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

نانو تکنولوژی از دیدگاه جامعه شناختی

نانو تکنولوژی از دیدگاه جامعه شناختی
امروزه واژه نانوتکنولوژی برای توضیح جامع تمامی فعالیت های انجام شده در سطح اتمی و مولوکولی که کاربردی در دنیای حقیقی داشته باشند به کار می رود.از آنجا که نانوتکنولوژی همواره در حال دگرگونی زندگی بشر است و نانوتکنولوژی جایی است که تکنولوژی امروز ما به آن سمت حرکت می کند بنابراین علم و تکنولوژی امروز ما در مقیاس نانو در بر گیرنده تحقیق و توسعه در نوک پیکان گستره وسیعی از رشته ها است.اصطلاح نانوتکنولوژی در هر جایی که دانشمندان تکنولوژیست ما با عناصر سازنده مواد اتمها و مولوکولها سر و کله می زنند به کار می رود. در واقع علوم و تکنولوژی در مقیاس نانو مرزهای شیمی ،علم، مواد پزشکی و سخت افزارهای کامپیوتر تحقیقاتی که ادامه انقلاب تکنولوژی را ممکن می سازد در نوردیده است.
نانوتکنولوژی پهنه ای از علم است که در آن ابعاد و تلرانس هایی با دقت یک دهم تا صد نانومتر نقش حیاتی ایفا می کند.در واقع این تعریف از Albert Franks تمامی زمینه های نانو را در بر می گیرد.
با پیشرفت تکنولوژی های در مقیاس نانو توسعه تولید مولوکولی امکان پذیر می شود.
نانوتکنولوژیی که به مراتب قدرتمندتر و نظام مندتر است و در آن ماشینهایی در مقیاس نانو برای تولید محصولاتی در مقیاس بزرگ با دقت اتمی و هزینه پایین به کار می روند.
مکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman)، برنده جایزه نوبل فیزیک، مطرح شد. فین من طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیز ها را رد نمی کند. وی اظهار داشت که می توان با استفاده از ماشین های کوچک ماشین هایی به مراتب کوچک تر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همین عبارت های افسانه وار فاینمن من راهگشای یکی از جذاب ترین زمینه های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روبوت هایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانوماشین هایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند ، هر دانشمندی را به وجد می آورد. در رویای دانشمندانی مثل جی استورس هال (J.Storrs Hall) و اریک درکسلر (E.Drexler) این روبوت ها یا ماشین های مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی درمی آیند. شاید در آینده ای نه چندان دور بتوانید به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر، تختخوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید.
ماجرای پیدایش دو عبارت (( رو- پایین )) ((زیر- بالا)) در تعریف نانوتکنولوژی به جدال بزرگ اسمالی- درکسلر برای تصاحب مقام پدر خواندگی این دنیا اسرارآمیز بر می گردد. عبارت اول بیانگر برداشت جدیدتری از نانوتکنولوژی است که به سرکردگی ریچارد اسمالی برنده جایزه نوبل شیمی سال 1996 به خاطر کشف ساختار جدیدی از کربن موسوم به باک میسترفولون-c60 در مخالفت با نانوتکنولوژی درکسلری رواج یافت .اما عبارت(( زیر بالا)) بر گرفته افکار رادیکال کیم اریک درکسلر نخستین پروفسور نانوتکنولوژی از دانشگاه MIT و بنیان گذار واژه نانوتکنولوژی در تبیین مفهوم تولید مولوکولی است در میانه دهه 80درکسلر با تکیه بر نبوق خارق العاده و الهام از مقاله تاریخیrichard Feynman ((ان پایین ها یک عالمه جاهست ))، مفاهیم نوینی را از کنترل و تولید مواد در سطوح اتمی و مولکول ارائه کرد. سخنان درکسلر در ابتدا به قدری حیرت آور و پیچیده به نظر می رسید که بیشتر دانشمندان و کارشناسان را تنها به تحسین واداشت. اما در اواخر دهه 90 و در اوایل هزاره سوم دو جریان متفاوت متشکل از صاحبان صنایع و عده ای از دانشمندان به سرکردگی ریچارد اسمالی نانوتکنولوژی درکسلری را اساسا وهم و خیال ناممکن می دانست با استفاده از ضعف درکسلر در جلب افکار عمومی و روابط نه چندان مناسب وی با مجامع سیاسی تلاش کردند پرچم نانوتکنولوژی را از چنگ درکسلر در آورد.سرانجام این جریان نو در سال 2003 به کمک حمایتهای سیاسی و به راه انداختن جنجال ژورنالیستی سناریوی توده لزج خاکستری درکسلر را از میدان به در کنند.
به عنوان یکی از ویژگی های نانوتکنولوژی می توان گفت که این مفهوم در بردارنده زمینه تحقیق و توسعه ای کاملا چند رشته ای است.در واقع تحقیقات در مقیاس نانو به بهره گیری همزمان از دانش ابزارها و تکنیکها و نیز اطلاعات درباره فیزیک واکنشهای مولوکولی و اتمی تبدیل شده است.امروزه دانشمندان علم مواد مهندسان مکانیک و الکترونیک و محققان علوم پزشکی به دنبال تشکیل تیمهای تحقیقاتی متشکل از زیست شناسان فیزیکدانان و شیمیدانان هستند.
چیزی حدود سی سال پیش کمپانی فاکس قرن بیستم مشتاقان سینما را به سفری خارق العاده برد.در این گشت و گذار سینمایی سیاستمداری به نام ریکوئل ولش بر اثر لخته شدن خون در آستانه مرگ قرار گرفت تا اینکه دانشمندان از طریق تکنولوژی های معجزه آسایی کشتی فلزی ده متری را تا اندازه سرسوزنی کوچک کرد.با شروع حرکت این کشتی در جریان خون بدن ولش تماشاچیان با نفسهایی به شماره افتاده و چهره هایی لرزان گلوبول های شفیدی را مشاهده کردند که به بزرگی غولهای عظیم الجثه در ماجراهای گالیور بودند.خدمه این کشتی پس از به پایان رساندن ماموریتشان به اندازه واقعی باز گشتند.در واقع اولین گام در راستای رویاهای بشر برای کوچک کردن پزشکی تا ابعاد میکروسکوپی بود.امروزه ما در سینما از داستانهای به مراتب مهیجتری لذت می بریم.داستان بچه هایی که به اندازه مورچه در می آیند و ماشین های میکروسکوپی که برای آلوده کردن جهان فرستاده شده اند.
این تکنولوژی جدید توانایی آن را دارد که تاثیری اساسی بر کشورهای صنعتی در دهه های آینده بگذارد . در اینجا به برخی از نمونه های عملی در زمینه نانوتکنولوژی که بر اساس تحقیقات و مشاهدات بخش خصوصی به دست آمده است ، اشاره می شود .
انتظار می رود که مقیاس نانومتر به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگیهای منحصربفرد ، طوری ساخته خواهند شد که روش شیمی سنتی پاسخگوی این امر نمی تواند باشد .
نانوتکنولوژی می تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادیها و 900 میلیون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی 10 تا 15 سال آینده شود .
نانوتکنولوژی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، کیفیت و تواناییهای جسمی بشر را افزایش خواهد داد .
تقریبا نیمی از محصولات دارویی در 10 تا 15 سال آینده متکی به نانوتکنولوژی خواهد بود که این امر ، خود 180 میلیارد دلار نقدینگی را به گردش درخواهد آورد .
کاتالیستهای نانوساختاری در صنایع پتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که پیش بینی شده است این دانش ، سالانه 100 میلیارد دلار را طی 10 تا 15 سال آینده تحت تاثیر قرار دهد .
نانوتکنولوژی موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راههای اقتصادی تری را برای تصویه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راههای استفاده از منابع انرژیهای تجدید پذیر هم چون انرژی خورشیدی ارائه نماید . بطور مثال استفاده از یک نوع انباره جریان گذرا با الکترودهای نانولوله کربنی که اخیرا آزمایش گردید ، نشان داد که این روش 10 بار کمتر از روش اسمز معکوس ، آب دریا را نمک زدایی می کند .
انتظار می رود که نانوتکنولوژی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده ها ، محیط زیستی سالمتر را فراهم کند . برای مثال مطالعات نشان می دهد در طی 10 تا 15 سال آینده ، روشنایی حاصل از پیشرفت نانوتکنولوژی ،مصرف جهانی انرژی را تا 10 درصد کاهش داده ، باعث صرفه جویی سالانه 100 میلیارد دلار و هم چنین کاهش آلودگی هوا به میزان 200 میلیون تن کربن شود.
در چند سال گذشته بازارچند میلیارد دلاری برپایه نانوتکنولوژی کسترش یافته اند . برای مثال در ایالات متحده ، IBM برای هد دیسکهای سخت ، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است .
Eastern Kodak و 3M تکنولوژی ساخت فیلمهای نازک نانو ساختاری را به وجود آورده اند . شرکت Mobil کاتالیستهای نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید کرده است و شرکت Merck ، داروهای نانوذره ای را عرضه کرده است . تویوتا در ژاپن مواد پلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و Samsung Electronics در کره ، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانولوله های کربنی هستند . بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یک بعدی بهره می گیرند ( نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لایه و سوپر لاستیکها ) . نظزیات جدید و روشهای مقرون به صرفه تولید نانوساختارهای دو و سه بعدی از موضوعات مورد بررسی آینده می باشند.
نانو تکنولوژی یا کاربرد فناوری در مقیاس یک میلیونیم متر، جهان حیرت انگیزی را پیش روی دانشمندان قرار داده است که در تاریخ بشریت نظیری برای آن نمی توان یافت. پیشرفتهای پرشتابی که در این عرصه بوقوع می پیوندد، پیام مهمی را با خود به همراه آورده است: بشر در آستانه دستیابی به توانایی های بی بدیلی برای تغییر محیط پیرامون خویش قرار گرفته است و جهان و جامعه ای که در آینده ای نه چندان دور به مدد این فناوری جدید پدیدار خواهد شد، تفاوت هایی بنیادین با جهان مالوف آدمی در گذشته خواهد داشت.
نانو تکنولوژی نظیر هر فناوری دیگری چونان یک تیغ دولبه است که می توان از آن در مسیر خیر و صلاح و یا نابودی و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گیری از این فناوری شناخت دقیق تر خصوصیات آن و آشنایی با قابلیت های بالقوه ای است که در خود جای داده است. در خصوص نانو تکنولوژی یک نکته را می توان به روشنی و بدون ابهام مورد تاکید قرار داد: این فناوری جدید هنوز، حتی برای متخصصان، شناخته شده نیست و همین امر هاله ابهامی را که آن را در برگرفته ضخیمتر می کند و راه را برای گمانزنی های متنوع هموار می سازد.
کسانی بر این باورند که این فناوری نظیر هیولایی فرانکشتین در داستان مری شلی و یا همانند جعبه پاندورا در اسطوره های یونان باستان، مرگ و نابودی برای ابنای بشر درپی دارد. در مقابل گروهی نیز معتقدند که به مدد توانایی های حاصل از این فناوری می توان عالم را گلستان کرد.
در حال حاضر 450 شرکت تحقیقاتی- تجاری در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا، آمریکا و ژاپن با بودجه ای که در مجموع به 4 میلیارد دلار بالغ می شود سرگرم انجام تحقیقات در عرصه نانو تکنولوژی هستند. در این قلمرو اتمها و ذرات رفتاری غیرمتعارف از خود به نمایش می گذارند و از آنجا که کل طبیعت از همین ذرات تشکیل شده، شناخت نحوه عمل آنها، به یک معنا شناخت بهتر نحوه شکل گیری عالم است. به این ترتیب دانشمندانی که در این قلمرو به کاوش مشغولند، به یک اعتبار با ذهن و ضمیر خالق هستی و نقشه شگفت انگیز او در خلقت عالم آشنایی پیدا می کنند، اما از آنجا که دانایی توانایی به همراه می آورد، شناسایی رازهای هستی می تواند توان فوق العاده ای را در اختیار کاشفان این رازها قرار دهد. تحقیق در قلمرو نانو تکنولوژی از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات عاید گردید.
از جمله آن که یک گروه از محققان شرکت آی بی ام موفق شدند35 اتم گزنون را بر روی یک صفحه از جنس نیکل جای دهند و با کمک این تک اتمها نامی را بر روی صفحه نیکلی درج کنند. محققان دیگر به بررسی درباره ساختارهای ریز موجود در طبیعت نظیر تار عنکبوت ها و رشته های ابریشم پرداختند تا بتوانند موادی نازک تر و مقاوم تر تولید کنند. در این میان ساخت یک نوع مولکول جدید کربن موسوم به باکمینسترفولرین یا کربن- 60 راه را برای پژوهشهای بعدی هموارتر کرد. محققان با کمک این مولکول که خواص حیرت انگیز آن هنوز در درست بررسی است، لوله های موئینه ای در مقیاس نانو ساخته اند که می تواند برای ایجاد ساختارهای مختلف در تراز یک میلیونیم متر مورد استفاده قرار گیرد. بررسی هایی که در ابعاد نانو بر روی مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه ای را آشکار کرده است. به عنوان مثال ذرات سیلیکن در این ابعاد از خود نور ساطع می کنند و لایه های فولاد در این مقیاس از استحکام بیشتری در قیاس با صفحات بزرگتر این فلز برخوردارند.
برخی شرکتها از هم اکنون بهره برداری از برخی یافته های نانوتکنولوژی را آغاز کرده اند. به عنوان نمونه شرکت آرایشی اورال از مواد نانو در محصولات آرایشی خود استفاده می کند تا بر میزان تاثیر آنها بیفزاید. ساخت دیودهای نوری با استفاده از مواد نانو موجب می شود تا 80درصد در هزینه برق صرفه جویی شود. توپهای تنیسی که با کربن 60 ساخته شده و روانه بازار گردیده سبکتر و مستحکمتر از توپهای عادی است. شرکتهای دیگر با استفاده از مواد نانو پارچه هایی تولید کرده اند که با یک بار تکاندن آنها می توان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و همه چین و چروکهایشان را زایل کرد. با همین یک بار تکان همه گردوخاکی که به این پارچه ها جذب شده اند نیز پاک می شوند. نوارهای زخم بندی هوشمندی با این مواد درست شده که به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولکولی، پزشکان را مطلع می سازند.
از همین نوع مواد هم چنین لیوانهایی تولید شده که قابلیت خود- تمیزکردن دارند. لنزها و عدسی های عینک ساخته شده از جنس مواد نانو ضد خش هستند و یک گروه از محققان تا آنجا پیش رفته اند که درصددند با مواد نانو پوششهای مناسبی تولید کنند که سلولهای حاوی ویروسهای خطرناک نظیر ویروس ایدز را در خود می پوشاند و مانع خروج آنها می شود. مهمترین نکته درباره موقعیت کنونی فناوری نانو آن است که اکنون دانشمندان این توانایی را پیدا کرده اند که در تراز تک اتمها به بهره گیری از آنها بپردازند و این توانایی بالقوه می تواند زمینه ساز بسیاری از تحولات بعدی شود. یک گروه از برجسته ترین محققان در حوزه نانوتکنولوژی بر این اعتقادند که می توان بدون آسیب رساندن به سلولهای حیاتی، در درون آنها به کاوش و تحقیق پرداخت. شیوه های کنونی برای بررسی سلولها بسیار خام و ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آن چه که در درون سلول اتفاق می افتد ناگزیرند سلولها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانلهای موجود در آن از بین می رود.
یک گروه از محققان که در گروهی موسوم به اتحاد سیستمهای زیستی گرد آمده اند، سرگرم تکمیل ابزارهای ظریفی هستند که هدف آن بررسی اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعی و بدون آسیب رساندن به اجزای درونی سلول یا مداخله در فعالیت بخشهای داخلی آن است. ابزاری که این گروه مشغول ساخت آن هستند ردیف هایی از لوله ها یا سیمهای بسیار ظریفند که قادرند وظایف مختلفی را به انجام برسانند از جمله آنکه هزاران پروتئینی را که به وسیله سلولها ترشح می شود شناسایی کند. گروههای دیگر از محققان نیز به نوبه خود سرگرم تولید دستگاهها و ابزارهای دیگر برای انجام مقاصد علمی دیگر هستند.
به عنوان نمونه یک گروه از محققان سرگرم تکمیل فیبرهای نوری در ابعاد نانو هستند که قادر خواهند بود مولکولهای مورد نظر را شناسایی کنند. گروهی نیز دستگاهی را دردست ساخت دارند که با استفاده از ذرات طلا می تواند پروتئین های معینی را فعال سازد یا از کار بیندازد. به اعتقاد پژوهشگران برای آنکه بتوان از سلولها در حین فعالیت واقعی آنها اطلاعات مناسب به دست آورد، باید شیوه تنظیم آزمایشها را مورد تجدیدنظر اساسی قرار داد. سلولها در فعالیت طبیعی خود امور مختلفی را به انجام می رسانند: از جمله انتقال اطلاعات و علایم و داده ها میان خود، ردوبدل کردن مواد غذایی و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حیاتی. یک گروه از روش تازه ای موسوم به الگوی انتقال ابر - شبکه استفاده کرده اند که ساخت نیمه هادیهای نانومتری به قطر تنها 8 نانومتر را امکان پذیر می سازد. هریک از این لوله های بسیار ریز بالقوه می توانند یک پادتن خاص یا یک اولیگو نوکلئو اسید و یا یک بخش کوچک از رشته دی ان ای بر روی خود جای دهند.
با کمک هر تراشه می توان 1000 آزمایش متفاوت بر روی یک سلول انجام داد. برای دستیابی به موفقیت کامل باید بر برخی از محدودیتها غلبه شود، ازجمله آنکه درحال حاضر برای بررسی سلولها باید آنها را در درون مایعی قرار داد که مصنوعاً محیط زیست طبیعی سلولها را بازسازی می کند، اما یون موجود در این مایع می تواند سنجنده های موئینه را از کار بیندازد. برای رفع مشکل، محققان سلولها را درون مایعی جای می دهند که چگالی یون آن کمتر است. گروههای دیگری از محققان نیز در تلاشند تا ابزارهای مناسب در مقیاس نانو برای بررسی جهان سلولها ابداع کنند. یکی از این ابزارها چنان که اشاره شد یک فیبر نوری است که ضخامت نوک آن 40 نانومتر است و بر روی نوک نوعی پادتن جا داده شده که قادر است خود را به مولکول مورد نظر در درون سلول متصل سازد. این فیبر نوری با استفاده از فیبرهای معمولی و تراش آنها ساخته شده و بر روی فیبر پوششی از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگیری به عمل آورد. نحوه عمل این فیبر نوری درخور توجه است.
از آنجاکه قطر نوک این فیبر نوری، از طول موج نوری که برای روشن کردن سلول مورد استفاده قرار می گیرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهای نور نمی توانند خود را تا انتهای فیبر برسانند، درعوض در نزدیکی نوک فیبر مجتمع می شوند و یک میدان نوری بوجود می آورند که تنها می تواند مولکولهایی را که در تماس با نوک فیبر قرار می گیرند تحریک کند. به نوک این فیبر نوری یک پادتن متصل است و محققان به این پادتن یک مولکول فلورسان می چسبانند و آنگاه نوک فیبر را به درون یک سلول فرو می کنند. در درون سلول، نمونه مشابه مولکول فلورسان نوک فیبر، این مولکول را کنار می زند و خود جای آن را می گرد. به این ترتیب نوری که از مولکول فلورسان ساطع می شد از بین می رود و فضای درون سلول تنها با نوری که به وسیله میدان موجود در فیبر نوری بوجود می آید روشن می شود و درنتیجه محققان قادر می شوند یک تک مولکول را در درون سلول مشاهده کنند.
مزیت بزرگ این روش در آن است که باعث مرگ سلول نمی شود و به دانشمندان اجازه می دهد درون سلول را در هنگام فعالیت آن مشاهده کنند. نانو تکنولوژی هم چنین به محققان امکان می دهد که بتوانند رویدادهای بسیار نادر یا مولکولهای با چگالی بسیار کم را مشاهده کنند. به عنوان مثال بلورهای مینیاتوری نیمه هادیهای فلزی در یک فرکانس خاص از خود نور ساطع می کنند و از این نور می توان برای مشخص کردن مجموعه ای از مولکولهای زیستی و الصاق برچسب برای شناسایی آنها استفاده کرد. به نوشته هفته نامه علمی نیچر چاپ انگلستان یک گروه از محققان دانشگاه میشیگان نیز توانسته اند سنجنده خاصی را تکمیل کنند که قادر است حرکت اتمهای روی را در درون سلولها دنبال کند و به دانشمندان در تشخیص نقایص زیست عصبی مدد رساند.
از ابزارهای در مقیاس نانو هم چنین می توان برای عرضه مؤثرتر داروها در نقاط موردنظر استفاده به عمل آورد. در آزمایشی که بتازگی به انجام رسیده نشان داده شده است که حمله به سلولهای سرطانی با استفاده از ذرات نانو 100برابر بازده عمل را افزایش می دهد. محققان امیدوارند در آینده ای نه چندان دور با استفاده از نانو تکنولوژی موفق شوند امور داخلی هر سلول را تحت کنترل خود درآورند. هم اکنون گامهای بلندی در این زمینه برداشته شده و به عنوان نمونه دانشمندان می توانند فعالیت پروتئینها و مولکول دی ان ای را در درون سلول کنترل کنند. به این ترتیب نانو تکنولوژی به محققان امکان می دهد تا اطلاعات خود را درباره سلولها یعنی اصلی ترین بخش سازنده بدن جانداران به بهترین وجه کامل سازند.
در پایان می توان گفت مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیرقابل پیش بینی تأثیر بگذارد.

طب و بدن انسان :

رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستمهای زنده را اداره می‌کند. یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی کامپیوتری، همگی به آن سمت درحال گرایش هستند.
نگرش‌های اخیر به سمت استفاده از ابزارها و سیستمهای نانوساختاری، پیشنهاد می‌دهد که فرآیند آزمایشگاهی کنونی توالی ژنی(genome seuencing) و تشخیص ابراز ژن(gene expression) را به‌نحو شگرفی با استفاده از سطوح و ابزارهای نانو ساختهnanofabricated) کاراتر بسازیم. افزایش یافتن قدرتمان برای ترسیم سرشت ژنتیکی یک فرد، روشهای شناسایی و درمان را دگرگون می‌کند.
فراتر از سهل‌شدن استفادة بهینه از دارو، نانوتکنولوژی می‌تواند فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو(Drug Delivery) تهیه کند، که به‌نحو حیرت‌انگیزی توان درمانی داروها را افزایش می‌دهد.
هم چنین افزایش قابلیت‌های نانوتکنولوژیکی، به‌طور خاص مطالعات پایه‌ا‌ی زیست‌شناسی و پاتولوژی سلولی را تقویت خواهدکرد. در نتیجة پیشرفت ابزارهای تحلیل‌گر جدید که قادر به شناسایی جهان نانومتر باشند، این امر بسیار متحمّل خواهدبود که بتوان خواص شیمیایی و مکانیکی سلولها (ازجمله فرآیندهایی مثل تقسیم سلولی و غیـره) را اندازه‌گیـری و تغییـر داد. این قابلیت‌ها تکمیل‌کنندة (و به شدّت پشتیبانی‌کننده) تکنیکهای مرسوم میانگین کلّی در علوم حیات هستند.
مواد زیست‌سازگاری با کارآیی بالا، از توانایی‌مان در کنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزی معدنی و آلی را مثل اجزای فعّال، می‌توان برای اعمال نقش تشخیصی (مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی‌سازی بکار می‌رود) درون سلولها وارد نمود.
در آخر افزایش توان محاسباتی بوسیلة نانوتکنولوژی، ترسیم وضعیت شبکه‌های ماکرومولکولی را در محیط‌های واقعی ممکن می‌سازد. اینگونه شبیه‌سازی‌ها برای بهبود قطعات کاشته‌شدة زیست‌سازگار در بدن و جهت فرآیند کشف دارو، الزامی خواهدبود.
یک پروندة همچنان مفتوح این خواهدبود که سیستم مراقبت‌های بهداشتی، چگونه با این تحوّلات فنّاوری، تغییر خواهدنمود؟
دوام‌پذیری منابع: کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک
نانوتکنولوژی چندان که ذکر شد، منجر به تغییرات شگرفی در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهدشد و پسآب و آلودگی را کاهش خواهدداد. همچنین فنّاوری‌های جدید، امکان بازیافت و استفادة مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهدکرد.

محیط زیست :

علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ا‌ی:
در درک مولکولی فرآیندهای مقیاس نانو که در طبیعت رخ می‌دهد
در ایجاد و درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق کنترل انتشار آلاینده‌ها
در توسعة فنّاوری‌های سبزجدید که محصولات جانبی ناخواستة کمتری دارند
ویا در جریانات و مناطق حاوی فاضلاب، داشته‌باشد.
لازم به ذکراست، نانوتکنولوژی توان حذف آلودگی‌های کوچک از منابع آبی (کمتر از 200 نانومتر) و هوا (زیر 20 نانومتر) و اندازه‌گیری و تخفیف مداوم آلودگی در مناطق بزرگتر را دارد.
به‌منظور شتاب‌گرفتن درک جامع از نقش زیست‌محیطی پدیده‌های در مقیاس نانو، لازم است دانشمندان و مهندسینی که خواص بنیادی نانوساختارها را بررسی می‌کنند، با کسانی که برای درک فرآیند پیچیدة محیط زیست تلاش می‌کنند، کار نمایند. نانوساختارهای مدل را می‌توان بررسی کرد، ولی در همة این موارد، بایستی تحقیقات را با توجّه به نحوة ارتباطش با محیط زیست واقعی در طبیعت، یا مصارف مفید زیست‌محیطی آن، تنظیم کرد. محیط زیست‌های تحقیقاتی محدود نیست و می‌تواند شامل مناطق مثل معادن اسیدی، سفره‌های زیرزمینی و یا مناطق قطبی باشد.
انرژی
:

نانوتکنولوژی به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ی می‌تواند کارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار دهد. چند فنّاوری جدید که بدون استفاده از نانوتکنولوژی ایجاد شده‌اند، ولی از نانوساختارها سود می‌برند، عبارتند از :
افزایش کارآیی تبدیل انرژی خورشیدی به انواع مفید انرژی
سلولهای سوختی بسیار کارا،ازجمله ذخیره‌سازی هیدروژن در نانولوله‌ها
یک برنامه‌ درازمدت در صنعت شیمیایی برای استفاده از مواد بلوری بعنوان تکیه‌گاه کاتالیستی، برای کاهش مصرف انرژی و آلودگی، کاتالیست‌هایی با قطر سوراخ کاملا تعریف‌شدة حدود 1 نانومتر را نتیجه داده‌است. کاربرد این مواد، اساس یک صنعت بالغ بر 30 میلیارددلار در سال در زمان حال را تشکیل می‌دهد (صفحة 84، NNI: The Initiative and Its Implementation Plan).
MCM-41 مادة نیمه‌متخلخل منظّمی است که صنعت نفت آن را ساخته‌است. (این ماده بانام تک‌لایه‌های خود چیدمان روی تکیه‌گاههای نیمه‌متخلخل (SAMMS) نیز شناخته می‌شود.) این ماده با قطر سوراخ 10 الی 100 نانومتر هم‌اکنون بطور وسیعی برای حذف آلودگی‌های فوق‌العاده کوچک استفاده می‌شود (رجوع کنید به کار انجام‌شده در آزمایشگاه ملّی Pacific Northwest در نشریة Nanotechnology Research Direction ، سال 2000، صفحات 218-216).
شرکتهای مواد شیمیایی زیادی، مواد پلیمری تقویت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنة اتومبیلها شود. استفاده گستردة این نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند در مدّت عمر کاری خودروهایی که در یکسال تولید می‌شوند، 5/1 میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرف بنزین به‌همراه داشته‌باشد؛ که بدین طریق سالانه بالغ بر 5 میلیارد کیلوگرم از انتشار دی‌اکسیدکربن کاسته خواهدشد.
انتظار می‌رود تغییرات عمده‌ا‌ی در فنّاوری روشنایی در 10 سال آینده رخ دهد. می‌توان نیمه‌هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانی (LEDها) جهت روشنایی را به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید کرد. در ایالات متحده، تقریبا20% کل برق تولیدی، صرف روشنایی (چه لامپهای التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می‌شود. در 10 تا 15 سال مطابق پیش‌بینی‌ها، پیشرفتهایی از این دست می‌تواند مصرف جهانی را بیش از 10% کاهش دهد که 100 میلیارددلار در سال صرفه‌جویی و 200 میلیون تن کاهش انتشار کربن را به‌همراه خواهدداشت (صفحات 93-92، NNI: The Initiative and Its Implementation Plan).
جایگزینی کربن‌بلاک در تایرها با نانوذرات تشکیل‌شده از بتونه‌ها و پلیمرهای معدنی، فنّاوری جدیدی است که به تولید تایرهای ضد آب و سازگار با محیط‌زیست منتهی می‌شود.

آب :

جمعیت جهان در حال افزایش و منابع آب آشامیدنی در حال کاهش است. سازمان ملل پیش‌بینی می‌کند که در سال 2025، 48 کشور جهان (معادل 32% جمعیت جهان) دچار کمبود آب آشامیدنی باشند (صفحة 95، NNI: The Initiative and Its Implementation Plan). تخلیص و نمک‌زدایی آب از زمینه‌های مورد توجّه در دفاع پیشگیرانه و امنیت زیست‌محیطی است، چراکه در سطح جهان ممکن است در آینده با مشکل کمبود آب مواجه شویم. استفاده از آب شرب با دو برابر سرعت افزایش جمعیت و کمبود حاصله –که بر اثر آلودگی نیز تشدید می‌شود- افزایش می‌یابد. دستگاههایی به کمک نانوتکنولوژی ساخته شده‌اند، که آب دریا را با انرژی 10 برابر کمتر از دستگاه هنرمندانه اسمز معکوس و لااقل 100 برابر کمتر از تقطیر، نمک‌زدایی می‌کنند.هم اکنون تجربیاتی که این تخمین‌ها را پشتیبانی ماند.

کشاورزی :

نانوتکنولوژی مستقیما" از چند طریق در پیشرفت کشاورزی سهیم خواهدبود :
مواد شیمیایی زیست تخریب‌پذیر، که برای تغذیة گیاه یا حفظ آن در برابر حشرات به شکل مولکولی طرّاحی شده‌اند.
ارتقای ژنتیکی گیاهان و حیوانات.
انتقال ژنها و دارو به حیوانات.
فنّاوریهای تست DNA از نوع نانوآرایه‌ا‌ی، به یک دانشمند، مثلا" این امکان را می‌دهد که بفهمد در یک گیاه در صورت مواجهه با تنش شوری یا خشکسالی، چه ژنی ابراز می‌شود.
کاربردهای نانوتکنولوژی در کشاورزی تازه شروع به بررسی شده‌است.

اکتشافات فضایی :

محدودیت‌های شدید سوخت برای حمل بار به مدار زمین و ماورای آن، و اشتیاق فرستادن فضاپیما برای مأموریتهای طولانی به مناطق دور از خورشید (که انرژی خورشیدی به شدّت ناچیز است)، کاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفی را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاری، امید حل این مشکل را بوجود آورده‌است.
"نانوساختن"(nanofabrication) هم چنین در طرّاحی و ساخت مواد سبک‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنیاز برای هواپیماها، راکت‌ها، ایستگاههای فضایی و سکّوهای اکتشافی سیّاره‌ا‌ی یا خورشیدی، تعیین‌کننده است.
هم چنین استفادة روزافزون از سیستمهای کوچک‌شدة تمام خودکار، منجر به پیشرفتهای شگرفی در فنّاوری ساخت و تولید خواهدشد. این مسأله با نظر به اینکه محیط فضا، نیروی جاذبة کم و خلأ بالا دارد، موجب توسعة نانوساختارها و سیستمهای نانو –که در زمین ساختنشان ممکن نیست- در فضا خواهدشد.

امنیت ملّی :

مصارف دفاعی عبارتند از :
تفوّق پی‌درپی اطّلاعاتی از طریق نانوالکترونیک پیشرفته بعنوان یک قابلیت مهم نظامی
امکان آموزش مؤثّر تر نیرو، به کمک سیستمهای واقعیت مجازی پیچیده‌تر حاصله از الکترونیک نانوساختاری
استفادة بیشتر از اتوماسیون و رباتیک پیشرفته برای جبران کاهش نیروی انسانی نظامی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارآیی خودروهای نظامی
دستیابی به کارآیی بالاتر (وزن کمتر و قدرت بیشتر) موردنیاز در صحنه‌های نظامی و در عین‌حال تعداد دفعات نقص فنّی کمتر و هزینة کمتر در عمر کاری وسیلة نظامی
پیشرفت لازم در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت عوامل شیمیایی، زیستی و هسته‌ا‌ی
بهبود طرّاحی در سیستمهای مورد استفاده در کنترل و مدیریت عدم تکثیر سلاحهای هسته‌ا‌ی
تلفیق ابزارهای نانو و میکرومکانیکی جهت کنترل سیستمهای دفاع هسته‌ا‌ی
در بسیاری موارد، فرصتهای اقتصادی و نظامی مکمّل هم هستند. کاربردهای درازمدت و شدید نانوتکنولوژی در زمینه‌های دیگر، پشتیبانی کننده امنیت ملّی است و بالعکس.

حرکت به سمت بازار :

از آنجا که اقتصاددانان هنوز بطور واقعی تحقیق روی نانوتکنولوژی را آغاز نکرده‌اند، دیدگاههایشان تا حدّی غیرقطعی و بر مبنای تجربة فنّاوری‌های پیشین است. الگوی متداول اینست که کاربردهای جدید، ابتدا گرانتر از فنّاوریهای موجود، ولی با کارآیی بهتر خواهدبود. با این حال، فنّاوری‌های کاملا" جدید مثل تولید مواد شیمیایی برای تولید انبوه مدارات نانوالکترونیک در مقایسه با روشهای فعلی لیتوگرافی میکروالکترونیک می‌تواند ارزانتر هم باشد. رویهم‌رفته نانوتکنولوژی مزایای اساسی چون کوچکتر، سریعتر، قوی‌تر، ایمن‌تر و مطمئن‌ترشدن را عرضه می‌کند. در چنین زمانی، نیاز به سرمایه‌گذاری روی تجهیزات تولیدی جدید و به میزبانی صنایع کمکی‌ا‌ی که مواد خام، اجزاء و ماشینهای ساخت را تأمین می‌کنند، خواهدبود. از آنجا که دستیابی به محاسبات اقتصادی مقیاسهای تولیدی بزرگ و بهبود اکثر روشهای ساخت کارا، مستلزم زمان خواهدبود؛ به‌نظر می‌رسد قیمتها در ابتدا تا حدّی بالا باشد.
به این دلیل، اجناس و خدمات نانوتکنولوژیکی احتمالا" ابتدا به بازارهایی که کیفیت به‌طور خاصی مهم است و قیمت از درجة دوم اهمیت برخوردار است، راه خواهدیافت؛ مثل مصارف پزشکی و اکتشافات فضایی. تجربة کسب‌شده در این زمینه، تردیدهای فنّی و تولیدی را پایین آورده و عرضة این فنّاوری‌ها را به موقعیت بازار، ممکن می‌سازد. مشابها" در بخش خصوصی، انتقال فنّاوری احتمالا" از سمت موارد متکی بر کیفیت (مثل داروسازی) به موارد متکی بر قیمت (مثل کشاورزی) خواهدبود. با رشدکردن فنّاوری، قیمت کاهش می‌یابد و در نتیجه بازار گسترش پیدا می‌کند، حتّی در جاهایی که کارآیی تعیین‌کننده نیست.
جایگزینی یک فنّاوری با یک نوع جدید از آن، طبعا" هم آهسته و هم ناکامل است. این جایگزینی به آن اندازه که نانوتکنولوژی حوزة فنّی خود را گسترش دهد و احتمالا" قیمت خود را کاهش دهد، شتاب خواهدگرفت. علاوه بر این، نانوتکنولوژی احتمالا" به صورت یک نتیجة قطعی ولی ثانویه، موجب ابتکاراتی در فنّاوری‌های قدیمی برای قابل رقابت‌ترکردن نیز خواهدشد؛ گسترش و اثر نانوتکنولوژی به‌طور جزئی تابع پیشرفتهای فنّاوری‌های مکمّل و وجود شبکه‌ا‌ی از مصرف‌کنندگان خواهدبود. صنایعی کاملا" جدید (و دانشمندان وتکنیسین‌هایی کارآموخته برای تأمین نیروی انسانی آنها) بایستی بوجود آید. در این مسیر، موانع زیادی خواهدبود که راه‌کارهای معمولی تجاری قادر به فائق‌آمدن بر آنها نخواهدبود. دولت در این بین، نقشی مهم در سرمایه‌گذاری در تحقیقات درازمدت، پرخطر و دارای دستاوردهای بالا دارد، که برای ایجاد این صنایع جدید و اطمینان‌یافتن از سازگاری آنها با مقاصد اجتماعی وسیع‌تر، الزامی خواهد بود.
حمایت فدرال از طرح پیشگامی ملّی نانوتکنولوژی برای تواناسازی ایالات متحده به بهره‌گیری از مزایای این فنّاوری راهبردی و باقی‌ماندن در صحنة رقابت تجاری جهانی، در آینده لازم است. برنامه‌های تحقیقاتی فشرده روی نانوتکنولوژی در دیگر کشورهای صنعتی شروع شده‌است. هم اکنون:
ایالات متحده، رهبری جنبه‌های سنتزی، مواد شیمیایی و زیستی را بر عهده دارد؛ ولی در تحقیقات روی نانوابزارها و تولید آنها، مهندسی فوق‌العاده ظریف، سرامیک‌ها و دیگر مواد ساختمانی، عقب افتاده است
ژاپن در نانوابزارها و نانوساختارهای مرکب جلو است
و اروپا در مخلوطهای معلّق، روکش‌ها و ابزارهای جدید قوی می‌باشد.
3- نانوتکنولوژی و برهم‌کنش‌های اجتماعی

پیامدهای اجتماعی علوم و فنّاوری نانو

پیامدهای اجتماعی علوم و فنّاوری نانو
1- مقدّمه

هم‌اکنون انقلابی در علوم و فنّاوری به‌خاطر توانایی‌های جدیدشکل‌گرفته برای اندازه‌گیری دست‌کاری و نظم‌بخشیدن مواد در مقیاس نانومتر 1 تا 100 میلیاردیم متر- در حال وقوع است. در مقیاس نانو، فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی، علم مواد و مهندسی به سمت مبانی و ابزارهای واحدی همگرا می‌شود. بنابراین پیشرفت در این علوم، یک اثر بسیار دوردست خواهدداشت.
مقیاس نانو نه فقط یک گام به سمت کوچک‌سازی، که مقیاسی ذاتا&•uot; متفاوت است. بر اثر مکانیک کوانتومی، محدودیت ماده در ساختارهای کوچک، نسبت سطح به حجم زیاد و دیگر خواص، پدیده‌ها و جریانات منحصربه‌فرد، رفتار جدیدی رخ می‌نماید. بسیاری از تئوریهای کنونی ما برای مقیاس میکرومتر در ابعاد نانومتر دارای وضع وخیمی است. این تئوریهای کنونی برای توصیف پدیده‌های جدید در مقیاس نانو ناکارآمد است.
هرچه دانش در مورد علوم نانو در سطح جهان افزایش می‌یابد، بیشتر آشکار می‌شود که این ترقّی، علمی بنیادی است. در این تحوّل، تغییرات عظیمی صورت خواهدگرفت تا مواد، وسایل و سیستمهای ناشناخته، ساخته‌شوند. خواص و عملکرد بدیع مقیاس نانو را می‌توان با کنترل مواد در بلوک‌های ساختمانی‌اش، اعم از اتم، مولکول و نانوساختار بدست آورد. نانوتکنولوژی عبارتست از گرد‌آوری این نانوساختارها در مواد، سیستم‌ها و معماریهای بزرگتر- البتّه در این سیستم‌های در مقیاس بزرگ، کنترل و ساخت هم چنان در مقیاس نانو باقی می‌ماند.
امروز نانوتکنولوژی در طفولیت خود به ‌سر می‌برد، چون تنها می‌توان ساختارهای ابتدایی این مقیاس را با مقداری دقّت عمل ساخت. با این حال، دگرگونی هایی پیش‌بینی شده‌است؛ ازجمله: چندین برابرشدن کارآیی کامپیوتر، بازسازی عضو انسان از روی بافت مهندسی‌شده، مواد (طرّاح) که از چیدن اتمها و مولکولها مستقیما; ساخته می‌شود و ظهور پدیده‌های جدید در شیمی و فیزیک.
نانوتکنولوژی ذهن دانشمندان، مهندسین و اقتصاددانان را تسخیر کرده‌است و این علاوه بر انفجار کشفیات در مقیاس نانو، به دلیل پیامدهای اجتماعی بالقوّة آن نیز هست. مطابق بخشنامه‌ا‌ی که از کاخ سفید (از ادارة سیاستگزاری علوم و تکنولوژی و ادارة مدیریت و بودجه) در پاییز 2000 به تمام ادارات دولتی فدرال فرستاده شده‌است، نانوتکنولوژی در صدر لیست رشته‌های نوظهور تحقیق و توسعه در آمریکا قرار دارد. برنامة پیشگامی ملّی نانوتکنولوژی مصوب نوامبر 2000 کنگره، مجموع 422 میلیون‌دلار را برای 6 وزارتخانه و سازمان دربرداشته‌است.
نانوتکنولوژی به‌خاطر کنترل مواد در مقیاس نانو جهت مراقبت‌های بهداشتی، محیط زیست، حفظ منابع و تقریبا تمام صنایع مورد توجّه قرار گرفته‌است. شکّی نیست که پیامدهای گسترده‌تر انقلاب علوم و فنّاوری نانو برای جامعه بسیار عمیق خواهدبود.

برنامة پیشگامی ملّی نانوتکنولوژی :

برنامة پیشگامی ملّی نانوتکنولوژی (NNI, http://nano.gov) یک تلاش چندسازمانه درون دولت آمریکاست، که از برنامه گستردة دولت فدرال در تحقیقات مقیاس نانو در زمینه‌های مواد، فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی پشتیبانی می‌کند.
این برنامه بطور صریح به دنبال ایجاد فرصت‌هایی برای کار میان‌رشته‌ا‌ی است که همة این رشته‌های سنتی را گردهم می‌آورد. NNI :
به طی‌کردن تحقیقات بنیادی در علوم و مهندسی نانو سرعت خواهدبخشید
دانش موردنیاز را برای ابتکارات تکنولوژیکی فراهم خواهدساخت.
نیروی کار لازم را برای اکتشاف در این علم آموزش خواهدداد.
و پایه‌ا‌ی علمی برای تولید تجاری آینده حاصل خواهدکرد.
تحوّلات بالقوه‌ا‌ی در مواردی مثل مواد، ساخت و تولید، داروسازی و مراقبت‌های بهداشتی، محیط زیست و انرژی، بیوتکنولوژی و کشاورزی، الکترونیک و فنّاوری اطّلاع‌رسانی و امنیت ملّی، انتظار می‌رود. تأثیر نانوتکنولوژی بر روی بهداشت، ثروت و استانداردهای زندگی برای مردم این قرن جدید، حداقل به اندازة تأثیر مجموع میکروالکترونیک، تصویربرداری پزشکی، مهندسی به کمک کامپیوتر(CAD) و پلیمرهای ساختة دست بشر در قرن گذشته، خواهدبود.
NNI برای پنج فعّالیّت گسترده برنامه‌ریزی شده‌است:
مطالعات بنیادی
چالش‌های عمده
مراکز و شبکه‌های برتر
زیرساخت‌های تحقیقاتی
و پیامدهای اجتماعی و نیروی کار;
تحت آخرین عنوان، تأثیر نانوتکنولوژی روی جامعه –از نظر قانونی، اخلاقی، اجتماعی، اقتصادی و پرورش نیروی کار- به‌منظور کمک به شناسایی نگرانی‌های اجتماعی و راههای منتهی به آنها، بررسی می‌شود. با شروع‌شدن NNI، فرصتی استثنایی برای گردآوری مطالعات و مباحثات اجتماعی و بهره‌گیری از مطالعات اجتماعی بعنوان بخش مرکزی استراتژی سرمایه‌گذاری NNI، بوجود آمده‌است.
کارگاه آموزشی NSET در مورد;پیامدهای اجتماعی علوم و فنّاوری نانو: مطالعه روی پیامدهای اجتماعی، موفقیت NNI را تسریع خواهدکرد و به ما کمک می‌کند تا زودتر، بهتر و مطمئن‌تر از مزایای این فنّاوری جدید، بهره‌مند شویم. در این راستا، زیرکمیتة علوم، مهندسی وفنّاوری نانو (NSET ) وابسته به کمیتة تکنولوژی (CT) وابسته به مجمع ملّی علوم و تکنولوژی (NSTC) –که بعنوان یک گروه بین سازمانی، NNI را هماهنگ می‌سازد- در 28 و 29 سپتامبر 2000، مسؤولیت کارگاهی آموزشی با موضوع پیامدهای اجتماعی علوم و فنّاوری نانورا در مؤسّسة ملّی علوم بر عهده گرفت. این کارگاه آموزشی، محقّقین نانوتکنولوژی، دانشمندان علوم اجتماعی و سیاستگزارانی به نمایندگی از دانشگاه، دولت و بخش خصوصی را برای 4 هدف زیر گردهم آورد :
بازبینی مطالعات جاری روی پیامدهای اجتماعی نانوتکنولوژی (آموزشی، فنّی، اقتصادی، پزشکی، زیست‌محیطی، اخلاقی، قانونی، فرهنگی و غیره).
شناخت روشهای تحقیق و ارزیابی برای مطالعات آیندة پیامدهای اجتماعی.
ارائة دورنماهایی از کوتاه‌مدت (3 تا 5 سال)، میان‌مدت (5 تا 20 سال) و درازمدت (بیش از 20 سال) و راههای گوناگون رسیدن به آنها.
پیشنهاد زمینه‌هایی برای سرمایه‌گذاری تحقیقاتی و بهبود آموزش.
این گزارش به مواردی بسیار گسترده‌تر از علوم و مهندسی، مثل نحوة تغییر جامعه توسط نانوتکنولوژی و اقدامات لازم برای آمادگی برای این تحوّل، اشاره دارد. نتیجه‌گیری و پیشنهادات این گزارش، مبنایی برای افراد درگیر در NNI و عموم مردم برای توجّه به پیامدهای آیندة اجتماعی ‌است.
بخش 2 تا 5 این گزارش، نتیجه‌گیری و پیشنهادات بدست‌آمده از کارگاه آموزشی را نشان می‌دهد. اظهارنظرهای شرکت‌کنندگان در مورد پیامدهای اجتماعی در بخش 6 آمده‌است. لیست شرکت‌کنندگان و کمک‌کنندگان به این گزارش، در;ضمیمة الف و سخنان تأییدکننده شخصیّتها در مورد NNI به‌طور انتخابی درضمیمة بوجود دارد.

اهداف نانوتکنولوژی

علوم و مهندسی نانو، منجر به فهم بهتر طبیعت، پیشرفت در تحقیقات و آموزش پایه‌ا‌ی و تغییرات عمده‌ا‌ی در تولید صنعتی، اقتصاد، بهداشت، مدیریت زیست‌محیطی و حفظ منابع خواهدشد. مثالهای نویدبخشی از نانوتکنولوژی که در 10 تا 15 سال آینده، یک بازار جهانی بالای 1000 میلیارددلار در سال خواهدداشت، در ذیل می‌آید :
تولید صنعتی : انتظار می‌رود که به محض این که علوم نانو موجبات درک پدیده‌های نانو، و مهندسی نانو ابزارهای لازم را تدارک ببینند، مقیاس نانومتر به یک مقیاس طولی بسیار کارا در تولید صنعتی تبدیل شود.و موادی با کارآیی بالا و خواص و کارکرد منحصربه‌فرد تولید خواهندشد که شیمی مرسوم قادر به ساختشان نیست. تخمین زده می‌شود در10 سال آینده، مواد وفرآیندهای نانوساختاری، بازاری در حد 340 میلیارددلار داشته‌باشند (مؤسّسة تحقیقاتی هیتاچی، مجلة Personal Communication ، سال 2001).
الکترونیک : تخمین زده شده‌است که نانوتکنولوژی سالانه 300 میلیارددلار برای صنعت نیمه‌هادی و مقدار مشابهی برای مدارات مجتمع (IC) در 10 تا 15 سال آینده به‌همراه داشته‌باشد (صفحة 74 و 75 همین گزارش).
مراقبت‌های بهداشتی پیشرفته : نانوتکنولوژی به افزایش طول عمر، کیفیت زندگی و افزایش مهارتهای بدنی کمک می‌کند.
داروها : حدود نصف کل تولید دارو در آینده متکی بر نانوتکنولوژی خواهدبود؛ بیش از 180 میلیارددلار در سال در 10 تا 15 سال آتی (E. Cooper, Elan از شرکت Nanosystems ، مجلة Personal Communication ، سال 2000).
کارخانجات مواد شیمیایی : کاتالیست‌های نانوساختاری در صنایع فرآوری نفت و مواد شیمیایی کاربرد دارند، با یک تخمین سالانة 100 میلیارددلار در 10 تا 15 سال آتی (با فرض سابقة افزایش حدود 10% از 30 میلیارددلار موجود در سال 1999).
حمل‌ونقل : نانومواد و نانوالکترونیک، خودروهایی سبک‌تر، سریعتر و ایمن‌تر؛ و جاده‌ها، پل‌ها، باندهای پرواز، خطوط لوله و خطوط ریلی بادوام‌تر، مطمئن‌تر و ارزان‌تری ایجاد خواهدکرد. پیش‌بینی می‌شود تنها محصولات هوافضای حاصل از نانوتکنولوژی در 10 سال آینده، سالانه بازاری 70 میلیارددلاری داشته‌باشد (مؤسّسة تحقیقاتی هیتاچی، مجلة Personal Communication ، سال 2001).

دوام‌پذیری منابع : نانوتکنولوژی:

بهره‌وری کشاورزی را برای یک جمعیت بیشتر، بالا می‌برد.
فیلتراسیون و نمک‌زدایی آب را اقتصادی‌تر می‌نماید.
استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی، مثل تبدیل انرژی خورشیدی بسیار کارا را عملی می‌سازد
و در نتیجة این کارها، نیاز به منابع کمیاب کاهش می‌یابد و با حذف آلودگی، محیط زیست تمیزتر می‌شود. فی‌المثل پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد طی 10 الی 15 سال، نانوتکنولوژی در امر روشنایی به پیشرفتهایی دست خواهدیافت که می‌تواند مصرف جهانی انرژی را تا بیش از 10% کاهش دهد،که 100 میلیارددلار صرفه‌جویی و 200 میلیون‌تن کاهش انتشار کربن (گازهای گلخانه‌ا‌ی) را به‌همراه خواهدداشت. (صفحة 93، NNI: The Initiative and Its Implementation Plan)

آگاهی و فهم علمی نسبت به طبیعت :

مطالعة نظامهای با مقیاس نانو، نوید رسیدن به پیشرفتهای ذاتا جدید را در علوم و مهندسی و در درک ما از نظامهای زیستی، زیست‌محیطی و سیاره‌ا‌ی می‌دهد. هم چنین تصوّرات علمی ما را به سمت تحقیقات اصیل و میان‌رشته‌ا‌ی سوق خواهدداد. علوم نانو، جبهه‌های نامکشوف علم و مهندسی هستند و یکی از هیجان‌انگیزترین فرصت‌ها را برای نوآوری در فنّاوری ارائه می‌دهند.
نانوتکنولوژی توان ساخت محصولات با کارآیی فوق‌العاده بالا را دارد،که این امر نیازمند فهم مقدّماتی راههای کنترل و دست‌کاری ماده در مقیاس نانومتر و بکارگیری نانوساختارها و نانوفرآیندها در ابتکارات تکنولوژیکی خواهدبود ودر آن هنگام که به صورت مولّد فنّاوری درآید، در هستة رقابت‌های فشردة بین‌المللی خواهدبود.
انتظار می‌رود نانوتکنولوژی نیروی غالب در جامعة ما در دهه‌های آتی باشد. یورشهای تجاری گذشته در صنایع هاردیسک، روکش‌ها، عکاسی و داروسازی، نشان داده‌است که چگونه تحوّلات علمی بدین شکل می‌تواند با تغییر الگوهای تولید، تجارتهای چند میلیارددلاری را زیرورو سازد. با این حال، پیش از عملی‌شدن توان نانوتکنولوژی، مشکلات طاقت‌فرسایی در درک بنیانی نظامها در این مقیاس باقی خواهدماند.
امروز نانوتکنولوژی هنوز در طفولیتش است و فقط می‌توان نانوساختارهای ابتدایی را با قدری تلاش و دقّت ساخت. دانش اتمها و مولکولهای ساده، و دانش مواد از میکروساختارها تا مقیاس‌های بزرگتر بدست آمده‌است. چالش باقیماندة مربوط به مقیاس نانو، تقریبا به اندازة قطر 1 تا 100 مولکول است، تا بتوان خواص بنیادی ماده را تعیین و روی آن کار مهندسی انجام داد. بر پایة توانایی‌های جدیدا کسب‌شده در اندازه‌گیری، دست‌کاری و سازماندهی ماده در این مقیاس، انقلابی در علوم و فنّاوری به راه افتاده‌است. ساختمانهای نظم‌یافتة اخیرا کشف‌شده، نقاط عطفی علمی هستند که به پیشرفتهایی در آینده، اشاره دارند؛ مثلاْ به موارد کلیدی زیر می‌توان اشاره کرد:
نانولو‌له‌های کربن
موتورهای مولکولی
چیدمان‌های برپایه DNA
نقاط کوانتومی
سوئیچ‌های مولکولی
نانوتکنولوژی فقط یک گام دیگر به سمت کوچک‌سازی نیست، بلکه مقیاسی ذاتا متفاوت است. این رفتار نو، نتیجة مکانیک کوانتومی، محدودیت ماده در ساختمانهای کوچک، سطوح تماس بزرگ و دیگر خواص، پدیده‌ها و جریانات منحصربه‌فرد است. بسیاری از تئوریهای کنونی ماده در مقیاس میکرومتر، در نانومتر وضع وخیمی دارند و قادر به توصیف پدیده‌های مقیاس نانو نیستند.
علوم نانو، یک عنصر اساسی در درک بهتر طبیعت در دهه‌های آتی خواهدبود. ازجمله موارد مهم در آینده، هم کاریهای تحقیقاتی میان‌رشته‌ا‌ی بزرگتر، آموزش و پرورش خاص و انتقال ایده‌ها و افراد به صنعت خواهدبود.

تولید، مواد و محصولات صنعتی :

مزایای نانوتکنولوژی چندان که در ذیل می‌آید، گسترده‌است:
نانوتکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد و ابزارهایی خواهدشد. امکان سنتز بلوک‌های ساختمانی نانو با اندازه و ترکیب به دقّت کنترل‌شده و سپس چیدن آنها در ساختارهای بزرگتر، که دارای خواص و کارکرد منحصربه‌فرد باشند، انقلابی در مواد و فرآیندهای تولید آنها، ایجاد می‌کند. محقّقین قادر به ایجاد ساختارهایی از مواد خواهندشد که در طبیعت نبوده و شیمی مرسوم نیز قادر به ایجادشان نبوده‌است. برخی از مزایای نانوساختارها عبارتست از:
مواد سبک‌تر، قوی‌تر و قابل برنامه‌ریزی
کاهش هزینة عمر کاری از طریق کاهش دفعات نقص فنّی
ابزارهایی نوین بر پایة اصول و معماری جدید
بکارگیری کارخانجات مولکولی یا خوشه‌ا‌ی که مزیّت مونتاژ مواد در سطح نانو برای هدفی مشخّص را دارند.
انجمن صنعت نیمه‌هادی (SIA) ، نقشه‌ا‌ی برای پیشرفتهای متوالی در کوچک‌سازی، سرعت و کاهش توان مصرفی در وسایل پردازش اطّلاعات – سنسورهای دریافت سیگنال، ابزارهای منطقی برای پردازش، ابزارهای ذخیره‌سازی برای حافظه، نمایشگرها برای نمایش و ابزارهای انتقال داده برای ارتباطات- ترسیم نموده‌است. نقشة SIA آیندة نانوالکترونیک و فنّاوری کامپیوتر را تا حدود 2010 و ساختارهای 1/0 میکرونی (100 نانومتر)، یعنی آستانة ایجاد ابزارهای نانوساختاری کامل، پیش‌بینی کرده‌است. از آنجا که اصول، روشهای ساخت و فنون لازم برای گردآوری ابزارها درون سیستمهای نانو غالبا ناشناخته‌است، این نقشه پیش از رسیدن به ابزارهای نانوساختاری واقعی خاتمه می‌یابد. به‌نظر می‌رسد که موارد جدیدی مثل رایانه‌های شیمیایی، بیومولکولی و کوانتومی که بر پایة پدیده‌ها و ساختارهای نانو هستند، بروز پیداکنند.
بلوکهای ساختمانی حیات – پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها، کربوهیدراتها و تقلیدگرهای غیرزیستی(non-biological mimics) آنها- مثالهایی از مواد دارای خواص منحصربه‌فرد می‌باشند، که این خواص تابعی از اندازه، درجة بازشدگی(folding)، و الگویشان در مقیاس نانوست. بیوسنتز و بیوفرآوری، راههای کلا جدیدی برای ساخت محصولات شیمیایی و دارویی ارایه می‌دهند. گردهم‌آوری بلوک‌های ساختمانی زیستی به شکل مواد و ابزارهای مصنوعی، خواص موردنظر مواد را با کارکردهای زیستی تلفیق می‌کند. سیستمهای زیستی، تحقیقات وسیعی را در چندین رشته می‌طلبند. مثلا رشتة پرفعّالیّت شیمی تقلیدگرهای زیستی، بر این اساس است.

نانوفناوری و پدیده های فیزیکی

نانوفناوری و پدیده های فیزیکی
حتماً تاکنون پیش آمده است که سنگی را به درون دریاچه ای مملو از آب پرتاب کرده یا انداخته باشید.
بیایید امتحان کنیم. لیوانی را پر از آب کنید و روی میز قرار دهید. حال تیله ای را به آرامی درون آب بیندازید. ملاحظه می کنید که تیله در هنگام برخورد با سطح آب سبب پاشیده شدن آب به اطراف می شود. به عبارتی، تیله با ایجاد صدای (پولوپ) آب را می شکافد و وارد آن می شود. دوباره این کار را با جسمی دیگر امتحان کنید. خواهید دید که شکل پاشیده شدن آب به اطراف متفاوت خواهد بود؛ و حتی اگر با دوربینی حرفه ای از این صحنه ها فیلمبرداری کنید، متوجه خواهید شد که حتی دو شیء یکسان و هم وزن و همجنس را نمی توانید پیدا کنید که به طور یکسان آب را به اطراف پراکنده سازند.
دانشمندان دانشگاه (کلودبرنارد لئون) در فرانسه در خصوص این پدیده پیچیده مطالعاتی انجام داده اند. آنها در پی یافتن پاسخ این سؤال اند که چرا حتی در حالتی که دو گوی هم اندازه و همشکل و همجنس باشند، باز هم شکل پاشیده شده آب متفاوت است. آنها دریافتند که رفتار ملکولی سطح گویها- اینکه آنها آب را جذب یا دفع می کنند - متفاوت است.
این گروه تحقیقاتی آزمایش را با گویهایی از جنس آلومینیوم و فولاد و شیشه تکرار کردند تا گویی را پیدا کنند که بیشترین خاصیت آبدوستی را داشته باشد. پس از انتخاب گوی مناسب (گوی شیشه ای)، گوی را با پراکسید ئیدروژن و اسید سولفوریک و الکل تمیز کردند و آزمایش را انجام دادند. در این حالت، گلوله به آرامی درون آب افتاد و سپس گوی یکسان دیگری را با کمک نانو لایه ای از ماده آبگریز به نام (سیلان) که تنها به اندازه یک ملکول ضخامت داشت پوشش دادند و آزمایش را تکرار کردند. در این حالت، گوی در هنگام برخورد بشدت آب را به اطراف پاشید. آنها علت این اختلاف را این گونه شرح می دهند: ملکولهای آبگریز سبب می شوند تا هنگام باز شدن ملکولهای آب از یکدیگر حباب هوا ایجاد شود که سبب پاشیده شدن آب به اطراف می شود؛ در حالی که ملکولهای آبدوست شیشه سبب می شوند تا حباب هوا بین سطح ملکولهای شیشه و ملکولهای آب ایجاد نشود. بنابراین، گوی به آرامی و بدون پاشیدن آب به اطراف وارد آب می شود. بنابراین، نانولایه از ایجاد حباب هوا جلوگیری می کند.
یافته های این گروه آزمایشی ثابت می کند که در کاستن از شدت پاشش آب به اطراف عامل سرعت نیز ممکن است مؤثر باشد؛ به گونه ای که هر چه سرعت ورود جسم به آب بیشتر باشد فرصت کمتری برای ایجاد حباب هوا و در نتیجه پاشیده شدن آب به اطراف وجود خواهد داشت.
خوب حالا که دلیل آن را متوجه شدیم، بیایید این کار را با اجسام مختلف امتحان کنیم. فراموش نکنیم که هر چه ملکولهای جسم آبگریزتر باشد آب بیشتری به اطراف پخش می شود.
مواظب باشید خیس نشوید.
برداشتی از مجله Nature Physics،
نقل از تله تکس
به نقل از http://cph-theory.persiangig.ir