فناوری نانو > جهان ریاضیات در فضای نانو

علوم نانو و فناوری نانو بیانگر رهگذری به سوی دنیایی جدید هستند. سفر به اعماق سرزمین اتمها و مولکولها نوید دهنده اثراث اجتماعی شگفت‌انگیزی است: در علوم بنیادین، در فناوریهای نو، در طراحی مهندسی و تولیدات، در پزشکی و سلامت و در آموزش.

پیش‌بینی‌های گسترده در حوزه کشفیات جدید، چالشها، درک مفاهیم، حتی هنوز فرم و محتوای موضوع، مه‌آلود و اسرارآمیز است. این مقاله می‌کوشد تا چالشهای دنیای ریاضیات را در مواجهه با دنیای شگفت‌انگیز نانو بررسی کند. به عبارت دیگر، ریاضیات در معماری پازل نانو چه نقشی خواهد داشت:

همگان بر این نکته توافق دارند که پیشرفتهای بزرگ، مستلزم تعامل میان مهندسان، ژنتیست‌ها، شیمیدانان، فیزیکدانان، داروسازان، ریاضیدانان و علوم رایانه ای ها است. شکاف میان علوم و فناوری، میان آموزش و پژوهش، میان دانشگاه و صنعت، میان صنعت و بازار بر مجموعه تأثیرگذار خواهد بود. دلایل کافی مبتنی بر فصل مشترک میان نظامهای کلاسیک و فرهنگ ها موجود است.

این انقلاب علمی و فناورانه، منحصر به فرد است. این بدین معنی است که می‌بایستی نه تنها در بعد علمی، که در سایر ابعاد، نیز زیرساختهای بنیادین با حداکثر انعطاف پذیری در برابر تغییرات را پیش‌گویی و پیش‌بینی کنیم.
دانش ریاضیات به عنوان خط مقدم جبهه علم مطرح است. ویژگی بدیهی ریاضیات در علوم نانو «محاسبات علمی» است. محاسبات علمی در فناوریی که به عنوان فناوری انقلابی مطرح شده است. محاسبات علمی در طول، تفسیر آزمایشات، تهیه پیش‌بینی در مقیاس اتمی و مولکولی بر پایه تئوری کوانتومی و تئوریهای اتمی است.

همانگونه که ریاضیات زبان علم است، محاسبات، ابزاری عمومی علم و کاتالیزوری برای تعاملات عمیق‌تر میان ریاضیات و علوم است. یک تیم محاسبات، درباره مدلشان و اثر محاسباتشان و تطبیق‌پذیری آن با واقعیت، به بحث می‌پردازند. «‌محاسبات» رابطی میان آزمایش و تئوری است. یک تئوری و یک مدل ریاضی، پیش نیاز محاسبات است و یک آزمایش تنها اعتبار بخش هر نوع تئوری، مدل و محاسبات است.

مدلهای ریاضی، ستونهای راهگشا به سوی بنیاد علم و تئوریهای پیش بین هستند. مدلها، رابطهایی بنیادین در پروسه‌های علمی هستند و اغلب اوقات در سیستم‌های آموزشی به فاز مدلسازی و محاسبات، تأکید کافی نمی‌شود. یک مدل ریاضی بر پایه فرمولاسیون معادلات و نامعادلات اصول بنیادین استوار است و مدل درگیر با درک کامل پیچیدگیهای مسأله نظیر، جرم، اندازه حرکت و توازن انرژی است. در هر سیستم فیزیکی واقعی تقریب اجازه داده می‌شود، تا مدل را در یک قالب قابل حل عرضه کنند. اکنون می‌توان مدل را یا به صورت «تحلیلی» و یا بصورت «عددی» حل کرد. در این حالت مدلسازی ریاضی یک پروسه پیچیده است،زیرا می‌بایستی دقت و کارآیی را همزمان نشان دهد.

در علوم نانو و فناوری نانو، مدلسازی نقش محوری را بر عهده دارد، بویژه وقتی که بخواهیم عملکرد ماکروسکوپی مواد را از طریق طراحی در مقیاس اتمی و مولکولی کنترل کنیم، آن هم در شرایطی که درجات آزادی زیاد باشد. مدلسازی ریاضی یک ضرورت در این فضای مه آلود است. تفسیر داده‌های آزمایشگاهی یک ضروت حتمی است. همچنین برای هدایت، تفسیر، بهینه سازی، توجیه رفتارهای آزمایشگاهی، مدلسازی ریاضی ضرورت می‌یابد.

یک مدل مؤثر، راه رسیدن به تولیدات جدید، درک جدید رفتارشناسی، را کوتاه می‌کند و تصحیح گر هوشمندی است که از نتایج گذشته درس می‌گیرد.
مدلسازی نه تنها ویژگی منحصر به فرد ریاضیات است بلکه پلی بسوی فرهنگهای مختلف علمی است.

تئوری در هر مرحله از توسعه علم، نقش محوری دارد، ارزیابی حساسیت مدل به شرایط پروسه‌های فیزیکی ، و حصول اطمینان از اینکه معادلات و الگوریتمهای محاسباتی با شرایط کنترل آزمایشگاهی سازگارند، از چالشهای مهم است. تئوری نهایتاً بسوی تعریف نتایج و درک فیزیکی سیستم، میل خواهد کرد و اغلب اوقات ریاضیات جدیدی لازم نیست تا به منظور رسیدن به درک رفتار، ساخته شود.

عبور از تئوریهای موجود ارزشمند است و اغلب نیز اتفاق می‌افتد. زمانی مدلها، مشابه سیستم‌های شناخته شده هستند که دقت ریاضی بالایی را داشته باشند اما در جهان شگفت ‌انگیز نانو، مدلهای مختلف و جدید، چالشهای جدی را در دانش ریاضیات پدید می‌آورند. تئوریهای جدید در مقیاسهای زمانی غیر قابل پیش‌گوئی اتفاق می‌افتند و تئوریهای قدرتمند در قالبهای عمیق شکل می‌گیرند. میان‌برهای اساسی لازم است تا شبیه‌سازی صورت گیرد:

طراحی در مقیاس اتمی و مولکولی، کنترل و بهینه سازی عملکرد مواد و ابزار آلات، و کارآیی شبیه‌سازی رفتار طبیعی، از مهمترین چالشها است. این چالش‌ها نوید دهنده برهم کنشهای کامل میان حوزه‌های مختلف ریاضی خواهد بود.
آثار اجتماعی این چالش‌ها زیاد و متنوع خواهد بود.
منافع حاصل از مشغولیت ریاضیدانان فعال، توازن با چالشهای اصلی در زمینه رشد زیرساختهای ریاضیات، تغییرات در ساختار آموزش ریاضیات، از جمله آثار ورود ریاضیات به دنیای شگفت انگیز نانو خواهد بود.
جامعه ریاضی می‌بایستی اصلاح شود: تئوریهای بنیادین، ریاضیات میان رشته‌ای و ریاضیات محاسباتی و آموزش ریاضیات.
ریاضیات چه حوزه‌هایی را در بر خواهد گرفت؟ الگوریتمهای اصلی در حوزه‌های ریاضیات کاربردی و محاسباتی، علوم کامپیوتر، فیزیک آماری، نقش مرکزی و میان بر ساز را در حوزه نانو بر عهده خواهند داشت.

برای روشن شدن موضوع برخی از اثرات ریاضیات را در فرهنگ نانو بررسی می‌کنیم:

روشهای انتگرال گیری سریع و چند قطبی سریع: اساسی و الزامی به منظور طراحی کدهای مدار (White, Aluru, Senturia) و انتگرال گیری به روش Ewala در کد نویسی در حوزه‌های شیمی کوانتوم و شیمی مولکولی (Darden 1999)
روشهای« تجزیه حوزه»، مورد استفاده در شبیه‌سازی گسترش فیلم تا رسیدن به وضوح نانوئی لایه‌های پیشرو مولکولی با مکانیک سیالات پیوسته در مقیاسهای ماکروسکوپیک (Hadjiconstantinou)
تسریع روشهای شبیه سازی دینامیک مولکولی (Voter 1997)
روشهای بهبود مش‌بندی تطبیق پذیر: کلید روشهای شبیه پیوسته که ترکیب کننده مقیاسهای ماکروئی، مزوئی، اتمی ومدلهای مکانیک کوانتوم از طریق یک ابزار محاسباتی است (Tadmor, Philips, Ortiz)
روشهای پیگردی فصل مشترک: نظیر روش نشاندن مرحله‌ای Sethian, Osher که در کدهای قلم زنی و رسوب‌گیری جهت طراحی شبه رساناها مؤثرند (Adalsteinsson, Sethian) و نیز در کدگذاری به منظور رشد هم بافت ها (Caflisch)
روشهای حداقل کردن انرژی هم بسته با روشهای بهینه سازی غیر خطی (المانی کلیدی برای کد کردن پروتیئن‌ها) (Pierce& Giles)
روشهای کنترل (مؤثر در مدلسازی رشد لایه نازک‌ها (Caflisch))
روشهای چند شبکه‌بندی که امروزه در محاسبات ساختار الکترونی و سیالات ماکرومولکولی چند مقیاسی بکار گرفته شده است.
روشهای ساختار الکترونی پیشرفته ، به منظور هدایت پژوهشها به سمت ابر مولکولها (Lee & Head – Gordon)

فناوری نانو > استانداردسازی نانولوله‌های کربن

مقدمه
به طور کلی واژه استاندارد در دو مفهوم عمده به‌کار برده می شود در مفهوم اول منظور از استاندارد یکاها و مقیاس های اندازه گیری است. این مفهوم می‌تواند به معنای یکاهای اندازه‌گیری مانند متر کیلوگرم ثانیه و نظایر آن باشد و یا مقیاس‌های فیزیکی از قبیل میله یک‌متری وزنه یک کیلوگرمی و امثال آن را در برگیرد. در مفهوم دوم استاندارد کتابچه یا مجموعه مکتوبی است شامل مقررات و اصولی برای تنظیم امور فنی صنعتی علمی و تجاری. با توجه به برنامه 13 سند راهبرد آینده مبنی بر استانداردسازی فناوری‌نانو برای رسیدن به سهم مناسبی از تجارت جهانی اهداف شناخته شده در استانداردسازی فناوری‌نانو عبارت است از: بررسی اثرات نبود استاندارد بر رشد بازار نانو و شناسایی نیازهای استانداردسازی برای توسعه بازار این تولیدات. بخشی از سهم استانداردسازی فناوری‌نانو به استانداردسازی نانومواد که نانولوله‌های کربنی بخشی از این گستره وسیع هستند مربوط می‌شود. در حال حاضر در دنیا فعالیت بسیار گسترده‌ای روی استانداردسازی فناوری‌نانو در حال انجام است.

گوشه‌ای از فعالیت های کمیته‌های استانداردسازی و راهبردهای پیشنهادی و برنامه‌های مختلف بین‌المللی برای استانداردسازی فناوری‌نانو عبارتند از:

* فرهنگ اصطلاحات و عبارات نانوذرات ( که در ماه می‌ سال 2005 در انگلستان به وسیله BSI تهیه شده است (UK PAS Vocabulary))
* تأسیس کمیته فناوری‌نانو ایزو (ISO/TC229)
* تهیه مستندات استاندارد P1650 توسط مؤسسه IEEE

به نقل از رئیس این گروه کاری دکتر دان گاموتا (Dan Gamota) از شرکت موتورل نسخه پیش‌نویس این استاندارد به منظور ارائه در رأی‌گیری ماه ژوئن سال 2005 آماده شد. این استاندارد شامل رویه‌ای برای تعیین ویژگی‌های الکتریکی یک نانولوله کربنی دوجهته است.

* کشور چین هفت استاندارد ملی در زمینه فناوری‌نانو تهیه کرده است.
* در کشورهای انگلستان ژاپن و آمریکا نیز کمیته‌های ملی استانداردسازی فناوری‌نانو تأسیس شده است.
* در کشور کره یک گروه کاری در زمینه نانولوله‌های کربن تشکیل شده است که در زمینه استانداردسازی اندازه‌گیری خلوص و پایداری نانولوله‌ها در محلول‌ها مطالعه می‌کند.

این گروه همچنین در حال برنامه‌ریزی به منظور استانداردسازی اندازه‌گیری میزان انتشار نانولوله‌های کربنی است.

* کمیسیون اروپ راهبرد استانداردسازی فناوری‌های نانو را تا سال 2007 تهیه خواهد کرد
* .کره نیز یک کمیته تخصصی در ارتباط با نانولوله‌های کربنی تشکیل داده است این کمیته در حال حاضر در حال بررسی خواص است.
* کمیته E56 سازمان ASTM به وسیله 12 کشور تأسیس شده و دارای گروه‌های کاری زیر است:

o اصطلاحات
o تعیین ویژگی‌ها
o ایمنی و بهداشت محیط زیست و محیط کار
o قوانین حقوق معنوی
o همکاری‌های بین‌المللی
o استانداردهای تولید. چالش‌های استانداردسازی نانولوله‌های کربنی
با توجه به تاریخچه نانوالیاف و نانولوله‌های کربنی و عوامل تأثیرگذار بر کاربرد آن مباحث مربوط به نانولوله‌ها و نانوالیاف به چهار گروه زیر تقسیم‌بندی می‌شود:

1. مباحث اقتصادی و قانونی
2. مباحث ایمنی و بهداشت
3. مباحث نقل و انتقال و بسته‌بندی
4. اطلاعات فنّی.

از لحاظ تاریخچه بررسی نانوالیاف و نانولوله‌های کربنی می‌توان به این جمع بندی رسید که استانداردسازی نانولوله‌های کربنی باید در چارچوب حوزه‌های فوق بررسی شود و به صورت عملیاتی می‌توان فهمید که موانع زیر از جمله موارد تجاری‌سازی نانوالیاف و نانولوله‌های کربنی هستند:

1. خطر سلامتی و ایمنی
2. قراردادهای نقل و انتقال و فرایند مواد جدید
3. پایداری در کیفیت تولیدات (درجه خلوص ناخالصی کنترل پایداری و غیره)
4. آشنا نبودن با طراحی و تولید
5. عدم وجود ابزار و قوانین طراحی
6. عدم دسترسی به مواد در حجم انبوه و قیمت مناسب
7. ابزار و قوانین تحلیلی برای شناسایی ترکیب نانومواد موجود در مواد کامپوزیت
8. قوانین حقوق معنوی.

همچنین مشکلات شناسایی‌شده در مورد کیفیت نیز به شرح زیر طبقه‌بندی شده است:

1. نبود استاندارد مشخص برای نانولوله‌های کربنی
2. وجود تفاوت‌های زیاد در انواع نانولوله‌های کربنی تولیدی
3. نبودن امکان تجاری‌سازی به علت وجود همین تفاوت‌ها

تدوین یک برنامه کنترل کیفیت نیز ضروری است که مزایای زیر را در پی دارد:

1. ایجاد ثبات و اطمینان در فرایندهای جدید
2. ایجاد ثبات و اطمینان در تولیدات جدید
3. بهبود قابلیت اطمینان تولیدات
4. افزایش کنترل بر روی فرایندها و محصولات.

در کل می‌توان نتیجه گرفت که مشکل عدم استفاده انبوه از نانولوله‌های کربنی در صنعت نداشتن توانایی در ارائه کیفیت یکسان است نه ظرفیت پایین تولید آنها و این اصلی‌ترین چالش صنعت است. از سوی دیگر تدوین قوانین جدید و حساسیت‌های ایجاد شده در مورد تأثیر این مواد بر سلامت انسان و محیط زیست محدودیت‌هایی جدّی برای تولید‌کنندگان و عرضه‌کنندگان این مواد به وجود می‌آورد (به ویژه در مورد نانوذرات آزاد یعنی ذراتی که به وسیله شبکه‌های مولکولی به دام نیفتاده باشند) . در تدوین چنین قوانینی جهت تسهیل ارتباط میان عرضه‌کنندگان و مشتریان محصولات فناوری‌نانو ضرورت وجود یک مجموعه اصطلاحات عرضه کنندگان و مشتریان محصولات فناوری‌نانو نیز مورد توجه قرار می‌گیرد. نظریه‌ای مبنی بر لزوم قرارگیری کلیه نانومواد کربنی در خانواده بزرگ نانوالیاف (CNF's) وجود دارد لذا در این مورد تعریف کلّی به صورت «الیاف گرافیت‌ها و مواد کربنی با ابعاد متوسط کمتر از500 نانومتر» ارائه می‌شود. هرچند نکته فوق دارای اهمیت و پشتوانه علمی است ولی با توجه به مقبولیت عبارت نانولوله کربنی نمی‌توان از جوامع علمی و صنعتی انتظار داشت تنها از اصطلاح نانوالیاف استفاده نمایند. تعریف رایج ابعاد نانو بین یک تا صد نانومتر است این با ابعاد معرفی شده در تعریف فوق همخوانی ندارد. به همین دلایل تعریف فوق از حیظ انتفاع ساقط می‌گردد.

استانداردسازی کلید تجاری‌سازی فناوری‌نانو

فاکتورهای کلیدی و موانعی که تولیدکنندگان و عرضه‌کنندگان نانولوله‌های کربنی باید به منظور موفقیت در تجاری‌سازی و کاربرد محصولاتشان مدنظر قرار دهند به‌طور خلاصه عبارتند از:

* تنوع زیاد تولیدات و نبود تعاریف شفاف
* تولید فرایندهای تولیدی و دسترسی به مواد در حجم بال
* قیمت هزینه‌های تولید بالا و در نتیجه قیمت بال
* نیاز به سرمایه‌گذاری‌های مشترک یا همکارهای صنعتی
* حقوق مالکیت فکری
* کیفیت و قابلیت تولید یکسان نمونه‌ه
* روش‌های کالیبراسیون و تعیین ویژگی‌ه استانداردسازی
* قرار داشتن در مراحل اولیه رشد فناوری به نحوی که بسیاری از کاربردها هنوز در فاز R&D هستند
* نیازمندی مباحث ایمنی و بهداشتی به اطلاعات و قوانین بیشتر.

تست روش مشخصه‌یابی اثر
استخراج PAH استاندارد اصلاح شده ASTM- Dl618-99 چسبندگی/تخلخل
مقاومت الکتریکی ASTM D257-99 هدایت الکتریکی
دانسیته بالک استاندارد اصلاح شده ASTM D IS09-99 توزیع/ هدایت الکتریکی
درصد رطوبت ASTM E 394-00/DINS 3586 چسبندگی/ تخلخل
درصد کاتالیست خلوص/ شیمی

روش‌ها و ابزار اندازه‌گیری برای مشخصه‌یابی نانولوله‌های کربنی
بسیاری از روش‌هایی که امروزه به‌کار می‌روند بین تولیدکنندگان مختلف مشترک بوده و استانداردهای آنها موجود است. صنایع مختلف برای استفاده از روش‌ها و استانداردهای مشترک باید به اجماع برسند. استاندارد سایر روش‌ها (از قبیل پارگی الیاف ابعاد و طول) هنوز تهیه نشده است. روش‌های فعلی تعیین ویژگی‌ه زمان‌بر گران و نیازمند ابزار اندازه‌گیری جدید است. نکات مهم در مقوله مشخصه‌یابی به شرح زیر است:

روش‌‌های اندازه‌گیری و مشخصه‌یابی که در حال حاضر برای ارزیابی نانولوله‌های کربنی استفاده می‌شوند:
تست روش مشخصه‌یابی خلوص
آنالیز SEM (کربن B) DIN VS3242-1 مکان‌ها و ساختارهای مرجع سطحی
آنالیز TEM TEM ویسکوزیته
بررسی سطح ویژه DIN 66731/ISO 4652-1 (کربن B) ترشوندگی
اندازه‌گیری انرژی سطحی کروماتوگرافی گازی معکوس چسبندگی/ ترشوندگی
شیمی سطح طیف‌سنجی نوری اشعه X

از روش‌های مختلف موجود باید برای تست همه محصولات استفاده کرد. استانداردها و روش‌های موجود نظیر درصد نانولوله‌های کربنی طول و قطرها هنوز توسط نیافته‌اند. روش‌های شناسایی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی موجود بسیار کند و گران قیمت است و برای نمونه‌های بالک قابل استفاده نیست.

برگه اطلاعات فنی مواد
در تهیه استاندارد برای نانولوله‌های کربنی باید مدل واحدی برای برگه‌های اطلاعات فنی ارائه گردد تا مشتریان قادر باشند به راحتی خواص مواد تولیدکنندگان مختلف را بررسی و مقایسه نمایند. نکاتی که در مباحث اندازه‌گیری خواص باید مورد توجه قرار گیرد عبارتند از:
پارامترهای مورد نیاز برای کنترل کیفیت محصولات حاوی نانولوله‌های کربنی
بررسی‌های ساختاری بررسی سطحی بررسی سطحی
دانسیته بالک سطح ویژه سطح ویژه
دانسیته ظاهری انرژی سطحی انرژی سطحی
هدایت الکتریکی PH PH
هدایت گرمایی محتوی درصد اتمی C,N,S,O محتوی درصد اتمی C,N,S,O
قطر محتوی PAH محتوی PAH
طول محتوی آب محتوی آب
مدول یانگ نوع تخلخل (میکرو / مزو) نوع تخلخل (میکرو / مزو)

1. بررسی امکان انطباق روش‌های آزمونی که در حال حاضر در صنعت کربن سیاه مورد استفاده قرار می‌گیرند کاربردهای جدید مورد نیاز روش‌های استاندارد به دست‌آمده و آزمون‌های غیر استاندارد موجود تست‌های استاندارد ASTM که برای ارزیابی صنعت کربن سیاه ارائه می‌شوند به قرار زیر است:

هیدروکربن‌های پلی‌آروماتیک
مقاومت الکتریکی بالک و توده محصول
دانسیته بالک محصول
درصد رطوبت محصول
درصد کاتالیست در محصول

2. نیاز به دستورالعمل‌های آزمون استاندارد شده

3. بررسی آزمون‌های غیر استاندارد شامل تحلیل SEM تحلیل TEM سطح ویژه نمونه انرژی سطح شیمی سطح. برای انجام تست‌های استاندارد و جستجوی روش‌های استاندارد باید امکان وجود چنین استانداردهایی مورد بررسی قرار گیرد:

* محتوای کاتالیست فلزی (با استفاده از روش شیمی‌تر)
* دانسیته بالک (ASTM)
* مقاومت الکتریکی ویژه بالک (ASTM)
* میزان کربن موجود (با استفاده از TGA)
* پایداری حرارتی (با استفاده از TGA)
* محتوای ترکیبات آلی
* محتوای ترکیبات اکسید فلزی
* محتوای رطوبت بالک (ASTM)
* سطح ویژه محصولات
* ضریب حساسیت مغناطیسی (روش آماده‌سازی نمونه)
* پاسخ زیست‌شناسی

علاوه بر این مقوله‌هایی همچون طول قطر جهت‌گیری ویژه نانولوله‌های کربنی در راستای قطر (Chirality) دانسیته نقایص تابع کار و دیگر خواص نیز باید مورد بررسی قرار گیرد. نکات مهم در بررسی طول و قطر (برای نمونه‌های بالک)

* استاندارد‌های CENTS
* لزوم بهبود روش‌ها (SEM و TEM)
* تعریف اندازه نمونه
* نمونه‌گیری خوب و با سطوح اطمینان کافی
* آیا تجهیزات حاضر عملکرد مشابهی دارند یا خیر
* اندازه‌گیری اتوماسیون.

موانع استانداردسازی در این حوزه:

* جهت‌گیری و خمیدگی نانولوله‌‌های کربنی
* جداسازی توده‌های نانولوله‌های کربنی از یکدیگر

روش.
نکات مهم در بررسی درصد خلوص (برای نمونه‌های بالک)

* درصد وزنی و اتمی آن
* بررسی کارهای انجام شده در آمریکا و ژاپن (روش‌‌های صحیح) و استانداردهای حاضر در این زمینه
* تعریف اندازه نمونه
* نمونه‌برداری صحیح با تست‌های استانداردی نظیر T
* لزوم توسعه روش‌‌ها (SEM و TEM) یا روش‌‌های ترکیبی از آنه
* استفاده از تجهیزات یکسان برای انجام تست‌ها.

موانع استانداردسازی در این حوزه:
روش‌

* قدرت تفکیک دستگاه‌ها.
* امنیت و خطرات زیست‌محیطی در حوزه استانداردسازی نانولوله‌های کربنی

ملاحظات مربوط به تولید و استفاده ایمن از نانولوله‌های کربنی
مشتریان باید در مورد چگونگی کاربرد مواد آگاه شوند لذا تهیهبرگه‌های اطلاعات ایمنی مواد ضروری است.
تولیدکنندگان نانوکامپوزیت‌ها باید آزمون‌های آزاد شدن نانولوله‌ها (به عنوان مثال بر اثر سوختن) از ماده اصلی را انجام دهند زیرا نتایج این آزمون‌ها به نوع مواد و کاربرد آنها بسیار وابسته است.
مطالعات میزان سمی بودن راه‌های انتشار و حدود ایمنی انتشار در هوا باید از سوی مرجعی بی‌طرف انجام شود. در این زمینه فعالیت‌هایی در حال انجام است از قبیل پروژه Nanosafe در اروپا و دو پروژه دیگر که تحت حمایت مالی اتحادیه اروپا آغاز شده‌اند.
تا زمانی که اطلاعات میزان سمی بودن و ایمنی مواد تهیه نشده‌اند بخش صنعت مسئول تولید ایمن نانولوله‌های کربنی بوده باید اقدامات لازم برای به حداقل رساندن خطرات محیط‌های کاری را انجام دهد. همچنین نیاز به استانداردهای زیر وجود دارد. 1) ممانعت از انتشار ذرات در محیط‌های کاری 2) حفاظت از کارکنان 3) اندازه گیری و کنترل ذرات در محیط کار. اما با این حال برای کنترل فرایندهای تولیدی هیچ استاندارد مشخص و متداولی وجود ندارد و به جای آن از استانداردهای کارخانه‌ای استفاده می‌شود. مباحث مشابهی نیز در مورد مصرف‌کنندگان مطرح است. وجود یک شاخص جهت تعیین تراکم مجاز مواد در هوا در محیط‌های صنعتی و اتاق‌های تمیز ضروری به نظر می‌رسد.

سیاست‌های جلوگیری از خطر و پیشنهادهایی برای کاربرد ایمن نانومواد

با توجه به اینکه نتایج مطالعات مربوط به خطرات نانوذرات هنوز تکمیل نشده‌اند باید رویه‌هایی برای به حداقل رساندن این مخاطرات ارائه شود.

مقابله با خطرهای تولید نانولوله کربنی باید مشابه هر ماده بالقوه خطرناک دیگر باشد. برای این کار باید فرایند را در سیستمی بسته محدود کرد تا انتشار مواد در محیط به حداقل برسد.

ابزار حفاظتی مورد استفاده در صنعت کربن سیاه را به عنوان مرجع در تولید نانولوله‌های کربن نیز به کاربرد.

میزان کارامدی این ابزار حفاظتی (مثل ماسک‌ها و فیلترها) باید در مورد نانولوله‌ها مورد بررسی قرار گیرد. شرکت انگلیسی Thomas Swan یکسری آزمایش‌ها و اندازه‌گیری‌ها در زمینه تجمع ذرات در محیط‌های کاری انجام داده است. نتایج این بررسی به زودی منتشر می شود و انتظار می‌رود به عنوان مرجعی برای سایر شرکت‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

علاوه بر این مانند سایر بخش‌های صنعت تولیدکنندگان باید آزمایش‌های پزشکی سالیانه‌ای را روی کارکنان خود به منظور اطمینان از حفظ سلامت آنها انجام دهند.
پیشنهاد تولیدکنندگان است که در حین فرایندهای به‌کارگیری محصولات آنه باید توجهات خاصی از سوی مشتریان یا سایر تولیدکنندگان صورت گیرد زیرا فرایندها بسته نبوده و در نتیجه خطر انتشار آنها در محیط بالاست.
با هدف تضمین کیفیت تولیدکنندگان باید قالب واحدی برای برگه‌های داده ایمنی مواد تهیه نمایند که در آنها اطلاعاتی کافی در مورد راه‌های بالقوه انتشار این مواد و روش صحیح حمل و نقل آنها به مشتریان داده شود.
طول قطر و نقطه پارگی الیاف به عنوان سه نیاز اصلی در روش‌های اندازه‌گیری پروژه‌های استانداردی جدید معرفی شوند. بخش صنعت باید اطلاعات مرجعی در مورد تراکم رطوبت و مقاومت ویژه کلوخه‌های مواد ترکیبات شیمیایی و اندازه‌گیری سطح ویژه با استفاده از روش‌های آزمون استاندارد تهیه نماید. این کار شامل تعیین روش استاندارد تهیه نمونه نیز می‌گردد (تهیه اطلاعات مرجع و تعیین روش استاندارد آماده‌سازی نمونه می‌تواند در قالب یک استاندارد صنعتی ارائه گردد). هرچند توانایی اندازه‌گیری خواص الیاف و لوله‌ه از قبیل هدایت الکتریکی حرارتی و الکتریکی در هر دو جهت (طول و عرض) مدول یانگ مقاومت کششی و برشی مورد نیاز بوده و در مواردی خاص ضروری نیز هست بهتر است که توسعه چنین توانایی‌هایی به دانشگاه‌ها سپرده شو

مغز خود را تقویت کنیم

مغز خود را تقویت کنیم

همه ما در زندگی روزمره با انبوهی از اعداد و ارقام سروکار داریم که بسیاری از مواقع به یاد آوردن آنها امری دشوار است . شماره کد ملی ، کارت اعتباری ،تلفن دوستان ، همکاران و… تنها جزء کوچکی از اطلاعاتی است که باید به خاطر سپرد.به این موارد باید مطالب مربوط به آزمون های مهمی همچون کنکور و آزمون های استخدامی را افزود . در واقع آنچه که در زندگی مدرن عصر حاضر حائز اهمیت است میزان توانایی افراد در ” به یاد آوردن “ اطلاعات مورد نیاز در ” حداقل زمان ” است و در این میان گاهی ثانیه ها سرنوشت ساز می شوند .توجه بیش از بیش متخصصان پزشکی و مردم به تقویت حافظه تلاشی در جهت پاسخ به این نیاز قرن بیست و یکم به شمار می رود.

****

حتما برای شما هم این سوال مطرح شده است که تفاوت نفرات برگزیده از آزمونهای علمی با سایرین چیست ؟

پاسخ متخصصان به این پرسش مشخص است :

بهره هوشی و توانایی مغز انسان در تجزیه و تحلیل اطلاعات ویژگی منحصر به فردی است که تحت تاثیر عوامل گوناگون متغیر بوده و از همین جا تفاوت افراد جلوه می یابد .تقویت حافظه آرزوی دیرینه بشر بوده و از دیر باز میل به پیشرفت موجب توجه به این مقوله شده است . بسیاری از روانشناسان معتقدند که جستجو در جهت دستیابی به هوش قویتر از نیازهای عصر حاضر است . « کورنلیو» روانشناس مشهور در دهه ۱۹۷۰ میلادی اظهار داشت : انسان نباید به صورت غیرفعال میلیونها سال منتظر گذشت زمان و انجام مراحل تکامل ساختار مغز بماند تا بتواند شاهد هوش سرشار باشد. عقاید مشابه سایر محققان علوم ژنتیک و اعصاب موجب همکاری آنها در زمینه پی بردن به ژنهای موثر در حافظه ، ساختارهای مغز مرتبط با هوش و ترکیبات شیمیایی سیستم اعصاب شد.

تجسم داستانهای علمی تخیلی

امروزه موضوع تقویت قابل توجه هوش یک داستان علمی تخیلی نظیر آنچه در فیِلمها می بینیم نیست.بسیاری از داروهایی که به این منظور تهیه شده اند هم اکنون در مرحله تحقیقات کلینیکی می باشند و در کمتر از پنج سال آینده به بازار ارائه خواهند شد. بعضی ازداروهای تقویت حافظه در حال حاضر برای بیماران مبتلا به نقصان حواس مثل آلزایمر تجویز می شود. افرادی که در خانواده و دوستان خود مبتلایان به فراموشی پیِری را دیده اند از وجود خود چنین داروهایی استقبال می کنند. در عین حال بعضی داروهای موثر در درمان بیماری های روانی می توانند برای افزایش گروهی از عملکردهای معین مغز و بهبود کارایی آن مورد استفاده واقع شوند. مثال عمده این مورد دارویی است که جهت درمان کودکان مبتلا به اختلال کم توجهی بیش فعالی تجویز می شود. محققان معتقدند که مصرف آن موجب افزایش نمره آزمون سنجش استعداد تحصیلات به میزان صد نمره می گردد. در واقع با ارائه این داروهابه بازار، فیلمهای تخیلی در زمینه دنیای افراد تیز هوش در مقابل چشمان ما مجسم شده است. بد نیست بدانید تاکنون چندین داروی تقویت حافظه توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) مورد تایید قرار گرفته است. این داروها بطور کلی به نام داروهای تیزهوشی نامِده می شونددر عین حال داروهای گیاهی متعددی نیز از دیر باز به عنوان تقوِت کننده های حافظه معرفی و استفاده شده است.

شناسایی ترکِبات شیمیایی حافظه

ماهیت انتقال و ذخیره پیامها در مغز و چگونگی یادآوری آنها فرآیندی است که همواره مورد توجه متخصصان علم اعصاب بوده است. دکتر «اریک کندل» از دانشگاه کلمبیا از پیشگامان تحقِقات در این زمینه است که جایزه نوبل پزشکی را به خاطر تحقیق در زمینه یادگیری و حافظه دریافت نمود. وی دریافت که فعال شدن پروتئِنی به نام CREB موجب تقویت محل تماس دو سلول عصبی می شود و این پروتئیِن در تشکیل حافظ موش و مگس میوه نقش مهمی دارد. پی بردن به این واقعیت زمینه ساخت داروهای تقویت حافظه را فراهم نمود.شرکتهای داروسازی امیدوارند داروهای تازه ای تولید کنند که میزان پروتئین CREB را در سیستم عصبی افزایش داده و بنابراین ایجاد حافظ بلند مدت را تسهیل و تقوِت نمایند.

یکی از موثرترین ترکیبات شیمیایی در این زمینه هم اکنون در مرحله تحقیقات کلینیکی است و چناچه همه مراحل بررسی آن به خوبی پیش برود از سال ۲۰۰۸ به بازار عرضه خواهد شد. سایر ترکیبات مثل آدرنالین، گلوکزو کافئین نیز موجب تقویت حافظه می شوند و نقش این مواد در بهبود کارآیی مغز کاملا مشخص شده است. مشکل عمده در ارتباط با این گونه ترکیبات شیمیایی عوارض جانبی آنها است.به عنوان مثال موشهای آزمایشگاهی که تحت تاثیر مصرف داروهای تقویت حافظه قرار گرفتند نسبت به درد نیز حساسیت بیشتری داشتند.

هوش،میراث ارزشمند

یافتن معِار معِنی برای تعیین افراد تیز هوش همواره مورد توجه روانشناسان بوده است. تست هایی مثل IQ و SAT اگر چه به عنوان ابزاری جهت تعیین میزان بهره هوشی افراد مورد استفاده واقع شده اند، اما در دنیای واقعیت نمی توانند ارزیابی کاملی برای تفاوت افراد از جهت کارآیی حافظه و هوش به شمار آیند.تست های هوش و خصوصا IQ مهارت تجزیه و تحلیل ، درک مطالب و فهم کلامی و سرعت تجزیه و تحلیل افراد را می سنجند .این نوع هوش به نام «سایکومتریک» نامیده می شود و اگر چه تنها نوع هوش نیست اما امکان ارزیابی آن بیشتر است .بعضی از محققان به وجود هوش های چندگانه معتقدند. در سال ۱۹۰۴ چارلز اسپیرمن روانشناس انگلیسی در نتیجه تحقِقات فراوان به این نتیجه رسید افرادی که توانایی موفقیت در یک آزمون هوش را دارند، در سایر آزمون های هوش نیز موفق خواهند بود.وی از این نظر وجود هوش عمومی را تعرِیف کرد که به نام “g” نامیده می شود.بسیاری از نتایج بررسی ها از سال ۱۹۰۴ تا کنون نظر “اسپیرمن”را تایید نموده اند و عقِده رایج در بین دانشمندان و روان شناسان این است که عامل “g” مسوول تنوع در نمرات تست هوش افراد است.نکته جالب توجه این که اخیرا متخصصان ژنتیک دریافته اند که عواملی مثل هوش و شخصِت ریشه در ساختار ژنتیکی انسان دارد و ژنهای متعددی در شکل گیری «هوش» دخالت دارند که تاکنون یک مورد آن که ژنی بر روی کروموزوم شش است شناسایی شده است. محققان در بررسی ویژگی های ساختاری مغز (مثل اندازه ،حجم و …) گروههای زیادی شامل دوقلوها،خویشاوندان و افراد بیگانه مورد سنجش قرار داده اند .با اسکن مغز این اشخاص در دستگاه MRI و توجه به تفاوتهای آنها ،دانشمندان قادر به تعیین نواحی از مغز که تحت کنترل ژنها هستند، شده اند. با تکمیل نتایج این تحقیقات زمینه ژنتیکی هوش کاملا مشخص می شود.

دانش آموزان آینده و تست دوپینگ

دانشمندان پیش بینی می کنند روزی فراخواهد رسیدکه افراد سالم،از جمله کودکان برای تقویت هوش و آمادگی مغزی به مصرف دارو روی آورند. این محققان معتقدند که مصرف « تقویت کننده های مغزی » در آینده ممکن است به اندازه قهوه متداول شود.دانشمندان حتی مردود ندانستند کودکانی که امتحانات خود را می گذرانند در آینده با تست هایی از نوع تست دوپینگ که ورزشکاران با آن روبرو هستند مواجه شوندتا معلوم شود که از مواد نیروزا مغزی استفاده کرده اند یا خیر. در جهانی که روز به روز بر سرعت و رقابت در آن افزوده می شود،استفاده از این گونه مواد می تواند به امری متعادل بدل شود اما در دسترس بودن این گونه داروها مجموعه ای از پرسشهای اجتماعی و اخلاقی را به دنبال می آورد،از جمله این مسئله که آیا درست است به بعضی افراد اجازه داد با استفاده از این داروها نسبت به دیگران در موقعیت بهتر قرار گیرندیا خیر و به عنوان کلام آخر به خاطر داشته باشید اگر چه حافظه قوی نعمتی گرانبها است اما در مواردی مثل شرایط نا مناسب روحی ،خاطرات تلخ،غم از دست دادن عزیزان و یا پایان نا فرجام یک رابطه عاطفی « فراموشی » به مراتب ارزشمندتر است.