نانو چیست؟

کلمه‌ی نانو (Nano) ریشه‌اش از واژه‌ی یونانی “Nanos” به‌معنای “کوتاه” یا “بسیار کوچک” گرفته شده است. در مقیاس علمی، نانو برابر است با: ۱ نانومتر = ۱ میلیاردُم متر = 10 − 9 10 −9 متر یعنی اگر یک متر را به یک میلیارد قسمت تقسیم کنید، اندازه‌ی یک نانومتر فقط یکی از آن بخش‌های بسیار بسیار کوچک است! برای مقایسه: قطر یک تار موی انسان تقریباً ۸۰٬۰۰۰ تا ۱۰۰٬۰۰۰ نانومتر است. یک مولکول DNA حدود ۲ نانومتر قطر دارد. و یک اتم معمولی حدود ۰٫۱ نانومتر قطر دارد.

علم نانو یا نانوتکنولوژی (Nanotechnology) دانشی میان‌رشته‌ای است که به مطالعه، طراحی و استفاده از مواد و سیستم‌ها در مقیاس نانو می‌پردازد، یعنی جایی که خواص مواد به‌شدت تغییر می‌کند. در این اندازه‌های بسیار کوچک، قوانین فیزیک کلاسیک دیگر صدق نمی‌کنند و رفتار کوانتومی حاکم می‌شود. این یعنی ماده در این مقیاس می‌تواند ویژگی‌هایی پیدا کند که در اندازه‌ی بزرگ‌تر ندارد، مثلاً: تغییر رنگ افزایش استحکام رسانایی متفاوت (الکتریکی یا حرارتی) واکنش‌پذیری شیمیایی بیشتر

در مقیاس نانو، نسبت سطح به حجم مواد زیاد می‌شود. یعنی بخش زیادی از اتم‌ها در سطح ماده قرار می‌گیرند، نه درون آن. این باعث می‌شود: واکنش‌پذیری شیمیایی بیشتر شود (چون سطح فعال‌تر است). استحکام مکانیکی افزایش یابد. ویژگی‌های نوری جدیدی ظاهر شوند. بتوان از مواد کم‌تر، عملکرد بهتر گرفت. به همین دلیل است که مثلاً نانولوله‌های کربنی نسبت به فولاد چند برابر قوی‌تر ولی بسیار سبک‌تر هستند.

با وجود مزایای فراوان، نانوتکنولوژی چالش‌ها و خطراتی هم دارد: ایمنی زیستی: بعضی از نانوذرات ممکن است برای بدن یا محیط زیست مضر باشند. کنترل اخلاقی: استفاده از فناوری‌های دقیق نانویی باید با قانون و اخلاق همراه باشد. هزینه بالا: تولید صنعتی مواد نانویی هنوز گران و پیچیده است. اما با پیشرفت فناوری، هم هزینه‌ها در حال کاهش است و هم استانداردهای ایمنی بهتر تعریف می‌شوند.

مفهوم نانو برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن، فیزیکدان برجسته آمریکایی، در سال ۱۹۵۹ در سخنرانی معروفش با عنوان “فضای زیادی در پایین وجود دارد” مطرح شد. او در این سخنرانی به پتانسیل عظیمی که در مقیاس نانو نهفته است، اشاره کرد و پیش‌بینی کرد که روزی خواهیم توانست مواد را در این مقیاس کنترل کنیم.