نانوتکنولوژی و جمهوری اسلامی ایران ,بایدها و نبایدها

نانوتکنولوژی, توانمندی تولید مواد, ابزارها و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنتر ل در سطوح مولکولی و اتمی و استفاده از خواصی است که در آن سطوح ظاهر می شود از همین تعریف ساده بر می آید که نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست, بلکه رویکردی جدید در تمان رشته هاست از زمانی که قاینمن, فیزیکدان برجسته آمریکایی, ایده کار با اتمها و مولکولها را مطرح کرد۱۰ محققان جهان به کار در این عرصه روی آوردند

بسمه تعالی

نانوتكنولوژی و جمهوری اسلامی ایران؛ بایدها و نبایدها

دفتر همكاری‌های فن‌آوری، كمیتهٔ مطالعات سیاست نانوتكنولوژی

تهران، صندوق پستی ۴۶۷۱-۱۴۱۵۵، تلفن: [phone]، نمابر: ۶۵۰۰۰۶۰، پست الكترونیكی: [e-mail]

۱- مقدمه

نانوتكنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم‌های جدید با در دست گرفتن كنترل در سطوح مولكولی و اتمی و استفاده از خواصی است كه در آن سطوح ظاهر می‌شود. از همین تعریف ساده بر می‌آید كه نانوتكنولوژی یك رشته جدید نیست، بلكه رویكردی جدید در تمام رشته‌هاست. از زمانی که فاینمن، فیزیکدان برجستهٔ آمریکایی، ایدهٔ کار با اتمها و مولکولها را مطرح کرد [۱۰] محققان جهان به کار در این عرصه روی آوردند. برای نانوتكنولوژی كاربردهایی را در حوزه‌های مختلف از غذا و دارو و تشخیص پزشكی و بیوتكنولوژی تا الكترونیك و كامپیوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوافضا و امنیت ملی برشمرده‌اند. كاربردهای وسیع این عرصه به همراه اثرات اجتماعی، سیاسی و حقوقی آن، این فناوری را به عنوان یك زمینه «فرارشته‌ای و فرابخشی» مطرح نموده است.

۲- نانوتكنولوژی و كاربردهای آن

علوم و فناوری نانو، عنصری اساسی در درك بهتر طبیعت در دهه‌های آتی خواهدبود. ازجمله موارد مهم در آینده، همكاریهای تحقیقاتی میان‌رشته‌ا‌ی، آموزش خاص و انتقال ایده‌ها و افراد به صنعت خواهدبود. بخشی از تأثیرات و کاربردهای نانوتکنولوژی به شرح زیر می‌باشد[۲، ۳، ۵ و ۶]:

۲-۱- تولید، مواد و محصولات صنعتی

كاركرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آنها، ایجاد می‌كند. محقّقین قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد

مواد برای میله‌های شناساگر ژنتیكی یا زیستی در اكتشاف، جداسازی و تشخیص دارو كار می‌كنند و برخی متوجّه رهایش دارو هستند.

نانوذرّات نیمه‌هادی یا نقاط كوانتومی، بر حسب اندازه

در هنگام رهایی نوین بر پایهٔ اصول و معماری جدید؛ بكارگیری كارخانجات مولكولی یا خوشه‌ا‌ی كه مزیّت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.

نانوتكنولوژی تغییر بنیانی مسیری است كه در آینده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد. امكان سنتز بلوك‌های ساختمانی نانو با اندازه و تركیب به دقّت كنترل‌شده و سپس چیدن آنها در ساختارهای بزرگتر، كه دارای خواص وبیوسنتز و بیوفرآوری، راههای كلا" جدیدی برای ساخت محصولات شیمیایی و دارویی ارائه می‌دهند. گردهم‌آوری بلوك‌های ساختمانی زیستی به شكل مواد و ابزارهای مصنوعی، خواص موردنظر مواد را با كاركردهای زیستی تلفیق می‌كند.

۲-۲- پزشکی و بدن انسان

رفتار مولكولی در مقیاس نانومتر، سیستمهای زنده را اداره می‌كند. یعنی مقیاسی كه شیمی، فیزیك، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی كامپیوتری، همگی به آن سمت درحال گرایش هستند.

نگرش‌های اخیر به سمت استفاده از ابزارها و سیستمهای نانوساختاری، پیشنهاد می‌دهد كه فرآیند آزمایشگاهی كنونی توالی ژنی(genome sequencing) را به‌نحو شگرفی با استفاده از سطوح و ابزارهای "نانوساخته" (nanofabricated) كاراتر بسازیم. افزایش قدرت انسان برای ترسیم سرشت ژنتیكی یك فرد، روشهای شناسایی و درمان را دگرگون می‌كند.‌

پیشرفتهای نانوتكنولوژیكی، به‌طور خاص مطالعات بنیادی زیست‌شناسی و پاتولوژی سلولی را تقویت خواهدكرد. در نتیجهٔ پیشرفت ابزارهای تحلیل‌گر جدید كه قادر به شناسایی جهان نانومتر باشند، این امر بسیار محتمل خواهدبود كه بتوان خواص شیمیایی و مكانیكی سلولها (ازجمله فرآیندهایی مثل تقسیم سلولی و غیـره) را اندازه‌گیـری و تغییـر داد. این قابلیت‌ها تكمیل‌كنندهٔ (و به شدّت پشتیبانی‌كننده) تكنیكهای مرسوم در علوم حیات هستند. مواد زیست‌سازگار با كارآیی بالا، از توانایی بشر در كنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعّال، می‌توان برای اعمال نقش تشخیصی (مثل ذرات كوانتومی كه برای مرئی‌سازی بكار می‌رود) درون سلولها وارد نمود.

افزایش توان محاسباتی بوسیلهٔ نانوتكنولوژی، ترسیم وضعیت شبكه‌های ماكرومولكولی را در محیط‌های واقعی ممكن می‌سازد. اینگونه شبیه‌سازی‌ها برای بهبود قطعات كاشته‌شدهٔ زیست‌سازگار در بدن و جهت فرآیند كشف دارو، الزامی خواهدبود.

۲-۳- دوام‌پذیری منابع: كشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاك

نانوتكنولوژی چنانچه ذكر شد، منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را كاهش خواهدداد. همچنین فنّاوری‌های جدید، امكان بازیافت و استفادهٔ مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند كرد.

در زمینه محیط زیست، علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ا‌ی، در درك مولكولی فرآیندهای مقیاس نانو كه در طبیعت رخ می‌دهد؛ در ایجاد و درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق كنترل انتشار آلاینده‌ها؛ در توسعهٔ فنّاوری‌های "سبز" جدید كه محصولات جانبی ناخواستهٔ كمتری دارند و یا در جریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذكراست، نانوتكنولوژی توان حذف آلودگی‌های كوچك از منابع آبی (كمتر از ۲۰۰ نانومتر) و هوا (زیر ۲۰ نانومتر) و اندازه‌گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگتر را دارد.

در زمینه انرژی، نانوتكنولوژی می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ی كارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار داده مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال، شركتهای مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند كه می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنهٔ اتومبیلها شود. استفاده گسترده از این نانوكامپوزیت‌ها می‌تواند سالیانه ۵/۱ میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرف بنزین به ‌همراه داشته‌باشد.

یا انتظار می‌رود تغییرات عمده‌ا‌ی در فنّاوری روشنایی در ۱۰ سال آینده رخ دهد. می‌توان نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانی (LEDها) را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید كرد. در امریکا، تقریبا" ۲۰% كل برق تولیدی، صرف روشنایی (چه لامپهای التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می‌شود. مطابق پیش‌بینی‌ها در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده، پیشرفتهایی از این دست می‌تواند مصرف جهانی را بیش از ۱۰% كاهش دهد كه ۱۰۰ میلیارد دلار در سال صرفه‌جویی و ۲۰۰ میلیون تن كاهش انتشار كربن را به‌همراه خواهدداشت.

در زمینه آب، باید گفت جمعیت جهان در حال افزایش و منابع آب آشامیدنی در حال كاهش است. سازمان ملل پیش‌بینی می‌كند كه در سال ۲۰۲۵، ۴۸ كشور (معادل ۳۲% جمعیت جهان) دچار كمبود آب آشامیدنی باشند. [۲ و ۴] تخلیص و نمك‌زدایی آب از زمینه‌های مورد توجّه در دفاع پیشگیرانه و امنیت زیست‌محیطی است، چرا كه در سطح جهان ممكن است در آینده با مشكل كمبود آب مواجه شویم. استفاده از آب شرب با دو برابر سرعت افزایش جمعیت و كمبود حاصل از آن –كه بر اثر آلودگی نیز تشدید می‌شود- افزایش می‌یابد. دستگاههایی به كمك نانوتكنولوژی ساخته شده‌اند، كه آب دریا را با انرژی ۱۰ برابر كمتر از دستگاه اسمز معكوس و لااقل ۱۰۰ برابر كمتر از تقطیر، نمك‌زدایی می‌كنند. این فرآیند كارا از نظر مصرف انرژی كاملا عملی است، چون الكترودهای با مساحت سطحی بسیار بالا ساخته شده‌اند كه ازطریق كنار هم قراردادن نانولوله‌های كربنی و دیگر ابتكارات طرّاحی، رسانای الكتریسیته شده‌اند. [۶]

۲-۴- كشاورزی

نانوتكنولوژی مستقیما" در پیشرفت كشاورزی سهیم خواهدبود؛ از جمله: مواد شیمیایی سازگار با زیست، كه برای تغذیهٔ گیاه یا حفظ آن در برابر حشرات به شكل مولكولی طرّاحی شده‌اند؛ ارتقای ژنتیكی گیاهان و حیوانات؛ انتقال ژنها و دارو به حیوانات؛ امکان سازگاری گیاهان با خشکسالی و شوری و ...

---