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.