نانوفناوری چیست؟

  • نانوفناوری(1) یا نانوتکنولوژی (Nanotechnology) به استفاده از مواد در ابعاد اتمی ، مولکولی و فرامولکولی در کاربردهای صنعتی گفته می‌شود. اولین توصیف گسترده از نانوتکنولوژی، «اهداف فناورانه خاص برای دستکاری دقیق اتم‌ها و مولکول‌ها برای ساخت محصولاتی با ابعاد ماکرو بود، که اکنون به عنوان نانوتکنولوژی مولکولی شناخته می‌شود.(2،3) متعاقباً توصیف کلی تری از فناوری نانو توسط طرح ملی فناوری نانو (آمریکا) ایجاد شد که فناوری نانو را به عنوان «دستکاری ماده که حداقل یک بعد آن از ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد»، تعریف کرد. این تعریف این واقعیت را منعکس می‌کند که اثرات مکانیک کوانتوم در این بعد کوانتومی مهم بوده، و تعریف از یک هدف خاص فناورانه به یک دسته تحقیقاتی شامل همه انواع تحقیقات و فناوری‌هایی که با خواص ویژه موادی که در آستانه اندازه داده شده سر و کار دارند، تغییر کرد. در نتیجه عبارت‌هایی جمعی مانند «فناوری‌های نانو» یا «فناوری‌های ابعاد-نانو» به طیف گسترده‌ای از تحقیقات و کاربردها اشاره دارد که ویژگی مشترک همه آنها «اندازه» است.
  • توصیف ساده اما درست نانوتکنولوژی ساخت و تولید مولکولی ҆است که فرآیندی است شامل دستکاری ماده در سطح اتم یا مولکول برای رسیدن به آرایش های دلخواه. اتم کوچک ترین واحد هر ماده شیمیایی است. ریچارد اسمالی، برنده نوبل شیمی در سال 1966 ، نانوتکنولوژی را علم و هنر ساخت موادی در مقیاس نانومتر تعریف کرده است.
  • اکنون تعاریف زیادی از فناوری نانو در دست است. دو تعریف عمده این واژه از این قرار است:

الف. تعریف تک محور(single-based)  که به وسیله سازمانهای مختلفی همچون کمیسیون اروپا ارائه میشود و دلالت هایی در زمینه سیاست گذاری در این حوزه دارد.

ب. تعریف فهرست محور(list-based)  که بوسیله اداره ثبت اختراعات اتحادیه اروپا EPO)) تهیه شده و شامل فهرستی از کاربردهای نانوتکنولوژی است؛ مواردی چون  که نانوبیوتکنولوژی، نانوالکترونیک، نانومواد و غیره، و برای شرکت های فعال در این حوزه مفید است. تحلیل دقیق تمامی تعاریف تک محور موجود حاکی از آن است که عمده این تعاریف از تعریفی ناشی میشود که ستاد ویژه توسعه فناوری نانو در ایالات متحده (NNI) ارائه داده است.

  • با این حال NNI در اطلاق نانوتکنولوژی به چیزها، محدودیت هایی قائل است و این واژه را تنها در صورتی به کار میبرد که تمامی ویژگیهای زیر وجود داشته باشد:

الف. تحقیق و پیشرفت فناوری در سطوح اتمی، مولکولی یا ماکرومولکولی، با مقیاس حدود 1-100 نانومتر

ب. ساخت و استفاده از ساختارها، ابزار و سیستم هایی که به واسطه اندازه کوچک یا متوسط شان ویژگی ها و کاربردهای جدیدی دارند.

پ. توانایی کنترل یا دستکاری در مقیاس اتمی

دانشمندان در حال حاضر دربارهٔ پیامدهای آینده نانوفناوری بحث می‌کنند. فناوری نانو ممکن است بتواند بسیاری از مواد و دستگاه‌های جدید را با طیف گسترده‌ای از کاربردها، برای مثال نانوپزشکی، نانو الکترونیک، تولید انرژی مواد زیستی و محصولات مصرفی ایجاد کند. از سوی دیگر، نانوفناوری مانند بسیاری از فناوری‌های دیگر باعث ایجاد موضوعات بحث‌برانگیز می‌شود، از جمله نگرانی در مورد سمیت و اثرات زیست‌محیطی نانومواد(4) و تأثیرات بالقوه آنها بر اقتصاد جهانی و همچنین گمانه زنی در مورد سناریوهای مختلف پایان جهان.

  • نانوتکنولوژی که غالبا از آن با نام انقلاب صنعتیِ بعد از اینترنت یاد میکنند، یک شاخه مطالعاتی بین رشته ای با پتانسیل نامحدود است. گفته می شود، نانوتکنولوژی هم اکنون در مرحلهای قرار گرفته که ICT و کاربرد پلاستیک در دهه 1960 و بیوتکنولوژی در دهه 1980 قرار داشت. در حال حاضر بیش از 2000 محصول قابل فروش با کمک فناوری نانو در بازار وجود دارد و طبق پیش بینی ILO در سال 2021 ، 20 درصد محصولات با استفاده از فناوری نانو تولید خواهند شد. یونسکو در اهداف توسعه هزاره سازمان ملل(MDGs) ، ده مورد از کاربردهای فناوری نانو را به این شرح اعلام کرده است:

1. ذخیره، تولید و تبدیل انرژی

2. بهبود تولید کشاورزی

3. تصفیه و اصلاح آب

4. تشخیص و غربالگری بیماری ها

5. سیستم های کنترل رهایش دارو

6. فرآوری و نگهداری مواد غذایی

7. آلودگی هوا و اصلاح آن

8. ساخت وساز

9. نظارت بر سلامت

10. تشخیص و کنترل آفت ها و ناقلین بیماری ها

  • با همه این وعده ها، همچنان نگرانی هایی وجود دارد، چراکه بسیاری از پژوهشگران بر این باورند که ذرات نانو تاثیرات زیانباری بر محیط زیست و سلامت خواهند داشت. علاوه بر این، فناوری نانو از نظر بسیاری از سازمان ها حکم آزبست (یک ماده فیبر مانند بسیار سمی است که توسط هوا انتقال می‌یابد و باعث ایجاد تعداد زیادی از سرطان‌های غیر قابل درمان در انسان می‌شود) را دارد. به این ترتیب جای نگرانی است که تاکنون هیچ چارچوب قانونی توافق شدۀ بین المللی مشخص برای رسیدگی به مسئله فناوری نانو وجود ندارد. اشتباهاتی که به واسطه آنها تولیدات موادغذایی اصلاح شدۀ ژنتیکی یا انرژی هسته ای نتوانسته کاملا موفق ظاهر شود نباید تکرار شود و کاربرد فناوری نانو باید در چارچوب قانونی تائید شده انجام پذیرد. برخی کشورهای آسیایی همچون چین، ژاپن، کره جنوبی، مالزی، سنگاپور، هند، تایوان و چند کشور دیگر موفقیت های چشمگیری در این عرصه به دست آورده اند.

پیشوند نانو

  • نانو یک پیشوند علمی است که به معنی یک میلیاردم (مقیاس کوچک) است و حوزه نانو تکنولوژی در حدود میلیاردم متر است. ابعادی که در آن اتم‌ها با هم ترکیب شده و مولکول‌ها روی هم اثر متقابل دارند.
  • در این قلمرو، اتم‌ها و ذرات رفتاری غیرمتعارف را از خود به نمایش می‌گذارند و 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 شگفت‌انگیز و غیرمتعارفی برخوردار باشند. 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 مقاوم تری از مواد دست یابند و کیفیت مواد تولیدی را بهبود بخشیده و درنهایت تولید مواد مختلف را اقتصادی‌تر کنند. (5)
  • فناوری نانو توانایی ساخت، کنترل و استفاده ماده در ابعاد نانومتری است. اندازه ذرات در فناوری نانو بسیار مهم است، چرا که در مقیاس نانویی، ابعاد ماده در خصوصیات آن بسیار تأثیرگذار است و خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تک تک اتم‌ها و مولکول‌ها با خواص توده ماده متفاوت است. این اندازه در مواد مختلف متفاوت است، اما به‌طور معمول مواد نانو به موادی که حداقل یکی از ابعاد آن‌ها کوچک‌تر از ۱۰۰ نانومتر باشد گفته می‌شود.(6)

شرایط اقتصاد

  • به دلیل تنوع کاربردهای بالقوه (از جمله صنعتی و نظامی)، دولت‌ها میلیاردها دلار در تحقیقات فناوری نانو سرمایه‌گذاری کرده‌اند. پیش از سال ۲۰۱۲، ایالات متحده از طریق طرح ملی ابتکار نانوفناوری ۳٫۷ میلیارد دلار، اتحادیه اروپا ۱٫۲ میلیارد دلار و ژاپن ۷۵۰ میلیون دلار بر روی موضوع نانوفناوری سرمایه‌گذاری کردند.(7) در سال ۲۰۱۷، ارزش بازار جهانی فناوری نانو تقریباً ۴۹ میلیارد دلار بوده و تخمین زده می‌شود تا سال ۲۰۲۰ به حدود ۷۶ میلیارد دلار برسد.(8)

ویراستار: حسن دانشمندی

منابع:

درباره‌ی مهدی وکیلی شعار رازلیقی

مهدی وکیلی شعار رازلیقی هستم دانشجوی ژنتیک ، عضو خانوده سلول های بنیادی و پزشکی بازساختی دانشگاه شاهد ، امیدوارم از مطالب به روز دنیای زیبای پزشکی فردمحور و سلول های بنیادی لذت ببرید

همچنین ببینید

پرتودرمانی راهی برای درمان سرطان

پادکست – زهرا مراوندی درمان سرطان روش‌های گوناگونی دارد که یکی از شایع‌ترین آنها پرتودرمانی …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *