کدام نانومواد در ده سال گذشته بیشتر مورد توجه محققان قرار گرفته‌اند

طابق بررسی انجام شده توسط استت نانو، در ده سال گذشته نانوذرات و نانولوله‌ها بیشترین تعداد مقالات ISI را به خود اختصاص داده‌اند؛ در حالیکه گرافن به عنوان یک موضوع داغ بیشترین توجه محققان علوم و فناوری نانو را به خود جلب کرده است. پس از ظهور فناوری ‌نانو، واژه نانومواد وارد ادبیات علمی در جهان شد. بعد از اختراع میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی (STM) در سال 1981 و کشف فولرین در سال 1985 مفهوم نانومواد در دنیای علم و فناوری شکل گرفت. مطابق تعریف سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO/TS 80004) نانومواد به دو دسته کلی نانوشیء و مواد نانوساختار تقسیم می‌شوند. نانوشئ ماده‌ای است که حداقل یکی ازابعاد آن در مقیاس نانو باشد. مطابق این تعریف نانواشیا را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد. نانواشیاء سه بعدی، یعنی موادی که در هر سه بعد نانومقیاس هستند. این دسته شمار بسیاری از نانومواد را در برمی‌گیرد. مهمترین نمونه‌های این مواد فولرین‌، نقاط کوانتومی، درخت‌ سان‌ها، نانوذرات و نانوپودرها هستند. نانواشیاء دو بعدی، موادی هستند که دو بعد آنها در مقیاس نانو هست. از مهترین نمونه‌های این دسته می‌توان به نانولوله‌ کربنی، نانوسیم‌ها و نانوالیاف اشاره کرد. نانواشیاء تک بعدی، موادی هستند که تنها در یک بعد نانو هستند و دو بعد دیگر آنها بزرگ‌تر از مقیاس نانو است. نانوپوشش‌ها، گرافن، تک‌لایه‌های خودآرا و فیلم‌های لانگمیر-بلاجت مثال‌هایی از این دسته هستند. نانوموادی هم وجود دارند که در هیچ یک از این سه دسته قرار نمی‌گیرند. به عنوان مثال نانوکامپوزیت‌ها را جزء کدام دسته نانواشیاء می‌توان دانست؟ به همین دلیل در همین استاندارد دسته دیگری از نانومواد به عنوان مواد نانوساختار تعریف شدند که گرچه هیچ بعد آنها در حالت معمول در مقیاس نانو نیست ولی یکی ازمواد تشکیل‌دهنده ساختار آنها نانوشئ است یا از لحاظ میکروسکوپی و مورفولوژی ساختار نانومقیاس دارند. مواد نانوبلوری و پوشش‌های نانوساختار مثال‌های دیگری از این مواد هستند. از آنجایی که نوع نانومواد مورد استفاده در محصولات تعیین کننده خواص و ویژگی‌های محصول نهایی است، بنابراین لازم است که نقش و اهمیت هریک از نانومواد در توسعه علم و فناوری‌ نانو مورد ارزیابی قرار گیرد. از این رو در این گزارش تلاش شده تا با استناد به تعداد مقالات منتشر شده حاوی هر یک از این نانومواد، روند تغییرات استفاده از این نانومواد طی سال‌های گذشته مورد مطالعه قرار گیرد.

روش‌کار:از آنجایی که نانومواد واحد‌های سازنده فناوری ‌نانو بوده و بسیاری از اعجاز این فناوری‌ وابسته به نوع نانومواد استفاده شده در آن است، مطالعه روند و تغییرات این نانومواد در حوزه علم و فناوری ضروری است. برای مطالعه این روش از عبارت کلیدی مناسب برای جستجوی نانوساختارها در مقالات منتشر شده در پایگاه داده ISI استفاده شد.

روند تغییرات نانومواد:شکل1 تعداد مقالات منتشر شده حاوی نانومواد مختلف را از سال 2004 تا 2013 نشان می‌دهد. نانوذرات با اختلاف فاحشی رتبه اول را در میان نانوساختارها به خود اختصاص داده است. بعد از آن نانولوله، نانوبلور، نانوسیم و نانوکامپوزیت در رتبه‌های بعدی قرار دارند. نانوذرات بالاترین کاربرد در میان نانومواد را داشته اند، از آنجایی که با کاهش ابعاد هر ماده‌ای می‌توان نانوذرات آن ماده را تولید کرد بنابراین طبیعی است که نانوذرات فراوان‌ترین نانوماده در میان مقالات باشند. از سوی دیگر برخی روش‌های سنتز نانوذرات نظیر خردایش مواد توده‌ای، آسیاب کردن و احیاء شیمیایی بسیار ساده بود که این کار تهیه نانوذرات را تسهیل می‌کند. بنابراین برای بسیاری از محققان استفاده از نانوذرات ساده‌ترین و اولین قدم برای گام‌ نهادن در فناوری‌نانو است. لازم به ذکر است نانوذرات واژه جامعی است که گاهی به نانومواد مختلف نظیر نانوبلور، نانومیله یا نانوکره نیز اطلاق می‌شود. این کار ممکن است موجب افزایش قابل توجه واژه نانوذرات در مقالات شود.

از نظر قدمت در کشف و کاربرد نانومواد، نانولوله‌ها و به طور ویژه نانولوله‌های کربنی بعد از نانوذرات در رده دوم قرار می‌گیرند، بنابراین طی یک دهه گذشته نانولوله‌ها فرصت زیادی برای وارد شدن به پروژه‌های تحقیقاتی را در سراسر جهان داشته‌اند. از سوی دیگر ویژگی‌های بازر نانولوله‌های کربنی در حوزه‌هایی نظیر الکترونیک، ساخت حسگر و تقویت کامپوزیت‌ها موجب شده تا سیل عظیم تحقیقات به سوی این نانوماده روانه شود.