1 نانوالکترونیک، اپتوالکترونیک و مغناطیسی
اثر تونل زنی ماکروسکوپی نانوذرات، محدودیتهای کوچکسازی دستگاههای میکروالکترونیکی را ایجاد کرده است.در عرض ده سال به حد مجاز خواهد رسید.ایده حل مدارهای نانوالکترونیکی را می توان در حال حاضر به دو دسته تقسیم کرد.یکی استفاده از حالت درهم تنیدگی کوانتومی در فناوری پرتو دو فوتونی در مدار مجتمع ساخته شده با روش فوتولیتوگرافی است و امکان کاهش محدودیت دستگاه به 25 نانومتر وجود دارد.دیگری توسعه مواد جدید برای جایگزینی سیلیکون، با استفاده از دیودهای پروتئینی و نانولولههای کربنی به عنوان سرب و سیمهای مولکولی است.دستکاری تک اتمی یک راه مهم برای شکل گیری دستگاه های مفهومی جدید است.
2 نانوپزشکی و زیست شناسی
از پروتئینها، DNA، Rna گرفته تا ویروسها، همه آنها در محدوده 1 تا 100 نیوتن متر هستند، بنابراین نانوساختارها نیز چیزهای اساسی در پدیدههای زندگی هستند.اندامک ها و سایر واحدهای ساختاری در سلول ها "نانو ماشین هایی" هستند که عملکردهای خاصی را انجام می دهند.سلولها مانند «کارگاههای نانو» هستند و فتوسنتز در گیاهان نمونههای معمولی از «کارخانههای نانو» هستند.اندازه نانوذرات اغلب از سلولها و گلبولهای قرمز خون در موجودات زنده کوچکتر است که فرصتهای جدیدی را برای تحقیقات پزشکی فراهم میکند.
تراشههای زیستی در حال توسعه شامل تراشههای سلولی، تراشههای پروتئینی (تراشههای بیومولکولی) و تراشههای ژنی (یعنی تراشههای DNA) هستند که همگی مزایای یکپارچهسازی، موازیسازی و تشخیص سریع را دارند و به فناوری پیشرفتهای در مهندسی نانوزیستی تبدیل شدهاند.کاربردهای مستقیم در تشخیص بالینی، توسعه دارو و تشخیص ژنتیک انسانی وجود خواهد داشت.پس از کاشت در بدن انسان، افراد می توانند در هر زمان و هر مکان از درمان پزشکی لذت ببرند، و اطلاعات پیش ساز بیماری را می توان در تشخیص دینامیک یافت، که تشخیص و پیشگیری اولیه را ممکن می کند.
نانو بخش به بافت های طبیعی آسیبی نمی رساند یا رسوبات ترومبوز و چربی در عروق قلبی عروقی و عروقی مغز را از بین نمی برد و حتی می تواند از آن برای فاگوسیتوز کردن ویروس ها و کشتن سلول های سرطانی استفاده کند.نوع دیگر نانوموادی است که با استفاده از فعالیت مولکول های زیستی توسعه یافته اند.آنها می توانند به جای استفاده در موجودات زنده در سایر نانوتکنولوژی یا مواد زیستی استفاده شوند.یک نوع نانومواد مناسب برای موجودات زنده است.موادی مانند نانوحسگرهای مختلف برای تشخیص زودهنگام، پایش و درمان بیماری ها استفاده می شود.سیستمهای نانومکانیکی مختلف میتوانند به سرعت محل بیماری را شناسایی کرده و داروها را به روشی هدفمند به ریزساخت تزریق کنند.
3 کاربرد در فناوری دفاع ملی
نانوتکنولوژی تاثیری انقلابی بر حوزه دفاعی و نظامی خواهد داشت.به عنوان مثال: دستگاه های نانوالکترونیکی برای سیستم های آموزش مجازی و تماس بلادرنگ در میدان نبرد استفاده خواهند شد.سیستمهای تشخیص نانو برای سلاحهای شیمیایی، بیولوژیکی و هستهای.نانومواد جدید میتوانند قابلیتهای حمله و حفاظت سلاحهای متعارف را بهبود بخشند.ربات ها می توانند ماموریت های شناسایی و ضربتی ویژه را انجام دهند.صدها نانوماهواره را می توان از یک موشک حامل کوچک پرتاب کرد تا یک شبکه ماهواره ای را بر اساس مدارهای مختلف تشکیل دهد تا هر گوشه از زمین را زیر نظر بگیرد و میدان نبرد را شفاف تر کند.کاربرد نانومواد در فناوری مخفی کاری به ویژه چشم نواز است.
در فناوری رادار Stealth، تهیه مواد جاذب امواج الکترومغناطیسی با فرکانس فوق العاده بالا کلید اصلی است.نانومواد به عنوان نسل جدیدی از مواد مخفی در حال توسعه هستند.
4 تقویت و سفت شدن نانو سرامیک ها
مواد سرامیکی پیشرفته در محیط های خشن مانند دمای بالا و خوردگی قوی نقش غیر قابل جایگزینی دارند.با این حال، شکنندگی یک ضعف غیر قابل حل در مواد سرامیکی است.نانوسرامیکها با ابرپلاستیسیته مانند فلز، کانون توجه در تحقیقات نانومواد هستند.در حال حاضر، تهیه پودرهای نانو سرامیک نسبتاً بالغ است، فرآیندهای جدید و روشهای جدید به طور مداوم در حال ظهور هستند و مقیاس تولید به دست آمده است.روشهای تهیه پودر نانو سرامیک عمدتاً شامل روش فاز گاز، روش فاز مایع، روش آسیاب گلولهای با انرژی بالا و غیره است. روش های فاز مایع شامل روش رسوب شیمیایی، روش هیدرولیز آلکوکسید، روش سل-ژل، روش هیدروترمال و غیره است.
5 کاربرد در کاتالیز
کاتالیزورها در بسیاری از زمینه های شیمیایی و شیمیایی نقش محوری دارند که می توانند زمان واکنش را کنترل کنند، کارایی واکنش و سرعت واکنش را بهبود بخشند.نانوذرات به طور گسترده ای به عنوان کاتالیزور در فوتوکاتالیست های نیمه هادی، به ویژه در تهیه مواد آلی استفاده می شوند.
6. کاربرد در پوشش
به دلیل خاص بودن سطح و ساختار آن، نانومواد دارای خواص عالی هستند که به سختی می توان از مواد عمومی به دست آورد و سرزندگی قوی نشان می دهد.فناوری پوشش سطحی نیز امروزه یک نقطه داغ در جهان است.نانومواد فرصت خوبی برای پوشش سطحی فراهم می کند و کارکرد مواد را بسیار امکان پذیر می کند.با کمک فناوری پوشش سنتی، می توان برای به دست آوردن پوشش سیستم نانو کامپوزیت، نانو مواد اضافه کرد، که جهشی در عملکرد ایجاد می کند و عملکرد پوشش سنتی را اصلاح می کند.نانو پوشش دارای چشم اندازهای کاربردی خوبی است که انقلاب تکنولوژیکی جدیدی را برای فناوری پوشش به ارمغان می آورد و همچنین باعث ترویج تحقیق، توسعه و کاربرد مواد کامپوزیت می شود.
7. کاربرد در سایر مواد شیمیایی خوب
صنایع شیمیایی خوب یک حوزه صنعتی بزرگ با تعداد زیادی محصولات، طیف وسیعی از کاربردها، و بر همه جنبه های زندگی انسان است.برتری نانومواد بدون شک خبر خوبی را برای صنایع شیمیایی خوب به ارمغان خواهد آورد و قدرت منحصر به فرد آن را نشان خواهد داد.نانومواد می توانند نقش مهمی در زمینه های شیمیایی ظریف مانند لاستیک، پلاستیک و پوشش ها ایفا کنند.
علم نانو یک علم نوظهور است که علوم پایه و علوم کاربردی، عمدتاً شامل نانوالکترونیک، نانومواد و نانوبیولوژی را ادغام میکند.قرن بیست و یکم، عصر فناوری نانو خواهد بود.کاربرد نانومواد شامل زمینه های مختلفی است و چشم انداز کاربرد گسترده ای در زمینه های مکانیک، الکترونیک، اپتیک، مغناطیس، شیمی و زیست شناسی دارد.تولد علم و فناوری نانو تأثیر عمیقی بر جامعه بشری خواهد گذاشت و میتوان بسیاری از مشکلات پیش روی انسانها را بهویژه مسائل مهمی مانند انرژی، سلامت انسان و حفاظت از محیط زیست بهطور اساسی حل کرد.نانومواد به ستاره درخشانی در زمینه علم مواد تبدیل خواهند شد و نقشی اساسی در مواد جدید، انرژی، اطلاعات و سایر زمینه ها خواهند داشت.با توسعه مداوم فناوری آماده سازی و اصلاح آن، نانومواد به طور فزاینده ای به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها مانند مواد شیمیایی خوب و تولید دارویی استفاده خواهند شد.