نانو شیمی چیست؟

نانو شيمي چيست ؟

نانوشیمی یا فناوری نانو (Nanotechnology)، پديده اجتناب ناپذير هزاره سوم است. در واقع اين فناوری را نمي توان به عنوان رشته جديدي معرفي کرد بلکه رويکردي جديد به کليه علوم و فنون موجود در مقياس نانو است. فناوري ‌نانو (Nanotechnology) واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقیاس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاً منظور از مقیاس نانو ابعادي در حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر مي‌باشد. (۱nm=10-9m).

اولين جرقه فناوري نانو در سال ۱۹۵۹ ریچارد فاینمن (Richard Feynman) فیزیک‌دان برنده جایزه نوبل زده شد. فاینمن طي يك سخنراني تحت عنوان"فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد"[۱] ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. بر طبق نظر فاینمن، امکان بهره‌برداری مستقیم از اتم‌ها و مولکول‌ها شکل قویتری از شیمی سنتزی است که تا آن زمان استفاده می‌شد. واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو در سال ۱۹۷۴ بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي كه ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد.

در حد ابعاد نانو که اثرات کوانتومی قابل توجه هستند، روش‌های نوینی برای انجام واکنش‌های شیمیایی امکان‌پذیر می‌شود. پرفسور جفری اوزین (Geoffrey Ozin) در دانشگاه تورنتو کانادا بعنوان پدر فناوری نانو شناخته می‌شود. مقاله تاثیرگذار او تحت عنوان "نانوشیمی؛ سنتز در ابعاد ریز" کل این زمینه را تحت تاثیر قرار داد. این مقاله پیشنهاد می‌کرد که چگونه اصول شیمی می‌تواند به سنتز از پایین به بالای مواد در کلیه مقیاس‌های طولی با واحد‌های سازنده سلسله‌مراتبی اعمال شود. به عبارت دیگر، با استفاده از واحدهای سازنده در حد ابعاد نانوی برنامه‌ریزی شده با اطلاعات شیمیایی که به طور خودبخودی به یک شیوه کنترل شده به ساختارهایی که می‌توانند در محدوده ابعادی متفاوتی قرار داشته باشند خودآرایی (self-assembly) کنند. این علم، از شیمی سنتزی و شیمی مواد برای بدست آوردن نانومواد با اندازه‌ها، شکل‌ها، ویژگی‌های سطحی، نقایص، ویژگی‌های مشخص خودآرایی معین، طراحی شده برای دستیابی به کارکردها و استفاده‌های معین استفاده می‌کند.

کاربردهای نانوشیمی در یک محدوده وسیع از شبه‌رساناها تا پزشکی قرار می‌گیرد. نانوشیمی از شبه‌رساناهایی استفاده می‌کند که فقط الکتریسیته را در شرایط معینی منتقل می‌کنند. هر چقدر شبه‌رساناها کوچکتر از رساناهای عادی می‌شوند، محصول کوچکتر خواهد بود. شواهدی وجود دارد که نانوذرات معینی از نقره برای مهار برخی ویروس‌ها و باکتری‌ها مفید هستند. فناوری نانو همچنین برای ساخت شیشه‌هایی که خود تمیز می‌شوند، دوچرخه‌هایی ۱۰۰۰ برابر قویتر از استیل اما سبکتر از آن استفاده می‌شود. مهمترین محصول نانوشیمی نانولوله‌های کربنی هستند که بسیار مقاوم و در عین حال سبک هستند. اینده بسیار روشنی برای این رشته تصور می‌شود.  

 

رشته نانو شیمی در ایران

یکی از مشخصه‌های علم شیمی و مهندسی شیمی، شناخت علم مواد و مهندسی مواد است که در علوم محض، مطالعه و پژوهش و در مهندسی، تولید انبوه مورد نظر است. از دیدگاه شیمی‌دانان، گرایش‌های این رشته می‌تواند همان گرایش‌های شیمی آلی، معدنی، تجزیه و شیمی‌فیزیک باشد که در مقیاس نانو مطالعه و بررسی می‌گردد تا نتایج یافته‌های جدید خود را برای انبوه‌سازی در مورد خاص به مهندسان مربوطه ارائه کنند. از دیدگاه مهندسان شیمی، این گرایش‌ها بسته به نوع نیازهای جامعه و توانایی بر آوردن آن نیازها می‌تواند به طور متفاوت دسته ‌بندی شود. در ایران پتانسیل‌های خوبی در زمینه مطالعه پلیمر و رنگ و غیره وجود دارد. واحدهای نانو شیمی عبارتند از شیمی سطح ،سنتز مواد نانو، شناسایی مواد نانو، نانو پلیمرها و ...
نانو شیمی در دوره دکتری دارای ۴ گرایش زیر است: نانو شیمی نظری، نانو فناوری پلیمر، نانو مواد معدنی و سوپرامولکول. ضرایب دروس رشته نانو شیمی در آزمون دکتری به شرح زیر می باشد:

زبان انگلیسی با ضریب ۲

استعداد تحصیلی با ضریب ۱

مجموعه دروس کارشناسی و کارشناسی ارشد با ضریب ۴  شامل دروس زیر

- ریاضیات عمومی

-  شیمی پایه ( شیمی آلی ، معدنی ، تجزیه و شیمی فیزیک )

-         مبانی فناوری نانو

بر طبق اظهارات خانم مهندس پریوش حسین پور ، رئیس هسته تحقیقاتی فناوری دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیر کبیر، در سال گذشته جمعا ۴۲ دانشجو در رشته های علوم و فناوری نانو در مقطع کارشناسی ارشد در دانشگاه های صنعتی امیر کبیر، تربیت مدرس ، صنعتی سهند تبریز، کاشان و پژوهشگاه مواد و انرژی پذیرفته شدند. همچنین امسال دانشگاه صنعتی شریف و دانشکده فنی دانشگاه تهران در مقطع دکتری در رشته های نانو مواد ، نانو الکترونیک ، نانو بیو ، نانو مهندسی شیمی و نانوشیمی اقدام به پذیرش دانشجو نموده اند.

سرفصل‌های درسی، شامل دروس اصلی و اختیاری ( به ترتیب ۲۰ و ۱۲ واحد) جمعا ۳۲ واحد آموزشی- پژوهشی است که با تصویب شورای برنامه‌ریزی دانشگاه ارائه می شود. در ذیل جدول دروس این رشته آورده شده است:

دروس اصلی 

ریاضیات پیشرفته  در نانو تکنولوژی           ۳ واحد

مکانیک کوانتومی                                ۳ واحد

اصول نانوتکنولوژی                              ۳ واحد

سمینار                                             ۳ واحد

پروژه                                               ۹ واحد

 

دروس اختیاری

ترمو دینامیک آماری                             ۳ واحد

پدیده‌های انتقال در نانو                          ۳ واحد

بیونانوتکنولوژی                                   ۳ واحد

پدیده های سطحی در مقیاس نانو            ۳ واحد

ساخت و کاربرد مواد نانو                       ۳ واحد

شیمی و تکنو لوژی نانو                        ۳ واحد

شبیه سازی در مقیاس نانو                   ۳ واحد

در ابتدای دوره ۱۲ واحد (۹ واحد اصلی و ۳ واحد انتخابی) به وسیله دانشجو اخذ شده و در ادامه به همراه گذراندن دیگر واحدهای آموزشی ، استاد پروژه پروژه و برنامه آموزشی دانشجو مشخص می گردد. با توجه به عناوین دروس به نظر می رسد برای ورود به دنیای نانو پایه علمی قوی و به خصوص آشنایی با شیمی کوانتومی ضروری است.

دانشجویان فارغ‌التحصیل این رشته می توانند در صنایع و مراکز به خصوص در بخش های تحقیق و توسعه‌ای که فارغ‌التحصیلان رشته شیمی و مهندسی شیمی را می پذیرند، مشغول به پژوهش شوند.

ادامه دارد...

منابع:

۱- http://www.tebyan-zn.ir/up/kazemahmadi/17857/default.html

۲- http://en.wikipedia.org/wiki/Nanochemistry

 

پاسخ دهید