پیشرفت علوم ونانو فناوری

پیشرفت علوم و فناوری پس از جنگ جهانی دوم به این سو با اختراعاتی مانند كامپیوتر و DNA، آنچنان خارق العاده بوده كه آن را به عنوان انقلابی ترین دوران در تاریخ علم بشر به شمار آورده است. به عبارتی در این دوران نه تنها فناوری های عصر صنعت به منظور حل معضلات و مشكلات عدیده جوامع _ نظر پاسخگویی به مسایل زیست محیطی و بحران های كمبود انرژی _ بهبود یافته اند، بلكه بشر توانسته است با دستیابی به فناوری های جدید مانند فناوری اطلاعات و بیوفناوری به پیشرفت های تكنولوژیكی چشمگیری دست یابد.
حتی او توانسته است رفته رفته با آغاز دخالت در سطوح عمیق تر طبیعت، به جای سر و كار داشتن با توده های عظیمی از ماده، اكنون موادی خلق كند كه به طرز باورنكردنی نازك و كوچك هستند. این دیگر پیشرفت نیست، بلكه خود انقلابی دیگر محسوب می شود. به عبارت دیگر كشورهای پیشرفته صنعتی به علت سرمایه گذاری های عظیم در این حوزه نوین علم و فناوری به زودی خواهند توانست مجموعه كاملی از مواد جدید سفارشی را به كمك تركیبات نانو از ابتدا خلق كنند، كه شكاف عقب ماندگی آنها را به كشورهای در حال توسعه بیش از پیش فزونی خواهد بخشید.
به طور كلی ناظر به دگرگونی های شگرفی كه به دلایل متعدد مانند رخداد انقلاب فراصنعتی و جهانی شدن اقتصاد، عقد موافقتنامه های تجاری مختلف بین كشورها، وقوع تحولات شتابان علم و فناوری به طور عام و ظهور فناوری های زیست محیطی و انرژی های تجدیدپذیر و“ طی چند دهه اخیر رخ داده است، امروزه خلق ثروت از دانش و فناوری در جهان اهمیت بسزایی یافته است. به گونه ای كه در قرن بیست و یك انتظار می رود اقتصادهای مبتنی بر دانایی در بسیاری از كشورها شكل گرفته و جوامع اطلاعاتی دانش محوری كه در آنها ثروت ملی و رشد اقتصادی در قالب ایده ها و دانش فناوری و نه در قالب مواد سنجیده می شود، یكی پس از دیگری پدیدار و توسعه یابند. به عنایت به موارد فوق اهمیت دستیابی به علوم و فناوری نانو _ به عنوان فناوری آینده جهان با توجه به ویژگی های خاص آن به گونه ای كه شكوفایی بسیاری از فناوری های مهم دیگر از جمله دو دستاورد بسیار عظیم قرن بیستم یعنی فناوری اطلاعات و بیوفناوری را برعهده آن دانسته اند به خوبی مشهود است.
این مهم نیز اخیرا در كشور ما مورد توجه مسئولین قرار گرفته كه از جمله به چگونگی تدابیر و تمهیدات اخذ شده برای گسترش اولویت های مهم تكنولوژی فوق به منظور پی ریزی شالوده های اقتصاد مبتنی بر دانایی در هنگام تدوین سیاست های كلی و قانون برنامه چهارم توسعه می توان اشاره كرد.
در اینجا صرف نظر از اقدامات زیرساختی اساسی كه برای توسعه این قبیل فناوری های مهم مانند اجرای طرح تكفا جهت گسترش فناوری اطلاعات و ارتباطات، تهیه و ابلاغ سند ملی بیوفناوری و“ در كشور در دست اجرا می باشد، به اهمیت حمایت از پژوهش های علوم و فناوری نانو _ به ویژه در یكی از صنایع پیشتاز یعنی وزارت نیرو _ پرداخته می شود، زیرا در حال حاضر تنها عده معدودی از محققین و متخصصین از این گستره علم و فناوری و همچنین نحوه دستیابی به آن و پدیده های شگفت انگیزش مطلع می باشند كه ضرورت توجه به آن را به منظور رسیدن هرچه سریع تر به قافله شتابان علم و فناوری در جهان و نیل به توسعه پایدار ملی بیش از پیش مشهود می سازد.
● نانو فناوری چیست؟
از آن زمان كه ریچارد فیمن ( فیزیكدان آمریكایی و برنده جایزه نوبل سال ۱۹۶۵) توجه اندیشمندان را به این مقوله از علم جلب كرد ، تاكنون پیشرفت های زیادی جهت دقیق كردن تعریف این دانش به وجود آمده است. فیمن طی سخنرانی تاریخی خود در سال ۱۹۵۹ با اشاره به چگونگی چینش مولكول ها و اتم ها و فضای اطراف آنها و بیان جمله معروف «آن پایین ها فضای بسیاری وجود دارد» ، چشم انداز های علمی جدیدی را به تصویر كشانده كه در آن میلیارد ها شیء _ كه وی آنها را كارخانه های كوچك می نامید- در حال ساختن نسخه هایی از خودشان با رفتاری كاملا مشابه بودند. ۱۵ سال بعد دانشمندی ژاپنی اصطلاح فناوری نانو را در دانشگاه توكیو به كار برد. اما در واقع این دركسلر آمریكایی بود كه با كتاب مشهور خود- موتور های خلق كننده- جهان را به اهمیت نانو آگاه ساخت . به طور كلی نانو یك كلمه یونانی جهت لغت Dwarf به معنی از حد معمول كوتاه تر و كمتر می باشد. از طرفی با توجه به اینكه نانو فناوری مقوله ای نوپا و گسترده است، هنوز یك تعریف همه جانبه از آن ارایه نشده است. با این وجود همگان در این توصیف ساده كه فناوری نانو؛ دانشی است كه به ما اجازه دست كاری مواد در اساسی ترین سطوح یعنی اتم ها را می دهد، توافق دارند. در این فناوری همان طور كه نامش پیداست، امكان ساخت مواد با استفاده از چینش مولكول به مولكول و توانایی آرایش مواد با دقت اتمی در حد نانومتر فراهم می گردد. كاربردها ی نانوفناوری بعضا عبارت است از: مواد، پزشكی و بهداشت، داروسازی، الكترونیك و كامپیوتر، محیط زیست، بیو فناوری، دفاع، انرژی، كشاورزی و بسیاری صنایع چون نساجی، فولاد ، برق و ....
نانو فناوری در عمل به سه شاخه اساسی نانو فناوری مرطوب، خشك و محاسباتی تقسیم می شود. نظر به اینكه نانو فناوری محاسباتی كه به مدل سازی ، شبیه سازی و مطالعه خواص مواد جدید به وسیله رایانه می پردازد؛ هر دو زمینه قبلی را تحت پوشش قرار داده و نیاز به استفاده از تجهیزات گران قیمت آزمایشگاهی ندارد، امروزه در جهان از استقبال بیشتری برخوردار است. همچنین امروزه دو تغییر از نانو فناوری _ یكی حركت از بزرگ به كوچك، شامل مواردی مانند كوچك تر كردن هر چه بیشتر تراشه های رایانه ای و دیگری حركت از كوچك به بزرگ به معنای ساخت مواد با كنار هم قرار دادن تك تك اتم ها یا مولكول ها در دست است.
▪ ویژگی‌های نانو فناوری
صرف نظر از خصایص عمومی فناوری نانو به عنوان یك فناوری نوین كه مواردی مانند سرعت رشد بالا، حجم كم و ارزش افزوده بالا، فاصله كم تحقیقات تا بازار، ضرورت انجام فعالیت های تیمی به علت بین رشته ای بودن، دانش محور بودن و نیاز به نیروهای متخصص و همچنین لزوم استفاده از سیستم های انعطاف پذیر و پویا جهت رشد، قوانین و مقررات خاص، مراكز تجاری سازی و بازاریابی و سرمایه گذاری های مخاطره آمیز را جهت آن سبب می شود. دیگر ویژگی های خاص نانوفناوری بعضا عبارتند از: عام بودن و كاربرد در بسیاری از فناوری های دیگر (به گونه ای كه بعضی آنها را متحول می نماید)، مكمل و پایه بودن (نانوفناوری رقیب سایر فناوری ها نیست)، ایجاد خلاقیت و كارآفرینی، تاثیر بسزایی بر رفاه و زندگی مردم، امنیت و دفاع ملی و حفاظت از محیط زیست، ایجاد تحول در تمامی دستاوردهای گذشته بشر كه در ماده تحقق یافته اند، همگراسازی رشته های علمی و تخصص های مختلف، كاربردهای مختلف آن با هزینه های تولید و نگهداری كمتر؛ مصرف انرژی پایین تر؛ دوام و طول عمر بیشتر و خواص بهتر، در نهایت آنكه نانوفناوری معیارها و استانداردهایی را به وجود خواهد آورد كه كسانی كه در تولید محصولات آن تاخیر داشته باشند، نمی توانند در آینده فروشنده آنها باشند.
● دستاوردهای بالقوه و مخاطرات نانوفناوری
دستاوردهای ناشی از پیاده سازی كامل نانوفناوری بسیار چشمگیر خواهد بود. با این وجود حتی اگر تمام اهداف از پیش تعیین شده با انجام پژوهش های نانوفناوری تحقق نیابند، نسل جدیدی از پژوهشگران در رشته ای كاملا نوین تربیت؛ تجربیات فراوان كسب؛ مراكز تحقیقاتی، دانشگاهی و صنعتی متعدد تاسیس و حمایت خواهند شد. همچنین اگر پژوهش های نانوفناوری از حد فعالیت های كوچك سازی در مقیاس میكرونی فراتر نرود، دستاوردهای آن همچنان مقرون به صرفه خواهد بود. اینگونه موارد به نوبه خود باعث پیدایش فرهنگی نو و شكوفایی زمینه های جدید علمی، آموزشی، پژوهشی و صنعتی خواهد شد. از طرفی هرگاه این فناوری بدون كنترل كننده های اجتماعی توسعه مخفیانه یابد، خطرناك ترین تهدید آینده به شمار خواهد آمد. چنانچه یك مونتاژگر افسارگسیخته در بدترین حالت می تواند هر آنچه در كره زمین وجود دارد را به عنوان مواد خام ببلعد. البته نرم افزارهایی كه بتوانند دنیای واقع را از قبل شبیه سازی كرده و از این خطرات بالقوه بكاهد، به شدت مورد استقبال شبیه سازها قرار گرفته است. با این وجود با توجه به اینكه در حال حاضر روند پرشتاب و رو به جلو این فناوری نوظهور را در جهان به علت ویژگی ها و فواید آن به هیچ وجه نمی توان متوقف ساخت، اولین بار كار گروهی توسط كمیسیون NSF-Europe به منظور پیگیری مباحث مربوط به حوزه حقوق فناوری نانو در سال ۲۰۰۲ تشكیل گردیده و از آن زمان تاكنون فعالیت های متعدد دیگری در این زمینه در آمریكا، اروپا و سایر نقاط جهان به انجام رسیده است.
● نانو فناوری در جهان
نانو فناوری در حال حاضر یك پدیده جهانی شناخته شده است و بسیاری از محققان و صاحبنظران آن را مساوی آینده دانسته اند. لذا در حال حاضر طیف وسیعی از شركت های بزرگ نوپا _ حدود ۹۰۰ شركت برای تولید محصولات خاص بر مبنای این فناوری تاسیس شده اند. از طرف دیگر بررسی آمارها و اطلاعات حاكی از سرمایه گذاری های زیاد برخی شركت های بزرگ مانند موتورلا، هیتاچی، میتسوبیشی و آی.بی.ام جهت تحقیق و توسعه در این زمینه ها می باشد. همچنین مطالعه اوضاع جهانی در حیطه های علوم و فناوری نانو به روشنی نشان می دهد كه این موارد بعضا در كشورهای پیشرفته صنعتی در رده اولویت های درجه اول ملی و در سایر كشورهای اروپایی و آسیایی در رده اولویت های بسیار بالای ملی قرار گرفته است.
این كشورها كه پیشگامان تحقیق و توسعه در این زمینه ها می باشند، از هم اكنون با سرمایه گذاری های بزرگ و مستمر خود در حوزه های آموزشی_ پژوهشی علوم و فناوری مقیاس نانو تلاش دارند تا جایگاه مطمئنی را برای آینده اقتصاد خود در بازار عظیم یكهزار میلیارد دلاری تخمین زده شده جهانی جهت محصولات نانوفناوری طی سال ۲۰۱۵ تعیین نمایند. بدون شك آمریكا در حال حاضر پیشتاز تحقیقات نانو در جهان است و این كشور در سال ۲۰۰۳ بیش از ۷۷۰ میلیون دلار به برنامه ملی خود در این زمینه اختصاص داده است. اروپا نیز به منظور اجتناب از مخاطرات آتی در حال برداشتن گام هایی بلند در سطح ملی و بین المللی برای تصاحب سهم جهانی خود در بخش نوظهور این صنعت می باشد.
چنانچه بر این اساس بودجه ۱۴۸۵ میلیون دلاری برای امكان ارتقا، نانوفناوری از وضعیت فعال كلیدی در برنامه های قبلی به اولویت اول موضوعی در ششمین برنامه پنج ساله تحقیق و توسعه اروپا تخصیص داده شده است. سرمایه گذاری ۴۳۱ میلیون دلاری ژاپن روی نانوفناوری نیز حاكی از توجه سیاستگذاران تحقیقاتی این كشور است.سرمایه گذاری ۰۲/۳ میلیون دلاری در بزرگ ترین مركز تحقیقاتی نانوفناوری در پكن هم بیانگر علاقه مندی سیاستگذاران چینی برای سرمایه گذاری در زمینه نیمه هادی ها، مواد منفجره و نانوكاتالیست ها می باشد.كره جنوبی نیز چند سالی است كه تحقیقات پایه در مقیاس های میكرو و نانو را به ویژه با بهره گیری از بخش خصوصی آغاز كرده است. به طوری كه در حال حاضر سامسونگ در حال تحقیق بر روی نانو حافظه ها بوده و فوجیستو دیگر پیشتاز صنعت نیمه هادی ها در حال تاسیس مركز تحقیقات خود در این زمینه است.

نوشته شده توسط: فریده پورسلیمیان