فناوری نوین نانوتکنولوژی، تمام دنیا را فرا گرفته است. به بیان دیگر، «نانوتکنولوژی بخشی از آینده نیست بلکه همه آینده است». در این نوشتار بعد از تعریف نانوتکنولوژی و بیان کاربردهای آن دلایل و ضرورت‌های توجه به این فناوری، بیان شده است.
● تعریف نانوتکنولوژی و آشنایی با آن
نانوتکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزار و سیستم‌های جدید با کنترل سطوح مولکولی و اتمی و استفاده از خواصی است که در آن سطوح ظاهر می‌شود. نانوتکنولوژی، رشته‌ای جدید نیست، بلکه رویکردی جدید به تمام رشته‌هاست. نانوتکنولوژی، در حوزه‌های مختلفی نظیر: غذا، دارو، تشخیص پزشکی، بیوتکنولوژی، الکترونیک، رایانه، ارتباطات، حمل و نقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوافضا و امنیت ملی، کاربرد دارد. کاربردهای وسیع و پیامدهای اجتماعی، سیاسی و حقوقی نانوتکنولوژی آن را به زمینه‌ای فرابخشی، تبدیل کرده است.
آزمایش و تحقیق در مورد نانوتکنولوژی از ابتدای دهه ۸۰ قرن بیستم به‌طور جدی پیگیری شد، اما آثار معجزه‌آسا و باور نکردنی آن در روند تحقیق و توسعه، توجه همه کشورهای بزرگ را به خود جلب کرد. این امر، فناوری نانو را به یکی از مهم‌ترین اولویت‌های تحقیقاتی در دهه اول قرن بیست و یکم، تبدی کرد.
استفاده از فناوری نانو در علوم پزشکی، پتروشیمی، مواد، صنایع دفاعی، الکترونیک، رایانه‌های کوانتومی و غیره آن را به عنوان چالشی علمی و صنعتی برای جهانیان مطرح کرد. محققان، اساتید و صنعتگران ایرانی نیز باید در بسیجی همگانی، جایگاه، موقعیت و وضعیت خویش را در مورد این موضوع، مشخص کنند و با برنامه‌ریزی علمی و دقیق به حضوری فعال و رقابتی سالم در این جایگاه روی آورند. طراحی برنامه‌ای منسجم، فراگیر و همه جانبه برای این منظور، اجتناب‌ناپذیر است.
● نانوتکنولوژی و کاربردهای آن
فناوری نانو، عنصری اساسی باری درک بهتر طبیعت در دهه‌های آینده خواهد بود. همکاری‌های تحقیقاتی میان رشته‌ای، آموزش خاص و انتقال ایده‌ها و افراد به صنعت از جمله مزایای نانوتکنولوژی در آینده است. بخشی از تأثیرات و کاربردهای نانوتکنولوژی به شرح زیر است:
۱) تولید، مواد و محصولات صنعتی
نانوتکنولوژی تغییر بنیانی مسیری است که در آینده، موجب ساخت مواد و ابزار خواهد شد. امکان سنتز بلوک‌های ساختمانی نانو با اندازه و ترکیب به دقت کنترل شده و سپس چیدن آنها در ساختارهای بزرگ‌تر، که دارای خواص و کارکرد منحصر به فرد باشند، انقلابی در مواد و فرایندهای تولید آنها، ایجاد می‌کند. محققان، ساختارهایی از مواد را ایجاد خواهند کرد که در طبیعت وجود ندارد و شیمی مرسوم، قادر به ایجاد آنها نیست. برخی از مزایای نانوساختارها عبارتند از: مواد سبک‌تر، قوی‌تر و قابل برنامه‌ریزی، کاهش هزینه عمر کاری با کاهش دفعات نقص فنی، ابزار نوین بر پایه اصول و معماری جدید و به‌کارگیری کارخانه‌های مولکولی یا خوشه‌ای که مزیت مونتاژ مواد در سطح نانو را دارند.
۲) پزشکی و بدن انسان
رفتار مولکولی در مقیاس نانومتر، سیستم‌های زنده را اداره کرده و مقیاسی را ایجاد می‌کند که شیمی، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی رایانه‌ای به آن سمت گرایش دارند.
نانوتکنولوژی، فراتر از استفاده بهینه از دارو، فرمولاسیون و مسیرهایی برای رهایش دارو[۱] تهیه می‌کند و توان درمانی داروها را به نحو حیرت‌انگیزی، افزایش می‌دهد.
مواد زیست سازگار با کارایی بالا، از توانایی بشر در کنترل نانوساختارها به دست می‌آیند. نانو مواد سنتزی معدنی و آلی را می‌توان نظیر اجزای فعال، برای اعمال نقش تشخیصی، (مثل ذرات کوانتومی که برای مرئی‌سازی به کار می‌رود) درون سلول‌ها وارد کرد.
افزایش توان محاسباتی به وسیله نانوتکنولوژی، ترسیم وضعیت شبکه‌های ماکرومولکولی را در محیط‌های واقعی ممکن می‌کنند. این‌گونه شبیه‌سازی‌ها برای بهبود قطعات کاسته شده زیست سازگار در بدن و برای فرایند کشف دارو، الزامی هستند.
۳) دوام‌پذیری منابع کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط زیست پاک
نانوتکنولوژی تغییراتی شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و‌ آب ایجاد می‌کند و پساب و آلودگی را کاهش می‌دهد. همچنین فناوری‌های جدید، امکان بازیافت مجدد از مواد، انرژی و آب را فراهم خواهند کرد. نانوتکنولوژی، بر محیط زیست، تأثیری قابل توجه دارد. از آن جمله: ایجاد و درمان مسائل زیست محیطی با کنترل انتشار آلاینده‌ها، توسعه فناوری‌های «سبز» جدید که محصولات جانبی کمتری دارند. نانوتکنولوژی، توان حذف آلودگی‌های کوچک از منابع آبی (کمتر از ۲۰۰ نانومتر) و هوا (زیر ۲۰ نانومتر) و اندازه‌گیری و تخفیف مداوم آلودگی را در مناطق بزرگ‌تر دارد.
نانوتکنولوژی می‌تواند کارایی، ذخیره‌سازی و تولید انرژی را تحت تأثیر قرار دهد مصرف آن را کاهش دهد. برای مثال، شرکت‌های مواد شیمیایی، مواد پلیمری تقویت شده با نانوذرات را ساخته‌اند که می‌تواند جایگزین اجرای فلزی بدنه خودروها باشد. استفاده گسترده از این نانوکامپوزیت‌ها سالیانه ۵/۱ میلیارد لیتر صرفه‌جویی در مصرف بنزین، ایجاد می‌کند.
فناوری روشنایی در ۱۰ سال آینده، تغییرات عمده‌ای خواهد داشت. نیمه هادی‌های مورد استفاده در دیودهای نورانی (LEDها) به مقدار زیاد در ابعاد نانو تولید خواهد شد. تقریباً ۲۰ درصد از کل برق تولیدی امریکا، صرف روشنایی (چه لامپ‌های التهابی معمولی و چه فلوئورسنت) می‌شود، اما مطابق پیش‌بینی‌ها در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده، پیشرفت‌های نانوتکنولوژی، مصرف جهانی را بیش از ۱۰درصد کاهش می‌دهد و سالانه ۱۰۰ میلیارد دلار، صرفه‌جویی و ۲۰۰ میلیون تن، کاهش انتشار کربن را به همراه دارد.