[Zohreh Gholami]

1. ریچارد فاینمن، پدر علم فناوری نانو

آن پایین فضای بسیار هست!

فکر می‌کنم کمتر کسی است که آشنایی حتی اندک با فناوری نانو داشته باشد و نام ریچارد فاینمن ، پدر علم فناوری نانو، را نشنیده باشد. ریچارد فاینمن، فیزیک‌دان آمریکایی، در 11 می 1918 (21 اردیبهشت 1297) در شهر نیویورک متولد شد. ریچارد، مدرک کارشناسی خود را در سال 1939 از دانشکده تکنولوژی دانشگاه ماساچوست گرفت و در سال 1942، موفق به دریافت درجه دکتری خود از دانشگاه پرینستون گردید. او ابتدا به عنوان دست‌یار تحقیقاتی در دانشگاه پرینستون، سپس، استاد فیزیک نظری در دانشگاه کرنل، و پس از آن به عنوان استاد فیزیک نظری در انجمن فناوری کالیفرنیا فعالیت نمود. فاینمن در طول عمرش، شناخته‌شده‌ترین دانشمند جهان بود.

فاینمن در علم فیزیک از طریق کتاب‌ها و مقالات‌اش بسیار مشهور شد، وی به ویژه، با سخنرانی تاریخی خود در سال 1959 که در رابطه با فناوری نانو و رویکرد پایین به بالا برای ساخت مواد بود، شهرت بیش‌تری یافت. او در این سخنرانی عنوان کرد که «آن پایین فضای بسیار هست» و توجه همه را به ساخت، دست‌کاری و بهره‌برداری از سطوح اتمی و مولکولی معطوف ساخت. فاینمن اظهار داشت که وقتی دانشمندان توانسته‌اند چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاس‌های کوچک بسازند، ما نیز خواهیم توانست که آن‌ها را کوچک و کوچک‌تر کنیم. وی در واقع اتم‌های طبیعت را هم‌چون لگوهای اسباب‌بازی‌ای فرض کرد که می‌توان آن‌ها را با دست‌کاری، به شیوه‌ی دل‌خواه کنار هم قرار داد و ساختارهای کوچکی با خواص موردنظر تولید نمود. اگرچه در آن زمان این پیش‌بینی‌های فاینمن به نظر تخیلی و غیرعملی می‌نمود، اما امروزه این پیش‌بینی‌ها به حقیقت پیوسته است.

فاینمن هم‌چین از طریق کتاب‌هایی که درباره‌ی خودش نوشت مشهور شد، مانند: «حتما شوخی می‌کنید آقای فاینمن؟» و «چه اهمیتی می‌دهید که مردم چه فکر می‌کنند؟». وی به دلیل پژوهش‌های‌اش در زمینه‌ی الکترودینامیک مولکولی جایزه نوبل فیزیک را در سال 1965 دریافت کرد.



2. ریچارد اسمالی، کاشف فولرن C60


دانشمند شو تا دنیا را نجات دهی!

ریچارد اسمالی  که در 6 ژوئن 1943 در اهایو متولد شد، استاد شیمی، فیزیک و نجوم دانشگاه رایس در ایالت تگزاس بود. وی در سال 1996، به سبب کشف شکل جدیدی از کربن، که فولرن نام گرفت، به همراه رابرت کرل  و هارولد کروتو ، جایزه نوبل شیمی را دریافت نمود.

اسمالی بر روی تشکیل کلاسترهای معدنی و نیمه‌هادی به وسیله تابش اشعه لیزر تحقیق می‌کرد، که رابرت کرل، هارولد کروتو را که به دنبال بررسی اجزای سازنده غبار ستارگان بود، به او معرفی کرد. نتیجه این همکاری، کشف شکل جدیدی از کربن، به نام فولرن بود: توپی توخالی با خواصی بی‌نظیر که متقارن‌ترین مولکول ممکن است.

پس از گذشت نزدیک به یک دهه از این کشف، ساختارهای متنوع فولرن، از جمله متالوفولرن‌ها (فولرن‌هایی که به یک فلز متصل هستند)، ساخته شد. اسمالی هم‌چنین ساختار نانولوله‌های کربنی را شناسایی کرد، و از آن پس، تحقیق بر روی ساخت نانولوله‌های کربنی در حضور کاتالیزور آهن، آغاز گردید. با توجه به این تحقیقات، اسمالی توانست ریاست دانشگاه رایس را برای ایجاد مرکز «علوم و فناوری نانو»، متقاعد سازد. این مرکز، که هم‌اکنون نیز فعال است را می‌توانید در لینک مقابل ببینید: http://smalley.rice.edu

آخرین تحقیقات اسمالی بیش‌تر بر روی نانولوله‌های کربنی، به ویژه ساخت شیمیایی نانولوله‌ها انجام شد. او و گروه‌اش به سبب ابداع روش سایش لیزری، برای تهیه نانولوله‌های کربنی با کیفیت بالا، مشهور شدند.

[Zohreh Gholami]

3. سومیو ایجیما، کاشف نانولوله‌های کربنی

سومیو ایجیما  متولد 2 می 1939، فیزیک‌دان ژاپنی‌ست که از او اغلب به عنوان کاشف نانولوله‌های کربنی یاد می‌شود. اگرچه، گفته می‌شود که اولین تصاویر نانولوله‌های کربنی در اواسط دهه‌ی 1970، توسط اندو  و همکاران‌اش مشاهده شده است. این محققین در مقاله خود گزارش دادند که از طریق پیرولیز بنزن و فروسین در 1000 درجه سانتی‌گراد، گرافیت‌های لوله‌ای شکلی در اندازه نانومتر به دست خواهد آمد.

ایجیما مدرک کارشناسی خود را در رشته‌ی مهندسی، از دانشگاه الکتروارتباطات توکیو دریافت کرد. و در سال‌های 1965 و 1968 به ترتیب مدرک کارشناسی ارشد و دکتری خود را از دانشگاه توهوکو در رشته فیزیک حالت جامد دریافت نمود. در بین سال‌های 1970 و 1982 او بر روی مواد کریستالی و ساخت میکروسکوپ الکترونی با وضوح بالا، تحقیق می‌کرد. ایجیما در سال 1991،‌در حالی که برای شرکت NEC ژاپن کار می‌کرد، نانولوله‌های کربنی را کشف کرد.

خود او درباره‌ی کشف نانولوله‌های کربنی می‌گوید: «در سال 1991، زمانی که بر روی مواد کربنی کار می‌کردم، ساختارهای بسیار نازک و سوزن‌مانندی را در زیر میکروسکوپ الکترونی مشاهده کردم که اساساً شبیه ساختار گرافیت لوله‌شده بود، که من این ماده را «نانولوله‌ی کربنی» نام نهادم.» شکل 1 تصویری از نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره و چنددیواره را نشان می‌دهد که توسط ایجیما مشاهده شده است.

نانولوله‌های کربنی، سومیو ایجیما

وی هم‌چنین می‌گوید: «پس از کشف نانولوله‌های کربنی اولین سوالی که از من پرسیده شد این بود که: چطور شد که شما نانولوله‌های کربنی را کشف کردید؟ و اولین و دم‌دستی‌ترین جواب من این بود: سرندیپیتی . اما پاسخ واقعی من در واقع همان «منطق و اصول» است. منشا این کشف در واقع به تحقیقات قبلی من که از سال 1970 شروع شد، برمی‌گردد. در آن زمان که من دوره‌ی فوق دکترای‌ام را در دانشگاه آریزونا می‌گذراندم، به همراه گروه پروفسور جی. ام. کولی ، بر روی افزایش تفکیک‌پذیری (رزولوشن) و توسعه کاربرد میکروسکوپ‌های الکترونی کار می‌کردیم. در طی این مدت من مواد کربنی و تصویرشان در زیر میکروسکوپ اتمی را بررسی می‌کردم. کارها و تجربیات به دست آمده در طی این مدت سبب شد زمانی که تصویر نانولوله‌های کربنی را به طور اتفاقی دیدم، بتوانم آن را بررسی و تحلیل نمایم.»

در حال حاضر، ایجیما استاد دانشگاه میجیو، محقق ارشد شرکت NEC، مدیر مرکز تحقیقات مواد کربنی و رئیس موسسه فناوری نانو می‌باشد. در این لینک می‌توانید ویدئو سخنرانی بسیار جالب و جذاب سومیو ایجیما درباره‌ی نانولوله‌های کربنی، که در سال 1997، در شرکت NEC برگزار شده است را ببینید.

[Zohreh Gholami]

4. کیم اریک درکسلر، پیش‌رو در ماشین‌های مولکولی

دکتر کیم اریک درکسلر  (متولد 25 آوریل 1955)، از برجسته‌ترین و معروف‌ترین مهندسان آمریکایی در زمینه‌ی نانوفناوری مولکولی  (MNT) بین سال‌های 1970 و 1980 بود. او به دلیل علاقه‌‌‌اش به فضا، در همان سال‌های اولیه‌ی دانشگاه، انجمن مطالعاتی زیست‌گاه‌های فضایی را در دانشگاه ماساچوست تأسیس کرد، و در سال 1977 در رشته‌ی کارشناسی علوم بین‌رشته‌ای فارغ‌التحصیل شد. او تحصیلات‌اش را در مهندسی علم بین‌رشته‌ای ادامه داد و در سال 1979 مدرک کارشناسی ارشد خود را دریافت نمود. در سال 1979، درکسلر به طور اتفاقی سخنرانی هیجان‌انگیز ریچارد  فاینمن در سال 1959 با عنوان «آن پایین فضای بسیاری هست» را دید. او در آن سال، به عنوان محقق در دانشگاه استفورد کار می‌کرد و در همین دوره، بر روی نانوفناوری نیز مطالعاتی را انجام می‌داد و در سال 1981، با نوشتن اولین مقاله‌اش در زمینه‌ی نانوفناوری مولکولی، واژه‌ی «نانوفناوری» را به جهان معرفی کرد. در پایان سال 1991، درکسلر از رساله‌ی دکتری خود با عنوان «محاسبه و ساخت ماشین‌های مولکولی« دفاع نمود.

واژه‌ی نانوفناوری نخستین بار در سال 1974، توسط نوریو تانیگوچی  استاد دانشگاه علوم توکیو ابداع شده بود. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد در ابعاد نانومتر به کار برد. که بعدها درکسلر در کتاب خود تحت عنوان «موتور آفرینش؛ آغاز دوران فناوری نانو»، مجدداً این واژه و نانوفناوری مولکولی را تعریف و توصیف نمود. او سپس با تألیف کتابی تحت عنوان «ماشین‌‌های مولکولی؛ چگونگی ساخت و محاسبات آن‌ها» که در سال 1992، توسط انجمن ناشران آمریکا، به عنوان برجسته‌ترین کتاب علم کامپیوتر معرفی شد، این علم را توسعه داد.

کارهای درکسلر در زمینه‌ی فناوری نانو، توسط برنده‌ی جایزه نوبل «ریچارد اسمالی» مورد انتقاد قرار گرفت. اسمالی ابتدا استدلال کرد که «انگشت‌های چاق» یا همان ابزراهای بزرگ موجود، نمی‌توانند نانوماشین بسازند. و هم‌چنین گفت از آن جایی که نانوماشین‌ها از روی آنزیم‌های شیمیایی شبیه‌سازی شده‌اند، بنابراین؛ نانوماشین‌های درکسلر تنها می‌توانند در محیط آبی کار کنند. درکسلر ثابت کرد که هر دو استدلال نامعتبر می‌باشد؛ و در مورد آنزیم‌ها، در سال 1994، پروفسور کلیبانو  نوشت: «با استفاده‌ از آنزیم در یک حلال آلی بسیاری از محدویت‌ها مرتفع خواهد شد...».

درکسلر و همسر سابق‌اش (کریستین پترسون) در سال 1986، مؤسسه‌ی «فورسایت » را تأسیس کردند، که هدف آن آماده‌سازی جامعه برای آشنایی با پدیده‌های نوظهور در زمینه‌ی فناوری نانو بود. در سال 2005، او به عنوان مشاور ارشد فنی به شرکت نانورکس  پیوست، که در زمینه‌ی مهندسی نرم‌افزارهای مولکولی کار می‌کند. درکسلر در حال حاضر، با موسسه‌ی ساخت مولکولی، در حوزه‌های پژوهشی همکاری می‌کند.

برای اطلاعات بیش‌تر راجع به درکسلر می‌توانید به سایت شخصی او مراجعه نمایید:
e-drexler.com

[Zohreh Gholami]

5 و 6. نائومی هالاس و جنیفر وست، کاشفان نانوپوسته
دکتر نائومی هالاس ، استاد شیمی دانشگاه رایس، در سال 1987، بر روی سولیتون پالس تیره  در شرکت آی‌بی‌ام (IBM)، کار می‌کرد. سولیتون پالس تیره، عبارت است از یک موج ساکن که توسط فیبر نوری منتشر می‌شود و شامل یک وقفه‌ی کوتاه از پالس نور است.  او در اواسط سال 1990 به استخدام دانشگاه رایس درآمد، و اکنون رئیس بخش نانومهندسی آن می‌باشد. او کارش را بر روی نانوپوسته‌هایی از جنس فلزات نجیب، با هسته‌های نیمه‌رسانا یا عایق متمرکز کرد. یک ناپوسته، پوسته‌ای کروی به قطر 100 نانومتر و از جنس فلزات (معمولاً طلا) می‌باشد که هسته‌ای از اتم‌های دی‌اکسید سیلیکون را احاطه می‌نماید.

واحد هالاس در دانشگاه رایس، ویژگی‌های نانوپوسته‌هایی را بررسی می‌نماید که شامل یکی از موارد  زیر باشد:
• درمان بالقوه سرطان، مشابه شیمی‌درمانی، اما بدون خطرات جانبی سمی
• تحلیل سریع و ارزان نمونه‌هایی به کوچکی یک مولکول منفرد

دکتر جنیفر وست، استاد بیومهندسی دانشگاه رایس است، که به سبب پژوهش‌های‌اش در زمینه‌ی ساخت عروق خونی مصنوعی، از طرف مجله‌ «تکنولوژی ریویر»  به عنوان یکی از 100 جوان مبتکر جهان، در سال 2003 معرفی شد. او مدرک کارشناسی خود را در سال 1992 در رشته‌ی مهندسی شیمی از دانشگاه ماساچوست، و در سال 1994، مدرک کارشناسی ارشد خود را در رشته‌ی مهندسی پزشکی از دانشگاه تگزاس، دریافت نمود. وی در دانشگاه تگزاس رشته‌ی مهندسی پزشکی را در مقطع دکترا نیز ادامه داد. یکی از زمینه‌های تحقیقاتی خانم وست، کاربردهای دارویی نانوپوسته‌ها می‌باشد.

خانم وست به همراه خانم هالاس، در دهه 1990 موفق به کشف نانوپوسته‌ها شدند و از آن‌ها برای درمان سرطان بهره گرفتند. در سال 1999، این دو به اتفاق هم، شرکت «نانواسپکترا بیوساینس»  را تأسیس نمودند، که هدف آن پژوهش بر روی نانوذراتی است که در درمان سرطان به کار می‌رود.


 مریم ملک دار

جعبه متن

منبع: تبیان