افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه دوم
اهداف جلسه:
1- نانوتکنولوژی و کاربردهای آن
علوم و فناوری نانو، عنصر ی اساسی در درک بهتر طبیعت در دهه‌های آتی خواهد بود. از جمله موارد مهم در آ ینده، همکاری های تحقیقاتی میان‌رشته‌ا‌ی، آموزش خاص و انتقال ایده‌ها و افراد به صنعت خواهد بود. بخشی از تأثیرات و کاربردهای نانوتکنولوژی به شرح زیر می‌باشد:
1-1) تولید ، مواد و محصولات صنعتی
نانوتکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان سنتز بلوک‌های ساختمانی نانو با اندازه و ترکیب به دقت کنترل‌شده و سپس چیدن آن ها در ساختارهای بزرگتر، که دارای خواص و کارکرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آن ها، ایجاد می‌کند. محقّقین قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهند شد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نبوده‌است. برخی از مزایای نانوساختارها عبارتست از: مواد سبک‌تر، قوی‌تر و قابل برنامه‌ریزی، کاهش هزینه عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنی، ابزارهایی نوین بر پایه اصول و معماری جدید، بکارگیری کارخانجات مولکولی یا خوشه‌ا‌ی که مزیّت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.
1-2) پزشکی
رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستم های زنده را اداره می‌کند. یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت درحال گرایش هستند. فراتر از سهل‌شدن استفاده بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می‌تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو تهیه کند، که به‌نحو حیرت‌انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد. مواد زیست‌سازگار با کارآیی بالا، از توانایی بشر در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعال، می‌توان برای اعمال نقش تشخیصی (مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی‌سازی بکار می‌رود) درون سلول ها وارد نمود. افزایش توان محاسباتی بوسیله نانوتکنولوژی، ترسیم وضعیت شبکه‌های ماکرومولکولی را در محیط‌های واقعی ممکن می‌سازد. اینگونه شبیه‌سازی‌ها برای بهبود قطعات کاشته‌شده زیست‌سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامی خواهدبود.
1-3) دوام‌پذیری منابع کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست
نانوتکنولوژی چنان چه ذکر شد، منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهدداد. همچنین فناوری‌های جدید، امکان بازیافت و استفاده مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند کرد. در زمینه محیط زیست ، علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ا‌ی ، در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می‌دهد، در ایجاد و درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده‌ها، در توسعه فناوری‌های “سبز” جدید که محصولات جانبی ناخواسته کمتری دارند و یا در جریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذکراست، نانوتکنولوژی توان حذف آلودگی‌های کوچک از منابع آبی (کمتر از 200 نانومتر) و هوا (زیر 20 نانومتر) و اندازه‌گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگتر را دارد. در زمینه انرژی، نانوتکنولوژی می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ی کارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده و مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال، شرکت های مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل ها شود. استفاده گسترد ه ازاین نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند سالیانه 5/1 میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرف بنزین به همراه داشته‌باشد. یا انتظار می‌رود تغییرات عمده‌ا‌ی در فناوری روشنایی در 10 سال آینده رخ دهد. می‌توان نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانی را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در ا مریکا ، تقریبا” 20% کل برق تولیدی، صرف روشنایی (چه لامپ های التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می‌شود. مطابق پیش‌بینی‌ها در 10 تا 15 سال آینده، پیشرفت هایی از این دست می‌تواند مصرف جهانی را بیش از 10% کاهش دهد که 100 میلیارد دلار در سال صرفه‌جویی و 200 میلیون تن کاهش انتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت .
1-4) هوا و فضا
می‌دانیم که محیط فضا به دلیل فعل و انفعالات خاصی که در آن صورت می‌پذیرد، شرایط ویژه‌ای را ایجاد می‌کند که نگرانی‌هایی نیز در پی خواهد داشت. فعل و انفعالاتی که در سطح خورشید و سیاره‌ها و ستاره‌ها اتفاق می‌افتد موجب آن می‌شود که سطح بالایی از تشعشعات در فضا تولید شوند. این تشعشعات در مخابره امواج رادیویی و شبکه‌های برق کره زمین اختلال به وجود می‌آورند. حتی در برخی موارد موجب واپاشی مدار ماهواره‌ها می‌گردد. این تشعشعات برای فضانوردان و تجهیزات فضایی نیز مشکلاتی به وجود می‌آورد. به ویژه آن دسته از فضانوردانی که مدت‌های طولانی در فضا می‌مانند، در معرض بیماری‌های گوناگون قرار می‌گیرند. با استفاده از نانوفناوری امکاناتی به وجود آمده که قادر است اکثر این مشکلات را حل نماید. نانوفناوری پزشکی و درمانی نیز برای فضانوردان تسهیلات ویژه‌ای فراهم نموده‌است. شناسایی منظومه شمسی به کمک نانوفناوری بسیاری از مجهولات جهان علم را کشف خواهد کرد و این در صورتی قابل اجراست که تعداد ب‌شتری فضاپیمای کم هزینه، با وزن سبک و امکانات بیشتر تولید و به فضا پرتاب شوند.
در آینده نه چندان دور، حسگر‌هایی به اندازه مولکول ساخته خواهند شد. به محض مشاهده کوچک‌ترین علائم بیماری، حتی قبل از بروز علائم ظاهری، سلول‌های بدن فضانوردان توسط همین ریز حسگرها برانگیخته خواهند شد. نانوفناوری پزشکی و درمانی نیز برای فضانوردان تسهیلات ویژه‌ای فراهم نموده‌است. یکی از هدف‌های مهم و اصلی، افزایش امکانات فضا ،هواپیماها و کاهش وزن سامانه‌های فضایی است. ساخت فضاپیماهای سبک، قوی و مقاوم در برابر تشعشعات فضایی با چنین موادی امکان‌پذیر شده‌است.
فناوری نانو در ماموریت های فضایی آینده نقش مهمی خواهد داشت. نانو حسگرها، موادی بسیار بهبود یافته با عملکرد بالا، یا سیستم های پیشران بسیار کارآمد، تنها نمونه ای از کاربرد فناوری نانو می باشند. حفاظت در برابر تابش از کاربردهای اساسی فناوری نانو در سفرهای فضایی می باشد. به گفته دانشمندان ناسا، خطر قرار گرفتن در معرض تابش های فضایی مهم ترین عامل محدود کننده طول مدت سفرهای فضایی است و لذا هم اکنون تحقیقات فراوانی به طور خاص در این زمینه در حال انجام است.
1-5) کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت الکترونیک
ذخیره‌سازی اطلاعات در مقیاس فوق العاده کوچک، با استفاده از این فناوری می‌توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد 1000 برابر یا بیشتر افزایش دهد و نهایتاً به ساخت ابزارهای ابرمحاسباتی به کوچکی یک ساعت مچی منتهی شود. ظرفیت نهایی ذخیره اطلاعات به حدود یک ترابیت در هر اینچ ربع برسد، و این امر موجب می‌شود که ذخیره سازی 50 عدد DVD یا بیشتر در یک هارد دیسک با ابعاد یک کارت اعتباری شود. ساخت تراشه‌ها در اندازه-های فوق العاده کوچک به عنوان مثال در اندازه های 32 تا 90 نانو متر، تولید دیسک‌های نوری 100 گیگا بایتی در اندازه های کوچک نیز می باشد.
1-6) امنیت ملی
برخی کاربردهای دفاعی نانوتکنولوژی عبارتند از: تسلط اطلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته بعنوان یک قابلیت مهم نظامی ، امکان آموزش مؤثرتر نیرو، به کمک سیستم های واقعیت مجازی پیچیده‌تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری ، استفاده بیشتر از اتوماسیون و رباتیک پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی، دستیابی به کارآیی بالاتر (وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه‌های نظامی و در عین‌حال تعداد دفعات نقص فنی کمتر و هز ینه کمتر در عمر کاری تجهیزات نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته‌ا‌ی ، بهبود طراحی در سیستم های مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاح های هسته‌ا‌ی، تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستم های دفاع هسته‌ا‌ی . در بسیاری موارد، فرصت های اقتصادی و نظامی مکمل هم هستند. کاربردهای درازمدت نانوتکنولوژی در زمینه‌های دیگر، پشتیبانی کننده امنیت ملی است و بالعکس.
تکلیف: درپایان این جلسه به بررسی کاربردهای دیگر نانو در زندگی بپردازید؟ به چه اطلاعاتی رسیدید؟ فعالیت خود را با ثبت یک گزارش کامل برای ما ارسال نمایید.
مطالب مرتبط:
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه اول
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه دوم
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه سوم
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه چهارم
افزایش ماندگاری سبزیجات با پوشش نانو روغن – جلسه پنجم
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه و تنظیم : اعظم اژدری
