چطور نانو مواد را بسازیم؟

فناوری نانو در فضایی بین اتم ها و گروه های بزرگتر اتمی و مولکولی قرار دارد و برای رسیدن به این فضا دو راه داریم. راه اول این است که مواد و ساختارهای بزرگ را آنقدر کوچک کنیم تا به مقیاس نانو برسیم.این شبیه کاری است که مجسمه سازها و شیرینی پزها انجام می دهند.یعنی ساختارهای کوچک میلی متری و میکرومتری را انقدر بتراشیم (مثل مجسمه سازها) و یا قالب بزنیم (مثل شیرینی پزها) که به یک شی نانو متری برسیم . به این روش که در واقع با کوچک کردن ساختارهای بزرگتر به اندازه نانومتر می رسیم، روش بالا به پایین می گوییم.

راه دوم برای ساخت نانو مواد این است که از پایین به بالا بیاییم. این روش  شبیه خانه سازی است. یعنی همان طور که برای ساخت یک خانه ، آجرها با نظم خاصی کنار هم چیده می شوند، در این روش هم اتم ها و مولکول ها تک تک با آرایش و دقت مشخصی کنار هم قرار می گیرند تا یک ماده نانومتری ساخته شود. 

رویکردهای ساخت نانو مواد

هر کدام از این رویکردها مزایا و محدودیت هایی دارند.به عنوان مثال روش های بالا به پایین ، روش های ساده تری هستند. در مقابل روش های پایین به بالا روش های بسیار دقیقی هستند.طبیعت برای ساخت بسیاری از جانداران از این روش استفاده می کند. در ادامه چند مثال از روش های ساخت را با هم مرور می کنیم.

لیتوگرافی: یکی از معروفترین روش های از بالا به پایین است.که به طور گسترده ای در صنایع الکترونیک برای ساخت مدارهای الکتریکی استفاده می شود.لیتوگرافی به معنی انداختن الگوی مشخص روی یک سطح  است. 

طرح شماتیک روش لیتوگرافی

آسیاب کاری : یکی دیگر از روش های از بالا به پایین برای ساخت نانومواد روش آسیاب کاری است. در این روش پودر مواد اولیه در یک آسیاب ساچمه‌ای انرژی بالا در سطح اتمی با یکدیگر آسیاب و ترکیب می‌کنند. با استفاده از این روش نانوذرات پودری را تولید کرد. 

نمونه ای از آسیاب ساچمه ای

خود چیدمانی : معروف ترین روش از پایین به بالا است که در آن اتم ها یا مولکول ها تحت اثر برهمکنش های فیزیکی یا شیمیایی، به شکل یک ساختار منظم نانومتری در می آیند.اتفاقی که در این روش می افتد این است که گویا اجزای سازنده یک ساختار دست یکدیگر را می گیرند و به شکل خاصی کنار هم قرار می گیرند.کشش سطحی، آب گریزی و آب دوستی ، نیروهای الکتروستاتیکی و مغناطیسی از ساده ترین واکنش هایی هستند که باعث خودچیدمانی می شوند.ایجاد بلور نمک یا دانه های برف، مثال خوبی برای خودآرایی است.در واقع خودچیدمانی روش انتخابی طبیعت است و پایه و اساس ایجاد تمامی ساختارهای زیستی است.

روش خودچیدمانی در تشکیل DNA