CPH Theory نظریه سی پی اچ

با توجه به اينکه کاربردهاي فناوري نانو در محيط زيست زياد است و در يك مقاله نمي‌گنجد، آن را در سه بخش مجزا تنظيم كرده‌ايم كه بخش آخر آن به‌زودي در وب‌گاه قرار خواهد گرفت. آنچه از توان‌مندي‌هاي آتيِ فناوري نانو در اين بخش ارائه مي‌شود، به معني آن نيست كه در آيندة بسيار نزديك يا طي يك برنامة زمان‌بندي‌شدة كاملاً مدون قرار است محقق شود، بلكه برخي از اين موارد ممكن است در حال حاضر بسيار دور از دسترس به شمار بيايند. با وجود اين، بايد يادآور شد كه پرواز انسان‌ها در آسمان هم تا دو سدة قبل كاملاً دست‌‌نيافتني به نظر مي‌رسيد و بعدها افراد و مللي در زمينة پرواز پيشتاز شدند كه ايده‌هاي مذكور را جدي‌تر تلقي كردند.

انسان‌ها از گذشته‌هاي دور در آرزوي پرواز در آسمان بودند. اين رؤيا را برادران رايت محقَق كردند.

1. كاربردهاي مواد نانوساختار در حفظ محيط زيست

از نانوساختارهايي مثل پليمرهاي زيستي مي توان براي توليد تراشه‌هاي الكترونيكي استفاده كرد.

پليمر يا مولكول درشت، از اتصال چند ملكول كوچك به وجود مي‌آيد. اين مولكول هاي كوچك بايد پيوندهاي دو يا چندگانه داشته باشند و به اين منظور بايد بتوانند به يكديگر متصل شوند. براي اطلاعات بيشتر به وب‌گاه زير مراجعه كنيد:

http://www.btinternet.com/~chemistry.diagrams/polymer.htm

طبق اطلاعات موجود، براي توليد هر گرم ريزتراشة 32 مگابايتي، به مصرف 850 گرم سوخت فسيلي و مواد شيميايي و 16 كيلوگرم آب نياز است. با استفاده از فرآيندهاي نانو مي‌توان شيوة مرسوم در توليد تراشه‌هاي نيمه‌هادي را تا حد بسيار زيادي بهبود بخشيد. علاوه بر اين، استفاده از فناوري نانو منجر به توليد مواد بي‌خطر به جاي مواد سمي موجود مي‌شود.

نمونة ريزتراشه‌اي که با استفاده از فرايندهاي نانوفناوري به دست آمده است

براي مثال، مانيتورهاي ساخته‌‌شده از مواد نانوساختار بسيار كم‌خطرتر از انواع مشابه ساخته‌شده از لوله‌هاي اشعة كاتدي (كه حاوي مواد سمي‌اند) است و راندمان بالاتري هم دارد. نمايشگرهاي ساخته‌شده از كريستال مايع ضمن كوچك ‌بودن، حاوي سرب نيستند و مصرف انرژي آنها بسيار كمتر از انواع مشابه كاتدي است.‌ علاوه بر اين، استفاده از نانولوله‌هاي كربني در نمايشگرهاي كامپيوتري به كاهش مصرف فلزات سنگين در آنها كمك مي‌كند و از اين طريق از آسيب به محيط زيست مي‌كاهد.

نمايشگرهاي ساخته‌شده از كريستال مايع. اين نمايشگرها به حفظ محيط زيست کمک مي‌كنند

گزارش‌هاي زيادي دربارة استفاده از نانوذرات براي تصفية آلاينده‌هاي زيست‌محيطي ارائه شده است. در صورت استفاده از روش‌هاي متداول براي تصفية حلال‌هاي آلي حاوي تركيبات كلردارمانند تري كلرو اتيلن، همواره مقداري دي كلرو اتيلن و وينيل كلرايد در اثر واكنش‌هاي جانبي ايجاد مي‌شوند كه بسيار مضرند. با استفاده از ذرات دوفلزي نانوساختار (دوفلز با ابعاد نانو) توليد اين‌گونه محصولات جانبيِ نامطلوب عملاً به صفر مي‌رسد. براي آشنايي بيشتر با اين ترکيبات، وب‌گاه‌هاي زير را ببينيد:

نانو ذرات کربني. اين نانوذرات مي توانند انقلابي در فناوري به وجود آورند

علاوه بر موارد فوق، نانوذراتي مانند دي‌اكسيد تيتانيم و اكسيد روي كه به وسيلة نور فعال مي‌شوند، استفاده‌هاي گوناگوني در حذف آلودگي‌هاي آلي از محيط‌هاي مختلف يافته‌اند. اين‌گونه مواد بسيار فراوان و ارزانند و سمّيت آنها ناچيز است. در مورد دي اکسيد تيتانيم و اکسيد روي نشاني هاي زير را ببينيد:

بسياري از محققان علاقه‌مندند تا با دستكاري سطوح ذرات نانوساختار بتوانند آنها را نسبت به نور مرئي حساس کنند. در حال حاضر اين ذرات تنها با کمک اشعة ماوراء بنفش (تنها 5% از نور خورشيد را نور ماوراء بنفش تشكيل مي دهد) حساسيت نشان مي‌دهند. اين امر باعث افزايش حساسيت فتوكاتاليست‌ها و در نتيجه بهبود حذف آلاينده ها و خواص پاک کنندگي سطح مي‌شود.
براي اطلاع بيشتر در مورد فتوکاتاليست ها و ذرات نانوساختار نشاني هاي زير را ببينيد:

علاوه بر اين، ذرات نانوساختار انعطاف‌پذيري زيادي در تصفية آلاينده‌ها دارند. به عنوان مثال، از ذرات نانوساختار براي تصفية فوري خاك، رسوبات، ضايعات جامد، تصفية آب و پسماندهاي مايع استفاده مي‌شود. تحقيقات نشان مي‌دهند كه ذرات دوفلزي نانوساختار مانند آهن ـ پالاديُم،‌ آهن ـ نقره و روي ـ پالاديُم كاربردهاي زيادي در تصفيه و پالايش آلوده‌كننده‌هاي محيط زيست، مانند‌ آفت‌كش هاي كلرينه با منشأ آلي و حلال‌هاي آلي هالوژنه، يافته‌اند.

تجربه نشان داده است كه استفاده از ذرات نانوساختارِ دوفلزي موجب مي‌شود تا كليه هيدروكربن‌هاي حاوي تركيبات كلردار كه بسيار سمي‌اند، به هيدروكربن‌هاي بي‌خطر براي محيط زيست تبديل شوند. به‌علاوه، شواهد بسياري مبيّن اين واقعيت است كه ذرات نانوساختار با پاية آهني، قادر به تجزية آلودگي‌هاي بسيار پايدار همچون تركيبات پركلرات‌ها، نيترات‌ها، فلزات سنگين (نيكل و جيوه) و مواد راديواكتيو مانند دي‌اكسيد اورانيوم‌ هستند.

آلودگي‌هاي ناشي از ترکيبات راديواکتيو را مي توان با استفاده از فناوري نانو برطرف كرد

2. رنگ‌زدايي از آب آشاميدني
رنگ موجود در آب آشاميدني نه‌تنها به خاطر ظاهر آن بايد از آب زدوده شود، بلكه چون اين رنگ‌ها مي‌توانند منشأ توليد تري ‌هالو متان ( مانند CHCl₃) نيز باشند، خطرناك محسوب مي‌شوند. اين ماده هنگام تركيب با كلر موجب تشكيل كلروفرم و ديگر تركيبات هالوژنة مضر و سرطان‌زا مي‌شود. رنگ موجود در آب طبيعي معمولاً ناشي از وجود اسيدهاي معدني با جرم مولكولي 800 تا 50000 gr/mol است. اسيدهاي مذكور در اثر تجزية مواد آليِ موجود در آب حاصل مي‌شوند. اغلب روش‌هاي متداول براي تصفية آب قادر به جداسازي مواد فوق نيستند، ليكن با استفاده از غشاهاي نانو مي‌توان تا 99 درصد اين‌گونه مواد را به‌سهولت از آب جدا كرد‌. پيوند زير را ببينيد:

انسان‌ها براي سلامتي خود احتياج به آشاميدن آب سالم دارند. آب سالم آبي است که نه بو داشته باشد و نه مزه و بايد زلال هم باشد. آيا مي دانيد هزينة تصفية آب آشاميدني چندين برابر هزينه اي است که ما به عنوان آب‌بها مي‌پردازيم؟ تحقيقات نشان مي دهد استفاده از فناوري نانو در تصفية آب، مي تواند هزينه‌هاي تصفيه را تا حدود زيادي کاهش دهد.