فناوری نانو و مرد عنکبوتی

فناوری نانو و مرد عنکبوتی

به نام خدا

شاید با مشاهده فیلم مرد عنکبوتی همواره این سوال در ذهنتان شکل گرفته باشد که چگونه می شود که مرد عنکبوتی با کمک قابلیت لباس خود به در و دیوار بچسبد و از آنها آویزان شود؟ فیزیکدانان موفق به یافتن فرمولی برای ساخت لباس مرد عنکبوتی شده اند. 
تحقیقات اخیر که در خصوص نیروهای واندرواس – نیروی ضعیفی که مولکول هایی که در نزدیکی هم قرار دارند نسبت یکدیگر دارند- بین مولکول ها و نقش آن در ایجاد این قدرت چسبندگی جادویی انجام گرفته است که جالب توجه است.

در پاهای عنکبوت تارهای مومانندی وجود دارد که به مولکول های سطوح مختلف حتی شیشه میچسبند و سبب می شوند تا عنکبوت محکم به آنها بچسبد و به راحتی روی آنها حرکت کند. پروفسور نیکولا پوگنو، مهندس و فیزیکدان دانشگاه پلی تکنیک در ایتالیا موفق به ساخت فرمول چسبی شده است که قدرت آن به حدی است که حتی می تواند وزن یک انسانی که از یک دیوار یا بام آویزان است را تحمل کند. قابل توجه اینکه قابلیت این چسب به گونه ای است که حتی فرد قادر است هر زمان که اراده کند خود را از این چسب رها کند. 
در ساخت این چسب از فناوری نانو لوله های كربنی  استفاده شده است تا با کمک آن قلاب ها و حلقه های نانومولکولی ساخته شود که دقیقا مانند چسب های نر و ماده (نرم و زبر) که در لباس و کیف استفاده میشوند عمل می کنند، البته در سطح میکروسکوپی. 
این نیروی چسبنده و جداشونده در هنگام عمل بر اساس نیروهای واندرواس و چسبندگی مویرگی (جاذبه مویرگی) عمل می کنند. نکته قابل توجه در مورد تئوری ساخت این چسب این است که درست مانند پای عنکبوت ضد رطوبت است و به راحتی مواد دیگر به آن نمی چسبند (برخلاف چسب های نرم و زبر که پس از مدتی انواع پرز، مو و ... به آن می چسبند) . این ویژگی سبب می شود که خاصیت و قابلیت آنها در تمامی سطوح و در رطوبت (حتی در اعماق دریاها) نیز پایدار باقی بماند.
البته هنوز بر روی این کار تحقیقاتی در حال انجام است اما به نظر چندان دور نمی رسد که روزی را شاهد باشیم که انسانها با کمک کفش ها یا دستکش های ویژه ای به راحتی از برج ها و ساختمانهای بلند بالا میروند.

ضبط صدای درونی حشرات با نانو

ضبط صدای درونی حشرات با نانو

به نام خدا

گروهی از دانشمندان دانشگاه کلارکسون به رهبری پروفسور ایگور سوکولوف از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) برای ضبط صداهای منتشر شده از درون بدن حشرات زنده‌ای همچون مگس، پشه و کفش‌دوزک بهره برده‌اند. میکروسکوپ نیروی اتمی یکی از ابزارهای علمی بسیار مهمی است که منجر به ظهور نانوفناوری پیشرفته شده است. حساسیت بسیار بالای میکروسکوپ نیروی اتمی این امکان را برای کلارکسون و همکارانش به‌وجود آورده است که ارتعاشات زیرنانویی با دامنه بسیار ضعیف (کمتر از اندازه یک اتم) و فرکانس بسیار بالا (تا 1000 هرتز یا 1000 چرخه در هر ثانیه) را ضبط کنند. کارهای قبلی که روی حشرات انجام شده بود، تنها تا 5 هرتز را پوشش می‌داد. این صداها از طریق ایجاد تماس میان روبشگر میکروسکوپ نیروی اتمی با سطح بدن حشرات ضبط می‌شوند.
ضبط صداهای درونی کفش‌دزوک با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی		مطالعه این صداها می‌تواند امکان کشف ویژگی‌ها و عملکردهای زیستی ناشناخته حشرات را برای پژوهشگران ایجاد کند. سوکولوف امیدوار است این اکتشافات در یافتن راه‌حلی برای مشکلات ناشی از آفات مفید باشند. او می‌گوید: «علاقه بسیار زیادی به مطالعه حشرات در تمام دنیا وجود دارد؛ زیرا این موجودات نه تنها فراوان‌ترین و متنوع ترین گونه‌های موجود روی کره زمین هستند، بلکه ماشین‌های زیستی بسیار موثری به‌شمار می روند که اندازه بسیار متنوعی دارند. برخی از حشرات آفت گیاهان بوده و با انسان بر سر به‌دست آوردن غلات رقابت می‌کنند. پشه‌ها و حشرات مشابه دیگر حامل‌های بسیار مهم بیماری‌های گیاهی، حیوانی و انسانی هستند. همچنین سطح بسیار وسیعی از کره زمین هنوز توسعه نیافته است، زیرا توسط این حشرات خونخوار اشغال شده‌اند». شما می‌توانید به صدای درونی مگس‌ها، پشه‌ها و کفش‌دوزک‌ها در سایت اینترنتی زیر گوش دهید: http://ftp.aip.org/epaps/appl_phys_lett/E-APPLAB-96-038950 اعضای این گروه تحقیقاتی عبارت بودند از سوکولوف که در زمینه فیزیک، شیمی و علوم زیست‌مولکولی دارای مناصبی است، ماکزیم دوکوکین همکار فوق دکترا، ناتالیا قوز فارغ‌التحصیل رشته فیزیک، و سرگی واسیلیف دانشمند رشته تجهیزات. اعضای دیگر گروه سوکولوف دانشجویان لیسانس رشته فیزیک، دمیترو وولکوف، راوی گایکواد، و شیوژن لی هستند که روی حسگرهای زیستی، خودآرایی ذرات، و مطالعه پیر شدن پوست کار می‌کنند

نانو پزشکی

نانو پزشکی

به نام خدا

اجداد ما در قدیم، روزگار سختی را می‌گذراندند. یک سرماخوردگی ساده می‌توانست آنها را از پا در آورد. پیشرفت علم پزشکی و افزایش دانش بشر از ساختمان بدن انسان، بسیاری از این مشکلات را حل کرد. ما اکنون در دنیایی زندگی می‌کنیم که بسیاری از بیماری‌ها را می‌شناسیم و می‌توانیم آنها را درمان کنیم. ما به آسانی می‌توانیم از بروز بیماری‌هایی مانند حصبه، آبله و وبا که در قدیم باعث مرگ بسیاری از انسان‌ها می‌شند جلوگیری کنیم. با این حال هنوز بیماری‌هایی وجود دارند که از درمان آنها عاجز هستیم. این مسئله چند دلیل دارد. اول اینکه اطلاعات ما از اتفاقاتی که در سطح سلولی و مولکولی بدن انسان رخ می‌دهد، اندک است و دیگر اینکه ابزارهایی که در حال حاضر در اختیار داریم بسیار بزرگ‌تر از سلول و اجزای درون آن هستند. علاوه بر این ما از موادی استفاده می‌کنیم که سازگاری چندانی با بدن ما ندارند. فناوری‌نانو برای حل این مشکلات پیشنهادهایی دارد. "نانو پزشکی" حوزه جدیدی از پزشکی است که در ترکیب با فناوری‌نانو به‌دست آمده است. این شاخه جدیدِ علم پزشکی، به دنبال آن است که با استفاده از نانومواد، ابزارهای نانومتری و دانش مولکولی از بدن انسان، سلامتی انسان را حفظ کرده و آن را ارتقاء دهد. نانومواد به علت اندازه کوچک، سطح زیاد و قابلیت جذب و انحلال بالا گزینه‌های مناسبی برای دارورسانی در سیستم‌های زیستی هستند. بعلاوه بسیاری از نانومواد، مانند نانولوله‌های کربنی و فولرین‌ها مواد زیست سازگاری هستند که می‌توان از آنها در ساخت اندام‌های مصنوعی و یا کپسوله کردن داروها بهره گرفت. معروف‌ترین و شاید جالب‌ترین ابزارهای نانوپزشکی، نانوروبات‌ها هستند. نانوربات‌ها برای شناسایی محل بیماری و درمان سلول‌های بیمار و تخریب عوامل بیماری‌زا بکار می‌روند. این ابزارهای نانومتری می‌توانند در بدن به صورت هوشمند عمل کنند و بدون ایجاد عوارض جانبی و واکنش‌های حساسیت‌زا، به درمان بیماری بپردازند. آنها می‌توانند از محل بروز بیماری عکس‌برداری کرده و میزان بعضی مواد را در خون اندازه‌گیری کنند. در کنار این ابزارها برای نمایش سلول‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و تک مولکول‌های موجود در بدن نیز می‌توان از میکروسکوپی الکترونی مانند AFM و STM استفاده کرد. پیشرفت فناوری‌نانو در دستیابی به ابزارها و مواد نانومقیاس می‌تواند به طور غیر مستقیم سبب توسعه نانوپزشکی شود. بنابراین پیش‌بینی می‌شود که با توسعه فناوری‌نانو، به‌ویژه فناوری‌نانو مولکولی، نانوپزشکی نسبت به سایر حوزه‌ها رشد چشمگیرتری داشته باشد، تا جائی‌که محصولات نانوپزشکی حدود 80% بازار جهانی محصولات فناوری‌نانو را به خود اختصاص خواهد داد.

نانو ذرات و سلامتی انسان

نانو ذرات، به سلامتی انسان آسیب می‌رساند

یكی از بخش‌های توسعه یافته، نانو ذرات، است.خبرنامه فناوری نانو، درتازه‌ترین شماره خود به بررسی موارد آسیب رسانی نانو ذرات به سلامتی انسان پرداخته است.فناوری نانو در زمینه‌های توسعه‌داروها، آلودگی زدایی آب ها، فناوری‌های ارتباطی و اطلاعاتی تولید مواد مستحكم‌تر و سبك تر، دارای مزایای بالقوه می باشد.در حال حاضر شركت‌های زیادی (كه تعدادشان در حال افزایش است) نانو ذرات را به شكل پودر، اسپری و پوشش تولید می‌كنند كه كاربردهای زیادی در قسمت های مختلف اتومبیل، راكت‌های تنیس، عینك‌های آفتابی ضد خراش، پارچه‌های ضد لك، پنجره‌های خود تمیز كن و صفحات خورشیدی دارند.محدوده اندازه ذراتی كه چنین علاقه‌مندی را به خود جلب كرده است، عموما كمتر از ‪ ۱۰۰‬نانومتر است.برای تصور این مقیاس، لازم است كه موی انسان دارای قطر ‪ ۱۰‬هزار تا ‪۵۰‬ هزار نانومتر، یك سلول قرمز خونی دارای قطر حدود ‪ ۵‬هزار نانومتر و ابعاد یك ویروس بین ‪ ۱۰‬تا ‪ ۱۰۰‬نانو متر را تصور كنید.با كاهش اندازه ذرات، نسبت تعداد اتم‌های سطحی به اتم‌های داخلی افزایش می یابد.برای نمونه درصد اتم‌های سطحی یك ذره بااندازه ‪ ۳۰‬نانومتر، ‪ ۵‬درصد است در حالی كه این نسبت برای یك ذره بااندازه ‪ ۳‬نانومتر، ‪ ۵۰‬درصد است. 
بنابراین نانوذرات در مقایسه با ذرات بزرگ تر نسبت سطح به وزن بسیار بزرگ تری دارند.با كاهش اندازه ذرات به یك دهم نانومتر یا كمتر،اثرات كوانتمی پدیدار می شوند و این اثرات، می‌توانند به مقدار زیادی ویژگی‌های نوری، مغناطیسی و الكتریكی مواد را تغییر دهند.از طریق پیگیری ساختار مواد در مقیاس نانو، امكان طراحی و ساخت مواد جدید با ویژگی‌های كاملا نو به وجود می‌آید كه تنها با كاهش اندازه و ثابت نگهداشتن نوع ماده، ویژگی‌های اساسی از قبیل هدایت الكتریكی، رنگ، استحكام و نقطه ذوب ماده می‌تواند تغییر كند.در حال حاضر نانوذراتی كه به طور ناخواسته، از طریق فرآیندهای احتراق انجام شده جهت تولید انرژی یا در اتومبیل ها، فرآیندهای خوردگی مكانیكی و یا فرآیندهای صنعتی معمول به وجود می‌آیند، بیش از تولید صنعتی نانوذرات بر محیط زیست و زندگی انسان تاثیر دارد.اثرات افزایش بیش از حد تولید و استفاده از نانو مواد در سلامت كاركنان و مصرف‌كننده ها، سلامت عمومی و محیط زیست،باید به‌دقت مورد توجه قرار گیرد.از آنجایی كه فرآیند رشد و واكنش‌های شیمیایی كاتالیستی در سطح، اتفاق می‌افتند، مقدار مشخصی ازماده با ابعاد بزرگ تر می‌باشد.این ویژگی‌ها ممكن است بر روی سلامتی و محیط زیست اثرات منفی داشته و منجر به سمیت زیاد نانو ذرات شوند.خطرات احتمالی نانو ذراتی كه در هوا پخش شده است، یعنی "آئروسل ها"، ازاهمیت بیشتری برخورداراست كه به دلیل تحرك بالای آنها و امكان جذب آنها از طریق ریه، كه راحت‌ترین مسیر ورود به بدن می‌باشد، اهمیت پیدا می‌كند.اندازه ذرات تا حد زیادی تعیین‌كننده محل نشست این ذرات دردستگاه تنفسی است.برای راحت تر شدن كار، دستگاه تنفسی را به سه قسمت ناحیه‌ای و كاركردی تقسیم می‌شود.مسیرهای هوایی بالایی، ناحیه نایژه‌ها، كه هر دوی آنها به وسیله لایه موكوس حفاظت می‌شوند.دراینجا ذرات بزرگ تراز طریق نشستن بر روی دیواره مسیر هوایی، از هوای ورودی به ریه جدا می‌شوند.حركات مژه‌های این قسمت، خلط را به سوی گلو بالا برده و از آنجا یا دراثر سرفه خارج و یا بلعیده می‌شوند.ذرات كوچكتر (كوچكتراز ‪ ۲,۵‬میكرومتر) و نانو ذرات ممكن است وارد كیسه های هوایی شوند كه ناحیه مبادله گاز در ریه می‌باشند.جهت تسهیل جذب اكسیژن و دفع دی اكسید كربن، تمام غشاها و سلول‌ها در این قسمت از ریه، نازك و آسیب پذیر بوده و هیچ گونه لایه حفاظتی ندارند، تنهامكانیسم حفاظتی دراین قسمت از طریق ماكروفاژها می‌باشد.ماكروفاژها سلول‌های بزرگی هستند كه اشیای خارجی را بلعیده و از طریق جابه‌جا كردن آنها، آنها را از كیسه‌های هوایی خارج می‌كنند.نانو ذرات تا حد زیادی از این سیستم حفاظتی رها شده و می‌توانند وارد بافت‌های تنفسی شوند.ذرات و الیاف باقی مانده می‌توانند با بافت‌های مخاطی ریوی برهم كنش داده و منجر به ایجاد التهاب شدید، زخم و از بین رفتن بافت‌های روی شوند.این وضعیت ریه‌ها شبیه حالت به وجود آمده در بیماری‌های ریوی صنعتی مهلك مانند سیلیكوس یا آزبستوسیس است.با وجودی كه بیماری‌های سیلیكوس و آزبستوسیس، از طریق نانو موادی كه به روش تكنیكی تولید شده به وجود نمی‌آید، اما منشا ایجاد این بیماری‌ها تنفس موادی شبیه نانوذرات است كه‌اثرات زیان باری بر سلامتی‌انسان و سایرجانداران می گذارد.سیلیكوس زمانی ایجاد می‌شود كه گرد و غبار حاوی سیلیس به مدت طولانی به درون ریه تنفس شود و نوع بلوری آن، برای سطح بیرونی ریه سمی است.زمانی كه سیلیس بلوری در تماس با ریه قرار می‌گیرد اثرات التهابی شدیدی به وجود می‌آید.در مدت زمان طولانی این التهاب موجب می‌شود تا بافت ریه به طور برگشت ناپذیری آسیب دیده و ضخیم شود كه‌این پدیده به نام فیبرسیس نامیده می‌شود.سیلیس بلوری عموما درماسه سنگ،گرانیت، سنگ لوح، زغال سنگ و ماسه سیلیسی خاص وجود دارد بنابراین، كارگران كارخانه‌های ذوب فلزات، سفال گران و كارگرانی كه با ماسه كار م یكنند، در معرض خطر قرار دارند.سیلیس بلوری‌از سوی سازمان بهداشت جهانی به عنوان یك ماده سرطانزا معرفی شده است.الیاف پنبه نسوز دارای طول چند میكرومتر است و در نتیجه جزو نانو مواد قرار نگرفته، با این حال، جزو ذرات و الیاف مجموعه امراض شغلی است. پنبه نسوز یك فیبر معدنی طبیعی است كه در بیش از ‪ ۳‬هزار ماده ساختمانی و محصول تولید شده به كار گرفته شده است و تمام انواع پنبه نسوز تمایل به خردشدن به الیاف بسیار ریز را دارند.آلودگی هوا مخلوط كمپلكسی از تركیبات مختلف در فاز گاز، مایع و جامد است. 
خود مواد ذره‌ای مخلوطی ناهمگن از ذرات معلق است كه تركیب شیمیایی و اندازه آنها متفاوت است.در مطالعات اپیدمی شناسی، انواع مختلفی از آلودگی‌های ذره‌ای هوا معرفی شدند كه ‪ TPS(‬مجموع مواد معلق)و ‪ PM۱۰(‬مواد ذره‌ای با قطر موثرآئرودینامیك كمتراز ‪ ۱۰‬میكرومتر) اشاره كرد.با وجودی كه میزان ناخالص آلودگی ذره‌ای هوای شهری(یعنی مقدار ‪ (PM۲.۵‬با كم شدن نشر ذرات از صنایع و مراكز تولید انرژی كاهش یافته‌است، غلظت ذرات فوق ریز ناشی از ترافیك افزایش یافته است.هر چند غلظت این ذرات كوچك معمولا مهمتر است اما سهم آنها معمولا پایین تر از غلظت كل است.بنابراین اندازه‌گیری توزیع اندازه ذرات تا چند نانومتر، برای توصیف ذرات پخش شده از ترافیك ضروری است.مطالعات اپیدمی شناسی ثابت كردند كه اتباط مستقیمی بین افزایش مقطعی مواد ذره‌ای و افزایش بیماری، مرگ و میر ناشی از نارسایی‌های قلبی و عروقی وجود دارد.بیماران مسن تری كه سابقه بیماری‌های قلبی یا تنفسی دارند و بیماران دیابتی، در معرض خطر بیشتری قرار دارند.در مجموع مدارك بسیاری حاصل از مطالعات اپیدمی‌شناسی وجود دارد كه اثرات زیان آور نانو ذرات را بر روی سلامتی نشان می‌دهند.همچنین از مدت‌ها پیش مدارك زیادی مبنی بر زیان‌آور بودن تنفس ذرات قابل تنفس در محیطهای كاری وجود دارد.در حال حاضر هیچ قانونی در مورد تولید و كاربرد نانو مواد برای سلامتی كاركنان و مصرف‌كنندگان و برای مسائل زیست محیطی وجود ندارد.پیش از قانون‌گذاری درزمینه نانو مواد، باید اطلاعات بسیار زیادی درباره اثرات فرآیندها و محصولات نانو، بر سلامتی انسان و محیط زیست به دست آورد.این در حالی است كه با درنظر گرفتن عدم قطعیت علمی موجود، شواهد كافی برای انجام اقدامات پیشگیرانه در محیطهای كاری و بسته، وجود دارد.

نانو پودر ها نانو ذرات

نانوپودر چيست؟ 
پودر‌ها ذرات ريزي هستند كه از خُرد کردن قطعات جامد و بزرگ، يا ته‌نشين شدن ذرات جامدِ معلق در محلول‌ها به دست مي‌آيند. بنابراين، نانوپودرها را می‌توان مجموعه‌ي از ذرات دانست که اندازه‌ي آنها کمتر از 100 نانومتر است. (اگر يك متر را يك ميليارد قسمت كنيم، به يک نانومتر می‌رسيم. طبق تعريف، ساختار نانومتري ساختاري است که اندازه‌ي آن کمتر از 100 نانومتر باشد.)

چه پودري را می‌توان نانوپودر به شمار آورد؟

پودرها در سه حالت نانوپودر به شمار می‌آيند:

حالت اول: ساختار ذرات تشكيل‌دهنده‌ي پودر، در حد نانومتر باشد.
يعني اگر ساختار ذرات تشكيل‌دهنده‌ي يک پودر را به صورت يکي از اشكال منظم هندسي در نظر بگيريم، ميانگين اندازه‌ي اضلاع آن بين 1 تا 100 نانومتر باشد. مهمترين اشكال هندسي، كُره و مكعب‌اند. اگر ساختار ذرات تشكيل‌دهنده‌ي پودر را كُره فرض كنيم، بايد قطر كُره کمتر از 100 نانومتر باشد و چنانچه ساختار آنها مكعب فرض شود، ميانگين اضلاع مكعب بايد در محدوده‌ي 1 تا 100 نانومتر قرار گيرد. به عبارت حسابی‌تر، ميانگين اضلاع مکعب بايد در اين رابطه صدق کند: 1 nm<<100 nm. براي مثال، بلورهاي نمك طعام ساختاري مكعب‌شکل دارند. (شکل شماره‌ي 1)
يادآوري: اگر بيشترِ ذرات تشکيل‌دهندة پودر، ابعادي ميان 1 تا 100 نانومتر داشته باشند، آن پودر، نانوپودر محسوب می‌شود.

شکل 1: ساختار بلور نمک طعام، مکعبي است.

 

حالت دوم: دانه‌هاي تشکيل‌دهندة پودر، ابعاد نانومتري داشته باشند.
در حالتي که اندازه‌ي ذرات تشكيل‌دهنده‌ي پودر از صد نانومتر بيشتر باشد، کافي است دانه‌هاي آن ابعاد نانومتري داشته باشند تا نانوپودر به شمار آيند. يک مثال براي فهم اين موضوع، اتم‌هايي هستند که به صورت منظم و درون سلول‌هايي که آنها را "دانه" می‌ناميم، کنار هم قرار گرفته‌اند. مواد بلوري جامد نيز از سلول‌هاي ريزي تشكيل شده‌اند كه به آنها دانه مي‌گويند. درون هر دانه، اتم‌ها در يك جهت خاص و رديف‌هاي موازي چيده شده‌اند و تفاوت دو دانة مجاورِ هم، تفاوت در همين جهت‌گيري اتم‌هاست.

شكل 2: اين ذره، حاوي سه دانه است.

شکل 3: اتم‌ها با زاويه‌ي 45 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند.

شکل 4: اتم‌ها با زاويه‌ي 90 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند.

شکل 5: اتم‌ها با زاويه ي 120 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند.

در دانه‌ي 1 (شکل 3)، اتم‌ها در رديف‌هاي موازي و با زاويه‌ي 45 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند. در دانه‌ي 2 (شکل 4) اتم‌ها با زاويه‌ي 90 درجه و در دانه‌ي 3 (شکل 5) اتم‌ها با زاويه‌ي 120 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند. وقتي اين سه دانه در كنار يكديگر قرار بگيرند، يك ذره تشكيل مي‌شود. (شکل 6) به فضاي خالي بين دانه‌ها «مرز دانه» مي‌گويند. مرز دانه محلي است كه جهت چيده شدن اتم‌ها عوض مي‌شود.
همچنين دانه‌ها را می‌توان مانند آجرهاي يك ديوار فرض كرد. در اين صورت، مرز بين دانه‌ها ملات بين آجرهاست. اگر قطر اين دانه‌ها بين 1 تا 100 نانومتر باشد، ذرات حاصل تشكيل نانوپودر مي‌دهند. 
هر چه قطر دانه‌هاي يك ذره كمتر باشد (البته با حجم ثابت)، تعداد دانه‌هاي تشكيل‌دهنده‌ي آن بيشتر خواهد بود (واضح است كه هر چه آجرهاي تشكيل‌دهنده‌ي يك ديوار 1 متر در 1 متر كوچكتر باشند، تعداد آجرها بيشتر خواهد بود) و هر چه تعداد دانه‌ها بيشتر شود، مانند گره‌هاي يک فرش، تار و پود آن محكمتر و درهم‌تنيده‌تر است و بنابرين استحكام محصول بيشتر خواهد بود.

شکل 6: سه دانه در مجاورت هم قرار گرفته‌اند تا يک ذره را تشکيل دهند.

يادآوري: اگر درصد قابل توجهي از دانه‌هاي تشكيل‌دهنده‌ي ذرات، نانومتري باشند، پودر، نانوپودر محسوب می‌شود.

حالت سوم: ذرات نانوپودر و ذرات پودر معمولي ترکيب شوند. 
در اين حالت، پودر را «نانوپودر کامپوزيتي» می‌نامند. کامپوزيت که از کلمه‌ي انگليسي composition گرفته شده، به معني ترکيب دو يا چند چيز است. ملموس‌ترين مثال براي كامپوزيت، كاه‌گل است. در كاه‌گل رشته‌هاي كاه در زمينه‌ي گِل پراكنده شده‌اند. در نانوپودرهاي كامپوزيتي نيز ذرات نانومتري در زمينه‌ي ذرات بزرگتر (غير نانومتري) پراكنده شده‌اند (شکل 7).

شکل 7: ذرات با قطر نانومتري در زمينه پراکنده شده‌اند.

علت ترکيب شدن آنها اختلاف خواص اين دو ماده است. در کامپوزيت معمولاً زمينه از يک ماده‌ي نرم و افزودني از ماده‌ي سخت انتخاب مي‌شود. در اين صورت، هنگامي‌ که به ماده نيرو وارد مي‌شود، زمينه نيرو را به رشته يا پودر اضافه‌شده منتقل مي‌كند تا بتواند در برابر نيروي واردشده‌ مقاومت بيشتري داشته باشد. (شکل شماره‌ي 8)

شكل 8 : در يک نانوکامپوزيت، ذرات نانويي در زمينه‌اي غيرنانويي پراكنده شده‌اند .

نانو ذرات نقره

نانو ذرات نقره امروزه به کمک علم پزشکی، هر روز به تعداد بیماریهایی که قابل درمان می باشند، افزوده می شود. این کار به وسیله داروهایی انجام می شود که عوامل بیماری را از بین برده و سلامت را به انسان باز می گردانند. در راستای تحولات اخیر زندگی انسان، علم نانو تکنولوژی توسعه یافته و تقریبا ً در همه رشته های علمی، نشانه هایی از آن یافت می شود. محققان نانو تکنولوژی با فناوری جدیدی در رابطه با نانو ذرات آشنا شده اند که ممکن است نقش بسیار زیادی در پزشکی آینده ایفا کند.  در فناوری نانوسیلور(Nano Silver )، یونهای نقره به صورت کلوییدی در محلولی به‌ حالت سوسپانسیون قرار دارند که خاصیت آنتی باکتریال ( ضد باکتری)، آنتی فونگاس ( ضد قارچ) و آنتی ویروس دارند. سوسپانسیون:به مخلوط کلوئیدی جامد در مایع سوسپانسیون گفته می شود. سوسپانسیون ها در حالت عادی ناپایدار هستند و با گذشت زمان ذرات آنها ته نشین شده و در اثر این پدیده فاز مایع از جامد جدا می شود. آب گل آلود نمونه ای از یک سوسپانسیون طبیعی است. هر چند این فناوری به تازگی مورد توجه زیادی قرار گرفته و رونق بسیاری پیدا کرده ، اما از آن در طب قدیم استفاده می شده بدون آنکه دلیل تاثیر آن شناخته شود وحتی در جنگ برای کنترل عفونت زخم سربازان از سکه های نقره استفاده می شده است .
محلول های نانو سیلور از یونهای نقره در اندازه های 100-10 نانومتر (9- 10) تشکیل شده اند و در مقایسه با محلولهای دیگر پایداری بیشتری دارند.  یونهای نقره به دلیل اندازه کمی که دارند، سطح تماس بیشتری با فضای بیرون دارند و تأثیر بیشتری برمحیط می گذارند.	نانو ذرات نقره
این محلول را میتوان به عنوان داروی خوراکی استفاده کرد که در آن صورت ، محلول باید از 80 % نقره عادی (فلز) و 20 % یون نقره تشکیل شود، زیرا یونها در معده با اسید هیدروکلریک واکنش داده و نقره کلرید درست می شود که خاصیت خود را از دست می دهد. برای مصرف این دارو به صورت خوراکی بهتر است از محلولی با غلظت 20ppm استفاده شود تا تأثیر بیشتری در بدن داشته باشد. از نانو سیلور به عنوان دارو می توان در درمان بیماریهای پوستی ،جوش و ... ، انواع جراحات و سوختگی ها، بیماریهای باکتریایی و قارچی ، بیماریهای گوارشی ، بیماریهای جنسی و ... استفاده کرد . نقره در ابعاد بزرگتر، فلزی با خاصیت واکنش دهی کم میباشد، ولی زمانیکه به ابعاد کوچک در حد نانومتر تبدیل میشود خاصیت میکرب کشی آن بیش از 99 درصد افزایش می یابد، به حدی که می توان از آن جهت بهبود جراحات و عفونتها استفاده کرد. نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکروارگانیسم اثر می گذارد. تاکنون بیش از 650 نوع باکتری شناخته شده را از بین برده است. دو مکانیسم عمده نانو نقره ها عبارتند از : 1- مکانیسم کاتالیستی : تولید اکسیژن فعال توسط نقره، این مکانیسم بیشتر درمورد کامپوزیت2های نانو نقره ای صدق میکند که روی پایه های نیمه هادی مانند TiO2 یا SiO2 قرار گرفته می شود. در این وضعیت ذره مانند یک پیل الکتروشیمیایی3عمل میکند و با اکسید کردن اتم اکسیژن، یون اکسیژن و با هیدرولیزکردن آب، یون OH- را تولید می کند که هر دو از بنیان های فعال و از قوی ترین عاملین ضد میکربی نیز می باشند. 2- مکانیسم یونی: دگرگون ساختن میکروارگانیسم به وسیله تبدیل پیوند های SH ــ به Sag ــ . دراین مکانیسم ذرات نانونقره فلزی به مرور زمان یونهای نقره از خود ساطع می کنند. این یونها طی واکنش جانشینی، باندهایSH- را در جداره میکروارگانیسم به باندهای -SAg تبدیل می کنند، که نتیجه ای واکنش تلف شدن میکروارگانیسم است.  خصوصیات نانو سیلور : 1- تاثیر بسیار زیاد 2- تاثیر سریع 3- غیر سمی 4- غیر محرک برای بدن 5- غیر حساسیت زا 6- قابلیت تحمل شرایط مختلف (پایداری زیاد) 7- آب دوست بودن 8- سازگاری با محیط زیست 9- مقاوم در برابر حرارت 10- عدم ایجاد و افزایش مقاومت و سازگاری در میکروارگانیسم از دیگر قابلیتهای نانو سیلور، اضافه شدن به الیاف، پلیمر، سرامیک، سنگ، رنگ و... ، بدون تغییر دادن خواص ماده است. موارد استفاده پلیمرهای نانو سیلور: 1- شیشه شیر و پستانک نوزادان ،مسواک و برسهای بهداشتی حمام و ... 2- ظروف پلاستیکی ( غذایی ، دارویی ، آرایشی ) 3- لوازم خانگی(یخچال، جارو برقی، ماشین ظرف شویی، سیستم تهویه و تصفیه هوا و رطوبت زا)        4- مواد بسته بندی برای تازه و بهداشتی نگه داشتن مواد غذایی 5- بدنه وسایلی که انسان مداوم با آن تماس دارد( گوشی موبایل ، کیبورد و ...) خصوصیات پلیمرهای نانو سیلور آنتی باکتریال : 1- اندازه ذرات نقره کمتر از 20 نانو متر است 450ppm2- غلظت تقریبی  3- مطابق با شرایط مختلف جوی 4- آنتی اسید و آنتی آنیون 5- سازگار با محیط زیست و غیر سمی 6- بی ضرر برای انسان 7- تاثیر داشتن روی باکتریها ، قارچها و... و خوشبو کننده 8- قابلیت از بین بردن ویروسها 9- صرفه اقتصادی و قابل رقابت از نظر عملکرد با دیگر فراورده ها این پلیمرها باید در محیط سرد و خشک و به دور از آفتاب نگهداری شوند که تحت این شرایط تا دو سال قابل نگهداری هستند. ذرات نانو سیلور را می توان به صورت پودر درآورد و در مواد و وسایل مختلف استفاده کرد ( مسواک ، خمیر دندان ) ، که در آن صورت به محض تماس ماده با آب ، نقره فعال شده و خاصیت آنتی باکتریال پیدا می کند. طی آزمایشی که اخیرا دانشمندان، روی درمان بیماران مبتلا به ایدز به وسیله نانو سیلور انجام داده اند، متوجه شدند که ویروسهای HIV نوع1، به طور کامل از بین رفته اند و بدین ترتیب دانشمندان امیدوار شده اند که شاید بتوان این ویروس را به طور کامل از بین برد. نانو سیلور یک دستاورد شگرف علمی از نانو تکنولوژی است که در عرصه های مختلف پزشکی، صنایع مختلف مثل کشاورزی و دامپروری و بسته بندی، لوازم خانگی، آرایشی، بهداشتی، و نظامی کاربرد دارد. این فناوری از طریق کنترل فعالیت عوامل بیماری زا در خدمت بشر می باشد. از این رو، به لحاظ بازدهی بالا، عملی بودن ، و افزایش ظرفیت ها و مقرون به صرفه بودن از نظر اقتصادی و سازگاری با محیط زیست و ماندگاری بسیار زیاد، در مقایسه با دیگر روشهای بهبود فرآوری و تولید ، ارجحیت دارد .

نانو مواد نانو تکنولوژی در صنعت ساختمان نساجی و ..

محصولات نانو : نانولوله های کربنی تک دیواره، دو دیواره، چند دیواره و عامل دار  سنسور ویژه آلاینده های زیست محیطی (حسگر فورفورال) نانوکامپوزیت پلی پروپیلن نانو ذرات پلاتین، نانوذرات پلاتین- رنیم و نانوکاتالیست ریفورمینگنانو امولسیون های ویژه به عنوانDrag Reducer MCM-41 نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید نانو رزین اپوکسی نانو کامپوزیت پلی آمید 6 نانو کامپوزیت لاستیکSBR  نانو ذره اکسید آهن(Nano Iron Oxide Particle) نانو کاتالیست برای فرایند GTL  نانو ذره اکسید سیلیسیوم آب گریز نانو ذره اکسید لانتانیوم نانو ذره اکسید مس نانو کاتالیستHDS دوغاب سیمان سبک تا وزن 8 ppg با نانو سیلیکاتها نانو ذره آهن(Nano Zero Valent Iron) اکسید روی نانو ساختار

 

آینده زیر سایه نانوتولید نانو تیوب های کربنی (ساختارهای لوله ای کربنی) ماده ای در اختیار بشر قرار داد که رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبک تر از آلومینیوم است.

نانو فناوری در تعریفی بسیار ساده ، یعنی تکنولوژی هایی که در ابعاد نانومتری عمل می کنند. نانومتر واحد اندازه گیری است و برابر یک میلیاردم متر یا ۱۰به توان ۹-متر است . اندازه اتم ها و مولکول ها در این محدوده قرار دارد، بنابراین با ورود به این فضای کوچک بشر می تواند در نحوه چینش و آرایش اتم ها و مولکول ها دخالت کند و به ساخت مواد جدید و ساختارهایی متفاوت با آنچه تاکنون وجود داشته است بپردازد.تولید نانو تیوب های کربنی (ساختارهای لوله ای کربنی) ماده ای در اختیار بشر قرار داد که رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبک تر از آلومینیوم است. همچنین با استفاده از نانو ذرات می توان سطوح خود تیزشونده یا همیشه تمیز ساخت و ربایش مغناطیسی را چندین برابر کرد. لاستیک های با عمر بالای ۱۰ سال و دارورسانی به تک سلول های آسیب دیده در بدن از توانایی هایی است که بشر به مدد نانوفناوری به آن دست یافته است.اگر بپذیریم که نانو فناوری توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید، با در دست گرفتن کنترل در سطوح اتمی و مولکولی و استفاده از خواص آن سطوح است آنگاه درخواهیم یافت که کاربردهای این فناوری در حوزه های مختلف اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشکی، فناوری زیستی ، الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل،انرژی ، محیط زیست و امنیت ملی خواهد بود به گونه ای که به زحمت می توان عرصه ای را که از آن تأثیر نپذیرد معرفی کرد.هرچند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانو تکنولوژی از ابتدای دهه ۸۰ قرن بیستم به طور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین و باورنکردنی نانوفناوری در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر همگی کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهم ترین اولویت های تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب کنند.لذا محققان ، اساتید و صنعتگران ایرانی نیز باید در بسیجی همگانی، جایگاه و وضعیت خویش را درباره اینموضوع مشخص کنند و با یک برنامه ریزی علمی و کارشناسانه به حضوری فعال و حتی رقابتی دراین جایگاه ابراز وجود کنند.زیرا بسیاری از صاحب نظران و محققان، نانوفناوری را مساوی آینده دانسته اند به عبارت دیگر می توان گفت، اولویت کشور، هر صنعت و فناوری که باشد بدون تسلط بر ابعادنانو، در دنیای جدید نمی توان در آن صنعت وفناوری حرفی در دنیا زد. ماهیت فرارشته ای علوم و فناوری نانو به عنوان توانمندی تولیدمواد، ابزارها و سیستم های جدید با دقت اتم و مولکول، موجب کاربردهای بسیار زیادی در عرصه های مختلف علمی و صنعتی شده است. برای مثال در بخش پزشکی و بهداشت از زمینه های کاری بسیار مهم نانوفناوری، سیستم توزیع دارو درداخل بدن است .مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمی است در حالی که سلول های خاصی از بدن نیازمند آن هستند ، در روش جدید دارو با وسایل تزریق متفاوت با امروزه، به صورت مستقیم به سمت سلول های مشخص جهت گیری شد و دارو به محل نیاز تحویل داده می شود. از نظر دفاعی نیز این فناوری برای کشورها هم فرصت و هم تهدید است. به لحاظ کاربردهای زیاد این فناوری گرایش زیادی در بخش دفاعی کشورها به تحقیق و توسعه صورت گرفته است.این کاربردها از لباس های مانع خطر تا پرنده های بسیار کوچک تجهیزات اطلاعاتی و بسیاری موارد دیگر است که هم اکنون با حمایت وزارتخانه های دفاع کشورهایی چون آمریکا ، ژاپن و برخی کشورهای اروپایی به صورت طرح های تحقیقاتی در حال انجام هستند. نانوفناوری، تغییر بنیانی مسیری است که در آینده موجب ساخت مواد جدیدخواهد شد و انقلابی در مواد ایجادخواهد کرد که محققان قادر به ساخت موادی خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نیست.برخی از مزایای مواد نانوساختار، عبارت است از مواد سبک تر، قوی تر، قابل برنامه ریزی، کاهش هزینه عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنی ابزارهایی نوین برپایه اصول و معماری جدید، صنعت خودرو و لوازم خانگی بااستفاده از این فناوری جدید در درازمدت می توان تومورهای مغزی را به درستی تشخیص داد و نیز بدون آسیب زدن به بافت های سالم و با استفاده از پرتو درمانی این بیماری را بهبود بخشید، نانو کپسول های تولیدی با استفاده از فناوری نانو، دارای موادی مانند ویتامین A، رتینول و بتاکاروتن خواهد بود که باید به لایه های عمقی پوست منتقل شوند تا بیشترین خواص ضدپیری و سایر خواص دارویی خود را بروز دهند.با کارگذاری نانو ذرات فعال نوری در داخل گلبول های سفید خون موفق به شناسایی سلول های آسیب دیده خواهیم شد. در زمینه انرژی می تواند به طور قابل ملاحظه ای کارآیی ، ذخیره سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده و مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال شرکت های موادشیمیایی، موادپلیمری تقویت شده را ساخته اند که می تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل ها شود. استفاده گسترده از این نانوکامپوزیت ها می تواند سالیانه ۱‎/۵ میلیاردلیتر صرفه جویی مصرف بنزین به همراه داشته باشد. ● چندمحصول تجاری شده با استفاده از فناوری نانو در زیر چند محصول برتر نانو فناوری در سال ۲۰۰۳ طبقه بندی شده است. این خبر نشان می دهد کسانی که هنوز معتقدند نانو فناوری فقط در آزمایشگاه است، اشتباه می کنند.۱) پارچه های ضدچروک و ضدلکه شرکتی با اضافه کردن ساختارهای مولکولی به الیاف کتان، الیافی ساخته است که مایعات و لکه ها برروی آنها حرکت کرده و جذب نمی شوند. بنابراین چنانچه قهوه برروی شلوار سفیدرنگی ریخته شود به طرز شگفت آوری روی آن حرکت کرده و جذب نمی شود.۲) محافظت پوست، با قابلیت نفوذ عمیق یکی از بزرگ ترین شرکت های تولیدکننده موادآرایشی در جهان نخستین محصول نانوفناوری خود را در سال ،۱۹۹۸ معرفی کرد. این محصول کرم ضدچروک Plenitude Revitalift است که در تولید این کرم از یک فرآیند انحصاری نانو فناوری به منظور داخل کردن ویتامین A به درون یک کپسول پلیمری استفاده شده است. کپسول مانند اسفنج ،کرم را درون خود جذب و نگهداری می کند تا این که پوسته بیرونی آن در زیرپوست حل شود. ▪ عینک های آفتابی با کیفیت بالا شرکتی دیگر با استفاده از نانو فناوری، پوشش های پلیمری بسیارنازک، ضدانعکاس و حفاظتی برای عینک ها ساخته است بطوری که شیشه آنها در مقابل خراشیدگی مقاومت داشته و ضدانعکاس نیست این پوشش چربی ها و لکه ها را از روی عدسی ها برطرف و عدسی ها را حساس تر می کند. ▪ نانو جوراب نه فقط ورزشکارها بلکه اکثر مردم از عرق پا رنج می برند و نمی توانند آن را تحمل کنند بطور طبیعی هر پا دارای ۲۵۰هزار غدد عرقی است که قادرند حدود ۵۰۰ میلی لیتر عرق در روز تولید کنند.به تازگی جوراب هایی از جنس کتان که به وسیله نانو ذرات نقره، بهبود یافته اند به وسیله شرکت سول، وارد بازار شده است که این ذرات نقره از رشد باکتری ها و قارچ ها جلوگیری کرده و بدین وسیله از چرب شدن و بدبوشدن پا جلوگیری می کنند. ▪ کرم های ضدآفتاب مصرف کرم های ضدآفتاب معمولی پوست را به قدری سفید می کند که حالت نامناسبی پیدامی کند. این سفیدی ناشی از اکسید روی است که از پوست دربرابر هردونوع اشعه ماورای بنفش Aو Bخورشید محافظت می کند. جهت حل این مشکل شرکت BASF ماده ای با کمک فناوری نانو، ساخته است که سبب تولید نانو کریستال های اکسیدروی با خلوص بالا تهیه شده و این امر منجر به افزایش مرغوبیت کرم های ضد آفتاب می شود از دیگر مزایای این کرم ها این است که به وسیله پوست جذب نشده و ایجاد آلرژی نمی کند.