تاریخچه نانوتکنولوژی

آسمونی : Richard Feynman ، متخصص کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، درسخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان " آن پایین فضای بسیاری هست "( Ther is plenty of room in the bottom ) به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی درآن زمان اظهار داشت : "اصول فیزیک، تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی­زنند." او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته­اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه­ها را با مقیاسهای کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آنها را کوچک و کوچک­تر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقی­شان در لبه­های نامعلوم کوانتوم نزدیک خواهند بود به­طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به­گونه­ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.

با استفاده از این فرمهای بسیار کوچک چه وسایلی می­توانیم ایجاد کنیم؟

Feynman در ذهن خود یک "دکتر مولکولی" تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصربه فرد کوچکتر است و می­تواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلولها و یا انجام اعمال ترمیمی و به­طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد. در بحبوبه سالهای صنعتی کلمه "بزرگ" از اهمیت ویژه­ای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه­های مهندسی بزرگ و غیره حتی کامپیوترها در دهه 1950 تمام طبقات ساختمان را اشغال می­کردند. ولی از وقتی Feynman نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی به­سوی کوچک شدن در پیش گرفت.

Marvin Minsky تفکرات بسیار باروری داشت که می­توانست به اندیشه­های Feynman قوت ببخشد. Minsky پدر یابنده هوش­های مصنوعی دهه 70-1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می­شد، رهبری می­کرد. در اواسط دهه 70 ، Eric Drexler که یک دانشجوی فارغ التحصیل بود، Minskey را به­عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان­نامه­اش انتخاب کرد و او نیز این مسئولیت را بر عهده گرفت. Drexler سبت به وسایل بسیار کوچک Feynman علاقه­مند شده بود و قصد داشت تا در مورد تواناییهای آنها به کاوش بپردازد. Minskey نیز با وی موافقت کرد. Drexler در اوایل دهه 80، درجه استادی خود را در رشته علوم کامپیوتر دریافت کرده بود و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود. او افکار جوانترها را با یک سری ایده­ها که خودش "نانوتکنولوژی" نامگذاری کرده، مشغول می­داشت. Drexler اولین مقاله علمی خود را در مورد نانوتکنولوژی مولکولی (MNT) در سال 1981 ارایه داد. او کتاب Engin of Creation:The Coming Era of Nanotechnology را در سال 1986 به چاپ رساند. Drexler تنها درجه دکتری در نانوتکنولوژی را در سال 1991 از دانشگاه MIT دریافت داشت. او یک پیشرو در طرح نانوتکنولوژی است و هم­اکنون رئیس استیتو Foresight و Research Fellow می­باشد.

تعیین بودجه ­های کلان در کشورهای صنعتی برای تحقیقات در زمینه نانوتکنولوژی

بسیاری از کشورهای توسعه‌یافته و در حال توسعه (در حدود 30 کشور)، برنامه‌هایی را در سطح ملی برای پشتیبانی از فعالیتهای تحقیقاتی و صنعتی نانوتکنولوژی تدوین و اجرا می‌نمایند. زیرا نانوتکنولوژی به عنوان انقلابی در شرف وقوع، آینده اقتصادی کشورها و جایگاه آنها در جهان را تحت تأثیر جدی قرار خواهد داد و این مس أ له در این کشورها توسط صاحب‌نظران و محققان تبیین‌شده و برای مدیران اجرایی به صورت یک امر شفاف و قطعی درآمده است. در بخشی از این کشورها، در یکی دو سال اخیر تحرکات شدیدی از طرف دولتها برای سرعت بخشیدن به توسعه نانوتکنولوژی صورت گرفته و فعالیتهایی که تا قبل از این به صورت خودجوش توسط محققان انجام می‌گرفته است، با تشویق و حمایتهای مستقیم دولت ادامه یافته‌اند که در این قسمت نمودار ستونی میزان سرمایه گذاری دولتها آورده شده است:

اهمیت مطرح شدن طرح

همانگونه که اشاره شد بسیاری از کشورهای پیشرفته و در حال پیشرفت، برنامه‌هایی را برای پشتیبانی از فعالیتهای تحقیقاتی و صنعتی نانوتکنولوژی تدوین و اجرا می‌نمایند. اما یک سوال مهم برای کشور ما و بسیاری از کشورها که هنوز به نانوتکنولوژی به عنوان تمدن آینده علمی توجه کافی نکرده‌اند، این است که آیا باید با این روند همراه شد یا نه؟ توجه به فضای بسیار بزرگ و در حال ایجاد نانوتکنولوژی و حجم وسیع فعالیتهای مربوط به آن در دنیا، این باور را به انسان القاء می‌کند که دیر یا زود باید آینده را دید و برای ورود به آن اقدام نمود.

 ورود کشورها به عرصه نانوتکنولوژی اجتناب‌ناپذیر است

بسیاری از صاحب‌نظران و محققان، نانوتکنولوژی را مساوی آینده دانسته‌اند. به عنوان نمونه کمیته مشاوران رئیس‌جمهور آمریکا در علوم و فناوری در تأیید برنامه ملی نانوتکنولوژی برای سال 2001، از نانوتکنولوژی به عنوان محور آینده جهان یاد می‌کند. به دلیل تأثیرات این فناوری بر اکثر فناوریهای موجود، عقیده صاحب‌نظران این است که متخصصان رشته‌های مختلف بدون گرایش به مباحث مقیاس نانو در دهه‌های آینده فرصتی برای رشد نخواهند داشت و شکوفایی بسیاری از فناوریهای مهم ازجمله فناوری اطلاعات و بیوتکنولوژی به عنوان دو دستاورد بسیار عظیم قرن بیستم بدون بهره‌گیری از نانوتکنولوژی دچار اختلال خواهند شد. از این جهت این مسئله برای دانشگاهیان، محققان و مسؤولان هر کشور امری حیاتی است.

 دلایل اساسی ضرورت ورود کشور به عرصة نانوتکنولوژی

علاوه بر موضوع فوق، می‌توان دلایل زیر را برای اجتناب‌ناپذیری ورود کشورهایی چون ایران اقامه نمود:

الف - تاثیر اساسی نانوتکنولوژی در رشد و پیشرفت بسیاری از فناوریها

ماهیت فرارشته‌ای علوم و فناوری نانو به عنوان توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستمهای جدید با دقت اتم و مولکول، موجب تعریف کاربردهای بسیاری زیادی در عرصه‌های مختلف علمی و صنعتی شده است. برای نانوتکنولوژی کاربردهای بسیاری را در حوزه‌های دارو و غذا و بهداشت، درمان بیماریها، محیط‌زیست، انرژی، الکترونیک، کامپیوتر و اطلاعات، مواد، ساخت و تولید، هوافضا، بیوتکنولوژی و کشاورزی و امنیت ملی و دفاع برشمرده‌اند. به همین دلیل بر تمام فناوریها تأثیر گذاشته و دیر یا زود باید شاهد محصولات آنها بود. به عنوان نمونه در بخش پزشکی و بهداشت، یک زمینه کاری بسیار مهم، سیستم توزیع دارو در داخل بدن می‌باشد. مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمی است در حالی که سلولهای خاصی از بدن نیازمند آن می‌باشند. در روش جدید دارو با وسایل ترزیق متفاوت با امروزه به صورت مستقیم به سمت سلولهای مشخص جهت‌گیری شده و دارو به محل نیاز تحویل داده می‌شود. با همین مکانیزم، بیماریهای بزرگ و کوچک در آغاز شکل‌گیری قابل تشخیص و درمان خواهند بود. یا در بخش مواد، پروژه‌هایی در دست کار می‌باشد که موادی با وزن بسیار کم و خواص بسیار مناسب تولید شوند. کاربرد این مواد در ساختمان، خودرو، هواپیما و بسیاری از ملزومات زندگی انسانها دیده خواهد شد. بنابراین عرصه بسیار وسیع نانوتکنولوژی که زندگی انسانها را نیز در برخواهد گرفت، خود القاءکننده این نتیجه خواهد بود که نمی‌توان به روی آن چشم بست.

ب-  تأثیر نانوتکنولوژی بر امنیت جهانی

از نظر دفاعی، نانوتکنولوژی برای کشورها، هم فرصت است هم تهدید. به لحاظ کاربردهای بسیار زیادی که این فناوری می‌تواند در امور نظامی داشته باشد، گرایش زیادی در بخش دفاعی کشورها به تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی صورت گرفته است. این کاربردها از لباسهای مانع خطر تا پرنده‌های بسیار کوچک، تجهیزات اطلاعاتی و بسیاری موارد دیگر است که هم‌اکنون با حمایت وزارتخانه‌های دفاع کشورهایی چون آمریکا، ژاپن و برخی کشورهای اروپایی به صورت پروژه‌های تحقیقاتی در حال انجام هستند. از این جهت این فناوری برای کشورها یک تهدید محسوب می‌شود. اما برای کشورهایی که بتوانند با استفاده از روند موجود، جایگاهی را در آینده امنیت جهانی برای خود در نظر بگیرند، یک فرصت خواهد بود. با توجه به اینکه این کاربردها بسیار متنوع هستند، هر کشوری می‌تواند زمینه‌ای را برای پیشگامی در جهان سهم خود نماید و در آینده رقابتهای بین‌المللی نقشی داشته باشد.

پ- شکل‌گیری بازارهای بسیار بزرگ

شواهد موجود نشان می‌دهد که درصد بالایی از بازارهای محصولات مختلف متکی بر نانوتکنولوژی خواهد بود و به همین دلیل دولتها و شرکتهای بزرگ و کوچک به دنبال کسب جایگاهی برای خود در این بازارها هستند. میهیل روکو، رئیس کمیته علوم و فناوری نانو در ریاست‌جمهوری آمریکا طی مقاله‌ای در ماه می سال 2001، پتانسیل نانوتکنولوژی برای تغییر چشمگیر در اقتصاد جهانی را یادآوری نموده است. بر مبنای پیش‌بینی وی و بخش دیگری از صاحب‌نظران در ده الی 15 سال آینده نانوتکنولوژی بازار نیمه‌هادی را به طور کامل تحت تأثیر قرار خواهد داد. خبرهایی نیز که اخیراً از شرکتهای اصلی سازنده پردازنده‌های کامپیوتر در آمریکا و ژاپن منتشر شده است، از ورود پردازنده‌های حاوی یک میلیارد نانوترانزیستور تا قبل از 10 سال آینده حکایت دارد. به عنوان مثال شرکت اینتل اعلام نموده است که در سال 2007 پردازنده‌های متکی بر نانوترانزیستور را با قدرت و سرعت بسیار بیشتر و مصرف کمتر نسبت به آخرین دستاوردهای امروزی نیمه‌هادی‌ها وارد بازار خواهد کرد.

در بخش دارو نیز پیش‌بینی شده است تا 10 الی 15 سال آینده نیمی از این صنعت متکی بر نانوتکنولوژی خواهد بود که خود نیاز به وسایل تزریق جدید و آموزشهای پزشکی روزآمد خواهد داشت یا در مورد موادشیمیایی، فقط ذکر بازار 100 میلیارد دلاری کاتالیستها که تا 10 سال آینده به طور کامل متکی بر کاتالیستهای نانوساختاری خواهد بود برای نشان دادن اهمیت بحث کافی است. از هم‌اکنون بازار بزرگی برای بکارگیری مواد جدید در محصولات فعلی در حال شکل‌گیری است. موادی که می‌توانند خواص جدید و فوق‌العاده‌ای به محصولات موجود بخشیده و موجب کاهش قیمت آنها شوند. به عنوان نمونه نانولوله‌های کربنی ( Carbon Nanotubes ) با وزن بسیار کمتر و استحکام بسیار بیشتر نسبت به موادی چون فولاد، بخش زیادی از صنایع را در آینده تحت تاثیر قرار خواهد داد.

در کنار این پیش‌بینی‌ها، این سؤال باید مطرح شود که جایگاه کشورهایی که به نانوتکنولوژی دسترسی ندارند، در بازارهای آینده و اقتصاد جهانی چه خواهد بود. با توجه به اینکه سهم هر کشور یا بنگاه در زمان شکل‌گیری یک بازار تثبیت می‌شود، زمان سرمایه‌گذاری برای رسیدن به جایگاه مناسب، همین امروز است.