نانو تكنولوژي

 

فهرست

 

نانوكاتاليست و آيندة سوختهاي فسيلي 1

ده روند برتر نانوتكنولوژي در قرن بيست و يكم 3

استفاده از نانوذرات در تبديل انرژي خورشيدي 4

مركز جديد نانو در دانشگاه كلمبيا 6

برگزاري كنفرانس نانوسيستمهاي مجتمع توسط ASME 7

كوچكترين منبع نور الكترولومينسنس 8

تبديل الكل به نانوفيبرهاي كربني 11

باكي فروسنها 13

ذخيره‎سازي نانوذره‎اي 15

توليــد مـــواد هوشمـنـد 16

شكستن محدوديتهاي ذخيره‎سازي 18

توليد مواد دلخواه به تقليد از عنكبوت 20

وابستگي هدايت نوري نانوذرات به اندازه 22

آنتروپي در مقياس نانومتري 24

اختراع: آشكار ساز نانولولة كربني مادون قرمز 27

اختراع: افزايش انتقال حرارت با نانوپودر 28

 

 

 

 

نانوكاتاليست و آيندة سوختهاي فسيلي

    آگوست 2002- انرژي بزرگترين بازار جهان است و تأثيرات سياسي و استراتژيك خاصي بر روي بخش‎هاي ديگر دارد. اكثر كشورها براي تأمين انرژي مورد نياز خود، كاملاً وابسته به منابع محدود سوخت‎هاي فسيلي هستند. نوسانات قيمت انرژي مي‎تواند اقتصاد آنان را به زانو درآورد و به عبارتي اجازه دهد كه فقط چند كشور صاحب اين منبع[1]، نقش مهمي در دنياي سياست ايفا كنند. با آن كه كاتاليزور داراي قدمتي برابر صنعت شيمي است، اما پيشرفت‎هاي اخير در نانوكاتاليست، تغيير جهت سريعي را در موازنه سياسي و اقتصادي بازار سوخت‎هاي فسيلي ايجاد كرده است؛ به طوري كه اين پيشرفتها به همراه ديگر تحولات تكنولوژيكي موجب شده است كه كنترل و جهت دهي‌ نقش اين كشورها در دست صاحبان فناوري قرار گيرد. در اين زمينه مي‌توان به پيشرفته‎ترين صنعت كاتاليستي مايع‎سازي زغال سنگ در چين اشاره كرد كه دولت آمريكا در آن مشاركت دارد.

    اين فناوري‎ها هنوز در مرحلة اوليه هستند، اما علاقة وزارت انرژي آمريكا و دولت چين، تاكنون موجب شده‌است كه يك شركت كوچك، قراردادي 2 ميليارد دلاري را به‎منظور تجاري سازي فناوري نانوكاتاليستي خود براي مايع سازي زغال سنگ در يك منطقة دور افتادة چين امضاء كند[2].

پيشرفت‎هاي نانوكاتاليست داراي اين قابليتهاست كه:

Ø    اجازه مي‎دهد مناطق دور افتادة جهان، با توليد نفت از ذخاير زغال سنگ به خودكفايي نفتي برسند.

Ø     اجازه مي‎دهد كه چاه‎هاي گاز رها شده و سرگردان كه 80 درصد منابع گاز شناخته شدة جهان را شامل مي‎شوند، به صورت مقرون به صرفه مورد استفاده قرار گيرند.

Ø     حدي (زير قيمت مورد نظر OPEC) براي قيمت‎ نفت قرار مي‎دهد.

Ø    به روسيه به عنوان رقيبي براي OPEC كمك مي‎كند تا نقش مهمي را در بازار انرژي جهاني ايفا كند.

Ø    اجازه مي‎دهد تا كشورهايي مانند آمريكا و چين كه داراي منابع عظيم زغال سنگ هستند، از اثرات سياسي و اقتصادي واردات نفت رها شوند.

Ø    باعث مي‎شود كه محصولات بدست آمده از نفت به مقدار زيادي كم ارزش شوند و اختلاف كمي بين هزينة توليد و قيمت‎هاي جهاني ايجاد شود، و بدين طريق اقتصاد توليدكنندگان عمدة نفت تحت تأثير قرار بگيرد.

Ø    به كاهش و مهار گازهاي گل‎خانه‎اي منتشره از وسايل نقليه كمك مي‎كند.

Ø    به صورت چشمگيري انتشار آلاينده‎هاي ديگري مانند دي اكسيد نيتروژن، دي اكسيد گوگرد (عامل باران‎هاي اسيدي) و ذرات معلق را كاهش مي‎دهد.

Ø    چرخة بازگشت مواد زايد از طريق تبديل پلاستيك، لاستيك، ضايعات شهري و روغن سوخته به سوختي تميز و سالم را تسريع مي‌بخشد.

توزيع منابع زغال سنگ جهان، بسيار متفاوت‎تر از منابع نفت است و در كشورهايي مانند چين، آمريكا، روسيه، استراليا و هند متمركز است. استخراج ارزان سوخت از زغال سنگ مي‎تواند موازنة قوا را از نظر ذخاير انرژي جهان تغيير دهد. روسيه، به ويژه به خاطر روابط نزديكش با ديگر كشورهاي اتحاد شوروي سابق و نيز به علت دستيابي به منابع عمدة زغال سنگ و گاز طبيعي، عملاً از هر نوع تغيير قوا در زمينة انرژي نفع مي‌برد.

اين تغيير قوا به واسطة نانوتكنولوژي و با توليد سوخت‎هاي حمل و نقل، به ويژه سوخت ديزلي فوق تميز، از زغال سنگ با قيمتي در محدودة قيمتهاي OPEC (22 تا 28 دلار براي هر بشكه) در حال شروع شدن است.

 تا چند سال ديگر اين فناوري احتمالاً براي آمريكا و ديگر كشورهاي غني از زغال سنگ مانند استراليا نيز قابل حصول مي‎باشد. شايد اين امر به سقوط قيمت نفت و واژگوني اقتصاد كشورهاي خاورميانه نيانجامد اما به نظر مي‎رسد كه از قدرت تاريخي و توانايي آنان در تحت تأثير قرار دادن اقتصاد جهان از طريق قيمت نفت بكاهد.

ده روند برتر نانوتكنولوژي در قرن بيست و يكم

1- فعاليتهاي نانوتكنولوژيكي، بالاترين حد همگرايي رايانه‌ها، شبكه‌ها و بيوتكنولوژي را فراهم خواهند ساخت و محصولاتي را ايجاد خواهند نمود كه تا قبل از آن غيرقابل تصور بوده‌اند.

2- استفاده از نانوابزار نامرئي، هوشمند و نيرومند در همة صنايع، مرزهاي توانايي ما را گسترش خواهد بخشيد.

3- شركتهاي غذايي مبتني بر نانوتكنولوژي با ساماندهي اتمها به صورت مواد غذايي، غذاهاي سريع، كم‌هزينه و مرغوب را توليد خواهند كرد.

4- نانوباتهاي[3] كوچكتر از سر سوزن، در داخل بدن انسان به جراحي خواهندپرداخت.

5- نانوبيولوژي از بيماريها جلوگيري كرده، عمر را طولاني و ميزان سلامت افراد را افزايش خواهد داد.

6- نانوتكنولوژي، موجب افزايش توان فيزيكي، فكري و حسي افراد خواهد شد.

 7- نانوتكنولوژي منابع ارزان و قابل حصول انرژي را فراهم خواهد نمود.

8- كارخانه‌هاي نانوتكنولوژي، محصولاتي ارزان، قابل تعديل و تنظيم و با فرآيند توليد سريع را توليد خواهند كرد.

9- نانوتكنولوژي، ساز وكار توليد جهاني را تغيير و تجهيزات توانمندي را فراهم خواهد نمود كه محصولات پيشرفته‌اي را با هزينه اندك و منابع ابتدايي توليد مي‌كنند.

10- نانوتكنولوژي، انتخابهاي جديدي را براي بشر بوجود‌ خواهد آورد و موجب ايجاد تحولات بنيادي در زندگي انسانها خواهد شد.

استفاده از نانوذرات در تبديل انرژي خورشيدي

    13 آگوست 2002- يكي از منابع عظيم و پاكيزة انرژي در دسترس ماست. ما تقريباً همه روزه آن را مي‌بينيم. آنچه كه در اينجا موضوع بحث است، نحوة مهار آن است.

مشكلي كه تا كنون در ارتباط با انرژي خورشيدي وجود داشت، قيمت بالاي آن بود. ديويد كلي، استاد شيمي دانشگاه ايالتي كانزاس، نوع جديدي از نانوذرات را ايجادكرده است كه ممكن است امتيازات فراواني را در زمينة انرژي خورشيدي بدست آورد.

تيم وي در حال مطالعة خواص و مسائل فني نانوذرات سلنيد گاليوم است. خواص نانوذرات با تغيير اندازه، تغيير مي‌كند. يكي از اين خصوصيات، طيف نوري جذب شده توسط اين مواد است.

اين محقق مي‌گويد: "شما مي‌توانيد فقط با تغيير اندازة نانوذرات، به صورت شگفت انگيزي رنگهاي متفاوتي را ايجاد نماييد."

وي سعي در ايجاد نانوذراتي دارد كه فقط براي پيلهاي خوشيدي مناسب هستند. آنها مي‌توانند تمام نور مرئي را جذب كنند، ولي از نور غير مرئي در طول موج مادون قرمز كه ولتاژ را كاهش مي‌دهد چيزي جذب نمي‌كنند.

اومي‌گويد: "رنگ نانوذراتي كه براي اين منظور اندازه مناسبي دارند، از قرمز تيره تا سياه را در بر مي‌گيرد. اندازة بهينة ذرات بسته به نوع كاربرد مورد نظر متفاوت خواهد بود."

صفحات خورشيدي امروزي با سيليكون ساخته مي‌شوند. سيليكون داراي ناخالصيهايي است كه راندمان آن را كاهش مي‌دهد. خالص سازي يك مادة شيميايي نيز بسيار پرهزينه است. معمولاً تنها درصد بسيار كمي از يك تكه ماده‌ را ناخالصي تشكيل مي‌دهد. در صورتي كه كل قطعة ماده بصورت يك كريستال در يك صفحة خورشيدي درآيد، اين كريستال كارايي چنداني نخواهد داشت. اما اگر كه اين قطعه به 100 نانوذرة كوچك شكسته شود، فقط تعداد اندكي از نانوذرات كه داراي ناخالصي هستند، ناكارا خواهند ماند و تمام نانوذرات ديگر خالص بوده و بنابراين كار خواهند كرد.

به عقيدة كلي، راهي طولاني تا ايجاد تركيباتي كه با پيلهاي خورشيدي فعلي قابل رقابت باشند باقي مانده است، زيرا خواص نانوذرات به اندازة كافي شناخته شده نيست. وي با استفاده از سلنيد گاليوم، سعي دارد تا زمينة كاري خود را به نانوذرات مشابه اما بسيار پيچيده‌تر و كارآمدتري موسوم به سلنيد اينديوم گسترش دهد.

وي مي‌گويد: "توليد نانوذرات سيليكوني بسيار دشوار است. اما سلنيد اينديوم براي استفاده در پيلهاي خورشيدي قابليتهاي فوق العاده‌اي دارد."

    وي مي‌گويد: "اين ايده براي توليد صفحات خورشيدي ولتائيك پر بازده كه هزينه ساخت كمي دارند، بسيار مناسب است. فقط در اين صورت است كه مي‌توان با سوختهاي فسيلي به رقابت پرداخت."

تيم او نانوذرات سلنيد گاليوم را كشف كرد. او از شش سال پيش مي‌داند كه بسياري از مواد نيمه‌هادي قابليت استفاده در انرژي خورشيدي را دارند، اما اين مواد تا كنون مورد مطالعه قرار نگرفته‌اند زيرا هيچ روشي براي تبديل آنها به نانوذرات وجود نداشت. اين محقق اظهار مي‌دارد: "همة اين مواد جالب توجه ناديده انگاشته شده بودند و من نمي‌توانستم شاهد ادامة اين روند باشم."

نظرات شما عزیزان: