امروزه کمتر کسی پیدا می‌‌شود که از فناوری نانو و دستاوردهای آن در صنایع مختلف چیزی به گوشش نخورده باشد. هر روزه شاهد خبرهایی از سراسر دنیا هستیم که به معرفی پیشرفتی تازه و بسیار با ارزش در زمینه علوم مختلف با کمک Nanotechnology می‌پردازند. اما سوالی که پیش می‌آید، این است که به راستی فناوری نانو چیست. با ما همراه باشید تا در ادامه این مقاله به بیان تکنولوژی نانو به زبان ساده بپردازیم.
فناوری نانو چیست؟
فناوری نانو یا نانو تکنولوژی رویکرد جدیدی به رشته‌های مختلف علوم است که باعث بروز پیشرفت در دانش کاربری و فناوری‌ها شده است. در یک تعریف کلی به فرآیند طراحی، ساخت و استفاده از ساختارهایی کاربردی برای تولید موادی که حداقل یکی از ابعاد آن‌ها در مقیاس 1 تا 100 نانو متر باشد Nanotechnology گفته می‌‌شود.
تعریف اندازه نانو کاری دشوار و پیجیده است اما به زبان ساده می‌توان گفت که هر نانو متر معادل 10 به توان 9- متر است.
با کمک فناوری نانو ما قادر به مشاهده اتم‌ها و مولکول‌های تشکیل دهنده مواد خواهیم بود. این فناوری ما را قادر خواهد کرد تا با مهار ماده یا دستگاه‌ها در ابعاد نانو متر چینش دلخواهمان از اتم‌ها را در کنار یک دیگر داشته باشیم و به خواصی که در آن سطوح ظاهر می‌شوند دست پیدا کنیم.
به عبارتی استفاده از Nanotechnology باعث می‌‌شود که با چینش دلخواه اتم‌ها و مولکول‌ها در کنار یکدیگر خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک غلبه کند و در نهایت ماده‌ای با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت با مواد در مقیاس بزرگ تولید شود.
با توجه به عملکردی که نانو تکنولوژی به همراه دارد به آن لقب موج چهارم انقلاب صنعتی داده شده است که هر روزه با سرعت بالایی توسعه پیدا می‌کند. دانشمندان معتقدند که تکنولوژی نانو در کنار زیست فناوری و فناوری اطلاعات و ارتباطات سه قلمرو تسخیرکننده فناوری در جهان هستند که هر سه در یک ویژگی با هم دیگر اشتراک دارند. هر سه این فناوری‌ها قابلیت ذخیره سازی حجم بالایی از اطلاعات در یک فضای بسیار کوچک را دارند. برای مثال، در یک دی‌ان‌ای که شامل حدودا 50 اتم است تمامی اطلاعات مربوط به یک موجود زنده ذخیره شده است. پس می‌توان گفت که ذخیره سازی حجم بالای اطلاعات در یک فضای بسیار کوچک ویژگی مشترک این سه فناوری است.
تاریخچه فناوری نانو
برای بررسی تاریخچه فناوری نانو باید به این نکته توجه کرد که نقطه شروع و استفاده اولیه از تکنولوژی نانو به سال‌های ما قبل تاریخ بر می‌گردد. بشر از سال‌های سال از تکنولوژی نانو استفاده می‌کرده بدون این که از چگونگی تغییر خواص مواد در ابعاد نانو آگاهی داشته باشد. با بررسی شیشه‌های رنگی و بسیار زیبای کلیسا‌ها که نتیجه اضافه شدن ذرات طلا به شیشه بودند می‌توان اثر تکنولوژی نانو در تولید این شیشه‌ها را مشاهده کرد.
از دیگر مثال‌های بارز استفاده از Nanotechnology می‌توان به جام لیکرگوس در رم اشاره کرد. در ساخت این جام از نانو ذرات طلا و نقره استفاده شده است و این ترکیب باعث شد که جامی که در طول روز به رنگ سبز دیده می‌شد با تابش نور به آن در هنگام شب به رنگ قرمز و صورتی دیده شود.
اما با بررسی تاریخچه فناوری نانو در منابع آکادمی و علمی به نام ریچارد فاینمن ( فیزیکدان و برنده جایزه نوبل در سال 1965) بر می‌خوریم. این محقق طی سخنرانی بحث برانگیز خود به مفاهیم تکنولوژی نانو اشاره کرد. جمله « فضای زیادی در سطوح پایین وجو دارد.» که توسط او در همایش جامعه فیزیک آمریکا بیان شد دنیای فیزیک را دچار تغییر و تحول کرد. او بیان داشت که با دستکاری اتم‌ها و چینش ساختار یافته آن‌ها، می‌توان تمام دایره المعارف بریتانیا را در یک سر سوزن جا داد. به بیان دیگر، او معتقد بود که می‌توان اتم‌های مواد را دستکاری کرد و با چینش دلخواه آن‌ها به تولید ساختارهای کوچکی با خواص متفاوت رسید. در حالی که مواد با اندازه بزرگتر این خاصیت را نخواهند داشت. به همین دلیل او را بنیان‌گذار علم نانو در جهان می‌دانند.
پس از این سخنرانی، Nanotechnology با سرعت نه چندان قابل توجهی رشد می‌کرد و محققان کمی روی این موضوع تمرکز می‌کردند.
اما اتفاقی که به پیشرفت فناوری نانو شتاب داد اختراع میکروسکوپ پروبی روبشی در سال 1981 توسط کارل بینیگ و هاینرک رورر بود. این اختراع جایزه نوبل سال 1986 را برای این دو نفر به ارمغان آورد. این میکروسکوپ دانشمندان را قادر به دیدن اتم‌های مواد به صورت مجزا کرد. در این سال‌ها مطالعاتی بر روی خواص الکترونی و نوری شیشه‌ها توسط الکساندر اکیموف محقق روسی انجام شد.
اما پیشرفت تکنولوژی نانو را مدیون محققی به نام اریک درکسر که از شاگردان مینسکی پدر هوش مصنوعی بود هستیم. او در کتاب موتور آفرینش آغاز دوران فناوری نانو برای اولین بار به تعریف واژه نانو تکنولوژی پرداخت.
رساله دکتری درکسر به بررسی عمیق‌تر این واژه پرداخته است. او بیان کرد که شناخت هر چه بیشتر مولکول‌ها و پیوندهای بین آن‌ها به دانشمندان کمک می‌کند تا ساختارهایی متفاوت با ساختارهای موجود را طراحی کنند و از آن‌ها جهت ساخت موادی با خواص متفاوت استفاده کنند. در نتیجه تحقیقات درکسر مهندسین و فیزیکدان ها قادر شدند تا سیستم‌های ماکرو مولکولی را به مقیاس‌های مولکولی تبدیل کنند.
در اوخر قرن 90 محصولاتی که با فناوری نانو تولید شده بودند وارد بازار شدند. برای مثال، می‌توان به جوراب‌های ضد میکروبی حاوی نانو ذرات نقره، لباس‌های ضد چروک و … اشاره کرد. به دلیل استقبال مردم از این محصولات بار دیگر موضوع نانو با جدیت بیشتری پیگیری شد.
به طوری که در دهه اول قرن 21 ام کنفرانس‌ها و همایش‌های حوزه فناوری نانو تشکیل شدند. خروجی این کنفرانس‌ها به شناخته شدن بیشتر این فناوری و دستاوردهای عظیم آن منجر شد. به همین دلیل کشورهای بزرگ دنیا برای پیشتاز بودن در نانو تکنولوژی مطالعات خود را شروع کردند و منابع مالی بزرگی را جهت انجام تحقیقات در این زمینه اختصاص دادند. از اولین سرمایه گذاران در زمینه نانو تکنولوژی می‌توان به ایالت متحده آمریکا و ژاپن اشاره کرد. البته موج توسعه Nanotechnology با اختلاف زمان به سایر کشور‌ها نیز کشیده شد و می‌توان گفت که این موضوع بر حاکمان سیاسی کشور‌ها پوشیده نیست که فناوری نانو می‌تواند محرک موتور اقتصاد آن‌ها باشد. به همین دلیل در اکثر کشور‌ها مطالعات نانو انجام می‌‌شود.
اهمیت توسعه مراکز تحقیقاتی در زمینه فناوری نانو
توسعه مراکز و زیرساخت‌های تحقیقاتی جهت توسعه فناوری نانو در بسیاری از کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه به صورت جدی در حال انجام است.
به صورتی که در سال 2000 آمریکا برنامه توسعه ملی فناوری نانو را با هدف یک‌پارچه سازی تحقیقات حوزه نانو تصویب کرد. بودجه تخصیص داده شده برای این امر در سال‌های 2005 تا 2008 برابر با 3.7 میلیارد دلار بوده است.
از طرفی کشورهای پیشرو در زمینه تکنولوژی و صنعت از قبیل ژاپن نیز به توسعه فناوری نانو اهمیت زیادی داده و بودجه کلانی را به این زمینه تزریق کرده‌اند. بودجه سال 2001 کشور ژاپن برای انجام تحقیقات مرتبط با نانو معادل 400 میلیون دلار و در سال 2004 برابر با 960 میلیون دلار بوده است.
با نگاه کردن به این آمار می‌توان به این نتیجه رسید که تحقیقات Nanotechnology جایگاه بالایی در بین دولت‌ها دارد. اما به راستی چرا به نانو تکنولوژی این قدر بها داده می‌‌شود؟ این سوالی است که در ادامه به پاسخ آن خواهیم پرداخت.
جایگاه مواد نانو فناوری شده در جهش اقتصادی و سیاسی کشور‌ها بر کمتر دولت و سیاستی پوشیده است. امروزه تمامی کشور‌ها از نقش این فناوری بر پیشرفت و توسعه کشور آگاه هستند.
به همین دلیل به دنبال سرعت بخشیدن به توسعه این فناوری مبالغ بودجه قابل توجهی را به این بخش تخصیص می‌دهند و از محققان فعال در این عرصه حمایت‌های مالی و معنوی بسیاری به عمل می‌آورند. به طوری که متوسط جهانی سرمایه‌گذاری بر روی مطالعات فناوری نانو افزایش زیادی پیدا کرده است.
دلیل این توجه و سرمایه‌گذاری نقش مواد نانو فناوری شده در صنایع مختلف است. به طوری که متخصصان سایر صنایع و فناوری‌ها جهت حصول پیشرفت در زمینه مختلف علوم نیاز دارند تا به عرصه نانو فناوری وارد شوند.
ضلع سوم مثلث فناوری اطلاعات و بیئو تکنولوژی را فناوری نانو تشکیل می‌دهد و پیشرفت در این دو فناوری بدون ورود به عرصه فناوری نانو غیر ممکن خواهد بود. به همین دلیل وارد شدن به عرصه نانو فناوری از لازمه‌های پیشرفت سایر علوم و فناوری‌ها در هر کشوری خواهد بود.
به علاوه، نانو فناوری به علمی میان رشته‌ای تبدیل شده است که قابلیت ایجاد انقلابی در صنایع و علوم مختلف را میسر می‌سازد.
این علم به پیدایش روش‌هایی نوین در حوزه‌های سلامت، صنایع کامپیوتری، صنعت ساخت، کشاورزی و … کمک شایانی کرده است و موجبات پیدایش محصولات کاربردی و مفیدی گشته است که این موضوع خود زمینه‌های سرمایه‌گذاری در تحقیقات نانو فناوری را تقویت می‌کند. در ادامه این مقاله به بیان تاثیرات تکنولوژی نانو در صنایع مختلف پرداخته خواهد شد.
از طرفی تمامی کشور‌ها در جهان به دنبال راه‌هایی هستند که با کمک آن‌ها سطح امنیت نظامی و ملی خود را ارتقا دهند.
بر کسی پوشیده نیست که استفاده از ابزارهای علمی کمک شایانی به افزایش سطح امنیت کشور‌ها کرده است. یکی از راه‌هایی که باعث رشد امنیت هر کشوری می‌‌شود ساخت تجهیزات و ابزارهای نظامی با بهره گیری از علم نانو است. به همین دلیل بخش‌های نظامی و دفاعی کشور‌ها شروع به سرمایه‌گذاری بر روی تحقیقات حوزه Nanotechnology کرده‌اند.
لباس‌های مانع خطر و پرنده‌های بسیار کوچک تنها نمونه‌ای از دستاوردهای به کارگیری فن‌آوری نانو در حوزه نظامی و دفاعی هستند. به همین دلیل تلاش جهت سرمایه‌گذاری بر فناوری نانو به یکی از اهداف امنیتی کشور‌ها تبدیل شده است.
با توجه به تاثیر فن‌آوری نانو و محصولات نانو فناوری شده در صنایع مختلف می‌توان بیان داشت که این فناوری تاثیر بسیاری در اقتصاد کشور‌ها خواهد داشت. به طوری که کشور‌ها قادر خواهند بود محصولاتی با کیفیت بالا و ارزان را در حجم بالا با کمک این فناوری تولید کنند و به متقاضیان عرضه کنند.
پیش‌بینی می‌‌شود که در بازار آینده کشورهایی قابلیت رقابت اقتصادی با یکدیگر را دارند که از فن‌آوری نانو در صنایع تولیدی خود استفاده می‌کنند. به این ترتیب کشورهایی که از تکنولوژی و به خصوص فناوری‌ای مانند نانو به دور هستند توانایی زنده ماندن در فضای رقابتی اقتصاد آینده را نخواهند داشت و به مرور به مصرف کننده تبدیل خواهند شد.
این موضوع تاثیرات منفی بر وضع اقتصادی این کشور‌ها خواهد گذاشت. بنابراین می‌توان گفت فناوری نانو از جمله زمینه‌های سرمایه‌گذاری‌ای است که سود بازگشتی از این سرمایه را با سرعت بالا و نرخ بازگشت قابل توجهی به کشور سرمایه گذار باز خواهد گرداند.
مراحل فناوری نانو
فناوری نانو از جمله علومی است که می‌تواند به انقلابی در زمینه صنایع بسیاری از قبیل کشاورزی، بهداشت و ساخت و ساز منجر شود. تمامی این علوم جهت به کارگیری فن‌آوری نانو از سه مرحله پیروی می‌کنند که در ادامه به آن‌ها اشاره شده است.
- طراحی مهندسی و چینش ساختار‌ها در سطح اتم و مولکول
- ترکیب این ساختار‌ها با یکدیگر و ساخت ساختارهایی با پایه نانو به همراه خاصیت‌هایی متفاوت و ویژه
- ترکیب ساختار‌ها با یکدیگر و تولید ابزار‌ها و ساختارهایی با کاربردهای بسیار کارا و مفید
فناوری نانو در کشاورزی
امروزه جمعیت کره زمین به حدود 8 میلیارد نفر رسیده است. هر روزه با اخبار ناراحت‌کننده مرگ افراد در اثر گرسنگی یا فقر غذایی مواجه می‌شویم. با افزایش بیشتر جمعیت جهان احتمال وقوع این گونه اتفاقات نیز به مرور افزایش پیدا می‌کند. به همن دلیل تولید مواد غذایی با کیفیت و به مقدار کافی به یکی از دغدغه‌های هر دولت تبدیل شده است.
از طرفی محدودیت منابع و نیز خطر آلاینده‌های کشاورزی به بحران تولید غذا دامن زده است. به کارگیری فن‌آوری نانو در کشاورزی یکی از گزینه‌هایی است که دولت‌های مختلف جهت تامین غذای مرغوب و کافی از آن بهره می‌برند.
فناوری نانو در کشاورزی به ایجاد امنیت در کشاورزی و سیستم‌های تغذیه‌ای کمک شایانی کرده است. از طرفی با کمک این فناوری توانایی تولید سیستم‌های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماری‌های گیاهی برای کشاورزان محقق شده است.
محققان با کمک Nanotechnology به انجام تحقیقات در زمینه بیولوژی و سلولی گیا‌هان پرداخته‌اند تا کیفیت مواد کشاورزی تولید شده را افزایش دهند. از طرفی مسئله ضایعات کشاورزی و نیز آلاینده‌های ناشی از تولیدات کشاورزی به یکی از معضلات این صنعت تبدیل شده است. Nanotechnology در این زمینه نیز به کمک صنعت کشاورزی شتافته است و راه کارهایی نوین جهت بازیافت این ضایعات عرضه کرده است.
نانو فناوری در آبیاری
عمده‌ترین صنعت مصرف کننده آب بخش کشاورزی است. به ویژه در کشورهایی با کشاورزی سنتی هدر رفت آب مقدار قابل توجهی را به خود اختصاص داده است. با کمک فن‌آوری نانو عملیات آبیاری قطره‌ای در کشاورزی با راندمان بالاتر انجام می‌‌شود.
استفاده از مواد نانو فناوری شده در تولید قطره چکان‌های تنظیم کننده فشار و مقاوم به نفوذ ریشه، لوله‌های پلاستیکی تراوا و لوله‌های رسی از جمله محصولات تولید شده در صنعت کشاورزی است که از هدر رفت آب جلوگیری می‌کند و به آبیاری با عملکرد تقریبی 90 درصد می‌پردازد که نسبت به راندمان آبیاری معمولی که مقداری حدود 40 درصد است پیشرفت قابل توجهی دارد.
نانو فناوری در آفتکش‌ها و علفکش‌ها
نانو فناوری به حفظ محصولات در برابر انواع آفت‌ها، میکروب‌ها و ویروس‌ها مقاوم می‌کند و به تولید محصول مرغوبتر و نیز کاهش تلفات گیاهی کمک چندانی می‌کند. برای مثال نانو فیبرهای اکسید آلومینیوم با ابعاد نانومتری که طی فرآیند آبیاری به گیا‌هان داده می‌شوند قادرند گیاه را برابر میکروب‌ها و ویروس‌ها مقاوم سازی کنند.
با کمک فن‌آوری نانو کودهایی برای افزایش کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی و کاهش روند تخریب محیط زیست تولید شده است.
نانو فناوری در ساخت ماشین‌آلات کشاورزی
معمولا ماشین‌آلات کشاورزی در زمینهای زراعی شرایط کاری سختی دارند. از طرفی وزن این ماشین‌آلات زیاد است و به همین دلیل مصرف سوخت بالا و تولید آلاینده‌های زیادی را به دنبال دارند.
استفاده از فناوری نانو جهت تولید قطعات ماشین و تولید نانو كامپوزیت‌هایی كه مشخصه‌های مكانیكی بهبودیافته‌ای نسبت به کامپوزیت‌های معمولی دارند کمک شایانی به تولید ماشین‌آلات کشاورزی که هم از وزن کمتر و هم از طول عمر بالاتری برخوردار هستند می‌کند. با این روش تولید آلاینده‌های سوختی نیز کمتر می‌‌شود و به حفظ محیط زیست کمک قابل توجهی می‌کند.
از طرفی قطعات مصرفی ماشین‌آلات نیز هزینه‌های بخش کشاورزی را تا حد زیادی افزایش می‌دهند. یکی از این قطعات تایر است. فناوری نانو راهی جهت کاش هزینه‌های تایر ماشین‌آلات عرضه کرده است.
اضافه کردن نانوذرات به لاستیک تراكتور‌ها و ماشین‌آلات كشاورزی نه تنها مقاومت لغزشی تایر‌ها را افزایش داده است بلکه سائیدگی تایر‌ها را تا حدود 50 درصد کاهش داده است. به کار گرفتن این نانو ذرات اثراتی مانند افزایش مقاومت سایشی، بهبود خاصیت مكانیكی، افزایش حد پارگی، حد شكستگی و زیبایی ظاهری را برای تایر ماشین‌آلات کشاورزی ارمغان داشته است و عملکرد تایر‌ها را افزایش داده است.
فناوری نانو در حسگرهای کشاورزی
تولید یک محصول مرغوب کشاورزی تابعی از میزان مواد مغذی موجود در خاک، شرایط آبیاری و میزان آفت‌ها، ویروس‌ها و میکروب‌های موجود در خاک است. با کمک نانو حسگر‌ها یک کشاورز قادر خواهد بود میزان وجود هر یک از این عوامل در خاک را اندازه‌گیری کند و با توجه به ترکیب موجود در خاک و شرایط ایده‌آل برای کاشت محصول تصمیمات لازم را اتخاذ کند. همچنین این نانو حسگر‌ها کمک می‌کنند تا در مورد كیفیت رشد محصولات كشاورزی، تشخیص دقیق طبیعت منطقه و مشکلات آن، اطلاعات با ارزشی در اختیار تصمیم گیرندگان قرار بگیرد. با کمک این اطلاعات و اخذ تصمیمات مناسب می‌توان به كاهش هزینه و کاهش حجم ضایعات كشاورزی کمک کرد و از طرف دیگر، آلودگی محیط زیست را به حداقل رساند. حسگرهای كوچك و سیستم‌های كنترل و پایش تولید شده با Nanotechnology، می‌توانند انقلابی در این شیوه جدید كشاورزی بپا کنند.
نانو فناوری در افزایش قابلیت نگهداری آب درون خاک
برای اصلاح خاک زمینهای شنی و افزایش قابلیت نگهداری آب در این خاک‌ها مواد فناوری شده با کمک نانو عملکرد خوبی داشته‌اند. امروزه با کمک زئولیت‌ها آلومینا خاصیت نگهداری آب و مواد مغذی در خاک‌های شنی افزایش زیادی پیدا کرده است.
این ذرات نانو فناوری شده تخلخل خاک را افزایش می‌دهند و با قدرت نگهداشت بالای آب درون خود موجب تهویه پذیری بهتر خاک می‌شوند.
از دیگر کاربردهای این ذرات نانو فناوری شده می‌توان به قدرت ترکیب پذیری این مواد با فلزات سنگین از قبیل نیکل، کروم، سرب و … اشاره کرد که به عنوان راهی جهت پالایش خاک‌های آلوده به شمار می‌روند. از طرفی این زئولیت‌ها قابلیت ترکیب با عناصر غذایی را دارند و می‌توان از آن‌ها به عنوان کودهای غنی برای تولید محصولات کشاورزی استفاده کرد.
فناوری نانو در تولید دام
محصولات دامی یکی از بزرگترین منابع تامین غذا برای انسان‌ها به شمار می‌روند. همواره تلاش متخصصان متوجه افزایش کیفیت و کمیت محصولات دامی بوده است. خوشبختانه فناوری نانو در این زمینه هم اثرات مثبت قابل توجهی داشته است. با کمک نانو سیلور‌ها بهداشت دام‌ها افزایش قابل توجهی پیدا کرده است.
از طرفی اصلاحات نژادی انواع دام و طیور با کمک Nanotechnology اتفاق افتاده است. تشخیص و درمان برخی از بیماری‌های دام و طیور از جمله دستاوردهای نانو فن‌آوری در صنعت دامپروری بوده است. برای مثال، نانو کپسول‌ها به واکسینه کردن دام‌ها و طیور در برابر انواع بیماری‌ها کمک کرده‌اند.
فناوری نانو در بهداشت دام و طیور
تولید غذای سالمتر برای طیور یکی دیگر از راه‌های کمک نانو فن‌آوری به صنعت دامپروری و طیور است. با کمک این نانو ذرات و ترکیب شدن آن‌ها با باکتری‌های موجود در غذا میزان پاتوژن در دام طیور کاهش پیدا می‌کند که اثرات زیان بار آفلاتوکسین را در دام طیور کاهش می‌دهد.
فناوری نانو در سامانه‌های رهایش هدفمند دارو
سامانه‌های دارویی تولید شده با فناوری نانو قابلیت تشخیص و درمان یک بیماری و یا کمبود مواد غذایی خاص در بین دام‌ها و طیور را دارد. با کمک این دارو‌ها کمبود غذایی دام و طیور بر طرف می‌‌شود که در نتیجه آن محصولات دامی و طیوری کیفیت بالاتر و تلفات پایین‌تری خواهند داشت.
نانو فناوری در پزشکی
با کمک نانو می‌توان به پیشگیری و درمان بیماری‌ها در بدن انسان کمک کرد. دانش پزشکی با کمک فناوری نانو روز به روز در حال توسعه است و می‌تواند در آینده‌ای نزدیک دنیای پزشکی را با تفاوت‌های زیادی مواجه کند.
چالشی که محققان در مورد استفاده از مواد نانو فناوری شده در بدن دارند مرتبط با اثرات این مواد روی بدن و سلول‌های آن است. باید مقدار تولید سم این مواد در اثر ورود داروهای نانو فناوری شده اندازه گیری شود.
با این حال داروهایی ثبت شده‌اند که اثرات جانبی کمتری بر روی بدن دارند و هم اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرند. از دیگر تاثیرات نانو فن‌آوری در پزشکی می‌توان به آزمایش‌های تشخیصی، شیمی‌‌درمانی، پمپ‌های انسولین، تزریق‌های بدون سوزن، فعالیت‌های کمکی در بخش شنوایی، سنسورهای مختلف پزشکی و سیستم تحویل دارو در بافت‌های بدن اشاره کرد. انتظار می‌رود در آینده این فناوری به کمک محققان بشتابد تا به بازسازی و جایگزینی سلول آسیب دیده یا مرده در بدن بپردازد یا این که پزشکان را قادر سازند دارو را مستقیم به سلول مورد نظر تزریق کنند.
پیشرفت‌های حال حاضر پزشکی که به واسطه نانو فناوری محقق شده‌اند شامل سیستم تحویل دارو به بدن، تشخیص و درمان سرطان، تصویر برداری با کمک ذرات نانو، نانو ربات‌ها و ماشین‌های درمان سلول هستند.
نانو فناوری در تشخیص و درمان سرطان
در تشخیص و درمان سرطان ذرات نانو به کمک پزشکان آمده‌اند. این ذرات می‌توانند تصاویر استثنایی از محل تومور در اختیار پزشکان قرار دهند. از طرفی به دلیل اندازه کوچکی که دارند می‌توانند به نواحی تومور نزدیک شوند و اطلاعات با ارزشی از تومور را در اختیار دانشمندان قرار دهند. علاوه بر این از مواد نانو فناوری شده می‌توان در درمان سرطان نیز استفاده کرد.
نانو فناوری در تصویر برداری
با تزریق یک دارو به بدن نحوه رسیدن این دارو به سلول مورد نظر و طریقه عملکرد آن در سلول مورد نظر برای پزشکان از اهمیت بالایی برخوردار است. به همین دلیل آن‌ها به دنبال راه‌هایی جهت مشاهده مسیر جریان دارو در بدن هستند.
یکی از راه‌های پیدا کردن مسیر حرکت دارو در بدن اندازه گیری تابش نور توسط سلول‌ها در اثر طول موج‌های مختلف تابیده شده به آن‌ها است. اما مشکلی که وجود دارد این است که این سلول‌ها همیشه یکنواخت عمل نمی‌کنند و به همین دلیل تصویر برداری و پردازش اطلاعات آن را دشوار می‌سازند. این مشکل توسط نانو ذراتی که پاسخی مشخص و تعریف شده به فرکانس‌های مختلف نشان می‌دهند حل شده است.
نانو فناوری در ساخت نانو ربات‌ها
نانو ربات‌ها در صورتی که به مرحله استفاده فراگیر برسند می‌توانند جهشی بزرگ در صنعت پزشکی رقم بزنند. کارکرد این نانو ربات‌ها به این صورت است که با تزریق این ذرات نانو فناوری شده به بدن آن‌ها در طول رگ حرکت می‌کنند تا خود را به سلول و بافت آسیب دیده برسانند. بعد از این که آن‌ها به بافت مد نظر رسیدند کار خود را شروع می‌کنند و به ترمیم سلول آسیب دیده می‌پردازند. مسیر حرکت این نانو ذرات توسط تصویر برداری ام آر آی در طول بدن قابل مشاهده خواهد بود.
نانو فناوری در ساخت ماشین‌های درمان سلول
کارکرد ماشین‌های درمان سلول به گونه‌ای است که با تزریق این مواد نانو فناوری شده توسط سوزن به بافت‌های خاص و مورد نظر پزشک به تحریک شدن این بافت‌ها جهت رویش و ترمیم خود کمک می‌کند. در این تزریق نه تنها سلول از بین نمی‌رود و کشته نمی‌‌شود بلکه با دریافت محرک‌های لازم و واکنش نشان دادن به محرک‌های خارجی در کارکرد سلول بیمار تغییرات مثبتی اتفاق خواهد افتاد که به درمان بیماری کمک می‌کند.
نانو فناوری در صنعت ساخت و ساز
با افزایش جمعیت ایجاد مسکن برای افراد به یکی از چالش‌های جامعه تبدیل شده است. با در نظر گرفتن محدودیت منابع طبیعی جهت تولید مسکن و از طرفی انرژی بر بودن تولید مصالح نیاز به استفاده از فناوری و تکنیک‌هایی که به تولید مواد و مصالح ساختمانی با کیفیت بالا، ماندگاری طولانی مدت و در عین حال با صرف انرژی کمتر و استفاده از مواد خام اولیه کمتر احساس می‌‌شود.
به همین دلیل متخصصان صنعت ساخت و ساز استفاده از فناوری نانو در این صنعت را به عنوان راه کاری در نظر گرفته‌اند که خوشبختانه توانسته است کمک شایانی در خصوص حل مشکلات این صنعت عرضه کند.
با کمک فن‌آوری نانو در صنعت ساختمان تولید مصالح ساختمانی چند منظوره با کارایی بالا ممکن شده است که باعث ایجاد ارزش افزوده در این صنعت شده است. از طرفی افزایش کیفیت مصالح، صرفه جویی در مصرف انرژی و به تبع آن صرفه جویی اقتصادی از دیگر نتایج استفاده از فناوری نانو در صنعت ساخت و ساز هستند.
این فناوری در مرحله نخست به بهینه سازی و ارتقای عملکردی فناوری‌های موجود می‌پردازد. از طرفی با کمک فناوری نانوی به کار گرفته شده در صنعت ساخت و ساز شاهد گروه جدیدی از فناوری‌ها و عملکرد‌ها هستیم که پیش از ظهور تکنولوژی نانو وجود نداشته‌اند. به دلیل هزینه‌های بالایی که استفاده از Nanotechnology جهت تولید محصولات ساختمانی دارد استفاده از این فناوری با محدودیت‌هایی در این صنعت مواجه است. اما امید می‌رود که با گذر زمان و نیز پیدا شدن روش‌های جدید محصولات نانو فناوری شده در صنعت ساختمان نیز با تنوع و تعدد بیشتری مواجه شوند.
از جمله کاربرد تکنولوژی نانو در صنعت ساختمان می‌توان به استفاده از آن در رنگ‌ها، شیشه‌ها، عایق‌های ساختمانی، کاشی و سرامیک، سیمان و بتن و … اشاره کرد.
رنگ‌های خود تمیز شونده، رنگ‌های آنتی باکتریال، رنگ‌های آنتی استاتیک یا ضد الکتریسیته‌ی ساکن و رنگ‌های مقاوم به خراش از محصولات نانو فناوری شده تولیدی در زمینه رنگ‌ها هستند.
در زمینه تولیدات شیشه می‌توان به محصولاتی مانند شیشه‌های هوشمند، شیشه‌های ضدانعکاس، شیشه‌های ضد مه و ضد غبار (خود تمیز شونده) و شیشه‌های ضد آتش اشاره کرد. این فناوری در زمینه عایق‌ها نیز منجر به تولید عایق‌های صوتی، حرارتی و رطوبتی با کارایی و کیفیت بالا شده است.
با استفاده از تکنولوژی نانو در زمینه تولیدات سیمان و بتن تولیدکنندگان به راه‌هایی جهت ارتقای کیفی سیمان و مصالح پایه سیمانی دست پیدا کرده‌اند. از طرفی بتن سبک، بتن خود ترمیم شونده و نانو بتن هوشمند گرمازا از دیگر فرآورده‌های Nanotechnology محسوب می‌شوند.
فناوری نانو در ایران
فناوری نانو در ایران با تاخیر زمانی نسبت به کشورهای توسعه یافته و یا در حال توسعه مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت. مطالعات اولیه در حوزه نانو فناوری در سال 2000 میلادی در ایران آغاز شد. در ابتدای کار مطالعاتی جایگاه ایران در رده مناسبی قرار نداشت.
به طوری که، در بین کشورهای جهانی جایگاه ۵۹ و در رده کشورهای دنیای اسلام رتبه ششم را داشت. در سال 2003 ستاد ویژه توسعه تکنولوژی نانو در ایران تشکل شد که خروجی آن در یک سال بعد از تاسیس این ستاد یعنی در سال 2004 نشان داده شد.
در این سال و نیز در سال 2005 ایران برای دومین سال پیاپی به جایگاه نخست از نظر فناوری نانو در بین کشورهای جهان اسلام دست یافت. به همت محققان و دانشمندان ایرانی رتبه ایران در بین کشورهای جهانی در زمینه تولید Nanotechnology و در جایگاه هشتم قرار دارد و یکی از 15 کشور برتر دنیا در زمینه فناوری نانو به شمار می‌رود.
هر ساله ایران در نمایشگاه بین‌المللی Nanotechnology شرکت می‌کند و تنها کشوری از خاورمیانه است که در این زمینه عملکرد قابل توجهی دارد.
در زمینه تولیدات محصولات نانو فناوری شده ایران به جایگاه خوبی دست یافته است.
برای مثال:
در زمینه صنعت ساخت و ساز ایران با تولید محصولاتی از قبیل نمونه‌های زیر توانسته است تا حد زیادی به نیاز بازار برای تولید مصالحی با کیفیت بالا و ماندگاری طولانی مدت و از طرفی دوستار محیط زیست پاسخ دهد و زمینه را برای معاملات و صادرات به کشورهای دیگر فراهم کند:
- شیشه کنترل‌کننده انرژی توسط گروه صنعتی شیشه کاوه
- لوله‌های بی‌صدای فاضلاب توسط گروه صنعتی وحید
- پروفیل پنجره‌های ساختمانی از جنس UPVC توسط شركت دنیای پروفیل پی وی سی غرب
- لوله و اتصالات ساختمانی از جنس UPVC توسط شرکت داراکار
- نانو سیل الوان توسط تعاونی تولیدی رنگ و رزین الوان و هزاران محصول فراوری شده توسط تکنولوژی نانو
- دستگاه حذف فلزات سنگین از آب شـرب به روش نانو کویتاسیون
- دستگاه تصفیه آب و پساب با استفاده از سیستم نانو فیلتراسیون غشایی به روش هارمو دینامیکی
- دستگاه عملیات سطحی به روش پلاسمای سرد اتمسـفری، دستگاه صنعتی لایه نشانی به روش قوس کاتدی.
امید می‌رود که دولت، سیاست‌های حمایتی از فناوری نانو در کشور را با جدیت بیشتر دنبال کند تا محققان و دانشمندان بتوانند به توسعه این فناوری جدید و کارا بپردازند. مسلم است که سرمایه‌گذاری در این فناوری نرخ بازگشت سرمایه قابل توجهی دارد و می‌تواند محرک موتور اقتصادی کشور باشد.
کلام آخر درباره فناوری نانو
در پایان باید گفت که تجاری‌سازی فناوری نانو در بسیاری از بخش‌ها و صنایع به فرصتی بزرگ برای افراد، شرکت‌های سرمایه‌گذاری، موسسات دانش بنیان و دانشگاه‌ها خواهد بود. خوشبختانه سرمایه‌گذاری پروژه‌های پژوهشی در بخش دولتی با روند رو به رشد همراه است و محققان زیادی از این فرصت استقبال کرده‌اند. تمامی این موارد نشانه‌هایی از حرکت رو به رشد و آینده روشن مطالعات تکنولوژی نانو در کشور عزیزمان ایران دارد.
