نانو - پایگاه دانلود رایگان کتاب | دانلود کتاب

مقدمه:
حدود ۱۰۰ سال پیش برای اولین بار مسئله استفاده از انرژی عظیم هسته ای مطرح شد. بشر همواره نمی توانست درک تجربی و صحیحی نسبت به این موضوع داشته باشد، ولی دیری نپایید که دانش و تکنولوژی این انرژی در اختیار بشر قرار گرفت و توانست استفاده از این انرژی فوق العاده را تجربه نماید.
دیرزمانی، اگر کسی مسئله پرواز در آسمان و یا سفر به خارج از این کره خاکی و گردش به دور آن را مطرح می کرد، دیگران حتماً او را خیال پرداز و مجنون قلمداد می کردند و یا به خاطر اظهار بعضی حقایق فرد را به توبه در کلیسا وا می داشتند! زمانی روبات ها و ابرکامپیوترها که چندین محاسبه ریاضی را در چند ثانیه انجام می دهند، فقط در داستانهای تخیلی نویسندگان پیدا می شد و اکنون …
همیشه و در تمامی اعصار، وقتی مطلبی فوق دانش و درک مردم آن زمان مطرح می شد، در برابر مخالفت ها و انتقادات شدیدی قرار می گرفت ولی بعد از طی روزگار، همگان با پیشرفت های فوق العاده در آن زمینه مواجه می شدند و حتی این پیشرفت را موجبات فراهم آمدن آسایش بیشتر خود می دیدند و حالا در عصر ما بحث نانو تکنولوژی مطرح شده است، موضوعی که در تمامی ابعاد زندگی بشر و رشته های مختلف علمی ارتباط مستقیم و مؤثر خواهد داشت.
نانو تکنولوژی چنان رویکرد و نگرش، به تکنولوژی را متحول ساخته که در صورت تحقق و رسیدن به مقصدی که ترسیم شده است، شاید بزرگترین جهش انسان برای صعود به قله های رفیع علم باشد. اکنون جهان متوجه این رویکرد متحول کننده شده و متخصصین و دانشمندان در نقاط مختلف این کره خاکی دست به پژوهش و مطالعات وسیعی در این زمینه زده اند و طبق گفته برخی از آنان پیشرفت های صورت گرفته و روند رو به رشد نانو، بیش از حد انتظار و پیش بینی شده است.
مطمئناً با بودجه های کلان تخصیص داده شده و تحقیقات گسترده در آینده ای کاملاً نزدیک، انسان خواهد توانست در چیدمان اتم به اتم مواد به دلخواه دخالت کند و وسایل و تجهیزات مورد نیاز خود را با هر اندازه و کیفیت و شکلی تولید کند. همان طوری که بسیاری از مباحث علمی از درون فعالیت ها و پژوهش های نظامی به دنیای علم راه پیدا کرده است و یا مانند دانش هسته ای سرانجام در مبحث نظامی مورد سوء استفاده قرار گرفته است، دانش نانو نیز از این مستثنی نخواهد بود و سرانجام در زمینه های نظامی به پیشرفت های قابل ملاحظه ای خواهد رسید که در آن وقت دانش هسته ای یکی از زیرشاخه های نانو به شمار خواهد آمد با توجه به اهمیت این مسئله مسلم خواهد بود که از دانش نانو به مراتب استفاده های سوء بسیار هولناکتر و تهدید آمیزتر صورت خواهد گرفت.
در پی انقلاب میکروالکترونیک، اکنون جهان در آستانه ورود به انقلاب نانو تکنولوژی با فن آوری ذره ای قرار دارد که آغازیست برای نوآوری های بیشمار در آینده، به گفته کارشناسان، این تکنولوژی نوین در آینده ای نزدیک با تأثیر و بسیاری از بخش های اقتصادی، وضع موجود را به کلی دگرگون خواهد کرد با کمک این تکنولوژی تولید اشیاء با خصوصیات جدید از جمله قدرت درک و گویش توسط ذره هایی که اندازه هرکدام از آنها یک میلیون از میلیمتر بیشتر نیست امکان پذیر می شود با کمک این تکنولوژی آنچه در گذشته ای نزدیک غیرممکن بود، تحقق پیدا خواهد کرد.
بدون تردید اندازه هر چیزی اهمیت خاصی دارد، ولی نباید تصور کرد که حجم بزرگتر به معنای بهتر است چرا که حتی ستارگانی که شب هنگام در آسمان خداوندی می درخشند انرژی نوری خویش را از ذرات بسیار ریزی به نام اتم ها که ساختار تمام هستی از آنهاست می گیرند. جهان اتم ها و مولکولها امکانات نامحدودی را در اختیار دانشمندان و مهندسین قرار داده که بتوانند به تحقیقات جامع تر و گسترده تر دست پیدا کنند. یکی از اهداف آنها به زبان ساده عبارت است از ایجاد و ساخت سیستم های کاملاً مستقیم از اتم ها مولکول ها تا حداکثر مینیاتوری کردن را بتوانند به دست آورند. هدف دیگر ایجاد ویژگی و خصوصیات و ویژگی هایی کاملاً غیرمعمول در مواد با استفاده از افزودن اتم های مختلف به آنهاست؛ نانو واژه ای است که کارشناسان با استفاده از آن می توانند به اهدافی که ذکر شد دست پیدا کنند. این چیزی است که سی سال پیش حتی رویای دست یافتن بدان در تصور بشر نمی آمد؛ بنابراین امپراطوری ریزترین ذرات به وسیله نانومتر بایک میلیاردم متر اندازه گیری می شود. امیدواری بسیار نسبت به نانو به وجود آمده چرا که با کمک آن می توان ماشین های هرچه کوچکتر ساخت که به وسیله تراشه های هرچه کوچکتر و همین طور ترانزیستورهای خیلی کوچک کنترل شوند. در انتهای زنجیره سازی در تکنولوژی نانو چیزی که به وجود می آید روباتهای بسیار کوچکی هستند که قادرند از مویرگهای بدن انسان نیز عبور کنند و با از میان برداشتن رسوبات چربی اقدام به ترمیم سلول های آسیب دیده بنمایند.
سال ۱۹۵۹ نخستین رجوع به دنیای نانو بود؛ در این سال فیزیکدان بسیار معروف آمریکایی یعنی ریچارد فیلیپس فینمن که برنده جایزه نوبل نیز شده بود در انیستیتوی تکنولوژی کالیفرنیا اصول اولیه نانو را پایه گذاری کرد و او اولین فردی بود که دیدگاه هایی در خصوص امکانات دنیای نانو پیدا کرد و همان طوری که معمول نوابغ بوده است دیدگاه خود را با کلامی ساده و بدون این که از قبل مطلبی را در این خصوص تهیه کرده باشد این چنین بیان کرد:
«آن پایین فضای بسیار بزرگی وجود دارد.»
فینمن اولین کسی بود که نموداری از یک مسیر را در دنیای نانو ترسیم کرد و این راهی بود مستقیم به داخل دنیای اتم ها و مولکول ها. همانگونه که به نظر او رسید، این موضوع امکان پذیر بود که بتوان در اطراف اتم ها به طور معلق و شناور درآمد و آنها را به گونه ای آرایش داد که سازه ای که از این آرایش به وجود می آید اندازه ای کمتر از ده هزارم میلیمتر داشته باشد. نظرات او تا اواسط دهه هفتاد میلادی به همان صورت اولیه معتبر باقی مانده بود ولی در آن تاریخ زیست شناسان کشف کردند که چگونه می توان مولکولهای «دی ان ای» را از یکدیگر تفکیک کرد و این از اهمیت زیادی برخوردار بود، چون تمامی اطلاعات اجدادی موجودات زنده بر روی مولکولهای «دی ان ای» ذخیره شده است.
با عنایت به موفقیت های به دست آمده در قدم های اول در آزمایشگاه ژنتیک، هدف فینمن در خصوص ساخت ماشین های غیرآلی از اتمها مجدداً در دستور کار قرار گرفت. اما تا قبل از سال ۱۹۸۰ میلادی حتی قویترین و مجهزترین میکروسکوپ های الکترونی نیز تصویری گنگ و نامشخص از اتمها را نشان می دادند و بنابراین لمس آنها و احیاناً اعمال هرگونه تغییری بر روی آنها غیرممکن بود. اما در آن سال میکروسکوپ های اتمی کشف شدند، در این میکروسکوپها از نوکهای فوق العاده ظریف و کوچک با عرض حدود یک میلیاردم متر استفاده می شد که بتواند راه خود را به سمت سطوح مختلف پیدا کند و در همان از حسگرهای پیشرفته ای استفاده کرد و این اجازه به اتم ها داده شود که اطراف آنها به میل خود بچرخند. نخستین باری که محققین موفق شدند چنین مجموعه ای را انجام دهند سال ۱۹۸۹ بود و آن هم تفکیک ۱۵ اتم «زنون» بود.
البته اخیراً خبری از سوی محققین آمریکایی منتشر شد که حکایت از حک کردن کلمات انجیل بر روی یک تار موی انسان داشت و نیز توسط آنها اذعان شد که اولین بار بحث بر روی ذرات توسط ارسطو و سقراط انجام گرفته است؛ به هر حال جای بسی خوشحالی است که نانو تکنولوژی را به مارکوپلو نسبت نداده اند!
پژوهشگران در مطالعات سلولی از نانو کریستال های نیمه رسانا به عنوان ابزار «فلورسنت ساز» برای تشخیص سلول های سرطانی استفاده می کنند. پیتر بارکر، رهبر پروژه ای در آزمایشگاه های مختص مطالعه سرطان می گوید: «نانو کریستال ها نوید پیشرفت های قابل توجهی در رنگ های ارگانیک را می دهند» او می گوید: «ذرات نانو امکان تشخیص سرطان سینه را به طور دقیق تر، مطمئن تر، و سریع تر فراهم می کنند. اما تحقیقات پزشکی بیش از هر نوع کاربرد علمی دیگر نیاز به امنیت و نظارت اخلاقی دارد. بعضی عناصر احتمالاً سمی هستند، پس بنابراین آزمایش بر روی انسان خیلی زود است. دانشمندانی که روی تکنولوژی نانو کار می کنند به کشف جالب دیگری نیز نائل آمده اند. آنها دریافته اند که اتم ها سر و صدا ایجاد می کنند. اتم ها توسط یک جریان الکتریکی خاصی که به جریان «تونلینگ» معروف است از موقعیتی به موقعیت دیگر جابه جا می شوند. کنترل صدای این جابه جایی نوعی سروصدا شبیه «صدای اعتراض اتم ها» را نشان می دهد.
جهش به جلو و عقب بین محل استقرار اتم و جایی که ما می خواهیم آن را قرار بدهیم چنین سروصدایی ایجاد می کند. یکی از اهداف محققین ساخت موادی با هزاران اتم است، بدین صورت که ساختار مورد نظر به میکروسکوپ داده شود و میکروسکوپ خود، کار را تکمیل نماید.
هدف تحقیقات ایجاد فرمول هایی کارآمد و عملی است که همه، از تولید کنندگان گرفته تا مصرف کنندگان بتوانند از آنها برای اهداف و تولیدات خاص خود استفاده کنند. نانو تکنولوژی زمینه ای ارزشمند است که در آن می توان پدیده های کوانتومی و بسیار کوچک را بررسی کرد، در اصل یک میز کار بسیار کوچک است. انتظار می رود ۵ الی ۱۰ سال طول بکشد تا بتوان از قطعات نانو در صنعت الکترونیک استفاده کرد و در علم پزشکی نیز این کاربرد احتمالاً ۸ الی ۱۲ سال طول خواهد کشید. این تأخیر به خاطر جاماندن کسی از کار یا عدم موفقیت کسی نیست، بلکه به علت پیچیدگی و نیز رمزآلود بودن زیاد این مقوله است نانو تکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاه ها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده های نوظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند. امروزه بسیاری از تکنولوژی های موجود، به فرآیندهایی در مقیاس نانو وابسته اند. فتوگرافی و کاتالیزور دو نمونه از تکنولوژی های قدیمی هستند؛ که به صورت تجربی، در مقیاس نانو تکنولوژی های قدیمی هستند که به صورت تجربی، در مقیاس نانو پیشرفت داشته اند. مفهوم جدید نانو تکنولوژی، آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیر قابل پیش بینی تأثیر گذارد. محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتند از: لاستیک های مقاوم در برابر سایش، مواد دارویی که در مقیاس نانو تولید شده اند، دیسک های لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه ها از کیفیت بالاتری برخوردارند، چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگ دانه. بیشتر ساختارها نیز هم اکنون در مرحله تحقیق و یا توسعه هستند که لیست برخی از آنها در ذیل آمده است:
صنایع اتومبیل سازی و هوانوردی، مواد جدید که از نانو ساخته شده، لاستیک هایی با مقاومت بیشتر، رنگ کاری هایی که احتیاج به شستشو ندارند، پلاستیک های ارزان غیر قابل اشتعال، صنایع الکترونی برای کنترل، پوشش های خود ترمیم و منسوجات، ضبط کامل صدا توسط نانو لایه ها و نقطه چین کردن، صفحه های نمایش صاف، تکنولوژی بی سیم ابزار و فرآیندهای جدید در زمینه ارتباطات، هزاران اصلاح و پیشرفت درباره ظرفیت ذخیره داده ها و سرعت پردازش در سطح پایین، سلاح های بسیار کشنده و سبک، لباس های منعطف ضد گلوله، روبات های میلیمتری و هزاران، هزار مورد دیگر.

در دو دهه اخیر، پیشرفتهای تکنولوژی وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد ، پیش می رود . برای احساس اندازه های مادون ریز ، قطر موی سر انسان را که یک دهم میلیمتر است در نظر بگیرید ، یک نانومتر صدهزار برابر کوچکتراست ۹- ۱۰متر . تکنولوژی و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل ، اندازه گیریها و تولیداتی سروکار خواهد داشت که چنین ابعاد مادون ریزی دارند . درحال حاضر پروسه های در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است . همچنین خواص مکانیکی ، شیمیایی ، الکتریکی ، مغناطیسی ، نوری و… مواد در لایه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درک و تحلیل و سنجش است . تکنولوژی درقرن گذشته در هرچه ریزتر کردن دانه های بزرگتر پیشرفت چشمگیری داشت ، بطوریکه به مزاح گفته شد که دیگر کشف ذرات ریز اتمی ((Sub-Atomic)) نه تنها جایزه نوبل ندارد ، بلکه به آن جریمه هم تعلق می گیرد ! تکنولوژی نو درقرن حاضر مسیر عکس را طی می کند . یعنی مواد مادون ریز را باید ترکیب کرد تا دانه های بزرگتر کارآمد به وجود آ ورد .

درست همان روشی که در طبیعت برای تولید کردن حاکم است . مجموعه های طبیعی ، ترکیبی از دانه های مادون ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه های در حدود نانو است .
اثر تحقیقات در فناوریهای مادون ریز هم اکنون در درمان بیماریها و یا دست یافتن به مواد جدید به ظهور رسیده است . موارد بسیاری در مرحله تحقیقات کاربردی و آزمایشی است .اکنون ساخت رایانه های بسیار کوچکتر و میلیونها بار سریعتر در دستور کار شرکتهای تحقیقاتی قرار دارد .
در بیانی کوتاه نانوتکنولوژی یک فرایند تولید مولکولی است . همانطور که طبیعت مجموعه ها را بطور خودکار مولکول به مولکول ساخته و روی هم مونتاژ کرده است ، ما هم باید برای تولید محصولات جدید ، با این اعتقاد که هرچه در طبیعت تولید شده قابل تولید در آزمایشگاه نیز هست ، نظیر طبیعت راهی پیدا کنیم . البته منظور این نیست که چند هسته از مواد راپیدا کنیم و با رساندن انرژی و خوراک پس از چند سال یک نیروگاه از آن بسازیم که شهری را برق دهد . بلکه برای ترکیب و تکامل خودکار تولیدات مادون ریزکه به نحوی در مجموعه های بزرگتر مصرف دارد ، راهی بیابیم . در اندازه های مادون ریز ، روشها و ابزارآلات متعارف فیزیکی مانند تراشیدن و خم کردن و سوراخ کردن و…جوابگو تیستند .

برای ساختن ماشینهای ملکولی باید روش پروسه های طبیعی را دنبال کرد .
با تهیه نقشه های ساختاری بدن یعنی آرایش ژنها و DNA که ژنم نامیده شده است و به موازات آن دست یافتن به تکنولوژی مادون ریز ، در دراز مدت تحولات بسیاری در هستی ایجاد خواهد شد . تولید مواد جدید ، گیاهان ، جانداران و حتی انسان متحول خواهد شد . اشکالات ساختاری موجودات در طبیعت رفع می شود و با ترکیب و خواص اورگانیک گیاهان و جانوران ، موجودات جدیدی با خواص فوق العاده و شخصیتهای متفاوت بوجود خواهد آمد .آینده علوم و مهندسی که چندین گرایشی Multi- Disciplinary )) است ، به طرف تولید ماشینهای مولکولی سوق داده خواهد شد تا در نهایت بتواند مجموعه های کارآیی از پیوندهای ارگانیک و سایبریک را عرضه نماید .
هستی را به رایانه ( سخت افزار ) و برنامه ( نرم افزار ) که دو پدیده مختلف ولی ادغام شده هستند ، می توان تشبیه کرد . سخت افزار مصداق ماده ( اغلب اتم هیدروژن ) و نرم افزار یا برنامه ، قابلیت نهفته در خلقت آن است .
اتم به نظر ساده و ابتدایی هیدروژن در طی میلیاردها سال با قابلیت نهفته در خود توانسته است میلیونها نوع آرایش مختلف را در هستی بوجود آورد . بشر از بوجود آوردن اساس ماده عاجز است . ولی در برنامه ریزیهای جدید و یافتن اشکال دیگری از آنچه در طبیعت وجود دارد ، پیش خواهد رفت . طبیعت را خواهد شناخت و به اصطلاح ، قفلهای شگفت آور آن را باز خواهد کرد . احتمالا انسان در شرایط مناسبتری از درجه حرارت و فشار که درتشکیل طبیعی مواد مختلف از هیدروژن لازم است ، بتواند اتمهای مورد نباز خود را تولید کند ، سیارات دیگری را در نهایت در اختیار بگیرد و بعید نیست که نواده های دوردست ما بتوانند در نیمه های راه ابدیت در اکثر نقاط جهان هستی و کهکشانها سکنی گزینند.
به احتمال زیاد قبل از پایان هزاره سوم انسانها در بدن خود انواع لوازم مصنوعی و دیجیتالی راخواهند داشت. . از بیماری ، پیری ، درد ستون فقرات ، کم حافظه ای و… رنج نخواهند برد .قابلیت فهم و تحلیل اطلاعات در مغز آنها در مقایسه با امروز بی نهایت خواهد شد . در هزاره های آینده انسانهای طبیعی مانند امروز احتمالا برای مطالعات پژوهشی نگهداری شده و به نمونه های آزمایشگاهی و بطور حتم قابل احترام تبدیل خواهند شد و مردمان آینده از اینهمه درد و ناراحتی که اجداد آنها در هزاره های قبل کشیده اند ، متعجب و متاثر خواهند بود .
اکنون جا دارد همگام با تحولات جدید در مهندسی و علوم ، دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی بطور جدی به پژوهشهای تکنولوژی مادون ریز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانیم مرزهای دانش روز را به نسلهای آینده تحویل دهیم و در تشکلهای جدید هستی سهمی داشته باشیم . باشد هرچه زودتر به خود آییم و عمق شکوهمند و معجزه آسای اندیشه بشررا دریابیم و از کوتاه بینی و افکار فرسوده موروثی فاصله بگیریم . گفته شیخ اجل سعدی در آینده مصداق واقعی تری خواهد داشت :
چه انتظاری باید از نانوتکنولوژی داشت :
این تکنولوژی جدید توانایی آن را دارد که تاثیری اساسی بر کشورهای صنعتی در دهه های آینده بگذارد . در اینجا به برخی از نمونه های عملی در زمینه نانوتکنولوژی که بر اساس تحقیقات و مشاهدات بخش خصوصی به دست آمده است ، اشاره می شود .
انتظار می رود که مقیاس نانومتر به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگیهای منحصربفرد ، طوری ساخته خواهند شد که روش شیمی سنتی پاسخگوی این امر نمی تواند باشد .
• نانوتکنولوژی می تواند باعث گسترش فروش سالانه ۳۰۰ میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادیها و ۹۰۰ میلیون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده شود .
• نانوتکنولوژی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، کیفیت و تواناییهای جسمی بشر را افزایش خواهد داد .
• تقریبا نیمی از محصولات دارویی در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده متکی به نانوتکنولوژی خواهد بود که این امر ، خود ۱۸۰ میلیارد دلار نقدینگی را به گردش درخواهد آورد .
• کاتالیستهای نانوساختاری در صنایع پتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که پیش بینی شده است این دانش ، سالانه ۱۰۰ میلیارد دلار را طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده تحت تاثیر قرار دهد .
• نانوتکنولوژی موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راههای اقتصادی تری را برای تصویه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راههای استفاده از منابع انرژیهای تجدید پذیر همچون انرژی خورشیدی ارائه نماید . بطور مثال استفاده از یک نوع انباره جریان گذرا با الکترودهای نانولوله کربنی که اخیرا آزمایش گردید ، نشان داد که این روش ۱۰ بار کمتر از روش اسمز معکوس ، آب دریا را نمک زدایی می کند .
• انتظار می رود که نانوتکنولوژی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده ها ، محیط زیستی سالمتر را فراهم کند . برای مثال مطالعات نشان می دهد در طی ۱۰ تا ۱۵ سال آینده ، روشنایی حاصل از پیشرفت نانوتکنولوژی ،مصرف جهانی انرژی را تا ۱۰ درصد کاهش داده ، باعث صرفه جویی سالانه ۱۰۰ میلیارد دلار و همچنین کاهش آلودگی هوا به میزان ۲۰۰ میلیون تن کربن شود.
در چند سال گذشته بازارچند میلیارد دلاری برپایه نانوتکنولوژی کسترش یافته اند . برای مثال در ایالات متحده ، IBM برای هد دیسکهای سخت ، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است .
Eastern Kodak و ۳M تکنولوژی ساخت فیلمهای نازک نانو ساختاری را به وجود آورده اند . شرکت Mobil کاتالیستهای نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید کرده است و شرکت Merck ، داروهای نانوذره ای را عرضه کرده است . تویوتا در ژاپن مواد پلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و Samsung Electronics در کره ، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانولوله های کربنی هستند . بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یک بعدی بهره می گیرند ( نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لایه و سوپر لاستیکها ) . نظزیات جدید و روشهای مقرون به صرفه تولید نانوساختارهای دو و سه بعدی از موضوعات مورد بررسی آینده می باشند.
نانو تکنولوژی یا کاربرد فناوری در مقیاس یک میلیونیم متر، جهان حیرت انگیزی را پیش روی دانشمندان قرار داده است که در تاریخ بشریت نظیری برای آن نمی توان یافت. پیشرفتهای پرشتابی که در این عرصه بوقوع می پیوندد، پیام مهمی را با خود به همراه آورده است: بشر در آستانه دستیابی به توانایی های بی بدیلی برای تغییر محیط پیرامون خویش قرار گرفته است و جهان و جامعه ای که در آینده ای نه چندان دور به مدد این فناوری جدید پدیدار خواهد شد، تفاوت هایی بنیادین با جهان مالوف آدمی در گذشته خواهد داشت.
به گزارش ایرنا نانو تکنولوژی نظیر هر فناوری دیگری چونان یک تیغ دولبه است که می توان از آن در مسیر خیر و صلاح و یا نابودی و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گیری از این فناوری شناخت دقیق تر خصوصیات آن و آشنایی با قابلیت های بالقوه ای است که در خود جای داده است. در خصوص نانو تکنولوژی یک نکته را می توان به روشنی و بدون ابهام مورد تاکید قرار داد: این فناوری جدید هنوز، حتی برای متخصصان، شناخته شده نیست و همین امر هاله ابهامی را که آن را در برگرفته ضخیمتر می کند و راه را برای گمانزنی های متنوع هموار می سازد.
کسانی بر این باورند که این فناوری نظیر هیولایی فرانکشتین در داستان مری شلی و یا همانند جعبه پاندورا در اسطوره های یونان باستان، مرگ و نابودی برای ابنای بشر درپی دارد. در مقابل گروهی نیز معتقدند که به مدد توانایی های حاصل از این فناوری می توان عالم را گلستان کرد.
در حال حاضر ۴۵۰ شرکت تحقیقاتی- تجاری در سراسر جهان و ۲۷۰ دانشگاه در اروپا، آمریکا و ژاپن با بودجه ای که در مجموع به ۴ میلیارد دلار بالغ می شود سرگرم انجام تحقیقات در عرصه نانو تکنولوژی هستند. در این قلمرو اتمها و ذرات رفتاری غیرمتعارف از خود به نمایش می گذارند و از آنجا که کل طبیعت از همین ذرات تشکیل شده، شناخت نحوه عمل آنها، به یک معنا شناخت بهتر نحوه شکل گیری عالم است. به این ترتیب دانشمندانی که در این قلمرو به کاوش مشغولند، به یک اعتبار با ذهن و ضمیر خالق هستی و نقشه شگفت انگیز او در خلقت عالم آشنایی پیدا می کنند، اما از آنجا که دانایی توانایی به همراه می آورد، شناسایی رازهای هستی می تواند توان فوق العاده ای را در اختیار کاشفان این رازها قرار دهد. تحقیق در قلمرو نانو تکنولوژی از اواخر دهه ۱۹۵۰ آغاز شد و در دهه ۱۹۹۰ نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات عاید گردید.
از جمله آنکه یک گروه از محققان شرکت آی بی ام موفق شدند۳۵ اتم گزنون را بر روی یک صفحه از جنس نیکل جای دهند و با کمک این تک اتمها نامی را بر روی صفحه نیکلی درج کنند. محققان دیگر به بررسی درباره ساختارهای ریز موجود در طبیعت نظیر تار عنکبوت ها و رشته های ابریشم پرداختند تا بتوانند موادی نازک تر و مقاوم تر تولید کنند. در این میان ساخت یک نوع مولکول جدید کربن موسوم به باکمینسترفولرین یا کربن- ۶۰ راه را برای پژوهشهای بعدی هموارتر کرد. محققان با کمک این مولکول که خواص حیرت انگیز آن هنوز در درست بررسی است، لوله های موئینه ای در مقیاس نانو ساخته اند که می تواند برای ایجاد ساختارهای مختلف در تراز یک میلیونیم متر مورد استفاده قرار گیرد. بررسی هایی که در ابعاد نانو بر روی مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه ای را آشکار کرده است. به عنوان مثال ذرات سیلیکن در این ابعاد از خود نور ساطع می کنند و لایه های فولاد در این مقیاس از استحکام بیشتری در قیاس با صفحات بزرگتر این فلز برخوردارند.
برخی شرکتها از هم اکنون بهره برداری از برخی یافته های نانوتکنولوژی را آغاز کرده اند. به عنوان نمونه شرکت آرایشی اورال از مواد نانو در محصولات آرایشی خود استفاده می کند تا بر میزان تاثیر آنها بیفزاید. ساخت دیودهای نوری با استفاده از مواد نانو موجب می شود تا ۸۰درصد در هزینه برق صرفه جویی شود. توپهای تنیسی که با کربن ۶۰ ساخته شده و روانه بازار گردیده سبکتر و مستحکمتر از توپهای عادی است. شرکتهای دیگر با استفاده از مواد نانو پارچه هایی تولید کرده اند که با یک بار تکاندن آنها می توان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و همه چین و چروکهایشان را زایل کرد. با همین یک بار تکان همه گردوخاکی که به این پارچه ها جذب شده اند نیز پاک می شوند. نوارهای زخم بندی هوشمندی با این مواد درست شده که به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولکولی، پزشکان را مطلع می سازند.
از همین نوع مواد همچنین لیوانهایی تولید شده که قابلیت خود- تمیزکردن دارند. لنزها و عدسیهای عینک ساخته شده از جنس مواد نانو ضد خش هستند و یک گروه از محققان تا آنجا پیش رفته اند که درصددند با مواد نانو پوششهای مناسبی تولید کنند که سلولهای حاوی ویروسهای خطرناک نظیر ویروس ایدز را در خود می پوشاند و مانع خروج آنها می شود. مهمترین نکته درباره موقعیت کنونی فناوری نانو آن است که اکنون دانشمندان این توانایی را پیدا کرده اند که در تراز تک اتمها به بهره گیری از آنها بپردازند و این توانایی بالقوه می تواند زمینه ساز بسیاری از تحولات بعدی شود. یک گروه از برجسته ترین محققان در حوزه نانوتکنولوژی بر این اعتقادند که می توان بدون آسیب رساندن به سلولهای حیاتی، در درون آنها به کاوش و تحقیق پرداخت. شیوه های کنونی برای بررسی سلولها بسیار خام و ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در درون سلول اتفاق می افتد ناگزیرند سلولها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانلهای موجود در آن از بین می رود.
یک گروه از محققان که در گروهی موسوم به اتحاد سیستمهای زیستی گرد آمده اند، سرگرم تکمیل ابزارهای ظریفی هستند که هدف آن بررسی اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعی و بدون آسیب رساندن به اجزای درونی سلول یا مداخله در فعالیت بخشهای داخلی آن است. ابزاری که این گروه مشغول ساخت آن هستند ردیف هایی از لوله ها یا سیمهای بسیار ظریفند که قادرند وظایف مختلفی را به انجام برسانند از جمله آنکه هزاران پروتئینی را که به وسیله سلولها ترشح می شود شناسایی کند. گروههای دیگر از محققان نیز به نوبه خود سرگرم تولید دستگاهها و ابزارهای دیگر برای انجام مقاصد علمی دیگر هستند.

ارزیابی برنامه ملی پیشگامی فناوری نانو در آمریکا