saeid online

نانو فناوری

نانو بخشی از آینده نیست بلکه همه آینده است.

فناوری نانو روی گستره 1 تا 100 نانومتر از اندازه‌ها کار می‌کند. به عبارت دیگر، نانوفناوری شامل پردازش، جداسازی، ترکیب و تجزیه مواد در حد یک اتم یا یک مولکول است. اهمیت این گستره، ویژگیهای دیگرگون و تازه‌ای است که مواد از خود نشان می‌دهند. این تغییر ویژگیها از تغییر قوانین فیزیکی حاکم بر این اندازه ناشی می‌شوند که با مکانیک آماری و کوانتوم شرح داده می‌شوند.
بیشتر نانوذرات که به طور تجاری به کار می‌روند، به شکل پودر خشک یا مایع می‌باشند. البته نانوذرات آمیخته‌شده در یک محلول آلی یا آبی به شکل suspention یا خمیری‌شکل نیز وجود دارند. این ذرات ساختارهای گوناگونی از کروی گرفته تا فلسی، ورقه‌ای، شاخه‌ای، لوله‌ای، میله‌ای و... دارند.
عناصری که از خود در اندازه نانومتری ویژگیهای متفاوتی نسبت به مقیاس بزرگتر نشان می‌دهند، به عنوان عناصر پایه شناخته می‌شوند. بدین جهت است که نانوفناوری را فناوری عناصر پایه نیز می‌نامند. از مهمترین این عناصر عبارتند از نانوذرات مانند نانوذرات طلا، نقره و مس، نانوسیمها، نانونقطه‌ها و نانولوله‌های کربنی.
دو روش کلی برای ساخت نانومواد وجود دارد:
روش بالا به پایین (top-down): در این روش، مواد در اندازه بزرگ و به شکل توده‌ای با روشهایی مانند لیتوگرافی اصلاح و شکل داده می‌شوند. مانند تراشیدن مجسمه از  یک تخته سنگ.
روش پایین به بالا (bottom-up): در این شیوه با استفاده از چیدن اتمها و مولکولها در کنار هم ساختار دلخواهه را می‌سازند. مانند بنا کردن ساختمان از آجر و مصالح.
ویژگیهای نانوذرات
با گذر از میکروذرات به نانوذرات، برخی از ویژگیهای فیزیکی تغییر می‌کنند که دو مورد مهم از آنها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمروی اثرهای کوانتومی.
افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازه ذره رخ می‌دهد، رفتار اتمهای سطحی را به رفتار اتمهای درونی چیره می‌کند. این پدیده بر ویژگیهای ذره در حال انزوا و بر برهم‌کنش آن با دیگر مواد اثر می‌گذارد. افزایش سطح، واکنش‌پذیری نانوذرات را به شدت افزایش می‌دهد زیرا شمار ملکولها یا اتمهای موجود در سطح در مقایسه با شمار اتمها یا ملکولهای موجود در توده نمونه بسیار زیاد است، به گونه‌ای که این ذرات تمایل شدیدی به کلوخه‌ای شدن دارند. برای مثال نانوذرات فلزی به محض تماس با هوا به سرعت اکسید می‌شوند. بنا بر این برای پیش‌گیری از واکنشهای بیشتر، یک پایدارکننده که از سایش، فرسودگی و خوردگی نانوذرات جلوگیری می‌کند، به آنها افزوده می‌شود.
مساحت سطحی زیاد، عامل کلیدی در بهبود کارایی کاتالیزورها و ساختارهایی همچون الکترودها می‌باشد. با استفاده از این ذرات در تولید نانوکامپوزیت‌ها، پیوندهای شیمیایی قویتری بین ماده زمینه و ذرات تشکیل می‌شوند. افزون بر این، افزایش سطح ذرات، فشار سطحی را کاهش می‌دهد و منجر به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتمهای ذرات می‌شود. تغییر در فاصله بین اتمهای ذرات و نسبت سطح به حجم بالا در نانوذرات، بر ویژگیهای ماده تاثیر می‌گذارد. تغییر در انرژی آزاد سطح، پتانسیل شیمیایی را تغییر می‌دهد که این پدیده بر ویژگیهای ترمودینامیک ماده مانند نقطه ذوب اثر می‌گذارد.
به محض آن که ذرات به اندازه کافی کوچک شوند، رفتار مکانیک کوانتومی از خود نشان می‌دهند. ویژگیهای نقاط کوانتومی مثالی از این دست است، نقاط کوانتومی کریستال‌هایی در اندازه نانو می‌باشند که از خود نور نشر می‌کنند. انتشار نور توسط این نقاط در پزشکی کاربردهای فراوانی دارد. این نقاط گاهی اتمهای مصنوعی نیز نامیده می‌شوند چون الکترونهای آزاد آنها مشابه الکترونهای اتمی، حالات گسسته و مجازی از انرژی را پر می‌کنند.
کوچکتر بودن اندازه نانوذرات از طول موج بحرانی نور، آنها را نامرئی و شفاف می‌نماید. این ویژگی سبب شده است تا نانوذرات برای مصارفی چون بسته‌بندی، مواد آرایشی و روکشها مناسب باشند.
نانو مواد، رفتار متفاوت و کنترل‌نشده‌ای از خود نشان می‌دهند. برای مثال فلزها، سخت‌تر و سرامیک نرم‌تر می‌شود.
نانوفناوری، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستمهای جدید با کنترل سطوح ملکولی و اتمی و استفاده از ویژگیهایی است که در آن سطوح خود را نشان می‌دهند. نانوفناوری رویکردی جدید در همه رشته‌هاست. کاربردهای گسترده این فناوری به همراه پیامدهای اجتماعی، سیاسی و حقوقی، آن را به عنوان یک زمینه فرا رشته‌ای و فرابخشی مطرح نموده است.
هر چند آزمایشها و پژوهشهای نانوفناوری از ابتدای دهه 80 قرن بیستم به طور جدی پیگیری شد، اما پیامدهای تحول‌آفرین و باورنکردنی نانوفناوری در روند پژوهش و پیشرفت سبب شد که نگاه همه کشورهای بزرگ به این موضوع کشیده شود و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهمترین اولویتها در دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند.

زمینه‌های کاربردی نانوفناوری
1) تولید مواد و فراورده‌های صنعتی:
نانوفناوری تغییر بنیانی مسیری است که در آینده موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امکان ساخت نانوبلوکهای ساختمانی با اندازه و ترکیب به دقت کنترل‌شده و سپس چیدن آنها در ساختارهای بزرگتر که دارای ویژگیهای و کارکرد بی‌همتا  باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آنها، پدید می‌آورد. پژوهشگران می‌توانند ساختارهایی از مواد ایجاد کنند که در طبیعت نیستند و شیمی مرسوم نیز نمی‌تواند آنها را بسازد.
2) پزشکی و بدن انسان:
رفتار مولکولی در مقیاس نانو سامانه‌های زنده را اداره می‌کند. یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی رایانه‌ای، همگی به آن سو در حال گرایش هستند. فراتر از آسان شدن استفاده بهینه از دارو، نانوفناوری می‌تواند مسیرهایی برای رهایش دارو (Drug Delivery) تهیه کند، که به‌ شیوه شگفت‌آوری توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد.
با فناوری نانو می‌توان مواد زیست‌سازگار با کارایی بالا ساخت و آنها را برای امور تشخیصی (مانند ذرات کوانتومی که برای مرئی‌سازی به کار می‌روند.) درون سلولها وارد نمود.
به وسیله نانوفناوری و افزایش توان محاسباتی، ترسیم وضعیت شبکه‌های درشت‌مولکولی در محیطهای واقعی ممکن می‌شود. این گونه شبیه‌سازیها برای بهبود قطعه‌های کاشته‌شده زیست‌سازگار در بدن و کشف فرآیند دارو لازم است.
3) دوام‌پذیری منابع کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک:
نانوفناوری به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی و کاهش آلودگی خواهد انجامید. همچنین فناوریهای نوین، امکان بازیافت و استفاد دوباره از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند کرد.
همان طور که می‌دانید ورود نسل اول فناوریها به کشاورزی، در چند دهه گذشته منجر به وقوع انقلاب سبز و گذر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته گردید. در این دوره کیفیت و کمیت کالاهای کشاورزی افزایش چشمگیری داشت که البته در کنار آن، استفاده بی‌رویه از منابع مشکلاتی را نیز در پی داشت.
اکنون با گذشت سالها از وقوع انقلاب سبز و کاهش دوباره رشد تولیدات کشاورزی نسبت به رشد جمعیت، لزوم به کارگیری فناوریهای جدید در کشاورزی بیش از هر زمان دیگری آشکار شده است. در این میان، فناوری نانو به عنوان یک فناوری بین‌رشته‌ای و پیشتاز، به خوبی جایگاه خود را در علوم کشاورزی و صنایع وابسته آن نشان داده است. نانوفناوری کاربردهای گسترده‌ای در همه مراحل تولید، فراوری، نگهداری، بسته‌بندی و انتقال تولیدات کشاورزی دارد و افزایش کمیت و کیفیت تولید در کنار محیط زیست پاک را تضمین می‌کند.

برخی کاربردها
بسیاری از نانومواد به دلیل هزینه بالای تولید همچنان وارد بازار نشده‌اند و بسیاری از آنها در صنایع بزرگ مانند نفت و تولیدات نظامی به کار می‌روند.
این روزها از جمله مهمترین کاربردهای نانوفناوری را می‌توان کاربرد وسیع نانومواد برشمرد. نانومواد جدیدی مانند نانولوله‌های کربنی که استحکام بالایی دارند، پس از کشف شدن در دهه 80 میلادی به سرعت جایگاه خود را در صنایع گوناگون باز کردند. این ساختار یگانه دارای ویژگیهای مفیدی همچون فیلتراسیون بالا و رسانش الکتریکی مناسب است و روز به روز بر دامنه کاربرد آنها افزورده می‌شود.
از سوی دیگر، برخی نانومواد در مقایسه با اندازه بزرگ خود ویژگیها و کاربرد متفاوت پیدا کرده‌اند، برای مثال نانوذرات طلا افزون بر آن که رنگ متفاوتی دارند، به شدت فعال هستند و به عنوان کاتالیزور در صنایع نفت به کار برده می‌شوند.
برخی نانومواد به دلیل اندازه کوچکشان با ساختارهای زنده برهمکنش دارند و به عنوان نانودارو و مواد ضد عفونی‌کننده به کار می‌روند. مانند نانوذرات نقره که در ساختارهای ضد باکتری جدید کاربرد گسترده پیدا کرده‌اند. 
همچنین ساختارهای نانومتری کاربرد گسترده‌ای در الکترونیک پیدا کرده‌اند به گونه‌ای که در یک تراشه core2 بیش از 700,000,000 ترازیستور وجود دارد.
نانو سیالات: از سالها پیش که سیالات برای انتقال گرما به کار می‌روند، معلوم شده بود که با افزودن ذرات جامد معلق به سیال پایه، انتقال گرما افزایش می‌یابد. چون ضریب رسانش گرمایی این ذرات، صدها مرتبه از سیالات پایه بیشتر است. این ذرات جامد می‌توانند فلزی، غیرفلزی یا پلیمری ‌باشند.
با وجود افزایش انتقال گرما توسط ذرات میکرومتری افزوده‌شده به سیال پایه،‌ مشکلاتی همچون ته‌نشینی ذرات (Sedimentation)، ساییدگی (Erosion)، گرفتگی لوله‌ها (Fouling) و افت فشار در مجرای سیال (pressure drop of the flow channel) نیز وجود دارند.
با به کارگیری نانوذرات جامد امکان غلبه بر این مشکلات فراهم شده است.
روشهای تولید نانوسیال:
1) روش دو مرحله‌ای (Two-step process)
در مرحله نخست این روش، نانوذرات به صورت یک پودر خشک و توسط کندانس نمودن با یک گاز بی‌اثر تولید می‌شوند و سپس در سیال پخش می‌گردند.
از معایب این روش تجمع نانوذرات در اثر چسبندگی آنها به همدیگر است.
2) روش تک مرحله‌ای (Single-step process)
در این روش از یک مرحله که تبخیر مستقیم است استفاده می‌گردد. مزیت این روش آن است که تجمع ذرات در اثر چسبندگی کاهش می‌یابد.
افزایش پایداری ذرات معلق جامد با بهره‌گیری از ویژگیهای سطحی ذرات معلق و نیز پیش‌گیری از ایجاد خوشه ذرات، به سه روش عمده انجام می‌شود:
1- تغییر میزان PH 2- استفاده از سورفکتانت‌ها (surface activators) و 3- استفاده از لرزشهای فراصوت (ultrasonic vibration)

کاربردهای دیگر
نانوموادها فقط شامل نمونه‌های آشنا همچون باکی‌بال‌ها، نانولوله‌های کربنی، سلنید کادمیم (CdSe) و نقاط کوانتومی نیستند؛ بلکه شامل طیف گسترده‌ای از فلزها و اکسیدهای فلزی، سولفیدها، فلوئوریدها، کربنات‌ها، سیلیکات‌ها و چندین دسته مواد دیگر نیز می‌شوند. به کار گیری نانولوله‌های کربنی در بافتها و نانوذرات روی یا اکسید تیتانیم در صفحه‌های خورشیدی تنها بخشی از این کاربردهای فراوان است.
از نخستین باری که نسل بشر مواد مصنوعی را ساخت، افزودن مواد ریز به ماده زمینه یکی از روشهای مرسوم برای تغییر ویژگیهای مواد بوده است. ذرات افزودنی که نخستین بار به کار رفتند بزرگتر از نانو بودند. پس اولین کاربرد نانوذرات می‌تواند در تولید نانوکامپوزیت‌ها باشد. با به کارگیری نانوذرات در نانوکامپوزیت‌ها بسیاری از ویژگیهای نوری، الکترونیکی، مغناطیسی، شیمیایی و گرمایی آنها تغییر می‌کند. توان یک آهنربا با افزایش سطح مقطع در واحد حجم، افزایش می‌یابد. نشان داده شده است که مغناطیسهای ساخته‌شده بر پایه نانوذرات ایتریم- ساماریم- کبالت، به دلیل سطح مقطع بسیار زیاد آنها، ویژگیهای مغناطیسی غیر عادی دارند. برخی کاربردهای این آهنرباهای پر قدرت ساخته‌شده از خاکهای نادر عبارتند از: زیردریاییهای آرامتر، مبدلهای خودرو، موتورهای کشتی، دستگاههای تجزیه‌ای بسیارحساس و دستگاههای عکس‌برداری تشدید مغناطیس (MRI) در پزشکی.
به تازگی در ساخت شیشه‌های ضد آفتاب از نانوذرات اکسید روی استفاده شده است. استفاده از این ماده افزون بر افزایش کارایی این گونه شیشه‌ها، عمر آنها را نیز چند برابر می‌کند. از نانوذرات همچنین در ساخت انواع ساینده‌ها، رنگها، کاتالیزورها، لایه‌های بسیار مقاوم برای شیشه‌ها و عینکها (ضدجوش و نشکن)، کاشیها، و در و پنجره استفاده می‌شود. پوششهای ضد نوشته برای دیوارها و پوششهای سرامیک برای افزایش استحکام سلولهای خورشیدی نیز با استفاده از نانوذرات تولید شده‌اند.

نمونه‌هایی از به کارگیری نانوفناوری در سامانه‌های دفاعی – امنیتی
1) نانومواد: نانومواد، مواد جدید و سبک با مقاومت کششی بالا و عمر چند برابر مواد متداول هستند که از نانوکامپوزیت‌ها و نانوروکشها به عنوان دسته‌ای از این مواد می‌توان نام برد.
1-الف) نانو کامپوزیت‌ها و نانو فایبرگلاس
به طور کلی کامپوزیت‌ها از ماده زمینه و ماده دیگری به نام تقویت‌کننده ساخته شده‌اند که این امر به این مواد تنوع‌پذیری می‌بخشد. برخی از نانوکامپوزیت‌ها ترکیبی از نانوالیاف محکم کربن و الیاف محکم کولار یا پلاستیکهای مقاوم در برابر خوردگی هستند که بسیار بهتر از فولاد و آلومینیوم عمل می‌کنند. نانوکامپوزیت‌های پیشرفته در بسیاری از اشیاء روزمره مانند بدنه قایقها، چوبهای ماهی‌گیری و راکتهای تنیس به کار رفته‌اند. همچنین در هواپیماهای ترابری، بالگردها، جنگنده‌ها، موشک‌اندازها و ماهواره‌ها گسترش درخور توجهی داشته‌اند.
استفاده از آهن‌آلات به دلیل هزینه‌های بالا، وزن زیاد و خوردگی مقرون به صرفه نیست. نانوکامپوزیت‌ها افزون بر استحکام خوب، سبکی و قیمت ارزان عمر مفید قطعه را افزایش می‌دهند. جایگزینی نانوکامپوزیت‌های سرامیک و پلاستیک در قطعه‌های مکانیکی و بدنه خودروها و اجسام پرنده مانند موشک کاهش مصرف سوخت، افزایش عمر مفید، افزایش برد و پنهان ماندن از دید رادار را در پی دارد. دیده شده است که افزایش نانوذرات اکسید آلومینیم به نیکل، موجب می‌شود تا مقاومت کششی آن 5/2 برابر فولاد شود. آلومینیوم تقویت‌شده با الیاف شیشه این امید را ایجاد کرده است که بدنه هواپیماهای آینده 15 تا 28 درصد سبکتر از هواپیماهای امروزی ساخته شوند. این در حالی است که با دو برابر کردن اندازه هواپیمایی که از مواد سنتی ساخته شده باشد، وزن آن سه تا چهار برابر افزایش می‌یابد. در این ماده جدید، نانو الیاف شیشه در دماهای بالا بین صفحه‌های آلیاژ آلومینیوم پرس شده‌اند.
در آینده با پیشرفت فناوری تولید انبوه نانولوله‌های کربنی دراز، این ماده با یک ششم وزن فولاد و 50 برابر مقاومت کششی آن، جایگزین این فلز قدیمی می‌شود و موجب دگرگونی در کل زندگی خواهد شد. البته نه در آینده دور که هم اکنون این نانولوله‌ها برای ساخت کامپوزیت‌های سبک، مقاوم و رسانای الکتریسته به شکل نه چندان دراز ولی هم‌راستا برای ترکیب با پلاستیکها به کار می‌روند؛ البته پیش از تولید تجاری ارزان، می‌توان از این نانولوله‌ها برای مصارف نظامی که کیفیت بر قیمت غلبه دارد، سود جست.
فایبرگلاس با ساختار شبکه‌ای (تار و پودی) استحکام زیادی دارد. در این مواد، الیاف شیشه به صورت تارهای نازک، در شرایط ویژه و به روشهای متفاوت به هم بافته می‌شوند؛ رایجترین آنها الیاف بافته‌شده به صورت حصیری و الیاف سوزنی است. نانو فناوری با ایجاد آرایش تار و پودی بین مولکولها، نانوفایبرگلاس‌های بسیار محکم و سبکی پدید می‌آورد که نسبت به مواد امروزی برتری بسیاری دارند. این مواد در کشتیهای مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریاییها کاربردهای فراوانی دارند.
1-ب) نانو روکشها
لایه‌ای نازک از نانو روکشها را می‌توان روی سطوح فلزی یا پلاستیکی نشاند و مقاومت سایشی و ضربه‌ای آنها را افزایش داد. از جمله کاربردهای نظامی نانو روکشها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- ساخت و طراحی لباسهای ضد گلوله و ضد آتش
- به کار بردن روکشهایی از جنس نانو اکسیدهای فلزی برای تعمیر قطعات فرسوده یا زنگ‌زده.
- ساخت کلاههای جنگی با مقاومت گرمایی بالا.
2) نانو پودرها
نمونه‌هایی از کاربردهای نانوپودرها به شرح زیر است:
- به دلیل هم‌اندازه بودن پودرهای نانویی با طول موج نور مرئی، این طول موج را با درخشندگی بسیار زیادی منتشر می‌کنند. مانند نانو پودرهای طلا که فلورسانی آن بیش از ده برابر حالت معمولی است، بنا بر این در منورها یا موادی که پراش شدید طیف خاصی از نور مرئی یا مادون قرمز لازم است، می‌توان از نانو پودرهای فلزی از جمله طلا استفاده کرد. همچنین می‌توان رنگهای بر پایه نانوپودر را به جای رنگهای آلی به کار برد و هواپیماها که با فرسایش در سرمای شدید ارتفاعات رو به رو هستند را رنگ‌آمیزی نمود.
- آلومینیوم در صورت واکنش با اکسیژن، چهار برابر هیدرازین انرژی آزاد می‌کند؛ ولی این واکنش گرمایی به دلیل کمبود سطح، احتراق شدیدی ندارد. اما نانوپودر آلومینیوم کامل می‌سوزد و انرژی بالایی آزاد می‌کند و می‌توان در سوختهای جامد یا مایع موشکها، آن را به کار برد. از سوی دیگر، با توجه به سرعت واکنش احتراق، اکسنده کمتری لازم است.
نانو پودرهای فلزی را می‌توان نسل بعدی مواد انفجاری دانست.
توضیح بیشتر درباره نانو پودرها:
پودرها ذرات ریزی هستند که از خُرد کردن قطعات جامد و بزرگ، یا ته‌نشین شدن ذرات جامد معلق در محلولها به دست می‌آیند. بنا بر این، نانوپودرها را می‌توان مجموعه‌ای از ذرات دانست که اندازه آنها کمتر از 100 نانومتر است. نانوپودرها را مانند نانوموادهای دیگر می‌توان به دو روش پایین به بالا یا بالا به پایین تولید کرد. در روش بالا به پایین، قطعه از اندازه‌های بزرگ انتخاب می‌شود و آن‌قدر خُرد می‌شود تا به اندازه‌های نانو برسد. در روش پایین به بالا، اتمها دانه به دانه کنار هم چیده می‌شوند تا یک ساختار نانومتری به دست آید.
کاربردهای نانوپودرها
الف. پوشش‌دهی
وقتی مقداری پودر روی یک سطح ریخته می‌شود، می‌تواند تمام سطح را بپوشاند. برای مثال اگر روی زمین پودر گچ پاشیده شود، هنوز فضاهای خیلی ریزی بین پودرها وجود دارد و پوشش یکپارچه نیست. ولی اگر مقداری آب به گچ افزوده شود و سپس آب آن توسط گرما خشک شود، ذرات پودر به هم می‌چسبند و یک پوشش یکدست روی سطح پدید می‌آید. پوشش‌دهی توسط نانوپودرها نیز بر همین پایه است، یعنی پودرها را با شدت به سطح می‌پاشند و بعد توسط یک عامل اضافه‌شونده (گاز اکسیژن یا آرگون که همان نقش آب را در مثال گچ بازی می‌کنند.) و گرما، این ذرات را به هم می‌چسبانند تا یک پوشش یکپارچه روی سطح ایجاد شود. پوشش روی داشبورد خودرو به این روش است.
ب. ساخت قطعات
ذرات پودر میل زیادی دارند که مانند براده‌های آهنربا به هم بچسبند. از طرفی این میل با اعمال فشار به پودر و افزایش دما به‌شدت افزایش می‌یابد. بنا بر این، با اعمال فشار و دما می‌توان پودرها را آن‌قدر به هم فشرد تا به هم بچسبند و یک قطعه را تولید کنند. این روش بیشتر برای تولید قطعه‌های با شکل‌های پیچیده به کار می‌رود.
(این پدیده به طور طبیعی در نمک طعام رخ می‌دهد. اگر مقداری نمک طعام درون یک نمکدان باقی بماند، پس از مدتی ذرات نمک به هم می‌چسبند و نمکدان دیگر نمک نمی‌پاشد. بنا بر این، باید به نمکدان چند ضربه وارد کنیم تا ذرات از هم جدا شوند.)
ج. استفاده در کرم‌ها
نانوپودرها ذراتی با قطر یک تا 100 نانومتر هستند. وقتی این ذرات در ساخت کرم به کار می‌روند، چون قطر کوچکی دارند، تابشهای زیان‌آور نور خورشید را که طول موج‌های بزرگتر از صد نانومتر دارند از خود عبور نمی‌دهند ولی نور مرئی را از خود عبور می‌دهند. در این حالت کرم ساخته‌شده هم شفاف است و هم تابشهای زیان‌آور را از خود عبور نمی‌دهد.
د. شناسایی آلودگیها
ذراتی که نانوپودرها را تشکیل می‌دهند، با استفاده از ویژگیهای سطحی خود، وقتی به یک محلول حاوی آلودگی (مانند باکتری، سلول سرطان‌زا و...) افزوده ‌شوند، روی آلودگی‌ها می‌چسبند و در اثر واکنش با آنها تغییر رنگ می‌دهند. البته هر ذره کوچکتر از آن است که تغییر رنگ آن دیده شود، اما تغییر رنگ مجموعه‌ این ذرات، آلودگی‌ها را قابل شناسایی می‌کند.
در فیلم زیر که به عنوان مثالی از کاربرد نانوپودرها آورده شده است، ذرات نانوساختار سیلیکون در محلول، قطره‌های روغن را شناسایی می‌کنند و با نفوذ مقداری از مایع به درون حفره‌های آنها، تغییر رنگ می‌دهند.
3) نانو حسگرهای مولکولی
با پیشرفت دانش در دنیا و پیدایش تجهیزات الکترونیک، نیاز به ساخت حسگرهای دقیقتر، کوچکتر و دارای تواناییهای بیشتر احساس شد. بالا بردن حساسیت، بهره و دقت این حسگرها به کشف مواد و ابزارهای جدید نیاز دارد.
نانوحسگرها، حسگرهای نانومتری هستند که به خاطر کوچک بودن از دقت و واکنش‌پذیری بسیار بالایی برخوردارند به طوری که حتا نسبت به حضور چند اتم از یک گاز هم واکنش نشان می‌دهند. نانولوله‌ها به دلیل دارا بودن ویژگیهای مکانیکی و الکترونیکی ویژه، در ساخت حسگرهای دقیق و سریع به کار می‌روند.
با کمک نانوفناوری می‌توان حسگرهایی ساخت که به صورت تغییر رنگ یا انتقال پیام، مواد شیمیایی را در مقادیر مولکولی شناسایی کنند. از این حسگرها می‌توان برای آشکارسازی مواد مخدر و منفجره (در بیرون چمدان) یا عوامل شیمیایی مانند گازهای اعصاب استفاده کرد. این مساله می‌تواند روزی به دستگاه بویاب منتهی شود.
4) نانو الکترونیک
نانو الکترونیک به عنوان یک فناوری دگرگون‌کننده، همه چیز از جمله فناوری نظامی را در هم خواهد ریخت. واقعیت مجازی پیچیده‌تر بر پایه نانو الکترونیک، می‌تواند در شبیه‌سازی بسیاری از رخدادها به کار رود و سامانه‌های مدیریتی و آموزشی نیروها را بهبود بخشد. قویتر بودن تراشه‌های الکترونیک، بیانگر دقت ناوبری هواپیماها و موشکهاست. مثل این می‌ماند که یک ابر رایانه درون یک موشک کار گذاشته‌ شود. توانایی بالا در پردازش و انتقال داده‌ها، موجب می‌شود سنجش از راه دور (در عملیات شناسایی) بیشتر مفید باشد و اطلاعات بیشتری را بتوان از آن به دست آورد. مانند ردگیری یک پایگاه زیرزمینی یا حرکات دشمن در پس گرد و غبار. شاید در آن هنگام ساده‌ترین کارها، پیش‌بینی زمان دقیق بارشهای آسمانی باشد.
آن چه مسلم است این که، پیامدهای چنین فناوری بزرگی را به سختی می‌توان پیش‌بینی کرد!
5) NEMs
این سامانه، بیانگر سامانه‌های مکانیکی – الکترونیکی در اندازه نانومتر است. این سامانه‌ها نوعی فناوری ویژه‌اند که کاری مشابه حسگرها دارند. این تراشه‌های کوچک به شکل بازوهای کوچک یا مانند چشم هستند که پیامهای محیطی مانند گرما، فشار، سرعت و ... را مخابره می‌کنند. از مزایای این سامانه، کوچکی آن است که می‌شود آن را در همه جا به کار برد، ارزان بودن و مصرف انرژی کم و سادگی در تعمیر از دیگر ویژگیهای این سامانه است. از این سامانه می‌توان در موشکها جهت هدایت بهتر و همچنین در خمپاره‌اندازها برای حذف سامانه‌های مکانیکی سود جست.
برخی از شرکتهای خارجی در پی جایگزینی سامانه‌های NEMS به جای مینهای ضدنفر هستند. این سامانه شامل مجموعه‌ای از حسگرهای سنجش از راه نزدیک و دور است که می‌تواند به رایانه دستی فردی در چند کیلومتر دورتر هشدار دهد که دشمن در حال پیش‌روی است.

زیرشاخه‌های نانوفناوری
اگر بپذیریم که نانوفناوری، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سامانه‌های جدید با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولی، اتمی و استفاده از ویژگیهای آن سطوح است، آن‌گاه در می‌یابیم این فناوری در حوزه‌های گوناگون اعم از غذا، دارو، تشخیص پزشکی، فناوری زیستی، الکترونیک، رایانه، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوافضا، امنیت ملی و غیره به کار می‌رود. برای مثال، لاستیکهای با عمر بالای ده سال و دارو رسانی به تک سلولهای آسیب‌دیده در بدن، از توانایی‌هایی است که بشر به کمک نانوفناوری به آن دست یافته است.
1- نانوساختارها:
ماده نانوساختاری به هر ماده‌ای گفته می‌شود که اندازه آن در مقیاس نانومتری باشد مانند نانوذرات و نقاط کوانتومی.
مواد در مقیاس نانومتری رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند. مواد توده‌ای که می‌شناسیم در مقیاسهای کوچک رفتار کنترل‌نشده دارند. همان طور که ذرات کوچک و کوچکتر می‌شوند ویژگیهای ماده تغییر می‌کند، فلزها سخت‌تر، سرامیکها نرمتر و خواص نور یا دیگر تابشهای الکترومغناطیس نیز تغییر می‌کنند.
موادی که دارای ساختار دقیق اتمی هستند مانند نانولوله‌های کربنی نسبت به مواد توده‌ای مشابه که ساختار و ترکیب اتمی در آنها به صورت تصادفی تغییر می‌کند، ویژگیهای متفاوتی دارند. یک لوله توخالی ساخته‌شده از اتمهای کربن (نانولوله‌های کربنی) به طرز شگفت‌انگیزی محکم است و ویژگیهای الکتریکی و گرمایی جالب توجه و مفیدی دارد.
2- نانوبلورها:
اگر اندازه دانه بلور در یک فلز در حد نانو باشد، نسبت اتمهای موجود بر روی مرز دانه‌های فلز افزایش می‌یابد و رفتاری متفاوت از اتمهایی که روی مرزها نیستند از خود نشان می‌دهند. نتیجه آن در فلزها افزایش سختی، رسانش الکتریکی، گرمای ویژه، بهبود انبساط گرمایی و ویژگیهای مغناطیسی و کاهش رسانش گرمایی است. همچنین افزایش سطح دانه در نانو بلورها واکنش‌پذیری و حلالیت را افزایش می‌دهد.
فولاد متعارف دارای افزودنیهای ذرات کربنی است، اگر بتوان افزودنیهای با ساختارهای بسیار ریز به کار برد نتیجه کار یک فولاد جدید و بسیار محکم است.
روشهای تولید نانوبلور عبارتند از: رسوب‌دهی یا الکترو رسوب‌دهی با لیزر تپی یا روشهای رسوب‌دهی شیمیایی بخار که می‌توانند هر سطحی را با فلزها، نیم‌رساناها و دیگر مواد روکش دهند.
 3- نانوذرات:
روشهای گوناگونی برای ساخت نانوذرات از مواد گوناگون و امکان کنترل اندازه، ترکیب و یکنواختی آنها وجود دارد. نانوذرات در زمینه‌های زیست‌پزشکی، داروسازی، حاملهای دارو، تشخیص بیماریها و صفحه‌های خورشیدی کاربرد دارند. نانوذرات در صیقل‌دهنده‌ها، رنگها، روکشهای عینک، کاشیها، روکشهای الکتروترومیک برای شیشه خودورها نیز به کار می‌روند.
روکشهای ضد رنگ یا ضد نوشته و دیوارهای خود تمیزشونده از نانوذرات اکسیدهای فلزی مانند اکسید تیتانیوم، روی آلومینیوم، آهن و سیلیکات ساخته شده‌اند.
اگر نانوذرات فلزی بدون ذوب شدن وادار به آمیخته شدن در یک جامد شوند کیفیت آن را بهبود می‌دهند.
روشهای تولید نانوذرات عبارتند از: چگالش از یک بخار، سنتوشیمیایی و روش آسیاب یا پودر کردن
4- نانوکامپوزیت‌ها:
کامپوزیت‌ها مواد ترکیبی هستند که از دو فاز پیوسته و پراکنده تشکیل شده‌اند. اگر فاز پراکنده به کار رفته در کامپوزیت نانوذره باشد، ماده ترکیبی یک نانوکامپوزیت خواهد بود.
استفاده از نانوذرات در کامپوزیتها می‌تواند استحکام آنها را افزایش و وزن آنها را کاهش دهد، مقاومت شیمیایی و گرمایی آنها را نیز افزایش دهد و ویژگیهای جدیدی مانند رسانش الکتریکی پدید آورد.
جایگزینی مواد ساختاری فولاد، آلومینیوم و بتن با کامپوزیتها هنگامی مفید است که نسبت استحکام به وزن افزایش یابد.
توضیح بیشتر درباره نانو کامپوزیت‌ها:
کامپوزیت از چند ماده متمایز ساخته شده است، به طوری که این اجزا به آسانی قابل شناسایی هستند. برای مثال، یکی از کامپوزیت‌های آشنا بتن است که از دو جزء سیمان و ماسه ساخته شده است.
برای بهینه‌سازی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی مواد، آنها را ترکیب یا کامپوزیت می‌کنند. برای مثال پلی‌اتیلن (PE) که در ساخت چمنهای مصنوعی به کار می‌رود، رنگ‌پذیر نیست و به همین دلیل رنگ این چمنها مات است. برای رفع این کاستی به آن وینیل استات می‌افزایند تا ویژگیهای پلاستیکی، نرمی و رنگ‌پذیری آن اصلاح شود. در واقع، هدف از ساخت کامپوزیت، به دست آوردن ماده‌ای ترکیبی با ویژگیهای دلخواه می‌باشد.
نانوکامپوزیت نیز همان کامپوزیت است که یک یا چند جزء آن، اندازه کمتر از 100 نانومتر دارند. نانوکامپوزیت‌ها از دو فاز ساخته شده‌اند، فاز اول یک ساختار بلوری است که در واقع پایه یا پیکره نانوکامپوزیت به شمار می‌رود و ممکن است از جنس پلیمر، فلز یا سرامیک باشد. فاز دوم نیز ذراتی در مقیاس نانومتر می‌باشند که به عنوان پرکننده Filler)) و برای اهداف ویژه همچون افزایش سختی، مقاومت، رسانش الکتریکی، ویژگیهای مغناطیسی و... درون فاز پایه توزیع می‌شوند.
حضور ذرات و الیاف در ساختار نانوکامپوزیت‌ها استحکام ماده پایه را افزایش می‌دهد. در واقع هنگامی که ذرات یا الیاف درون ماده پایه توزیع شوند، نیروهای واردشده به کامپوزیت به طور یکنواخت به ذرات یا الیاف منتقل می‌شوند. فاز پایه می‌تواند ذرات را به گونه‌ای از هم جدا نگه دارد که رشد ترک به تاخیر افتد. افزون بر این، اجزای نانوکامپوزیت‌ها بر اثر برهمکنش سطحی بین فاز پایه و مواد پرکننده، از ویژگیهای بهتری برخوردار می‌شوند. نوع و میزان برهمکنش‌ها نقش مهمی در ویژگیهای نانوکامپوزیت همچون حلالیت، ویژگیهای نوری، الکتریکی و مکانیکی دارد.
طبقه‌بندی نانوکامپوزیت‌ها
نانوکامپوزیت‌ها را می‌توان بر اساس فاز پایه آنها به شرح زیر طبقه‌بندی کرد:
1) نانوکامپوزیت‌های پایه پلیمری Polymer matrix nanocomposites (PMNCs)
2) نانوکامپوزیت‌های پایه سرامیکی Ceramic matrix nanocomposites (CMNCs)
3) نانوکامپوززیت‌های پایه فلزی Metal matrix nanocomposites (MMNCs)
نانوکامپوزیت‌های پایه‌پلیمری:
در بین نانوکامپوزیت‌ها بیشترین توجه به نانوکامپوزیت‌های پایه‌پلیمری می‌شود. یکی از دلایل گسترش نانوکامپوزیت‌های پلیمری، ویژگیهای بی‌مانند مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی آنهاست. بیشتر نانوکامپوزیت‌های پلیمری دارای استحکام بالا، وزن کم، پایداری گرمایی بالا، رسانش الکتریکی بالا و مقاومت شیمیایی هستند. تقویت پلیمرها با استفاده از مواد آلی و معدنی بسیار مرسوم می‌باشد؛ بر خلاف پرکننده‌های مرسوم که در مقیاس میکرون می‌باشند، در نانوکامپوزیت‌ها اندازه پرکننده‌ها در حد نانومتر است. با افزودن درصد کمی از نانوذرات به یک پلیمر، استحکام کششی، استحکام تسلیم و مدول یانگ آن افزایش چشمگیری می‌یابد. برای مثال، با افزودن تنها 0.04 درصد حجمی میکا (یک نوع سیلیکات) با اندازه 50 نانومتر به اپوکسی (Epoxy)، مدول یانگ این ماده 58 درصد افزایش می‌یابد.
دلیل دوم گسترش نانوکامپوزیت‌های پایه‌پلیمری، کشف نانولوله‌های کربنی در سال 1991 میلادی است. استحکام و ویژگیهای الکتریکی نانولوله‌های کربنی به میزان زیادی با نانولایه‌های گرافیت و دیگر مواد پرکننده تفاوت دارد. نانولوله‌های کربنی موجب رسانایی و استحکام بالا در پلیمرها می‌شوند به طوری که کاربردهای شگفت‌انگیزی همچون بالابر فضایی را برای آن می‌توان متصور شد!
این دسته از کامپوزیت‌ها به دلیل ویژگیهای یگانه‌ای که دارند به طور گسترده در صنایع خودرو، هوافضا و بسته‌بندی مواد غذایی گسترش یافته‌اند. از کاربردهای دیگر نانوکامپوزیت‌های پلیمری ساخت پوششهای مقاوم به سایش، پوششهای مقاوم به خوردگی، پلاستیکهای رسانا، حسگرها، آسترهای مقاوم در دمای بالا و غشاهای جداسازی گازها و سیالات نفتی می‌باشند. برای مثال می‌توان به نوعی غشای نانوکامپوزیتی ساخته‌شده از یک نوع پلیمر و نانولایه‌های سیلیکا اشاره نمود که توسط دانشمندان دانشگاه کارولینای شمالی ساخته شده است. این غشا توانایی بالایی در جداسازی مولکولهای آلی از گازها دارد.
نانوکامپوزیت‌های پایه‌سرامیکی:
به مواد جامدی که بخش عمده تشکیل‌دهنده آنها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می‌شود. سرامیکها ویژگیهای بسیار خوبی مانند مقاومت گرمایی بالا، پایداری شیمیایی و استحکام مکانیکی دارند، اما چقرمگی شکست آنها به دلیل پیوندهای یونی و اتمی پایین است و تغییر شکل پلاستیک این مواد محدود می‌باشد. با افزودن الیاف و ذرات مناسب، می‌توان چقرمگی شکست سرامیکها را بالا برد. اگر این تقویت‌کننده‌ها اندازه نانومتری داشته باشند بالاترین چقرمگی شکست به دست می‌آید.
نانوکامپوزیت‌های پایه‌فلزی:
کامپوزیت‌های پایه‌فلزی، سبکند و به علت استحکام و سختی بالا کاربردهای گسترده‌ای در خودروسازی و هوافضا پیدا کرده‌اند. اما این کاربردها به دلیل کم بودن کشش‌پذیری کامپوزیت‌های پایه‌فلزی محدود شده است. تبدیل کامپوزیت به نانوکامپوزیت سبب افزایش استحکام و رفع محدودیتهای یادشده می‌شود.
نانوکامپوزیت‌های پایه‌فلزی مشابه روشهای متالوژی پودر تولید می‌شوند. این نانوکامپوزیت‌ها کاربردهای گوناگونی دارند به ویژه نانوکامپوزیت‌های پایه‌منیزیم که در سالهای اخیر به دلیل چگالی کم، استحکام بالا، مقاومت به خزش بالا و پایداری گرمایی مناسب گسترش چشمگیری داشته‌اند. نانوکامپوزیت‌های پایه‌منیزیم کاربردهای گسترده‌ای در صنایع هوایی و خودروسازی دارند.
نانوکامپوزیت‌های پایه‌فلزی حاوی نانولوله‌های کربنی نیز اهمیت ویژه‌ای دارند. نانولوله‌ها می‌توانند سبب افزایش یا بهبود رسانایی، استحکام و مقاومت فلزها شوند.
نانوکامپوزیت و فردا
مهمترین تاثیر نانوکامپوزیت‌ها در آینده از طریق کاهش وزن خواهد بود. به تازگی کامپوزیت‌های نانوذره سیلیکاتی به بازار خودرو وارد شده‌اند که در سال 2001 هم جنرال موتور و هم تویوتا شروع تولید با این مواد را اعلام کردند. مزیت این مواد استحکام و کاهش وزن است که مورد آخر، صرفه‌جویی سوخت را نیز به همراه دارد.
افزون بر این نانوکامپوزیت‌ها به صنعت بسته‌بندی مواد غذایی نیز راه یافته‌اند تا سدی بزرگتر در برابر نفوذ گازها و کاهش فساد باشند. پژوهشگران معتقدند که افزودن دو درصد نانوذره رس به بسته‌بندی، 75 درصد تبادل اکسیژن و دی اکسید کربن را کاهش می‌دهد که به افزایش زمان نگهداری مواد غذایی کمک می‌کند. همچنین ثابت شده است که نانوذرات نقره از رشد عوامل زنده فاسده‌کننده مواد غذایی مانند باکتریها و قارچها جلوگیری می‌کنند.
آتش‌ناگیری نانوکامپوزیت‌های حاوی نانوذرات سیلیکا، می‌تواند سبب کاربرد آنها در سرویس خواب، پرده‌ها و مبلمان خانه‌ها بشود.
5- نانو کپسول‌ها:
نانوکپسول به هر نانو ذره‌ای گفته می‌شود که دارای یک پوسته و یک فضای خالی جهت قرار دادن مواد دیگر باشد. نمونه جالب توجه نانوکپسول طبیعی، دیواره سلولهای بدن انسان است که لیپوزوم نامیده می‌شوند. کار لیپوزوم‌ها جا به جایی مواد، کنترل، رهایش و نگهداری سلول در برابر محیط می‌باشد. می‌توان از نانوکپسولها برای انتقال و رهایش داروها در سلولهای از پیش‌تعیین‌شده استفاده کرد. برای مثال می‌توان نانوکپسولهای پلیمری را در اندازه‌ها و اشکال دلخواه تولید کرد و با جایدهی یک مولکول ویژه در دیواره نانوکپسول آنها را به سلول هدف رساند.
نانوکپسولها ممکن است بر پایه روغنی یا آبی باشند. برای روکش دادن کپسولها می‌توان از پروتئینها، پلیمرها و مواد طبیعی یا مصنوعی استفاده کرد. از کاربردهای دیگر نانوکپسولها رسانش مواد شیمیایی برای مصارف کشاورزی و صنعتی و مواد آرایشی می‌باشد. این مواد می‌توانند رهایش مواد به درون پوست یا مو را به تاخیر بیندازند یا به عنوان عوامل شناسایی در علوم زیستی به کار آیند.
6- مواد نانوحفره‌ای:
مواد نانوحفره‌ای دارای حفره‌های کوچکتر از 100 نانومتر هستند. دیواره سلولها مملو از غشاهای نانوحفره‌ای است.
هم اکنون صنایع نفت سالها از مواد نانوحفره‌ای طبیعی با نام زئولیت به عنوان کاتالیزور سود جسته‌اند. سطح ویژه این مواد نانوساختاری و جذب سطحی در آنها بالاست. (سطح ویژه در حد چند صد مترمربع بر گرم است!)
از دیگر کاربردهای جالب نانوحفره‌ها توانایی آنها در اجازه عبور دادن به برخی مواد و جلوگیری از بقیه می‌باشد.
راههای بسیار زیادی برای ساخت مواد نانوحفره‌ای وجود دارد. می‌توان موادی را از یک جامد استخراج و حفره‌هایی در آن پدید آورد، یا مخلوطی از پلیمرها را با گرمادهی به صورت جامد نانوحفره‌ای در آورد. روش سل ژل یا روش انروزلها (انتشار یک گارد در یک ژل آن را به جامدی بسیار سبک تبدیل می‌کند. روش پرتویونی و با استفاده از روش نور فرابنفش
از کاربردهای فیلتراسیون غشایی می‌توان خالص‌سازی آب، خالص‌سازی داروها و آنزیمها و تولید نیم‌رسانا را نام برد که ارزش بازاریابی آن صدها میلیون دلار است. یک سامانه انسولین‌رسانی دربرگیرنده سلولهای لوزالمعده موش در یک ماده نانو‌حفره‌ای است که می‌تواند ضمن اینکه از سلولها در برابر سامانه ایمنی بدن نگهداری کند، به گلوکز اجازه ورود و به انسولین اجازه خروج می‌دهد.
7- نانوالیاف:
الیاف حاوی نانولوله‌های کربنی چند دیواره یا حاوی نانوذرات که می‌تواند کاربردهای زیادی داشته باشد، نانوالیاف نامیده می‌شود.
نانوالیافهای کربنی جامد و توخالی با چند میکرون طول و 100 نانومتر قطر، در کامپوزیتها و روکشها به کار می‌روند و استحکام و رسانایی آنها را افزایش می‌دهند. در این فناوری مایعات باردار شده به صورت جریانهای کوچک به درون یک میدان الکتریکی کشیده می‌شوند و پس از آن به صورت الیاف پلیمری در می‌آیند.
از آن جایی که این الیاف با نیروهای الکتروستاتیک، ویروسها و دیگر ذرات را به خود می‌چسبانند در زیست‌فیلترها برای آلودگی‌زدایی به کار می‌روند.
لباسهای ساخته‌شده از نانو الیاف به عبور هر چیزی غیر از ملکولهای بسیار کوچک مقاومند و در پوشاک مقاوم به مواد شیمیایی به کار می‌روند.
8- نانوسیم‌ها:
برای اتصال قطعات الکترونیکی نانومقیاس، به سیمهای نانو مقیاس نیاز است. سه روش ساخت نانوسیمها عبارتند از:
الف) استفاده از لیتوگرافی یا چاپ روی یک سطح با تیوکساهای میکروسکوپی نیروی اتمی.
ب) استفاده از فرایند شیمیایی در یک محیط گازی یا مایع.
ج) روش خودآرایی برای رشد مستقیم یک نانوسیم روی یک سطح.
نانوسیمها می‌توانند از جنس فلزها، نیم‌رساناها مانند سیلیکون و گالیم یا مواد آلی باشند. از نانوسیمها به عنوان آشکارسازهای شیمیایی و زیستی می‌توان استفاده کرد. در دانشگاه کالیفرنیا قابلیت یک نانوسیم پلیمری برای آشکارسازی مقادیر ناچیز مواد منفجره بررسی شده است. نانوسیمها در میکرو آنالیز، تجهیزات آشکارسازی رادیویی، سامانه دید در شب و شناسایی معدن نیز کاربرد دارند.
9- فولرین‌ها:
فولرین‌ها شبکه کروی از 60 اتم کربن که به صورت شش‌ضلعیها و پنج ضلعیهایی به هم زنجیر شده‌اند، هستند. (مانند توپ فوتبال)
نانولوله‌های کربنی که از رول شدن صفحه‌های گرافیتی حاوی آرایه‌های شش‌ضلعی کربنی ساخته می‌شوند، ویژگیها و روش تولید مشابه با فولرینها دارند. اولین روش تولید آن بدین صورت بود که 150 آمپر از یک میله کربنی عبور داده و دوده با بنزن استخراج می‌شود که محلول ارغوانی به دست‌آمده حاوی C60 است.
فولرین‌ها ساختار فیزیکی محکمی دارند و می‌توانند فشارهای بسیار زیاد را تحمل کنند. پس از تحمل فشار 3000 اتمسفر به شکل اولیه خود منبسط می‌شوند و چون با پیوندهای ضعیف واندروالس به هم می‌چسبند (مشابه نیروهای نگهدارنده لایه‌های گرافیت) قابلیت روان‌کنندگی دارند.
افزودن مقادیر اندک از آنها در یک بافت پلیمری سبب افزایش استحکام و کاهش دانستیه می‌شود. اگر برخی از اتمهای کربن فولرین با نیتروژن جایگزین شوند به صورت ماده‌ای سخت اما کشسان در می‌آید.
فولرین‌ها در پزشکی نیز کاربرد دارند و هر چه درون یک فولرین‌ قرار داده شود سالم به مقصد می‌رسد. جالب این جاست که فولرین‌ها به اندازه کافی کوچکند و از کلیه‌ها دفع می‌شوند.
توانایی دیگر، امکان رساندن عناصر رادیواکتیو به سلولهای سرطانی از راه وارد نمودن آنها به درون فولرین‌ها می‌باشد. اگر بتوان اتمهای مغناطیسی به درون فولرین‌ها فرستاد می‌توان در MRI برای دیدن درون بدن استفاده کرد.
10- نانولوله‌های کربنی:
نانولوله‌های کربنی در واقع لوله‌هایی از گرافیت می‌باشند که استحکام کششی آنها بالاست، چیزی در حدود 100 برابر محکمتر از فولاد. (گرافیت شکلی از کربن است که از لایه‌هایی با آرایشهای شش‌ضلعی از اتمهای کربن ساخته شده است.) نانولوله‌ها به آسانی به مواد دیگر نمی‌چسبند و می‌توان از آنها در کامپیوزیت‌های جدید استفاده نمود.
یکی دیگر از ویژگیهای نانولوله‌های کربنی نشر میدانی است، یعنی در میدان الکتریکی از خود الکترون نشر می‌کنند.
روشهای ساخت نانولوله‌های کربنی عبارتند از:
الف) تخلیه قوس الکتریکی
ب) استفاده از لیزر برای تبخیر هدف گرافیتی در کوره‌ حاوی هلیوم و نیتروژن در دمای 12000 درجه سانتی‌گراد و فشار بالا.
ج) رسوب‌دهی شیمیایی بخار به کمک گرما [روش CVD]
د) رسوب‌دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما [روش CVD]
هـ) رشد فاز بخار
و) الکترولیز
ز) سنتو شعله
11- الماس‌واره‌ها:
یکی از مهمترین نانومواد که به تازگی به ویژگیهای آن پی برده شده است، الماس‌واره‌ها می‌باشند. الماس‌واره‌ها مواد آلی با ساختاری شبیه الماس هستند که ساختار بلوری، متقارن، انعطاف‌پذیر، پلیمرشونده و پایداری دمایی آنها سبب تمایز این مواد از دیگر مواد آلی شده است تا جایی که از آنها به عنوان آجرهای ساختمانی در نانوفناوری نام برده می‌شود.
آدامنتان نخستین الماس‌واره کشف‌شده و سبکترین گونه آنها  با فرمول ملکولی C10H16 است. فرمول ملکولی عمومی الماس‌واره‌ها C4n+6tt4n+12 است. (n شمار منتانها است.) گونه‌های دیگر الماس‌واره‌ها چون دیانتان، تریا، تترا، پنتا، هگزا، هپتا، اکتا، نونا و دکانتان از پیوند قفسه‌های آدانتان به یکدیگر ساخته شده است. آدانتان و دیامنتان و تریامنتان، الماس‌واره‌های سبک و دیگر منتان‌ها الماس واره‌های سنگین نامیده می‌شود.
____________________________________

نانوفناوری و غذا
نانوفناوری هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است. علوم کشاورزی نیز از این قاعده جدا نیستند. تا کنون کاربردهای پرشماری از نانوفناوری در کشاورزی، صنایع غذایی و علوم دامی مطرح شده است.
رابطه میان نانوفناوری و علوم کشاورزی در زمینه‌های زیر قابل بررسی است:
1- نیاز به امنیت در کشاورزی و سامانه‌های تغذیه‌ای
2- ایجاد سامانه‌های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماریهای گیاهی
3- ساخت وسایل جدید برای پیشرفت در پژوهشهای زیست‌شناسی و سلولی
4- بازیافت ضایعات حاصل از تولیدات کشاورزی
در حال حاضر روشهای کنترل زیستی هزینه‌ زیادی دارند. در این روش، کنترل آفت از طریق یکی از دشمنان طبیعی آن آفت صورت می‌گیرد. مصرف بی‌رویه آفت‌کشها محصولات کشاورزی را در بلندمدت به منبع ذخیره سم تبدیل می‌کند. مهمترین پرسش در زمینه استفاده از آفت‌کش‌ها این است که چه قدر از این سموم استفاده کنیم؟
استفاده از داروهای (سموم) هوشمند در اندازه نانو می‌تواند راه حل مناسبی باشد. این داروها که می‌توانند در گیاه حرکت کنند، در بسته‌های ویژه قرار می‌گیرند. این ناقلان نانویی همشمند نیز هستند به این معنی که دارو فقط به میزان لازم به گیاه تحویل داده می‌شود. دقت در ردیابی بافت هدف و میزان اندک اما اثربخش دارو سبب می‌شود استفاده از سموم در کشاورزی کاهش یابد.
بیماریهای گیاهی نیز از روی نشانه‌هایی مانند تغییر رنگ یا تغییر شکل اندامها شناسایی می‌شوند ولی مساله اینجاست که این نشانه‌ها مدتها پس از ورود عامل بیماری به بافت گیاه آشکار می‌شوند؛ به همین دلیل با سریعترین اقدامهای پیشگیرانه باز هم مقداری از محصول از بین می‌رود. در نتیجه به ابزاری که بتوان با آن در همان مراحل ابتدایی ورود عامل بیماری، آن را مهار نمود نیاز است. نانوحسگرهای زیستی ابزارهایی هستند که که از تلفیق ابزارهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی به دست آمده‌اند.
این حسگرها مانند یک سلول شامل ترکیبهای زیستی، آنزیم و یا پادتن متصل به یک مبدل انرژی هستند و می‌توانند تغییرات ایجادشده در ملکولهای اطراف خود را گزارش دهند. این گزارشها بسته به مقدار آلودگی، توسط سیگنالهایی که مبدل انرژی تولید می‌کند دریافت می‌شوند. بنا بر این اگر تجمع زیادی از عامل بیماری در اطراف این حسگرها وجود داشته باشد سیگنال قوی فرستاده می‌شود. ارزیابی حضور آلاینده‌ها در محیط توسط حسگرها در چند دقیقه انجام می‌شود اما با استفاده از روشهای رایج دست‌کم 48 ساعت زمان برای شناسایی نیاز است.
نانوحسگرهای زیستی در بسته‌های غذایی نیز به کار می‌روند که در صورت شروع فساد مواد غذایی می‌توانند هشداردهنده باشند.
از دیگر کاربردهای نانوفناوری در صنایع غذایی ساخت پلاستیکهای جدید برای بسته‌بندی مواد غذایی است. در تولید این پلاستیکها از فناوری نانوذرات استفاده می‌شود. اکسیژن مساله‌سازترین عامل در بسته‌بندی مواد غذایی است زیرا چربی را فاسد می‌کند و رنگ مواد غذایی را تغییر می‌دهد. در پلاستیکهای جدید نانوذرات به صورت زیگزاگ قرار گرفته‌‌اند و مانند سدی از نفوذ اکسیژن جلوگیری می‌کنند. به بیان دیگر، مسیری که گاز برای ورود به بسته باید طی کند، طولانی می‌شود. به همین دلیل مواد غذایی در این بسته‌ها بیشتر تازه می‌مانند.
نانوفناوری با استفاده از فرایندهای طبیعی زیستی، شیمیایی و فیزیکی در بازیافت مواد باقی‌مانده از محصولات کشاورزی و تبدیل آنها به انرژی یا مواد شیمیایی صنعتی نیز نقش دارد. برای مثال از زمان برداشت پنبه تا تولید پارچه بیش از 25 % الیاف به ضایعات تبدیل می‌شوند. در آمریکا روشی با عنوان «ریسندگی الکتریکی» ابداع شده است که از ضایعات پنبه، کلافهای پنبه و نخ با کیفیت پایینتر تولید می‌کنند. دانشمندان پلیمر از این روش برای تولید نانوفیبرها از سلولز که 90% الیاف پنبه را تشکیل می‌دهد استفاده کرده‌اند و الیافی کمتر از 100 نانومتر تولید کرده‌اند که 1000 بار کوچکتر از الیاف کنونی است. یکی از کاربردهای این الیاف ریزسلولزی، جذب آفت‌کشها و کودهای شیمیایی برای جلوگیری از ورود آنها به اکوسیستم و رهاسازی دوباره در هنگام نیاز است.
از دیگر شاخه‌های نانوفناوری، نانوکاتالیزورها هستند که می‌توانند روغنهای گیاهی را به سوخت تبدیل کنند.

نانوفناوری و کشاورزی
تولید غذاهای ملکولی و پایان دادن به قحطی، همراه با دقت اتمی: ملکولهای پروتئین نوعی ملکول هستند که در مواد خوراکی مانند سیب‌زمینی وجود دارند، در عصر نانوفناوری، این ملکولها برای تولید ملکولهای شبیه خود، اتمهای موجود در خاک، آب و هوا را جذب می‌کنند و سیب‌زمینی می‌سازند! یا استیک جوجه و بره نیم‌پز را خودمان به کمک ملکولها و اتمها به وجود می‌آوریم، بدون آن که جانوری را ذبح کنیم. به وجود آوردن گیاهان و جانورانی که نسلشان منقرض شده است، نمونه دیگری از وعده‌های نانوفناوری می‌باشد.
در آینده می‌توان ویژگیهای مطلوب را از طریق مهندسی ژنتیک در خوراکیها جاسازی کرد و از این راه مزه غذاها را بهبود بخشید. هم‌چنین می‌توان مقاومت گیاهان را در برابر بیماری افزایش داد و عمر آنها را در محل کشت و مصرف، طولانیتر و رشد آنها را سریعتر نمود و حتا گیاهان را در محیطهای نامساعد کاشت تا در شوره‌زارها یا آب و هوای سردتر رشد کنند. حتا توانایی تغییر شرایط آب و هوایی را خواهیم داشت و شاهد ابداع درختانی خواهیم بود که رشد آنها بهینه و ساختارشان برای کاربردهای ویژه‌ای همچون الوار، خمیر کاغذ، میوه یا جداکننده‌های کربن (برای کاهش گرم شدن زمین) مناسب باشد. بنا بر این با مواد غذایی اصلاح‌شده ژنتیکی می‌توان تغذیه را بهبود بخشید و در عین حال مصرف آفت‌کش‌ها و آب را کاهش داد.
نانوفناوری بهره‌وری کشاورزی را برای جمعیتهای بالاتر ممکن می‌کند. بازگرداندن 90% از زمینهای کشاورزی به وضعیت طبیعی خود و به کارگیری گلخانه‌های با کارایی بالا که تقریباً 10% زمینهای کشاورزی کنونی را می‌پوشانند و جمعیت جهان را تغذیه می‌کنند، وعده‌ای دیگر از نانوفناوری می‌باشد. در عصر نانو، میلیونها مایل‌مربع زمین به ساکنان بومی جهان برگردانده می‌شود و از نابودی بیشتر جانوران و گونه‌های گیاهی جلوگیری می‌شود.
نانوفناوری دانشی جدید است که می‌خواهد زیانهایی که دانش بشر در جهان کنونی به بار آورده است را از بین ببرد و از راه طبیعی جهان را به بهشت تبدیل کند، به طوری که زندگی برای همه مردم از کودک تا بزرگ لذت‌بخش شود. از این پس نیازی به بریدن درختان جنگلها و فرستادن دودشان به هوا نیست و این پیمان نانوفناوری است. آیا شما چوب می‌خواهید؟ کدام را: چوب درخت ماهون، ساج، آلبالو، چوب سخت و راه‌راه یا هر چیز خارجی دیگر؟ هیچ مشکلی نیست، فقط نرم‌افزار خود را برای چوب دلخواه پاک کنید و مواد خام تغذیه‌ای را روشن کنید و دکمه GO را فشار دهید!!

نانوفناوری و صنایع غذایی
نانوفناوی در صنایع غذایی به شکلهای گوناگون کاربرد دارد. این کاربردها می‌تواند شامل استفاده از نانوفناوری در مواد بسته‌بندی، کشاورزی، فرایندهای تولید غذا و خود غذا باشد. بر پایه تعریف نانوفروم، ابزارها یا روشهای نانوفناوری که طی کشت، تولید، فراوری یا بسته‌بندی غذا استفاده می‌شوند را نانوغذا می‌نامند.
هم‌اکنون اصطلاح نانوغذا، به غذاهایی گفته نمی‌شود که مستقیماً از روشهای نانوفناوری به دست آمده‌اند؛ اما در آینده اتفاقهای زیادی رخ خواهند داد؛ ممکن است روزی نانوماشین‌هایی ساخته شوند که توانایی تولید ملکول به ملکول غذا را داشته باشند؛ همچنان که برخی معتقدند ساخت ملکولی و طراحی مواد به صورت اتم به اتم در زمینه غذا پس از سال 2012 محقق خواهد شد!
به طور خلاصه می‌توان بخشهای گوناگون کاربردی نانوفناوری در غذا و صنایع غذایی را به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی نمود:
الف) نگهداری غذا
ضدعفونی و ضدمیکروب نمودن سطوح.
نگهداری با آنتی‌اکسیدان.
دستکاری و مهار فعالیت آنزیم‌ها.
ب) پردازش غذا
مزه‌ها و رنگهای دلخواه برای رساندن عامل تغذیه‌ای دلخواه.
تصفیه روغن سرخ‌کردنی با استفاده از مواد نانوسرامیکی برای پیش‌گیری از پلیمریزاسیون گرمایی روغن و کاهش بوی نامطبوع.
ج) بسته‌بندی و سلامت مواد غذایی
امروزه استفاده از نانوفناوری در بسته‌بندی غذا عادی شده است. کاربردهای نانوفناوری در بسته‌بندی را می‌توان به دو دسته تقسیم نمود:
1- بسته‌بندیهای فعال که حاوی موادی با عملکرد ویژه هستند، شبیه بسته‌بندیهایی که از ورود اکسیژن و فساد غذا جلوگیری می‌کنند. نمونه‌هایی از این نوع شامل موارد زیر هستند:
جای‌گزینی نانومواد به جای پلی وینیل استات (PVA) و پلی وینیل الکل در بسته‌های مقوایی.
استفاده از بطریهای پلاستیکی ساخته‌شده از نانوکامپوزیت‌ها.
استفاده از لایه‌های پلاستیکی ضد قارچ و ضد باکتری که عمر بیشتری نیز دارند.
2- بسته‌بندیهای هوشمند که به تغییرات محیط واکنش نشان می‌دهند. مانند:
بسته‌بندیهایی که توانایی بازتاب گرما از یک بستنی یخی را دارند، می‌توانند از ذوب شدن آن در یک محیط گرم جلوگیری کنند.
ساخت بسته‌بندیهایی که می‌توانند خود را ترمیم کنند.
بسته‌بندیهایی که در شرایط خاص، ویژگیهایشان تغییر می‌کند مانند بسته‌بندیهایی که بتوانند فاسد شدن شیر را با تغییر رنگ نشان دهند.
د) حمل مواد مغذی
چربیهای محلول در آب.
تهیه نانوذرات برخی از عناصر عاملی مانند کاروتنوئیدها و آنتی‌اکسیدان‌ها برای پخش بهتر در آب یا آب‌میوه‌ها برای جذب بهترشان.
استفاده از میسل‌های کوچک (نانوکپسول‌ها) به عنوان حاملان روغنهای حیاتی، طعم‌دهنده‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها، کوآنزیم Q10، ویتامینها، مواد معدنی و فیتو کمیکال‌ها برای جذب بهتر و سریعتر آنها.
کپسوله کردن اجزای فعال مانند پلی فنول‌ها، مواد معدنی و مواد مغذی در مقیاس میکرو به وسیله نانوذرات برای نگهداری آنها از اکسنده‌ها و گیرنده‌های مزه.
کاربرد نانوکیسه‌های لیپوزومی برای کپسوله کردن و حمل مواد مغذی و ترکیبهای عامل‌دار مانند پروتئینها، آنزیمها، طعم‌دهنده‌ها و ترکیبهای ضد میکروبی.
ساخت نانوکره‌های پروتئینی کشک و آب پنیر (40 نانومتر) که درون سلولها ترکیبهای مغذی خود را آزاد می‌سازند.
هـ) شناسایی عوامل زیان‌آور
قرار دادن نانوحسگرها در خط تولید و تضمین تولید غذاهای بدون آلودگی.
تولید حسگرهای بسیار کوچک سیلیکونی برای شناسایی سریع ویروسها و باکتریها.
تشخیص هم‌زمان توکسین‌ها، پاتوژن‌ها و مواد شیمیایی در مواد غذایی به وسیله یک میکرو زیست آشکارساز حمل ‌شونده، با استفاده از نانوسیم‌ها، آنتی‌بادیهای پاتوژنی ویژه و آنتی‌بادیهای فلورسان.
استفاده از نانوذرات نقره در محصولات گوناگون (از باندها گرفته تا یخچال) برای از بین بردن میکروبها.
شناسایی و تجزیه آفتها، آنتی‌بیوتیکها و ژنهای گوناگون در محصولات کشاورزی به وسیله تراشه‌ها یا نانوحسگرها.
و) تولید
ابداع روشهای جدید غیر وابسته به شرایط طبیعی برای تولید غذا.
تهیه گروه‌های جدید غذایی با استفاده از ساخت مواد تغذیه‌ای مورد نیاز بدن با طعمهای دلخواه.
نانوغذاهای کنونی موجود در بازار
هم‌اکنون شاهد نوعی از نانوغذاها در بازار هستیم که ناچیز هستند ولی با توجه به کارایی و تاثیر نانوفناوری در آنها، در آینده سهم بیشتری در بازار خواهند داشت. برخی از محصولات کنونی موجود در بازار:
بسته‌بندی هوشمند غذایی که خروج اکسیژن یا غذا را از درون بسته هشدار می‌دهد.
کره‌های سیلیکای نانومقیاس پرشده با ملکولهای فلورسان برای استفاده در بسته‌بندی ساخته شده‌اند که می‌توانند حضور باکتریهای E.coli را با تغییر رنگ بسته‌بندی نشان دهند.
یخچالهایی که ویژگی ضدباکتری دارند. (سامسونگ یخچالهایی عرضه کرده است که در آن از نانونقره برای از بین بردن باکتریها استفاده شده است)
صافیهای با سوراخهای بسیار ریز که می‌توانند حتا ویروسهای موجود در خواکیهای مورد استفاده را فیلتر کنند. (نانوفیلترها می‌توانند مقدار دلخواه کافئین را از قهوه حذف و آب را استریل کنند.)
فیلتراسون شیر و جا به جایی لاکتوز آن با قندهای دیگر.
تولید روغنهای خوراکی تازه و محلول در آب با افزودن ذرات نانوسرامیکی به آنها.

کاربردهای آینده نانوفناوری در صنایع غذایی:
آدامس تمیزکننده دندانها.
قاشق چنگال خودتمیزنده.
نوشیدنیهای برنامه‌ریزی‌شونده (با ایجاد رنگ و مزه دلخواه)
استفاده از نانوکپسول برای تولید مزه و بوی دلخواه در غذا.
ساخت نانوپوشش‌هایی که طول عمر غذاها را بسیار بیشتر از پیش افزایش می‌دهند.
بسته‌بندی‌هایی که اکسیژن را جذب می‌کنند و با این کار طول عمر مواد غذایی را افزایش می‌دهند.
کاهش چربی و نمک در غذاهای فراوری‌شده.
ساخت نانوحسگر برای ردگیری سموم و باکتریها در فرایندهای غذایی.
حمل دارو به وسیله غذاها با رنگ و مزه دلخواه.
تولید دارو در قالب غذا و شکلات برای استفاده آسان و افزایش کارایی داروها.

نانو غذا
در مقیاس نانو، ملکولها بیشتر از قوانین کوانتوم پیروی می‌کنند تا از قوانین فیزیک در مقیاس بزرگ. ترکیبهای نامحلول در آب یا روغن در مقیاس نانو به آسانی حل می‌شوند، حتا این امکان وجود دارد که موادی که پس از مصرف در معده آزاد می‌شوند، به شکل آزادنشده به سمت روده هدایت شوند و در آنجا وارد گردش خون شوند. ساده‌ترین روش این کار، استفاده از  نانوکپسول است. این روش از روی عملکرد غشای سلولی الگوبرداری شده است. با استفاده از این روش، می‌توان نانوکپسول‌هایی ساخت که می‌توانند مواد غذایی را به مقصد برسانند. لایۀ بیرونی کپسول بسته به این که لازم است مواد درون کپسول در آب یا روغن حل شوند، طراحی می‌شود. این کپسولها در برابر اسید معده مقاومند و می‌توانند در دهان یا معده باز شوند. در واقع، فرآیند نانوکپسوله کردن به این معناست که مواد غذایی مفید بدون این که در فرایند ساخت در کارخانه یا هنگام پخت در آشپزخانه یا توسط آنزیمهای دهان و معده از بین بروند، به طور مستقیم وارد جریان خون شوند و جذب بدن شوند. این کار حتا از دفع بدون جذب ویتامینهای مواد غذایی جلوگیری می‌کند. یکی دیگر از کاربردهای نانوکپسول‌ها این است که مواد غذایی مفید ولی بدمزه مانند روغن ماهی را می‌توان بدون احساس مزۀ ناخوشایند به غذا افزود.

کاربرد نانوفناوری در پوششهای مواد غذایی
به طور کلی می‌توان به خمیر نان مواد زیادی افزود. برای مثال افزودن ویتامین ب یا اسید چرب امگا 3. اسیدهای چرب امگا 3 به شکل نانوکپسول‌هایی به خمیر نان افزوده می‌شوند. اسید چرب امگا 3 که به نام ویتامین اف نیز شناخته می‌شود، برای جلوگیری از زخمهای روده و ریه‌ها و برای تکامل جسمی کودکان نقش مهمی دارد. کمبود امگا 3 را می‌توان با مصرف روغنهای گیاهی و حیوانی بر طرف کرد. ماهیها بیشترین منبع اومگا 3 هستند.
هم اکنون روشی ابداع شده است که به وسیله آن روغن ماهی در نانوکپسول‌ها ساخته و به خمیر نان افزوده می‌شود. پوسته کپسولها در روده حل می‌شود و مواد درون کپسول را آزاد می‌کند. کارشناسان هنوز در باره اثرهای این نانوکپسولها بر سلامتی انسان آگاهی کافی ندارند.
آب میوه‌های نانو: آب میوه‌ها با موادی مانند ویتامین ث و بتاکاروتین غنی می‌شوند. بتاکاروتن پیش‌ساز ویتامین آ می‌باشد.
امروزه با نانوفناوری این امکان فراهم شده است که بتاکاروتن به واحدهای خیلی کم منشعب شود تا به آسانی با آب‌میوه مخلوط شود. به این صورت که بتاکاروتن در کپسول جای می‌گیرد و امکان حل شدن آن در آب به وجود می‌آید.
با وجود همه این مزیتها، این که این ذرات بسیار ریز می‌توانند از سد سامانه ایمنی بدن بدون هیچ مانعی بگذرند، موجب نگرانی دانشمندان شده است. مشکل اینجاست که این ذرات بسیار کوچک در کپسولها به آسانی می‌توانند از غشای خونی دیوارۀ مغز و همچنین دیوارۀ سلولها که مواد دیگر امکان عبور از آنها را ندارند، بگذرند. البته این امر به این معنا نیست که چنین فرآیندی خطرناک است، اما مساله این است که هنوز تاثیر آن به طور کامل بررسی نشده است.
دانشمندان بر این باورند استفاده از نانوفناوری در صنایع غذایی هیچ اثر بدی برای سلامت انسان ندارد و می‌تواند با بهبود دستگاه گوارش به سلامت افراد نیز کمک کند. نانوفناوری به آسانی می‌تواند با تغییر ساختار غذاها، مواد غذایی سالمی را برای بدن انسان آماده کند و از میزان عوامل نامناسب موجود در غذا بکاهد. در نهایت ساختارهای نانوذرات موجود در غذاها در دستگاه گوارش از بین می‌روند و هیچ نانوذره‌ای در بدن انسان باقی نخواهد ماند.
با این حال برخی از کاربردهای نانو در صنایع غذایی همچنان جدال‌برانگیز است. برای مثال مواد فلزی مانند ذرات نقره و نانوذرات به کار رفته در بسته‌بندیهای مواد غذایی می‌توانند به درون غذا راه یابند که می‌توانند مشکلاتی برای سلامتی انسان به بار آورند. بنا بر این پیش از استفاده انبوه از این مواد باید بررسیهای گسترده‌ای در باره تاثیر آنها به عمل آید.

نانوفناوری در شرکتهای صنایع غذایی
بیشتر غولهای تولیدکننده مواد غذایی مانند Nestle، Kraft، Heinz و Unilever در این زمینه برنامه‌های پژوهشی دارند تا بتوانند سهم خود را در بازار آینده داشته باشند. نه به این معنا که مواد غذایی به طور اتمی تغییر می‌کنند و با نانوماشین‌ها تولید می‌شوند، زیرا هم‌اکنون آرزوی تولید غذاهای ملکولی با کمک نانوماشینها عملی نیست.
بسته‌بندی و سلامت مواد غذایی:
پیشرفت در بسته‌بندی هوشمند برای افزایش عمر مفید غذاها، هدف بسیاری از شرکتهاست. این بسته‌بندیها می‌توانند پارگیها و سوراخهای کوچک را با توجه به شرایط محیطی مانند تغییر دما و رطوبت ترمیم و مصرف‌کننده را از فساد ماده غذایی آگاه کنند. نانوفناوری می‌تواند در مواردی مانند افزایش مقاومت پوششها به نفوذ، افزایش مقاومت گرمایی، گسترش ضد میکروبهای فعال و سطوح ضد قارچ کارگشا باشد.
نانوفناوری‌ می‌تواند در خط تولید با به کار گیری ریزحسگرها، تولید غذاهای پاک را تضمین کند. این نانوابزارها در شناسایی میکروبها و تعیین زمان ماندگاری فراورده نیز کاربرد دارند و به مدیران در انتخاب بهترین روش حمل و نقل و انبارش کمک می‌کنند.
شرکت Oil Fresh از اجزای نانوسرامیکی در ساخت ماهی‌تابه‌ها استفاده می‌کند که زمان سرخ کردن و مصرف روغن را کاهش می‌دهد. استفاده از این فرآورده اجازه می‌دهد که از روغنهای گیاهی به جای روغنهای جامد استفاده شود و در نتیجه میزان مصرف چربیهای ترانس کاهش یابد.
شرکت دیگری به نام Voridian از Impern در ساخت بطریهای پلاستیکی نوشیدنیها استفاده کرده است. Impern نوعی پلاستیک است که با نانوذرات خاک رس آمیخته می‌شود و پلاستیکهایی به شفافی شیشه ولی محکمتر را به وجود آورده است. لایه نانوذرات به‌گونه‌ای طراحی شده‌ است که از گریز ملکولهای دی‌اکسیدکربن و نفوذ ملکولهای اکسیژن به درون نوشیدنی جلوگیری می‌کند.
از دیگر فناوریهای کلیدی، حسگرهای بویایی الکترونیکی (بینی الکترونیک) و هم‌خانواده جدیدتر آنها حسگرهای چشایی الکترونیکی (زبان الکترونیک) هستند. این وسایل از زبان و بینی انسان تقلید می‌کنند با این تفاوت که نسبت به مزه‌ها و بوهای ناچیز حساسیت بیشتری دارند. بینی الکترونیک آرایه‌ای از حسگرهای گازی در مقیاس نانو است که سطح بالای نانوذرات اجازه عبور بیشترین گاز ممکن از روی آنها را می‌دهد. این فناوری امکان ایجاد یک اثر انگشت دیجیتالی از هر بوی خاص را فراهم می‌کند. این نانوحسگرها همچنین برای تشخیص آلاینده‌ها و تجزیه‌ کیفی و کلی‌ غذاها به کار می‌روند.
بسیاری از غذا‌ها می‌توانند از برخی بیماریها جلوگیری کنند مانند چای سبز، هسته انگور و زنجبیل. اما مساله این است که مصرف مستقیم این غذاها فایده‌ چندانی برای بدن ندارد و به سختی جذب می‌شوند؛ بنا بر این به یک سامانه تحویل نیاز است که دسترسی زیستی آنها را افزایش دهد. به ویژه برای جلوگیری از دیابت و چاقی این پرسش مطرح است که چه طور می‌توان از غذاهایی مانند بستنیهای خوش‌مزه استفاده کرد ولی موجب چاقی نشوند؟
در پاسخ باید گفت استفاده از مواد فیبری و کربوهیدرات‌ها به جای چربی می‌تواند به حل این مساله کمک کند و برای دیابت نیز باید جایگزینهای بهتری را برای شکر پیدا کرد. موفقیت در زمینه ایجاد غذاهایی خوش‌مزه ولی حاوی مواد جایگزین چربی که با به‌کارگیری نانوذرات، از جذب و ذخیره‌سازی چربی در بدن جلوگیری می‌کنند، هدف نهایی را در غذا به ارمغان خواهد داشت.

پیوند صفحه