روشهای کسب اطلاعات در ابعاد نانو

روشهای کسب اطلاعات در ابعاد نانو

مقدمه

بخشی از فناوری نانو دنیایی را که هر روز در جریان است مطالعه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند، فقط کمی عمیق تر و کمی پایین‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر آنجاهایی که ما با چشم‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایمان نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانیم مشاهده کنیم. پس برای ورود به این بخش از فضای نانو لازم است کمی به سراغ مطالب پایه فیزیک و شیمی برویم و مفاهیم اولیه را مرور کنیم؛ در این نوشتار ابتدا مروری بر مفاهیم پایه و اجزای ساختاری ماده صحبت خواهیم کرد سپس سراغ لوازم و ابزار و وسایلی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌رویم که دنیایی را که در پایین وجود دارد، برای ما نمایان می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند. انشاالله در مقالات بعدی هر کدام از این ابزارها را بطور کامل شرح خواهیم داد.

اجزای سازنده مواد و نیروی بین آنها

برای درک از اجزای طبیعت باید به این نکته توجه کرد که اتمها بلوک‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سازنده مواد هستند و هر ماده از اتمهای خاص تشکیل شده که وقتی در کنار یکدیگر قرار می‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیرند مولکولها را شکل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند، تعداد این اتم‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها محدود است (بیش از صد نوع اتم) ولی وقتی کنار هم قرار میگیرند صدها هزار مولکول که هر کدام خواص متفاوتی دارند را تشکیل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند.
چیزی که اتم‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را در یک مولکول و مولکولها را در یک ماده کنار هم حفظ می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند نیروهایی است که مانند جاذبه و دافعه دو آهنربا عمل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. این نیروها بین الکترونها و هسته اتمها وجود دارند و در نوع خود بسیار قوی هستند.
شنیده‌‌‌‌‌‌‌‌‌اید که یک مورچه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌تواند چند برابر وزن خودش را حمل کند! آیا شما می‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانید دوبرابر وزن خود را حکل کنید؟ با این حساب مورچه قوی‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر است یا شما؟ اینکه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌گوییم پیوند بین اتم‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در نوع خود خیلی قوی و مستحکم است دقیقاً مانند همین مثال قدرت مورچه‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.
گفتیم که از اتصال مولکول‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها ماده ساخته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود، در واقع شدت پیوند بین مولکولی و نیروی بین مولکولها سبب می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود تا ماده به شکل مایع، جامد یا گاز باشد. البته نوع پیوندها نیز در رفتار ماده تاثیر زیادی دارند، برای مثال بعضی پیوندها که به پیوند یونی معروف هستند باعث می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند ماده رسانای جریان برق باشد. تعداد و جهت و زاویه متفاوت یک نوع پیوند نیز سبب بروز خواص متفاوت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود. برای مثال الماس و گرافیت هر دو از اتمهای یک عنصر یعنی کربن تشکیل شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند، ولی از آنجایی که تعداد و نحوه قرارگیری پیوندها بین اتمهایِ آن متفاوت است، الماس بسیار مستحکم است و گرافیت بسیار نرم.

مشاهده مولکول‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها با استفاده از میکروسکوپ

میکروسکوپی که شما در مدرسه از آن استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنید تا سلولهای موجودات زنده را مشاهده کنید بسیار ساده است و برای مشاهده دنیای نانو کارآمد نیست. امروزه انواع گوناگونی میکروسکوپ وجود دارد که قادر است اطلاعات مفیدی از ابعاد نانو به ما بدهد. هر کدام از این دستگاه‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها پیچیدگی خود را دارند و از ترفندهای مختلفی بهره می‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیرند تا از ابعاد ریز و در حد و اندازه مولکولها به ما اطلاعات بدهند.
علاوه بر پیچیدگی و پر رمز و راز بودن این میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها تفاوت اصلی آنها با میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ساده و نوری مدرسه این است که آنها بصورت غیر مستقیم از دنیای نانو به کسب اطلاعات می‌‌‌‌‌‌‌‌‌پردازند. درست مانند اقیانوس شناسان که بدون رفتن به زیر آب اقیانوس‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و قدم زدن در کف آن، نقشه پستی‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و بلندی‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کف اقیانوس را ترسیم می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند یا فضا نوردان که بدون سفر به تمام نقاط کره ماه یا هر سیاره و ستاره‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای ارتفاعات و کوه‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آن سیاره را شناسایی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند.
شبیه‌سازی کف دریا که با استفاده از پردازش داده‌ها صورت می‌گیرد، مدت‌هاست که در تحقیقات و مطالعات اقیانوس‌شناسی به کار می‌رود. اقیانوس‌شناسانِ اولیه به انتهای کابل‌های بلند وزنه‌هایی می‌آویختند و ته دریا می‌‌فرستادند. این وزنه‌ها کف دریا را می‌پیمودند و ناهمواری‌ها و شیارهای آن را از طریق کابل‌ها روی کاغذهای شطرنجی نقش می‌کردند.
اقیانوس‌شناسان جدید، کابل و وزنه را به کناری نهاده‌اند و فناوری رادار را به خدمت گرفته‌اند. آنها امواج صوتی را از یک کشتی اقیانوس‌پیما به کف دریا گسیل می‌کنند و با ثبت فاصلة کف با منبع گسیل‌کننده ناهمواری‌های کف را ترسیم می‌نمایند.
ماهواره‌ها هم به همین روش می‌توانند امواجی را به اعماق ناشناختة فضا بفرستند و با محاسبة زمان رفت و برگشت، فواصل را اندازه بگیرند.
اساس کار میکروسکوپهای پیشرفته نیز مانند ماهواره‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و رادارها، کسب اطلاعات به صورت غیر مستقیم است.

میکروسکوپ نیروی اتمی AFM :

این نوع میکروسکوپ نیروی اتمی شباهت زیادی به کابل‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اقیانوس‌‌‌‌‌‌‌‌‌شناس‌‌‌‌‌‌‌‌‌های قدیمی و کهنه کار دارد. یک جورهایی نیز شبیه دستگاه گرامافون از یک سوزن بسیار نوک تیز تشکیل شده که این سوزن روی سطح لوح در شیار‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آن حرکت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند و پستی - بلندی های سطح را به صدا تبدیل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند.

و اما وظیفه میکروسکوپ نیروی اتمی چیست؟

می‌دانیم که تمامی اجسام هراندازه هم که به ظاهر صاف و صیقلی باشند، باز هم در سطح خود دارای پستی و بلندی و ناصافی‌هایی هستند. به عنوان مثال سطح شیشه بسیار بسیار صاف و صیقلی به نظر می‌رسد، اما اگر در مقیاس خیلی کوچک به آن نگاه کنیم، خواهیم دید که سطح شیشه پر از ناصافی‌ها یا به عبارتی "دست انداز" است. کار میکروسکوپ نیروی اتمی نشان‌دادن این ناصافی‌ها و اندازه‌گیری عمق آنهاست. ثبت چگونگی قرارگیری و نشان دادن عمق و ارتفاعِ پستی و بلندی‌ها در یک سطح خاص از ماده را "توپوگرافی" می‌نامند.
همانطور که می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دانید نیروهای بسیار کوچکی بصورت جاذبه و دافعه بین اتمهای باردار وجود دارند، (درست مثل دو سر ناهمنام آهنربا که باعث دفع و جذب می شوند.) چنین نیروهایی بین نوک میکروسکوپ و اتمهای سطح ایجاد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌گردد. با اندازه گیری نیروی بین اتمها در نقاط مختلف سطح، می‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان محل اتمها روی آن را مشخص کرد.
برای آشنایی بیشتر با میکروسکوپ نیروی اتمی به مقاله‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای که در این مورد در باشگاه نانو نوشته شده مراجعه کنید

میکروسکوپ پیمایشگر الکترونی SEM :

در میکروسکوپ نیروی اتمی یک انبرک با نوک بسیار حساس روی سطح حرکت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کرد و اطلاعات مورد نیاز را از ابعاد نانومتری به ما می‌‌‌‌‌‌‌‌‌داد. حال اگر به جای نوک و انبرک از الکترون استفاده کنیم میکروسکوپ پیمایشگر الکترونی ساخته‌‌‌‌‌‌‌‌‌ایم.
این دسته میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها پروتویی از الکترونها را به هر آنچه که می‌‌‌‌‌‌‌‌‌خواهند بررسی و مطالعه کنند، شلیک می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، به این ترتیب انرژی الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌های شلیک شده به سطح مورد نمونهِ موردِ مطالعه منتقل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود. الکترونهای پرتو (که الکترونهای اولیه نامیده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند) الکترونهای نمونه را جدا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. این الکترونهای جدا شده (که الکترونهای ثانویه نامیده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند) به سمت صفحه‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای که دارای بار مثبت است کشیده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند و در آنجا تبدیل به "سیگنال" می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند. این سیگنالها توسط رایانه به تصاویر قابل مشاهده تبدیل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند.
میکروسکوپ پیمایشگر الکترونی علاوه بر اطلاعات توپوگرافی؛ شکل، اندازه و نحوه قرار گیری ذرات در سطح جسم را که به مورفولوژی جسم معروف است به ما می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهد. نوع های پیشرفته تر این دستگاه قادر هستند که ترکیب اجزایی که نمونه را می‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازد را نیز مشخص کنند.
این میکروسکوپ برای مشاهده نمونه‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی که از خود بخار آزاد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، مناسب نیست چرا که بخارات تولید شده با الکترونهای شلیک شده به نمونه برهم‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنش پیدا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. برای رفع این عیب میکروسکوپهایی به بازار آمده که قادرند در دمای بسیار پایین و از نمونه منجمد تصویر برداری کنند.

میکروسکوپ انتقال الکترونی TEM :

در میکروسکوپِ SEM الکترون اولیه پس از شلیک به سطح نمونه برخورد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کرد و الکترون ثانویه از همان سطح نمونه خارج می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد و به سمت صفحه مثبت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌رفت و تبدیل به سیگنال می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد. در واقع در آن میکروسکوپ، نمونه مانند یک آینه عمل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کرد که الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ثانویه از همان سطحی خارج می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد که الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اولیه وارد شده بودند (فقط با زاویه متفاوت).
میکروسکوپهای TEM نیز همانند SEM از تکنیک شلیک الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها به نمونه بهره می‌‌‌‌‌‌‌‌‌برند با این تفاوت که در میکروسکوپ انتقال الکترونی (TEM) پروتو الکترون‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی که به نمونه شلیک می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند، از نمونه عبور می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند و به یک پرده فسفریِ آشکارساز می‌‌‌‌‌‌‌‌‌خورند تا یک طرح از ساختار نمونه به ما ارایه دهند. به عبارت ساده‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر TEM یک نوع پروژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو است.
وضوح و دقت تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ انتقال الکترونی از پیمایشگر الکترونی بهتر است اما به سبب گران بودن آن و همچنین سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر بودن مراحل آماده سازی نمونه برای قرار گرفتن در زیر میکروسکوپ انتقال الکترونی، بیشتر از SEM استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود و فقط در مواردی که ساختار بلوری(نحوه قرار گیری اتمها در شبکه بلور) مهم باشد از میکروسکوپ TEM استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود.

میکروسکوپ پیمایشگر تونلی STM :

اگر بخواهید از سطح صلبی تصویر برداری کنید که الکتریسیته را عبور می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهد لازم است تا از میکروسکوپ پیمایشگر تونلی استفاده کنید. این میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها شباهت زیادی به میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نیروی اتمی (AFM) دارند در این میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها از نوعی جریان الکتریسته استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود که زمانی‌‌‌‌‌‌‌‌‌که نوک در مجاورت سطح رسانا و در فاصله یک نانومتری از آن حرکت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند، برقرار می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود. در این زمان جریان شروع به انتقال از سطح به نوک می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند. توجه داشته باشید که بین نوک و سطح فاصله وجود دارد و الکترونها از یک سد انرژی عبور می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند (به این فرآیند اصطلاحاً تونل زنی گفته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود) در حین تونل زنی اگر جریان ثابت باشد تغییرات فاصله نوک تا نمونه اطلاعات سطح را به ما می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهد. اگر هم فاصله نوک و نمونه را ثابت نگه داریم تغییرات جریان تونل زنی اطلاعات سطح را به ما خواهد داد. اینکه از کدم مد یا حالت استفاده کنیم به شرایط نمونه و خواسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ما ربط دارد. معمولاً در حالتی که سطح نمونه نامنظم باشد از مد جریان ثابت استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود و زمان بیشتری را به نسبت مد ارتفاع ثابت لازم دارد.

میکروسکوپ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و جایزه نوبل

نخستین میکروسکوپ پیمایشگر الکترونی (SEM) در سال 1942 میلادی عرضه شدند و شکل امروزی آن اولین بار در سال 1965 میلادی وارد بازار شدند. میکروسکوپ پیمایشگر تونلی نیز در سال 1981 در آزمایشگاه تحقیقاتی شرکت IBM اختراع شد و مخترعان STM در سال 1986 همراه با ارنست روسکا که از جوانی روی میکروسکوپهای الکترونی کار می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کرد برنده جایزه نوبل فیزیک شدند.
تلاش‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آنزمان دانشمندان برای دسترسی به فضای ریز و مقیاس نانو باعث شد تا امروزه فناوری نانو به عنوان یک فناوری مهم و تاثیر گذار مورد توجه قرار گیرد.
منبع: nanoclub.ir

سیم های نانومقیاس

سیم های نانومقیاس

نانوسیم چیست؟

شاید هنوز ساخت تراشه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کامپیوتری که برای ایجاد سرعت محاسباتی بالا به جای جریان الکتریسیته از نور استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند، تشخیص انواع سرطان و سایر بیماریهای پیچیده فقط با گرفتن یک قطره خون، بهبود و اصلاح کارت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هوشمند و نمایشگرهای LCD ؛ تنها یک رویا برایمان باشد و این مسائل را غیر واقعی جلوه دهد اما محققین آینده قادر خواهند بود تمام این رویاها را به حقیقت تبدیل کنند و دنیایی جدید از ارتباطات و تکنولوژی را بواسطه معجزه نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها به ارمغان آورند.
تا کنون با نانوساختارهای مختلفی از جمله نانولوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، نانوذرات و نانوکامپوزیت آشنا شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اید؛ یکی دیگر از نانوساختارهایی که امروزه مطالعات و تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.
عموماً سیم به ساختاری گفته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود که در یک جهت (جهت طولی) گسترش داده شده باشد و در دو جهت دیگر بسیار محدود شده باشد. یک خصوصیت اساسی از این ساختارها که دارای دو خروجی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند رسانایی الکتریکی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو انتهای این ساختارها و در امتداد طولی شان انتقال بار الکتریکی اتفاق می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌افتد.
ساخت سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی در ابعاد نانومتری هم از جهت تکنولوژیکی و هم از جهت علمی بسیار مورد علاقه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد، زیرا در ابعاد نانومتری خواص غیر معمولی از خود بروز می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند. نسبت طول به قطر نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بسیار بالا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشد. ( L>>D ) مثال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی از کاربرد نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها عبارتند از: وسایل مغناطیسی، سنسورهای شیمیایی و بیولوژیکی، نشانگرهای بیولوژیکی و اتصالات داخلی در نانوالکترونیک مانند اتصال دو قطعه ابر رسانای آلومینیومی که توسط نانوسیم نقره صورت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیرد.

انواع نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:

1. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی: این نانوساختارها به دلیل خواص ویژ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای که دارند نویدبخش کارایی زیادی در قطعات الکترونیکی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند.
توسعه الکترونیک و قدرت یافتن در این زمینه بستگی به پیشرفت مداوم در کوچک کردن اجزاء الکترونیکی است. با این حال قوانین مکانیک کوانتومی، محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های ساخت و افزایش هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های تولید ما را در کوچکتر کردن تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های مرسوم و متداول محدود خواهد کرد. تحقیق فراوان در مورد تکنولوژی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های جایگزین علاقه فراوانی را متمرکز مواد در مقیاس نانو در سال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اخیر کرده است. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فلزی بخاطر خصوصیات منحصر به فردشان که منجر به کاربرد گوناگون آنها می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود، یکی از جذاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین مواد می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌باشند.
نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میتوانند در رایانه و سایر دستگاههای محاسبه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گر کاربرد داشته باشند. برای دستیابی به قطعات الکترونیکی نانومقیاس پیچیده، به سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نانومقیاس نیاز داریم. علاوه بر این، خود نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هم می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانند مبنای اجزای الکترونیکی همچون حافظه باشند.

2. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های آلی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها، همانطور که از نامشان پیداست، از ترکیبات آلی به‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌دست می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آیند.
علاوه بر مواد فلزی و نیمه رسانا، ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها از مواد آلی هم امکان‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیر است. به تازگی، ماده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای بنام «الیگوفنیلین وینیلین» برای این منظور در نظر گرفته شده است.
ویژگی این سیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها (نظیر رسانایی و مقاومت و هدایت گرمایی) به ساختار مونومر و طرز آرایش آن بستگی دارد.
3. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی و نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی: ساختار شیمیایی این ترکیبات باعث بوجود آمدن خواص جالب توجهی میشود.
آینده نانوتکنولوژی به توانایی محققین در دستیابی به فنون ساماندهی اجزای مولکولی و دستیابی به ساختارهای نانومتری بستگی دارد. محققین اکنون توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند با تقلید از طبیعت به ساماندهی پروتئین‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های حاصل از خمیر مایه برای تولید نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های هادی دست یابند. ساماندهی اجزای زنده در طبیعت، بهترین و قدیمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین نمونه ساخت «پائین به بالا» است و لذا می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان از آن برای فهم و نیز یافتن روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هائی برای ساخت ادوات الکترونیکی و میکرومتری استفاده کرد. تا کنون از فنون ساخت «بالا به پائین» استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شد که این فنون در مقیاس نانومتری اغلب پر زحمت و هزینه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بر است و تجاری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازی نانوتکنولوژی به روشهای آسان و مقرون به صرفه نیاز دارد که بهترین الگوی آن هم طبیعت پیرامون ماست؛ فقط کافی است کمی چشمانمان را باز کنیم و با دقت بیشتری اطرافمان را بنگریم.
4. نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سیلیکونی: این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها سمی نیست و به سلولها آسیبی نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌رسانند.
این نوع از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها بیشترین کاربرد خود را در عرصه پزشکی مانند تشخیص نشانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سرطان، رشد سلول‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های بنیادی و ... نشان داده است که در ادامه به آن می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پردازیم.

نمونه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سیلیکونی
روشهای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها:

1. تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های لیتوگرافی
• لیتوگرافی نوری: در این روش از تغییرات شیمیایی در یک ماده سخت شونده در اثر نور استفاده میشود. از یک سری ماسک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های نوری برای تعریف مناطق فعال شونده در اثر نور استفاده میشود. یکی از محدودیت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این تکنیک محدوده پراش موج نوری است. طول موج نوری که در حاضر در صنایع استفاده میشود در حدود nm 248میباشد ولی با طراحی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دقیق مالک و به کارگیری بسیار دقیق پلیمرهای سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده میتوان به ابعاد کمتر nm 100 هم رسید.
• لیتوگرافی با اشعه الکترونی: در این روش عمدتا از یک پلیمر سخت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شونده و قرار دادن آن بر یک پایه استفاده میشود. آنگاه یک اشعه الکترونی با انرژی بالا بر روی سطح تابیده میشود با تابش اشعه الکترونی طرح مورد نظر شکل داده میشود. پس از یونیزه شدن ماده و حل شدن پلیمر توسط حلال‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های شیمیایی طرح مورد نظر برای ساخت نانو سیم حاصل میشود.
• لیتوگرافی با پراب روش: لیتوگرافی با استفاده از پراب روشیپ برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های زیر nm100 بکار میروند. پراب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های الکترونی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) و یا میکروسکوپ روش تونلی (STM) از انتخاب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های این روش برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد.
از مزایای روشهای لیتوگرافی انعطاف این روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در الگوسازی برای نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها میباشد. بعبارت دیگر با این روشها میتوان به نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها هر شکل قابل ترسیم را داد.
2. رسوب الکتروشیمیایی در حفرات: روشهای الکتروشیمیایی بطور گسترده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای برای ساخت نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها استفاده میشود. یک الگوی مناسب باید حفراتی یکنواخت و بلند داشته باشد، قطر حفرات در این نوع الگو از چند نانومتر تا nm 20 میتواند داشته باشد.
فناوری نانو ، نوید کنترل خواص جدیدی از مواد را می دهد که زائیده ابعاد نانو مقیاس ذرات است ، همین خواص باعث شد شرکتهای خصوصی ، دولتها و سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاریهای خطرپذیر جهان در سال 2005 حدود 15میلیارد دلار در این فناوری سرمایه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گذاری کنند، همچنین براساس پیش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بینی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های صورت گرفته بازار کالاهای تولیدی مبتنی بر این فناوری در سال 2015 به رقم 6.2 میلیارد دلار میرسد. تولید این محصولات نیازمند نانومواد ،اندازه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیری و فناوریهای ساخت است. صنعت الکترونیک در تجاری سازی فناوری نانو پیشگام است. نانوالکترونیک شامل نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هادی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کمتر از nm 90 ،اشکال جدیدی از حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های دارای نیمه هادی ، حافظه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های اطلاعاتی نانوالکترومکانیکی، نمایشگرهای آلی ، نمایشگرهای نشر میدانی،نانو لوله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کربنی، حسگرهای مختلف و پاره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای از ادواتی که اکنون در حال ساخت برای به کارگیری در ابزارآلات الکترونیکی میشود. طبق برآورد بازار تجهیزات نانوالکترونیک در سال 2005 نزدیک 60 میلیارد دلار بوده و به نظر می رسد تا سال 2010 به 250میلیارد دلار برسد. بازار نانومواد ونانوابزار مورد استفاده در تولید این تجهیزات 108میلیارد دلار بوده که از این رقم 10درصد آن مربوط به نانومواد ،ابزارها، تجهیزاتی مانند لیتوگرافی ماورابنفش دور، لیتوگرافی چاپ نانو ،کاتالیستها و نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها است.

کاربردهای نانوسیم:

کاربرد نانوسیم در تشخیص بیماریها: از نانوسیم هایی که از مواد مورداستفاده در تراشه رایانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی مثل سیلیکون و نیترید گالیون ساخته شده است میتوان برای تشخیص بیماریها استفاده کرد . شاید بپرسید ابزار رایانه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها چه ارتباطی به تشخیص بیماری و بدن انسان دارد ، بدن انسان نیز همانند یک رایانه باید حسگرهایی داشته باشد که بتواند در صورت بروز مشکل و خطا و یا وجود مواد سمی به ابزارهای هشداردهنده خارجی اخطار دهد و درصدد رفع آن برآید همانند یک رایانه که اگر مسیری اشتباه را در آن اجرا کنید و یا ویروسی در آن پیدا شود پیغام (ERROR) میدهد اما این کار چگونه امکان پذیر است؟!
دانشمندان موفق شدند نانوسیمهای انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیر و طویلی را تولید کنند که طولهای متغیر این نانوسیمها بین 1 تا nm100 و یا حتی در میلیمتر میباشد و از لحاظ مقایسه حدود هزار مرتبه باریکتر از موی انسان است. بلندی ، انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذیری و استحکام این نانوسیمها خصوصیات ویژه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای را به آن می بخشد . به عنوان مثال نازک بودن وطویل بودن باعث افزایش سطح آن میشود . لذا از این ساختارها می توان در طراحی حسگرهای بسیار سریع و حساس استفاده کرد. این نانوسیم ها توانایی تولید اشعه ماورای بنفش نامرئی را دارد ، نور از یک انتها وارد نانوسیم شده و از انتهای دیگر شروع به تابیدن میکند. نانوسیمها بدون هیچ اتلافی این نور را به طور موثری عبور میدهد. و در مسیر خود اگر به یک عامل بیماری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌زا یا ماده سمی برخورد کند نانوسیم شروع به تابیدن میکند و سیستم هشدار دهنده بسیار سریعی را ایجاد میکند و این میتواند بیماری را زودتر وسریعتر از هر آزمایشی تشخیص دهد.
استفاده از نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها در رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های خونی برای تحریک اعصاب مغزی: همیشه انتقال فرستنده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کوچک به درون رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها و هدایت آنها بطرف محل‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های موردنظر را در فیلم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های تخیلی دیده بودیم اما هیچ باور نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کردیم که روزی این را در واقعیت ببینیم.!

محققین توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی از جنس پلاتین که ضخامت آن 100 برابر نازکتر و ظریفتر از موی انسان است را ابداع کنند. آنها این نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را به داخل رگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های خونی می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌فرستند و توسط دوربین کوچکی آنها را بطرف اعصاب مغزی هدایت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. این روش برای کمک به یافتن علل مختلف و پیدایش بیماری‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های عصبی از جمله پارکینسون بسیار مفید است. در گذشته برای یافتن علل مختلف پیدایش بیماریهای قلبی و عصبی، بدن را در هر نقطه می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شکافتند تا علت بیماری را بیابند، اما امروزه با گسترش فن‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آوری نانوتکنولوژی هر وسیله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای را می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان بصورت ظریف، نازک و حساس، اختراع و ابداع کرد و حتی آن را به درون ظریف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ترین رگ نیز فرستاد.
تنها مشکلی که محققان را کمی دچار سردرگمی کرده است تعدد رگهای خونی و سیستم گردش خون و عصب های فراوان در محدوده مغز است که فرستادن این نانوسیم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را کمی دشوار کرده است اما محققین درصدد یافتن راهی برای حل آن وساختن نانوسیمهای دقیق‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌تر هستند.
استفاده از نانوسیمهای سیلیکونی برای هدفمند کردن رشد سلولهای بنیادین : تولید و رشد بافتها و سلولهای مورد نیاز برای بیماران نیازمند اهدافی است که دانشمندان در عرصه پزشکی همواره به دنبال آن هستند، از جمله ابزاری که میتواند این هدف را تحقق بخشد نانوسیم های سیلیکونی است. نانوسیم ها همچون تختی از میخها هستند که به صف شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند و قابلیت تغییر شکل و رشد را دارند ، برای این منظور از طیفی وسیعی از تحریکات مکانیکی و شیمیایی بعنوان فاکتور رشد استفاده می کنند اما به تازگی توانسته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند از محرکهای الکتریسیته نیز استفاده کنند و امیدوارند که استفاده از پالسهای الکتریکی در سلولها با استفاده از آرایه رسانای نانوسیمها در آینده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای نزدیک بعنوان شیوه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای ارزشمند برای تحت تاثیر قرار دادن سلولهای بنیادین بکار روند.
منبع:WWW.nanoclub.ir

فناوری نانو و خودرو های امروز

فناوری نانو و خودرو های امروز

در سال های اخیر گزارش هایی به گوش می رسد که نانوفناوری در حال دگرگون کردن دانش بشر است. هزینه های توسعه ، به سوی توسعه ی نانوفناوری سرازیر شده اند. پتانسیل گسترده این شاخه از دانش، خودروسازان بزرگ دنیا را به سمت آغاز برنامه های پژوهش و توسعه در زمینه فناوری نانو سوق داده که این فعالیت ها اغلب با همکاری دانشگاه ها و صنایع دیگر همراه است.
در ادامه به معرفی کوتاهی از نمونه های کاربرد فناوری نانو در صنعت خودرو می پردازیم:

نانوکامپوزیت ها

مواد کامپوزیتی مواد مهندسی ای هستند که از دو یا چند جزء تشکیل شده اند به گونه ای که این مواد مجزا و در مقیاس ماکروسکوپی قابل تشخیص هستند. کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریکس(زمینه) و تقویت کننده(پرکننده) تشکیل شده است. ماتریکس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می دارد و تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار میگردد.
یکی از گسترده ترین کاربردهای فناوری نانو در صنعت خودرو تا کنون ساخت نانو کامپوزیت ها بوده است. از آنجا که در نانوکامپوزیت ها، ذرات بسیار ریز (نانوذرات)، استحکام و دوام رزین را بسیار بالا می برند، جایگزین مواد مرسوم مانند میکا و تالک شده اند. اما علاوه بر ویژگی های فیزیکی بهتر، این کامپوزیت ها دارای دو برتری دیگر نیز می باشند:
نخست اینکه نانوذرات با ایجاد ماتریکس (زمینه) یکنواخت و هموار به طور قابل توجهی زیبایی بیشتر را فراهم می کنند و بنابراین نانو کامپوزیت ها سطح زیبا تر و رنگ های شفاف تری دارند.
همچنین نانوکامپوزیت ها به دلیل نیاز به مواد تقویت کننده ی کمتر، تا حدود بیست درصد نسبت به کامپوزیت های رایج سبک ترند.

اثر نیلوفری و کاربرد آن در ساخت سطوح خود تمیز شونده

یکی از شناخته شده ترین مزیت های فناوری نانو اثر نیلوفری ست که سطوح خود تمیز شونده را امکان پذیر می سازد. به سبب ساختار بسیار صاف و یکنواخت سطح گل نیلوفر، قطرات آب و گرد غبار از روی گلبرگ ها می لغزند بی آنکه اثری روی آنها به جای گذارند.
بنابراین اگر سطوح اجسام دارای ساختار بسیار صاف و صیقلی (در مقیاس نانو) باشند، ذرات آلودگی و همچنین آب روی آنها باقی نخواهد ماند.
رنگ ها و پوشش های سقف خودرو که این اصل طبیعی را به کار می برند امروزه در بازار موجود می باشند. ساختار نانویی این سطوح، از جمع شدن ذرات آلودگی و قطرات بسیار ریز آب نیز جلوگیری می کند. همچنین رینگ های خود تمیز شونده نیز با استفاده از این ویژگی در حال تولید هستند.
همچنین پوشش نانویی در حال تولید است که با اضافه کردن آن به سطح شیشه خودرو (برای مثال به روش اسپری کردن)، فرورفتگی های بسیار ریز سطح شیشه را پر کرده و سطح صاف و بدون پستی و بلندی ایجاد می کند و در نتیجه قطرات ریز آب و گرد و غبار روی شیشه باقی نمی ماند و بنابراین موجب افزایش دید راننده، استهلاک کمتر برف پاکن ها و نیاز کمتر به شستشوی شیشه و همچنین بهبود دید در شب در نتیجه کاهش انعکاس مضر نور می شود.
در تصویر زیر چگونگی این فرآیند نشان داده شده است.

شیشه های نوین با توانایی بازتاب پرتو فروسرخ

نمونه ای دیگر از کاربرد های نانوفناوری در صنعت شیشه خودرو، شیشه هایی با قابلیت بازتاب پرتو فروسرخ نور خورشید می باشد. به این گونه که یک لایه بسیار نازک از نانوذرات بین دو لایه ی شیشه قرار گرفته اند که وظیفه آنها بازتاباندن پرتو فرو سرخ نور خورشید و در نتیجه جلوگیری از گرم شدن زیاد داخل خودرو می باشد.

مبدل های کاتالیستی

همانطور که می دانید اگر احتراق به طور کامل و ایده آل رخ دهد خروجیهای حاصل از آن، آب، نیتروژن (N2) و دی اکسید کربن (CO2) می باشد و اگر احتراق در شرایط ایده آل رخ ندهد مثلا برای احتراق هوای مناسب وجود نداشته و.... در اینصورت خروجیهای حاصل از احتراق، گازهای زیان آوری همچون مونو اکسید کربن (CO)، گروه گازهای (NOx) و هیدروکربنهای نسوخته (CH) می باشند. وظیفه مبدل کاتالیستی که در مسیر گازهای خروجی از موتور قرار می گیرد این است که گازهای فوق را به گازهای بی خطر تبدیل کند.
یکی از ویژگی های نانوذرات که در تولید مبدل های کاتالیستی استفاده شده چنین است: سطح تماس ذرات با کاهش اندازه آنها و افزایش تعدادشان (به طوری که جرم کلی مجموعه ثابت بماند) افزایش می یابد. یک دسته از واکنش های شیمیایی روی سطح کاتالیست ها رخ می دهند و بنابراین سطح تماس بیشتر، کاتالیست فعال تری را موجب می شود. از این رو به کارگیری نانوذرات در مبدل های کاتالیستی منجر به تولید مبدل های موثر تر خواهد شد.
منبع: www.cloudysky.ir

فناوری نانو و محیط زیست

فناوری نانو و محیط زیست

امروزه پیشرفت تکنولوژی و دستیابی انسان به روش‏های نوین برای استفاده از منابع طبیعی دستاوردهایی را به همراه دارد که علاوه بر تاثیرات فراوان در زندگی بشر، تاثیراتی منفی را نیز برای طبیعت به ارمغان می‏آورد.
به تازگی انسان متمدن به این تفکر رسیده است که شاید بتوان با استفاده از تکنولوژی مدرن و پیشرفته به کمک منابع طبیعی و محیطزیست شتابد که ازجمله آنها می‏توان به فناوری نانو و کاربرد آن در حفظ محیطزیست اشاره کرد.
تاثیرات مستقیم و غیرمستقیم فناوری نانو بر محیط زیست، از جنبه‏های مختلف قابل بررسی است. در حال حاضر، می‏توان موارد متعددی از کاربرد مواد نانو ساختاری در حفظ محیطزیست، از قبیل نانوفیلترها (برای تصفیه پساب‏های صنعتی)، نانوپودرها (برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از خودروها و واحدهای صنعتی) و نانوتیوب‏ها (برای ذخیره‏سازی سوخت کاملا تمیز هیدروژن) را برشمرد، اما دورنمای استفاده از این فناوری نوین بسیار گسترده‏تر از این گونه کاربردهای جزئی و مقطعی است. برخی از مهم‏ترین کاربردهای علمی شناخته شده فناوری نانو در زمینه محیطزیست نانوحسگرها، نانوفیلترها و کاتالیزورهای زیست‏محیطی هستند که به ترتیب به آنها اشاره می‏شود:

نانوحسگرها

نانوحسگر وسیله‏ای است بسیار ریز که قادر به شناسایی و ارائه پاسخ به محرک‏های فیزیکی در مقیاس یک نانومتر است. نانوحسگرها کاربردهای متعددی در علوم مختلف ازجمله محیط زیست یافته‏اند که در ادامه به چند مورد اشاره خواهد شد.

آلودگی هوا

یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با کنترل آلودگی محیطزیست، پایش مستمر آلودگی هواست. با استفاده از نانوحسگرها پیشرفت موثری در زمینه کنترل آلودگی هوإ؛ ّّ= صورت گرفت. با اختراع اولین نمونه‏های غبار هوشمند، تولید این گونه حسگرها به مرحله کاربرد علمی نزدیک شد. هدف اصلی از ساخت غبارهای هوشمند، تولید مجموعه‏ای از حسگرهای پیشرفته به صورت نانو رایانه‏های بسیار سبک است. این نانوحسگرها به راحتی ساعت‏ها در هوا معلق باقی می‏مانند. این ذرات بسیار ریز از سیلیکون ساخته می‏شوند و می‏توانند از طریق بی‏سیم موجود در خود، اطلاعات جمع‏آوری شده را به یک پایگاه مرکزی ارسال کنند. سرعت انتقال اطلاعات در نمونه‏های اولیه حدود یک کیلوبایت در ثانیه است.

نشت گازهای مهلک

نشت گازهای مهلک یکی از خطرات روزمره زندگی صنعتی است. متاسفانه هشداردهنده‏های موجود در صنعت اغلب بسیار دیر موفق به شناسایی این گونه گازهای نشتی می‏شوند. این نوع حسگرها از نانوتیوب‏های تک لایه به ضخامت حدود یک نانومتر ساخته شده‏اند و می‏توانند مولکولهای گازهای سمی را جذب کنند. آنها همچنین قادر به شناسایی تعداد معدودی از مولکولهای گازهای مهلک در محیط هستند. محققان مدعی‏اند که این حسگرها برای شناسایی به هنگام گازهای بیوشیمیایی جنگی، آلاینده‏های هوا و حتی مولکولهای آلی موجود در فضا کاربرد خواهند داشت.

نانوفیلترها

یکی دیگر از کاربردهای مهم فناوری نانو در محیط زیست، استفاده از نانوفیلترها در تصفیه آب و پساب است. غشای مورد استفاده در فرایند نانوفیلتراسیون معمولا مولکول‏های بزرگ را دفع می‏کند و در مقایسه با روش‏های دیگر قادرند با صرف انرژی کمتر آب چاه‏ها یا آب‏های سطحی را نیز به خوبی تصفیه کنند. این فرایند قادر است انواع باکتری‏ها، ویروس‏ها، آفت‏کش‏ها، آلاینده‏هایی با منشا آلی و املاح کلسیم و منیزیم را از آب جدا کند. نظر به این که در فرایند نانوفیلتراسیون از هیچ ماده شیمیایی برای سختی‏گیری آب استفاده نمی‏شود، بنابراین اثرات منفی زیست‏محیطی آن به مراتب کمتر از روش‏های شیمیایی معمول است.
علاوه بر این، ذرات نانوساختار انعطاف‏پذیری زیادی در تصفیه آلاینده‏ها دارند. به عنوان مثال از ذرات نانوساختار برای تصفیه فوری خاک، رسوبات، ضایعات جامد، تصفیه آب و پسماندهای مایع استفاده می‏شود. تحقیقات نشان می‏دهد که ذرات دوفلزی نانوساختار مانند آهن - پالادیم، آهن - نقره و روی - پالادیم کاربردهای زیادی در تصفیه و پالایش آلوده‏کننده‏های محیط زیست، مانند آفت‏کش‏های کلرینه با منشا آلی و حلال‏های آلی هالوژنه یافته‏اند.
تجربه نشان داده است که استفاده از ذرات نانوساختار دو فلزی موجب می‏شود تا کلیه هیدروکربن‏های حاوی ترکیبات کلردار که بسیار سمی‏اند به هیدروکربن‏های بی‏خطر برای محیط زیست تبدیل شوند.
به علاوه، شواهد بسیار مبین این واقعیت است که ذرات نانوساختار با پایه آهنی، قادر به تجزیه آلودگی‏های بسیار پایدار همچون ترکیبات پرکلرات‏ها، نیترات‏ها، فلزات سنگین (نیکل و جیوه) و مواد رادیواکتیو مانند دی اکسید اورانیوم هستند.
علاوه بر این می‏توان از نانوساختارها برای رنگ‏زدایی از آب آشامیدنی استفاده کرد. رنگ موجود در آب آشامیدنی نه تنها به خاطر ظاهر آن باید از آب زدوده شود، بلکه چون این رنگ‏ها می‏توانند منشا تولیدتری هالومتان نیز باشند، بسیار خطرناک محسوب می‏شوند. این ماده هنگام ترکیب با کلر موجب تشکیل کلروفرم و دیگر ترکیبات هالوژنه مضر و سرطان‏زا می‏شوند. رنگ موجود در آب طبیعی معمولا ناشی از وجود اسیدهای معدنی است. اسیدهای مذکور از تجزیه مواد آلی موجود در آب حاصل می‏شوند. اغلب روش‏های متداول برای تصفیه آب قادر به جداسازی مواد فوق نیستند، لیکن با استفاده از غشاهای نانو می‏توان تا ۹۹ درصد این گونه مواد را به سهولت از آب جدا کرد. همچنین تحقیقات نشان می‏دهد استفاده از فناوری نانو در تصفیه آب می‏تواند هزینه‏های تصفیه را تا حدود زیادی کاهش دهد.

نانوپلیمرهای متخلخل

هنگامی که آلاینده‏های آلی آب گریز از طریق آب وارد خاک می‏شوند، به راحتی توسط ذرات جامد غیرمحلول در آب جذب و از آب جدا می‏شوند. پدیده جذب و دفع این گونه آلاینده‏ها از آب به خاک و از خاک به هوا بسیار پیچیده است و به عوامل متعددی از قبیل حلالیت در آب، آب موجود در شبکه خاک و رقابت اجزای مختلف خاک برای جذب این ذرات بستگی دارد. هنگامی که بیش از یک مولکول آب گریز در محیط وجود داشته باشد، مولکول‏های آلاینده به جسمی متصل می‏شوند که از لحاظ شیمیایی بیشترین شباهت را به آنها داشته باشد. به همین دلیل نانوپلیمرهای متخلخل که شباهت زیادی به مولکولهای مواد آلاینده دارند، مناسب‏ترین وسیله برای جداسازی این نوع آلاینده‏های آلی از آب و خاک به شمار می‏روند. به طور کلی کاربردهای زیست‏محیطی این نانوساختارها عبارتند از:
۱ - جداسازی آلاینده‏های آلی از آب آشامیدنی.
۲ - تصفیه پسابهای واحدهای صنعتی مانند نیروگاه‏های هسته‏ای برای استفاده مجدد از آنها
۳ - پاکسازی منابع آبی آلوده شده به مواد نفتی
۴ - پاکسازی منابع آب زیرزمینی از آلاینده‏های آلی
با توجه به این که نانوپلیمرهای متخلخل به کرات مورد استفاده قرار می‏گیرند، بنابراین هزینه‏های تصفیه به مراتب کمتر می‏شود.

کاتالیست‏های زیست محیطی

از زمینه‏های دیگر کاربردهای مواد نانوساختاری، استفاده از آنها به عنوان کاتالیزورهای زیست محیطی برای تصفیه خروجی اگزوز اتومبیل‏ها و پالایش آب و هواست. کاتالیزورهای رایج که اغلب پایه پلاتین دارند، اگرچه راندمانشان کافی است، اما بسیار گران قیمت‏اند. به همین جهت کاتالیزورهای نانوساختاری به عنوان جایگزین ارزان قیمت کاتالیزورهای یاد شده مورد توجه قرار گرفته‏اند.

پلیمرهای زیستی

از نانوساختارهایی مثل پلیمرهای زیستی می‏توان برای تولید تراشه‏های الکترونیکی استفاده کرد. طبق اطلاعات موجود، برای تولید هر گرم ریزتراشه ۳۲ مگابایتی، به مصرف ۸۵ گرم سوخت فسیلی و مواد شیمیایی و ۱۶ کیلوگرم آب نیاز است. با استفاده از فرایندهای نانو می‏توان شیوه مرسوم در تولید تراشه‏های نیمه هادی را تا حد بسیار زیادی بهبود بخشید. علاوه بر این، استفاده از فناوری نانو منجر به تولید مواد بی خطر به جای مواد سمی می‏شود.
برای مثال، مانیتورهای ساخته شده از مواد نانوساختار بسیار کم خطرتر از انواع مشابه ساخته شده از لوله‏های اشعه کاتدی (که حاوی مواد سمی‏اند) است و راندمان بالاتری هم دارد. نمایشگرهای ساخته شده از کریستال مایع ضمن کوچک بودن حاوی سرب نیستند و مصرف انرژی آنها بسیار کمتر از انواع مشابه کاتدی است. علاوه بر این استفاده از نانولوله‏های کربنی در نمایشگرهای کامپیوتری به کاهش مصرف فلزات سنگین در آنها کمک می‏کند و از این طریق از آسیب به محیط زیست می‏کاهد.

نانوفیلترها

الکل‏هایی مانند اتانول به عنوان حلال یا ماده پاک‏کننده به وفور در صنایع مورد استفاده قرار می‏گیرند. این مواد در حین مصرف مقادیر زیادی از ناخالصی‏های مختلف را به خود جذب می‏کنند. با توجه به این که دور ریختن آنها پس از مصرف، اثرات زیانباری بر محیطزیست دارد، باید برای استفاده مجدد تصفیه شوند. روش‏های متداول از قبیل تقطیر، ضمن آلوده کردن محیط زیست انرژی زیادی را تلف می‏کنند. استفاده از نانوفیلترها گام موثری در حفاظت محیط زیست و صرفه‏جویی انرژی در این زمینه است.

نانوپوشش‏ها

پوشش‏های نانوساختاری پیشرفته به خوبی بر سطوح مختلف از قبیل فلزات، شیشه، سرامیک و پلاستیک می‏چسبند و تنها چند میکرون ضخامت دارند، ویژگی بارز این نانوپوششگرها خاصیت ضدخوردگی آنهاست که کاربرد پوششی آنها را در فلزات سبک از قبیل آلومینیم و منیزیم افزایش داده است. پوشش‏های یاد شده، در مقابل حرارت بسیار مقاومند و می‏توانند دما را تا ۷۰۰ درجه سانتی‏گراد تحمل کنند. استفاده از این نوع پوششگرها منجر به کاهش خوردگی فلزات می‏شود و در نهایت، محیط زیست را با کاهش میزان مصرف مواد خام حفظ خواهد کرد.
کاربرد دیگر پوششگرهای نانوساختاری، در حذف گرد و غبار از روی سطوح مختلف و کاهش مصرف پاک‏کننده‏هاست. این نانوذرات را به صورت یک لایه بسیار نازک برای روکش کردن سطوح مختلف از قبیل شیشه اتومبیل‏ها به کار می‏برند. بدین ترتیب کشش سطحی این سطح نسبت به محلول‏های آبدار به شدت کاهش می‏یابد. در نتیجه، مایع مذکور سطح پوشش داده شده را خیس نمی‏کند و به صورت قطراتی روی آن باقی می‏ماند و به سرعت زدوده می‏شود. این عمل فرایند خشک شدن را سرعت می‏دهد. بدیهی است که مصرف مواد شوینده به شدت کاهش می‏یابد و از آلودگی محیطزیست جلوگیری به عمل می‏آید.

نانوپودرها

نانوپودرها موادی به شدت فعال‏اند که در دمای پایین ذوب یا آلیاژ می‏شوند. این پودرها در فرایندهای قالب‏گیری تزریقی و پوشش دادن سطوح مختلف مورد استفاده قرار می‏گیرند. نوعی از پودرهای نانوساختاری یاد شده که حاوی ذرات ریز آلومینیوم است، در صورت افزوده شدن به سوخت‏های جامد موشک‏ها شدت سوختن آنها را تا دو برابر افزایش می‏دهد. اضافه کردن این پودر به نفت سفید باعث تسریع در احتراق آن و درنتیجه کاهش تولید آلاینده‏های مختلف می‏شود.
آنچه از توانمندی‏های فناوری نانو ارائه شد به این معنی است که می‏توان از این روش‏ها برای حفظ محیط زیست در آینده‏ای نه چندان دور استفاده کرد و در کنار استفاده از منابع طبیعی با کمک فناوری‏های پیشرفته بتوان به تعاملی پایدار با طبیعت رسید.
منبع: باشگاه الکترونیکی بنیاد توسعه فردا

نانو تکنولو ژی و کشاورزی

نانو تکنولو ژی و کشاورزی

نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند، توانایی ایجاد تحول در سیستم کشاورزی و صنایع غذایی آمریکا و سر تاسر دنیا را دارد. نمونه هایی از کاربردها و پتانسیلهای بالقوه نانوتکنولوژی در کشاورزی و صنایع غذایی، شامل سیستم های جدید آزاد کننده دارو برای درمان بیماریها، ابزارهای جدید بیولوژی سلولی و مولکولی، امنیت زیستی و تضمین سلامتی محصولات کشاورزی و غذایی و تولید مواد جدید مورد استفاده برای شناسایی عوامل بیماریزا و حمایت از محیط زیست می باشد.
تحقیقات اخیر، امکان استفاده از نانوشلها و نانوتیوپها را در سیستمهای جانوری برای تخریب سلولهای هدف، به روشنی ثابت نموده است. امروزه از نانوپارتیکل ها که اجرام بسیار کوچکتر از حد میکرون هستند، برای رها سازی داروها و یا ژنها به داخل سلولها استفاده می کنند و مورد انتظار است که این تکنولوژیها در ۱۰ الی ۱۵ سال آتی مورد بهره برداری کامل قرار گیرد. با روند رو به رشد تحقیقات اخیر، این پیش بینی منطقی است که در دهه آینده، صنعت نانوتکنولوژی با توسعه بی نظیر خود، منجر به ایجاد انقلاب عظیم در بخش پزشکی و بهداشت و همچنین تولیدات دارویی دام و آبزیان گردد.
تصور امکان تزریق نانوپارتیکها به دامها و فعال شدن تدریجی ماده موثر همراه با این نانوذرات در بدن حیوان برای از بین بردن و تخریب سلولهای سرطانی، افق تحقیقاتی جدیدی را به روی محققان بازکرده است.

مقدمه:

نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند نوین، توانایی ایجاد انقلاب و تحولات عظیم را در سیستم تامین مواد غذایی و کشاورزی ایالت متحده آمریکا و در گستره جهانی دارد. نانوتکنولوژی قادر است که ابزارهای جدیدی را برای استفاده در بیولوژی مولکولی و سلولی و همچنین تولید مواد جدیدی، برای شناسایی اجرام بیماری زا معرفی نماید و بنابراین چندین دیدگاه مختلف در نانوتکنولوژی وجود دارد که می تواند در علوم کشاورزی و صنایع غذایی، کاربرد داشته باشد.
به عنوان مثال امنیت زیستی تولیدات کشاورزی و مواد غذایی، سیستمهای آزاد کننده دارو بر علیه بیماریهای شایع، حفظ سلامتی و حمایت از محیط زیست از جمله کاربردهای این علم می باشد.

علم نانوتکنولوژی چیست؟

انجمن ملی نوبنیاد نانوتکنولوژی که یک نهاد دولتی در کشور امریکا می باشد ، واژه نانوتکنولوژی را چنین توصیف می کند: "تحقیق و توسعه هدفمند، برای درک و دستکاری و اندازه گیریها مورد نیاز در سطح موادی با ابعاد در حد اتم"، مولکول و سوپرمولکولها را نانوتکنولوژی می گویند. این مفهوم با واحدهایی از یک تا صد نانومتر، همبستگی دارد. دراین مقیاس خصوصیات فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی مواد تفاوت اساسی با یکدیگر دارند و غالبا اعمال غیر قابل انتظار از آنها مشاهده می شود. در سیستم کشاورزی امروزی، اگردامی مبتلا به یک بیماری خاص شود، می توان چند روز و حتی چند هفته یا چند ماه قبل علائم نامحسوس بیماری را شناسایی کنند و قبل از انتشار و مرگ و میر کل گله، دامدار را برای اخذ تصمیمات مدیریتی و پیشگیری کننده آگاه کند و بنابراین می توان نسبت به مقابله با آن بیماری اقدام نماید.
نانوتکنولوژی به موضوعاتی در مقیاس هم اندازه با ویروسها و سایر عوامل بیماری زا می پردازد و بنابراین پتانسیل بالایی را برای شناسایی و ریشه کنی عوامل بیماری زا دارد. نانوتکنولوژی امکان استفاده از سیستمهای آزاد کننده داروئی را که بتواند به طور طولانی مدت فعال باقی بماند، فراهم می کند.
به عنوان مثال استفاده از سیستمهای آزاد کننده دارو، می توان به ایمپلنتهای ابداع شده مینیاتوری در حیوان اشاره کرد که نمونه های بزاقی را به طور مستمر کنترل می کنند و قبل از بروز علائم بالینی و تب، از طریق سیستمهای هشدار دهنده وسنسورهای ویژه، می تواند احتمال وقوع بیماری را مشخص و سیستم خاص ازاد کننده دارو معینی را برای درمان موثر توصیه کنند. طراحی سیستمهای آزاد کننده مواد دارویی، یک آرزوی و رویای همیشگی محققان برای سیستمهای رها کننده داروها، مواد مغذی و پروبیوتیکها بوده و می باشد.
نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند به ما اجازه می دهد که نگرشی در سطح مولکولی و اتمی داشته و قادر باشیم که ساختارهایی در ابعاد نانومتر را بیافرینیم.
برای تعیین و شناسایی بسیار جزئی آلودگیهای شیمیایی، ویروسی یا باکتریایی در کشاورزی و صنایع غذایی معمولا از روشهای بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی استفاده می گیرد. در روشهای اخیر نانوتکنولوژی برای استفاده توام این روشها، یک سنسور در مقیاس نانو طراحی کرده اند در این سیستم جدید، مواد حاصل از متابولیسم و رشد باکتریها با این سنسورها تعیین می گردد.
سطوح انتخابی بیولوژیکی، محیطی هایی هستند که عمده واکنشهای و فعل و انفعالات بیولوژیکی و شیمیایی در آن محیط انجام می شود.
چنین سطوحی همچنین توانایی افزایش یا کاهش قدرت اتصال ارگانیزمها و ملکولهای ویژه را دارد. از جنبه های کاریردی استفاده از این سطوح، طراحی سنسورها، کاتالیستها، و توانایی جداسازی یا خالص سازی مخلوطهای بیومولکولها می باشد. نانومولکولها موادی هستند که اخیرا از طریق نانوتکنولوژی به دست آمده اند و یا در طبیعت موجودند و بوسیله این ساختارها، امکان دستکاریهای درسطح نانو و تنظیم و کاتالیز واکنشهای شیمیایی وجود دارد. نانو مواد از اجزای با سایز بسیار ریز تشکیل شده اند و اجزا تشکیل دهنده چنین ساختارهایی بر خواص مواد حاصل در سطح ماکرو تاثیر می گذارد.
ساختارهای کروی توخالی (buckey balls ) که با نام دیگر فلورن هم شناخته شده اند، مجموعه از اتمهای کربن متحدالشکل به صورت کروی هستند که در چنین ساختاری هر اتم کربن به سه اتم کربن مجاورش متصل شده. دانشمندان اکنون به خوبی می دانند که چگونه یک چنین ساختاری را به وجود آورند و کاربردهای بیولوژیکی آن امروزه کاملا شناخته شده است. از جمله کاربردهای چنین ساختارهایی برای رها سازی دارو یا مواد رادیواکتیو در محلهای مبتلا به عوامل بیماریزا می باشد.
ایده استفاده از۶۰ اتم کربن به جای ۸۰ اتم، ساختارهای توخالی را برای آزاد سازی دارو فراهم می کند. هدف از این کار در نهایت رسیدن به گروهای قابل انحلال پپتیدها در آب می باشد که نتیجتا این مولکولها به جریان خون راه پیدا می کنند. نانوتیوپها ساختارهای توخالی دیگری هستند که از دو طرف باز شده اند و گروههای اتمی دیگری به آنها اضافه شده اند و یک ساختار شش گوشه را تشکیل می دهند. نانوتیوپها می توانند به عنوان یک ورقه گرافیت در نظر گرفته شوند که به دور یک لوله پیچیده شده اند.
کاربرد پلی مرهای سنتزی در داروسازی پیشرفتهای چشمگیری داشته است. سبکی، نداشتن آثار جانبی و امکان شکل دهی پلی مرها، کاربرد آنها را در زمینه پزشکی و دامپزشکی افزایش داده است. در روشهای دارورسانی مدرن، فرآورده شکل دارویی موثر خود را با یک روند مشخص شده قبلی برای مدت زمان معلوم بطور سیستماتیک به عضو هدف آزاد می کند. پلیمرها نه تنها به عنوان منابع ذخیره دارو و غشا و ماتریکس های نگهدارنده عمل می کنند بلکه می توانند سرعت انحلال آزاد سازی و تعادل دفع و جذب آزاد را در بدن کنترل کنند.
دندریمر(پلی مر) یک طبقه جدید از مولکولهای سه بعدی مصنوعی هستند که از مسیر و راه نانوسنتزی به دست آمده اند که این دندریمرها از توالیها و شاخه ای تکراری حاصل آمده اند. ساختار چنین ترکبیباتی از یک درجه بالای تقارن برخوردار است.
نقاط کوانتومی، کریستالهایی در مقیاس نانومتری هستند که اساسا در اواسط ۱۹۸۰ برای کاربردهای اپتوالکترونیک به کاربرده شدند. آنها در طی سنتز شیمیایی در مقیاس نانو ایجاد می شوند و از صدها یا هزاران اتم در نهایت یک ماده نیمه هادی معدنی تشکیل شده اند که این ماده به اتمها خاصیت فلورنس می دهد. وقتی یک نقطه کوانتومی با یک پرتو نور برانگیخته می شود آنها دوباره نور را منتشر می کنند. میزان یک طیف نشری متقارن باریک مستقیم به اندازه کریستال بستگی دارد.
این بدان معنی است که اجرام کوانتومی می توانند به خوبی برای انتشار نور در طول موجهای مختلف طراحی شوند. نانوشلها یک نوع جدید از نانوذرات که از هسته دی الکتریک مانند سیلیکا تشکیل شده اند که با یک لایه فلزی فوق العاده نازک(به عنوان مثال طلا) پوشش داده شده اند. نانوشلهای طلا، دارای خواص فیزیکی مشابه به آنهایی هستند که از کلوئیدها طلا ساخته شده اند. پاسخهای نوری نانوشلهای طلا به طور قابل توجهی به اندازه نسبی هسته نانوذرات و ضخامت لایه طلا بستگی دارد.
دانشمندان قادرند نانوشلهایی را بسازند که ملکولهای آنتی ژنها بر روی آنها سوار شوند و در مجموع سلولهای سرطانی و تومورهای موجود را تحت تاثیر قرار دهند. این ویژگی مخصوصا در رابط با نانوشلها می باشد که این ساختارها قادرند فقط تومورهای موجود را تحت تاثیر قرار دهند و سلولهای مجاور تومور دست نخورده باقی می ماند. از طریق حرارتی که به طور انتخابی در سلولهای توموری ایجاد می کند منجر به از بین بردن این سلولها می شود.

کاربردهای نانوتکنولوژی در علوم دامی

سلامتی دامهای اهلی از جمله مسائلی است که با اقتصاد دامداریها در ارتباط می باشد. یک دامپزشک می نویسد که "علم نانوتکنولوژی توانایی و پتانسیل بالقوه ای بر روی رهیافتهای آتی دامپزشکی و درمان دامهای اهلی خواهد داشت". تامین اقلام غذایی برای دامهای اهلی همواره با افزایش هزینه و نیاز به مراقبتهای خاص دامپزشکی و تجویز دارو و واکسن همراه بوده است و نانوتکنولوژی توانایی ارائه راهکارهای مناسب برای حل این معضلات را دارد.

سیستمهای سنتیتیک آزاد کننده مواد داروئی

امروزه مصرف آنتی بیوتیکها، واکسنها، پروبیوتیکها و عمده داروها از طریق وارد کردن آنها از راه غذا یا آب دامها و یا از راه تزریق عضلانی صورت می گیرد. رها سازی یک مرحله ای دارو در برابر یک میکروارگانیزم علارغم تاثیرات درمانی و اثرات بازدارنده پیشرفت یک بیماری معمولا با بازگشت مجدد علائم بیماری وتخفیف اثرات دارویی مصرفی همراه است. روشهای موجود در سطح نانو، قابلیت تشخیص و درمان عفونت،اختلالات تغذیه ای و متابولیکی را دارا می باشد. سیستمهای سنتتیک رها سازی دارو می تواند خواص چند جانبه برای حذف موانع بیولوژیکی در افزایش بازده درمانی داروی مورد استفاده و رسیدن آن به بافت هدف داشته باشد که از جمله این خواص می توان به موارد ذیل اشاره کرد.
۱) تنظیم زمانی مناسب برای آزاد سازی دارو
۲) قابلیت خود تنظیمی
۳) توانایی برنامه ریزی قبلی
بنابراین در آینده نزدیک پیشرفتهای بیشتر تکنولوژی امکانات زیر را فراهم می کند:
▪ توسعه سیستمهای سنتیتیک رها سازی داروها،پروبیوتیکها، مواد مغذی
▪ افزایش سرعت شناسایی علائم بیماری و کاربرد روشهای درمانی سریع
▪ توسعه سیستمهای رها سازی اسیدهای نوکلئیک و مولکولهای DNA
▪ کاربرد نانومولکولها در تولید واکسنهای دامی

تشخیص بیماری و درمان دامها

تصور امکان تزریق نانوپارتیکها به دامها و فعال شدن تدریجی ماده موثر همراه با این نانوذرات در بدن حیوان برای از بین بردن و تخریب سلولهای سرطانی، افق تحقیقاتی جدیدی را به روی محققان بازکرده است. محققان دانشگاه رایس مراحل مقدماتی کاربرد نانوشلها را برای تزریق به جریان خون ارزیابی کردند.
این ذرات نانو به گیرنده های غشاسلولهای سرطانی متصل می شوند و با ایجاد امواج مادون قرمز باعث بالا رفتن دمای سلولهای مذکور به ۵۵ درجه و ترکیدن و از بین رفتن تومورهای موجود می گردند. همچنین نانوپارتیکهایی که از اکسیدهای آهن ساخته می شوند، با ایجاد امواج مگنتیک در محل استقرار سلولهای سرطانی باعث از بین بردن این سلولها می شوند. یکی از اساسی ترین محورهای تحقیقاتی کنونی، توسعه سیستمهای رها سازی DNA غیرزنده، با بازدهی مناسب و با حداقل هزینه و عوارض جانبی و سمی می باشد، که در ژن درمانی مورد استفاده قرار می گیرند.

اصلاح نژاد دام

مدیریت تلاقی و زمان مناسب جفتگیری دامها، از جمله مواردی است که در مزارع پرورش گاوشیرده به هزینه و زمان طولانی نیاز دارد. از راهکارهایی که اخیر مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از نانوتیوپها خاص در داخل پوست می باشد که زمان واقعی پیک هورمون استروژن و وقوع فحلی را دار دامها نشان می دهد و لذا با علائمی که سنسورهای موجود به دستگاه مونیتور می فرستد، زمان دقیق و واقعی تلقیح را به دامدار نشان می دهد.

نانو تکنولوژی

نانو تکنولوژی

نانو کلمه ای یونانی به معنی «کوچک» است و در علوم تجربی برای تعیین مقدار یک میلیاردیم (ده به توان منفی نه) یک کمیّت ( مثل طول) به کار می رود. از آن جایی که اتم در حدود 10 نانومتر است، اتم ها را در واحد نانو می سنجند و برای مطالعه ی عمومی روی ذرات اتمی و مولکولی به کار برده می شود. کلمه ی نانو تکنولوژی نیز اولین بار از سوی یک دانشمند ژاپنی مورد استفاده قرار گرفت.
نانوتکنولوژی مطالعه ی ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل کردن آن هاست و در الکترونیک، زیست شناسی، ژنتیک، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی کاربرد زیادی دارد.
هدف اصلی بسیاری از تحقیقات نانوتکنولوژی این است که با ایجاد تغییراتی در مواد موجود، ترکیبات جدیدی ساخته شود.
نانوتکنولوژی کاربردهای زیادی در تمامی رشته ها دارد و دانشمندان با استفاده از این علم جدید به خیلی از سؤال های بی پاسخ بشر جواب داده اند و روز به روز پیشرفته تر و پیشرفته تر می شود.
مثلاً: یکی از تولیدات بسیار مهم این علم در پزشکی «نانوروبات ها» هستند. نانوروبات ها به عنوان جراحان کوچک، داخل بدن عمل می کنند. نانوروبات ها، روبات هایی هستند که اندازه ی آن ها در حد نانومتر است. چنین ماشین هایی به داخل سلول ها وارد می شوند و جاهایی را که آسیب دیده اند ترمیم می کنند. با چنین ماشین هایی حتی می توان بیماری های وراثتی را درمان کرد.

یک نانومتر چه قدر است؟

به یک میلیاردم متر، یک نانومتر می گویند. این مقدار، چهار برابر قطر یک اتم است. در مقایسه ی یک جسم نانومتری با اندازه ی حدود 10 نانومتر با قطر موی انسان، جالب است بدانید که صد هزار بار کوچکتر از قطر موی انسان است. کوچک ترین «آی سی» های امروزی با ابعادی در حدود 250 نانومتر، در هر لایه به ارتفاع یک اتم، شامل یک میلیون اتم می شود.
(«آی سی» تعداد زیادی عناصر الکتریکی را که بیش تر آن ها ترانزیستور هستند، در یک فضای کوچک درون خود جای داده است.)

نانو تکنولوژی چگونه متولد شد؟

1959، تاریخ تولد نانو تکنولوژی در عرصه ی علم بود. در این سال دانشمند بزرگ فیزیک «ریچارد فاینمن» (برنده ی جایزه نوبل) طی یک سخنرانی در مؤسسه ی تکنولوژی کالیفرنیا دنیای جدیدی را برای علم معرفی کرد. در واقع این سخنرانی مقدمه ای بود بر امکان ساخت و ساز در مقیاس اتمی و مولکولی. فاینمن با اشاره به این که می توان با استفاده از ماشین های کوچک، ماشین هایی به مراتب کوچک تر ساخت و ابعاد آن ها را تا سطح خود اتم کاهش داد. راه گشای ساخت روبات هایی در مقیاس نانو در دهه ی 1990 شد. اوایل این دهه نیز محققان شرکت آی. بی . ام با 35 اتم گزنون روی صفحه ای از جنس نیکل، کلمه ی «آی. بی. ام» را نوشتند.
در پایان این قسمت به سخنانی از فاینمن اشاره می کنیم که چهره ی نانوتکنولوژی را به وضوح ترسیم می کند:
«آنچه من می خواهم به شما بگویم، مسأله ی دست کاری و کنترل اشیا در مقیاس کوچک است. تردیدی وجود ندارد که در نوک یک سوزن آن قدر جا هست که بتوان تمام دایرة المعارف بریتانیا را جای داد.»

اهمیت نانو تکنولوژی

در قلمرو نانو تکنولوژی، اتم ها و ذرات، رفتار غیرعادی دارند، و چون طبیعت از همین ذرات تشکیل شده است، شناخت نحوه ی عمل آن ها، به شناخت بهتر انسان از نحوه ی شکل گیری عالم کمک خواهد کرد. به این ترتیب دانشمندانی که در این قلمرو تحقیق می کنند، با خالق هستی و نقشه ی شگفت انگیز او در خلقت عالم آشنایی پیدا می کنند، و از آ« جا که دانایی، قدرت و توانایی می آورد، کشف رازهای هستی، قدرت و توان دانشمندان را دو چندان می سازد.

فواید نانوتکنولوژی

با استفاده از نانوتکنولوژی وسایل پیشرفته ی جدیدی ساخته شده است که به بخشی از آن ها اشاره می کنیم:

کامپیوترهایی با سرعت های بسیار بالاتر از کامپیوترهای معمولی.

شیشه هایی که خود به خود تمیز می شوند.

درمان برخی از بیماری های علاج ناپذیر مانند: سرطان و هپاتیت.

ارسال دقیق دارو به آدرس های مورد نظر در بدن با نانو روبات ها.

لاستیک های مقاوم در برابر سایش.

شیشه هایی که بر اثر عبور جریان الکتریکی رنگ عوض می کنند.

ساختن سی دی هایی که تا بیست ساعت آهنگ ذخیره می کنند.
منبع: مجله سلام بچه ها 211

شبیه سازی

شبیه سازی

شبیه سازی باز تولیدی بسیار گران است و امید انجام مطلوب آن بسیار کم است. علاوه برآن رشد تومورها در آن به سرعت انجام می شود و کوچکترین بیماری برای این نوع حیوانات، می تواند منجر به مرگ شود. اکثر این حیوانات رشد غیرطبیعی دارند و گاه به دلایل نامشخص به یک باره می میرند
شبیه سازی(cloning)یکی از پیشرفته ترین دست یافته های بشر در زمینه علم پزشکی و مهندسی ژنتیک است که هر مرحله پیشرفت آن جنجال های بسیار زیادی را به همراه دارد. صرف نظر از پیامدهای اخلاقی شبیه سازی که در این مجال مورد بحث ما نیست، در این مقاله سعی شده است بیشتر به خود شبیه سازی و روش های آن پرداخته شود. روش هایی که شبیه سازی انسان فقط بخشی از آنهاست و حوزه بسیار گسترده ای را شامل می شود.
امکان شبیه سازی انسان زمانی مطرح شد که دانشمندان اسکاتلندی در مؤسسه روسلین، «دالی» را تولید کردند. «دالی» که به «دالی گوسفنده» شهرت داشت گوسفندی بود که تولید آن در سراسر دنیا با عکس العمل های متفاوتی از لحاظ علمی و اخلاقی مواجه شد. این کار که در سال 1997 از سوی مجله نیچر به عنوان مهم ترین تحقیق علمی سال برگزیده شد، در کنار نگرانی های اخلاقی بسیار زیادی که در برداشت- چه از سوی علمای مسیحیت و اسلام و چه از سوی مقامات کشورهای مختلف- افق جدیدی در علم ژنتیک پیش روی دانشمندان گشود و امیدواری های زیادی برای بهبود زندگی بشر ایجاد کرد. به دلیل حساسیتی که تولید دالی در برداشت، رسانه ها توجه خاصی به پدیده شبیه سازی نشان دادند، اما این نوع شبیه سازی تنها یک نوع خاص از چندین روش شبیه سازی موجود در علم پزشکی و ژنتیک است که به شبیه سازی بازتولیدی مشهور است. علاوه بر این نوع شبیه سازی، چند نوع دیگر شبیه سازی هم وجود دارد که می توان از آن ها علاوه بر باز تولید یک ارگانیزم خاص در انجام دیگر تحقیقات پزشکی هم استفاده کرد.
در این مقاله به طور کلی در مورد سه نوع شبیه سازی بحث خواهیم کرد:
۱ - شبیه سازی دی ان ای یا فناوری دی ان ای باز ترکیب شده
۲ - شبیه سازی باز تولیدی
۳ - شبیه سازی درمانی

فناوری دی ان ای باز ترکیب شده

در این قسمت می توان فناوری دی ان ای باز ترکیب شده، شبیه سازی دی ان ای، شبیه سازی مولکولی یا شبیه سازی ژنی را در کنار هم دسته بندی کرد، چون همه از یک پروسه مشترک پیروی می کنند. انتقال دستواره (تکه ای از دی ان ای اصلی که برای تکثیر از آن جدا می شود) از یک ارگانیزم به یک عنصر ژنتیک خود همانندساز مانند پلازمید باکتریایی. دانشمندانی که بر روی یک ژن خاص کار می کنند معمولاً از پلازمید باکتریایی برای تولید کپی های چند گانه همان ژن استفاده می کنند. پلازمیدها کروموزوم های اضافی خود همانندساز مولکول دایره ای دی ان ای هستند که جدا از ژنوم های معمولی باکتریایی هستند. پلازمیدها و دیگر گونه های ناقل شبیه سازی، توسط محققان ژنوم انسان برای تکثیر ژن ها و دیگر تکه های کروموزوم که مواد شناسایی کافی برای تحقیق بیشتر تولید می کنند استفاده می شوند.
برای شبیه سازی یک ژن، یک تکه از دی ان ای که ژن مورد نظر را شامل می شود از دی ان ای کروموزومی توسط آنزیم های محدود کننده جدا می شود و سپس با یک پلازمید که توسط همان آنزیم های محدود کننده جدا شده است، ترکیب می شود. هنگامی که یک تکه از دی ان ای کروموزومی به ناقل شبیه سازی در آزمایشگاه وصل می شود، به آن مولکول دی ان ای بازترکیب شده گفته می شود. با انتقال این مولکول به سلول میزبان مناسب، دی ان ای باز ترکیب شده در کنار دی ان ای سلول میزبان باز تولید می شود.

شبیه سازی باز تولیدی

شبیه سازی بازتولیدی فناوری است برای تولید یک حیوان که از همان هسته دی ان ای بهره می برد که حیوانی دیگر در همان زمان یا پیش از آن، آن هسته دی ان ای را داشته یا دارد. دالی گوسفند معروف اسکاتلندی ها با همین روش شبیه سازی شده بود. در این پروسه که انتقال هسته سلول تکثیر شونده نام دارد، دانشمندان مواد ژنتیک هسته یک سلول بالغ اهدا کننده را به یک تخم که هسته و همین طور مواد ژنتیک آن جدا شده اند منتقل می کنند. این تخم که دی ان ای یک سلول اهدا کننده را در خود دارد باید با جریان های شیمیایی یا الکتریکی مراقبت شود تا برای تقسیمات سلولی تحریک شود. هنگامی که جنین شبیه سازی شده به سطح مناسبی از پیشرفت می رسد به رحم یک میزبان مؤنث منتقل می شود جایی که تا تولد به پیشرفت خود ادامه می دهد. موجودی که با روش انتقال هسته تولید می شود، نمونه شبیه سازی شده واقعی حیوان اهدا کننده نیست و فقط دی ان ای کروموزومی و هسته ای آن همانند حیوان اهدا کننده است.
در این زمینه موفقیت پروژه دالی بسیار چشمگیر است چرا که اثبات کرد مواد ژنتیک یک سلول بالغ می توانند برای تولید یک ارگانیزم جدید کامل مورد استفاده قرار گیرند. پیش از این دانشمندان بالاتفاق تصور می کردند هنگامی که سلولی به کبد، قلب، استخوان یا هر نوع دیگری از بافت های بدن تخصیص داده می شود، دیگر استفاده از آنها در بافت های دیگر امکان ندارد و دیگر ژن هایی که در سلول بودند و نیازی به آنها نبود غیرفعال می شوند. برخی محققین براین باورند که اشتباه یا کامل انجام ندادن پروسه باز برنامه ریزی، سبب مرگ، نقص عضو و معلولیت حیوانات شبیه سازی شده خواهد شد.

شبیه سازی درمانی

این شبیه سازی که به شبیه سازی جنینی هم معروف است در واقع تولید جنین های انسانی برای استفاده در تحقیقات است. هدف از انجام این شبیه سازی تولید انسان های شبیه سازی شده نیست، بلکه هدف کشت سلول هایی است که می توانند در تحقیقات پیشبردی انسان و همچنین درمان بیماری ها مورد استفاده قرار گیرند. این سلول ها برای محققان بیومکانیک بسیار با اهمیت هستند برای این که می توان از آن ها برای تولید هر نوع سلولی که در بدن انسان وجود دارد استفاده کرد. این سلول ها پس از گذشت 5 روز از تقسیم تخم، از آن استخراج می شوند. پروسه استخراج باعث از بین رفتن جنین می شود که این مسأله نگرانی های اخلاقی فراوانی را در پی دارد. محققان امیدوارند روزی این سلول های ساختگی، جایگزین مناسبی برای سلول هایی شوند که بر اثر بیماری هایی نظیر آلزایمر، سرطان و... از بین رفته اند.
پس از آشنایی جزیی با روش های مختلف شبیه سازی، این سؤال مطرح می شود که اصلاً چرا انسان باید شبیه سازی شود؟ و یا این که آیا تا به حال هیچ انسانی شبیه سازی شده است؟ در مورد شبیه سازی انسان باید گفت که تا به حال هیچ انسانی از کشت سلول های یک انسان دیگر تولید نشده است. اما در مورد این که چرا انسان باید شبیه سازی شود، این گروه از دانشمندان موارد ذیل را ذکر می کنند. یکی از کاربردهای شبیه سازی می تواند برای زوج ناباروری اتفاق بیفتد که تمایل بسیار زیادی به بچه دارند. این بچه که از یکی از والدین شبیه سازی می شود، مسلماً در دوران کودکی فشارهای فیزیولوژیکی بسیار زیادی را متحمل خواهد شد. کاربرد دیگر شبیه سازی می تواند شبیه سازی استعدادهای بشری برای چند نسل باشد. مثلاً می توان با استفاده از دی ان ای اینشتین، وی را شبیه سازی کرد، اما هیچ تضمینی نیست که اینشتین جدید همانند آلبرت با هوش ما همان راهی را برگزیند که اینشتین به خاطر آن به شهرت رسیده است. یکی دیگر از موارد شبیه سازی، تولید جنین های تحقیقاتی است که پیش تر بدان اشاره شد.
با همه علاقه ای که بشر به شبیه سازی دارد، این پدیده دارای خطرات و ایراداتی است که به صورت مختصر به آنها اشاره خواهد شد. شبیه سازی باز تولیدی بسیار گران است و امید انجام مطلوب آن بسیار کم است. نزدیک به 90 درصد اقدام های شبیه سازی در این زمینه به نتیجه نمی رسند و برای انجام یک شبیه سازی موفق، باید نزدیک به 100 بار انتقال هسته ای صورت گیرد و در همین یک مورد موفق هم، حیوان شبیه سازی شده نسبت به عفونت ها بسیار غیرمقاوم است. نمونه آن هم دالی بود که بر اثر عفونت ریه مرد. علاوه برآن رشد تومورها در آن به سرعت انجام می شود و کوچکترین بیماری برای این نوع حیوانات، می تواند منجر به مرگ شود. اکثر این حیوانات رشد غیرطبیعی دارند و گاه به دلایل نامشخص به یک باره می میرند.
از میان حیواناتی که تاکنون شبیه سازی شده اند، می توان به گوسفند ها، موش ها، گاو ها و حیوانات خانگی از قبیل گربه اشاره کرد. اما یکی از وسوسه انگیزترین شبیه سازی ها، شبیه سازی حیوانات ما قبل تاریخ مانند دایناسورها است، بدین ترتیب که با استفاده از دی ان ای بازمانده از آنها در سنگواره ها، آن ها را شبیه سازی کرد. هنگامی که این فرضیه مطرح شد، موافقت ها و مخالفت های زیادی با آن شد، اما این التهابات به زودی فروکش کرد، چون این موجودات بیش از 65 میلیون سال پیش از بین رفته اند و این در حالی است که دی ان ای، فقط 10 هزار سال عمر می کند. نظریه بعدی شبیه سازی ماموت ها بود که کمتر از 10 هزار سال پیش زندگی می کرده اند. با این حال پیدا کردن دی ان ای مناسب ماموت ها غیرممکن به نظر می رسد. با این تفاسیر شبیه سازی موجودات منقرض شده فعلاً امکان ناپذیر است. البته شاید روزی فرزندان شبیه سازی شده دانشمندان امروزی بتوانند دایناسورها را هم اهلی کنند.

روند فعّال نوآوری و گسترش نانو تکنولوژی :

روند فعّال نوآوری و گسترش نانو تکنولوژی :
پفنّاوری‌های نو از میان فعل و انفعّالات پیچیدة عوامل فنّی و اجتماعی، پا به عرصة وجود می‌گذارند. فرآیند ابتکاری که نانوتکنولوژی را ایجاد کرده و مزایای آن را درون جامعه گسترش خواهدداد، پیچیده است و تنها بخشی از آن شناخته شده‌است. اقتصاددانان، مثل تحصیلکردگان دیگر رشته‌ها، برای مدّتها تولید، گسترش و تأثیر ابداعات علمی و فنّی را بررسی کرده‌اند. این مطالعات متغیّرهایی را معرفی کرده‌اند که می‌توانند سرعت و جهت این تأثیرات و سؤالات تحقیق مربوطه را تعیین کنند. این بررسی‌ها، مبنایی را برای انجام مطالعاتی در مورد پیامدهای اجتماعی نانوتکنولوژی فراهم می‌آورد.
کشفیات علمی معمولا" جامعه را مستقیما" تغییر نمی‌دهند؛ آنها مرحله‌ا‌ی از تلاقی فنّاوری‌های نو و کهنه را درمتن نیازهای اقتصادی و اجتماعی نوظهور بوجود می‌آورند. گسترش سراسری –حتّی پیشرفتهای بزرگ اخیر- به ندرت، یک‌دفعه رخ می‌دهد. نانوتکنولوژی آنقدر گسترده است، که احتمالا" چند دهه طول می‌کشد تا اثرات گوناگون آن در میان نظام اجتماعی-اقتصادی راه خود را باز کند. از آنجا که عوامل بازاری در نهایت سرعت تجاری‌شدن، پیشرفتهای نانوتکنولوژی را تعیین می‌کنند، حمایت مداوم از تحقیقات علوم نانو، در این مراحل اولیه از توسعه لازم است، تا ضعف علمی یک عامل محدودکنندة سرعت در این مسیر نباشد. تسریع‌نمودن تحقیقات (ابتکارات) و بکارگیری آن در فنّاوری‌های سودده، یکی از چالشهای اصلی NNI محسوب می‌شود.

نتایج ناخواسته و ثانویه :

شاید بزرگترین مشکل در تخمین‌زدن اثرات اجتماعی فنّاوری‌های جدید، این واقعیت باشد که به محض ارایة امکان‌پذیری فنّی و اقتصادی یک نوآوری، توسعه‌های بعدی همان قدر که در دست مبتکر است، در دست مشتری نیز قرار می‌گیرد. گسترش و تأثیر ابداعات فنّی، اغلب وابسته به پیشرفتهای فنّاوری‌های مکمّل و افزایش شبکة مصرف‌کنندگان است. لذا فنّاوری‌های جدید می‌توانند جامعه را از راههایی که نوآوران اولیه قصد آن را نداشتند، تحت تأثیر قرار دهند. بسیاری از مواقع، این نتایج ناخواسته مفید است؛ مثل محصولات مشتق شده با مصارف ارزشمند ولی در زمینه‌های دورتری نسبت به ابتکار اولیه. بعنوان مثال در نظر بگیرید که چگونه اینترنت از یک فنّاوری تحت حمایت سازمان پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفتة دفاعی (DARPA) برای تسهیل‌نمودن ارتباطات دیجیتالی بین دانشگاههای تحت قرارداد DARPA ، به وسیله‌ا‌ی تبدیل شده‌است که امروزه نوجوانان با آن فایلهای موزیک مبادله می‌کنند.علاوه براین، فواید موردنظر می‌تواند نتایج ناخواسته یا "ثانویه" هم داشته‌باشد. مثلا" درمان پزشکی بر پایة نانوتکنولوژی می‌تواند به‌نحو قابل ملاحظه‌ا‌ی طول عمر و کیفیت زندگی افراد مسن را بالا ببرد؛ ولی یک پیامد ثانویه، افزایش درصد جمعیتی مسن خواهدبود، که مستلزم تغییراتی در حقوق بازنشستگی یا بیمة سلامتی، افزایش سن بازنشستگی یا افزایش زیاد دورة کاری ثانویه‌ا‌ی که افراد مسن باید طی کنند، خواهدبود. یک نتیجة احتمالی دیگری که بایستی مورد توجّه قرار گیرد، افزایش بی‌عدالتی در توزیع ثروت است که می‌توانیم "نانوتقسیم" بنامیم. افراد سهیم در "انقلاب نانو" برای بسیار ثروتمندشدن، کار می‌کنند. آنها که این کار را نکنند، ممکن است برای به انجام رساندن این شگفتیهای فنّی، با سختی زیادی روبرو شوند. یک مثال کوتاه‌مدت، مراقبت‌های پزشکی است. درمان نانوتکنولوژیکی ابتدا ممکن است گران و لذا تنها در دسترس افراد بسیار ثروتمند باشد. نتایج دیگر به این حد مطلوب نیست، مثل خطر بسته‌شدن صنایع قدیمی و آلودگی زیست‌محیطی، که گاهی به صورت یک مشکل درمی‌آید؛ مخصوصا" برای فنّاوری‌های با مقیاس تولیدی بزرگ.
برای ارزیابی نانوتکنولوژی (یا هر نوع فنّاوری دیگر) از نظر نتایج ناخواسته‌اش، محقّقین باید کل مجموعه‌ا‌ی را که فنّاوری جزیی از آن است را بررسی کنند. آن گونه که مورد اتومبیلهای برقی نشان داده‌است، بدون تحلیل دقیق کل مجموعه فعّالیّت‌هایی که یک فنّاوری را تولید، اداره و عملا" آمادة مصرف می‌کنند، ممکن است نتیجه‌گیری‌های غلطی در مورد مقدار آلودگی یک فنّاوری در ذهن مردم ایجاد گردد؛ مثلا" ساخت و آماده‌سازی باتری یک خودروی الکتریکی، ممکن است بیش از عمر کاری خودرویی با سوخت بنزین سرب‌دار، سرب وارد محیط زیست نماید.
نگرانی دیگر در مورد نتایج ناخواستة نانوتکنولوژی، در مورد پیشرفت کنترل‌نشدة ماشینهای خود همانندساز در اندازة نانوست. برای ساخت نانوماشین‌هایی که توانایی تولید مثل خود را در محیط طبیعی داشته‌باشند، بر یک‌سری از چالشهای فنّی جدی بایستی فائق آمد. بعضی از این چالشها با توجّه به اصول شیمی و فیزیک، به‌نظر لاعلاج می‌رسند و از نظر فنّی ممکن است ساخت روبات‌های مکانیکی خود همانندساز در اندازة نانو، آن گونه که بعضی افراد خیالباف تصوّر کرده‌اند، غیرممکن باشد. این شکل جدید حیات که متفاوت با نوع مرسوم (یعنی بر پایة کربنی) است، تغییری فوق‌العاده محسوب می‌شود و برای آیندة نزدیک، پیش‌بینی نمی‌شود.
در ابتدا اثر نانوتکنولوژی احتمالا" محدود به چند نوع محصول و خدمات خاص خواهدبود. اجناس و خدمات نانوتکنولوژیکی احتمالا" زودتر به بازارهایی وارد می‌شوند که مصرف‌کنندگان مایل به پرداخت پول بیشتر در ازای کارآیی جدید یا پیشرفته هستند. این مزایای مقدّماتی برای بهتر، ارزان‌تر و کارکردن با وضعیت‌های بیشتر و غیرة محصولات است. این مثلا" باعث افزایش راندمان برداشت مواد غذایی، تولید الیاف جدید برای لباسها، بهبود تولید برق یا درمان یک بیماری خاص می‌شود. چندان که مفصّلا" ذکر شد، جایگزینی یک فنّاوری قدیمی با یک نوع جدید در جهتی کند و ناکامل پیش می‌رود. لذا نانوتکنولوژی برای مدت‌زمان درازی با فنّاوری‌های قدیمی به‌سر خواهدبرد و ناگهانی جایگزین آنها نخواهدشد. در طی این مدت، نانوتکنولوژی پیشرفت بیشتری در این فنّاوری‌های رقیب ایجاد خواهدکرد.
اثرات ثانویة دیگر، تقاضا برای محصولات و خدمات را تغییر می‌دهد؛ به‌طوری که مردم انتظارات متفاوتی در مورد غذا، مراقبت‌های پزشکی و تفریحات خواهندداشت. این تغییر تقاضا، اثر درجه سومی نیز به‌ جا می‌گذارد، مثل نیاز برای افزایش زیرساخت‌های نانوتکنولوژی، مراکز تحقیقاتی میان‌رشته‌ا‌ی، برنامه‌های آموزشی جدید برای تأمین دانشمندان و فن‌آوران نانو و غیره.
اثرات درجه سوم دیگر، جریان بالادستی را در ساختار جامعه و الگوهای فرهنگی‌مان به حرکت درخواهدآورد؛ مثل تغییر در آموزش و مطالب درسی، زندگی خانواگی، ساختار دولت و امثال آن. در شرایطی که راهی برای شناخت اولویت نتایج ناخواسته و غیرمستقیم نانوتکنولوژی وجود ندارد، سهیم‌شدن دانشمندان علوم اجتماعی در NNI ، امکان می‌دهد که موارد مهم زودتر شناخته شوند، سؤالات صحیح مطرح شوند و اقدامات تصحیح‌کنندة لازم، اتخاذ شود.
یک راه مؤثّر و ارزان برای حفاظت از عموم مردم و بررسی نتایج بالقوة منفی نانوتکنولوژی، ایجاد یک سلسله ضد ارزشهای علمی- اجتماعی و همچنین حمایت از تحقیقات در مؤسّسات عام‌پسند روی فرآیندهای توسعة نانوتکنولوژی و بکارگیری آن در عرصه‌های مختلف زندگی است.

مفاد اخلاقی و درگیرنمودن عامّة مردم در اتخاذ تصمیمات :

یک هدف مهم در هر مطالعة بررسی‌کنندة اثرات اجتماعی نانوتکنولوژی، شناخت صدمات، تداخلات در امر قضاوت و انصاف، و موارد مربوط به شأن و احترام اشخاص است. مثلا" تغییر نیاز به نیروی کار و منابع انسانی، به برخی سود و به برخی زیان می‌رساند. چند مورد از نتایج محتمل را که می‌توان مثال زد، عبارتند از:
حمایت از کارگران مشغول در فرآیندهای تولید خطرآفرین
مشاجراتی در باب عدالت به دلیل محافظت از مالکیت معنوی
و پرسشهایی در مورد رابطة دولت، صنعت و دانشگاه
دانشمندان و مهندسین اگرچه در کارشان، بحث پر سروصدایی در مورد ارزش اجتماعی نیروی کار خود دارند، با این‌حال به دلیل تمرکز فکری روی چالش‌های فنّی فوری، ممکن است همة پیامدهای احتمالی اجتماعی و اخلاقی را نبینند. مهم اینست که دامنة گسترده‌ا‌ی از تمایلات، ارزشها و دورنماها که در جریا ن تصمیم‌گیری نهایی، پیشرفت آیندة نانوتکنولوژی را مشخّص می‌کند، درنظر گرفته‌شود. درگیرشدن افرادی از عموم مردم یا نمایندگان آنها، این فایده را دارد که به سلایق آنها احترام گذاشته شده و حمایت آنها جلب می‌شود.
دخیل‌بودن دانشمندان علوم اجتماعی و تحصیل کردگان علوم انسانی مثل اساتید علم اخلاق در روال اجتماعی اندیشه‌سازی برای نانوتکنولوژی، یک گام مهم برای NNI است. مثل متخصّصین سایر رشته‌ها، این افراد نیز می‌توانند توأم با احترام به دانشمندان و فن‌آوران نانو، دیدگاهی نو را عرضه کنند. آنها می‌توانند با پشتیبانی مناسب، اطّلاعات خود را نسبت به یک مورد خاص نانوتکنولوژی آنقدر بالا ببرند که ارزیابی پخته‌ا‌ی از آن داشته‌باشند. در چنین زمانی، آنها نمایندگانی از عموم مردم محسوب می‌شوند، که به شکل حرفه‌ا‌ی آموزش دیده‌اند و این قابلیت را دارند که بعنوان رابط بین نانوفنّاوران و عامّة مردم، یا مقامات دولت ایفای نقش کنند. آنها می‌توانند به افزایش بهرة اجتماعی فنّاوری و کاهش احتمال سست‌شدن مباحثات عمومی کمک کنند.
علاوه بر این، باید به مسؤولیت شخصی مهندسین، دانشمندان و دیگر افراد مشغول در فرآیندهای تولید نانوتکنولوژی‌های قدرتمند جدید نیز توجّه کرد. انجمن‌های حرفه‌ا‌ی می‌توانند نقش ویژه‌ا‌ی برای ایجاد فرصتهای مباحثه و ارایة خطوط راهنمایی جهت دخیل‌نمودن اصول اخلاقی در موارد نوظهور به عهده بگیرند. شاید مهمترین چیز این باشد، که اخلاقیات به‌نحو مؤثّر ی در دورة تحصیلی دانشمندان، مهندسین و تکنسین‌های نانو، وارد شود.

آموزش دانشمندان، مهندسین و تکنسین‌های نانو :

ایالات متحده با چالش مهیبی در زمینة جذب کافی بهترین تحصیلکردگان رشته‌های علوم و مهندسی فیزیکی روبروست. تحت شرایط فعلی، دانشجویان خوب بسیار کمی جذب رشته‌های وابسته به نانوتکنولوژی می‌شود. تا حدّی این مشکلی است که برای همة علوم تجربی رخ داده‌است، ولی برای نانوتکنولوژی بطور ویژه حاد است؛ چون برای ساخت صنایع آیندة نانوتکنولوژی، احتّیاج به دانشمندان، مهندسین و تکنسین‌های خبرة فراوانی است و لازم است که این متخصّصین از رشته‌های دیگر نیز غیر از رشتة خود، اطّلاعاتی داشته‌باشند.
پیشرفت نانوتکنولوژی منوط خواهدبود، به وجود تیمهای چندرشته‌ا‌ی متشکل از افراد دارای تحصیلات بالا و با پیش‌زمینة آگاهی از زیست‌شناسی، طب، ریاضیات کاربردی و محاسبات کامپیوتری، فیزیک، شیمی و مهندسی‌های برق، شیمی و مکانیک. احتمالا" لازم خواهدبود که رهبران تیم و مبتکرین، در زیرمجموعه‌های متعدّدی از این رشته‌ها متبحّر باشند. و کل اعضای گروه، آگاهی کلّی از رشته‌های دیگر اعضاء داشته‌باشند. پرورش نیروی کار با آموزش بالا، معضل بزرگی برای مؤسّسات دانشگاهی با مدرک 4 ساله و 2 سالة ماست کـه از آموزش‌دهی‌هـای بخش‌بخش و تخصّصی‌ بهـره می‌برنـد. از آنجا که جهت‌گیری فعلی آموزش در جهت تخصّص‌گرایی است، تغییرات بنیادی نظام آموزشی، الزامی است. با این حال اقدام‌نمودن به برنامه‌های مدرک‌دهی نو در نانوتکنولوژی که بدون عمق کافی، صرفا" یک دید سطحی از رشته‌های مختلف می‌دهد، نمی‌تواند برای رویارویی با چالش‌های آینده، به دانشجو آموزش لازم را بدهد. برای موازنة صحیح بین آموزش تخصّص‌گرا و میان‌رشته‌ا‌ی، به برنامه‌های استدلالی مبتکرانه و مطالعة روال آموزشی و نیازمندیهای نیروی کار، نیاز است.
تحصیل در علوم و فنّاوری نانو، محتاج امکانات آزمایشگاهی ویژه‌ا‌ی است که ممکن است بسیار گران باشد. صرف‌کردن هزینه برای ساخت و نگهداری این تجهیزات، برای بهبود آموزش نیروی کار نانوتکنولوژی، یک چالش قابل ملاحظه است. تحت نظام آموزشی کنونی، کالج‌های فنّی 2 ساله، نمی‌توانند هرگونه تجربه‌ا‌ی از نانوساختن را به دانشجویان عرضه کنند. لذا باید به دنبال راه‌حلهای مبتکرانه رفت؛ مثلا" مشارکت جدیدی با صنعت،یا تأسیس‌نمودن تجهیزات نانوساختن با مشارکت جمعی کالج‌ها و دانشگاهها. برقرارکردن ارتباط از راه دور با این تجهیزات از طریق اینترنت نیز یک نحوة دیگر حل مشکل است.
علیرغم وجود معضلات فراوان آموزشی، فرصتهای موجود معنوی، اقتصادی و اجتماعی نانوتکنولوژی می‌تواند عامل مهمی در تقویت روحیة جوانان ملّت ما برای تحصیل در علم و فنّاوری باشد.

آموزش دانشمندان علوم اجتماعی :

یک معضل آموزشی دیگر، تعداد بسیار کم دانشمندان علوم اجتماعی است که دارای پیش‌زمینة فنّی و جهت‌گیری تحقیقاتی‌ا‌ی باشند، که امکان هدایت تحقیقات صحیح روی پیامدهای اجتماعی نانوتکنولوژی را به آنها بدهد. در سطح دانشگاهها، اشتیاق تحصیل در فنون آزاد بسیار کمتر از علوم تجربی است. انجمن‌های حرفه‌ا‌ی علوم اجتماعی، دانشگاهها و سازمانهای دولتی باید تعهّد درازمدتی برای جذب دانشمندان جوان علوم اجتماعی به این زمینه از تحقیقات و تشویق آنها به کسب مهارتهای حرفه‌ا‌ی و آگاهی‌های لازم در زمینة نانوتکنولوژی داشته‌باشند. این امر، نیازمند تحقیق مداوم روی پیامدهای اجتماعی نانوتکنولوژی در یک سطح قوی و کاملا" بالاست تا بتوان رشته‌های معتبری از تحقیقات علوم اجتماعی را به این نام تأسیس نمود.
4- راه‌کارهای علوم اجتماعی برای ارزیابی پیامدهای نانوتکنولوژی

راه‌کارها و روش‌شناسی‌ها در تحقیقات علوم اجتماعی :

این مسأله حائز اهمیت است که دانشمندانی در علوم اجتماعی داشته‌باشیم، که روالی را که دانشمندان نانو راهبری و فن‌آوران نانو توسعه می‌بخشند –حتّی در این مرحلة مقدّماتی از توسعه- بررسی کنند. دانش برآمده از چنین مطالعاتی به سیاستگزاران و عموم مردم کمک می‌کند، که چگونگی رشد علوم و فنّاوری نانو و گسترش آن در سطح جامعه و لزوم تغییر مسیرها را درک کنند. هم چنین آگاهی نسبت به جریان خلّاقیت بالا خواهدرفت. دانشمندان و دانش‌آموختگان علوم اجتماعی برای مطالعة پیشرفت فنّاوری جدید و پیامدهایش برای جامعه، روشهای مؤثّر فراوانی در اختیار دارند. بعضی اسلوب‌های مناسب برای مطالعة نانوتکنولوژی مشخّص است، و بقیه بایستی شناسایی شده، یا ارتقاء یابد.
تکنیکهای اتنوگرافیک، که بطور مرسوم انسان‌شناسان از آن استفاده می‌کنند، برای بخشی از کار مناسب است.
هم چنین مصاحبه‌هایی در اوقات تلف‌شده با گروههای تحقیق و توسعه، به اضافة گشت‌وگذار و روشهای تاریخی، برای مستندسازی سیر تکاملی دانش و فنّاوری نانو مفید خواهدبود. مصاحبه‌ها، تکنیکهای شبکة اجتماعی، مطالعة الگوهای ارتباطی وبررسی نقل‌قول‌های نشریات ]درزمینه نانوتکنولوژی[، بطور عمومی‌تری می‌توانند نگرش‌ها را معطوف به سمت گسترش اکتشافات و ایده‌های علمی کنند.
بکاررفتن یک ایدة علمی در یک مشکل فنّی، انتقال فنّاوری و ورود محصولات به بازار را می‌توان از طریق آمار سرمایه‌گذاری در امر تحقیق و توسعه، درخواست‌های ثبت اختراع و محصولات و خدمات جدید پیگیری نمود.
با یک تلاش متمرکز، ممکن است بتوان تعدادی از شاخص‌هایی را که اولین علائم تغییر را موجب می‌شوند، بالا برد. از مشکلات عمدة تحقیق در علوم اجتماعی، شناسایی "پیشاهنگان"، "زودپذیرندگان" یا "اولین اقدام‌کنندگان" است. مثلا":
بعضی مناطق جغرافیایی و طبقات اجتماعی، تغییر تکنولوژیکی را زودتر از بقیه تجربه می‌کنند.
استحاله‌های نخستین ممکن است در ابتدا خود را در شرکتهای تازه‌تأسیس، آزمایشگاههای دانشگاهی و ارتباطات اینترنت آشکار سازند.
جنب‌وجوش نوآوری در آزمایشگاههای دانشگاه، صنعت، دولت، سازمانهای دولتی و انجمن‌های حرفه‌ا‌ی رخ می‌دهد.
مقیاسها و اسلوب‌هایی برای بررسی فرآیند و محتوای تغییر در هر کدام از این دسته‌ها بایستی بوجود آید:
در دانشگاه، شاخصهای کلیدی می‌تواند شامل کار میان‌رشته‌ا‌ی، دروس جدید، عضویت در انجمن‌ها، نحوة جریان‌یافتن اطّلاعات و پیمانهای همکاری منطقه‌ا‌ی باشد.
در بخش خصوصی، شاخصهای کلیدی ممکن است شامل سرمایه‌گذاری، تأسیس شرکت و شراکتهای رسمی و ثبت‌شده باشد.
معیارهای سنجش برای آزمایشگاههای دولتی، بودجه‌ها، تجهیزات، استانداردها و پیمانهای همکاری؛
و برای سازمانها، طرحهای پیشگامی، پایگاههای اطّلاعاتی و مراکز خواهدبود.
اظهارنظرها باعث خلق میادین اظهارنظر، سمپوزیوم‌ها، مجلّات و بازارهای کاری می‌شود که موضوعات و مسیرهای میان‌رشته‌ا‌ی در آنها رشد خواهندکرد. زمینه‌های تحقیقی علوم اجتماعی در مورد روال کشف، اختراع و پیشرفت، موجب ظهور ایده‌های جدید و ابتکارات، تغییر اهداف اجتماعی و جابجایی سرمایه‌گذاریهای تجارتی است.
اثرات اجتماعی نانوتکنولوژی ممکن است وسیع و متنوع باشد. چالش تحقیقی دوم، توجّه‌نمودن به جفت اثرات کوتاه‌مدت و بلندمدت، نتایج خواسته و ناخواسته، و اوّلیه و درجه چندم است. چون نانوتکنولوژی سری کاملا" متفاوتی از احتمالات فنّی جدید را نمایش می‌دهد، تخمین دقیق حتّی نتایج آنی ابتکارات فردی هم شاید ممکن نباشد. بعضی از ابتکارات، اثرات هیجان‌انگیز و بعضی مصارف به تدریج ظاهرشونده دارند، که تنها در یک دورة درازمدت خود را نشان می‌دهند. در نهایت، هم فنّاوری و هم جامعه، نظامهای ظریفی هستند که می‌توانند پاسخ‌های برگشتی متغیّر و بحران‌آفرینی داشته‌باشند. انتظار می‌رود نانوتکنولوژی چندان عرصه‌های مختلف جامعه را متأثّر سازد که پیش‌بینی‌کردن بطور تجربی، نامطمئن یا مشکل باشد. این موضوع نباید محقّقین را دلسرد کند، ولی البتّه باید به آنها الهام کند که تلاش مضاعفی در کارشان داشته‌باشند. دامنه و معیارهای سنجش اثرات اجتماعی بالقوه عبارتست از:
رشد اقتصادی
آمار استخدام
دگرگونی‌های اجتماعی
و آمار پزشکی
زمینة تحقیقی مشکل ولی مهم، سوم در علوم اجتماعی، پذیرش، مقاومت یا دفع اجتماعی نانوتکنولوژی است. بررسیهای نمونه‌ا‌ی که توسط گروههای ویژه و مصاحبه‌های بی‌انتها تکمیل شود، پارامترهای اثرگذار، خویشاوند و روانشناختی را می‌تواند نشان دهد. در سالهای اخیر، دانشمندان علوم سیاسی و جامعه‌شناسان، تکنیکهای کامپیوتری جدیدی را برای مطالعة پوشش‌دهی رسانه‌های جدید، خلق کرده‌اند که روی مباحثات مردم آزمایش شده‌است و آماده‌است تا تغییرات درک عمومی نسبت به نانوتکنولوژی را رهگیری نماید. این روشها و روشهای سنّتی‌تر برای نشان‌دادن روال قاعده‌مند:
بازنگری و تصویب
تصمیم‌گیری دادگاهها برای جریمه فعّالانة بکارگیری فنّاوری
به حرکت‌درآوردن حمایت یا مخالفت سیاسی
و حرکتهای مربوط به جنبش‌های اجتماعی قابل استفاده است.
سیکل‌های برگشتی زیادی وجود دارد که جامعه ممکن است به یکی از آن طرق به نوآوری‌های جدید پاسخ دهد و بستری را که نوآوری در آن رخ می‌دهد را دگرگون کند. هرچه فنّاوری‌های بیشتری عمومی شود و عملا" در بازار جلوه کند، مقدار در حال تغییر پذیرش اجتماعی مهمتر می‌شود. شاخصه‌های سنجش پذیرش اجتماعی نانوتکنولوژی در زمینه‌های زیر، موردنیاز خواهدبود:
اقتصاد
سیاست
مذهب
و فرهنگ.
زیرساخت‌های مؤسّساتی برای مطالعة پیامدهای اجتماعی :
جنبه‌های گستردة نانوتکنولوژی و لزوم جمع‌کردن محقّقین رشته‌های مختلف، ممکن است نیازمند این باشد که قسمتی از تحقیقات مهم علوم اجتماعی توسط گروههای بزرگ در مراکز تحقیقاتی تأسیس‌شده برای این منظور، صورت گیرد. در چنین زمانی، بر اساس بسیاری از اسلوب‌های تحقیقاتی، لازم خواهدبود دانشمندان علوم اجتماعی در جایی که دانشمندان علوم تجربی، مهندسین و سیاستگزاران کار می‌کنند، حضور داشته‌باشند. مرکز تحقیق توزیع‌شدة مجازی (VDRC) ، مدلی است که بر هردوی این نیازمندیها منطبق است. بر این اساس، هر VDRC در خصوص مجموعه‌ا‌ی از سؤالات علمی و روشهای تحقیقی خاص، ولی تا حدّی گسترده سازماندهی می‌شود. به این صورت، اعضاء یک قالب‌کاری مشترک جهت طرّاحی، انجام و ارتباط در مطالعة خویش خواهندداشت. برای اطمینان از اینکه نتایج منعکس‌کنندة گستردگی نانوتکنولوژی باشد، دانشمندان علوم اجتماعی باید تعدادی از حالات تجربی را –مثلا" با هدایت تحقیق اتنوگرافیک در طیفی از دانشگاههای نانوتکنولوژی- تست کنند. بنابراین بسیاری از افراد که به صورت جداگانه در مناطق جغرافیایی دور کار می‌کنند، در VDRC به‌کار گرفته می‌شوند و می‌توانند زمان زیادی را به کار در این مراکز اختصاص دهند. البتّه VDRC ، مرکزی فیزیکی برای هماهنگی امور، توسعه و تقویت وجوه و سرمایه‌ها و شراکتهای مؤسّساتی و پشتیبانی ارتباطات مؤثّر بین اعضای این گروه پراکنده، چه از نظر الکترونیکی و چه چهره‌به‌چهره در ملاقاتهای دوره‌ا‌ی خواهدداشت.
بسیاری از مجهولات نانوتکنولوژی، بهتر است توسط مراکز سنتی‌تر، گروهها و محقّقین منفرد بررسی شود. مثلا" تحقیق میدانی روی خصوصیات مردم، بهتر است توسط گروه مرسومی از محقّقین که به یکی از سازمانهای مطالعة اجتماعی موجود وابسته‌اند، صورت گیرد. برخی تحقیقات در زمینة تمایلات اقتصادی، تغییر بازار کارگری و الگوهای انتشاراتی را محقّقین منفرد با دسترسی به اطّلاعات از قبل موجود، می‌توانند انجام دهند. و در آخر، برای بهبود تئوریها و اسلوب‌های جدید و انجام مطالعات مقدّماتی پدیده‌های نوظهور اجتماعی، نیازی خواهدبود، به پروژه‌های ابتکاری دانشمندان منفرد یا گروههای کوچک.

پیشنهادات

شرکت‌کنندگان در کارگاه آموزشی، با توجّه به مزایای بالقوة وحیرت‌انگیز نانوتکنولوژی و نگرانی از پیامدهای منفی پیشرفت نانوتکنولوژی، پیشنهادات زیر را ارائه دادند :
حمایت از تحقیقات اجتماعی و اقتصادی روی نانوتکنولوژی با یک فوریت بالا؛ شامل تحقیقات علوم اجتماعی روی پیامدهای اجتماعی در مراکز تحقیقاتی نانوتکنولوژی و درنظرداشتن ایجاد مرکز تحقیق توزیع‌شده (VDRC) برای تحقیقات اجتماعی و اقتصادی. افزایش صراحت و شفافیت و مشارکت‌دادن مردم در روال پیشرفت تحقیقات نانوتکنولوژی و سمت‌وسوی برنامه توسعة آن.
تأسیس دفتر ملّی هماهنگی نانوتکنولوژی برای ایجاد مکانیسمی در زمینة اطّلاع‌رسانی، آموزش و درگیرنمودن مردم در رابطه با اثرات احتمالی نانوتکنولوژی. این مکانیسم باید انعکاس‌هایی را از جامعة نانوتکنولوژی، دانشمندان علوم اجتماعی، بخش خصوصی و مردم، با هدف:

کنترل پیوستة امکانات و مشکلات بالقوة اجتماعی

و تأمین اطّلاعات لازم و به موقع برای سازمانهای مسؤول، جمع‌آوری کند.
بنیانگزاری پایگاه علمی و زیرساخت مؤسّساتی برای ارزیابی اثرات و پیامدهای علمی، فنّی و اجتماعی نانوتکنولوژی در دورنماهای کوتاه‌مدت (3 تا 5 سال)، میان‌مدت (5 تا 20 سال) و بلندمدت (بیش از 20 سال). این پایگاه بایستی دربرگیرندة تحقیقات میان‌رشته‌ا‌ی باشد، به‌نحوی که مدلی از نظامها (اثرات تحقیقات-فنّاوری و پیشرفت-اجتماع)، تحلیل چرخة زندگی و کنترل و ارزیابی در زمان اجراء را شامل شود.
تعلیم و تربیت نسل جدیدی از دانشمندان وپرسنل ماهر در علوم و فنّاوری نانو در همة سطوح. رشته‌های تحصیلی و برنامه‌های آموزشی ویژه‌ا‌ی برای اهداف زیر طرح‌ریزی شود :
أ‌. واردنمودن مفاهیم مقیاس نانو در رشته‌های ریاضیات، علوم تجربی، فنّی و مهندسی.
ب‌. لحاظ‌کردن پیامدهای اجتماعی و حساسیت‌های اخلاقی در آموزش مهندسین نانو.
ت‌. داشتن تعداد و انواع کافی از دانشمندان علوم اجتماعی و اقتصادی زبده، که برای کار در زمینة نانوتکنولوژی آماده باشند.
ث‌. ایجاد معانی مؤثّر برای دادن یک دورنمای میان‌رشته‌ا‌ی به دانشجویان نانوتکنولوژی و درعین حال تقویت‌کردن مهارتهای رشته‌ا‌ی آنها.
ج‌. ایجاد مشارکت پرثمر بین صنعت و مؤسّسات آموزشی برای تأمین‌ تجربة کافی در دانشجویان در زمینه فنون ساخت، دست‌کاری و شناسایی نانو.
تشویق انجمن‌های حرفه‌ا‌ی به ایجاد عرصه‌های اظهارنظر و گفتگو و تداوم فعّالیّتهای آموزشی برای اطّلاع‌رسانی، آموزش و اشتغال افراد متخصّص در علوم و فنّاوری نانو.

دیگر اقدامات :

مشغول به‌کار نمودن دانشمندان علوم اجتماعی در ابتدای فعّالیّتهای بزرگ تحقیق و توسعة نانوتکنولوژی، –درحالی که هنوز فنّاوری در مراحل اوّلیة پیشرفت است- از نظردهی ساده تا پروژه‌های تحقیقاتی. بسط ائتلاف اصلی NNI اعم از دانشگاه، بخش خصوصی و دولت برای دربرگرفتن جوامع علمی علوم اجتماعی، رفتاری و اقتصادی.
تأمین طرحها و سیاستهای مدیریتی برای اطمینان از این که بتوانیم در هنگام بروز پیامدها، واکنشی مناسب نشان دهیم.
تلفیق اهداف کوتاه، میان و بلندمدت و اطمینان‌یافتن از پیامدهای بینابین.

زمینه‌های ویژه برای سرمایه‌گذاری در تحقیق و آموزش :

سرمایه‌گذاری در تلاشهای مبتکرانة نو برای تعلیم و تربیت نیروی کار علوم و فنّاوری نانو، ازجمله حساسیت‌داشتن به پیامدهای اجتماعی و واردنمودن مفاهیم علوم نانو در دروس ریاضیات، علوم، فنّی و مهندسی. مطالعه‌ا‌ی جامع در رابطه با نانوتکنولوژی انجام شود، تا دستورات واضح و روشنی در مورد آموزش و نیروی کار تعیین شود و راه‌حلهای ممکن برای مشکلات مشخّص‌شده در آن تحقیق، شناسایی شود.
حمایت از تحقیقات میان‌رشته‌ا‌ی که شامل مدلی از نظامها (تحقیق-فنّاوری-جامعه)، ارزیابی سیکل عمر و کنترل و ارزیابی در زمان اجراء باشد. سیر تکاملی فنّاوری‌های مخرّب، برندگان و بازندگان دگرگونی‌های تکنولوژیکی بزرگ و پیامدهای اقتصادی مطالعه شود، تا از این مطالعات، عزم اجتماعی، پیامدهای عدالت اجتماعی و تهوّر اجتماعی به اقدام در زمینة نانوتکنولوژیهای مورد انتظار، پیش‌بینی شود.

پیشنهاداتی به سازمانها

دانشگاه :

تمرکز روی کار میان‌رشته‌ا‌ی در موارد تحقیقاتی و آموزشی کلیدی در زمینة پیامدهای اجتماعی-اقتصادی. حمایت از روابط میان‌رشته‌ا‌ی بین انجمن‌های علمی فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی، مواد و مهندسی از یک طرف و جوامع علمی علوم اجتماعی و اقتصادی از طرف دیگر.
تعلیم و تربیت نسلی جدید از دانشمندان و پرسنل علوم و فنّاوری نانو در همة سطوح.
ایجاد مراکز اطّلاع‌رسانی محلّی برای مردم، اساتید، صنعت و دانشجویان زبده.

بخش خصوصی :

ارتقای مشارکت با مؤسّسات دانشگاهی و دیگر بخشها.
تأمین خوراک فکری و بذرافشانی فعّالیّتهایی که به ارزیابی پیامدهای اجتماعی نانوتکنولوژی منتهی می‌شوند.
نزدیک‌شدن به محقّقین علوم اجتماعی و تأمین‌نمودن پاسخهای برگشتی جهت مطالعه پیامدهای اجتماعی.

آزمایشگاههای تحقیق و توسعة دولتی :

ایجاد تیمهای میان‌رشته‌ا‌ی شامل دانشمندان علوم اجتماعی برای حل معضلات عمدة نانوتکنولوژی، منجمله دورنماهای اجتماعی- اقتصادی.
ارتقای پایگاههای اطّلاعاتی برای ارزیابی و به‌ روزسازی مداوم برنامه‌های آتی.
ایجاد تسهیلات برای کاربران موجود در صنعت و دانشگاه برای تلفیق تحقیقات پایه و کاربردی.
حمایت از تحقیقات نانوتکنولوژی درون‌ آزمایشگاهها با تأکید بر رسالت دفاع ملّی.

سازمانهای مالی دولتی :

حمایت از محقّقین نانوتکنولوژی و دانشمندان علوم اجتماعی برای مطالعة پیامدهای اجتماعی نانوتکنولوژی.
حمایت از NNCO یا یک گروه مشاوره‌ا‌ی دیگر برای کنترل پیشرفتها و سنجش پیامدهای اجتماعی- قانونی علوم و فنّاوری نانو، و انجام اقدامات مناسب برای مرتبط‌ساختن مردم با نتایج حاصله.
حمایت هماهنگ برای تحقیقات پایه‌ا‌ی بلندمدت و پیشرفتهای فنّی کوتاه‌‌مدت‌تر برای بنیانگذاری پایة تکنولوژیکی و اثبات توان فنّاوری جدید.
ایجاد مباحثه و هماهنگی بین NNCO و گروههای هماهنگ‌کنندة فنّاوری اطّلاع‌رسانی (NSO) و بیوتکنولوژی (BECON) در دولت فدرال.

انجمن‌های حرفه‌ا‌ی :

توسعة عرصه‌های گفتگو و اظهارنظر و فعّالیّتهای آموزشی مداوم برای اطّلاع‌رسانی، آموزش و اشتغال به‌کار متخصّصین و مردم.
ارائة پیشنهاداتی برای معضلات عمده و گوشزدکردن علائم هشداردهنده در رابطه با خطرات احتمالی.

با نگاهی به آینده :

نانوتکنولوژی بطور بنیادی علوم، فنّاوری و جامعه را متحوّل خواهدکرد. طی 10 تا 20 سال آینده، بخش عمده‌ا‌ی از تولید صنعتی، مراقبت‌های بهداشتی و مدیریت زیست‌محیطی توسط این فنّاوری نو تغییر خواهدکرد؛ و رشد اقتصادی، فرصتهای شخصی، پیشرفتهای بی‌وقفه و محافظت از محیط ‌زیست، تحت تأثیر قرار خواهدگرفت. برای بهره‌مندی از تمام مزایای این فنّاوری نو، کل جامعة علمی و فنّی بایستی تمام شرکایشان ازجمله مردم را درگیر نمایند، خلّاقانه آینده را پیش‌بینی کنند، اهداف گسترده‌ا‌ی را تعریف کنند، و برای شتاب‌یافتن انتفاع اجتماع، با یکدیگر همکاری نمایند.

منبع :

www.irche.com
www. nano.ir
www.persiantalk.com نقل از هوپا
پ