نانو تکنولوژی و الکترونیک بیوملکولی

موضوع : نانو تکنولوژی و الکترونیک بیوملکولی

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

چكيده
تجربه پيشرفت‌هاي سريع در دو دهه اخيردر بيو تكنولوژي, الكترونيك و سيستم‌هاي كامپيوتري فرصت‌هاي جديدي را در اختيار بشر قرار داده است تا با به اشتراك گذاشتن آنها پيشرفت‌هاي تكنولوژيكي جديدي را فراهم سازد. نانوتكنولوژي از تلاقي اين حركت‌ها حاصل آمده است يكي از موضوعات اصلي در نانوتكنولوژي نانوالكترونيك است كه به دو بخش الكترونيك مولكولي والكترونيك بيومولكولي تقسيم مي‌شود. در الكترونيك بيومولكولي هدف بر اين اصل استوار است كه امكان ايجاد سيستم‌ها و كامپيوترهاي مختلف در اثر اختلاف مباني فيزيك و رياضي با دانستني‌هاي زيست شناسي به‌وجود آيد.
 مقدمه
هرچيزي كه درپيرامون ما قرار دارد از اتم‌ها ساخته شده است يعني مي‌توانيم اتم‌ها را به نوعي كوچكترين واحد سازنده مواد بناميم.ازعصر حجر گرفته تا اعصار بعد از آن(مس، برنزوآهن)كه پشت سرهم در زمانهاي مختلف پديد آمده‌اند و در حال حاضر هم كه عصر سيليكون‌ها در جريان است بشر را همواره متوجه اين مسأله كرده است كه چگونه و با چه اصولي ميلياردها اتم در كنارهمديگر قرارمي‌گيرند و بطورهم زمان‌‌‌، يك شكل ومدل خاصي را ايجاد مي‌كنند تا شي‌ ماكروسكوپيك به‌وجود آيد.حتي در حال حاضر در دنياي پيشرفته ميكروالكترونيك يك تراشه كامپيوتر با بالاترين تكنولوژي وكوچكترين حجم وقتي با يك اتم مقايسه مي‌شود مثل يك كوهستان در مقابل يك خرده سنگ است. تكنولوژي حاصل از قرن بيستم شايد درحال حاضر خيالي باشد ولي حالت واقعي به خود مي‌گيرد وقتي كه تصور كنيم در قرن بيست ويكم بشر قادر خواهد بود اجسامي در بالاترين سطح از نظر كيفيت كنترلي توليد كند كه حدحسايست آنها هم اتمي باشد. طبيعت براي ميليون‌ها سال است كه اين نقش را با ظرافت كامل انجام مي‌دهد ومصالح ساختماني را با دقت اتمي در كنار هم قرار مي‌دهد. هر موجود زنده‌اي از سلول‌هايي ساخته شده است كه مملو از نانو ماشين‌هايي  همچون پروتئين‌ها، DNA، RNAوغيره مي‌باشند. و هر كدام از اين نانوماشين‌ها مجموعه‌اي از مولكولها و اتم‌ها هستند كه تغيير در جايگاه هر كدام از آنها مي‌تواند باعث خسارت واختلال در عملكردشان شوند. نانوتكنولوژي، علم ساختن مجموعه‌هايي همانند ماشينها، غذاها، خانه‌ها وسفينه‌هاي فضايي مي‌باشد كه با تجمع وجاي گيري مناسب اتم‌ها ومولكولها به وجود مي‌آيند. با اتحاد فرآورده‌ها و معلومات شيمي وتوانايي‌هاي مهندسي و ماشين‌هاي خود سامان ده خودساز،امكان توليد كالاهاي مورد نياز در زندگي روزمره از مواد خام ارزان قيمت فراهم مي‌شود.
شكل1. شماتيك از نحوه قراردادن اتم‌ها در كنار همديگر
نانوتكنولوژي، علم دستكاري مولكولي واتمي مي‌باشد. به عبارت‌ساده‌تر، اجزاي ساختاري يك مجموعه را از حد اتم يا مولكول برنامه‌ريزي مي‌كند.يك نانو متر 9-10 متر است (عرض 3 يا 4 اتم) واگر بخواهيم آ‎ن را خوب تجسم كنيم مي‌توانيم يك توپ فوتبال را در اندازةجهان تصور كنيم. در اين صورت، اتم‌هاي آن قابل رويت خواهند بود و هر كدام از اتم‌ها در اندازه يك حبه انگور مشخص و نمايان خواهند شد.
نانو‌تكنولوژي را مي‌توان يك اتقلاب بزرگ در ساختن مجموعه‌ها ناميد كه بشر را مي‌تواند در نيمه اول قرن بيست و يك به خود مشغول سازد. نانو‌تكنولوژي با به كارگيري اطلاعات فيزيك،شيمي ومهندسي، اشيا را اتم به اتم ومولكول به مولكول خواهد ساخت وفراگيري فوت‌وفن آن باعث خواهد شد كه شما با مهارت و بدون نقض هيچ كدام از قوانين جاري در فيزيك، مكانيك مولكولي و مكانيك كوانتوم اتم‌ها را هر جا كه نياز داريد قرار بدهيد.نانوتكنولوژي به خوبي خصوصيات فيزيكي شناخته شده اتم‌ها و مولكولها را براي ساختن دستگاههاي جديد با خصوصيات خارق‌العاده به‌كار مي‌برد.
همانطور كه اشاره شد، زمينه‌‌هاي فعاليتي نانوتكنولوژي وسيع بوده و مي‌تواند حوزه‌هاي مختلف عملي را زير پوشش قرار دهد و اگر بخواهيم يك جمع بندي كلي از حوزه فعاليتهاي نانوتكنولوژي داشته باشيم مي‌توانيم به موارد زير اشاره كنيم:
1. نانوالكترونيك  و تكنولوژي اطلاعات.
2. مديريت وسرپرستي مدل‌سازي  وشبيه‌سازي  ساختارها و فرايندهايي در اندازه نانو.
3. توسعه روش‌ها ودستگاههاي آزمايشگاهي براي اندازه‌گيري خصوصيات كمّي‌ و كيفي در حد نانومتري.
4. ارتباط بازيسـت‌شناسي (ســاختارهاي زيســتي‌وسيسـتمهايي با الگوهاي زيسـتي) –نانوبيوتكنولوژي  -
5. سنتز، سامان دهي و توسعه مواد نانوساختاري  با طراحي.
6. معماري وطراحي دستگاه ها وسيستم ها.
نانوالكترونيك [16]
تقريباً از 40سال پيش يك رشد بسيار زيادي در كامپيوترهاي الكترونيكي شروع شده است كه باگذشت زمان قدرت آنها نسبت به حالت هاي اوليه آن بسيار زيادتر مي‌شود و در همين حين نيز از حجم ترانزيستورها  كاسته مي‌شود. با وجود اين قوانين مكانيك كوانتوم، محدوديت تكنيك‌هاي‌ ساخت وساز ممكن است به زودي ازكاهش بيش از اين، از لحاظ اندازه در ترانزيستورهاي FET   معمولي جلوگيري شود. بيشتر تحقيقات در پروژه‌هاي الكترونيكي نسل آينده در مدت 10
فهرست مطالب
چكيده
مقدمه
نانوالكترونيك
الكترونيك مولكولي
الكترونيك بيومولكولي
ميتوكندري
ميتوكندري به عنوان مدل
خودساماني  و مواد سامان‌ده بيومولكولي
خودساماني
تك لايه‌هاي خودسامان‌ده
منابع و مراجع