شركتهاي نانوتكنولوژي: شروع كوچك، آينده‌ا‌ي بزرگ

نانوتكنولوژي يا هنر ساخت مواد از اتمها، مدّتهاي مديدي در عرصة افسانه‌هاي علمي تخيّلي قرار داشت (روباتهاي خود همانندساز ميكروسكوپي كه به هنگام نياز، اشياي موردنظر را مي‌سازند)، ولي در چند سال اخير، نانوتكنولوژي از محيط رمان‌ها خارج و وارد محيط بازار شده‌است.

از سوي ديگر، پيشرفت سريع اين تكنولوژي، بعضي از آژيرهاي خطر را به صدا درآورده‌است. در آوريل ۲۰۰۰، بيل جوي، از بنيانگزاران شركت Sun Microsystems Inc. هشدار داد كه مرحلة كنوني پيشرفت فنّاوري و بطور خاص نانوتكنولوژي، مي‌تواند براي نژاد انسان تهديدكننده باشد.

در سال ۱۹۸۶، دانشمند سرشناس اريك دركسلر، در كتاب خود آينده‌ا‌ي را ترسيم كرد كه ماشين‌هايي در اندازة مولكولي، ماشينهاي ديگري را مي‌سازند و در نهايت امر، موادي خود همانندساز را خواهندساخت. عبارت “نانوتكنولوژي” نيز با دست به‌كارشدن دانشمندان براي ساخت و دست‌كاري مولكولي، وارد مكالمات شد.
تعداد روبه ‌رشدي از شركتهاي بين‌المللي مثل IBM، NEC، Lucent، هيتاچي، ميتسوبيشي و سامسونگ درگير تحقيق در مورد نانوتكنولوژي شده‌اند، ولي يافته‌هاي خويش را بروز نمي‌دهند و براي خويش حفظ مي‌كنند. چندين كشور (از جمله ژاپن، چين، بريتانيا، آلمان و روسيه) مطالعات خويش را در اين رشته افزايش داده‌اند. بيل كلينتون، پيش از ترك كاخ سفيد، ۴۹۵ ميليون‌دلار به طرح پيشگامي ملّي نانوتكنولوژي براي سال ۲۰۰۱ اختصاص داد.
عليرغم اينكه اكثر كارها، از دانشگاهها و آزمايشگاههاي تحقيقاتي شروع شده‌اند، درحال حاضر در حال جذب سرمايه‌گذاران مخاطره‌پذير و ديگر سرمايه‌داران خصوصي‌اند.

Nanophase Technologies Corp. واقع در ايلينويز (آمريكا) هنوز شركتي عمومي است، ولي اكثر شركتهاي نانوتكنولوژي شبيه شركت Carbon Nanotechnologies واقع در هوستون هستند كه با ۵/۱ ميليون‌دلار سرمايه از چهار سرمايه‌گذار –كه سه نفر آنها از استادان دانشگاه رايس بودند- در سال ۲۰۰۰ تأسيس شد. اين شركت هم‌اكنون در حال مذاكره براي دور اوّل ۱۵ ميليون‌دلار تأمين اعتبار خويش است.

دان كُلبرت، يكي از بنيانگزاران مي‌گويد كه چندين شركت سرمايه‌گذار خطرپذير كه براي همكاري با شركت ابراز تمايل كرده‌اند، نانوتكنولوژي را تحوّلي عظيم مثل بيوتكنولوژي و فنّاوري بي‌سيم مي‌دانند.
برخي از كاوشگران اين رشتة نوظهور –كه شامل مبتدي تا برندة جايزة نوبل مي‌شوند- مي‌گويند نانوتكنولوژي انقلاب صنعتي ديگري را خلق خواهدكرد. با اين حال، شركتهاي نانوتكنولوژي فعلاً روي “نانو مواد” ابتدايي كه در محصولات فعلي قابل استفاده‌اند، يا محصولات جديدي را بوجود مي‌آورند، تمركز كرده‌اند.
چارلز رنديا، معاون رئيس شركت تكنولوژيهاي Lightyear در ونكوور شمالي( كانادا)، اين فن‌آوري را مثل نايلون در ۱۹۳۶ يا پلاستيكها در دهة ۱۹۴۰ مي‌داند. وي مي‌گويد: “اين فن‌آوري در همه‌جا بوده و خواهدبود؛ و ما اميدواريم در همه‌جا بكار رود.” ولي تيم فالي، كه در حال كار براي رساندن تحقيقات مهندسي دانشگاه ميشيگان به موقعيت تجاري است، مي‌گويد: “فروش نانوتكنولوژي درحال حاضر مشكل است، چون كاربردهاي كُشنده درحال حاضر ندارد! ولي در عوض پتانسيل وسيعي دارد ، كه تقريباً هرچيزي را شامل مي‌شود.”
Lightyear محصولي كه مادة دو بُعدي مي‌نامد، توليد مي‌كند كه تنها يك لايه مولكول ضخامت دارد، ولي مساحت سطحي بسيار بزرگي دارد. اكثر شركتهاي درگير در اين رشته، صرفاً كارشان با چنين نانوموادي است. كاربرد اين نانومواد شامل صفحات آفتابي نامرئي تا كف‌پوش‌هاي وينيلي فوق‌سخت، نمايشگرهاي كامپيوتري و مبدّل‌هاي كاتاليستي مي شود .
ريك لاين، دانشمندي از دانشگاه ميشيگان است كه شركتش TAL Materials Inc.، نانوپودر توليد مي‌كند. وي مي‌گويد: “به‌نظر اكثر دانشمندان، عبارت “نانو” مربوط به كار با مواد در حد ۱۰۰ نانومتر و ترجيحاْ كمتر است. دانشمندان كشف كرده‌اند كه خواص فيزيكي موادي كه كوچكتر از حدود ۲۰ نانومتر باشند، بسيار متفاوت با مواد انبوه و متراكم خواهدبود.”
لاين مي‌گويد: “اين تفاوت نحوة سازماندهي اتمها، نحوة قرارگرفتن آنها روي يك سطح و نحوة برهم كنش آنها را با نور، حرارت و الكتريسيته، تحت تأثير قرار مي‌دهد و در نتيجه، همه چيز متحوّل مي‌شود.”
اكسيد روي مدّتهاست در صفحات آفتابي بكار مي‌رود. شركتهاي نانوتكنولوژي ذرّات اكسيد رويي ساخته‌اند كه كوچكتر از طول موج نور هستند. صفحات آفتابي حاوي اين نانوذرّات، بعلت عدم پراكنش نور مرئي، نامرئي هستند، ولي عمل محافظت از پوست(تصفية نور ماوراءبنفش) را انجام مي‌دهند .
Nanox Ltd. ، شركتي است كه در انگلستان تأسيس شده‌است و روي صفحات آفتابي كار مي‌كند. اين شركت، بازار نانومواد را براي سال ۲۰۱۰، ۵ تا ۱۰ ميليارددلار ارزيابي كرده‌است. براي ارزش صنعت كنوني، هيچ شركتي رقمي را ذكر نمي‌كند، ولي اكثر ناظرين آن را خيلي كمتر از يك ميليارددلار مي‌دانند.
Nanophase Technologies به همراه همتايانش بعنوان رهبران جهاني در امر تجاري‌كردن نانومواد شناخته مي‌شوند، ولي اين صنعت آنقدر جوان است، كه حتّي Nanophase در سال گذشته

فقط ۲/۴ ميليارددلار فروش داشته‌است كه ۶۰% اين مقدار نيز مربوط به قرارداد اكسيد روي با شركت BASF AG آلمان بوده‌است.
Nanophase پروژه‌هاي ديگري نيز در دست بررسي دارد؛ از آنجمله روكشي است كه به قول دُ

ن فريد، يكي از مديران اجرايي ارشد شركت، كف‌پوش‌هاي وينيلي را آنچنان بادوام مي‌كند، كه كارخانه‌دار مي‌تواند آن را با گارانتي “تمام عمر” بفروشد!
Nanophase از كارهاي ريچارد سيگل در آزمايشگاه ملّي آرگون، وابسته به وزارت انرژي آمريكا متولد شد. وي روش توليد “سنتز بخار فيزيكي” را خلق كرد، كه اكنون Nanophase از آن سود مي‌برد. در اين فرآيند، يك فلز تبخير مي‌شود و سپس با گازي خنك مي‌شود تا به صورت مايع و در نهايت جامد، يعني “نانو ذرّات” درآيد. مشابه اين روش توسط ‌Nanox ، Plasmachem در آلمان و Tetronics در انگلستان استفاده مي‌شود.
روش Lightyear ، ابتدا توسط شركت ۳M در دانشگاه سيمون‌فراسر در بريتيش كلمبيا (كانادا) طي تحقيقاتي براي روكش‌ دهي آينه‌ها، بوجود آمد. آنها دريافتند كه مواد خاصّي بطور طبيعي روي سطوح به صورت مولكولي مي‌نشينند –مثل ميكا و شيل كه لايه‌لايه مي‌باشند- و سپس آموختند كه چگونه با استفاده از مواد شيميايي، اين لايه‌ها را به صورت ورقه‌هاي تك‌مولكولي جدا نمايند.
بعد از آن، كشف شد كه اين ورقه‌ها بطور خودكار روي مواد سوار شده و آنها را مي‌پوشانند. اين لايه‌ها اگرچه به دليل كيفيت نوري ناصحيح، قابل استفاده بعنوان آينه نبودند، ولي در عوض نيمه‌هادي و مقاوم در برابر خوردگي بودند. اينگونه بود كه Lightyear اين كار را ثبت اختراع نمود و در ماه اكتبر، كارخانه‌ا‌ي ساخت تا مقادير تجاري از اين مواد را بسازد كه در مواردي مثل ذخيرة هيدروژن و باتريهاي هيدريد فلزي قابل استفاده بودند. اوّلين فروش شركت در ماه دسامبر بود.
Carbon Nanotechnologies از فرآيندي كه HiPco مي‌نامد، براي كاهش هزينة ساخت “لوله‌هاي باكي” از مونوكسيد كربن استفاده مي‌كند. اين لوله‌ها كه به “نانولوله” معروف هستند، در سال ۱۹۹۱ توسط سوميو ليجيما، دانشمندي در شركت ژاپني NEC كشف شدند و نام “باك مينيستر فولر” را به خود گرفتند.
اين لوله‌ها با هدايت الكتريكي مس يا سيليسيم و هدايت حرارتي الماس، داراي مصارف بالقوّه‌ا‌ي از ميكروالكترونيك تا ساخت موادّي سبكتر از فولاد، ولي بيش از ۱۰۰ برابر قوي‌تر از آن، مي‌باشند.
Carbon Nanotechnologies در سال ۱۹۹۸ توسط ريچارد اسمالي، برندة جايزة نوبل شيمي ۱۹۹۶ –به جهت كشف “توپهاي باكي”، مولكولهايي شبيه توپ فوتبال كه شكل سوّم كربن بعد از گرافيت و الماس مي‌باشد- بنيان گذاشته‌شد.
كُلبرت مي‌گويد: “فرآيند HiPco آنها، شركت را قادر ساخته‌است كه هزينة كنوني ۵۰۰ دلار بر هر گرم لوله‌هاي باكي را چنان كاهش دهد، كه گويي غباري بي‌ارزش است.
بنابه مطالعة جديدي كه توسط Principia Partners ، يك گروه مشاوره‌ا‌ي از پنسيلوانيا صورت گرفته‌است، پيش‌بيني مي‌شود در سال ۲۰۰۹، ۷۲ ميليون كيلوگرم از محصولات نانوكامپوزيت منجمله نانولوله‌ها به فروش رسد.

مسلّماً نماي بازاري نانوتكنولوژي، خيلي از فضاي داستانهاي علمي تخيّلي دور است، ولي نانومواد، اغلب بعنوان گامي به سوي نانوماشينهاي خود همانندساز دكتر دركسلر ارزيابي مي‌شوند.
به‌نظر دامين برودريك، يك نويسندة داستانهاي علمي تخيّلي استراليايي، گونة رشديافته

نانوتكنولوژي در قرن آينده،تا حد زيادي جايگزين كارگر، مديريت و حتّي خود كارخانه مي‌شود. آنگونه كه وي در كتاب جديد خود ” The Spike” مي‌نويسد، وقتي كارخانه‌ها خود همانندساز باشند، ما در آستانة ورود به جهان آرماني هستيم؛ البته مگر اينكه آنها كارخانة اسلحه‌سازي باشند، كه در اينصورت ما همگي نابود خواهيم‌شد.
جيم وُن اِهْر، تاجري كه ثروت خود را از نرم‌افزارها بدست آورده‌بود، پس از شنيدن سخنراني دكتر دركسلر، شركت Zyvex را در هوستون بنيان نهاد. وي رالف مركل، از مدافعين نانوتكنولوژي و محقّق پيشين شركت زيراكس را به همراه ۳۰ نفر كارمند استخدام كرد و تاكنون ۱۴ ميليون‌دلار از دارايي شخصي‌اش را خرج كرده‌است تا خطوط مونتاژ مولكولي آينده را بسازد. وي مي‌گويد: “ما تصويري خيالي از آنچه كارخانة مولكولي بايد باشد، داريم و سعي‌مان اينست كه به آن برسيم.” ولي او مي‌گويد كه مسأله را پيچيده‌تر از آنچه در شروع كار در سال ۹۷ انتظار داشته، يافته‌است. لذا بعنوان يك گام كوچكتر، Zyvexدر حال ساخت يك ابزار مونتاژ ميكروني براي متّصل‌نگهداشتن فيبرهاي نوري در حدّ ميكرون و زير ميكرون در سوئيچ‌هاي ارتباطي از راه دور است. وي مي‌گويد: “احتمالاً ۸ تا ۱۰ سال ديگر، ما واقعاً نانوتكنولوژي را خواهيم‌‌داشت.”
رؤياي وُن اِهْر، ساخت كارخانه‌ا‌ي در اندازة يك ميز تحرير است كه تقريباً قادر به توليد هر چيزي خواهدبود. او مي‌گويد: “در صبح، ماشين احتمالاً آخرين مدل طرّاحي‌شدة ساعت را برايمان مي‌سازد. در بعدازظهر، ممكن است من حافظة بيشتري براي كامپيوترم بخواهم كه كارخانه آن را خواهدساخت و در غروب، برخي از جديدترين ابزارهاي نانوپزشكي را مي‌سازد، كه ما با آن هر نوع بيماري را مي‌توانيم درمان كنيم.” ولي فريد اضافه مي‌كند: “نه در طول عمر من!”
كُلبرت از Carbon Nanotechnologies ترس خود را بيان مي‌كند؛ كه اين ديدگاهها پتانسيل كوتاه‌مدّت نانوتكنولوژي را به‌خاطر رسيدن به چنين رؤياهاي دوري –ماشينهاي خود همانندساز- دچار آسيب نمايند.
نورمن اسپينراد، نويسندة علمي تخيّلي مي‌گويد: “اين حرفها، بخشي از يك داستان علمي-تخيّلي است. اگر رؤياهاي آنها رخ دهد، سرمايه‌داري خاتمه مي‌يابد. شما نمي‌توانيد در حالتي كه هركسي مي‌تواند از هيچ آنچه را كه مي‌خواهد، بسازد؛ اقتصاد سرمايه‌داري داشته‌باشيد.”
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، همچون 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 ۱۹۹۳ نگاشته شده چنين آمده است :

” تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان ر

ا معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي ۴ 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.

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 تونل‌ز

ني 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 ۱۹۵۹ 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 ۱۰۰۰ 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 ۳۰ 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 ۵/۳ 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 اينكه:
نانوتكنولوژي چست؟

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 ميشود.
چرا ” Nano”؟
nano كلمه‌اي يوناني به معني كوچك است و براي تعيين مقدار يك ميليارديم يا ۹- ۱۰ يك كميت استفاده مي‌شود. چون يك اتم تقريباً” ۱۰ نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات

اتمي و مولكولي بكاربرده ميشود.
تفاوت بين نانوعلم و نانوتكنولوژي چيست؟
نانو علم صرفا” تحقيق است ولي نانوتكنولوژي كاربرد تحقيقات براي حل مسائل 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 اينكه 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 ۱۹۸۱ 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 ۱۹۸۹ 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.
آيا نانوتكنولوژي خيالي‌تر از علم است؟
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.
كارهاي علمي انجام‌شده بوسيله نانوتكنولوژي چيست؟
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.
سمينار جهت‌گيريهاي نانوتكنولوژي (۲۰۰۱ TNT)
7-3 سپتامبر ۲۰۰۱- من به خاطر حضور در TNT 2001 در سگووياي اسپانيا كه بيش از ۲۵۰ دانشمند و مهندس به منظور بحث در مورد آخرين پيشرفتهاي نانوتكنولوژي در آنجا گرد هم آمده بودند خرسندم . در حاليكه بسياري از كنفرانسهاي علمي در هتلها يا سالنهاي كنفرانس مجلل

برگزار مي‌شوند، TNT 2001 در صومعه‌اي به سبك ايزابلينو – گوتيك، به نام ” سانتا كروز” برگزار شد. محيط قديمي، محكم و زيباي آنجا اين موضوع را به ذهن من آورد كه انسان هزاران سال ساختمانهاي با شكوهي در مقياس بزرگ ( ماكرو) ساخته است. لذا اين محيط از آن جهت مناسب بود كه ما را به فكر واداشت كه چگونه مي‌توان چنين كاري را در مقياس نانو انجام داد.
در بخش مدرن‌تر كنفرانس موارد جالبي از نانوتكنولوژي شامل الكترونيك، فتونيك, نانولوله‌ها، وساي

ل مكانيكي ، مدلهاي تئوري ، خودچيدماني و شبكه‌ها و سرمايه‌گذاري ها به نمايش گذاشته شده بود. من در اينجا به طور مختصر صحبت مي‌كنم كه چرا هركدام از موارد بعنوان يكي از شاخه‌هاي علم نانوتكنولوژي درآمده‌اند.
۱-۱- الكترونيك
شكي وجود ندارد كه صنايع ميكروالكترونيك به زودي مجبور خواهد بود با طبيعت محدود ماده در مقياس نانو كار كنند . اين مشكل بزرگ, كه در صنايع نيمه‌هاديها به “خط قرمز” معروف است, باعث شده است تا فعاليت زيادي براي درك رفتار الكترونيكي مقياس نانو و فراگيري فرآيندهاي مناسب نانو ساختن و توسعه معمارهاي نوين كامپيوتري صورت گيرد. در حالي كه فرآيند سيليكوني ” بالا به پايين” با سرعت ثابت بين ۵ تا ۱۰ سال ترقي يابد، انتظار مي‌رود كه نانوالكترونيك يك نمونه جديد از محاسبات را ارائه نمايد و اين مورد يكي از كاربردهاي داغ و مورد توجه نانوتكنولوژي است.
۱-۲- فوتونيك
مواد با فاصله باند فوتوني ( PBG) كه در آنها الكترونها توسط فوتونها جابجا مي‌شوند به نيمه‌هاديها شباهت دارند. همانگونه كه در نيمه‌هاديها ميتوان الكترونها را بين مناطق آغشته(نوع N يا P) انتقال داد، با ايجاد ساختارهاي متناوبي از مواد PBG كه ثوابت دي‌الكتريك متفاوتي دارند، مي‌توان جرياني از نور را از درون اين مواد هدايت كرد.فاصله تناوبي اين ساختارها بستگي به طول موج شعاع نوري دارد كه از PBG عبور مي‌كند؛مثلاً اين طول موج براي نور مرئي چند صد نانومتر مي‌باشد. اين مواد تقريباً يك كشف جديد هستند و گستره كاربردي وسيعي را از ديودهاي منتشركننده نور ( LED) گرفته تا كامپيوترهاي كوانتومي دارا مي‌باشند.
۱-۳- نانولوله هاي كربني
۱۰ سال پيش سوميو ليجيما (يكي از شركت‌كنندگان TNT 2001 در حال حاضر) دريافت كه تعداد انواع نانولوله‌ها ( و مواد مربوط به آنها) همانند موارد كاربرد آنها بسيار گسترده و زياد است. بعضي از اين كاربردها كه در كنفرانس مورد بررسي قرار گرفتند، عبارتند از: ميكروسكوپي پروب اسكن‌كننده ( SPM) ، نمايشگرهاي انتشارميداني، نانومدارها و حتي كاتاليست‌ها. نانولوله‌ها با كاربردهاي فراوانشان مي‌توانند بعنوان چرخها و عوامل حركت رو به جلوي نانوتكنولوژي مورد استفاده قرار گيرند. با توجه به اندازه نانومتري اين لوله‌ها، اختراعات زيادي ممكن است در مسير تحقيق و توسعه آنها به وقوع بپيوندد.
۱-۴- وسايل مكانيكي
درحاليكه مهندسين مكانيك عادي نمونه‌هايي از وسايل مكانيكي چون اتومبيل‌ها، لوله‌ها و ساعتها و ساير ماشينها را به نمايش گذارنده‌اند، ميكرومكانيك و نانومكانيك در سوي ديگر در حال ساخت فــراورده‌هاي جديــد مي‌باشند يك نمونــه از كاربردهـاي سيستم‌هاي ميكرومكانيكي ، يك تيرك موئين ( Cantilever) مي‌باشد. تيرك موئين (به عنوان يك جزء كليدي در بسياري از انواع SPM ها) در مقابل نيرو آن‌قدر كم خم مي‌شود كه مي‌توان به كمك آن تصاويري با دقت نانومتري تهيه كرد. هرچند SPM يكي از موفقترين نمونه‌ها در زمينه ميكروماشينهاست. ماشينهاي ديگري نيز در اين زمينه كاري وجود دارند؛ مخصوصاً دو مورد عملي آن: سنسورهاي بسيار حساس ،و قابليت انتقال

دقيق دارو به مواضع خاص بدن.
۱-۵- مدلهاي تئوري
شبيه‌سازي رياضي و كامپيوتري نانوسيستمها احتياج به تركيب منحصربفردي از مكانيك كوانتومي و مدلهاي كلاسيك دارد. در آغاز ( يعني هنگامي كه داده‌هاي عملي و تجربي وجود ندارد) مدلهاي مكانيك كوانتومي به قدرت كامپيوتري بسيار بالايي احتياج دارد، و اين امر به شدت اندازه سيستم را محدود مي‌كند. با سوپر كامپيوترهاي امروزي مي‌توان مدلهاي مكانيك كوانتومي در حدود ۵۰ اتم را

به دقت شبيه‌سازي كرد. ( البته نانوتكنولوژي نيز خود به توسعه كامپيوترها كمك خواهد نمود) از طرف ديگر ، مدلهاي كلاسيك ممكن است اثرات مهم كوانتومي را كه باعث پديدارشدن خواص منحصر بفرد ابزارهاي نانومتري مي‌شود، ناديده بگيرند. توسعه كارايي و دقت مدلهاي رياضي نانوسيستم‌ها يك تلاش ضروري و نتيجه بخش مي‌باشد.

انقلاب نانوتكنولوژي در زمينه توليد غذا
چكيده :
نانوتكنولوژي ياهنر ساخت مواد از اتم ها ، توانايي كپي كردن دقيق اتم ها بصورت منحصربه فرد وقراردادن آنها در جاي دلخواه مي باشد .
نويد نانوتكنولوژي در خصوص كشاورزي وتوليد غذا ، بازگشت ۹۰ % اززمين هاي كشاورزي به وضعيت طبيعي ، ايجادگلخانه هاي داراي عملكرد بالا كه تقريباً ۱۰% از زمين هاي كشاورزي فعلي را در برمي گيرد و جمعيت جهان را تغذيه مي كند واز انقراض ونابودي بيشتر جانوران وگونه هاي گياهي جلوگيري ميكند ودخالت آگاهانه وعالمانه انسان در جهت تسريع روندتكامل گياهان مي باشد .
نانوتكنولوژي علمي جديداست كه مي خواهد مضراتي راكه علوم مصنوعي به عالم فعلي گذاشته از بين برده واز راه طبيعي جهان را به بهشت تبديل كند بطوري كه زندگي را براي تمامي م

ردم از كوچك تا بزرگ لذت بخش وراحت سازد .