فهرست عناوین نانو تكنولوژي، فناوري نوين 3تعريف نانو تكنولوژي 3تاريخچه نانو در جهان 5اصول پايه نانو تكنولوژي 6اساس ارتباط نانو تكنولوژي و علم و تكنولوژي غذا 7ارتباط نانو تكنولوژي با مهندسي كشاورزي و سيستم هاي غذايي 9عناصر پایه در فناوری نانو 13نانو بیو مواد، نانو مواد و کاربردهای آنها 14نانولوله ها 16نانو کامپوزیت ها 17نانو کپسول 18نانو تکنولوژی برای توزيع تحت کنترل و سیستم کپسولی 18مزایای متعدد سیستم کپسولی 20نانوسنسورها 21برخي از كاربردهاي نانو سنسورهاي بيو آناليتيكال 22پتانسیل نانو سنسورها و تحقیقات در صنعت کشاورزی و غذا 25نانوفيلترها و کاربرد آنها در بیوتکنولوژی 26ماشین های نانو تکنولوژی 28میکرو سیال 29نانو بیو پروسس 29نانو سنسور های بیو آنالیزی 30سطوح بیو سلکتیو 20بسته بندی نانو Nano packaging30کاربرد های نانو در صنعت بسته بندی 31غذاهاي نانو Nano Food32نتيجه گيري 34واژه نامه 35منابع 37 نانو تكنولوژي، فناوري نوين نانو تكنولوژي فناوري جديدي است كه تمام دنيا را فراگرفته است و به تعبير دقيقتر "نانو تكنولوژي بخشي از آينده نيست بلكه همه آينده است ".در اين مقاله بعد از تعريف نانو به بيان دلايل كاربرد ها و ضرورتهاي توجه به اين فناوري اشاره شده است . تعريف نانو تكنولوژي نانو تكنولوژي،توانمندي توليد مواد،ابزار ها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطح مولكولي و اتمي و استفاده از خواص آنها درمقیاس نانو می باشد.علم نانو، عبارت است از مطالعه و پژوهش وسايل و ساختار هايي كه در كوچكترين واحد ديمانسيون ( 200 )نانومتر يا كوچكتر وجود دارند . از تعاريف فوق بر مي آيد كه نانو تكنولوژي يك رشته نيست بلكه رويكرد جديدي در تمام رشته هاست .براي نانو تكنولوژي كاربرد هايي را در حوزه های مختلف از غذا، دارو تشخيص پزشكي و بيوتكنولوژي تا الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، حمل ونقل، انرژي، محيط زيست، مواد هوا و فضا و امنيت ملي بر شمرده اند : كاربرد هاي وسيع اين عرصه و پيامد هاي اجتماعي سياسي و حقوقي آن،اين فناوري را به عنوان زمينه فرا رشته اي و فرا بخش مطرح نموده است .هر چند آزمايش ها و تحقيقات پيرامون نانوتكنولوژي از ابتداي دهه قرن بيستم به طور جدي پيگيري شده اما اثرات تحول آفرين،معجزه آور و باور نكردني نانو تكنولوژي در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد كه نظر تمامي كشور هاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يكي از مهمترين اولويتهاي تحقيقاتي خويش طي دهه اول قرن بيست و يكم محسوب نمايند .به طوریکه ژاپن درسال 2001، 400 میلیون دلار و در سال2004، 960 میلیون دلار هزینه کرده است و آمریکا برای این امر در سالهای 2005-2008 حدود 7/3 بیلیون دلار اختصاص داده است . استفاده از اين فناوري در كليه علوم باعث شده است كه تحقيقات در زمينه نانو به عنوان چالش اصلي علمي و صنعتي پيش روي جهانيان باشد . لذا محققين، اساتيد و صنعت گران ايراني نيز بايد در يك بسيج همگاني، جايگاه و موقعيت خويش را در خصوص اين موضوع مشخص نمايند و حضوري فعال و حتي رقابتي در اين جايگاه ايجاد نمايند . براي چنين كاري طراحي يك برنامه منسجم فراگير و همه جانبه اجتناب ناپذير است . نانو تکنولوژی دارای سه شاخه نانو فناوری خشک، مرطوب،و محاسبه ای است که از نظر کاربردی در علوم مختلف به خصوص در ساخت و تولید مواد الکترونیکی-پزشکی و صنایع غذایی کاربرد دارد. تاريخچه نانو در جهان چهل سال پيش ريچارد فيمن متخصص كوانتوم نظري و دارنده جايزه نوبل در سخنراني معروف خود در سال 1959 با عنوان آن پايين فضاي بسياري هست به بررسي بعد رشد نيافته علم مواد پرداخت وي در آن زمان اظهار داشت اصول فيزيك، تا آنجايي كه من توانايي فهمش را دارم، بر خلاف امكان ساختن اتم به اتم چيزها حرفي نمي زند او فرض را بر اين قرار داد كه اگر دانشمندان فرا گرفته اند كه چگونه ترانزيستورها و ديگر سازه ها را با مقياس هاي كوچك بسازند، پس خواهيم توانست كه آنها را كوچك و كوچكتر نماييم . در واقع آنها به مرزهاي حقيقي شان در لبه هاي نا معلوم كوانتوم نزديك خواهند بود به طوري كه يك اتم را در مقابل ديگري به گونه اي قرار دهيم كه بتوانيم كوچكترين محصول مصنوعي و ساختگي ممكن را ايجاد نماييم و جای این سوال باقی می ماند که با استفاده از اين فرمهاي بسيار كوچك چه وسايلي مي توانيم ايجاد كنيم ؟فيمن در ذهن خود يك دكتر مولكولي را تصور كرد كه صدها بار از يك سلول منحصر به فرد كوچكتر خواهد بود و مي تواند به بدن تزريق شود و درون بدن براي انجام كاري يا مطالعه و تاييد سلامتي سلولها، انجام ترميمي و به طور كلي براي نگهداري بدن در سلامت كامل به سير بپردازد .واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتا ینگوچی استاد علوم دانشگاه توکیو مطرح شد .او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل)دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می باشد،به کاربرد . مينسكي توانست به تفكرات فيمن قوت ببخشد مينسكي پدر هوش مصنوعي و شاگردش درکسلرگروهي از دانشجويان كامپيوتر را به صورت انجمني دور هم جمع كردند . او افكار جوانترها را با يكسري ايده ها كه خودش نانو تكنولوژي نامگذاري كرده بود مشغول مي داشت . درکسلر تنها درجه دكتري نانو تكنولوژي را در سال 1991 ازدانشگاه MIT دريافت داشت او يك پيشرو در طرح نانو تكنولوژي است .شكوفايي بسيار از فناوريهاي مهم ازجمله فناوري اطلاعات و بيوتكنولوژي به عنوان دو دستاورد بسيار عظيم قرن بيستم بدون بهره گيري از نانو تكنولوژي دچار اختلال خواهند شد . اصول پايه نانو تكنولوژينانو تكنولوژي، تكنولوژي سريع و نويني است كه امكان كار،دست كاري و توليد ابزار، مواد و ساختار هايي در سطح مولكولي و حتي اتمي توسط اتم در ساختارهاي عملكردي در بعد نانومتر را مي دهد . ما با روشهاي نانو مي توانيم ابزار هاي چند كاره، خود تنظيم،خود كنترل و خود ترميم بسازيم .واژه نانو از يك كلمه يوناني به معناي" كوچك يا ريز" مشتق شده است نانو به اندازه بين 1تا 100 نانو متر مي گويند .طول موج نور مرئي بين 400-700 نانومتر و سلول زنده اندازه اي معادل يك ميكرون (1000 نانومتر ) دارد. جدول (1)مقايسه اندازه ها از ماكرو تا مولكول را بيان مي كند : نمونهاندازهواژگانباندهاي تك شيميايي1/0-5/0مولكولي/اتميمولكولهاي كوچك زئوليت5/0-0/1مولكولينانو مواد غير آلي،DNA،RNA1-1000نانو(MEMs)كانالهاي ميكرو سيال، تراشه هاي سيكلون در سلول زنده103-104ميكرومواد طبيعيبيش از 104ماكرواساس ارتباط نانو تكنولوژي و علم و تكنولوژي غذامعناي حقيقي نانو ساينس و نانو تكنولوژي چيست؟Nano science: مطالعه پديده ها و دست كاري مواد در مقياس هاي اتمی، مولكولي، ماكرو مولكولي است جايي كه خصيصه ها تفاوت چشمگيري با مقياسهاي بزرگ دارند.Nano technology: تكنولوژي است كه به وسيله آن ما در خواص مولكولهاي تشكيل دهنده مواد تغييري ايجاد مي نماييم تا بتوانيم از آنها در طراحي، توليد و استفاده از ساختارهاي كاربردي، ابزار ها و... بهره جوييم (تا بهتر استفاده گردند). معرفيIntroductionامروزه رقابت بازارهاي تكنولوژيكي براي حفظ قدرت در صنعت غذا و فراوري غذا امري ضروري است . مصرف كننده ها متقاضي محصولات معتبر (مجاز) خوش طعم و سهل و ساده هستند . آينده متعلق به محصولات، فرآوري و فرآورده هاي جديدي است كه اهداف زير را دنبال مي كند :بهبود كارايي محصول و طولاني شدن عمر ماندگاري و،تازگي محصول، بهبود كيفيت و ايمني غذا . نانو تكنولوژي مي تواند براي توسعه مواد در اندازه هاي كوچك بهسازي، كنترل و انتقال محموله، شناسايي آلودگي و ابداع نانو ابزار هايي براي زيست شناسي سلولي و مولكولي استفاده شود . نانو تكنولوژي شامل ابداع و استفاده از مواد آلي و غير آلي در مقياس نانو مي باشد.نانو تكنولوژي نويد مهيا كردن شيوه اي براي طراحي نانو مواد داده است و مواد ساخته شده سازگار با ويژگي هاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژي اند و توسط ساختارهاي مولكولي و ديناميكي مشخصي،كنترل مي گردند . در اين تكنيك هاي بيولوژيكي قبل از تشكيل فرآورده ژن ها دچار تغيير مي شوند . نانو تكنولوژي مي تواند پيشرفت هاي آينده را كامل تر و با روش هاي موثر تري و به انواع ديگري آماده كند . دست كاري پليمرهاي غذا و مجموعه هاي پليمري باعث بهبود كيفيت غذا و سلامتي مي گردد . نانو تكنولوژي نه تنها مواد با ويژگي جديد ايجاد مي كند بلكه مواد ديگري با ويژگي هاي خود جمع كن، خود التيام و نگهداري توليد مي كند. ارتباط نانو تكنولوژي با مهندسي كشاورزي و سيستم هاي غذايي نانو تكنولوژي به عنوان تكنولوژي قدرتمند قادر است كه سيستم غذايي و كشاورزي را متحول كند .امنيت سيستم غذايي و كشاورزي، درمان بيماري زایی با سيستم توزيع دارو و ابزارهاي جديد بيولوژيکی مولكولي و اتمي (سلولي)،ابزارهاي جديد براي شناسايي پاتوژن و حفاظت از محيط زيست مثالهاي مهمي در رابطه با نانو مي باشند.برخي نمونه هاي اساسي نانو به عنوان تكنولوژي قدرتمند مدرن عبارتند از : توليد،فرآيند و ارسال محصولات غذايي كه با امنيت بيشتري توليد شده اند زيرا نانو سنسورها براي شناسايي پاتوژن و آلودگي پيشرفت كرده است.توسعه نانو ابزارهايي، كه امكان ثبت تاريخچه محيط،موقعيت و روشهاي ارسال كالا را ثبت مي كند .سيستم هايي كه تركيبي از حسگرهاي هوشمند اند و موقعيت، گزارش، كنترل از راه دور را با امنيت بيشتر و موثرتري انجام مي دهند .امنيت سيستم غذايي و كشاورزي بسيار حائز اهميت است، غذاهاي سنتي بايد با كنترل و امنيت بيشتري تهيه گردند. نانو تكنولوژي پتانسيل هاي واقعي اين سيستم ها را حفظ مي كند :راندمان توليد محصولات وفرآيند هاي غذايي، امنيت غذا، و پيامد هاي زيست محيطي توليد، انبار، توزيع بهتر غذا خواهند شد . با این فناوری در كشاورزي اگر يك گياه يا حيوان دچار بيماري شود . روزها، هفته ها و ماهها قبل از حضور بيماري توسط نشانه هاي ارگانيسم شناسايي شده و از شيوع آن جلوگيري مي كنيم.نانو در اندازه اي مشابه ويروس يا ذرات بيماري زا عفونت را شناسايي و ريشه كني سريع آنرا ممكن ميسازد . نانو امكان توزيع سريع دارو را قبل از ظهور علايم ماكرو فراهم مي كند . براي مثال اين مواد در بدن موجود زنده كاشته مي شوند و قبل از بروز تب هشدار داده و مي تواند حضور بيماري را شناسايي و اطلاع دهند و سيستم توزيع را فعال نمایند اين فناوری هوشمند براي سيستم بيولوژيكي و بيو اكتيوBioactive مثل دارو،آفت كش، مواد مغذي،مواد زيست شناسي، بيو راكتورهاي سلولي، nutraceutical ( هر ماده غذايي يا به کاررفته در اغذيه، که با خود مزاياي پزشکي و سلامتي- مثل جلوگيري يا درمان بيمار‌‌ي‌ها - را به همراه داشته باشد. انواع مختلف اين محصولات عبارتند از: غذاهاي جداشده، مکمل‌هاي رژيمي و افزودني‌هاي ويژه اغذيه مهندسي ژنتيکي‌شده، محصولات گياهي، و غذاهاي فرآوري‌شده همچون حبوبات، سوپ‌ها و نوشيدني‌ها )پيش بيني شده اند . ابزارهاي جديد بيولوژيكي - مولكولي، سلولي نيازمند طراحي هاي ويژه براي جداسازي،شناسايي،سنجش خواص مولكولهاست و اين امكان پذير است كه با نانو پيشرفت وسيعي در تحقيقات كشاورزي، علوم وتكنولوژي توليد مثل، تبديل تفاله هاي غذا و كشاورزي به انرژي و ديگر محصولات By product از طريق نانوبيو پروسسهاي آنزيماتيكي، ممانعت و درمان بيماري در گياه و حيوان، نانو موادهایی با مشخصه هاي جديد به عنوان كشف مهمي در شناسايي پاتوژن و آلودگي، مواد خود ترميم و كاربردهاي متعدد آنها در كشاورزي امكان پذير است .بسته بندي غذا در ظروف خود ترميم مي تواند غذا را از آلودگي ميكروبي حفظ كند و نگهداري، انبار،توزيع غذا را راحتر نمايد . حفاظت هاي زيست محيطي از طريق كاهش و تبديل مواد كشاورزي به محصولات ارزشمند از طريق نانو راحتر است .طراحي و توسعه نانو كاتاليست كه روغن هاي نباتي را به سوختهاي با منشا زيستي Bio-based و حلالهاي صنعتي Biodegradable (توسط ميكروبها متلاشي مي شوند) تبدیل می کنند بهبود یافته است . چنين روشهايي نانو را قدرتمند تر مي كند . حفاظت هاي زيست محيط از طريق مديريت مكان و محيط خارجي زمينه ايست كه نانو مي تواند مفيد باشد . قبل از مصرف كاهو براي سالاد، سيب زميني براي سرخ كردن،بروكلي و نان گندم داغ، بر محيط تاثير داشته و از محيط تاثير مي پذيرند . اين تاثيرات بر روي زمان مطلوب رشد محصولات،آبياري، حاصل خيزي و برداشت موثر خواهند بود . محصولات كشاورزي بايد در برابر هجوم حيوانات وحشي، علف هرز، حشرات، آفات، پاتوژن ها و آب و هواي غير قابل پيش بيني محافظت شوند . برسيهاي دقيق روزانه يا شناسايي مسائلي كه سلامت محصول را به خطر مي اندازد و ميزان نياز به آفت كش را كاهش مي دهد بايد انجام شوند . مديريت آفت تلفيقي،زمان نياز به آفت كش را شناسايي و بدين روش ميزان نياز به آن را كاهش مي دهد اين روش معروف به"Scouting" بهترين زمان برداشت حصول را شناسايي كرده و سلامتي محصول را ازنظر آلودگي شيميايي،ميكروبي حفظ مي كند . در ميان كاربردهاي نانو تكنولوژي مي توان به بيوسنتز و بيو پروسس مواد شيميايي جديد محصولات دارويي،شكستن بلوك هاي ساختمان زيست شناسي و مواد سنتزي،سيستم هاي بيولوژيكي مصنوعي واكنش هاي Biodegradable براي گياهان مغذي و حفاظت در برابر حشرات،بهسازي (بهنژادي) ژنتيك،توزيع دارو و ژن در حيوانات،مجموعه هايي براي سنجش DNA اشاره كرد.(مطالب فوق مفهوم كلي كاربرد نانو بر سيستم غذا و كشاورزي است). در دسته‌بندي مسايل نانويي همچنان مسائل حل نشده بسياري وجود دارد. اما شاخه هاي زير اساس نانوتكنولوژي را تشكيل مي‌دهند:عناصر پایه در فناوری نانو تفاوت اصلی فناوری نانو با سایر فناوری ها در مقیاس مواد و ساختارهایی که در این فناوری مورد استفاده قرار می گیرند ، مي باشد. البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست بلکه زمانی که اندازه مواد در اين مقیاس قرار می گیرند، خصوصیات ذاتی آنها از قبیل رنگ، استحکام، مقاومت و خوردگی و... تغییر می کند در حقیقت تفاوت این فناوری با سایر فناوریها به عناصر پایه آن بر می گردد این عناصر همان عناصر نانو مقیاسی هستند كه داراي خواصي متفاوت با مقياس ماكروشان مي باشند.اولین و مهمترین عنصر پایه، نانو ذرات هستند.منظور از نانو ذرات، ذراتی در ابعاد نانومتری در هر سه بعد می باشند . نانو ذرات می توانند از مواد مختلفی تشکیل شده باشند مانند نانو ذرات فلزی، سرامیکی...