• نگاهی کلی بر علم نانو و نانو تکنولوژی

امروز علم تا حد دسترسی به اندازه هائی زیر محدوده میکرومتر پیشرفت کرده است. در این راستا روش ها و تکنیک های دست یابی به محدوده های نانومتری، نانو فن آوری نامیده می شود. در واقع نانو فن آوری، ایجاد و بهره برداری از مواد، قطعات و سیستم ها در مقیاس های بسیار ریز و در حد نانومتری یعنی همان مقیاس ها و اندازه های اتمی و مولکولی است. نانو فن آوری به روش های مناسب برای ساخت و سرهم بندی ساختارهای کارآمد که دارای حداقل یک بعد در ابعاد نانومتری باشند، می پردازد. این نانو ساختارها که از کوچک ترین بلوک های ساختمانی شناخته شده ساخته می شوند، ریزترین اشیاء ساخت بشر بوده و دارای خصوصیات و رفتارهای فیزیکی، شیمیائی و زیستی جدیدی هستند. هدف نانو فن آوری، آگاهی و بهره گیری از این خصوصیات و ساخت و استفاده مؤثر از آنها است.

• تاریخچه فناوری نانو

نانو از ریشه یونانی “نانس” به معنی کوتوله می‌باشد. در حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح، دموکریتوس فیلسوف یونانی، برای اولین بار واژه اتم را که در زبان یونانی به معنی تقسیم نشدنی است، برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد. از این رو شاید بتوان او را پدر فناوری و علوم نانو دانست.
فناوری نانو با رنگ و بوی امروزی، در حدود نیم قرن پیش، در دهه های آخر قرن بیستم همراه با توسعه فناوری های نوین تصویربرداری، دستکاری و شبیه سازی ماده در مقیاس اتمی پدید آمده است.  نانو در گذشته فیزیک اتمی نامیده می شد، پس از کابردی شدن آن، نام آن نانوشد، به همین دلیل نانو یک علم جدید نیست، اما کاربردی شدن آن زندگی انسان را دگرگون ساخت. (رادمنش و یاسینی،۱۳۹۱)
تعریف نانو تکنولوژی و تشریح مفهوم کلی آن
نانو نه یک ماده است نه یک جسم، فقط یک مقیاس است، کوچک شدن یک مقیاس آن هم تا جایی و به اندازه ای که دیده نمی شود اما با تاثیری بسیار بزرگ در زندگی انسان.
در مقیاس نانو خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تک تک اتم ها، ملکول ها با خواص توده ی ماده متفاوت است، نانوذرات درچنین مقیاس و مشخصه های منحصر به فردی موجب پیدایش دستاوردهای نوینی در علوم پزشکی و مهندسی می شوند.
به طورخلاصه نانو تکنولوژی به معنی انجام مهندسی مواد در ابعاد اتمی – ملکولی و ساخت موادی با خواص کاملا متفاوت در ابعاد نانو است. تعریف دیگر نانوتکنولوژی ساخت مواد مورد نظر با آرایش و دستکاری کردن اتم ها می باشد. نانومتر، (یک میلیاردم متر) به اندازه چیدن ۵ الی۱۰ اتم درکنار یگدیگر است، مکعبی با ابعاد ۲٫۵ نانومتر تقریبا ۱۰۰۰ اتم راشامل می شود. خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ماده تبدیل شده به ابعاد نانو نسبت به خواص آن در ابعاد ماکرویی کاملا متفاوت است. نانو در ملکولهای ماده انرژی بالایی را ایجاد می کند به همین دلیل معجزه آسا نامیده می شود. (احمد و همکارانش^[۵۲]،۲۰۰۴)
اصول بنیادی در نانو
یک نانومتر (nm) یک میلیاردیم متر است. برای سنجش طول پیوندهای کربن-کربن، یا فاصله ی میان دو اتم، بازه ی ۱۲. تا ۱۵. نانومتر به کار می‌رود، همچنین طول یک جفتِ دی‌ان‌ای نزدیک به ۲ نانومتراست. و از سوی دیگر کوچک‌ترین باکتری سلول‌دار ۲۰۰ نانومتر است. اگر بخواهیم برای دریافتن مفهوم اندازه ی یک نانومتر نسبت به متر سنجشی انجام دهیم می‌توانیم اندازه ی آن را مانند اندازه ی یک تیله به کره ی زمین بدانیم، یا به شکلی دیگر یک نانومتر اندازه ی رشد ریش یک انسان در طول زمانی است که برای بلند کردن تیغ از صورتش باید بگذرد.
بر خلاف فناوری های دیگر که به طور معمول از یک حوزه مشخص علمی حاصل می شوند، فناوری نانو محدوده وسیعی از علوم را در بر می گیرد. این اصطلاح مقیاسی را که یک فناوری در آن عمل می کند، نشان می دهد. فناوری نانو مطالعه، طراحی، ایجاد، سنتز، دست کاری و کاربرد مواد، ابزارها و سامانه های عملکردی از طریق کنترل ماده در مقیاس نانومتری یا به عبارت دیگر، بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است.
ساختارهای بزرگتر از این مقیاس میکرومتری بوده و ساختارهای کوچکتر از آن به عنوان مقیاس اتمی طبقه بندی می شوند.
همواره برای فعالیت در عرصه ی نانو، دو راهکار اصلی مورد استفاده قرار می گیرند.
در راهکار پایین به بالا مواد و ابزارها از قطعات مولکولی ساخته می شوند، این کار از طریق آرایش شیمیایی این مولکول ها و بر مبنای اصول تشخیص مولکولی صورت می گیرد. در راهکار بالا به پایین، اشیاء نانومقیاس بدون اینکه کنترلی در مقیاس اتمی وجود داشته باشد، از مواد بزر گتر ساخته می شوند.
رفتارهای جدیدی که در مقیاس نانو مشاهده می گردند، لزوما براساس رفتارهای مشاهده شده در ابعاد بزرگ تر قابل پیش بینی نیستند. تغییرات مهم رفتاری عمدتا ناشی از اثرات کوانتومی کاهش ابعاد، به علت نزدیکی و قابل مقایسه بودن اندازه ذرات یا ریزساختارها با مقیاس طولی میانگین پدیده های فیزیکی و شیمیائی رخ می دهد. ساختارهای نانو مقیاس نظیر نانو ذره ها و نانولایه ها دارای نسبت های سطح به حجم خیلی بالائی هستند و بنابراین اجزاء ایده آلی برای استفاده در مواد کامپوزیت، واکنش های شیمیائی، انتقال دارو و ذخیره انرژی به شمار می روند.(هاشمی مقدم،۱۳۹۱)
کاریرد فناوری نانو در زمینه حفاری چاه های نفت
استفاده از فناوری نانو در حوزه نفت و صنایع وابسته، در دهه گذشته با گسترش زمینه های کاربردی این فناوری همراه بوده است و پیشرفت قابل توجهی در جهان ایجاد نموده است. از طرفی کشور ایران، جزء کشورهای دارنده ی ذخایر غنی نفت و گاز به شمار می رود، بنابراین صنایع مرتبط با این حوزه، جهت حفظ افزایش کیفیت فرآورده های خود، نیازمند شناخت و بهره گیری فناوری های نوین و پیشرفته مانند نانو می باشد.
امروزه فناوری نانو توانسته است که صنایع نفت و گاز و پتروشیمی را متحول سازد. فناوری مذکور توانایی فراوانی در ساخت ابزارآلات مورد نیاز در صنایع بالادستی و پایین دستی نفت و گاز دارد و می تواند در بهبود و تسریع عملیات انجام شده در این صنعت، نقش موثری را ایفا کند. تحقق این امر گامی در جهت افزایش تولید نفت و گاز در کشور خواهد بود.