- مواد نانو متخلخل نمونه‌اي از موادي هستند كه در‌حالي‌كه از ملكول‌هاي كوچك دارو ونگه‌داري مي‌كنند، آن‌هاي را به محل موردنظر كه از پيش تعيين شده، انتقال مي‌دهند ...
- روش‌هاي كاتاليز و فيلتراسيون (تصفيه) شيميايي دو مثال برجسته از زمينه هايي هستند كه نانوتكنولوژي همواره در آن‌هاي موثر بوده است ...
- نانوتكنولوژي بازده تبديل انرژي را به كمك استفاده از نانوساختارهايي با پيوستاري از شكاف‌هاي انرژي، افزايش مي‌دهد.
كاربردهاي نانو در پزشكي
در پزشكي و زيست‌شناسي، ويژگي‌هاي منحصر به فرد نانومواد به منظورهاي مختلفي به كار گرفته مي‌شوند. واژه‌هايي نظير نانوتكنولوژي زيست‌داروها، بيونانوتكنولوژي و نانوپزشكي براي توصيف اين دانش تلفيقي به‌كار مي‌روند.
كارآيي ساختارها و مولكول‌هاي زيستي هنگامي كه نانومواد به آن‌ها اضافه مي‌شوند،افزايش مي‌يابد. مقياس اندازه‌ي نانومواد در حدود مقياس ساختارها و مولكول‌هاي زيستي است. بنابراين نانو مواد مي‌توانند براي كاربردها و تحقيقات زيست‌پزشكي هم در محيط‌هاي طبيعي و هم در محيط‌هاي مصنوعي به‌كار گرفته شوند.
تركيب در زمينه‌ي نانومواد و زيست‌شناسي به ايجاد و توسعه‌ي ابزارهاي تشخيصي، عامل‌هاي هم‌سنجي ابزارهاي تحليل، كاربردهاي درمان فيزيكي و حامل‌هاي تحويل دارو و ... منجر شده است..
كل مصرف دارو و نيز عوارض جانبي آن به‌وسيله‌ي جاي‌گزيني مناسب حامل فعال دارو صرفا در موضع درد و محل تمركز بيماري به طور قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. اين دسترسي انتخابي به محل مورد نظر، هزينه‌هاي مادي و نيز رنج‌هاي انساني بسياري را كاهش مي‌دهد. مواد نانو متخلخل نمونه‌اي از موادي هستند كه در‌حالي‌كه از ملكول‌هاي كوچك دارو نگه‌داري مي‌كنند، آن‌ها را به محل موردنظر كه از پيش تعيين شده، انتقال مي‌دهند.
روش ديگري براي كاهش مصرف دارو به‌كارگيري سيستم‌هاي الكترومكانيكي كوچك است.هدف از بكارگيري اين سيستم‌ها، آزاد كردن فعال داروهاست. مثلا از اين روش براي درمان سرطان به‌وسيله‌ي نانوذرات آهن يا پوسته‌هاي طلا استفاده‌مي‌شود.
نانوتكنولوژي مي‌تواند به بازتوليد و نيز بازسازي بافت‌هاي تخريب شده و معيوب كمك كند. اين كار توسط «مهندسي بافت» انجام مي‌شود. مهندسي بافت به زودي جاي‌گزين درمان‌هاي متعارف امروزي نظير پيوند عضو، القاء مصنوعي و .. مي‌شود.
بخشي از عمليات مهندسي بافت استفاده از نانومواد براي تكثير سلول‌هاي برانگيخته به روش مصنوعي است.
بايد توجه كرد كه راه‌بردها و دستاوردهاي مهنديسي بافت، بايد در چارچوب موازين اخلاقي قرار داده شود. به همين منظور بحث‌هاي گسترده‌اي در سطح بين‌المللي مطرح است و به تدريج قوانين متعددي در اين زمينه به تصويب مي‌رسد.
كاربردهاي نانو در شيمي
روش‌هاي كاتاليز و فيلتراسيون (تصفيه) شيميايي دو مثال برجسته از زمينه هايي هستند كه نانوتكنولوژي همواره در آن‌هاي موثر بوده است.
همان‌طور كه مي‌دانيم تركيب مواد مختلف،فر‌اورده‌هاي جديدي با ويژگي‌هاي متفاوت شيميايي ( و اگر بتوانيم فرآيند واكنش را به نوعي كنترل كنيم موادي با ويژگي‌هاي متفاوت و مناسب )توليد مي‌كند.
بنابراين به اين معنا شيمي در حقيقت با دانش نانو ارتباطي نزديك دارد.
به طور مختصر، شيمي نانومواد جديدي توليد مي‌كند. به يك معني همه‌ي تركيبات شيميايي مي‌توانند توسط نانوتكنولوژي توضيح داده شوند.
سودمندي استفاده از نانومواد به عنوان كاتاليزگرهاي شيميايي به‌دليل نسبت بزرگ سطح به حجم اين مواد است. نانوذرات مي‌توانند در كاتاليز در سلول‌هاي سوختي، مبدل‌هاي كاتاليك و حتي ابزارهاي كاتاليز نوري به‌كار گرفته شوند.
نانوشيمي در فرآيند تصفيه فاضلاب‌ها، تصفيه‌ي هوا، در دستگاه‌هاي ذخيره‌سازي انرژي و ... نقش مهمي بازي مي‌كند.
روش‌هاي مكانيكي و شيميايي مي‌توانند براي تكنيك‌هاي تصفيه مورد استفاده قرار گيرند. يكي از اين مراحل تصفيه استفاده از غشاهايي با سوراخ‌هايي به اندازه‌ي مناسب است، به‌وسيله‌ي اين روش مايع در ميان غشا فشرده مي‌شود. غشاهاي نانومتخلخل براي تصفيه‌ي مكانيكي مي‌توانند از نانولوله‌ها تشكيل شوند و منافذي بسيار كوچك، حتي كوچك‌تر از 10 نانومتر داشته باشند.
اساسا نانو تصفيه براي تفكيك يون‌ها و جداسازي سيالات به‌كار گرفته مي‌شود.
نانوذرات مغناطيسي روشي كارآمد و موثر براي زدودن آلاينده‌هاي فلزهاي سنگين از فاضلاب‌ها به كمك استفاده از شگرد جداسازي مغناطيسي است.
استفاده از ذرات نانومغناطيس، بازده جذب آلاينده‌ها را افزايش مي‌دهد و نسبت به روش‌هاي سنتي تصفيه، ارزان‌تر است.
كاربردهاي نانو در انرژي
پيشرفته‌ترين طرح‌هاي نانوتكنولوژي كه به نوعي به انرژي مربوط‌اند عبارت‌اند از:
ذخيره‌سازيف تبديل، توليد بهينه بوسيله‌ي كاهش آهنگ فرآيندها و مواد، صرفه‌جويي انرژي (به عنوان مثال به وسيله‌ي عايق‌سازي گرمايي بهتر) و منابع انرژي تجديدپذير پيشرفته.
روشي عملي براي كاهش مصرف انرژي،عايق‌بندي بهتر سيستم‌هاست.
اين كار با استفاده از سيستم‌هاي كارآمدتر سوخت و روشنايي، استفاده از مواد سبك‌تر با استحكام بيشتر در صنعت حمل و نقل و ... قابل حصول است.
لامپ‌هاي متداول امروزي صرفا حدود 5 درصد انرژي الكتريكي را به نور تبديل مي‌كنند. دستاوردهاي نانوتكنولوژي نظير ديودهاي گسيل نوري (LED) به كاهش شديد مصرف انرژي در وسايل روشنايي زا مي‌انجامد.
| افزايش كارآيي توليد انرژي |
بهترين سلول‌هاي خورشيدي امروزي لايه‌هايي از چندين نيمه‌رساناي مختلف است كه روي هم قرار دارند و به اين ترتيب نور با انرژي‌هاي مختلف (بسامدهاي مختلف) را جذب مي‌كنند.
اين سلول‌ها ، صرفا از 40 درصد انرژي خورشيدي استفاده مي‌كنند.
نانوتكنولوژي بازده تبديل انرژي را به كمك استفاده از نانوساختارهايي با پيوستاري از شكاف‌هاي انرژي، افزايش مي‌دهد.
ميزان بازده موتور احتراق داخلي حدود 30 درصد تا 40 درصد در لحظه است.
نانوتكنولوژي مي‌تواند اين بازده را به‌وسيله‌ي طراحي كاتاليزگرهاي ويژه‌اي با بيشينه سطح ممكن افزايش دهد.
| استفاده از سيستم‌هاي انرژي دوست‌دار محيط |
سلول‌هاي سوختي كه توان خود را از سوخت هيدروژن تامين مي‌كنند نمونه‌اي از چنين سيستم‌هايي هستند.
اين سلول‌ها بر مبناي استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير توليد شده‌اند (البته به طور ايده‌آل).
نانوتكنولوژي مي‌تواند در كاهش بيشتر آلاينده‌هاي توليد شده در موتورهاي احتراق نقش موثري داشته باشد. اين كار توسط فيلترهاي نانومتخلخل، يا با پوشش كاتاليزوري روي ديواره‌هاي سيلندر و يا با نانوذرات كاتاليزوري به عنوان ماده افزودني به سوخت، انجام مي‌شود.
به خاطر چگالي انرژي نسبتا پايين باتري‌ها، زمان كاركرد آن‌هاي محدود است. بنابراين آن‌ها به تعويض يا شارژ مجدد نياز دارند.
به كمك صنعت نانو مي‌توان باتري‌هايي با ظرفيت انرژي بالاتر يا باتري‌هايي قابل شارژ و يا حتي ابرخازن‌هايي با ميزان شارژكنندگي بيشتر – كه از نانو مواد در آن‌ها استفاده مي‌شود – طراحي و توليد كرد.