فناوري نانو چيست؟

فرض کنيد که يک جعبه از آجرک‌هاي ساختمان سازي در اختيار داريد، مثل اين:
مي خواهيد با آن يک ديوار به ارتفاع 10 سانتي متر بسازيد. براي ساختن ديوار چند راه مختلف داريد:
راه اول: مي توانيد آجرک‌ها را همين طوري روي هم بريزيد تا يک پشته ده سانتي متري درست شود. دراين حالت ديوار شما کاملا بي نظم و غير يکنواخت است. مثلا ضخامت ديوار در قسمتهاي پاييني خيلي بيشتر از قسمتهاي بالايي است.(تصوير شماره يک):

راه دوم: ممکن است کمي حوصله به خرج دهيد و آجرک‌ها را چندتا چندتا به هم وصل کنيد. مثلا قطعاتي به اندازه جعبه کبريت بسازيد و بعد اين قطعات را همين طوري روي هم بريزيد تا يک پشته 10 سانتي متري درست بشود، اين بار هم ديوار شما بي نظم و غير يکنواخت خواهد بود؛ اما به طور قطع از ديوار قبلي منظم تر و قدري هم خوش قيافه‌تر است.(تصوير شماره 2)

اه سوم:اگر خيلي آدم صبور و باحوصله اي باشيد، آجرک‌ها را دانه به دانه به هم متصل تا يک مستطيل به ارتفاع ده سانتي متر بسازيد. اين ديوار کاملا يکدست و منظم خواهد بود. به عنوان مثال اگر از وسط آن را بشکنيد، هرکدام از نصفه ديوارها نظم اوليه خود را حفظ خواهد کرد.(تصوير شماره 3)

الا به تصوير شماره 4 نگاه کنيد، به نظر شما اين تصوير شبيه کداميک از ديوارها است؟
فکر مي‌کنم در اين مورد شما هم با من موافقيد، بله! تصوير شماره 4 بيش از همه به ديوار دوم شبيه است. حتما مي پرسيد که تصوير شماره 4 چه چيزي را نشان مي‌دهد؟ بايد بگويم که اين تصوير، عکس واقعي سطح يک ميله مسي کاملا صيقل داده شده در زير ميکروسکوپ است! اگر سطح يک فلز را خوب صيقل دهيم، بعد آن را به خوبي بشوييم، و سپس زير ميکروسکوپ بگذاريم چنين ساختاري را مشاهده خواهيم کرد. (البته نه به اين وضوح!) به هرکدام از چندضلعي‌هاي تصوير، يک «دانه» مي گوييم. هر دانه در واقع مجموعه اي از هزاران اتم فلز است که به طور منظمي کنار هم قرار گرفته اند. هرکدام از اين اتمها قطري در حدود «يک نانومتر» يعني يک ميليارديم متر دارند.

خوب، حال بگذاريد که تشابه بين ديوارهاي شما و سطح فلز را بررسي کنيم:
آجرهاي ساختمان سازي مانند اتم ها هستند و قطعات به اندازه جعبه کبريت در ديوار دوم هم مانند دانه ها. در واقع اتمهاي درون يک دانه مانند آجرک‌هاي يک قطعه به هم متصل شده اند. اما ديوار سوم شبيه چيست؟
از يک نظر مي توان گفت که ديوار سوم شبيه يک تصوير بزرگ از درون يکي از دانه ها است. اما آيا در عمل مي توانيم فلزي داشته باشيم که همه اتمهاي آن مانند ديوار سوم به شکل منظم به هم متصل شده باشند؟ يعني همه سطح فلز يکدست باشد نه اينقدر تکه تکه ونامنظم؟
بايد دانست که تا چند سال پيش نه تنها هيچ فلزي، بلکه هيچ ماده مصنوعي هم وجود نداشت که در ابعاد بزرگ، حتي مثلا در ابعاد چند ميلي متر در چند ميلي متر، يکدست و منظم باشد. فکر مي کنيد چرا؟
دليلش اين است که ما انسانها در بيشتر مواقع، وقتي مي خواهيم يک جسم جديد بسازيم، آن را از روش ساختن ديوار اول درست مي کنيم! شايد روش ساختن يک قطعه فلزي را در تلويزيون ديده و يا در کتابي خوانده باشيد: “ابتدا فلز را ذوب مي کنيم و بعد به وسيله ظرفهاي مخصوصي فلزمذاب را درقالب قطعه مورد نظر مي ريزيم.” اين کار دقيقا مانند ساختن ديوار به روش اول است؛ کاملا کيلويي!!!
حتي همان دانه هايي هم که در تصوير 4 ديديد، به طورطبيعي و بدون دخالت انسان ايجاد مي شوند و ما در اکثر روشهاي معمولِ ساختنِ چيزها، توانايي نظم دادن و يا شکل دادن به اتمها در ابعاد کوچک را نداريم. البته بايد به اين نکته هم اشاره کرد که در بسياري از کاربردها، به موادي شبيه به ديوار اول يا دوم نياز داريم. براي مثال فلزات که ساختاري شبيه به ديوار دوم دارند (مثل مسي که عکسش را ديديد)، قابليت چکش خواري و شکل پذيري بيشتري از خود نشان مي دهند.
اما در چند سال اخير روشهايي ابداع شده اند که به ما اجازه مي دهند که اتم ها و مولکول ها (آجرک ها) را به طور منظم وبه دلخواه خودمان به هم متصل کنيم. دانشمندان اين روشهاي جديد را «فناوري نانو» ناميده اند. به تصوير شماره 5 توجه کنيد.