار بیشتر از شکر خواهد بود. ولی چرا؟ در حالیکه از مقدار یکسانی قند، شکر و یا خاک قند استفاده کنید، چرا هر یک نسبت به دیگری زودتر حل خواهد شد؟
بزرگترین عامل موثر در حلالیت، میزان سطح تماس ماده اول با ماده دوم است. در حالت اول که از قند استفاده میکنیم، سطح تماس ماده اول، یعنی قند، با چای که حلال است؛ به اندازه وجوه حبه قند است. حال، وقتی قند را به صورت شکر درآوریم، علیرغم آنکه مقدار آن به لحاظ وزنی کم نشده، به دلیل کوچک شدن اجزاء تشکیل دهنده، سطح تماس ماده اول با حلال چند صد برابر گردیده است. بنابراین، تعداد مولکولهای بیشتری از ماده اول در مجاورت حلال قرار میگیرند و طبیعتاً سرعت حل شدن افزایش مییابد.
هنگامی که قند را به خاک قند تبدیل میکنید، تعداد اجزاء را باز هم بیشتر و بیشتر میکنید و در این حالت، سطح تماس ماده اول (قند) با حلال، چند هزار برابر افزایش مییابد. این روال قابل ادامه دادن است و میتوان ذرات را کوچکتر و کوچکتر نمود و سطح تماس بین ماده و حلال را تا میلیونها برابر افزایش داد. حال، تصور کنید سرعت حلالیت تا چه اندازه افزایش مییابد.
این تکنیک چه کاربردهایی میتواند داشته باشد؟ جواب این است، که به اندازه خلاقیت دانشمندان، این تکنیک کاربرد دارد؛ از علوم غذایی بگیرید تا مهندسی مواد، فیزیک، شیمی، نساجی، پزشکی و …
به عنوان مثال، سالها است که بشر میداند نقره خاصیت میکروب کشی دارد. در گذشته، برای بهبود سریعتر زخمها، بر روی زخم نقره میگذاشتند، که کار درستی هم بود؛ از طرفی، نقره فلز گران قیمتی است و کاربرد آن بسیار گران تمام میشود.
بنابراین، اگر بتوانیم نقره را به صورت الیافی چنان باریک درآوریم، که با چشم غیر مسلح قابل دیدن نباشد، چه رخ میدهد؟ میتوان با چند گرم نقره، کیلومترها الیاف باریک ایجاد کرد. این روزها، جورابهایی به بازار آمده است، که موجب از بین بردن بوی بد پا و جوراب می شود، ولی چگونه استفاده از الیاف بسیار بسیار نازک نقره در منسوجات، موجب افزایش سطح تماس کف پا با نقره موجود در پارچه میشود؟
میزان نقرۀ موجود در جورابی که با این الیاف درست شده است، بسیار بسیار اندک است، ولی از آنجا که تعداد این الیاف نقره و سطح تماس آن با پا زیاد است، اثر بسیار شگرفی دارد، و تماس این الیاف نقره با باکتریهای ایجاد شده در پا میتواند تعداد زیادی از آنها را از بین برده و بوی بد پا را رفع کند.
همچنین میدانید، که بسیاری از مواد خاصیت حلالیت کمی در محلولها دارند. بهعنوان مثال، شیشه در آب حل نمیشود. حال، اگر شیشه را به قدری خرد کنیم، که بهصورت ذرات نانو درآیند، به محض تماس با آب حل خواهند شد. این خاصیت نیز کاربردهای وسیعی استفاده میشود.
در واقع، تکنولوژی نانو میزان مصرف بسیاری از مواد را برای کاربرد خاصی از آنها کاهش خواهد داد؛ چرا که با استفاده از مقدار بسیار کمتری از آن ماده، میتوان تأثیری چند برابر بهدست آورد. به این دلیل، دستیابی به این فناوری، میتواند منجر به صرفهجوییهای عظیمی در صنعت شود.
در مقالات بعدی، به بررسی یکی دیگر از کاربردهای نانو خواهیم پرداخت.