مقياس نانو تجربة جديدي مي‌باشد، اما تبديل كشفيات تازه به تكنولوژي هنوز هم به روش سنتي آن انجام مي‌گيرد.
تصور كنيد يك ميليارد مرتبه كوچكتر شويد و بتوانيد در محيط گازي، مايع و يا جامد شنا كنيد. در اين سفر چيزهايي كه شما با آنها مواجه مي‌شويد مدنظر ما نيست، بلكه عدم پيوستگي (گسستگي) اتمها و مولكول‌هايي كه اركان طبيعت را تشكيل مي‌دهند، اهميت دارد.
بيش از 40 سال پيش بود كه ريچارد فينمن تكنولوژي‌اي را تجسم كرد كه با نهايت استفاده از جعبه ابزار طبيعت اجسام را اتم به اتم يا مولكول به مولكول مي‌ساخت. در دو دهة اخير شاهد اولين جرقه‌هاي اين تجسم بوده‌ايم و برخي نوآوري‌ها و كشفيات كليدي در اين مدت مشاهده شده‌اند، مثلاً ميكروسكوپ تونلي روبشي (Scanning Tunneling Microscope) كه مي‌تواند تصويري از يك اتم واحد به ما دهد و با مهارت آن را كنترل كند، و يا خانواده‌اي از مولكولها نظير باكي‌بال‌ها و نانوتيوپ‌هاي كربني را كه خواص منحصر به فردي _ كه در مواد بالك يافت نمي‌شود_ دارند را تصوير‌سازي كند و خواصشان را كنترل نمايد.
هم چنين مقياس‌هاي نانومتري اندازة مولكول‌هاي بيولوژيكي نظير DNA و پروتيين‌ها و مواد غيرآلي شامل نيمه‌هادي‌ها، سراميك‌ها و فلزات نانوساختاري را پوشش مي‌دهد. اين هم‌پوشاني اخيراً تشكيل مواد هيبريدي نانومتري را كه خواص و عمل كرد‌هاي منحصر به فردي دارند، امكان‌پذير ساخته است.
اگر ما تصوراتمان را گسترش دهيم، مي‌توانيم تكنولوژي‌هايي را متصور شويم كه متفاوت از تكنولوژيهاي فعلي خواهند بود. به عنوان مثال پردازش و ذخيره اطلاعات مي‌تواند بر پاية بيت‌هاي اطلاعاتي‌اي انجام گيرد كه به عنوان ذرات واحدي (الكترونها يا فوتون‌ها) تعريف شده‌اند، بنابراين تغييرات عظيمي در چگالي و مصرف برق ايجاد مي‌گردد. مراقبتهاي بهداشتي و بيوتكنولوژيكي مي‌توانند متكي بر اسمبلي‌هاي مولكولي نانو ساختار‌ي‌اي شوند كه دارو را در بدن ما به محل دقيق مورد نياز آن مي‌فرستند و يا تومورهاي سرطاني را در آغاز تكوين رديابي مي‌نمايند.
انسان مي‌تواند موتور‌ها و يخچال‌هاي بر پايه مواد ترموالكتريك نانو ساختاري را متصور شود كه نه تنها قابليت عمل كرد بالاتري از دستگاههاي امروزي خواهند داشت، بلكه از نظر زيست محيطي نيز بي‌خطرتر هستند. نانو ساختار هم چنين خواص مكانيكي فلزات و سراميك‌ها را تنظيم ميكند كه اين امر مي‌تواند تاثير عظيمي بر صنايع حمل و نقل و صنايع فضايي داشته باشد. اگر تمامي اين اهداف برآورده شوند، يك پايه تكنولوژيكي جديد پديد خواهد آورد كه اثرات اجتماعي و اقتصادي اساسي خواهد داشت.
قابل توجه است كه در حال حاضر اين تكنولوژي در اغلب زمينه‌ها موجود نمي‌باشد. كليد تكنولوژي تنها در دانش آن نيست، بلكه در تركيب دانش و مهندسي مي‌باشد. بنابراين نانو مهندسي يكي از مهم‌ترين اركان موفقيت نانوتكنولوژي مي‌باشد.
نانوتكنولوژي به زبان ساده
در نيم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوري عمده بوديم، كه باعث پيشرفت هاي عظيم اقتصادي در كشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين كشورهاي جهان شد. متأسفانه در كشور ما بدليل فقدان جرات علمي و عدم تصميم گيري بموقع ، به اين فرصتها پس از گذشت ساليان طلائي آن بها داده مي شد كه البته سودي هم براي ما به ارمغان نمي آورد، هم چون فنآوري الكترونيك و كامپيوتر در دو سه دهه گذشته كه امروزه عليرغم توانائي دانشگاهي و داشتن تجهيزات آن، هيچگونه حضور تجاري در بازارهاي چند صد ميلياردي آن نداريم. فناوري نانو جديدترين اين فرصتها ست، كه كشور ما بايد براي حضور يا عدم حضور درآن خيلي سريع تصميم خود را اتخاذ كند.
علم و فناوري نانو ( نانو علم و نانو تكنولوژي) توانائي بدست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتري (ملكولي) و بهره برداري از خواص و پديده هاي اين بعد در مواد، ابزارها و سيستم هاي نوين است. اين تعريف ساده خود دربرگيرنده معاني زيادي است. به عنوان مثال فناوري نانو با طبيعت فرا رشته اي خود، در آينده در برگيرنده همه ي فناوريهاي امروزين خواهد بود و به جاي رقابت با فن آوري هاي موجود، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « يك حرف از علم» يكپارچه خواهد كرد.
ميليونها سال است كه در طبيعت ساختارهاي بسيار پيچيده با ظرافت نانومتري ( ملكولي ) - مثل يك درخت يا يك ميكروب - ساخته مي شود. علم بشري اينك در آستانه چنگ اندازي به اين عرصه است، تا ساختارهائي بي نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمي شوند. فناوري نانو كاربردهاي را به منصه ظهور مي رساند كه بشر از انجام آن به كلي عاجز بوده است و پيامدهائي را در جامعه برجا مي گذارد كه بشر تصور آنها را هم نكرده است. به عنوان مثال:
o ساخت مواد بسيار سبك و محكم براي مصارف مرسوم يا نو
o ورشكستگي صنايع قديمي همچون فولاد با ورود تجاري مواد نو
o كاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت هاي فسيلي
o همه گير شدن ابر كامپيوترهاي بسيار قوي، كوچك و كم مصرف
o سلاحهاي سبك تر، كوچكتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئي تر براي رادار
o شناسائي فوري كليه خصوصيات ژنتيكي و اخلاقي و استعدادهاي ابتلا به بيماري
o ارسال دقيق دارو به آدرس هاي مورد نظر در بدن و افزايش طول عمر
o از بين بردن كامل عوامل خطرناك جنگ شيميائي و ميكروبي
o از بين بردن كامل ناچيز ترين آلاينده هاي شهري و صنعتي
o سطوح و لباسهاي هميشه تميز و هوشمند
o توليد انبوه مواد و ابزارهائي كه تا قبل از اين عملي و اقتصادي نبوده اند ،
o و بسياري از موارد غير قابل پيش بيني ديگر!
دكترDrexler در همايش جهاني نظام علمي در زمينه نانوتكنولوژي اظهار كرده است: "در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهاي ديجيتالي كپي‌برداري را سريع، ارزان، كامل و عاري از هزينه‌بري يا پيچيدگي محتوايي نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه ميشود. هزينه توليد يك تن تري بيت تراشه‌هاي RAM تقريبا" معادل با هزينه بري ناشي از توليد همان مقدار فولاد ميشود".
دكترSmalley رئيس هيئت تحقيقاتي دانشگاه رايس و كاشف Buckyballs مي‌گويد:
" نانوتكنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معكوس خواهد كرد". در مقدمه مقاله نانوتكنولوژي كه توسط آقايان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنين آمده است :
" تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي 4 نفره كه به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يك خودروي خانوادگي تجسم كنيد" .
موارد فوق، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژي هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است كه ناشي از علم نانوتكنولوژي است. در آينده نزديك گروهي از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهني با مقياس نانومتري مي‌گردند كه قادر به همانندسازي است. طي چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا" تمامي فرايندهاي صنعتي و نيروي كار كنوني از رده خارج خواهند شد. كالاهاي مصرفي به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومي را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهاي فضايي و همانندسازي امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلايلي ديگر، سبك هاي زندگي روزمره در جهان بطور زيربنايي متحول خواهد شد و الگوي رفتاري انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.
سه فناوري تسخيركننده
از طرفي شايد بتوان گفت تسخيركنندگان علم و فناوري آينده در سه گروه فناوري اطلاعات، نانوفناوري و زيست فناوري خلاصه مي شوند. قرارگيري مقادير و حجم زيادي از اطلاعات در فضائي كوچك از ابعاد هم گرائي نانوفناوري و فناوري اطلاعات مي باشد از طرفي در زيست فناوري و يا به عبارتي براي زيست شناسان قرار گيري حجم زيادي از اطلاعات در يك فضاي بسيار كوچك موضوعي بسيار آشنا مي باشد.
در كوچكترين سلول انساني همه اطلاعات مربوط به يك موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار كوچكي از سلول به نام DNA كه شامل حدوداً پنجاه اتم مي باشد همه اين اطلاعات ذخيره مي گردد ( نه تنها سطح يا به عبارتي تعداد اتم ها بلكه نحوه قرار گرفتن اين زنجيره ها در ذخيره سازي اطلاعات زيستي اهميت دارد). شايد يكي از علل هم گرائي اين فناوري و فناوري اطلاعات وجود همين مسائل مشترك اين سه فناوري است.
ابزارهاي جديد براي كارهاي ظريف
اگر شما از دانشمندان علوم سطح بپرسيد كه چه پيشرفتهاي عمده دستگاهي باعث شده‌اند تا نانوتكنولوژي در خطوط مقدم تحقيقات علوم فيزيكي قرار گيرد، تقريبا" همه آنها به داستان ميكروسكوپ پروب اسكن‌كننده SPM (Scanning probe microscope SPM: در SPM يك پروب نانوسكوپي در ارتفاع ثابتي بر بالاي بستري از اتمها حفظ ميشود. اين فاصله مي‌تواند آنقدر كم باشد كه الكترونهاي اتمهاي تيرك و سطح با هم تعامل داشته باشند. اين تعاملات مي‌تواند آنقدر قوي باشد، كه اتمها از جا كنده شده و به جاي ديگري بروند.)
اشاره مي‌كنند. عليرغم تازه واردگي به عرصه تحليل دستگاهي، استفاده از ميكروسكوپي تونل‌زني اسكن‌كننده STM (Scanning tunneling microscope STM : وسيله‌اي براي تهيه تصوير از اتمهاي روي سطوح مواد، كه نقش مهمي در درك توپوگرافي و خواص الكتريكي مواد و رفتار قطعات ميكروالكترونيكي دارند. STM بر خلاف يك ميكروسكوپ نوري، براي تهيه تصوير نيروهاي الكتريكي را با يك پروب نازك‌شده به حد تيزي يك اتم آشكار ميكند. پروب سطح را جاروب كرده، بي‌نظمي‌هاي الكتريكي حاصل از پوسته‌هاي الكتروني يا ابرالكتروني پيرامون اتمها را به كمك يك كامپيوتر به تصوير مبدل ميكند. به دليل يك اثر مكانيك كوانتومي موسوم به «تونل‌زني»، الكترونها مي‌توانند به سادگي از تيرك به سطح و بالعكس بجهند. درجه وضوح تصاوير در حدود nm1 يا كمتر است. از STM مي‌توان براي جابجايي تك به تك اتمها و تهيه نقشه‌هاي پروضوح از سطوح مادي استفاده كرد.) ، ميكروسكوپي نيروي اتمي (AFM) و ديگر تكنيكهاي مشتق‌شده از اين دو مورد اصلي در بسياري از آزمايشگاهها ، به دليل حجم زياد اطلاعاتي كه از مقياس نانومتر به دست مي دهند، متداول و حتي گريزناپذير شده است. ريچارد فينمن طي يك سخنراني در همايش جامعه فيزيك آمريكا در 1959 در مؤسسه تكنولوژي كاليفرنيا كه بعد در آنجا استاد فيزيك شد ايده‌هايي بنيادي در زمينه كوچك‌سازي نوشتجات، مدارها و ماشين‌ها ايراد كرد : " آنچه من مي‌خواهم به شما بگويم، مسئله دستكاري و كنترل اشياء در مقياس كوچك است. ترديدي وجود ندارد كه در نوك يك سوزن آنقدر جا هست كه بتوان تمام دايرهالمعارف بريتانيكا را جا داد." فينمن براي به تفكر واداشتن محققين و تاكيد نمودن بر عقيده‌اش مبني بر امكان فيزيكي چنين معجزه‌اي ، جايزه‌هايي 1000 دلاري براي اولين افرادي كه به اهداف مشخص شده اي در كوچك‌سازي كتابها و موتورهاي الكتريكي دست يابند تعيين كرد. فينمن تاكيد كرد : " من در حال خلق ضد جاذبه نيستم كه به فرض روزي اگر قوانين (فيزيك) آنچه ما مي‌پنداريم، نبودند عملي شود. من صحبت از چيزي مي‌كنم اگر قوانين آنچه ما مي‌پنداريم باشند، عملي خواهد بود. ما به آن دست پيدا نكرده‌ايم چون خيلي ساده هنوز درصدد انجام آن نبوده‌ايم."
وضعيت جهاني
از فناوري نانو به عنوان "رنسانس فناوري" و" روان كننده جريان سرمايه گذاري " ياد مي شود.ورود محصولات متكي بر اين فناوري جهشي بس عظيم در رفاه و كيفيت زندگي و توانائي هاي دفاعي و زيست محيطي به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائي هاي بزرگ اقتصادي خواهد شد . هم اكنون بخش هاي دولتي و خصوصي كشورهاي مختلف جهان شامل ژاپن ، آمريكا، اتحاديه اروپا، چين، هند، تايوان، كره جنوبي، استراليا، اسرائيل و روسيه در رقابتي تنگاتنگ بر سر كسب پيشتازي جهاني در لااقل يك حوزه از اين فناوري به سر ميبرند . هم اكنون روي هم رفته حدود 30 كشور دنيا در زمينه فناوري نانو داراي "برنامه ملي" يا درحال تدوين آن هستند، وطي پنچ سال گذشته بودجه تحقيق و توسعه در امر فناوري نانو را به 5/3 برابر افزايش داده اند. كشورهاي ژاپن و آمريكا نيز فناوري نانو را اولين اولويت كشور خود در زمينه فناوري اعلام كرده اند .
و امّا بطور كلي و خلاصه اين كه:
o نانوتكنولوژي مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. هدف اصلي اكثر تحقيقات نانوتكنولوژي شكل‌دهي تركيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانوتكنولوژي در الكترونيك، زيست‌شناسي، ژنتيك، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بكار برده مي شود.
o چرا " Nano"؟
o nano كلمه‌اي يوناني به معني كوچك است و براي تعيين مقدار يك ميليارديم يا 9- 10 يك كميت استفاده ميشود. چون يك اتم تقريباً" 10 نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولكولي بكاربرده ميشود.
o تفاوت بين نانوعلم و نانوتكنولوژي چيست؟
o نانو علم صرفا" تحقيق است ولي نانوتكنولوژي كاربرد تحقيقات براي حل مسايل و ساخت مواد جديد است.
o نانوتكنولوژي از كجا آمده است؟
o براي اولين بار ريچارد فينمن برنده جايزه نوبل فيزيك پتانسيل نانوعلم را در يك سخنراني تكان‌دهنده با نام " درپايين اتاقهاي زيادي وجود دارد"، مطرح كرد . فينمن اصرار داشت، كه دانشمندان ساخت وسائلي را،كه براي كار در مقياس اتمي لازم است، شروع كنند. اين موضوع مسكوت ماند، تا اين كه اريك دركسلر (دانشجوي تحصيلات تكميليMIT) نداي فينمن را شنيد و يك قالب‌كاري براي مطالعه "وسايلي كه توانايي حركت دادن اشياء مولكولي و مكان آنها را با دقت اتمي دارند" ايجاد كرد، كه در سپتامبر 1981 در مقاله‌اي با نام " پروتئين راهي براي توليدانبوه مولكولي ايجاد ميكند" آن را ارائه داد. دركسلر آن را با كتابي بنام " موتورهاي خلقت" دنبال كرد و توسعه مفهوم نانوتكنولوژي را همانند يك كوشش علمي ادامه داد. اولين نشانه هاي ثبت‌شده از اين مفهوم نانوتكنولوژي تغيير مكان دادن اشيا مولكولي، در سال 1989 بود، موقعي كه دانشمندي در مركز تحقيقات آلمادنIBM اتمهاي منفردگزنون را روي صفحه نيكل حركت داد، تا نام IBM را روي سطح نيكل نقش كند.
o آيا نانوتكنولوژي خيالي‌تر از علم است؟
o از موقعي كه اولين مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانوتكنولوژي همانند چوبدست سحرآميزي براي ساخت كودكان طراح تا ماشينهاي توليد اكسيژن براي استعمار كره مريخ، تصور مي‌شد. هيجانات از واقعيات جلوتر بود، اما پيشرفت واقعي با مسائلي پيش‌پا افتاده شروع شد.چند سال پيش محققين در دانشگاههاي كاليفرنيا، رايس وMIT موفق به ساخت نانوذراتي شدند، كه به دانشمندان كمك مي‌كردند. تعدادي از اساتيد اين دانشگاهها شركتهايي تأسيس كردند، كه وسايل موردنياز براي تحقيقات مقياس نانو را مي‌ساختند. اكنون آنها به شدت دنبال حفاظت كارهايشان از طريق ثبت اختراع هستند، تا زمينه توليد فرايندهايشان را فراهم كنند. كاربردهاي علمي نانوعلم هنوز كم است. اما مقداري از توليدات اوليه اكنون وارد بازار ميشوند.
o كارهاي علمي انجام‌شده بوسيله نانوتكنولوژي چيست؟
o بيشترين كار علمي روي ايجاد تغييراتي در مواد شيميايي يا نقشه‌برداري از تركيبات زيستي، مانند DNA و سلولهاي سرطاني است. بعضي ازاولين محصولات تجاري، بهبود توليدات شيميايي كنوني يا روشهاي پزشكي است.
مهندسي نانو
مهندسي نانو دقيقاً چيست؟ بياييد موضوعات مهم مهندسي را كه بايد به آنها پرداخت و توسعه داد را شناسايي نماييم. يكي از مهم‌ترين موضوعات آن است كه چگونه اجسام را در مقياس‌هاي كوچك گنجاند؟ در سيستمهاي ميكروالكترونيكي و ميكروالكترومكانيكي مي‌توان اشياء چندتايي را با استفاده از ليتوگرافي نوري دقيقاً بر روي يك سكوي واحد قرار داد. اين روش اغلب روش ‘‘ از بالا به پايين ’’ ناميده ميشود كه در آن از ليتوگرافي براي برش و شكل‌دهي لايه‌هاي نازك جامد استفاده ميشود. موفقيت ليتوگرافي نوري به عنوان يك تكنيك توليدي متكي بر سرعت و ماهيت موازي آن است كه باعث هزينة پايين آن نيز مي‌گردد. اما قدرت تفكيك آن محدود به اندازه‌هاي بزرگتر از 100 نانومتر مي‌باشد.
برعكس، نانوتكنولوژي از ساختارهايي استفاده ميكند كه اندازه‌شان 1 تا 100 نانومتر مي‌باشد. مشخص است كه روش ‘‘ از بالا به پايين ’’ ليتوگرافي نوري بخشي از جواب است، زيرا كه در ارتباط با محدودة بالايي اين محدوده كوچك مي‌باشد. اما شخص بايد تكنيكهاي ‘‘ از پايين به بالاي’’ خود اسمبلي را توسعه دهد كه در محدودة 1 تا 100 نانومتر بگنجند و در هم‌پوشاني با روشهاي ‘‘ از بالا به پايين ’’ باشند. اما خود اسمبلي بايد كد گذاري شود، يعني شخص بايد قادر باشد كه يك شي را در كنار ديگري اسمبل نمايد تا به يك الگوي طراحي شده برسد.
چگونه انسان بايد خود اسمبلي را كد گذاري نمايد؟ اين مساله خيلي پيچيده نيست. به عنوان مثال در زيست‌شناسي، توليد پروتيين‌ها با تعريف كد DNA در يك اسمبلي دقيق از آمينواسيدها طي يك سري واكنشهاي آنزيمي انجام مي‌گيرد. رشد كريستال‌هاي غيرآلي در جهات خاص و با الگو‌هاي معين نيز يك گونه از اسمبلي كد گذاري شده اتمها است، البته نه با آن دقتي كه در زيست شناسي است.
توليد نياز به شخصي دارد كه خود اسمبلي كد گذاري شدة نانو ساختار‌ها را با استفاده از ليتوگرافي نوري اداره نمايد و در نتيجه تشكيل يك تكنيك توليد هيبريدي دهد. تكنيكهاي جديد بسياري براي اين هدف توسعه يافته‌اند، اما هنوز هيچ يك را نمي‌توان يك تكنولوژي ناميد و كارهاي بسياري راجع به آن باقي مانده است.
شخص ممكن است بپرسد: نانوساختار چه مزايايي براي سيستم دارد؟ در مقياس نانو چه چيز منحصر به فردي وجود دارد؟ بياييد با ذكر چند مثال به اين مساله بپردازيم.
قابليت تبديل انرژي به انواع مختلف آن نظير: حرارتي، مكانيكي، الكتريكي، نوري و شيميايي، با راندمان بالا قسمت مهمي از هر زير ساختار يك جامعه مدرن است. اهميت مصرف انرژي ايجاب ميكند كه حتي بهبود‌هاي ناچيز در راندمان تبديل و روشهاي تبديل بتواند تاثير بسياري بر اقتصاد، ذخاير انرژي و محيط زيست بگذارد.
اخيراً توسط يك گروه تحقيقاتي در دانشگاه MIT نشان داده شده است كه اگر مواد ترموالكتريكي نظير آلياژ‌هاي بيسموت ساختار نانو بيابند، بازداشت‌هاي كوانتمي الكترونها و فونون‌ها امكان تنظيم خواص حرارتي، الكتريكي و ترموالكتريكي آنها را طوري مي‌دهد كه درجه شايستگي آنها به نحوه شگفت‌انگيزي افزايش يابد.
اين بدان معني است كه شخص قادر خواهد بود دستگاههاي تبديل انرژي را با قابليت عملكرد بهتري نسبت به موتورهاي احتراقي و يخچال‌هاي فشرده‌ساز بخار طراحي كند و بسازد. اگر چه تا حدودي به انتقال الكترون در اين نانوساختارها پي برده‌اند، ولي درك گرماي انتقال هنوز در تنگنا قرار دارد.
نانوتكنولوژي چيست؟
نانوتكنولوژي توليد كارآمد مواد و دستگاهها و سيستمها با كنترل ماده در مقياس طولي نانومتر، و بهره برداري از خواص و پديده هاي نوظهوري است كه در مقياس نانو توسعه يافته اند.
يك نانومتر چقدر است؟
يك نانومتر يك ميلياردم متر (9-m 10) است. اين مقدار حدوداً چهار برابر قطر يك اتم است. مكعبي با ابعاد 5/2 نانومتر ممكن است حدود 1000 اتم را شامل شود. كوچكترين IC هاي امروزي با ابعادي در حدود 250 نانومتر در هر لايه به ارتفاع يك اتم، حدود يك ميليون اتم را در بردارند. در مقايسه يك جسم نانومتري با اندازه اي حدود 10 نانومتر، هزار برابر كوچكتر از قطر يك موي انسان است.
امكان مهندسي در مقياس مولكولي براي اولين بار توسط ريچارد فاينمن (R.Feynnman)، برنده جايزه نوبل فيزيك، مطرح شد. فين من طي يك سخنراني در انستيتو تكنولوژي كاليفرنيا در سال 1959 اشاره كرد كه اصول و مباني فيزيك امكان ساخت اتم به اتم چيز ها را رد نمي كند. وي اظهار داشت كه مي توان با استفاده از ماشين هاي كوچك ماشين هايي به مراتب كوچك تر ساخت و سپس اين كاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همين عبارت هاي افسانه وار فاينمن من راهگشاي يكي از جذاب ترين زمينه هاي نانو تكنولوژي يعني ساخت روبوت هايي در مقياس نانو شد. در واقع تصور در اختيار داشتن لشكري از نانوماشين هايي در ابعاد ميكروب كه هر كدام تحت فرمان يك پردازنده مركزي هستند ، هر دانشمندي را به وجد مي آورد. در روياي دانشمنداني مثل جي استورس هال (J.Storrs Hall) و اريك دركسلر (E.Drexler) اين روبوت ها يا ماشين هاي مونتاژكن كوچك تحت فرمان پردازنده مركزي به هر شكل دلخواهي درمي آيند. شايد در آينده اي نه چندان دور بتوانيد به كمك اجراي برنامه اي در كامپيوتر، تختخوابتان را تبديل به اتومبيل كنيد و با آن به محل كارتان برويد.
چرا اين مقياس طول اينقدر مهم است؟
خواص موجي شكل (مكانيك كوآنتمي) الكترونهاي داخل ماده و اثر متقابل اتمها با يكديگر از جابجايي مواد در مقياس نانومتر اثر مي پذيرند. با توليد ساختارهايي در مقياس نانومتر، امكان كنترل خواص ذاتي مواد ازجمله دماي ذوب، خواص مغناطيسي، ظرفيت بار و حتي رنگ مواد بدون تغيير در تركيب شيميايي بوجود مي آيد. استفاده از اين پتانسيل به محصولات و تكنولوژيهاي جديدي با كارايي بالا منتهي مي شود كه پيش از اين ميسر نبود. نظام سيستماتيك ماده در مقياس نانومتري، كليدي براي سيستمهاي بيولوژيكي است. نانوتكنولوژي به ما اجازه مي دهد تا اجزاء و تركيبات را داخل سلولها قرارداده و مواد جديدي را با استفاده از روشهاي جديد خود_اسمبلي بسازيم. در روش خود_اسمبلي به هيچ روبات يا ابزار ديگري براي سرهم كردن اجزاء نيازي نيست. اين تركيب پرقدرت علم مواد و بيوتكنولوژي به فرايندها و صنايع جديدي منتهي خواهد شد.
ساختارهايي در مقياس نانو مانند نانوذرات و نانولايه ها داراي نسبت سطح به حجم بالايي هستند كه آنها را براي استفاده در مواد كامپوزيت، واكنشهاي شيميايي، تهيه دارو و ذخيرة انرژي ايده ال مي سازد. سراميك هاي نانوساختاري غالباً سخت تر و غيرشكننده تر از مشابه مقياس ميكروني خود هستند. كاتاليزورهاي مقياس نانو راندمان واكنشهاي شيميايي و احتراق را افزايش داده و به ميزان چشمگيري از مواد زائد و آلودگي آن كم مي كنند. وسايل الكترونيكي جديد، مدارهاي كوچكتر و سريعتر و … با مصرف خيلي كمتر مي توانند با كنترل واكنش ها در نانوساختار بطور همزمان بدست آيند. اينها تنها اندكي از فوايد و مزاياي تهيه مواد در مقياس نانومتر است.
منافع نانوتكنولوژي چيست؟
مفهوم جديد نانوتكنولوژي آنقدر گسترده و ناشناخته است كه ممكن است روي علم و تكنولوژي در مسيرهاي غيرقابل پيش بيني تأثير بگذارد. محصولات موجود نانوتكنولوژي عبارتند از: لاستيكهاي مقاوم در برابر سايش كه از تركيب ذرات خاك رس با پليمرها بدست آمده اند، شيشه هايي كه خودبخود تميز ميشوند, مواد دارويي كه در مقياس نانو ذرات درست شده اند، ذرات مغناطيسي باهوش براي پمپهاي مكنده و روان سازها, هد ديسكهاي ليزري و مغناطيسي كه با كنترل دقيق ضخامت لايه ها از كيفيت بالاتري برخوردارند، چاپگرهاي عالي با استفاده از نانو ذرات با بهترين خواص جوهر و رنگ دانه و …
قابليتهاي محتمل تكنيكي نانوتكنولوژي عبارتند از :
1- محصولات خوداسمبل
2- كامپيوترهايي با سرعت ميلياردها برابر كامپيوترهاي امروزي
3- اختراعات بسيار جديد ( كه امروزه ناممكن است)
4- سفرهاي فضايي امن و مقرون به صرفه
5- نانوتكنولوژي پزشكي كه درواقع باعث ختم تقريبي بيماريها، سالخوردگي و مرگ و مير خواهد شد.
6- دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه‌هاي دنيا
7- احياء و سازماندهي اراضي
8- ...
كامپيوترها اطلاعات را تقريبا" بدون صرف هيچ هزينه اي باز توليد مي‌نمايند. اقداماتي در دست اجراست تا دستگاههايي ساخته شوند كه تقريبا" بدون هزينه - شبيه عمل بيت ها در كامپيوتر - اتمها را به صورت مجزا بهم اضافه كنند ( كنار هم قرار دهند). اين امر ساختن اتوماتيك محصولات را بدون نيروي كار سنتي همانند عمل كپي در ماشين هاي زيراكس ميسر مي كند. صنعت الكترونيك با روند كوچك سازي احياء مي گردد وكار در ابعاد كوچكتر منجر به ساخت ابزاري ميشود كه قادر به دستكاري اتمهاي منفرد مثل پروتئين ها در سيب زميني و همانندسازي اتمهاي خاك، هوا و آب از خودشان مي گردد.
پيوند علم مواد ، شيمي و علوم مهندسي كه نانوتكنولوژي ناميده ميشود عرصه اي را بوجود مي آورد كه ماشين آلات خود تكثيركننده و محصولات خود اسمبل از اتمهاي اوليه ارزان ساخته شوند.
نانوتكنولوژي توليد مولكولي يا به زبان ساده‌تر ، ساخت اشياء اتم به اتم، مولكول به مولكول توسط بازوهاي روبات برنامه‌ريزي شده در مقياس نانومتريك است و نانومتر يك ميلياردم متر است ( پهناي معادل با 3 تا 4 اتم). نانوتكنولوژي ساخت ابزارهاي نوين مولكولي منحصر به فرد با بكارگيري خواص شيميايي كاملا" شناخته شده اتمها و مولكولها ( نحوه پيوند آنها به يكديگر) را ارائه مي‌دهد. مهارت مطرحه در اين تكنولوژي دستكاري اتمها بطور جداگانه و جاي دادن دقيق آنان در مكاني است كه براي رسيدن به ساختار دلخواه و ايده‌آل مورد نياز مي باشد. اين قابليت تقريبا" حاصل شده است.
بازده پيش‌بيني شده از تسلط بر اين تكنولوژي بسيار فراتر از موفقيتهايي است كه تاكنون انسان بدانها نائل شده است.
قابليتهاي محتمل تكنيكي نانوتكنولوژي عبارتند از :
1- محصولات خوداسمبل
2- كامپيوترهايي با سرعت ميلياردها برابر كامپيوترهاي امروزي
3- اختراعات بسيار جديد ( كه امروزه ناممكن است)
4- سفرهاي فضايي امن و مقرون به صرفه
5- نانوتكنولوژي پزشكي كه درواقع باعث ختم تقريبي بيماريها، سالخوردگي و مرگ و مير خواهد شد.
6- دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه‌هاي دنيا
7- احياي مجدد بسياري از حيوانات و گياهان منقرض‌شده
8- احياء و سازماندهي اراضي
دكترDrexler در همايش جهاني نظام علمي در زمينه نانوتكنولوژي اظهار كرده است:
“در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهاي ديجيتالي كپي‌برداري را سريع، ارزان، كامل و عاري از هزينه‌بري يا پيچيدگي محتوايي نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه ميشود. هزينه توليد يك تن تري بيت تراشه‌هاي RAM تقريبا" معادل با هزينه بري ناشي از توليد همان مقدار فولاد ميشود”. دكترSmalley رئيس هيئت تحقيقاتي دانشگاه رايس و كاشف Buckyballs مي‌گويد:
" نانوتكنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معكوس خواهد كرد".
در مقدمه مقاله نانوتكنولوژي كه توسط آقايان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنين آمده است :
" تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي 4 نفره كه به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يك خودروي خانوادگي تجسم كنيد" .
موارد فوق، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژي هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است كه ناشي از علم نانوتكنولوژي است. در آينده نزديك گروهي از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهني با مقياس نانومتري مي‌گردند كه قادر به همانندسازي است. طي چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا" تمامي فرايندهاي صنعتي و نيروي كار كنوني از رده خارج خواهند شد. كالاهاي مصرفي به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومي را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهاي فضايي و همانندسازي امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلائلي ديگر، سبكهاي زندگي روزمره در جهان بطور زيربنايي متحول خواهد شد و الگوي رفتاري انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.
تاريخچه فناوري نانو
در طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي‌توان آنقدر به اجزاي كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خردناشدني هستند و اين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي‌دهند، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا که در حدود 400 سال قبل از ميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژة اتم را كه به معني تقسيم‌نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده موادبه كاربرد.
با تحقيقات و آزمايش‌هاي بسيار، دانشمندان تاکنون 108 نوع اتم و تعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده‌اند. آنها همچنين پي برده اند كه اتمها از ذرات كوچكتري مانند كوارك‌ها و لپتون‌ها تشكيل شده‌اند. با اين حال اين كشف‌ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زياد مهم نيست.
نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانوتكنولوژيست‌ها شيشه‌گران قرون وسطايي بوده‌اند كه از قالب‌هاي قديمي(Medieal forges) براي شكل‌دادن شيشه‌هايشان استفاده مي‌كرده‌اند. البته اين شيشه‌گران نمي‌دانستند كه چرا با اضافه‌كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير ميكند. در آن زمان براي ساخت شيشه‌هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانومتري طلا استفاده مي‌‌شده است و با اين كار شيشه‌هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي‌آمده است. اين قبيل شيشه‌ها هم‌اكنون در بين شيشه‌هاي بسيار قديمي يافت ميشوند. رنگ به‌وجودآمده در اين شيشه‌ها برپايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي‌باشند.
در واقع يافتن مثالهايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست.رنگدانه‌هاي تزييني جام مشهور ليکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه‌اي از آنهاست. اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد و بسته به جهت نور تابيده به آن رنگهاي متفاوتي دارد. نور انعکاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده ميشود. آناليز اين شيشه حکايت از وجود مقادير بسيار اندکي از بلورهاي فلزي ريز700 (nm) دارد ، که حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريبا 14 به 1 است حضور اين نانوبلورها باعث رنگ ويژه جام ليکرگوس گذشته است.
در سال1959 ريچارد فاينمن مقاله‌اي را دربارة قابليتهاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. باوجود موقعيت‌هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب‌شده بود، ريچارد. پي. فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي‌شناسند. فاينمن كه بعدها جايزه نوبل را در فيزيك دريافت كرد درآن سال در يک مهماني شام كه توسط انجمن فيزيک آمريكا برگزار شده بود، سخنراني كرد و ايده فناوري نانو را براي عموم مردم آشكار ساخت.
عنوان سخنراني وي « فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد » بود.
سخنراني او شامل اين مطلب بود كه مي‌توان تمام دايرهالمعارف بريتانيكا را بر روي يك سنجاق نگارش كرد.يعني ابعاد آن به اندازه25000/1ابعاد واقعيش كوچك مي شود. او همچنين از دوتايي‌كردن اتمها براي كاهش ابعاد كامپيوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد كامپيوترها بسيار بزرگتر از ابعاد كنوني بودند اما او احتمال مي‌داد كه ابعاد آنها را بتوان حتي از ابعاد كامپيوترهاي كنوني نيز كوچكتر كرد. او همچنين در آن سخنراني توسعه بيشتر فناوري نانوراپيش‌بيني نمود.
برخي از رويدادهاي مهم تاريخي در شکل گيري فناوري و علوم نانو
تاريخ | رويدادهاي مهم در زمينه فناوري نانو |
1857 | مايکل فارادي محلول کلوئيدي طلا را کشف کرد |
1905 | تشريح رفتار محلول‌هاي کلوئيدي توسط آلبرت انيشتين |
1932 | ايجاد لايه‌هاي اتمي به ضخامت يک مولکول توسط لنگموير (Langmuir) |
1959 | فاينمن ايده "فضاي زياد در سطوح پايين" را براي کار با مواد در مقياس نانو مطرح کرد |
1974 | براي اولين بار واژه فناوري نانو توسط نوريو تانيگوچي بر زبانها جاري شد |
1981 | IBMدستگاهي اختراع کرد که به کمک آن مي‌توان اتمها را تک تک جا‌به‌جا کرد. |
1985 | کشف ساختار جديدي از کربن C60 |
1990 | شرکت IBMتوانايي کنترل نحوه قرارگيري اتمها را نمايش گذاشت |
1991 | کشف نانو لوله‌هاي کربني |
1993 | توليد اولين نقاط کوانتومي با کيفيت بالا |
1997 | ساخت اولين نانو ترانزيستور |
2000 | ساخت اولين موتور DNA |
2001 | ساخت يک مدل آزمايشگاهي سلول سوخت با استفاده از نانو لوله |
2002 | شلوارهاي ضدلك به بازار آمد |
2003 | توليد نمونه‌هاي آزمايشگاهي نانوسلول‌هاي خورشيدي |
2004 | تحقيق و توسعه براي پيشرفت در عرصه فناوري‌نانو ادامه دارد |
آينده زير سايه نانو
نانو فناوري در تعريفي بسيار ساده ، يعني تكنولوژي هايي كه در ابعاد نانومتري عمل مي كنند. نانومتر واحد اندازه گيري است و برابر يك ميلياردم متر يا 10به توان 9- متر است . اندازه اتم ها و مولكول ها در اين محدوده قرار دارد، بنابراين با ورود به اين فضاي كوچك بشر مي تواند در نحوه چينش و آرايش اتم ها و مولكول ها دخالت كند و به ساخت مواد جديد و ساختارهايي متفاوت با آنچه تاكنون وجود داشته است بپردازد.
توليد نانو تيوب هاي كربني (ساختارهاي لوله اي كربني) ماده اي در اختيار بشر قرار داد كه رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبك تر از آلومينيوم است. هم چنين با استفاده از نانو ذرات مي توان سطوح خود تيزشونده يا هميشه تميز ساخت و ربايش مغناطيسي را چندين برابر كرد. لاستيك هاي با عمر بالاي 10 سال و دارورساني به تك سلول هاي آسيب ديده در بدن از توانايي هايي است كه بشر به مدد نانوفناوري به آن دست يافته است.
اگر بپذيريم كه نانو فناوري توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم هاي جديد، با در دست گرفتن كنترل در سطوح اتمي و مولكولي و استفاده از خواص آن سطوح است آنگاه درخواهيم يافت كه كاربردهاي اين فناوري در حوزه هاي مختلف اعم از غذا، دارو، تشخيص پزشكي، فناوري زيستي ، الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژي ، محيط زيست و امنيت ملي خواهد بود به گونه اي كه به زحمت مي توان عرصه اي را كه از آن تأثير نپذيرد معرفي كرد.
هرچند آزمايش ها و تحقيقات پيرامون نانو تكنولوژي از ابتداي دهه 80 قرن بيستم به طور جدي پيگيري شد، اما اثرات تحول آفرين و باورنكردني نانوفناوري در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد كه نظر همگي كشورهاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يكي از مهم ترين اولويت هاي تحقيقاتي خويش طي دهه اول قرن بيست و يكم محسوب كنند.
لذا محققان ، اساتيد و صنعتگران ايراني نيز بايد در بسيجي همگاني، جايگاه و وضعيت خويش را درباره اين موضوع مشخص كنند و با يك برنامه ريزي علمي و كارشناسانه به حضوري فعال و حتي رقابتي دراين جايگاه ابراز وجود كنند.
زيرا بسياري از صاحب نظران و محققان، نانوفناوري را مساوي آينده دانسته اند به عبارت ديگر مي توان گفت، اولويت كشور، هر صنعت و فناوري كه باشد بدون تسلط بر ابعادنانو، در دنياي جديد نمي توان در آن صنعت و فناوري حرفي در دنيا زد. ماهيت فرارشته اي علوم و فناوري نانو به عنوان توانمندي توليدمواد، ابزارها و سيستم هاي جديد با دقت اتم و مولكول، موجب كاربردهاي بسيار زيادي در عرصه هاي مختلف علمي و صنعتي شده است. براي مثال در بخش پزشكي و بهداشت از زمينه هاي كاري بسيار مهم نانوفناوري، سيستم توزيع دارو درداخل بدن است .
مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمي است در حالي كه سلول هاي خاصي از بدن نيازمند آن هستند ، در روش جديد دارو با وسايل تزريق متفاوت با امروزه، به صورت مستقيم به سمت سلول هاي مشخص جهت گيري شد و دارو به محل نياز تحويل داده مي شود. از نظر دفاعي نيز اين فناوري براي كشورها هم فرصت و هم تهديد است. به لحاظ كاربردهاي زياد اين فناوري گرايش زيادي در بخش دفاعي كشورها به تحقيق و توسعه صورت گرفته است.
اين كاربردها از لباس هاي مانع خطر تا پرنده هاي بسيار كوچك تجهيزات اطلاعاتي و بسياري موارد ديگر است كه هم اكنون با حمايت وزارتخانه هاي دفاع كشورهايي چون آمريكا ، ژاپن و برخي كشورهاي اروپايي به صورت طرح هاي تحقيقاتي در حال انجام هستند. نانوفناوري، تغيير بنياني مسيري است كه در آينده موجب ساخت مواد جديدخواهد شد و انقلابي در مواد ايجادخواهد كرد كه محققان قادر به ساخت موادي خواهند شد كه در طبيعت نبوده و شيمي مرسوم نيز قادر به ايجادشان نيست.
برخي از مزاياي مواد نانوساختار، عبارت است از مواد سبك تر، قوي تر، قابل برنامه ريزي، كاهش هزينه عمر كاري از طريق كاهش دفعات نقص فني ابزارهايي نوين برپايه اصول و معماري جديد، صنعت خودرو و لوازم خانگي بااستفاده از اين فناوري جديد در درازمدت مي توان تومورهاي مغزي را به درستي تشخيص داد و نيز بدون آسيب زدن به بافت هاي سالم و با استفاده از پرتو درماني اين بيماري را بهبود بخشيد، نانو كپسول هاي توليدي با استفاده از فناوري نانو، داراي موادي مانند ويتامين A، رتينول و بتاكاروتن خواهد بود كه بايد به لايه هاي عمقي پوست منتقل شوند تا بيشترين خواص ضدپيري و ساير خواص دارويي خود را بروز دهند.
با كارگذاري نانو ذرات فعال نوري در داخل گلبول هاي سفيد خون موفق به شناسايي سلول هاي آسيب ديده خواهيم شد. در زمينه انرژي مي تواند به طور قابل ملاحظه اي كارآيي ، ذخيره سازي و توليد انرژي را تحت تأثير قرار داده و مصرف انرژي را پايين بياورد. به عنوان مثال شركت هاي موادشيميايي، موادپليمري تقويت شده را ساخته اند كه مي تواند جايگزين اجزاي فلزي بدنه اتومبيل ها شود. استفاده گسترده از اين نانوكامپوزيت ها مي تواند ساليانه 1/5 ميلياردليتر صرفه جويي مصرف بنزين به همراه داشته باشد.
چندمحصول تجاري شده با استفاده از فناوري نانو
در زير چند محصول برتر نانو فناوري در سال 2003 طبقه بندي شده است. اين خبر نشان مي دهد كساني كه هنوز معتقدند نانو فناوري فقط در آزمايشگاه است، اشتباه مي كنند.
1) پارچه هاي ضدچروك و ضدلكه
شركتي با اضافه كردن ساختارهاي مولكولي به الياف كتان، اليافي ساخته است كه مايعات و لكه ها برروي آنها حركت كرده و جذب نمي شوند. بنابراين چنانچه قهوه برروي شلوار سفيدرنگي ريخته شود به طرز شگفت آوري روي آن حركت كرده و جذب نمي شود.
2) محافظت پوست، با قابليت نفوذ عميق
يكي از بزرگ ترين شركت هاي توليدكننده موادآرايشي در جهان نخستين محصول نانوفناوري خود را در سال ،1998 معرفي كرد. اين محصول كرم ضدچروك Plenitude Revitalift است كه در توليد اين كرم از يك فرآيند انحصاري نانو فناوري به منظور داخل كردن ويتامين A به درون يك كپسول پليمري استفاده شده است. كپسول مانند اسفنج ،كرم را درون خود جذب و نگهداري مي كند تا اين كه پوسته بيروني آن در زيرپوست حل شود.
3) عينك هاي آفتابي با كيفيت بالا
شركتي ديگر با استفاده از نانو فناوري، پوشش هاي پليمري بسيارنازك، ضدانعكاس و حفاظتي براي عينك ها ساخته است بطوري كه شيشه آنها در مقابل خراشيدگي مقاومت داشته و ضدانعكاس نيست اين پوشش چربي ها و لكه ها را از روي عدسي ها برطرف و عدسي ها را حساس تر مي كند.
4) نانو جوراب
نه فقط ورزشكارها بلكه اكثر مردم از عرق پا رنج مي برند و نمي توانند آن را تحمل كنند بطور طبيعي هر پا داراي 250هزار غدد عرقي است كه قادرند حدود 500 ميلي ليتر عرق در روز توليد كنند.
به تازگي جوراب هايي از جنس كتان كه به وسيله نانو ذرات نقره، بهبود يافته اند به وسيله شركت سول، وارد بازار شده است كه اين ذرات نقره از رشد باكتري ها و قارچ ها جلوگيري كرده و بدين وسيله از چرب شدن و بدبوشدن پا جلوگيري مي كنند.
5) كرم هاي ضدآفتاب
مصرف كرم هاي ضدآفتاب معمولي پوست را به قدري سفيد مي كند كه حالت نامناسبي پيدامي كند. اين سفيدي ناشي از اكسيد روي است كه از پوست دربرابر هردونوع اشعه ماوراي بنفش Aو Bخورشيد محافظت مي كند. جهت حل اين مشكل شركت BASF ماده اي با كمك فناوري نانو، ساخته است كه سبب توليد نانو كريستال هاي اكسيدروي با خلوص بالا تهيه شده و اين امر منجر به افزايش مرغوبيت كرم هاي ضد آفتاب مي شود از ديگر مزاياي اين كرم ها اين است كه به وسيله پوست جذب نشده و ايجاد آلرژي نمي كند.
چه انتظاري بايد از نانوتکنولوژي داشت؟!
ين تکنولوژي جديد توانايي آن را دارد که تاثيري اساسي بر کشورهاي صنعتي در دهه هاي آينده بگذارد. در اينجا به برخي از نمونه هاي عملي در زمينه نانوتکنولوژي که بر اساس تحقيقات و مشاهدات بخش خصوصي به دست آمده است، اشاره مي شود .
انتظار مي رود که مقياس نانومتر به يک مقياس با کارايي بالا و ويژگيهاي منحصربفرد ، طوري ساخته خواهند شد که روش شيمي سنتي پاسخگوي اين امر نمي تواند باشد .
• نانوتکنولوژي مي تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 ميليارد دلار براي صنعت نيمه هاديها و 900 ميليون دلار براي مدارهاي مجتمع ، طي 10 تا 15 سال آينده شود .
• نانوتکنولوژي ، مراقبتهاي بهداشتي ، طول عمر ، کيفيت و تواناييهاي جسمي بشر را افزايش خواهد داد .
• تقريبا نيمي از محصولات دارويي در 10 تا 15 سال آينده متکي به نانوتکنولوژي خواهد بود که اين امر ، خود 180 ميليارد دلار نقدينگي را به گردش درخواهد آورد .
• کاتاليستهاي نانوساختاري در صنايع پتروشيمي داراي کاربردهاي فراواني هستند که پيش بيني شده است اين دانش ، سالانه 100 ميليارد دلار را طي 10 تا 15 سال آينده تحت تاثير قرار دهد .
• نانوتکنولوژي موجب توسعه محصولات کشاورزي براي يک جمعيت عظيم خواهد شد و راههاي اقتصادي تري را براي تصويه و نمک زدايي آب و بهينه سازي راههاي استفاده از منابع انرژيهاي تجديد پذير همچون انرژي خورشيدي ارائه نمايد . بطور مثال استفاده از يک نوع انباره جريان گذرا با الکترودهاي نانولوله کربني که اخيرا آزمايش گرديد ، نشان داد که اين روش 10 بار کمتر از روش اسمز معکوس ، آب دريا را نمک زدايي مي کند .
• انتظار مي رود که نانوتکنولوژي نياز بشر را به مواد کمياب کمتر کرده و با کاستن آلاينده ها، محيط زيستي سالمتر را فراهم کند . براي مثال مطالعات نشان مي دهد در طي 10 تا 15 سال آينده ، روشنايي حاصل از پيشرفت نانوتکنولوژي ،مصرف جهاني انرژي را تا 10 درصد کاهش داده ، باعث صرفه جويي سالانه 100 ميليارد دلار و همچنين کاهش آلودگي هوا به ميزان 200 ميليون تن کربن شود.
در چند سال گذشته بازار چند ميليارد دلاري بر پايه نانوتکنولوژي گسترش يافته اند. براي مثال در ايالات متحده، IBM براي هد ديسکهاي سخت، يک سري حسگرهاي مغناطيسي را ابداع کرده است. Eastern Kodak و 3M تکنولوژي ساخت فيلمهاي نازک نانو ساختاري را به وجود آورده اند . شرکت Mobil کاتاليستهاي نانو ساختاري را براي دستگاههاي شيميايي توليد کرده است و شرکت Merck ، داروهاي نانوذره اي را عرضه کرده است. تويوتا در ژاپن مواد پليمري تقويت شده نانوذره اي را براي خودروها و Samsung Electronics در کره ، در حال کار بر روي سطح صفحات نمايش توسط نانولوله هاي کربني هستند . بشر درست در ابتداي مسير قرار دارد و فقط چندين محصول تجاري از نانوساختارهاي يک بعدي بهره مي گيرند ( نانو ذرات، نانو لوله ها، نانو لايه و سوپر لاستيکها ). نظريات جديد و روشهاي مقرون به صرفه توليد نانوساختارهاي دو و سه بعدي از موضوعات مورد بررسي آينده مي باشند.
دنياي نانو
در سال 1966 فيلمي تخيلي با عنوان «سفر دريايي شگفت انگيز» اهالي سينما را به ديدن نمايشي جسورانه از كاربرد نانوتكنولوژي در پزشكي ميهمان كرد. گروهي از پزشكان جسور و زيردريايي پيشرفته شان با شيوه اي اسرارآميز به قدري كوچك شدند كه مي توانستند در جريان خون بيمار سير كنند و لخته خوني را در مغزش از بين ببرند كه زندگي او را تهديد مي كرد. با گذشت 36 سال از آن زمان، براي ساختن وسايل پيچيده حتي در مقياس هاي كوچك تر گام هاي بلندي برداشته شده است. اين امر باعث شده برخي افراد باور كنند كه چنين دخالت هايي در پزشكي امكان پذير است و روبات هاي بسيار ريز قادر خواهند بود در رگ هاي هر كسي سفر كنند.
همه جانداران از سلول هاي ريزي تشكيل شده اند كه خود آنها نيز از واحدهاي ساختماني كوچك تر در حد نانومتر (يك ميلياردم متر) نظير پروتئين ها، ليپيدها و اسيدهاي نوكلئيك تشكيل شده اند. از اين رو، شايد بتوان گفت كه نانوتكنولوژي به نحوي در عرصه هاي مختلف زيست شناسي حضور دارد. اما اصطلاح قراردادي «نانوتكنولوژي» به طور معمول براي تركيبات مصنوعي استفاده مي شود كه از نيمه رساناها، فلزات، پلاستيك ها يا شيشه ساخته شده اند. نانوتكنولوژي از ساختارهايي غيرآلي بهره مي گيرد كه از بلورهاي بسيار ريزي در حد نانومتر تشكيل شده اند و كاربردهاي وسيعي در زمينه تحقيقات پزشكي، رساندن داروها به سلول ها، تشخيص بيماري ها و شايد هم درمان آنها پيدا كرده اند.
در برخي محافل نگراني هاي شديدي در مورد جنبه منفي اين فناوري به وجود آمده است؛ آيا اين نانوماشين ها نمي توانند از كنترل خارج شده و كل جهان زنده را نابود كنند؟
با وجود اين به نظر مي رسد فوايد اين فناوري بيش از آن چيزي باشد كه تصور مي رود. براي مثال، مي توان با بهره گيري از نانوتكنولوژي وسايل آزمايشگاهي جديدي ساخت و از آنها در كشف داروهاي جديد و تشخيص ژن هاي فعال تحت شرايط گوناگون در سلول ها، استفاده كرد. به علاوه، نانوابزارها مي توانند در تشخيص سريع بيماري ها و نقص هاي ژنتيكي نقش ايفا كنند.
طبيعت نمونه زيبايي از سودمندي بلورهاي غيرآلي را در دنياي جانداران ارائه مي كند. باكتري هاي مغناطيسي، جانداراني هستند كه تحت تاثير ميدان مغناطيسي زمين قرار مي گيرند. اين باكتري ها فقط در عمق خاصي از آب يا گل ولاي كف آن رشد مي كنند. اكسيژن در بالاي اين عمق بيش از حد مورد نياز و در پايين آن بيش از حد كم است. باكتري اي كه از اين سطح خارج مي شود بايد توانايي شنا كردن و برگشت به اين سطح را داشته باشد. از اين رو، اين باكتري ها مانند بسياري از خويشاوندان خود براي جابه جا شدن از يك دم شلاق مانند استفاده مي كنند. درون اين باكتري ها زنجيره اي با حدود 20 بلور مغناطيسي وجود دارد كه هر كدام بين 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. اين بلورها در مجموع يك قطب نماي كوچك را تشكيل مي دهند. يك باكتري مغناطيسي مي تواند در امتداد ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا كند.
اين قطب نما اعجاز مهندسي طبيعت در مقياس نانو است. اندازه بلورها نيز مهم است. هر چه ذره مغناطيسي بزرگ تر باشد، خاصيت مغناطيسي اش مدت بيشتري حفظ مي شود. اما اگر اين ذره بيش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطيسي مجزا تقسيم مي شود كه خاصيت مغناطيسي آنها در جهت عكس يكديگرند. چنين بلوري خاصيت مغناطيسي كمي دارد و نمي تواند عقربه كارآمدي براي قطب نما باشد. باكتري هاي مغناطيسي قطب نماهاي خود را فقط از بلورهايي با اندازه مناسب مي سازند تا از آنها براي بقاي خود استفاده كنند. جالب است كه وقتي انسان براي ذخيره اطلاعات روي ديسك سخت محيط هايي را طراحي مي كند دقيقا از اين راهكار باكتري ها پيروي مي كند و از بلورهاي مغناطيسي در حد نانو و با اندازه اي مناسب استفاده مي كند تا هم پايدار باشند و هم كارآمد.
محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطيسي در مقياس نانو براي تشخيص عوامل بيماري زا استفاده كنند. روش اين محققان نيز مانند بسياري از مهارت هايي كه امروزه به كار مي رود به آنتي بادي هاي مناسبي نياز دارد كه به اين عوامل متصل مي شوند. ذرات مغناطيسي مانند برچسب به مولكول هاي آنتي بادي متصل مي شوند. اگر در يك نمونه، عامل بيماري زاي خاصي مانند ويروس مولد ايدز مد نظر باشد، آنتي بادي هاي ويژه اين ويروس كه خود به ذرات مغناطيسي متصل هستند به آنها مي چسبند. براي جدا كردن آنتي بادي هاي متصل نشده، نمونه را شست وشو مي دهند. اگر ويروس ايدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطيسي آنتي بادي هاي متصل شده به ويروس، ميدان هاي مغناطيسي توليد مي كنند كه توسط دستگاه حساسي تشخيص داده مي شود. حساسيت اين مهارت آزمايشگاهي از روش هاي استاندارد موجود بهتر است و به زودي اصلاحات پيش بيني شده، حساسيت را تا چند صد برابر تقويت خواهد كرد.
دنياي پيشرفته الكترونيك پر از مواد پخش كننده نور است. براي نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوري مي خواند كه از يك ديود ليزري مي آيد. اين ديود از يك نيمه رساناي غيرآلي ساخته شده است. هر تصوير، قسمت كوچكي از يك CD به اندازه يك مولكول پروتئين (در حد نانومتر) را مي كند. در نتيجه اين عمل يك نانو بلور نيمه رسانا يا به اصطلاح تجاري يك «نقطه كوانتومي» ايجاد مي شود.
فيزيكداناني كه براي اولين بار در دهه 1970 نقاط كوانتومي را مطالعه مي كردند معتقد بودند كه اين نقاط در ساخت وسايل الكترونيكي جديد و وسايل ديد استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماري از اين محققان ابراز مي كردند كه از اين يافته ها مي توان براي تشخيص بيماري يا كشف داروهاي جديد كمك گرفت و هيچ كدام از آنان حتي در خواب هم نمي ديدند كه اولين كاربردهاي نقاط كوانتومي در زيست شناسي و پزشكي باشد.
نقاط كوانتومي قابليت هاي زيادي دارند و در موارد مختلفي مورد استفاده قرار مي گيرند. يكي از كاربردهاي اين نقاط نيمه رسانا در تشخيص تركيبات ژنتيكي نمونه هاي زيستي است. اخيرا برخي محققان روش مبتكرانه اي را به كار بردند تا وجود يك توالي ژنتيكي خاص را در يك نمونه تشخيص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلاي 13 نانومتري استفاده كردند كه با DNA(ماده ژنتيكي) تزئين شده بود. اين محققان در روش ابتكاري خود از دو دسته ذره طلا استفاده كردند. يك دسته، حامل DNA بود كه به نصف توالي هدف متصل مي شد و DNA متصل به دسته ديگر به نصف ديگر آن متصل مي شد. DNA هدفي كه توالي آن كامل باشد به راحتي به هر دو نوع ذره متصل مي شود و به اين ترتيب دو ذره به يكديگر مربوط مي شوند. از آنجا كه به هر ذره چندين DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف مي توانند چندين ذره را به يكديگر بچسبانند. وقتي اين ذرات طلا تجمع مي يابند خصوصياتي كه باعث تشخيص آنها مي شود به مقدار چشم گيري تغيير مي كند و رنگ نمونه از قرمز به آبي تبديل مي شود. چون كه نتيجه اين آزمايش بدون هيچ وسيله اي قابل مشاهده است مي توان آن را براي آزمايش DNA در خانه نيز به كار برد.
هيچ بحثي از نانوتكنولوژي بدون توجه به يكي از ظريف ترين وسايل در علوم امروزي يعني ميكروسكوپ اتمي كامل نمي شود. روش اين وسيله براي جست وجوي مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوك تيزي دارد كه با كشيده شدن آن روي يك صفحه، شيارهاي روي آن خوانده مي شود. سوزن ميكروسكوپ اتمي بسيار ظريف تر از سوزن گرامافون است به نحوي كه مي تواند ساختارهاي بسيار كوچك تر را حس كند. متاسفانه، ساختن سوزن هايي كه هم ظريف باشند و هم محكم، بسيار مشكل است. محققان با استفاده از نانو لوله هاي باريك از جنس كربن كه به نوك ميكروسكوپ متصل مي شود اين مشكل را حل كردند. با اين كار امكان رديابي نمونه هايي با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به اين ترتيب، براي كشف مولكول هاي زنده پيچيده و برهم كنش هايشان وسيله اي با قدرت تفكيك بسيار بالا در اختيار محققان قرار گرفت.
اين مثال و مثال هاي قبل نشان مي دهند كه ارتباط بين نانوتكنولوژي و پزشكي اغلب غيرمستقيم است به نحوي كه بسياري از كارهاي انجام شده، در زمينه ساخت يا بهبود ابزارهاي تحقيقاتي يا كمك به كارهاي تشخيصي است.
در برخي موارد، نانوتكنولوژي مي تواند در درمان بيماري ها نيز مفيد باشد. براي مثال مي توان داروها را درون بسته هايي در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش هاي پيچيده تحت كنترل در آورد. يكي از نانوساختارهايي كه براي ارسال دارو يا مولكول هايي مانند DNA به بافت هاي هدف ساخته شده، «دندريمر»ها هستند. اين مولكول هاي آلي مصنوعي با ساختارهاي پيچيده براي اولين بار توسط «دونالد توماليا» ساخته شدند. اگر شاخه هاي درختي را در يك توپ اسفنجي فرو ببريد به نحوي كه در جهت هاي مختلف قرار گيرند مي توان شكلي شبيه يك مولكول دندريمر را ايجاد كرد. دندريمرها مولكول هايي كروي و شاخه شاخه هستند كه اندازه اي در حدود يك مولكول پروتئين دارند. دندريمرها مانند درختان پرشاخه و برگ داراي فضاهاي خالي هستند، يعني تعداد زيادي حفرات سطحي دارند.
دندريمرها را مي توان طوري ساخت كه فضاهايي با اندازه هاي مختلف داشته باشند. اين فضاها فقط براي نگه داشتن عوامل درماني هستند. دندريمرها بسيار انعطاف پذير و قابل تنظيم اند. همچنين آنها را مي توان طوري ساخت كه فقط در حضور مولكول هاي محرك مناسب، خود به خود باد كنند و محتويات خود را بيرون بريزند. اين قابليت اجازه مي دهد تا دندريمرهاي اختصاصي بسازيم تا بار دارويي خود را فقط در بافت ها يا اندام هايي آزاد كنند كه نياز به درمان دارند. دندريمرها مي توانند براي انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درماني نيز ساخته شوند. اين شيوه نسبت به روش اصلي ژن درماني يعني استفاده از ويروس هاي تغيير ژنتيكي يافته بسيار ايمن تر هستند.
هم چنين محققان ذراتي به نام نانوپوسته ساخته اند كه از جنس شيشه پوشيده شده با طلا هستند. اين نانوپوسته ها مي توانند به صورتي ساخته شوند تا طول موج خاصي را جذب كنند. اما از آنجا كه طول موج هاي مادون قرمز به راحتي تا چند سانتي متر از بافت نفوذ مي كنند، نانوپوسته هايي كه انرژي نوراني را در نزديكي اين طول موج جذب مي كنند بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراين، نانوپوسته هايي كه به بدن تزريق مي شوند مي توانند از بيرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوي گرما داده شوند. چنين نانوپوسته هايي را مي توان به كپسول هايي از جنس پليمر حساس به گرما متصل كرد. اين كپسول ها محتويات خود را فقط زماني آزاد مي كنند كه گرماي نانوپوسته متصل به آن باعث تغيير شكلش شود.
يكي از كاربردهاي شگرف اين نانوپوسته ها در درمان سرطان است. مي توان نانوپوسته هاي پوشيده شده با طلا را به آنتي بادي هايي متصل كرد كه به طور اختصاصي به سلول هاي سرطاني متصل مي شوند. از لحاظ نظري اگر نانوپوسته ها به مقدار كافي گرم شوند مي توانند فقط سلول هاي سرطاني را از بين ببرند و به بافت هاي سالم آسيب نرسانند. البته مشكل است بدانيم آيا نانوپوسته ها در نهايت به تعهد خود عمل مي كنند يا نه. اين موضوع براي هزاران وسيله ريز ديگري نيز مطرح است كه براي كاربرد در پزشكي ساخته شده اند. محققان از نانوتكنولوژي در ساخت پايه هاي مصنوعي براي ايجاد بافت ها و اندام هاي مختلف نيز استفاده كرده اند. محققي به نام «ساموئل استوپ» روش نويني ابداع كرده است كه در آن سلول هاي استخواني را روي يك پايه مصنوعي رشد مي دهد. اين محقق از مولكول هاي مصنوعي استفاده كرده است كه با رشته هايي تركيب مي شوند كه اين رشته ها براي چسباندن به سلول هاي استخواني تمايل بالايي دارند. اين پايه هاي مصنوعي مي توانند فعاليت سلول ها را هدايت كنند و حتي مي توانند رشد آنها را كنترل كنند. محققان اميدوارند سرانجام بتوانند روش هايي بيابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلكه اندام هاي پيچيده تر را با استفاده از پايه هاي مصنوعي بازسازي كنند.
به نظر مي رسد برخي از اهدافي كه امروزه در حال تحقق هستند در آينده اي نزديك توسط پزشكان به كار گرفته شوند. جايگزيني قلب، كليه يا كبد با استفاده از پايه هاي مصنوعي شايد با فناوري كه در فيلم سفر دريايي شگفت انگيز نشان داده شد، متناسب نباشد اما اين تصور كه چنين درمان هايي در آينده اي نه چندان دور به واقعيت بپيوندند بسيار هيجان انگيز است. حتي هيجان انگيزتر اينكه اميد است محققان بتوانند با تقليد از فرآيندهاي طبيعي زيست شناختي، واحدهايي در مقياس نانو توليد كنند و از آنها در ساخت ساختارهاي بزرگ تر بهره گيرند. چنين ساختارهايي در نهايت مي توانند براي ترميم بافت هاي آسيب ديده و درمان بسياري از بيماري ها به كار روند
آشنايي با زمينه هاي پيشنهادي استاندارد بين‌المللي فناوري نانو : ISO
سازمان بين‌المللي استاندارد پيشنهاد تدوين استاندارد بين‌المللي در زمينة فناوري نانو را ارائه نموده است. اين استاندارد گسترة مؤثري از قوانين و پيامدهاي عمومي را در بازار چند بيليون دلاري بازار فناوري نانو را شامل خواهد شد.
سازمان بين‌المللي استاندارد پيشنهاد تدوين استاندارد بين‌المللي در زمينة فناوري نانو را ارائه نموده است. اين استاندارد گسترة مؤثري از قوانين و پيامدهاي عمومي را در بازار چند بيليون دلاري بازار فناوري نانو را شامل خواهد شد.
هدايت فناوري نانو بسوي بازار، به عنوان يک زمينة اقتصادي مؤثر و رقابت ساز در گسترة وسيعي از بخشهاي صنعتي نظير داروسازي، ابزارهاي پزشکي، هوا- فضا، دفاع و تجارت عمومي، از ارزشهاي اين استاندارد خواهد بود.
«ايزو» استانداردي بين‌المللي را پيشنهاد مي‌کند به منظور:
«مساعدت مؤثر و کارا و توسعة مؤثر جهان و تجارت منطقه‌اي به منظور توليدات مبتني بر فناوري نانو. در عين حال،در همان زمان، تدوين قوانين جامعه، در حالت عمومي، با ابزارهاي مناسب و اختصاصي جهت ارزيابي ريسک و حفاظت از سلامت و محيط زيست».
«ايزو» ايجاد استانداردهاي وابسته به فناوري نانو يا در زمينه‌هاي زير پيشنهاد مي‌کند:
? طبقه‌بندي، تعريف اصطلاحات، فهرست علائم و اختصارات و معاني آن
? اندازه‌گيري و شاخص‌گذاري (شامل درجه‌بندي و تأييد صلاحيت )
? آزمايش روشها به منظور اندازه‌گيري اثرات زيست محيطي، سلامت و امنيت.
تمرکز بر طبقه‌بندي، تعريف اصطلاحات، فهرست علائم و اختصارات و معاني آن، يک ساختار عمومي را به منظور ارتباطات مؤثر در حوزه فناوري نانو جهت افراد عمومي، دانشمندان و قانون‌گذاران فراهم مي‌آورد. (نظير قوانين حقوق مؤلف و قوانين ديگر اين حوزه)
تحليل ريسک، حوزه‌هاي سلامت، محيط زيست و اثرات اجتماعي را پوشش خواهد داد. شامل، پيش‌نويسي اسناد به منظور تشخيص و تعيين آثار مترتب و همزاد با ساخت، (مثلاً قراردادهاي خارج از خانه کشور صاحب فناوري) و با استفاده از توليدات ( و سطح دسترسي توليدات) و نيز پيشنهاد آناليز «چرخه زندگي فناوري» از اهداف اين استاندارد خواهد بود.
استاندارد همچنين، تدوين استاندارد بر روي توليدات را در نظر خواهد گرفت.
«ايزو» همچنين يک مرجع اصلي و کليدي در فرآيند تصميم‌سازي و تأييد صلاحيت قوانين و توليدات فناوري‌نانو، خواهد بود. دستاوردهاي قانوني اين استاندارد به صورت زير پيش‌بيني ميشود:
? قوانين حق مالکيت (تعاريف، طبقه‌بندي ومشخص بندي موادنانوئي براي حل قوانين حق مالکيت کاملاً الزامي و اساسي است):
قوانين حق مالکيت انتظار مي‌رود که نقشي اساسي در شکل‌دهي و توسعة صنعت فناوري نانو، از ين نظر که ، مخترعان پيشتاز، بابت اختراع شان در قالب Patent، حفاظت خواهند شد.
? عمومي (نظير قابليت ادعا مبني بر اينکه مصنوعات از مواد نانوئي ساخته شده است):
استاندارد «ايزو» هم چنين محتملا مديريت زنجيره منابع، نظير قابليت اندازه‌گيري اينکه محصولات توليد شده تا چه حد مبتني بر نانو است،برعهده دارد.
چالش‌ها:
پروسة تدوين «ايزو» نانو، با چالشهايي روبرو است. حداقل ينها نقش علم خواهد بود. فناوري نانو يک زمينة سريع روبه رشد است که موضوع پژوهشهاي متمرکز و فعاليتهاي توسعه‌اي قرار گرفته است. نهايت احتياط و هوشياري در اين است که«ايزو» مجبور است همواره گوش به زنگ باشد که هر استاندارد نوشته شده جلوتر يا عقب‌تر از علم نباشد يا به عبارت ديگر استاندارد پيشنهادي همواره «همدوش» علم و فناوري، قرار داشته باشد. به عنوان مثال ممکن است تهية استاندارد تحليل ريسک فناوري نانو، زودرس باشد در صورتيکه علم و فناوري، تحليل ريسک نانو را فقط در گامهاي اوليه لحاظ مي‌کنند و يک مثال از جلوتر بودن استاندارد، تهية استانداردهاي ايمني مقيد است، در حاليکه هنوز اطلاعات کافي در مورد زمينة خطر وجود ندارد. اين مطلب زماني اهميت مي‌يابد که «ايزو» به حوزه‌هاي غير فني وارد شود نظير اندازه‌گيري پتانسيل آثار اجتماعي فناوري نانو.
پذيرش مؤثر و زود هنگام استاندارد از سوي بخش خصوصي مي‌تواند به شکل دهي منظور و محتواي استاندارد فناوري نانو، مؤثر باشد. نوشتن استاندارد « ايزو» يک پروسة وکالتي است، نه به سادگي مانورهاي تکنيکي آکادميک که در آن «بهترين» غالب است.
پذيرش مؤثر استاندارد، نه تنها محتاج درک پيامدهاي علم و فناوري است ،که، يک بنگاه گسترده، در حوزة عمومي و قانوني، قابليت توسعه و اجرايي نمودن راهبردهاي وکالتي و تاکتيک‌ها را داراست (نظير مذاکره و پيش‌نويس‌هاي کارشناسي)
نويسندگان و مترجمين :
شاهرخ رضايي
عبدالکريم مهروز
سيد فخرالدين افضلي
پي نوشت :
www.persiantalk.com نقل از هوپا
http://www.irche.com
www.sharghian.com
Physicsir.com
aftab.ir
/س