فن‌آوري كه دنيا را متحول مي‌كند

جهان امروز بر خلاف دنياي ديروز که تمام توجهش به صنايعي چون نفت و انرژي بود، به سمت فن آوري اطلاعات، مواد جديد، بيوتکنولوژي، نانوتکنولوژي و الکترونيک گرايش پيدا کرده است. با توجه به اينکه عمر صنايعي چون نفت روزي به پايان مي‌رسد سرمايه‌گذاري در بخش علم و فن‌آوري توجيه قانع کننده‌اي پيدا مي‌کند.

فن‌آوري نانو از هم‌پوشی علوم فيزيك، شيمي و زيست شناسي بوجود آمده است.

اين فن‌آوري مانند هر فن می‌تواند تغييرات شگرفي در زندگي بشر به‌وجود آورد از جمله در محيط‌زيست او.تاثيرات مستقيم و غير مستقيم فن‌آوري نانو بر محيط زيست از جنبه‌هاي مختلف قابل بررسي است.

در حال حاضر مي‌توان موارد متعددي از كاربرد موادنانوساختاري در حفظ محيط‌زيست از قبيل نانو فيلترها (براي تصفيه پسابهاي صنعتي)، نانوپودرها(براي تصفيه گازهاي آلاينده خروجي از خودروها و واحدهاي صنعتي) و نانو تيوب‌ها (براي ذخيره‌سازي سوخت كاملا تميز هيدروژن ) را برشمرد.

امروزه نانوتكنولوژي و درك قابليت‌هاي عظيم اين فن‌آوري متحول كننده، موجب سازماندهي و تدوين برنامه‌هاي ملي فراواني در بسياري از كشورهاي جهان شده است. تدوين اين برنامه‌ها عمدتا به منظور بهره‌گيري هر چه بيشتر از قابليت‌هاي نانوتكنولوژي و عقب نماندن كشورها از مسير تحولات سريع و دستاوردهاي رو به رشد اين فن‌آوري صورت پذيرفته است.

اين علم با كنترل مواد در مقياس مولكولي، گشايش اسرار طبيعت در تمام عرصه‌ها از مهندسي تا پزشكي را نويد مي‌دهد. نانو تکنولوژي در جهاني بسيار کوچک کنترل مي‌شود و هدف آن ساخت اشياي اتم به اتم، مولکول به مولکول و با يک رويکرد از پايين به بالاست، راهي که طبيعت ميليونها سال است انجام مي‌دهد. بسياري از خواص يك ماده از قبيل رنگ، استحكام و شكنندگي قابل كنترل مي‌‌شود. امكان تهيه مصالح مناسب و با ويژگي‌هاي مورد نظر در بخش‌هاي مختلف ساختمان و تاسيسات و تجهيزات سرمايي و گرمايي وابسته به آن با توجه به نيازها و خواسته‌هاي ما در جلوگيری از هدر رفتن انرژی و كاهش مصرف انرژي (بصورت مستقيم و غير مستقيم) نقش بسزايي خواهد داشت.

آشنايي با فن‌آوري نانوتکنولوژي

نانوتكنولوژي مطالعه ذرات مواد در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. هدف اصلي اكثر تحقيقات نانوتكنولوژي شكل‌دهي تركيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانوتكنولوژي در الكترونيك، زيست‌شناسي، ژنتيك، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بكار برده مي‌شود.

نانوكلمه‌اي يوناني به معني كوچك است و براي تعيين مقدار يك ميليارديم يا 9 - 10 يك كميت استفاده مي‌شود. چون يك اتم تقريبا10 نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولكولي بكاربرده مي‌شود.

علم و فناوری نانو ( نانو علم و نانو تکنولوژی) توانايی به‌دست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده های این بعد در مواد، ابزارها و سیستم های نوین است. این تعریف ساده خود دربرگیرنده معانی زیادی است.

به عنوان مثال فناوری نانو با طبیعت فرا رشته ای خود، در آینده در برگیرنده همه ی فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوری های موجود، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.

میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری ( ملکولی ) – مثل یک درخت یا یک میکروب – ساخته می شود. علم بشری امروزدر آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهايی بی نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهايی را در جامعه برجا می گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است.

نانوتکنولوژی و محیط زیست

از دیر باز آلودگی های مختلف، تهدیدی جدی برای محیط زیست جهانی و زندگی انسان بوده است. در قرن بیست و یكم توسعه فناوری‌های جدیدی كه اقتصاد صنعتی را بدون آسیب رساندن به سلامت انسان و محیط زیست شكوفا نماید، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. توسعه فناوری های جدید ساخت و انتقال و سایر فعالیت‌های كاهش یا حذف محصولات زیان آور در حین تولید، تصفیه و اصلاح مواد سمی موجود در محیط زیست، مهمترین چالش كنونی جوامع ماست.

علم و مهندسی مقیاس نانو می‌تواند به طرز چشم‌گیری شناخت ما را از فرآیندهای مولكولی كه در محیط زیست رخ می‌دهد بهبود بخشد. توسعه فناوری‌های «سبز» كه استفاده، تولید و انتقال محصولات زاید، خصوصا مواد سمی را به حداقل می‌رسانند به كاهش آلودگی كمك كند. پاك سازی محیط زیست به وسیله زدودن آلودگی از هوا و آب تا رساندن آنها به سطحی كه در حال حاضر غیرقابل حصول است، با اندازه‌گیری پیوسته و به موقع آلودگیها میسر خواهد شد. از این رو افزایش شناخت اثرات نانو تكنولوژی برروی محیط زیست، اجتماع و سلامتی انسان یك امر حیاتی است.

نانوتکنولوژی دوام‌پذیری منابع طبیعی را تضمین می کند. این فناوری منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را كاهش خواهدداد. همچنین فناوری‌های جدید، امكان بازیافت و استفاده مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند كرد.

در زمینه محیط زیست، علوم و مهندسی نانو، می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ا‌ی در: درك مولكولی فرآیندهای مقیاس نانو كه در طبیعت رخ می‌دهد؛ در درمان مسائل زیست‌محیطی از طریق كنترل انتشار آلاینده‌ها داشته‌باشد. لازم به ذكراست، نانوتكنولوژی توان حذف آلودگی‌های كوچك از منابع آبی (كمتر از 200 نانومتر) و هوا (زیر 20 نانومتر) و اندازه‌گیری و کاهش مداوم آلودگی در مناطق بزرگتر را دارد.

نانوتکنولوژی و انرژی

نانوتكنولوژی، منجر به تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را كاهش خواهدداد. همچنین فنّاوری‌های جدید، امكان بازیافت و استفادة مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند كرد.

در زمینه انرژی، نانوتكنولوژی می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ی كارآیی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تاثیر قرار داده و مصرف انرژی را پایین بیاورد. به عنوان مثال، شركت‌های تولیدکننده مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند كه می‌تواند جایگزین اجزای فلزی بدنه اتومبیل‌ها شود. استفاده گسترده از این مواد می‌تواند سالانه 5/1 میلیارد لیتر صرفه‌جویی مصرف بنزین به ‌همراه داشته‌باشد.

هدایت حرارتی موادی که با فناوری نانو حاصل شده، كاربردهای دیگری نیز ارائه می دهد. ازآنجايی كه دانسیته مناسب از این مواد می توانند قادر به هدایت سریع حرارت از سطح تماس به حفره های حرارتی (Heat sinks) باشند، امكان تحقق این مواد اصلاح شده از نظر مقاومت حرارتی مطرح می‌شود همچنین بعدها ممكن است توسعه مواد عایق‌كننده و لوله های حرارتی، بهره‌مندی از اختلاف هدایت حرارتی در طول و عرض لوله‌ها را تحقق بخشد. یكی ازاین كاربردها می تواند گرم كردن ساختمان‌ها باشد كه جایگزین سیستم های برمبنای مایع موجود، برای گرما دهی طبقات خواهد شد.

مواد، حدود 70 درصد از رشد ناخالص جوامع صنعتی را در یك یا چند زمینه تشكیل می دهند و از این رو برای اقتصاد حیاتی هستند. نانوتكنولوژی تقریبا مسیر تولید انواع نامحدودی از مواد جدید را به شیوه‌های گوناگون فراهم می‌آورد. نانو مواد را می‌توان به صورت مواد جدیدی كه اندازه ساختار بنیادی آنها در مقیاس نانومتری طراحی شده تعریف كرد. اصولا مواد نانومتری با كاهش اندازه، در هر مقیاس رفتار جدیدی را بروز می‌دهند.نانوتكنولوژی اجازه ایجاد مواد و وسایلی با خصوصیات عملكردی و كارایی های جدید را می‌دهد.

ساخت ابزار در مقياس مولكولي داراي مزايا و معايب بسياري است از مزيت‌هاي عمده آن مي‌توان به افزايش دقيق و دقت كامپيوترها ميليون برابر بيشتر از كامپيوترهاي كنوني, كنترل بيماري توسط نانو لفسورها, كامپيوترها و نانو ابزارها و انجام جراحي‌هاي كنترل شده توسط آن‌ها و هزاران مزيت ديگر نام برد. به طوركلي اين فن‌آوري براي ما آينده‌اي سريع, ارزان با توليدات بهتر و محيط زيستي پاكيزه تر به همراه خواهد داشت.

اما مهم‌ترين عيبي كه اين فن‌آوري به دنبال خود دارد سوق دادن اين فن‌آوري و استفاده از آن در توليد سلاح‌هاي مرگبار است كه ارزان بودن اين سلاح‌ها خود نويد خطرناك شدن آينده براي ما را به دنبال دار. در هر صورت حركت سريع اين تكنولوژي با اين چالش‌ها و مزيت‌ها به صورتي غيرقابل اجتناب به نظر مي‌رسد.

تفاوت اصلي فن‌آوري نانو با فن‌آوري‌هاي ديگر در مقياس مواد و ساختارهايي است كه در اين فن‌آوري مورد استفاده قرار مي‌گيرند. البته تنها كوچك بودن اندازه مد نظر نيست؛ بلكه زماني كه اندازه مواد دراين مقياس قرار مي‌گيرد، خصوصيات ذاتي آنها از جمله رنگ،استحكام، مقاومت خوردگي و... تغيير مي‌يابد.

نانوتكنولوژي فوايد بسياري براي محيط زيست از طريق كاهش منابع لازم براي توليدكالاها و افزايش راندمان انرژي فراهم مي‌نمايد.فن‌آوري نانو باعث كاهش وزن هواپيماها (كاهش مصرف سوخت )مي شود.اين هواپيماهاي كوچكتر مي‌توانند ارزانتر توليد شده و هزين ه بليت آنها كاهش يافته و تعداد مسافران بيشتري را جابجا كنند.

نانوتكنولوژي موجب توسعه محصولات كشاورزي براي يك جمعيت عظيم خواهد شد و راههاي اقتصادي تري را براي تص فيه و نمك زدايي آب و بهينه سازي راههاي استفاده از منابع انرژيهاي تجديد پذير همچون انرژي خورشيدي ارائه مينمايد. انتظار مي‌رود كه نانوتكنولوژي نياز بشر را به مواد كمياب كمتر كرده و با كاستن آلاينده‌ها، محيط زيستي سالمتر را فراهم كند.

نانو تكنولوژي نظيرهر فن‌آوري ديگري چونان يك تيغ دولبه است كه مي‌توان از آن در مسير خير و صلاح و يا نابودي و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گيري از اين فن‌آوري شناخت دقيق تر خصوصيات آن و آشنايي با قابليت‌هاي بالقوه‌اي است كه در خود جاي داده است.نانوذرات و ساير مواد مرنبط با آنها اگرچه فن آوري جديدي را بوجود آورده‌اند ملي بايد خطرات آنها براي سلامتي و محيط زيست نيزدر نظر گرفته شود.