نانوتکنولوژی, فرصت ها و تهدیدها

تحقیق در قلمرو نانو تکنولوژی از اواخر دهه ۱۹۵۰ آغاز شد و در دهه ۱۹۹۰ نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات بدست آمد دانشمندان با تحقیق در مقیاسی کوچک که یک میلیون بار کوچکتر از سر سوزن است می توانند خواص ماده را تغییر دهند

از زمانی که جان دالتون وجود اتمها را در سال۱۸۰۳ به جهانیان اثبات کرد، دانشمندان در تلاش بوده‌اند این ذرات کوچک را تحت کنترل خود درآورند. اکنون محققان نانوتکنولوژی توانسته‌اند با در اختیار گرفتن اتمها تحولات عظیمی را رقم بزنند.

تحقیق در قلمرو نانو تکنولوژی از اواخر دهه ۱۹۵۰ آغاز شد و در دهه ۱۹۹۰ نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات بدست آمد. دانشمندان با تحقیق در مقیاسی کوچک که یک میلیون بار کوچکتر از سر سوزن است می‌‌توانند خواص ماده را تغییر دهند به گونه‌ای که متفاوت با اجسام بزرگ و معمولی رفتار کند. در این قلمرو، اتمها و ذرات رفتاری غیرمتعارف را از خود به نمایش می‌‌گذارند.

قابلیتهای این علم فقط توانایی کوچک کردن اجسام نیست. دانشمندان با استفاده از این مواد در تلاشند دستگاه‌‌ها و ابزارهایی بسازند که از قابلیت‌‌های بسیار شگفت انگیز و غیرمتعارف برخوردار باشد که فهرست بیشماری از محصولات را دربرمی‌گیرد.

متخصصان نانو می‌‌کوشند با کار بر روی چگونگی حرکت اتم‌‌ها و نوع قرار گرفتن آنها در کنار یکدیگر و نیز با تغییرات خاص به ترکیبات مقاوم‌تری از مواد دست یابند و کیفیت مواد تولیدی را بهبود بخشیده و درنهایت تولید مواد مختلف را اقتصادی‌تر کنند.

طبیعت خود از دیرباز از نانوتکنولوژی بهره گرفته و در این زمینه مهارت یافته است. بطور مثال موهای بسیار نازک را در کف پای مارمولک بینید که با کمک آنها می‌‌تواند به دیوار بچسبد و حتی از یک صفحه شیشه‌ای خود را آویزان کند.

نانوتکنولوژی با الهام از طبیعت نویدبخش ابداع روشهایی در ساخت سامانه‌‌های کوچکتر، سبکتر، مقاومتر، کارآمدتر و ارزانتر است. پروفسور مارک ولاند رییس آزمایشگاه علوم نیوکاسل در دانشگاه کمبریج می‌‌گوید نانوتکنولوژی، خود یک فن آوری نیست ، بلکه یک فن آوری توانمندسازی است بطوری که می‌‌تواند در محصولات بسیار متنوعی نمود پیدا کند.

نانوتکنولوژی اکنون در حافظه فلاش ، تراشه رایانه ، ساخت روکش‌‌ها، انواع جدید سنجنده‌‌ها و بخصوص در حوزه پزشکی کاربرد یافته است. انتظار است نانوتکنولوژی عملکرد موادی مانند پلیمرها، الکترونیک ، رنگ‌‌ها، باتری‌ها، سنجنده‌‌ها، سلولهای سوختی، سلولهای خورشیدی، روکش‌‌ها، رایانه‌‌ها، و سامانه‌‌های نمایشگر را تغییر دهد. تا پنج سال آینده ، استفاده از باتری‌‌هایی که عمر کوتاهی دارند منسوخ خواهد شد و تا ۱۰ سال آینده نحوه انجام آزمایشهای پزشکی متحول می‌‌شود. همچنین پیش بینی شده است که پنج سال آینده دستگاه پخش موسیقی ‌ای پاد ipod با ۱۰ برابر ظرفیت کنونی جزو وسایل معمولی و عادی خواهد بود. در آینده‌ای نه چندان دور، یک ترابیت داده‌‌ها که معادل ۱۰ ساعت تصاویر ویدیویی غیرفشرده با کیفیت بالا است در فضایی به اندازه یک تمبر پستی قابل ذخیره خواهد بود.

نانوتکنولوژی نقش خود را در کوچک کردن اجزا ایفا می‌‌کند که نتیجه آن افزایش کارایی یک مجموعه است.

پروفسور جان ریان رییس مرکز بیونانوتکنولوژی در دانشگاه آکسفورد می‌‌گوید اگرچه می‌‌توان با اتمها ابزارهای نانو ساخت ، اما به خاطر پرهزینه و کند بودن فرایند ساخت ، روش مناسبی برای تولید نیست.

یکی از مهمترین چالشهای عملی در سالهای آینده درک اصول اساسی زیست شناسی و استفاده از آنها در ابداع انواع جدید نانوتکنولوژی خواهد بود. دانشمندان با بهره گیری از این دانش می‌‌توانند با استفاده از موادی که از مواد طبیعی مقاومترند، انواع جدیدی از ابزارهای نانو بسازند. مواد نانو بخاطر نحوه خاص آرایش اتمها، از خواص الکتریکی و نوری غیر متعارفی برخوردارند. بطور مثال محققان پارچه‌ای ساخته‌اند که از طریق الکترونیکی تغییر رنگ می‌‌دهد یا یونیفورم ارتشی در معرض نور فرابنفش تغییر شکل پیدا می‌‌کند.

اما مهمترین پیشرفتهای نانوتکنولوی در حوزه پزشکی بدست آمده است. نانوپزشکی امکان تشخیص زودتر و بهتر بیماری و دارو درمانی هدفمند و دقیق تر را میسر می‌‌سازد. امکان درمان سفارشی یعنی درمان مناسب برای هر شخص نیز با این شیوه وجود دارد.

امید است نانوتکنولوژی به شکل ورقه‌‌های انعطاف پذیر حاوی الکترودهای مینیاتوری نتیجه عمل ایمپلنت‌‌های عصبی، حلزون گوش و شبکیه چشم را بهبود بخشد.

نانوتکنولوژی به کوچک شدن ابزارهای تشخیص پزشکی و سنجنده‌‌ها خواهد انجامید و با این کار هزینه تهیه کیت‌‌های تشخیص بیماری در کشورهای در حال توسعه بسیار پایین می‌‌آید. از این لحاظ نانوتکنولوژی امکان رشد فناوریهای قدیمی را برای کشورهای درحال توسعه فراهم آورد.

تروی کرکپاتریک از تحقیقات جهانیGE می‌‌گوید بزرگترین دستاورد نانوتکنولوژی، ساخت مواد جدید است. این مواد شامل روکشهای ضدزنگ برای ساخت توربین‌‌های هیدروالکتریک با کارایی بیشتر در آبهای پرازگل و لای، و فیلترهای نانو برای تصفیه سریعتر آب است.

تحقیقات جهانی GE همچنین در حال مطالعه در مورد خواص نانوسرامیک‌‌هایی است که علاوه بر سبکی قدرت مقاومت بسیار زیادی داشته باشد. ساختار مولکولی این مواد باعث می‌‌شود کارایی روکشهای نانوسرامیک مورد استفاده در ساخت هواپیماها ۱۰ درصد افزایش یابد، انرژی کمتری مصرف و آلاینده‌‌های کمتری تولید شود.

تحقیقات جهانیGE همچنین تحقیق در زمینه صنعت الکترونیک را نیز مد نظر دارد. در حال حاضر مهمترین مشکل سازندگان تراشه‌‌ها بالا بردن سرعت نیست. زمانی که تراشه‌‌ها با سرعت زیادی کار می‌‌کنند گرمای بسیاری زیادی تولید می‌‌شود که باعث ذوب شدن تراشه می‌‌شود. به همین خاطر برای کنترل گرما به مواد بهتری نیاز است. GE با استفاده از موادی که از خواص نانوذرات بهره گرفته است ، نوعی چسب تراشه ساخته است که می‌‌تواند گرما را از درون پردازشگر رایانه به بیرون منتقل کند.

●کاربردهای فن آوری نانو:

برخی از نمونه محصولات و دستگاه‌‌هایی که با کمک این فناوری در دست تولید است یا هم اکنون تحقیق درباره آنها در مراحل بسیار پیشرفته قرار دارد، شامل دیودهای ارگانیک (آلی ) افشاننده نور برای استفاده در نمایشگر رایانه‌‌ها، ورقه‌‌های نازکی که نور را به الکتریسیته تبدیل می‌‌کنند، لایه‌‌های نازک و شفاف محافظ پنجره‌‌ها که در برابر خش و خراش مقاومند و به صورت خودکار با دریافت پرتو ماورابنفش خورشید، خود را تمیز می‌‌کند، می‌‌باشد.

همچنین پارچه‌‌هایی که لکه‌‌ها و چربیها را بخود نمی‌‌گیرند و به صورت خودکار حرارت خود را تنظیم می‌‌کنند، حاصل بکارگیری نانوتکنولوژی است. لباسهای هوشمندی که ضربان قلب و درجه حرارت بدن افراد را اندازه گیری می‌‌کنند، لوله‌‌های بسیار سبک و مقاوم برای کاربردهای مختلف ، مفاصل مخصوص لگن خاصره ساخته شده از مواد سازگار با بدن ، رنگ‌‌های ضدخوردگی و مقاوم در برابر پوسته پوسته شدن ، شیشه‌‌هایی که به صورت خودکار رنگ خود را با تغییر حرارت تغییر می‌‌دهند و نور محیط را تنظیم می‌‌کنند جزو این دسته هستند.

حافظه‌‌های مغناطیسی با ظرفیت بسیار بالا، باتریهای ساخته شده از لوله‌‌های کربنی برای وسایل الکترونیک و اتومبیلهای برقی، دستگاههای کوچک قابل کارگذاری در بدن (ایمپلنت) هم از جمله تولیدات فناوری نانو محسوب می‌‌شود.

از آنجا که از شماری از مواد نانو در ساخت محصولات آرایشی و یا محصولات ترکیبی همچون تراشه‌‌های الکترونیک ، تلفنهای همراه و لوحهای فشرده "دی‌وی‌دی" استفاده می‌‌شود، این نگرانی بوجود آمده است که با توجه به عدم وجود معیارها و موازین نظارتی دقیق ، حضور این مواد در محیط زیست مخاطراتی را برای سلامتی افراد ایجاد می‌‌کنند.

شرکتهای دیگر با استفاده از فناوری نانو پارچه‌‌هایی تولید کردند که با یک بار تکاندن آنها می‌‌توان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و چین و چروک آنها را از بین برد. با همین یک بار تکان همه گرد و خاکی که به این پارچه‌‌ها جذب شده‌اند نیز برطرف می‌‌شود.

با استفاده از این مواد نوارهای زخم بندی هوشمندی تهیه شده است که به محض مشاهده نخستین علایم عفونت در مقیاس مولکولی، پزشکان را آگاه می‌‌سازد. از همین نوع مواد همچنین لیوانهایی تولید شده که خودبخود تمیز می‌‌شوند.

مریم مولوی

---