معرفی رشته نانو فناوری – گرایش نانومواد

نانو فناوری و نانو مواد

نانوفناوری یکی از سریع ترین فناوری های علمی پیشرفته امروز است. نانو فناوری علم، مهندسی و فناوری پردازش در مقیاس نانومتر و تولید اجزای مختلف توسط کنترل اندازه و شکل است. یک نانومتر یک میلیاردم یک متر است. به طور کلی هنگامی که اندازه کمتر از ۱۰۰ نانومتر است، تکنیک های تولید در این ابعاد می‌تواند به عنوان نانومقیاس محسوب شود. در نانوفناوری، دو روش برای تولید نانو مواد وجود دارد که شامل روش های “بالا به پایین” و “پایین به بالا” است. در روش اول، اجزای بسیار کوچک با استفاده از قطعات بزرگتر مواد تولید می شوند. در روش پایین به بالا، نانو مواد توسط پردازش مولکول به مولکول یا اتم به اتم تولید می شوند.

یکی از ویژگی های مهم که باعث تفاوت نانوذرات از مواد دیگر می شود، این واقعیت است که نانو مواد دارای سطح وسیع هستند. به علت سطح بسیار بالای آن ها، نانوذرات نسبت به ذرات بزرگتر بسیار واکنش‌پذیر هستند. این ویژگی برای ساخت مواد با ویژگی های متمایز برای کاربردهای مختلف استفاده می شود. یک کاربرد نانوفناوری، نانولوله های کربنی است که دارای استحکام بسیار بالایی هستند. استحکام قابل توجه آن ها به علت مساحت سطح بالاتر مواد اولیه آن است.

نانوفناوری بر این شناخت مبتنی است که ذرات با اندازه کمتر از ۱۰۰ نانومتر در ایجاد نانوساختارها شرکت کرده و بدین ترتیب ویژگی ها و رفتار جدیدی به وجود می‌آید. دلیل چنین رخدادی، کوچک بودن اندازه ذرات از ابعاد ویژه‌ی مرتبط با پدیده های خاص است که غالبا موجب پیدایش خواص شیمیایی و فیزیکی جدید و رفتار نو در ماده، به تبع اندازه ذرات می‌شود. برای مثال ملاحظه شده است که ساختار الکترونی، رسانایی، واکنش پذیری، دمای ذوب و خواص مکانیکی به هنگام کوچکتر شدن اندازه ذرات از یک مقدار بحرانی، تغییر می کنند. وابستگی رفتار به ابعاد ذره، مهندسی روی خواص آن را امکان پذیر خواهد ساخت.

در حالی که کلمه نانو فناوری نسبتا جدید است اما وجود مجموعه های فعال و ساختارهایی با ابعاد نانومتر تازگی ندارد و در حقیقت چنین ساختارهایی به اندازه طول عمر حیات در روی زمین وجود داشته اند. روشن نیست در چه زمانی انسان ها برای اولین بار به مزایای موادی در ابعاد نانو آگاهی یافته اند اما به عنوان مثال می دانیم که چهارصد سال پس از میلاد مسیح، شیشه سازان رومی، شیشه های حاوی فلزات در اندازه های نانو را تهیه کرده اند.

در سال های اخیر نانوفناوری یکی از زمینه های مهیج و پیشرو در فیزیک، شیمی، مهندسی و زیست‌شناسی بوده است. توجه گسترده موجود به رشته نانو فناوری از نظر تاریخ به سال های ۱۹۹۶ تا ۱۹۹۸ بر می گردد که در آن زمان همایشی زیر نظر مرکز جهانی ارزیابی فناوری، با مطالعه از تحقیق و توسعه در زمینه نانوفناوری در سطح جهان با هدف ارزیابی اثرات آن بر اختراعات فنی برگزار گردید. بررسی‌های مرکز جهانی ارزیابی فناوری به این نتیجه رسید که این فناوری از توانایی بالقوه عظیم در سهیم بودن در پیشرفت های مهم در گستره وسیع و متنوعی از زمینه های فناوری، از تولید مواد سبک با استحکام بیشتر گرفته تا کاهش زمان رهایش داروهای نانوساختاری در سیستم گردش خون بدن، افزایش ذخیره نوارهای مغناطیسی و فراهم ساختن کلیدهای با سرعت بالا برای رایانه ها برخوردار است.

زمینه تحقیقاتی نانوفناوری یک زمینه بین رشته‌ای بوده و انواع گسترده‌ای از موضوعات، از شیمی کاتالیز نانوذرات گرفته تا فیزیک لیزر نقطه کوانتومی را در برمی گیرد. انگیزه مهمی که موجب پیشرفت این چنین سریع نانوفناوری گردید ابداع دستگاه‌هایی نظیر میکروسکوپ تونل زنی روبشی بوده است که تجسم فکری سطوح مواد در مقیاس نانومتر را امکان پذیر می سازد.

تحصیل در رشته نانو فناوری – گرایش نانو مواد

نانوفناوری با مهندسی مواد ارتباط داشته و باعث به وجود آمدن زمینه های تحقیقاتی جدیدی در این رشته شده است. ساختار مواد در ابعاد میکرومتر و نانومتر، در مهندسی مواد مطالعه می شوند. اصولا در مهندسی مواد ما به دنبال طراحی و ساخت موادی جدید دارای خواص مورد نظر یا بهبود یافته نسبت به قبل و در راستای کاربردها و یا تکنولوژی های تازه تر که در نهایت منجر به مشخصه های ساختاری تازه ای از ماده می‌شود، هستیم. روش های تولید ساختارها و مواد در صنایع مختلف مانند صنایع سرامیک، رنگ، فولاد و غیره در گرایش نانو مواد مورد بررسی قرار می گیرند. با به کار گرفتن نانو فناوری می توان باعث بهبود این روش ها شد و روش هایی با کارایی بیشتر و مواد و ساختارهای جدید با خواص بهتر طراحی و تولید کرد.

• پیشرفت در علوم و مهندسی در مقیاس نانو برای امنیت ملی، رفاه اقتصادی و افزایش کیفیت زندگی ضروری است.
• پیش بینی شده که نانوفناوری، یک نیروی انتقالی بزرگ است که توانایی تغییر جامعه را دارد.
• پیشرفت سریع و مداوم در رشته نانوفناوری ، تقاضا برای دانش تخصصی حرفه ای را تسریع می بخشد.

5

دقیــقه مطالعه

رشته مهندسی مواد (بخش اول: گرایش‌ها، جایگاه، تحصیل، اپلای)

علم مواد شامل پژوهش و تحقیق برای دستیابی به دانش پایه و اساسی در مورد ساختار درو...

افرادی که علاقه به تحصیل در رشته نانو فناوری – گرایش نانو مواد را دارند، باید در آزمون ورودی تحصیلات تکمیلی (دوره های کارشناسی ارشد ناپیوسته) که هر سال برگزار می شود، شرکت کنند. رشته نانوفناوری – گرایش نانومواد در آزمون ورودی کارشناسی ارشد با کد ۱۲۷۳ مشخص شده است. این رشته در دانشگاه های مختلفی تدریس شده که فهرست آن ها به همراه ظرفیت پذیرش آن ها در جدول زیر آمده است.

برنامه درسی (سرفصل) رشته نانوفناوری گرایش نانومواد و تعداد واحدهای آن بر اساس آخرین سرفصل دروس وزارت علوم مطابق با جدول ذیل است.

فرصت های شغلی برای رشته نانو فناوری

برنامه درسی به همراه رئوس مطالب هر درس رشته نانوفناوری گرایش نانو مواد دانشگاه اصفهان جهت مطالعه و آشنایی پیوست شده است.

قابل ذکر است که از سال ۱۳۸۳ تاکنون، ستاد ویژه توسعه فناوری‌ نانو با هدف تشویق و ترغیب محققان به فعالیت در حوزه نانو، از همه پایان‌نامه هایی که با فناوری ‌نانو مرتبط بوده، حمایت کرده است.

مهندسی نانو مواد نقشی اساسی در پیشرفت صنایع جدید و مختلف از جمله صنایع هسته‌ای، انرژی، تکنولوژی پزشکی، هوافضا، نظامی و غیره دارد. به طور کلی، مواد، واحدهای سازنده همه تولیدات بوده و بنابراین مهندسان مواد در گستره وسیعی از صنایع مختلف تولیدکننده مشغول به کار هستند. بسیاری از مهندسان نانومواد در صنایع مربوط به فلزات، قطعات الکترونیکی، تجهیزات صنعتی و غیره کار کرده و نیاز به این مهندسان در کار تولید مواد جدید از جمله نانو مواد به دلیل خواص منحصر به فرد آن ها، در حال افزایش است.

دانش آموختگان رشته مهندسی نانومواد در چه بخش های می توانند فعالیت کنند؟

برای پاسخ به پرسش بالا میتوانید مطلب لینک (بازار کار نانو) را مطالعه فرمایید.

به دلیل اینکه ایران دارای آزمایشگاه های مجهز در زمینه مهندسی مواد و متالورژی است؛ دانش آموختگان این رشته می توانند در صنایع مختلف مانند تجهیزات پزشکی، خودروسازی، گاز، پتروشیمی و غیره در قسمت آزمایشگاه مشغول به کار شوند.

کتاب های بسیاری در زمینه نانو فناوری و گرایش نانو مواد نوشته شده اند که موضوعات مختلف نانوفناوری را بیان کرده‌اند.
در ادامه برای مطالعه بیشتر چندین کتاب از جمله کتاب “مقدمه‌ای بر نانوفناوری” نوشته چالز پی. پول و فرانک جی. اونسز که ترجمه آن نیز توسط دکتر نیما تقوی‌نیا انجام شده و در موسسه انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شریف منتشر شده است، پیوست شده‌اند.

منابع

• – Poole Jr, Charles P., and Frank J. Owens. Introduction to nanotechnology. John Wiley & Sons, 2003.
• – Ernst, Jeremy V. “Nanotechnology education: Contemporary content and approaches.” 2009.
• – A. Minaie, A. Sanati-Mehrizy, P. Sanati-Mehrizy, R. Sanati-Mehrizy. “Nanotechnology in Engineering Education”, ۲۰۱۵
• – Brighthubengineering.com
• – Training.aiau.ir
• – Americanchemistry.com