نانوتکنولوژي در علوم زمين

[Consul 141]

يک نانومتر يک ميلياردم متر (10-9 m) است. اين مقدار حدود چهار برابر قطر يک اتم است. مکعبي با ابعاد 5/2 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. کوچکترين آي سي هاي امروزي با ابعادي در حدود 250 نانومتر در هر لايه به ارتفاع يک اتم، حدود يک ميليون اتم را در بردارند. در مقايسه يک جسم نانومتري با اندازه‌اي حدود 10 نانومتر، هزار برابر کوچکتر از قطر يک موي انسان است. امکان مهندسي در مقياس مولکولي براي اولين بار توسط ريچارد فاينمن (R.Feynnman) ، برنده جايزه نوبل فيزيک مطرح شد. فاينمن طي يک سخنراني در انستيتو تکنولوژي کاليفرنيا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مباني فيزيک، امکان ساخت اتم به اتم چيزها را رد نمي‌کند. وي اظهار داشت که مي‌توان با استفاده از ماشين هاي کوچک ماشين هايي به مراتب کوچکتر ساخت و سپس اين کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همين عبارتهاي افسانه وار فاينمن راهگشاي يکي از جذاب ترين زمينه‌هاي نانو تکنولوژي يعني ساخت روبات هايي در مقياس نانو شد. در واقع تصور در اختيار داشتن لشکري از نانو ماشينهايي در ابعاد ميکروب که هر کدام تحت فرمان يک پردازنده مرکزي هستند، هر دانشمندي را به وجد مي‌آورد. در روياي دانشمنداني مثل جي استورس هال (J.Storrs Hall) و اريک درکسلر (E.Drexler) اين روباتها يا ماشينهاي مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزي به هر شکل دلخواهي در مي‌آيند.
نانوتکنولوژي، عرصة مهمي در علم و فناوري است که در سالهاي اخير توجه کشورها، بنگاهها، مراکز آموزشي و پژوهشي و محققان را به خود جلب نموده است. حضور در اين عرصه براي کشورها اجتناب‌ناپذير بوده و براي کشور ما نيز ضرورت دارد. با توجه به کاربردهاي مهم اين صنعت در علوم زمين به خصوص نفت، معدن و محيط زيست، بررسي اين کاربردها و گسترش تحقيق و مطالعه در اين زمينه بسيار ضروري به نظر مي رسد.
هدف از تهيه اين گزارش معرفي نانوتکنولوژي، کاربردهاي آن در علوم زمين و جايگاه اين صنعت در دنيا و ايران مي باشد.

[Consul 141]

كامپيوترها اطلاعات را تقريبا بدون صرف هيچ هزينه اي باز توليد مي نمايند. اقداماتي در دست اجراست تا دستگاه هايي ساخته شوند كه تقريبا بدون هزينه، شبيه عمل بيتها در كامپيوتر، اتمها را به صورت مجزا بهم اضافه كنند (كنار هم قرار دهند)؛ اين امر ساختن اتوماتيك محصولات را بدون نيروي كار سنتي همانند عمل كپي در ماشينهاي زيراكس ميسر مي سازد. صنعت الكترونيك با روند كوچك سازي احيا مي گردد وكار در ابعاد كوچكتر منجر به ساخت ابزاري ميشود كه قادر به دستكاري اتمهاي منفرد مثل پروتئينها در سيب زميني و همانندسازي اتمهاي خاك، هوا و آب از خودشان ميگردد. پيوند علم مواد، شيمي و علوم مهندسي كه نانوتكنولوژي ناميده مي شود، عرصه اي را بوجود مي آورد كه ماشين آلات خود تكثيركننده و محصولات خودشان با تجمعي از اتمهاي اوليه ارزان ساخته شوند. نانوتكنولوژي توليد مولكولي يا به زبان ساده‌تر، ساخت اشيا اتم به اتم، مولكول به مولكول توسط بازوهاي روبات برنامه‌ريزي شده در مقياس نانومتريك است و نانومتر يك ميلياردم متر است (پهناي معادل با 3 تا 4 اتم). نانوتكنولوژي ساخت ابزارهاي نوين مولكولي منحصر به فرد با بكارگيري خواص شيميايي كاملا شناخته‌شده اتمها و مولكولها (نحوه پيوند آنها به يكديگر) را ارائه مي‌دهد. مهارت مطرحه در اين تكنولوژي دستكاري اتمها بطور جداگانه و جاي دادن دقيق آنان در مكاني است كه براي رسيدن به ساختار دلخواه و ايده‌آل موردنياز مي‌باشد. اين قابليت تقريبا حاصل شده است. بازده پيش‌بيني شده از تسلط بر اين تكنولوژي بسيار فراتر از موفقيتهايي است كه تاكنون انسان بدانها نائل شده است. قابليتهاي محتمل تكنيكي نانوتكنولوژي عبارتند از:
• محصولات خوداسمبل
• كامپيوترهايي با سرعت ميلياردها برابر كامپيوترهاي امروزي
• اختراعات بسيار جديد (كه امروزه ناممكن است)
• سفرهاي فضايي امن و مقرون به صرفه
• نانوتكنولوژي پزشكي كه درواقع باعث ختم تقريبي بيماريها، سالخوردگي و مرگ و مير خواهد شد.
• دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه‌هاي دنيا
• احياي مجدد بسياري از حيوانات و گياهان منقرض‌شده
• احيا و سازماندهي اراضي
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] دكترDrexler در همايش جهاني نظام علمي در زمينه نانوتكنولوژي اظهار كرده است: "در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهاي ديجيتالي كپي‌برداري را سريع، ارزان، كامل و عاري از هزينه‌بري يا پيچيدگي محتوايي نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه مي‌شود. هزينه توليد يك تن
‌تري بيت تراشه‌هاي RAM تقريبا معادل با هزينه بري ناشي از توليد همان مقدار فولاد مي‌شود." دكترSmalley رئيس هيات تحقيقاتي دانشگاه رايس و كاشف Buckyballs مي‌گويد: "نانوتكنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معكوس خواهد كرد". در مقدمه مقاله نانوتكنولوژي كه توسط آقايان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنين آمده است:" تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است، سرطان را معالجه كنيد. يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي 4 نفره كه به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يك خودروي خانوادگي تجسم كنيد. موارد فوق، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژي هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است كه ناشي از علم نانوتكنولوژي است. در آينده نزديك گروهي از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهني با مقياس نانومتري مي‌گردند كه قادر به همانندسازي است. طي چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات، تقريبا تمامي فرايندهاي صنعتي و نيروي كار كنوني از رده خارج خواهند شد. كالاهاي مصرفي به وفور يافت‌شده، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومي را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهاي فضايي و همانندسازي امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلايلي ديگر، سبكهاي زندگي روزمره در جهان بطور زيربنايي متحول خواهد شد و الگوي رفتاري انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.

[Consul 141]

مكانيك مولكولي
هر فناوري توليدي بايد بتواند اتمها را از جايي كه هستند، به جايي كه ما مي‌خواهيم باشند، حركت دهد. بنابراين، چگونگي حركت اتمها و نيروهاي اثرگذار روي آنها در طول حركت، رشته‌ا‌ي حياتي در مطالعه نانوتكنولوژي محسوب مي شود. اين رشته، مكانيك مولكولي ناميده مي‌شود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مکانيک مولکولي

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
رابطه بنياد‌ي سختي و بي‌ثباتي مكاني

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] خودهمانندسازي
انديشة اساسي دوم در نانوتكنولوژي، خودهمانندسازي است. تئوري دور و تكرار (recursion theorem) مبناي سيستمهاي خودهمانندساز است.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] كنترل مكاني، سختي و انعطاف‌پذيري
يك ايده اساسي در نانوتكنولوژي، كنترل مكاني است؛ كه با ابزارهاي رباتيك كاملا استاندارد قابل حصول است. تفاوت عمده ابزارهاي رباتيك مرسوم با انواع مولكولي، مساله پارازيت حرارتي است. در مقياس مولكولي، ذرات به دليل حركت براوني درحال جست‌وخيز هستند. براي كنترل اين مساله، ذرات را بايستي محكم نگهداشت، يعني يك نيروي برگرداننده بايد وجود داشته‌باشد كه براي بازگرداندن ذرات به موقعيت تعادلي، در صورت انحراف عمل كند (تعريف موجزي از "كنترل مكاني"، همين وجود نيروي برگرداننده است). نيروي برگرداننده معمولا به صورت تابع خطي جابجايي فرض مي‌شود:
نيروي برگرداننده = جابجايي× Ks
ثابت Ks معياري از سختي سيستم است. هرچه سختي بيشتر باشد، نيروي برگرداننده بزرگتر و انحراف سيستم از موقعيت تعادلي، كوچكتر مي‌شود. رابطه بنياد‌ي سختي و بي‌ثباتي مكاني در شکل 2 نشان داده شده است.
سختي يك ساختار را از هندسه و خواص مواد آن مي‌توان تعيين كرد.

[Consul 141]

نانوتكنولوژي يا كنترل مواد در مقياس مولكولي، گشايش اسرار طبيعت در تمام عرصه ها از مهندسي تا پزشكي را نويد ميدهد. در آينده اي نه چندان دور، در خانه هاي جديد آجرها ممكن است هنگامي كه تركي درآنها ظاهر ميشود، خودشان را تعمير كنند. ماشينها نيز ممكن است با لايه اي به استحكام الماس پوشانده شوند كه آنها را در برابر خراشها محافظت ميكند. پزشكان نيز خواهند توانست صدها نوع بيماري را تنها با قراردادن يك قطره خون در يك دستگاه تشخيص داده و پس از چند ثانيه نتيجه را دريافت كنند.
نانوتكنولوژي در جهاني بسيار كوچك كنترل ميشود. هدف نانوتكنولوژي ساخت اشيا، اتم به اتم، مولكول به مولكول و با يك رويكرد از پايين به بالاست، راهي كه طبيعت ميليونها سال است انجام ميدهد. نانو يك پيشوند علمي است كه به معني "يك ميلياردم" است و حوزه نانوتكنولوژي در حدود ميلياردم متر است، ابعادي كه در آن اتمها با هم تركيب شده و مولكولها روي هم اثر متقابل دارند. هدف اين است كه اگر بشر بتواند به اتمها بگويد كه چه طور خودشان را مرتب كنند و چگونه رفتار كنند، بسياري از خواص يك ماده قابل كنترل ميگردد. همان طور كه در طبيعت اتمهاي كربن موجود در زغال سنگ را با تغيير دادن ترتيب قرار گرفتن آنها به الماس تبديل ميكنند، بنابراين خواصي مانند رنگ، استحكام و شكنندگي نيز در سطح اتمي قابل تعيين خواهند بود. دانشمندان بر اين عقيده اند كه اگر بتوانند يك آجر را اتم به اتم بسازند، مولكولهايش را نيز ميتوان طوري تعليم داد تا هنگامي كه يك ترك ظاهر ميشود آن را تعمير كنند يا اينكه با كم يا زياد كردن تخلخل، خود را با شرايط مرطوب هوا وفق دهند.
بنابراين نانوتكنولوژي اميد ساخت هر چيز قابل تصور را، از كوچكترين جرثقيل ها و موتورها گرفته تا لايه هاي خود اسمبل پلاستيكي يا فلزي، مي دهد. براي نخستين بار در تخيلات علمي، به لطف پيشرفت هاي اخير ديدن جهان در مقياسهاي نانو اين سناريوها درست و معقول به نظر مي رسند. انواع جديد ميكروسكوپ ها و برنامه هاي قدرتمند كامپيوتري شبيه ساز كه در 10 سال اخير توسعه پيدا كرده اند، نانوتكنولوژي را دچار يك نوع انقلاب نموده اند. ميكروسكوپ ها نه تنها به دانشمندان اجازه ميدهند كه اتم ها را بينند، بلكه به آنها اجازه مي دهند كه حتي آنها را جا به جا بكنند، همانطور كه در آزمايش مشهور سال 1990 دانشمندان مركز تحقيقاتي Almaden وابسته بهIBM ، لغت "IBM" را توسط 35 اتم زنون نوشتند. امروزه يك تيم از فيزيكدانان IBM يك پيشرفت ديگر را اعلام كردند كه مدارات در مقياس اتمي را به واقعيت نزديكتر ميكند. اين پيشرفت كه "سراب كوانتم"1 نام گرفته است نشان ميدهد كه اطلاعات ميتوانند در ميان اجسام جامد بدون نياز به سيم حركت كنند. اسباب جديد عبارتند از: "چشمان، انگشتان و پنس ها" كه در جهان نانو ميتوانند كار كنند. Evgene Wang، معاون مهندسي بنياد ملي علوم آمريكا، به اعضا مجلس نمايندگان طي گزارشي در مورد نانوتكنولوژي گفت: "نانوتكنولوژي نويد جذب تعداد فزاينده اي از علاقمندان به علم، دولت و صنايع خصوصي را مي دهد."

[Consul 141]

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] ايالات متحده در طي سال 1999 حدود 260 ميليون دلار در اين تكنولوژي سرمايه گذاري كرده است. گروهIWGN پيش بيني ميكند كه نانوتكنولوژي موجب پيشرفت در زمينه هايي مانند تكنولوژي اطلاعات، پزشكي، علوم زيست، صنعت خودرو، انرژي و امنيت ملي خواهد شد.
اين گروه موارد زير را امكان پذير مي بيند:
• در پزشكي، نانو ذراتي كه به توزيع آسان دارو در قسمتهاي بدن كمك ميكنند. اين وسايل به اصطلاح كوچك كه از دارو ساخته شده اند با لايه هايي از نانو ذرات پوشيده شده اند و مي توانند به قسمتهاي مختلفي از بدن برسند و بيماريهاي از قبيل سرطان را درمان كنند. غدد پروستات و قطعات مصنوعي نيز ممكن است، با اين نانو ذرات پوشيده شوند تا از عكس العملهاي ناخواسته جلوگيري كنند. پيشرفت در تشخيص بيماريها نيز قابل پيش بيني است، همانطور كه دستگاههاي جديدي كه بر اساس تشخيص DNA يا پروتئين پايه گذاري شده اند و مي توانند از مقدار ناچيزي خون به طور همزمان وجود چندين بيماري را تشخيص بدهند.
• در صنايع الكترونيكي، توليد كامپيوترهاي سريعتر و بهتر در اندازه هاي بسيار كوچك مدنظر است. هم اكنون يك هد مغناطيسي با اندازة حدود نانو توليد شده كه اطلاعات را از ديسك سخت مي خواند. همچنين تراشه هاي حافظه با اندازة نانو مدنظر هستند كه قدرت ذخيره اي برابر با هزاران تراشه فعلي را دارا خواهند بود.
• در علوم زيست محيطي، غشاهاي نانويي فيلترهايي براي سد نفوذ آلودگيها هستند و همچنين قادر خواهند بود تا آلودگيها را با روشهاي شيميايي يا بيولوژيكي پيدا كرده و برطرف كنند. بسياري چالشها تا بيش از اينكه دانشمندان بتوانند پرده از راز جهان در مقياس نانو بردارند، باقي خواهد ماند. طبق گزارش اخير كه توسط گروه IWGN ارائه شده است: اين عرصه، امروز تقريبا همان جايي است كه علم و تكنولوژي بدنبال ترانزيستورها در اواخر دهه هاي 1940 و 1950 قرار داشت." اما با در دست داشتن ابزارهاي جديد براي ديدن اشيا كوچك، آزمايشگاه ها در كشور كم كم به اين مطلب پي مي برند كه چگونه اتمها و مولكولها در يك ماده مرتب ميشوند. تعدادي از آزمايشگاهها ياد مي گيرند كه چگونه مولكولها را در الگوهاي خاص مانند هرم يا چند ضلعي، خود اسمبل كنند. اين مطلب به عنوان يك گام مهم در جهت ساختن مواد نو توسط اتم با اتم به شمار ميرود. دانشمندان اميدوارند به زودي بتوانند موادي از نانو تيوب هاي كربني بسازند كه ترتيب قرار گرفتن
اتمهاي كربن در آن مانند قرار گرفتن مدادها در داخل يك جعبه است. چنين موادي يك- ششم دانسيته فولاد را خواهند داشت و مقاومت آنها 50 الي 100 برابر است. آقاي Richard Smalley، كسي كه در دانشگاه Rice روي نانو تيوبها كار مي كند، مي گويد: ما مي دانيم كه چگونه آنها را به صورت خود اسمبل بسازيم و اين كه چگونه مواد ديگر را بپوشانند. اين نانو تيوب هاي كربني، مطابق بسياري از پيش بيني ها يك روز تمام چيزها از ماشين تا هواپيما را مي پوشاند تا به سطوح آنها استحكام و مقاومت و در نتيجه عمر بيشتري بدهد.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] طبيعت براي ميليونها سال صاحب نانوتكنولوژي بوده است و دانشمندان مانند Smalley عقيده دارند كه ميتوان مطالب بسياري را با نگاه كردن به سلولها آموخت. او مي گويد كه تمام آنزيمها در سلولهاي ما نانوماشينهايي هستند كه وظايف منحصر به فردي را جهت تكامل و رشد انجام ميدهند.

[Consul 141]

تعريف دورانديشي در فناوري
در زبان فارسي دورانديشي دو مفهوم تشخيص و تصميم را در برداشته و معادل مناسبي براي كلمه انگليسي Technology Foresight مي باشد. تعريف جامعي كه در اين زمينه ارائه شده است عبارتست از «تلاشي منظم براي دانش، فناوري و اقتصاد آينده جامعه؛ با هدف شناسايي" فناوري هاي عام نوظهور" و تقويت حوزه هاي تحقيقات راهبردي براي كسب بيشترين منافع اقتصادي، اجتماعي و زيست محيطي».

اهميت دورانديشي در فناوري
تجربه هاي گذشته توسعه فناوري هاي مختلف نشان داده است که نداشتن دورانديشي در زمينه فناوري هاي در حال توسعه و نداشتن آمادگي كافي براي مواجهه با گسترش آنها لطمات جبران ناپذيري به دولت ها و ملت ها زده است. بنابراين در دنياي كنوني كه سرعت تحولات و پيشرفت ها به بيشترين مقدار خود تا بحال رسيده است، داشتن دورانديشي براي مواجهه با آينده در همه زمينه ها ضروريست.
دورانديشي، آمادگي براي آينده است تا با شناخت فرصت ها و تهديدهاي احتمالي، شرايط لازم براي دستيابي هرچه بهتر به سود رقابتي، بهبود كيفيت زندگي و توسعه پايدار مشخص شود. در حقيقت دورانديشي يك ابزار لازم براي بقاء در آينده (به مفهوم قابل قبول آن يعني پيداكردن جايگاه مناسب در آينده، حفظ ارزش ها و آرمان هاي خود ) و دفع خطرات و تهديدها و استفاده از فرصت هاي پيش رو است.
در راستاي اين تلاش و پس از مشخص كردن فناوري هاي عام نوظهور بايد آن دسته از بخش هاي زيربنايي تحقيقات راهبردي را كه علاوه بر احتمال سوددهي اقتصادي و اجتماعي بيشتر، نقشي كليدي در امنيت ملي و رشد اقتصادي كشور بازي مي كنند، جستجو كرد.
اما وقتي حرف از آينده مي شود، نظرات افراد و گروه ها و همچنين گزينه هاي پيش رو ممكن است بسيار زياد و متفاوت باشد كه نمي توان به همه آنها جامه عمل پوشاند. بنابراين جهت استفاده بيشتر از اين نظرات و گزينه ها روش هايي را براي مدون كردن و ارزيابي آنها بکار گرفته مي شود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] روش هاي دورانديشي در فناوري
با بكار بردن روش هاي دورانديشي مي توان در يك سازمان يا يك كشور يك ديدگاه مشترك ايجاد كرد و بدينوسيله به يك وفاق عمومي رسيد. اهميت چنين همكاري يا وفاقي در سطح همه ارگانهاي يك كشور يا يك سازمان و هم سو شدن همه نهادهاي تأثيرگذار در جهت رسيدن به يك هدف مشترك بر همگان روشن است.
در اين روش ها معمولا سعي مي شود معيارهايي كلي براي ارزيابي تعيين گردد و در هر مورد فناوري مورد نظر با اين معيارها سنجيده شود. اين روش ها سعي مي كنند نقاط تاريك و مبهم اين فناوري ها را هرچه بيشتر روشن كنند تا ارزيابي ساده تر و دقيق تر انجام شود.
يكي ديگر از دلايل استفاده از روش هاي دورانديشي، دانستن زمان تغييرات در آينده است. البته منظور از زمان در سطوح مختلف متفاوت است، مثلا در كشاورزي منظور از زمان، هنگام وقوع چرخه تغييرات است و در صنعت مفهوم زمان پشت سرهم بودن تغييرات تلقي مي شود، يعني كداميك زودتر از ديگران به وقوع مي پيوندد. با بکار بردن روش هاي دور انديشي مي توان زمان رخ دادن تغييرات مهم در صنعت و به طور کلي نوع زندگي بشر و نيز ترتيب انجام اين تغييرات را بدست آورد.
روش هاي مهمي که تا بحال براي انجام دور انديشي از آنها استفاده شده است عبارتند از:
1. روش دلفي

[Consul 141]

بخش هاي مختلف دور انديشي در فناوري
در ديدگاه سنتي، تنها مناسب بودن فناوري براي انجام وظايف مورد نظر و دوره بازگشت سرمايه آن مورد توجه قرار مي گيرد و در نظر گرفتن تاثيرات اجتماعي و آثار آن بر بخش هاي مختلف زندگي بشر معمولا فراموش مي شود.
اما اين شيوه نمي تواند مسائل مربوط به توسعه يك فناوري در آينده را بطور كامل در نظر بگيرد, چرا كه معمولا دامنه تغييرات گسترده است و ايجاد يك تحول يا توسعه يك فناوري اثرات عميقي در زمينه هاي ديگر و علوم انساني مي گذارد.
بنابراين بنظر مي رسد دورانديشي در دو بخش بايد انجام شود:
1. محصولاتي كه اين فناوري براي ما در آينده توليد خواهد كرد.
2. تأثيراتي كه اين فناوري بر روي زندگي انسان ها خواهد داشت از قبيل تأثيرات اجتماعي، تأثير بر سلامتي، محيط و سيستم حمل ونقل مواد.
پس از دورانديشي يك فناوري مراحل برنامه ريزي و تلاش براي رسيدن به اهداف بدست آمده در دورانديشي آغاز مي شود.

نانوتکنولوژي
نانوتکنولوژي يکي از فناوري هاي جديد است که آينده بسيار روشني براي آن پيش بيني مي شود. گستردگي دامنه تاثير اين فناوري بسيار زياد بوده و گفته مي شود اين فناوري مي تواند بيشتر جنبه هاي زندگي بشر را تحت تاثير قرار دهد. از اين جهت بکارگيري شيوه برخوردي مناسب با اين پديده و داشتن شناخت کافي از زمينه هاي مختلف آن بسيار مهم است.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] درخت نانوتکنولوژي
ضرورت انجام اين تقسيم بندي، ايده ترسيم يک درخت براي نانوتکنولوژي را به ذهن نزديک مي کند. درخت نانوتکنولوژي کليه جزئيات مربوط به اين فناوري اعم از واحدهاي سازنده نانويي، محصولات، سيستم هاي نانويي، ابزار و غيره را مي تواند در بر داشته باشد.
گنجاندن همه اين بخش ها در يک تقسيم بندي به شيوه مناسب به وسعت ديد و احاطه زيادي نياز دارد. چرا که اين فناوري در حال گسترش است و بطور پياپي براي هر قسمت کاربردهاي بيشتري پيدا مي شود يا ارتباطات جديدتري کشف مي گردد. بهمين دليل اين درخت نيز بايد بطور مداوم تصحيح و کامل تر شود.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] دورانديشي در نانوتکنولوژي
با توضيحات داده شده بديهي است که دورانديشي در نانوتکنولوژي ضروريست و گستردگي دامنه تاثيرات اين فناوري در زندگي بشر ضرورت آن را بيشتر مي کند. تا بحال کشورهايي مانند هلند و امريکا دورانديشي فناوري نانو را انجام داده اند.
اين دورانديشي براي کشورهاي در حال توسعه مانند ايران که داراي صنعت پيشرفته اي نيستند، بايد با دقت و جامعيت زيادي انجام شود چرا که انتخاب بخش هاي مناسب براي انجام فعاليت هاي تحقيقاتي با توجه به شرايط و اولويت هاي کشور کاري دشوار است.
براي انجام دورانديشي نانوتکنولوژي در مرحله اول بايد شناخت خوبي از عناصر تشکيل دهنده اين فناوري بدست آورد. بديهي است که هر چه اين شناخت کامل تر باشد انجام دورانديشي براساس آن ساده تر و دقيق تر خواهد بود. براي شناخت کافي لازم است تقسيم بندي مناسبي از اجزاي اين فناوري داشته باشيم, بگونه اي که رابطه بين قسمت هاي مختلف مشخص باشد. داشتن اين تقسيم بندي به شناخت ابعاد مختلف اين فناوري کمک مي کند.

[Consul 141]

علوم و فناوري نانو، عنصري اساسي در درك بهتر طبيعت در دهه‌هاي آتي خواهدبود. ازجمله موارد مهم در آينده، همكاريهاي تحقيقاتي ميان‌رشته‌ا‌ي، آموزش خاص و انتقال ايده‌ها و افراد به صنعت خواهدبود. بخشي از تأثيرات و کاربردهاي نانوتکنولوژي به شرح زير مي‌باشد:

توليد مواد و محصولات صنعتي
اگر كاركرد توليد مواد و محصولات صنعتي منحصربه‌فرد باشد، انقلابي در مواد و فرايندهاي توليد آنها، ايجاد مي‌كند. نانوتكنولوژي تغيير بنياني مسيري است كه در آينده، موجب ساخت مواد و ابزارها خواهد شد.

پزشکي و بدن انسان
رفتار مولكولي در مقياس نانومتر، سيستمهاي زنده را اداره مي‌كند. يعني مقياسي كه شيمي، فيزيك، زيست‌شناسي و شبيه‌سازي كامپيوتري، همگي به آن سمت درحال گرايش هستند. نگرش‌هاي اخير به سمت استفاده از ابزارها و سيستمهاي نانوساختاري، پيشنهاد مي‌دهد كه فرآيند آزمايشگاهي كنوني توالي ژني(genome sequencing) را به‌نحو شگرفي با استفاده از سطوح و ابزارهاي "نانوساخته" (nanofabricated) كاراتر بسازيم. افزايش قدرت انسان براي ترسيم سرشت ژنتيكي يك فرد، روشهاي شناسايي و درمان را دگرگون مي‌كند.
پيشرفتهاي نانوتكنولوژيكي، به‌طور خاص مطالعات بنيادي زيست‌شناسي و پاتولوژي سلولي را تقويت خواهدكرد. در نتيجة پيشرفت ابزارهاي تحليل‌گر جديد كه قادر به شناسايي جهان نانومتر باشند، اين امر بسيار محتمل خواهدبود كه بتوان خواص شيميايي و مكانيكي سلولها (ازجمله فرآيندهايي مثل تقسيم سلولي و غيـره) را اندازه‌گيـري و تغييـر داد. اين قابليت‌ها تكميل‌كنندة (و به شدّت پشتيباني‌كننده) تكنيكهاي مرسوم در علوم حيات هستند.
مواد زيست‌سازگار با كارآيي بالا، از توانايي بشر در كنترل نانوساختارها حاصل خواهدشد. نانومواد سنتزي معدني و آلي را مثل اجزاي فعّال، مي‌توان براي اعمال نقش تشخيصي (مثل ذرات كوانتومي كه براي مرئي‌سازي بكار مي‌رود) درون سلولها وارد نمود.
فزايش توان محاسباتي بوسيلة نانوتكنولوژي، ترسيم وضعيت شبكه‌هاي ماكرومولكولي را در محيط‌هاي واقعي ممكن مي‌سازد. اينگونه شبيه‌سازي‌ها براي بهبود قطعات كاشته‌شدة زيست‌سازگار در بدن و جهت فرآيند كشف دارو، الزامي خواهدبود.

[Consul 141]

دوام‌پذيري منابع: كشاورزي، آب، انرژي، مواد و محيط زيست پاك
نانوتكنولوژي چنانچه ذكر شد، منجر به تغييراتي شگرف در استفاده از منابع طبيعي، انرژي و آب خواهد شد و پساب و آلودگي را كاهش خواهدداد. همچنين فنّاوري‌هاي جديد، امكان بازيافت و استفادة مجدد از مواد، انرژي و آب را فراهم خواهند كرد.
در زمينه محيط زيست، علوم و مهندسي نانو، مي‌تواند تأثير قابل ملاحظه‌ا‌ي، در درك مولكولي فرآيندهاي مقياس نانو كه در طبيعت رخ مي‌دهد؛ در ايجاد و درمان مسائل زيست‌محيطي از طريق كنترل انتشار آلاينده‌ها؛ در توسعة فنّاوري‌هاي سبز جديد كه محصولات جانبي ناخواستة كمتري دارند و يا در جريانات و مناطق حاوي فاضلاب، داشته‌باشد. لازم به ذكراست، نانوتكنولوژي توان حذف آلودگي‌هاي كوچك از منابع آبي (كمتر از 200 نانومتر) و هوا (زير 20 نانومتر) و اندازه‌گيري و تخفيف مداوم آلودگي در مناطق بزرگتر را دارد.
در زمينه انرژي، نانوتكنولوژي مي‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ا‌ي كارآيي، ذخيره‌سازي و توليد انرژي را تحت تأثير قرار داده و مصرف انرژي را پايين بياورد. به عنوان مثال، شركتهاي مواد شيميايي، مواد پليمري تقويت‌شده با نانوذرات را ساخته‌اند كه مي‌تواند جايگزين اجزاي فلزي بدنة اتومبيلها شود. استفاده گسترده از اين نانوكامپوزيت‌ها مي‌تواند ساليانه 5/1 ميليارد ليتر صرفه‌جويي مصرف بنزين به ‌همراه داشته‌باشد، يا انتظار مي‌رود تغييرات عمده‌ا‌ي در فنّاوري روشنايي در 10 سال آينده رخ دهد. مي‌توان نيمه‌هادي‌هاي مورد استفاده در ديودهاي نوراني (led) را به مقدار زياد در ابعاد نانو توليد كرد. در امريکا، تقريبا 20% كل برق توليدي، صرف روشنايي (چه لامپهاي التهابي معمولي و چه فلوئورسنت) مي‌شود. مطابق پيش‌بيني‌ها در 10 تا 15 سال آينده، پيشرفت هايي از اين دست مي‌تواند مصرف جهاني را بيش از 10% كاهش دهد كه 100 ميليارد دلار در سال صرفه‌جويي و 200 ميليون تن كاهش انتشار كربن را به‌همراه خواهدداشت.
در زمينه آب، بايد گفت جمعيت جهان در حال افزايش و منابع آب آشاميدني در حال كاهش است. سازمان ملل پيش‌بيني مي‌كند كه در سال 2025، 48 كشور (معادل 32% جمعيت جهان) دچار كمبود آب آشاميدني باشند. تخليص و نمك‌زدايي آب از زمينه‌هاي مورد توجّه در دفاع پيشگيرانه و امنيت زيست‌محيطي است، چرا كه در سطح جهان ممكن است در آينده با مشكل كمبود آب مواجه شويم. استفاده از آب شرب با دو برابر سرعت افزايش جمعيت و كمبود حاصل از آن ،كه بر اثر آلودگي نيز تشديد مي‌شود، افزايش مي‌يابد. دستگاه هايي به كمك نانوتكنولوژي ساخته شده‌اند، كه آب دريا را با انرژي 10 برابر كمتر از دستگاه اسمز معكوس و لااقل 100 برابر كمتر از تقطير، نمك‌زدايي مي‌كنند. اين فرآيند كارا از نظر مصرف انرژي كاملا عملي است، چون الكترودهاي با مساحت سطحي بسيار بالا ساخته شده‌اند كه ازطريق كنار هم قراردادن نانولوله‌هاي كربني و ديگر ابتكارات طرّاحي، رساناي الكتريسيته شده‌اند.

[Consul 141]

كشاورزي
نانوتكنولوژي مستقيما در پيشرفت كشاورزي سهيم خواهدبود؛ از جمله: مواد شيميايي سازگار با محيط زيست، كه براي تغذية گياه يا حفظ آن در برابر حشرات به شكل مولكولي طرّاحي شده‌اند؛ ارتقاي ژنتيكي گياهان و حيوانات؛ انتقال ژنها و دارو به حيوانات؛ امکان سازگاري گياهان با خشکسالي و شوري و ...

هوا و فضا
محدوديت‌هاي شديد سوخت براي حمل بار به مدار زمين و ماوراي آن، و علاقه به فرستادن فضاپيما براي مأموريتهاي طولاني به مناطق دور از خورشيد، كاهش مداوم اندازه، وزن و توان مصرفي را اجتناب‌ناپذير مي‌سازد. مواد و ابزارآلات نانوساختاري، اميد حل اين مشكل را بوجود آورده‌است.
نانوساختن (Nanofabrication) همچنين در طرّاحي و ساخت مواد سبك‌وزن، پرقدرت و مقاوم در برابر حرارت، موردنياز براي هواپيماها، راكت‌ها، ايستگاههاي فضايي و سكّوهاي اكتشافي سيّاره‌ا‌ي يا خورشيدي، تعيين‌كننده است. همچنين استفادة روزافزون از سيستمهاي كوچك‌شدة تمام خودكار، منجر به پيشرفتهاي شگرفي در فنّاوري ساخت و توليد خواهدشد. اين مسأله با توجه به اينكه محيط فضا، نيروي جاذبة كم و خلأ بالا دارد، موجب توسعة نانوساختارها و سيستمهاي نانو، كه ساخت آنها در زمين ممكن نيست، در فضا خواهدشد.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

امنيت ملّي
برخي کاربردهاي دفاعي نانوتکنولوژي عبارتند از: تسلط اطّلاعاتي از طريق نانوالكترونيك پيشرفته بعنوان يك قابليت مهم نظامي، امكان آموزش موثرتر نيرو، به كمك سيستمهاي واقعيت مجازي پيچيده‌تر حاصله از الكترونيك نانوساختاري، استفادة بيشتر از اتوماسيون و رباتيك پيشرفته براي جبران كاهش نيروي انساني نظامي، كاهش خطر براي سربازان و بهبود كارآيي خودروهاي نظامي، دستيابي به كارآيي بالاتر (وزن كمتر و قدرت بيشتر) موردنياز در صحنه‌هاي نظامي و در عين‌حال تعداد دفعات نقص فنّي كمتر و هزينة كمتر در عمر كاري تجهيزات نظامي، پيشرفت در امر شناسايي و در نتيجه مراقبت عوامل شيميايي، زيستي و هسته‌ا‌ي، بهبود طرّاحي در سيستمهاي مورد استفاده در كنترل و مديريت عدم تكثير سلاحهاي هسته‌ا‌ي، تلفيق ابزارهاي نانو و ميكرومكانيكي جهت كنترل سيستمهاي دفاع هسته‌ا‌ي.
در بسياري موارد، فرصتهاي اقتصادي و نظامي مكمّل هم هستند. كاربردهاي درازمدت نانوتكنولوژي در زمينه‌هاي ديگر، پشتيباني كننده امنيت ملّي است و بالعكس.

[Consul 141]

صنعت نفت
هنگامي كه ريچارد اسملي (Richard Smally) برندة جايزة نوبل، بالك مينستر فلورسنس را در سال 1985 در دانشگاه رايس كشف نمود،‌ انتظار اندكي داشت كه تحقيق او بتواند صنعت نفت را متأثر سازد. سازمان انرژي آمريكا (DOE) سرمايه‌گذاري خود را در قسمت فناوري نانو تا 62 درصد افزايش داد تا مطالعات لازم در زمينة‌ موادي با نام‌هاي باكي‌بال‌ها (Bulky Balls) و باكي‌تيوب‌ها (Bulky Tubes) استوانه‌هاي كربني كه داراي قطر متر مي‌باشند، صورت گيرد. نانولوله‌هاي كربني با وزني در حدود وزن فولاد، صد برابر مستحكم تر از آن بوده، داراي رسانش الكتريكي معادل با مس و رساني گرمايي هم ارز با الماس مي‌باشند. نانوفيلترها مي‌توانند به جداسازي مواد در ميدان‌هاي نفتي كمك كنند و كاتاليست‌هاي نانو مي‌توانند تأثير چندين ميليارد دلاري در فرآيند پالايش به‌دنبال داشته باشند. از ساير مزاياي نانولوله‌هاي كربني مي‌توان به كاربرد آن‌ها در تكنولوژي اطلاعات ( IT ) نظير ساخت پوشش‌هاي مقاوم در مقابل تداخل‌هاي الكترومغناطيسي، صفحه‌هاي نمايش مسطح، مواد مركب جديد و تجهيزات الكترونيكي با كارآيي زياد اشاره نمود. علم نانو يك تحول بزرگ در مقياس بسيار كوچك بسياري از محققان و سياستمداران جهان معتقدند كه علم نانو مي‌تواند تحولات اساسي در صنعت جهاني ايجاد نمايد صنعت نفت نيز از پيشرفت اين تكنولوژي بهره‌مند خواهد گشت. علم نانو مي‌تواند به بهبود توليد نفت و گاز با تسهيل جدايش نفت وگاز در داخل مخزن كمك نمايد. اين كار با درك بهتر فرآيندها در سطوح مولكولي امكانپذير مي‌باشد. با توجه به اينكه نانو مربوط به ابعادي در حدود متر مي‌باشد، نانوتكنولوژي به مفهوم ساخت مواد و ساختارهاي جديد توسط مولكول‌ها و اتم‌ها در اين مقياس مي‌باشد.
خوشبختانه كاربردهاي عملي نانو در صنعت نفت جايگاه‌ ويژه‌اي دارند. نانوتكنولوژي ديدگاه‌هاي جديد جهت استخراج بهبوديافتة نفت فراهم كرده است. اين تكنولوژي به جدايش موثرتر نفت و آب كمك مي‌كند. با افزودن موادي در مقياس نانو به مخزن مي‌توان نفت بيشتري آزاد نمود. همچنين مي‌توان با گسترش تكنيك‌هاي اندازه‌گيري توسط سنسورهاي كوچك،‌ اطلاعات بهتري دربارة مخزن بدست آورد. صنعت نفت تقريباً در تمام فرآيندها احتياج به موادي مستحكم و مطمئن دارد. با ساخت موادي در مقياس نانو مي‌توان تجهيزاتي سبكتر، مقاومتر و محكم‌تر از محصولات امروزي توليد نمود. شركت نانوتكنولوژي GP در هنگ‌كنگ يكي از پيشگامان توسعة كربيد سيليكون، يك پودر سراميكي در ابعاد نانو مي‌باشد.
با استفاده از اين پودرها مي‌توان مواد بسيار سختي توليد نمود. اين شركت در حال حاضر مشغول مطالعه و تحقيق بر روي ساير مواد مركب مي‌باشد و معتقد است كه مي‌توان با نانوكريستال‌ها تجهيزات حفاري بادوامتر و مستحكم‌تري توليد كرد. همچنين متخصصان اين شركت يك سيال جديد حاوي ذرات و نانوپودرهاي بسيار ريز توليد نموده‌اند كه به‌طور قابل توجهي سرعت حفاري را بهبود مي‌بخشد. اين مخلوط آسيب‌هاي وارده به ديوارة مخزن در چاه را حذف نموده و قابليت استخراج نفت را افزايش مي‌بخشد.

[Consul 141]

آلودگي توسط مواد شيميايي و يا گازهاي آلاينده مبحثي بسيار دشوار در توليد نفت و گاز مي‌باشد. نتايج بدست‌آمده از تحقيقات دانشمندان حاكي از آن است كه نانوتكنولوژي مي‌تواند تا حد مطلوبي به كاهش آلودگي كمك كند. در حال حاضر فيلترها و ذراتي با ساختار نانو در حال توسعه مي‌باشند كه مي‌توانند تركيبات آلي را از بخار نفت جدا سازند. اين نمونه‌ها عليرغم اينكه اندازه‌اي در حدود چند نانومتر دارند، داراي سطح بيروني وسيعي بوده و قادر به كنترل نوع سيال گذرنده از خود مي‌باشند. همچنين كاتاليست‌هايي با ساختار نانو جهت تسهيل در جداسازي سولفيد هيدروژن، آب، مونوكسيدكربن، و دي‌اكسيد كربن از گاز‌طبيعي در صنعت نفت بكار گرفته مي‌شوند. در حال حاضر مطالعاتي بر روي نمونه‌هايي از خاك رس در ابعاد نانو و جهت تركيب با پليمرهايي صورت مي‌پذيرد كه بتوانند هيدروكربن‌ها را جذب نمايند. بنابراين مي‌توان باقيمانده‌هاي نفت را از گل حفاري جدا نمود.

[Consul 141]

سنسورهاي هيدروژن خود تميز كننده: خواص فوتوكاتاليستي نانوتيوب‌هاي تيتانيا در مقايسه با هر فرمي از تيتانيا بارزتر مي‌باشد، بطوري‌كه آلودگي‌هاي ايجادشده تحت تابش اشعة ماوراء بنفش به‌طور قابل توجهي از بين مي‌روند. تا اينكه سنسورها بتوانند حساسيت اصلي خود نسبت به هيدروژن را حفظ نمايد. تحقيقات انجام‌گرفته در اين زمينه حاكي از آن است كه نانوتيوب‌هاي تيتانيا داراي يك مقاومت الكتريكي برگشت‌پذير مي‌باشند، بطوري‌كه اگر هزار قطعه از آن‌ها در مقابل يك ميليون‌ اتم هيدروژن قرار بگيرند، مقاومت الكتريكي آن در حدود يكصد ميليون درصد افزايش مي‌يابد. سنسورهاي هيدروژن بطور گسترده‌اي در صنايع شيميايي، نفت و نيمه‌رساناها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از آنها جهت شناسايي انواع خاصي از باكتري‌هاي عفونت‌زا استفاده مي‌گردد. به‌ هر حال محيط‌هايي نظير تأسيسات و پالايشگاه‌هاي نفتي كه سنسورهاي هيدروژن از كاربردهاي ويژه‌اي برخوردار مي‌باشند، مي‌توانند بسيار آلوده و كثيف باشند. اين سنسورهاي هيدروژن نانوتيوب‌هاي تيتانيا هستند كه توسط يك لاية غيرپيوسته‌اي از پالاديم پوشانده شده‌اند. محققان اين سنسورها را به مواد مختلفي نظير اسيد استريك ( يك نوع اسيد چرب )‌، دود سيگار و روغن‌هاي مختلفي آلوده نمودند و سپس مشاهده كردند كه تمام اين آلوده‌كننده‌ها در اثر خاصيت فوتوكاتاليستي نانوتيوب‌ها از بين مي‌روند. حد نهايي آلودگي‌ها زماني بود كه دانشمندان اين سنسورها را در روغن‌هاي مختلفي غوطه‌ور ساخته و سنسورها توانستند خواص خود را بازيابند. محققان سنسورها را در دماي اتاق به مقدار هزار قطعه در مقابل يك ميليون ‌اتم هيدروژن در معرض اين گاز قرار دادند و مشاهده نمودند كه در طرح‌هاي اولية سنسور مقاومت الكتريكي آن به ميزان 175000 درصد تغيير مي‌كند. سپس سنسورها را توسط لايه‌اي به ضخامت چندين ميكرون از روغن موتور پوشاندند تا بطور كلي حساسيت آن‌ها نسبت به هيدروژن از بين برود. سپس اين سنسورها را در هواي عادي به ‌مدت 10 ساعت در معرض نور ماوراء بنفش قرار دادند و پس از يك ساعت مشاهده نمودند كه سنسورها مقدار قابل توجهي از حساسيت خود را بدست آورده‌ و پس از گذشت 10 ساعت تقريباً بطور كامل به وضعيت عادي خود بازگشتند.
عليرغم قابليت بازگشتي بسيار مناسب اين سنسورها نمي‌توانند پس از آلودگي به انواع خاصي از آلوده‌كننده‌ها حساسيت خود را باز يابند.

[Consul 141]

براي مثال روغن wq-40 به علت دارابودن مقداري نمك خاصيت فوتوكاتالسيتي نانوتيوب‌ها را تا حد زيادي از بين مي‌برد. با افزودن مقدار اندكي از فلزات مختلف نظير قلع، طلا، نقره، مس و نايوبيم، يك گروه متنوعي از سنسورهاي شيميايي بدست مي‌آيند. اين فلزات خاصيت فوتوكاتاليستي نانوتيوب‌هاي تيتانيا را تغيير مي‌دهند. به هر حال سنسورها در يك محيط غيرقابل كنترل در دنياي واقعي توسط مواد گوناگوني نظير بخار‌هاي آلي فرار، دودة كربن و بخارهاي نفت و همچنين گرد و غبار آلوده مي‌گردند. قابليت خودپاك‌كنندگي اين سنسورها طول عمر آن‌ها را افزايش و از همه مهمتر خطاي آنها را كاهش مي‌دهد. سنسورهاي جديد در خدمت بهبود استخراج نفت
براساس آخرين اطلاعات چاپ شده توسط سازمان انرژي آمريكا، استخراج نفت در حدود دو سوم از چاه‌هاي نفت آمريكا اقتصادي نمي‌باشد. با توجه به دما و فشار زياد در محيط‌هاي سخت زيرزميني، سنسورهاي قديمي الكتريكي و الكترونيكي و ساير لوازم اندازه‌گيري قابل اعتماد نمي‌باشند و در نتيجه شركت‌هاي استخراج‌ كنندة‌ نفت در تهية ‌اطلاعات لازم و حساس جهت استخراج كامل و مؤثر نفت از مخازن با برخي مشكلات مواجه مي‌باشند. در حال حاضر محققان در آزمايشگاه فوتونيك دانشگاه صنعتي ويرجينيا در حال توسعة يك‌سري سنسورهاي قابل اعتماد و ارزان از فيبرهاي نوري جهت اندازه‌گيري فشار، دما، جريان نفت و امواج آكوستيك در چاه‌هاي نفت مي‌باشند. اين سنسورها به‌علت مزايايي نظير اندازة كوچك، ‌ايمني در قبال تداخل الكترومغناطيسي، قابليت كارآيي در فشار و دماي بالا و همچنين محيط‌هاي دشوار، مورد توجه بسيار قرار گرفته‌اند. از همه مهم‌تر اينكه امكان جايگزيني و تعويض اين سنسورها بدون دخالت در فرآيند توليد نفت و باهزينة‌ مناسب فراهم مي‌باشد. در حال حاضر عمل جايگزيني و تعويض سنسورهاي قديمي در چاه‌هاي نفت ميليون‌ها دلار هزينه در پي دارد. سنسورهاي جديد از نظر توليد بسيار مقرون ‌به صرفه بوده و اندازه‌گيري‌هاي دقيق‌تري ارائه مي‌دهند. انتظار مي‌رود كه تكنولوژي اين سنسورها توليد نفت را با ارائه اندازه‌گيري‌هاي دقيق و قابل اعتماد و كاهش ريسك‌هاي همراه با اكتشاف و حفاري نفت بهبود بخشد. همچنين سنسورهاي جديد به‌علت برخي كاربردهاي ويژه نظير استخراج دريايي و افقي نفت، جايي كه بكاربستن سنسورهاي قديمي در چنين شرايطي بسيار مشكل مي‌باشد، از توجه ويژه‌اي برخوردارند.

[Consul 141]

کاربرد نانو مواد در مشبک‌کاري (Perforation) صنايع بالادستي نفت
به دلايلي نظير توليد از يك عمق خاص (جلوگيري از توليد آب يا گاز اضافي) و نه از تمام لايه و همچنين پايدارسازي دهانه چاه و جلوگيري از ارتباط لايه ها با يكديگر، مقابل لايه نفت يا گاز يك لوله جداري قرار داده مي شود و سپس مشبك كاري (Perforation) جهت مرتبط ساختن چاه و لاية مربوطه و در يك عمق خاص، انجام مي شود. با مشبك كاري، لولة جداري به همراه سيمان پشت آن و بخشي از لاية مربوطه سوراخ مي¬شوند. سپس نفت يا گاز از طريق سوراخ هاي ايجاد شده به درون چاه راه پيدا مي كند. سوراخ كردن لولة جداري معمولاً امروزه توسط Jet Perforator انجام مي پذيرد كه از دو فلز با جنس هاي متفاوت و مواد منفجره براي توليد نيروي كافي تشكيل شده است. يك فلز، استحكام كافي براي سوراخ كردن لولة جداري و سيمان را دارد و فلز ديگر باعث ذوب شدن فلز اول مي شود تا سوراخ ايجاد شده درون لايه نفت يا گاز مسدود نشود. نهايتاً با فرآيند اسيدزني، بقاياي فلزات باقي مانده نيز خارج مي شوند.

[Consul 141]

كاربرد نانو تكنولوژي در اين بخش:
1. نانومواد: جنس مواد بکار رفته در ابزار مشبک کاري اهميت حياتي در انجام اين فرايند دارد و در اين ميان نانو مواد در اين حيطه پتانسيل خوبي جهت بکار گرفته شدن دارد.
2. مواد نانوساختار: در اين بخش امكان استفاده از يك سري مواد نانوساختار كه پس از عمليات مشبك كاري پس از زمان مشخصي از بين مي روند، استفاده كرد. يعني در اين فرآيند نيازي به فلز دوم براي از بين بردن فلز اول وجود ندارد.
3. نانوپوششها: پيشرفت هاي اخير در زمينه مهندسي سطح با استفاده از پوشش هاي هوشمند و تكنولوژي هاي پوشش دهي، كنترل بهتر اصطكاك و سايش را در تماس هاي سطحي ارائه مي دهد. در برخي از پوشش ها جذب سولفورها و فسفرها باعث كاهش ويسكوزيته شده و خواص روانروي بهتري را در سيال موجب مي شوند. جديد ترين تكنولوژي هاي در دست انجام منجر به توليد نانوكامپوزيت ها و نانوپوشش هاي ابرساختار شده است كه به افزايش عمر قطعه پوشش داده شده و كاربردهاي ديگر توليد خواهد پرداخت. گاهي اين پوشش ها طوري طراحي مي شوند كه با موادي كه به عنوان مثال در لوله هاي نفت حركت مي كنند، واكنش داده و يك لايه مرزي بسيار سخت و متراكم را تشكيل مي دهند كه هم باعث عدم خوردگي مي شود و هم جلوگيري از اصطكاك مي كند. گاهي پوشش هايي كه خاصيت روغنکاري در حالت جامد دارند باعث بهبود خواص سطحي مي شوند كه باعث لغزش آسان روي سطوح پوشش داده مي گردند. در سال هاي اخير گونه اي از پوشش هاي نانوساختار كه از فازهاي فلزي و سراميكي تشكيل شده اند، توليد گشته اند. اين پوشش ها معمولاًٌ با روش PVD يا MBE توليد مي شوند. اين پوشش ها به علت نانوساختار بودنشان و هموژنيته يكسان آن در طول پوشش به طور قابل توجهي چندكاره[1] مي باشند. اين پوشش ها علاوه بر سختي بالا، ضريب اصطكاك پايين را دارا بوده و خواص هدايت الكتريكي يا حرارتي بالايي دارند. سختي آنها در حد 40 تا 60 گيگاپاسكال و ضريب اصطكاك آنها 4/0 - 3/0 در مقايسه با سطح فولاد مي باشد. برايان بورن و کنث گراهام کوان از شرکتMCDONNELL BOEHNEN HULBERT & BERGHOFF LLP با ترکيب 90% وزني پودر تنگستن و 10% وزني پودر بايندر (Binder) که بصورت هرمي شکل داده شده است، موفق به توليد گلوله هايي (Jet perforator) شده اند که براي مشبک سازي لوله هاي جداري مناسب هستند. اين مواد ساختار کريستالي دارند که اندازه دانه هايشان بين 25 نانو متر تا 1 ميکرون است.

[Consul 141]

اربرد مواد نانومتخلخل در فرايند رفورمينگ پالايش نفت
پالايش نفت با تقطير جزء به ‌جزء نفت‌خام به گروه‌هاي هيدروكربني شروع شده و خواص محصولات مستقيماً متناسب با نحوه انجام فرآيند تبديل نفت مي باشد. فرآيندها و عمليات پالايش نفت به پنج بخش اصلي تقسيم مي‌شود:
الف) تفكيك (تقطير)
ب) فرآيندهاي تبديلي كه اندازه و ساختار ملكولي هيدروكربن‌ها را تغيير مي‌دهند. اين فرآيندها شامل: ب-1) تجزيه (تقسيم) ب-2) همسان‌سازي(تركيب) ب-3) جايگزيني(نوآرائي) مي باشند.
ج) فرآيندهاي عمل‌آوري
د) تنظيم و اختلاط
فرايند تجزيه كه از زيرشاخه هاي فرايندهاي تبديلي محسوب ميشود، شامل هيدروكراكينگ، شكست كاتاليستي و شكست گرمايي مي شود.

[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

هيدورژن به‌عنوان يك محصول فرعي از رفورميت‌ها جدا شده و دوباره به چرخه توليد باز مي‌گردد. كاربردهاي نانوتكنولوژي: در قسمتي از فرايند بايد گاز هيدروژن را از مخلوط گازهاي ديگر جدا كرد كه براي اين منظور مي توان از نانومواد متخلخل در رفورمينگ کاتاليستي پالايش استفاده کرد. مثلاً در رفورمينگ پتروشيمي ژيمين و همکاران بررسي NMR واكنش متانول به هيدروكربنها (MTH) با استفاده از زئوليتهاي ميكروساختار و نانوساختار HZSM–5 را انجام داده اند. تشكيل انواع آلكوكسي سطحي روي HZSM – 5 نانوابعاد و ميكروابعاد پس از پرتودهي به متان و متعاقب آن تبديل به اولفينها توسط روش Solid state NMR In situ بررسي شده است. در مقايسه با HZSM – 5 ميكرو ابعاد، زئوليت نانو ابعاد تمايل بيشتري براي به دام انداختن گونه هاي مولكولي متانول دارد. همچنين مشخص شده كه حضور موادي كه Carbon – Pool ناميده مي شوند، نه تنها در تبديل متانول به اولفين ها موثر است بلكه موادي پليمري كه به طور ناخواسته توليد مي شوند را به صورت كك روي سطح درمي آورد. در زئوليت نانو ساختار تشكيل رسوبهاي كربن دار روي سطح به سختي صورت مي پذيرد.

رفرمينگ كاتاليزوري: رفرمينگ كاتاليزوري، يك فرآيند مهم مورد استفاده براي تبديل نفت‌هاي با اكتان پايين در مخلوط‌هاي گازوئيل با عدد اكتان بالا مي‌باشد. در طي انجام فرايند رفرمينگ تمام انواع واكنش‌ها مثل كراكينگ، پليمريزاسيون، هيدروژن‌زدايي، ايزومريزاسيون به طور همزمان اتفاق مي افتد. بسته به خواص خوراك نفت (مقدار پارافين،‌ اولفين، نفتالين، موادآروماتيكي در نفت خام) و كاتاليست‌ مورد استفاده، ميتوان رفرميت با غلظت بسيار بالاي تولوئن، بنزين، زايلن و ساير آروماتيك‌هاي مفيد در مخلوط محصول توليد کرد.

[Consul 141]

كاربرد مواد نانومتخلخل در پليمريزاسيون و ايزومريزاسيون فرايندهاي پالايش نفت
پليمريزاسيون: پليمريزاسيون در صنايع پتروشيمي، فرآيند تبديل گازهاي اولفين سبك، شامل اتيلن، پروپيلن و بوتيلن به هيدروكربن‌هاي با وزن مولكولي بيشتر و عدد اكتان بالاتر مي‌باشد كه به‌عنوان مخلوطهاي سوختي مرغوب استفاده مي‌شود. درطي اين فرآيند 2 يا بيشتر مولكول‌هاي اولفين يكسان، تشكيل يك مولكول با عناصر يكسان و خواص يكسان به‌عنوان مولكول‌هاي جديد مي‌دهند. پليمريزاسيون مي‌تواند به طور گرمايي يا در حضور كاتاليست دردماي پايين‌تر اتفاق بيفتد.
ايزومريزاسيون: در ايزومريزاسيون بوتان نرمال، پنتان نرمال و هگزان نرمال، به ايزوپارافين‌هاي مربوطه با عدد اكتان بالاتر تبديل مي‌شود. پارافين‌هاي با زنجيره مستقيم، به زنجيره‌هاي شاخه‌دار با همان تعداد اتم ولي با ساختار هندسي متفاوت تبديل مي‌شوند. محصولات ايزو بوتان اين واحد، خوراك واحد آلكيلاسيون بوده و ايزوپنتان و ايزوهگزان براي مخلوط گازوئيل بكار مي‌رود.

[Consul 141]

کاربردهاي فناوري نانو در پليمريزاسيون و ايزومريزاسيون:
پليمريزاسيون: به‌علت اينكه پليمر شدن در اين‌جا به معني واقعي كلمه اتفاق نمي‌افتد بلكه واكنش تا تشكيل دي‌مر‌ها و تري‌مرها خاتمه مي‌يابد لذا بايد طراحي فضاي واكنش به گونه‌اي صورت گيرد كه با تشكيل دي‌مرها واكنش ادامه نيابد لذا مي‌توان از مواد نانومتخلخلي استفاده كرد كه ابعاد كانال‌هاي آن براي تحقق اين امر مناسب باشند. اين مواد نانوتخلخل را مي‌توان نانوراكتور ناميد. در اين زمينه به کار "سانو" و "اومي" اشاره کرد که از سيليكا مزوپروس به عنوان نانو راكتور براي پليمريزاسيون اولفين‌ها استفاده کرده‌اند.
در اين روش ماده متخلخل MCM-41 حاوي فلز توسط روش Post – Synthesis با تركيبات ارگانومتاليك يا آلكوكسيد آماده شد و به عنوان نانوراكتور براي فرآيند پليمريزاسيون اولفين بكار رفت. در حقيقت MCM-41 حاوي فلز به عنوان كوكاتاليست غيرهمگن به‌ كار مي‌رود.
ايزومريزاسيون: به دليل اينكه كانال‌هاي مواد متخلخل مكان مناسبي براي انجام واكنش‌هاي شيميايي مي‌باشد، مي‌توان از نانومواد متخلخل براي اين منظور استفاده كرد. اين كار در واكنش مشابه پتروشيمي مورد بررسي قرار گرفته است. به عنوان مثال بائر و همكاران زئوليت‌هاي نانوساختار HZSM – 5 را در ايزومريزاسيون زايلن بررسي كرده‌اند. هيدروژن در جداكننده‌هاي با فشار عملياتي بالا (Separator)، جدا شده و كلريد هيدروژن در ستون جداساز (Stripper) حذف مي‌شود. حاصل آن که مخلوط بوتان بدست آمده مي باشد، وارد تفكيك‌كننده (Fractionator) شده، در آن بوتان از ايزوبوتان جدا مي‌شود. در كليه موارد بالا مي‌توان از نانومواد متخلخل كربني براي جداسازي گازها استفاده كرد. در فرايند ايزومريزاسيون مي‌توان به كاربردن متنوعي از مواد نانوساختار اشاره كرد، همچنان كه در طي تحقيقاتي براي پيدا كردن نانومواد مناسب براي فرايند ايزومريزاسيون آنتونلي و همكاران از ميکروقفس هاي توخالي زيرکونيا با استفاده از پايه هاي مالسيلي کروي استفاده كرده‌اند.

[Consul 141]

فناوري نانو و صنايع نفت در ايران:
گروه مطالعاتي نانوتکنولوژي مرکز تحقيقات کاتاليست در پژوهشگاه نفت، فعاليت خود را در شهريورماه سال 1380 در زمينه ساخت نانولوله‌هاي كربني با استفاده از روش رسوب‌گذاري شيميايي بخار هيدروكربنها (CVD) آغاز نموده و به موفقيت‌هاي چشمگيري در اين زمينه دست يافته است كه از آن جمله مي‌توان به توليد نانولوله‌هاي كـربني تك‌ديــواره با كيفيــت و خلــوص بالا, توليــد نانولولــه‏هاي كربني با ساختار بامبو و كنترل تخلخل در محصولات توليدي اشاره نمود.
نتايج حاصل و مشخصات نانولوله‌هاي ساخته شده: كاتاليستهاي پايه MgO با فلزات Co ، Fe ، Ni و Mo افزودني¬هاي متفاوت و سطح¬هاي مختلف تهيه گرديدند و در سيستم راكتوري (با تغيير پارامترهاي نوع گاز, غلظت گازها, دماي واكنش, شيب دمايي و زمان اقامت) تحت رسوب گذاري C6H6، C2H2، CO و CH4 قرار گرفتند. پس از تهيه محصول, مرحله خالص‌سازي شامل شستشو با اسيد, فيلتراسيون, سانتريفوژ و خشك كردن بر روي نمونه‌ها انجام گرفت و سپس آزمايش‌هاي تعيين سطح (BET), تخلخل و حجم حفرات, TG, XRD, SEM, TEM و طيف‌سنجي رامان بر روي نمونه‌ها انجام گرفت.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
تصوير SEM از نانولوله هاي توليد شده (راست) و تصوير TEM از نالوله هاي توليد شده (چپ)[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
تصوير کامپيوتري نانوله ها [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] نمونه‌هايي از نتايج حاصل در زير آورده شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه نانولوله‌هاي كربني تك‌ديواره با قطرهاي حدود 4nm وطول 10µm بدست آمده است. بازدهي كربن در اين روش 200 درصد بوده است و سطح (BET) نمونه‌هاي توليدي حدود m2/gr 700-500 مي‏باشد. امكان افزايش مقياس در اين روش به خاطر سطح بالا, يكنواختي محصول و سهولت در خالص سازي, راحت‌تر از كاتاليست‌هاي ديگر مي‌باشد. افزايش مقياس توليد در دست بررسي و انجام مي‌باشد.

[Consul 141]

بررسي نانولوله‌هاي ساخته شده جهت ذخيره سازي هيدروژن: فعاليت‌هاي انجام‌شده در اين بخش شامل طراحي و ساخت سيستم آزمايشگاهي جهت ذخيره‌سازي هيدروژن و سرعت جذب گازها مي‌باشد. آزمايش‌هاي مربوط به ذخيره‌سازي و جداسازي گازها بر روي نمونه‌هاي نانولوله كربني ساخته شده در حال انجام است.
مطالعات آتي طرح
- ادامه فعاليتهاي آزمايشگاهي ساخت با كاتاليستهاي مختلف جهت افزايش راندمان سيستم.
- بهينه‏سازي روش ساخت جهت توليد نانولوله‌هاي كربني با مشخصات مطلوب.
- بررسي روش‌هاي توليد به صورت بستر سيال نانولوله‌هاي کربني.
- ادامه بررسي كاربردهاي نانولوله‌هاي کربني در راستاي ذخيره‏سازي هيدروژن.
- استفاده از نانولوله‌هاي کربني به عنوان پايه كاتاليستي فرآيند gtl.

[Consul 141]

صنايع آب
نانوفيلتراسيون يکي از کاربردهاي مهم نانوتکنولوژي است. فناوري نانوفيلتراسيون امکان جداسازي ذرات را از آب در مقياس نانو فراهم مي‌کند. به‌ اين ‌ترتيب، امکان توليد آب تصفيه‌شده در مقياس انبوه فراهم مي‌شود. با استفاده از نانوفيلترها، مواد معدني لازم براي سلامتي انسان، در آب باقي مي‌ماند و مواد سمي و مضر از آن حذف مي‌شود.
با توجه به اين که پنجاه درصد آب‌هاي زيرزميني و هفتاد و هشت درصد آب رودخانه‌ها در مناطق شهري، غيرقابل شرب است، کاربرد اين فناوري براي تصفية آب، طرفداران زيادي دارد. تحقيقات در چين نشان داده است که با مصرف آب حاصل از نانوفيلترها در مدت طولاني، شيوع بيماري‌هاي قلبي و عروقي و سرطان به‌ترتيب به‌ميزان چهل و بيست درصد کاهش يافته‌است.

[Consul 141]

محيط زيست
يكى از پراهميت ترين كاربردهاى فن آورى نانو مى تواند استفاده گسترده از آن در بهبود اوضاع زيست محيطى باشد. اين فن آورى همانند هر فن آورى نوين ديگرى مى تواند تغييرات شگرفى در زندگى بشر به وجود آورد. تاثيرات مستقيم و غير مستقيم فن آورى نانو بر محيط زيست، از جنبه هاى مختلفى قابل بررسى است. در حال حاضر مى توان به موارد متعددى از كاربرد نانوماشين ها در حفظ محيط زيست اشاره كرد. بعضى از اين نانوماشين ها، ريزفيلترها (براى تصفيه پساب هاى صنعتي، نانوپودرها (براى تصفيه گازهاى آلاينده خروجى از خودروها و واحدهاى صنعتي) و نانوتيوب ها (براى ذخيره سازى سوخت كاملا پاك هيدروژن) هستند، اما اينها بخش كوچكى از استفاده هاى گوناگونى است كه مى توان از فن آورى نانو در بخش محيط زيست داشت. يكى از مهمترين اهداف متوليان و طرفداران محيط زيست، حذف مواد سمى و خطرناك از چرخه طبيعت است. مواد سمى معمولا از اتم هايى تشكيل شده اند كه ذاتا مضر نيستند، بلكه نحوه اتصال آنها به يكديگر، مواد سمى را به وجود مى آورد. حال اگر بتوان وسيله اى ساخت كه قادر به تغيير اتصالات اتم ها در مولكول باشد، مى توان به سهولت و با قيمت ارزان، مواد سمى را خنثى كرد يا حتى با اندكى تغيير از آنها محصولات مفيد به دست آورد. با وجود اينكه فن آورى نانو تاكنون در زمينه محيط زيست كاربرد صنعتى نداشته است، اما بسيارى معتقدند كه اين فن آورى مى تواند راه هاى جديدى براى بهبود و ارتقاى فن آورى هاى زيست محيطى ارائه كند. از سوى ديگر برخى عقيده دارند كه استفاده از فن آورى نانو خود مى تواند منجر به بروز مشكلات جديد زيست محيطى از قبيل مواد سمى جديد و خطرات زيستى مربوط به آن شود. برخى از مهمترين كاربردهاى عملى شناخته شده فن آورى نانو در محيط زيست، نانوحسگرها، نانوفيلترها و كاتاليزورهاى زيست محيطى هستند.

[Consul 141]

نانوحسگر: وسيله اى است بسيار ريز كه قادر به شناسايى و ارائه پاسخ به محرك هاى فيزيكى در مقياس نانومتر باشد. اين نانوحسگرها خود به دو دسته مواد نانوساختارى (مانند سيليکون متخلخل) و نانوذرات تقسيم مى شوند. از كاربردهاى نانوحسگرها مى توان به استفاده از آنها در كنترل آلودگى اشاره كرد.
نانوفيلترها: از كاربردهاى اين نانوماشين ها مى توان به استفاده از آنها براى تصفيه آب اشاره كرد. كاتاليزورهاى زيست محيطي: از موارد استفاده از اين نانوماشين ها مى توان به استفاده از آنها براى تصفيه گازهاى خروجى اتومبيل ها و پالايش آب و هوا اشاره كرد.

[Consul 141]

تصفيه پساب هاي صنعتي
با استفاده از نانوتكنولوژي، مي‌توان مواد سمي پساب‌هاي آلوده را كاهش داد. يك تيم از دانشمندان و صنعتگران كشورهاي آلمان، ايرلند و انگلستان، فرآيندي را توسعه داده‌اند كه فلزات سنگين پساب‌هاي صنعتي را با استفاده از نانوذرات جدا مي‌نمايد. دراين فرآيند، از يك محيط مغناطيسي ساده نيز كمك گرفته مي‌شود.
محققان مؤسسه مواد جديد (inm)، به‌منظور توليد ذرات كامپوزيت فوق‌مغناطيسي (spmc)، نانوذرات اكسيد آهن را در يك محيط شيشه‌اي قرار دادند. با استفاده از خاصيت مغناطيسي اين ذرات ميكروني و نانومتري، به‌راحتي مي‌توان فلزات سنگين را جذب نمود. اين ذرات كه داراي خاصيت فوق‌مغناطيسي هستند، به درون آب فرستاده مي‌شوند و فلزات سنگيني را كه در آنجا وجود دارند، جذب مي‌كنند. سپس اين آب از ميان يك ميدان مغناطيسي عبور داده مي‌شود و ذرات فوق‌مغناطيس حاوي فلزات سنگين، از جريان خارج مي‌شوند. يكي از مزاياي اين روش آن است كه بر خلاف روش‌هاي قبلي، مانند فرآيندهاي ته‌نشيني يا شيميايي، در پايان عمل تصفيه، مي‌توان به خلوص بالايي رسيد. اين موضوع به‌خصوص زماني مهم است كه فلزات موردنظر خيلي سمي باشند، مانند جيوه يا سرب.
البته اين‌گونه روش‌هاي جداسازي، خيلي سخت و پرهزينه هستند. هر چند اين روش‌ها در آزمايشگاه به نتيجه رسيده است، اما براي صنعتي کردن آنها، سه سال زمان نياز است. مشکل اين روش در درست ‌مخلوط‌نمودن ذرات كامپوزيت، به‌منظور جداسازي يك فلز خاص است. در حال حاضر، اين روش براي تمام صنايع مفيد نيست؛ اما مي‌تواند راه حل بسيار خوبي براي حدود نيمي از صنايعي باشد كه فلزات سنگين توليد مي‌كنند. شركت‌هاي آلماني، سالانه حدود 15هزار تن از اين نوع فلزات را توليد مي‌كنند. اين رقم در آمريكا بالاتر است.

[Consul 141]

ضررها و خساراتي که توسط فلزات سنگين متوجه جامعة کشاورزي مي شود، همچنان در سال هاي آينده نيز پابرجا خواهد بود؛ زيرا فلزات سمي و سنگين هنوز بوسيله بسياري از صنايع اصلي، مانند صنايع الکترونيک و فولاد، توليد مي‌شوند.
اين موضوع بسياري از مراکز بهداشتي را به خود مشغول نموده است؛ زيرا ضمن اينکه بيشتر فلزات سنگين را نمي توان در بدن اشخاص پيدا نمود، افزايش اين فلزات در بدن سبب کمبود اکسيژن، افزايش فشار خون، نازايي و سقط جنين مي شود. همچنين اين فلزات به سيستم عصبي و کليه ها آسيب مي رسانند.
آنچه در اين زمينه در کشور ما قابل توجه است، روند توسعة صنايع سنگين در کشور، به خصوص در مناطق ساحلي و در مسيرهاي آبي است. صنايع داراي آلودگي فلزات سنگين، منحصر در صنايع برق و فولاد نيز نيستند و صنايع پتروشيمي که روند توسعة آنها در کشور سريع است نيز يکي از توليدکنندگان اينگونه آلودگي ها هستند.
بنابراين اگر با کمک گرفتن از فناوري نانو، بتوان آلودگي‌هاي ناشي از سرب و جيوه و ساير فلزات سنگين سمي را کاهش داد، اين کاربرد فناوري نانو مي تواند به عنوان يک اولويت در کشور ما مطرح شود.

[Consul 141]

انرژي
كاربرد نانولوله ها در جذب گاز
اتمهــاي نانولولــه هــاي كربنــي بــه نحــوي كنــار هــم چيــده شــده انــد كــه عمــلا امكــان عبــور بــدون اصــطكاك مولكولهـاي گــاز را فــراهم مـي آورنــد. از نظــر تئـوري ـ سـطح صــاف ايـن مــواد باعــث مـي شــود كــه ميـزان عبــور گــاز از درون آنهــا بــه مراتــب بيــشتر از غــشاهاي ريــز حفــره كــه بــراي جداســازي گــاز مــورد اســتفاده قــرار مــي گيرنــد، باشد. نانولوله هايي كه بـا انـدازه مناسـب توليـد مـي شـوند، مـي تواننـد بـا صـرف انـرژي كمتـر وبـدون نيـاز بـه افـزايش فشار، گازهاي آلوده کننده مثل CO2 را بــه صــورت انتخــابي از گازهــاي حاصــل از احتــراق بزداينــد . از طرفــي نانولولــه هــا داراي كانالهــايي در ابعــاد نــانو هــستند كــه امكــان جــذب گـازهـــا را دا رنـــد. در واقـــع نـانـولـــوله هـــاي تـك لايـه اي مـواد ريـز حـفـره خـوبـي بـا مـسـاحـت سـطح حـدود 400 m /gr مي باشند.
آزمايــشهاي انجــام شــده بــراي جــذب N 2 و O 2 نــشان مــي دهــد كــه اصــلاح گرمــايي هــوايي در دمــاي 350درجــه ســانتيگراد دو انتهــاي كــربن نانولولــه را بــاز كــرده و ظرفيــت جــذب آنهــا را بــه دو برابــر افــزايش مــي دهــد. تحقيقــات نــشان مــي دهــد كــه جــذب در ســطح خــارجي نانولولــه هــاي " تــه بــسته " صــورت مــي گيــرد. بــا اينحــال وقتــي كــه دو انتهــاي نانولولــه بــاز باشــد، مولكولهــاي گــاز فقــط پــس از اشــباع ســطح داخلــي بــر روي ســطح خــارجي جـذب مـي شـوند . مطالعـه ديگـري اثر تكنيـك هـاي ليچينگ اسـيدي بـراي تهيـه نانولولـه هـاي تـك لايـه خالص را بررسي نموده اند. نانولوله هاي تــك لايــه اصــلاح شــده ظرفيــت جــذب گــاز بيــشتري نــسبت بــه مــوارد اصلاح نشده را دارند.

[Consul 141]

ذخيره‌سازي متان در نانولوله‌هاي کربني
يکي از مسائلي که امروزه در مبحث انرژي مطرح است، چگونگي ذخيره سازي سوخت‌هاي پاکي مانند هيدروژن، متان و... براي كاربردهاي مختلف است. در حالت عمومي ذخيره سازي گاز طبيعي فشرده در وسايل نقليه در سيلندرهاي استيل سنگين و در فشارهاي بالا (20 تا 30 مگا پاسكال) صورت مي‌پذيرد، در حاليكه ذخيره سازي گاز به روش (ANG(adsorbed natural gas در محفظه‌هاي سبك و با فشارهاي نسبتا پائيني (در حدود 4 مگا پاسكال) صورت مي‌پذيرد، بنابراين ذخيره سازي گاز طبيعي به روش ANG مي‌تواند يك انتخاب بسيار موثرتر باشد، زيرا در فشارهاي پايين هزينه‌هاي كمتري صرف ذخيره سازي مي‌شود. امروزه جذب گاز متان با استفاده از جاذب‌هاي متنوعي مانند كربن فعال شده(AC)، كربن اشتقاقي كربيد (CDC)، زئوليت‌ها و نانولوله‌هاي كربني تك ديواره (SWCNT)، نانولوله‌هاي كربني چند ديواره (MWCNT)و... صورت مي‌پذيرد. در اين گزارش مروري داريم بر مكانيزم ذخيره سازي گاز متان با استفاده از نانولوله‌هاي كربني و در نهايت نتايج كار محققان مختلف را در زمينه ذخيره سازي گاز‌ها با استفاده از نانو ساختارهاي كربني، مورد ارزيابي و مقايسه قرار مي‌دهيم. مقدمه جذب گاز طبيعي در مواد متخلخلي مانند زئوليت‌ها، كربن فعال شده (AC) غربال‌هاي مولكولي، كربن اشتقاقي كربيد، بررسي و مطالعه شده است. اخيراً نانولوله‌هاي كربني بخاطر خواص منحصر به فردشان از جمله تخلخل يكنواخت، استقامت كششي زياد، هدايت الكتريكي، بسيار مورد توجه و مطالعه قرار گرفته اند. نانولوله‌‌هاي کربني به دو صورت تک ديواره (SWCNT) و چند ديواره (MWCNT) مي‌باشند. تحقيقات زيادي به منظور جذب گاز متان كه يكي از اجزاي مهم گازطبيعي است، روي نانولوله‌هاي كربني تك ديواره صورت گرفته است. اين در حالي است كه مطالعات درباره جذب گاز متان روي نانولوله‌هاي كربني چند ديواره محدود مي‌باشد. اما در بررسي‌هاي انجام شده به نظر مي‌رسد، خواص جذب گاز روي SWCNT ها و MWCNT ها كاملاً متفاوت مي‌باشد. مکانيزم جذب متان توسط نانولوله‌هاي کربني در مطالعه اي که توسطSeifer انجام شد، اثر متقابل هيدروژن با فولرين‌ها و نانولوله‌هاي كربني نشان دهنده اين مطلب بود که يون هيدروژن H+ با کربن‌هاي هيبريد شده SP2 از هر دو ماده تشکيل کمپلکس مي‌دهد. Xianren از روش DFT) Density Functional Theory) و روش شبيه سازي GCMC(Grand Canonical Mont Carlo) براي بررسي جذب CH4 در داخل SWCNT ها استفاده نمود. Bien fait از پراکندگي نوترون براي تشخيص نفوذ مولکول‌هاي CH4 در SWCNT ها استفاده کرد و در اين فرايند دو نوع جذب را مشاهده کرد که يک نمونه مربوط به فاز شبه جامد براي يک مجموعه پيوند قوي‌تر در دماي 120 درجه کلوين و ديگري مربوط به کامپوننت‌هاي شبه مايع براي مجموعه پيوندهاي ضعيف‌تر در 70 تا 129 درجه کلوين است.

[Consul 141]

بنابراين، مجموعه هاي جذبي متان در سطوح داخلي و خارجي نانولوله‌هاي کربني به دو صورت شبه مايع و شبه جامد مي‌باشد. همچنين گزارش شده است که CNT هيدروژني با هيدروژن مرزي متناوب داخلي / خارجي (H-CNT زيگزاگي) 55/0 eV پايدارتر از CNT هيدروژني است که همه هيدروژن‌هاي آن خارجي باشند(H-CNT آرمچير) و در اين حالت (H-CNT زيگزاگي)، فرمر، مولكول‌هاي متان را با زاويه پيوندي تقريبا قائم در بر مي‌گيرد. به‌طوري كه متان به‌طور قوي‌تري روي سطوح خارجي H-CNT زيگزاگي ذخيره مي شود تا روي سطوح داخلي H-CNT زيگزاگي و H-CNT آرمچير. از آنجايي که متان بصورت چهارگوش است و زاويه‌هاي پيوندي H-C-H در حدود 5/109 درجه است، کشيدکي الکترون‌هاي فعال شده کربن روي چهار اتم هيدروژن پيوندي اثر مي‌گذارد به صورتي که روي اتم‌هاي هيدروژن کمبود جزئي الکترون به وجود مي‌آيد، به همين دليل، مکانيزم جذب متان روي سطوح داخلي و خارجي نانولوله‌هاي کربني به صورت شبه مايع و شبه جامد مي‌باشد. در مسير مکانيزمي که توسط SunnyE.Iyuke گزارش شده است، مولکول متان با ساختار چهاروجهي با زاويه پيوندي تقريبا قائم، از داخل منافذ نانولوله از توده فاز گازي تا روي جاذبي با پيوند SP2 C=C که نسبتا غني از الکترون است، عبور مي‌کند. دراين حالت چون اتم‌هاي هيدروژن مولکول‌هاي متان به خاطر کشيده شدن الکترون‌ها به سمت کربن مرکزي داراي کمبود جزئي الکترون هستند، يک کمپلکس انتقال دهنده بار (CT) از کربوکاتيوني شامل دو پروتون را تشکيل مي‌دهند. اين يون مي‌تواند بطور درون مولکولي، گروه SP2 C=C را با يک پيوند SP3 C-C پايدار کند که مشابه با فضا گزيني در واکنش‌هاي شيميايي است. اينچنين فضا گزيني در جذب سطحي با سايز روزنه محدود شده، کوپل و يک نيروي انقباضي روي جذب شعاعي متان بعدي و پيوند هيدروژني بين SP3(C-C) از شبکه CNT و SP3 از مولکول متان، وارد مي‌کند. از آنجاکه هر دو داراي يک ساختار چهاروجهي هستند، اين امر منجر به تشکيل يک فاز شبه مايع در روزنه CNT مي‌شود. از طرف ديگر سطح خارجي CNT هيچ نوع محدوديتي در جذب ندارد، بنابراين مولکول‌هاي متان بيشتري روي کربوکاتيون غيرپايدارحاضرجذب مي‌شوند. اين پديده مي‌تواند باعث جذب گازهاي بيشتري در شکل فاز شبه مايع متان روي سطح داخلي شود، زيرا فضاي کافي براي پيوندها يا ارتعاشات مولکولي وجود دارد و انتقال از فاز جامد به فاز سيال، يک پديده متداول است.

[Consul 141]

ذخيره سازي گاز به روش ANG: به منظور كنترل دماي فرايند، سلول بارگيري (Loading Cell) و سلول جاذب (Adsorption Cell) و خطوط ارتباطي در يك حمام آب قرار دارند. قبل از شروع آزمايش بايستي ناخالصي‌هاي سلول جذب را توسط يك پمپ خلاء زدود و وزن جاذب را در خلاء كامل اندازه گيري كرد، زمانيكه دما در سلول‌هاي بارگيري و جاذب به حد مطلوب رسيد (حالت تعادل اوليه) آزمايش شروع مي‌شود. ميزان فشار و دما در سلول‌ها به يك ركوردر موبايل گزارش مي‌شود و به اين صورت زمان تعادل واكنش در هنگاميكه فشار و دماي فرايند ثابت باقي ماند (حالت تعادل دوم) مشخص مي‌شود. سپس با موازنه جرم بر مبناي دما و فشار اندازه گيري شده قبل و بعد از حالت تعادل مي‌توان ظرفيت جاذب را تعيين كرد.
مروري بر ذخيره سازي گاز متان در نانو ساختارها: Elena Bekyarova توسط اشتعال ليزري گرافيت، نانوهورن‌هاي (نانوشاخ) كربني تك ديواره‌اي (SWNH) را براي ذخيره سازي گاز متان، در دماي اتاق و بدون كاتاليست، توليد كرد. سايز و شكل مجموعه با نوع و فشار گاز بافر در حفره، كنترل مي‌شود. اين ساختارهاي كربني در آرگون با فشار760 تور آماده مي‌شوند. بخار كربن ذرات گرافيتي را با سايز يكنواختي در حدود 80 نانومتر توليد مي‌كند كه از SWNHs با قطر حدودا 2 تا 3 نانومتر تركيب شده‌اند. دانسيته توده كه در اين روش ذخيره سازي گاز متان استفاده شده است (SWNHs فشرده شده در فشار 50 مگا پاسكال زير خلاء)، 97/0 گرم بر سانتيمتر مكعب مي‌باشد. همانطور كه در شكل مشاهده مي‌شود، ايزوترم‌هاي جذب متان با دماي 303 كلوين در اين آزمايش بر اساس طبقه بندي BDDT از نوع I مي‌باشند. داده‌هاي آزمايشگاهي جاذب SWNHs با داده‌هاي SWNT هاي آرايه مربعي و آرايه مثلثي شبيه سازي شده، مقايسه شدند. ايزترم‌هاي نانولوله‌هاي سرباز (opened-end) آرايه مربعي و آرايه مثلثي با فاصله واندروالسي 34/0 نانومتر (فاصله بين ديواره‌ها و لوله‌هاي مجاور) با استفاده از روش GCMC شبيه سازي شده اند. در فشارهاي كم، ظرفيت جاذب SWNH ها مشابه با SWNT هاي آرايه مربعي مي‌باشد، اما در فشارهاي بالاتر از 4 مگا پاسكال نانولوله‌هاي تك ديواره آرايه مثلثي ظرفيت بيشتري را براي جذب گاز متان نشان مي‌دهند، بنابراين آرايش لوله ‌ها در SWNT ها مي‌تواند فاكتور مهمي در ذخيره سازي گاز متان باشد. ظرفيت ذخيره سازي جاذب‌هاي SWNH فشرده شده در دماي 303 كلوين و فشار 5/3 مگا پاسكال، حدود 160 cm3/cm3 و ظرفيت ذخيره سازي جاذب‌هاي SWNT با استفاده از روش مونت كارلو و DFT در دماي اتاق و فشار 4 مگا پاسكال 198 گرم بر متر مكعب مي‌باشد و اين در حالي است كه ظرفيت ذخيره سازي كربن فعال شده در دماي 303 درجه كلوين و فشار 5/3 مگا پاسكال در حدود 96 cm3/cm3 است.

[Consul 141]

متاسفانه گزارش‌هاي آزمايشگاهي و تحقيقاتي اندكي درباره ذخيره سازي متان روي آرايه‌هاي SWNT موجود است. Murise و همكارانش تنها رفتار فازي وجذبي متان روي نانولوله‌هاي تك ديواره را در دماهاي پايين بررسي كرده اند. Talapatra و همكارانش بطورآزمايشگاهي ميزان جذب گازهاي متان، گزنون و نئون را روي دسته‌هاي SWNT اندازه گيري كردند و بطور غيرمنتظره اي مشاهده كردند كه هيچ گازي در فواصل بين آرايه اي SWNT جذب نشده است. با توجه به مشاهدات و مقايسه آنها با شبيه سازي‌هاي Bekyarova مي‌توان به اين نتيجه رسيد كه فاصله واندروالس يك فاكتور اوليه موثر روي ميزان جذب متان در فواصل بين آرايه‌هاي SWNT است. در پي اين نتيجه، Cao و همكارانش تحقيقات خود را در راستاي بهينه سازي فاصله واندروالس بين لوله‌ها در آرايه‌هاي SWNT ادامه دادند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
آرايش و فاصله واندروالسي در روش جذب گازي در نانوساختارها [ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] اين گروه با استفاده از روش مونت كارلو جذب متان را روي SWNT هاي آرايه مثلثي در دماي اتاق بررسي كردند. در ديواره اين نانولوله‌ها اتم‌هاي كربن به صورت آرميچير قرار گرفته‌اند. از نتايج اين كار مشخص شد كه SWNT با آرايه مثلثي و فاصله واندروالسي 8/0 نانومتر بيشترين مقدار گاز متان را در دماي اتاق جذب مي‌كند. در فشار 1/4 مگا پاسكال ظرفيت حجمي و ظرفيت جرمي جذب متان روي آرايه‌هاي SWNT(15,15) با فاصله واندروالسي 8/0 نانومتر 216 v/v و 215g CH4/Kg است.
بررسي جذب گاز درنانو ساختارها نشان مي‌دهد كه پارامترهاي روزنه و دانسيته جاذب مي‌تواند در ميزان جذب گاز بسيار موثر باشد، به طوري كه خواص روزنه‌ها در SWNH هاي فشرده شده به گونه اي است كه در دماي 303 درجه كلوين و فشار 5/3 مگا پاسكال، ظرفيت ذخيره سازي گاز متان اين نوع جاذب 160 v/v مي‌باشد. در ارتباط با SWNT ها مي‌توان گفت كه آرايش آنها و فاصله واندروالسي در آنها از پارامترهاي مهم در ميزان ذخيره سازي گاز طبيعي مي‌باشد. ميزان جذب گاز در SWNT هاي آرايه مربعي و آرايه مثلثي در فشارهاي پايين تقريبا يكسان است و اين ميزان در فشارهاي بالاتر از 4 مگا پاسكال در SWNT هاي آرايه مثلثي افزايش مي‌يابد. همچنين SWNT هاي آرايه مثلثي با فاصله واندروالسي 34/0 نانومتر در فشار 11/4 مگاپاسكال ظرفيتي در حدود 170 v/v براي ذخيره سازي گاز متان دارند، در حاليكه اين ظرفيت در SWNT هاي بهينه شده با فاصله واندروالسي 8/0 نانومتردر شرايط يكسان به 216 v/v مي‌رسد كه حتي بيشتر از ظرفيت ذخيره سازي CNG در فشارهاي 20 تا 30 مي‌باشد(200 v/v).

[Consul 141]

صنايع معدني
گوگردزدايي از سوختهاي فسيلي با نانوكاتاليست ها
محققــين در حــال مطالعــه نــانو خوشــه هــاي MoS2 جهــت افــزايش كــارايي كاتاليــستها در زدودن ســولفور از ســوختهاي فــسيلي هــستند. ايــن محققــين از ميكروســكوپ SEM جهــت بررســي واكنــشهاي انجــام شــده در مــرز نــانوخوشــه هــا اســتفاده مــي كننــد. قــسمت فعــال كاتاليــستهاي تجــاري ســولفور زدايــي هيــدروژني شــامل نــانوذرات شــبيه MoS2 مــي باشــد كــه بــر روي پايــه اكــسيدي بــسيار متخلخلــي توزيــع شــده انــد. مطالعــه و بررســي خــواص ايــن نــانوذرات بــا روشــهاي معمــولي مــشكل اســت. لــذا محققــين بــا رشــد دادن نــانو خوشــه هــاي MoS2 بــر روي بــستر بــي اثــر yb بــه مطالعــه آنهــا پرداختنــد . معمــولا چنــين فــرض مــي شــود كــه بايــد اتمهــاي گــوگرد از لبــه نــانو خوشــه هــا حذف شوند تا بـا مولكولهـاي خاصـي واكـنش دهنـد امـا اخيـرا محققـين دريافتنـد كـه تمـام نـانو خوشـه هـا فعـال بـوده و قــادر بــه واكــنش بــا گــوگرد مــي باشــند. در تــصوير SEM (شــكل6) لبــه زردي مــشاهده مــي شــود كــه تمــام اطراف خو شه ها را فرا گرفته است. طبـق مطالعـات نظـري علـت ايـن امـر ايـن اسـت كـه لبـه هـا بـر خـلاف نـانو خوشـه هــاي نيمــه هــادي MoS2 حالــت فلــزي يــك بعــدي دارنــد. ظــاهرا ايــن لبــه هــاي فلــزي هماننــد فلــزات كاتاليــستي معمــولي قــادر بــه رد و قبــول الكتــرون هــستند. جــذب تيــوفن (CHCHCHCHS ) بــه لبــه هــاي نــانو خوشــه هــا در حــضور هيــدروژن موجــب هيدروژنــه شــدن جزئــي پيونــدهاي دوتــايي تيــوفن و شكــستن پيونــد C-S مــي شــود كــه اساسا اولين قدم در سولفور زدايي هيدروژني محسوب مي شود.

[Consul 141]

بنــا بــه گــزارش ســازمان هــاي دولتــي آمريكــا و كــشورهاي اروپــايي، ميــزان ســرمايه گــذاري جهــاني در زمينــه پــژوهش و توســعه فنــاوري نــانو، ظــرف مــدت 8 ســال تقريبــاً 9 برابــر شــده و از رقــم 432 ميليــون دلار در ســال 1997 بــه رقــم تقريبــي 1/4 ميليــارد دلار در ســال 2005، رســيده اســت. توزيــع ايــن ســرمايه گــذاري هــا در زمينــه هــاي مختلــف در هــر يــك از كــشورهاي مــورد بحــث متغيــر بــوده اســت. مــثلاً ســهم پــژوهش هــا و آمــوزش هــاي دانــشگاهي در كــشورهاي كــره جنــوبي و تــايوان 20 درصــد و در آمريكــا 65 درصــد، پــژوهش هــاي صــنعتي در آمريكــا 5 درصــد و در دو كــشور فــوق 60 درصــد از كــل ســرمايه گــذاري هــر يــك از آنهــا بــوده و آزمايــشگاه هــاي دولتــي و تأسيــسات پايــه تقريبــاً بــين 20 تــا 25 درصــد از ايــن ســرمايه گــذاري را در تمــامي كــشورهاي موردبحــث بــه خــود اختــصاص داده انــد.

[Consul 141]

چشم انداز فناوري نانو در فاصله زماني سال هاي 2000 تا 2020
حــوزه هــاي نوظهــور فنــاوري، مهندســي و علــوم نانومقيــاس، درك و كنتــرل بــي ســابقه اي را بــر ســازندهاي تمــامي اجسام طبيعي و مـصنوعي بـدنبال داشـته اسـت. بـه نظـر مـا در فاصـله زمـاني سـال هـاي 2000 تـا 2020، شـاهد پيـشرفت هـاي سـريعي، هـم از نظــر دانــشِ پايــه فنــاوري نــانو و هــم توليــد زيرســاختارهاي آن بــراي مــصارف كــاربردي، خــواهيم بــود. ايــن مرحلــه، بــسيار شــبيه بــه دوره گــذاري اســت كــه فنــاوري اطلاعــات (it) ، بــين ســال هــاي 1960 تــا 2000 و زيــست فنــاوري بــين ســال هــاي 1980 تــا 2010، پــشت ســر گذاشــته، از مفــاهيم پژوهــشيِ صــرف بــه كاربردهــاي گــسترده رســيده انــد . چهــار نــسل مختلــف بــراي محــصولات فنــاوري نــانو شناســايي شده است. ايــن چهــار نــسل همــان طــور كــه در شــكل نــشان داده شده است، عبارتنــد از: نانوســاختار هــاي غيرفعــال، نانوســاختارهاي فعــال، سيــستم هــاي متــشكل از نانوسيــستم هــا و نانوسيــستم هــاي ملكــولي . در فاصــله 5 ســال اول پــس از اعــلام پيــشگامي ملــي فنــاوري نــانو آمريكــ (ســالهاي2001 تــا2005)، بررســي هــاي اوليــه و توليــد نانوســاختارهاي غيرفعــال منجملــه تركيبــات نــسبتاً ســاده متــشكل از نــانوذرات، نانولولــه هــا و نانولايــه هــا در كــانون توجــه جهــاني قــرار داشــتند. در ســال 2005، دوره گــذار اول يعنــي ظهــور نانوســاختارها و نانوسيــستم هــاي فعــال بــه وقــوع پيوســت. نانوســاختار فعــال، ســاختاري اســت كــه در صــحنه عمــل، حالــت اوليــه خــود را تغييــر مــي دهــد. مثلا، راه انــدازها و نانوداروهــا قادرنــد بــه ترتيــب ابعــاد، شــكل و تركيــب شــيميايي خــود را تغييــر دهنــد. ايــن حالــت جديــد، شــايد خــود منــشاء تحــولات مهمــي باشــد كــه بــا بــزرگ تــر شــدن ايــن ســاختارها و مداخلــه آنهــا در ايجــاد پديــده هــاي چندگانــه، پيچيــده تــر هم مـــــي شـــــوند. نمونـــــه هـــــايي از نانوســـــاختارهاي فعـــــال عبارتنـــــد از: سيـــــستم هـــــاي نانوالكتروشـــــيميايي، سيـــــستم هـــــاي ميكروالكترومكانيـــك(mems) ، تجهيـــزات نانوزيـــستي، ترانزيـــستورها، تقويـــت كننـــده هـــا، داروهـــا و مـــواد شـــيميايي هدفمنـــد، راه انــدازها، ماشــين هــاي مولكــولي، موتورهــاي مولكــولي داراي نيــروي محركــه نــوري ، پلاســمونيك، ســيالات نانومقيــاس، تجهيــزات توليــد كننــده ليــزر، نانوســاختارهاي انطبــاق پــذير، ابزارهــاي ذخيــره ســازي انــرژي و حــسگرهايي كــه حــين انــدازه گيــري، حالــت خــود را تغيير مي دهند.

[Consul 141]

در ســال 2000 بــرآورد ايــن بــود كــه تــا ســال 2015 ارزش محــصولاتي كــه فنــاوري نــانو در اجــزاي اصــلي آنهــا دخالــت خواهــد داشــت، درســطح جهــان بــه يــك تريليــون خواهــد رســيد. در ايــن مــدت، نيــاز صــنايع مــرتبط بــا فنــاوري نــانو بــه نيــروي كــار، بــه حــدود دو ميليــون نفــر و فرصــت شــغلي بوجــود آمــده در فعاليــت هــاي پــشتيباني ايــن فنــاوري بــه حــدود ســه برابــرِ ايــن تعــداد، خواهــد رســيد..
بنــا بــه گــزارش ســازمان هــاي دولتــي، ميــزان ســرمايه گــذاري هــاي جهــاني در زمينــه پــژوهش و توســعة فنــاوري نــانو در هــشت ســال گذشــته تقريبــا 9 برابــر شــده و از رقــم 432 ميليــون دلار در ســال 1997 بــه رقــم 1/4 ميليــارد دلار در ســال2005رســيده اســت . حــداقل 60 كــشور جهــان فعاليــت هــاي خــود را در زمينــه آغــاز كــرده انــد. دانــشمندان ايـــن كـــشورها، اكتـــشافات گـــسترده اي را انجـــام داده و هـــيچ حـــوزة پژوهـــشي عمـــده اي را در علـــوم فيزيكـــي، زيـــست شناســـي و مهندسي، دست نخورده باقي نگذاشته اند. صنايع مختلف نيز به مزاياي رقابتي فناوري نانو، اعتماد پيدا كرده اند.

[Consul 141]

بسياري از كشورهاي توسعه‌يافته و در حال توسعه (در حدود 30 كشور)، برنامه‌هايي را در سطح ملي براي پشتيباني از فعاليتهاي تحقيقاتي و صنعتي نانوتكنولوژي تدوين و اجرا مي‌نمايند. زيرا نانوتكنولوژي به عنوان انقلابي در شرف وقوع، آينده اقتصادي كشورها و جايگاه آنها در جهان را تحت تأثير جدي قرار خواهد داد و اين مسأله در اين كشورها توسط صاحب‌نظران و محققان تبيين‌شده و براي مديران اجرايي به صورت يك امر شفاف و قطعي درآمده است. در بخشي از اين كشورها، در يكي دو سال اخير تحركات شديدي از طرف دولتها براي سرعت بخشيدن به توسعه نانوتكنولوژي صورت گرفته و فعاليتهايي كه تا قبل از اين به صورت خودجوش توسط محققان انجام مي‌گرفته است، با تشويق و حمايتهاي مستقيم دولت ادامه يافته‌اند كه در اين قسمت به چند كشور اشاره مي‌شود:
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] آمريكا
آمريكا در سال 1998 با توجه به خواست وسيع محققان و دانشگاهيان، گروه‌كاري بين بخشي علوم و فناوري نانو را تشكيل داد. اين گروه در فوريه 2000، گزارشي با عنوان پيشگامي ملي نانوتكنولوژي؛ به سوي انقلاب صنعتي بعدي به رئيس‌جمهور آمريكا ارائه نمود كه رئيس‌جمهور نيز آن را از طريق دستيار علوم و فناوري خود به كنگره ارائه داد. بخشي از اين گزارش صرف تهييج مسؤولان آمريكا براي توجه جدي به اين موضوع شده است تا آنجا كه در صفحه31 اين گزارش 101 صفحه‌اي عدم توجه به جنبه‌هاي مهم اين كار ازجمله جنبه‌هاي فرابخشي آن مساوي با در معرض خطر قرار گرفتن آينده اقتصادي، كيفيت زندگي و امنيت ملي آمريكا دانسته شده است. آنچه در اين گزارش پيشنهاد شده، برنامه‌اي ملي است كه از طريق كميته‌اي در عاليترين سطح و به صورت متمركز هدايت مي‌شود و در آن ضمن تعيين اولويت‌هاي پنجگانه كشور، تكليف هر يك از وزارتخانه‌ها و سازمانها، نحوه اجراي آن و بودجه لازم براي هر دستگاه در هر زمينه مشخص شده است. براي اين برنامه در كنگره 423 ميليون دلار به تصويب مي‌رسد؛ در حالي كه كل بودجه‌هايي كه در سال 1997 به صورت پراكنده توسط سازمانهاي مختلف دولتي هزينه شده كمتر از 120 ميليون دلار است. كميته مزبور براي سال 2002، مبلغ 508 ميليون دلار به تصويب رسانده است. يكي از اهداف اصلي اين برنامه، كسب پيشگامي در تمامي زمينه‌هاي مربوط به نانوتكنولوژي در جهان مي‌باشد.

[Consul 141]

ژاپن
محققان ژاپني از دهه 1970 ميلادي به صورت خودجوش در زمينه‌هاي تحقيقاتي نانوتكنولوژي وارد شده‌اند تا آنجا كه كلمه نانوتكنولوژي نيز اول بار توسط يك محقق ژاپني مورد استفاده قرار گرفت. دولت ژاپن اولين بار در ابتداي دهه 1990 بودجه‌اي را براي پشتيباني از اين تحقيقات اختصاص داد و اين روند ادامه يافت تا اينكه در سال 1997، 120 ميليون دلار و در سال 2001، 430 ميليون دلار اختصاص يافته است.
بودجه نانوتکنولوژي ژاپن در سال مالي 2004 ، 1/3 درصد افزايش نسبت به سال قبل داشته و به 875 ميليون دلار رسيده است. در ضمن دو وزارتخانه اصلي که مسئول 90 درصد برنامه‌هاي تحقيقاتي ژاپن مي‌باشند نيز مشمول اين افزايش بودجه شده‌اند.
وزارت اقتصاد، بازرگاني و صنعت (meti) که مسئول توسعه تحقيقات نزديک به تجاري‌شدن است، بودجه تحقيقات نانوتکنولوژي خود را در سال گذشته از 7/96 ميليون دلار به 4/101 ميليون دلار افزايش داده است. تمام بودجة مربوط به علوم و فناوري meti ، 1/15 ميليارد دلار است که تحقيقات نانوتکنولوژي و مواد مرتبط با آن، يکي از چهار اولويت اصلي را در کنار تحقيقات مربوط به اطلاعات و ارتباطات، علوم حيات و تحقيقات زيست‌محيطي، به خود اختصاص داده است.
بودجة ژاپن توسط وزارت دارايي در توکيو در پايان ماه دسامبر تعيين شده و هر سال در ماه مارس، بعد از تأييد پارلمان ژاپن ابلاغ مي‌شود.

[Consul 141]

بودجه وزارت آموزش، فرهنگ، ورزش، علوم و فناوري (mext) نيز در سال جاري از 8/222 ميليون دلار به 8/242 ميلون دلار رسيده است که ضمن آن تأکيد زيادي (49/153 ميليون دلار) بر تحقيقات مواد بنيادي و نيز برنامه کشف داروهاي جديد وجود دارد. اين وزارتخانه از تحقيقات بنياديني که انتظار توليد محصولات صنعتي از آنها نمي‌رود و يا از فناوري‌هاي دهه اخير حمايت مي‌کند. بودجه پروژه تحقيقاتي نانوتکنولوژي "آزمايشگاه‌هاي مجازي" mext براي توسعه فناوري‌هاي راهبردي از 81/415 ميليون دلار در سال گذشته به 7/430 ميليون دلار افزايش مي‌يابد. در ماه فوريه meti اظهار داشت تصميم گرفته است نانوتکنولوژي را به عنوان صنعتي شايسته براي دريافت حمايت‌هاي خاص دولت تحت پيشگامي حمايت از صنايع نسل جديد در نظر بگيرد.

[Consul 141]

کرة جنوبي
كرة جنوبي 5 زمينه فناوري را به عنوان صنايع نسل بعدي به عنوان اولويت اين كشور اعلام نموده و براي آنها تا سال 2005، مبلغ 10 تريليون ون معادل 8 ميليارد دلار اختصاص داده است. فناوري اطلاعات، بيوتكنولوژي، نانوتكنولوژي، فناوري‌هاي محيط‌زيست و فناوري‌هاي فرهنگي به عنوان حوزه‌هاي منتخب دولت كرة جنوبي اعلام گرديده است. دولت كره جنوبي در زمينة نانوتكنولوژي، پرورش 12600 كارشناس و متخصص را در 10 سال آينده برنامه‌ريزي نموده است.

[Consul 141]

کانادا
دولت كانادا با تدوين برنامة 5 ساله، 120 ميليون دلار را براي سرمايه‌گذاري در زمينة نانوتكنولوژي در 5 سال آينده اختصاص داد. دولت، يك موسسه ملي نانوتكنولوژي را با ظرفيت 160 محقق و تكنسين تأسيس نموده است. اين موسسه شبكه گسترده‌اي را از محققان دانشگاههاي سراسر كشور ايجاد خواهد كرد. نخست‌وزير كانادا با اعلام اين برنامه گفت: نانوتكنولوژي، همان تاثير انقلاب صنعتي قرن نوزدهم را بر جوامع خواهد داشت.

[Consul 141]

روند رشد و آينده نانوتکنولوژي
پژوهشگران و كارشناسان صنايع دريافته‌اند كه در علوم و مهندسي درحال نزديك‌شدن به اين اندازة ناپيدا (نانومتر) هستيم. ديگر اين سؤال مطرح نيست كه آيا نانوتكنولوژي توسعه مي‌يابد يا خير؛ بلكه اين سؤال مطرح است كه چه كسي در هر عرصه، پيشتاز خواهدبود؟ به‌نظر مي‌رسد سال 2001، نقطة شروع نمودار متعارف رشد s شكل براي نانوتكنولوژي باشد و ما براي رسيدن به بخش رشد صعودي منحني به 5 سال زمان نياز داريم. نرخ افزايش اكتشافات علمي اين بيان را تقويت مي‌كند.
اين نمودار نشان مي‌دهد که در آينده نزديک شاهد رشد چشمگير توليدات نانوتکنولوژي و نفوذ آن به زندگي انسان خواهيم بود.

[Consul 141]

ضرورت ورود كشور ايران به اين عرصه
بسياري از كشورهاي پيشرفته و در حال پيشرفت، برنامه‌هايي را براي پشتيباني از فعاليتهاي تحقيقاتي و صنعتي نانوتكنولوژي تدوين و اجرا مي‌نمايند. زيرا نانوتكنولوژي به عنوان انقلابي در شرف وقوع، آينده اقتصادي كشورها و جايگاه آنها در جهان را تحت تأثير جدي قرار خواهد داد و اين مسئله در اين كشورها توسط صاحب‌نظران و محققان تبيين‌شده و براي مديران اجرايي به صورت يك امر شفاف و قطعي درآمده است. در بخشي از اين كشورها، در يكي دو سال اخير تحركات شديدي از طرف دولتها براي سرعت بخشيدن به توسعه نانوتكنولوژي صورت گرفته و فعاليتهايي كه تا قبل از اين به صورت خودجوش توسط محققان انجام مي‌گرفته است، با تشويق و حمايتهاي مستقيم دولت ادامه يافته‌اند.
بسياري از صاحب‌نظران و محققان، نانوتكنولوژي را مساوي آينده دانسته‌اند. به عنوان نمونه كميته مشاوران رئيس‌جمهور آمريكا در علوم و فناوري در تأييد برنامه ملي نانوتكنولوژي براي سال 2001، از نانوتكنولوژي به عنوان محور آينده جهان ياد مي‌كند. به دليل تأثيرات اين فناوري بر اكثر فناوريهاي موجود، عقيده صاحب‌نظران اين است كه متخصصان رشته‌هاي مختلف بدون گرايش به مباحث مقياس نانو در دهه‌هاي آينده فرصتي براي رشد نخواهند داشت و شكوفايي بسياري از فناوريهاي مهم ازجمله فناوري اطلاعات و بيوتكنولوژي به عنوان دو دستاورد بسيار عظيم قرن بيستم بدون بهره‌گيري از نانوتكنولوژي دچار اختلال خواهند شد. از اين جهت اين مسئله براي دانشگاهيان، محققان و مسؤولان هر كشور امري حياتي است.

[Consul 141]

علاوه بر موضوع فوق، مي‌توان دلايل زير را براي اجتناب‌ناپذيري ورود كشورهايي چون ايران اقامه نمود:
• نانوتكنولوژي در بسياري از فناوري ها و در نتيجه در زندگي انسانها، تأثير اساسي دارد.
• ماهيت فرارشته‌اي علوم و فناوري نانو به عنوان توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستمهاي جديد با دقت اتم و مولكول، موجب تعريف كاربردهاي بسياري زيادي در عرصه‌هاي مختلف علمي و صنعتي شده است. براي نانوتكنولوژي كاربردهاي بسياري را در حوزه‌هاي دارو و غذا و بهداشت، درمان بيماريها، محيط‌زيست، انرژي، الكترونيك، كامپيوتر و اطلاعات، مواد، ساخت و توليد، هوافضا، بيوتكنولوژي و كشاورزي و امنيت ملي و دفاع برشمرده‌اند. به همين دليل بر تمام فناوري ها تأثير گذاشته و دير يا زود بايد شاهد محصولات آنها بود. به عنوان نمونه در بخش پزشكي و بهداشت، يك زمينه كاري بسيار مهم، سيستم توزيع دارو در داخل بدن مي‌باشد. مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمي است در حالي كه سلولهاي خاصي از بدن نيازمند آن مي‌باشند. در روش جديد دارو با وسايل ترزيق متفاوت با امروزه به صورت مستقيم به سمت سلولهاي مشخص جهت‌گيري شده و دارو به محل نياز تحويل داده مي‌شود. با همين مكانيزم، بيماريهاي بزرگ و كوچك در آغاز شكل‌گيري قابل تشخيص و درمان خواهند بود. يا در بخش مواد، پروژه‌هايي در دست كار مي‌باشد كه موادي با وزن بسيار كم و خواص بسيار مناسب توليد شوند. كاربرد اين مواد در ساختمان، خودرو، هواپيما و بسياري از ملزومات زندگي انسانها ديده خواهد شد. بنابراين عرصه بسيار وسيع نانوتكنولوژي كه زندگي انسانها را نيز در برخواهد گرفت، خود القاءكننده اين نتيجه خواهد بود كه نمي‌توان به روي آن چشم بست.

[Consul 141]

تأثير نانوتكنولوژي بر امنيت جهاني: از نظر دفاعي، نانوتكنولوژي براي كشورها، هم فرصت است هم تهديد. به لحاظ كاربردهاي بسيار زيادي كه اين فناوري مي‌تواند در امور نظامي داشته باشد، گرايش زيادي در بخش دفاعي كشورها به تحقيق و توسعه نانوتكنولوژي صورت گرفته است. اين كاربردها از لباسهاي مانع خطر تا پرنده‌هاي بسيار كوچك، تجهيزات اطلاعاتي و بسياري موارد ديگر است كه هم‌اكنون با حمايت وزارتخانه‌هاي دفاع كشورهايي چون آمريكا، ژاپن و برخي كشورهاي اروپايي به صورت پروژه‌هاي تحقيقاتي در حال انجام هستند. از اين جهت اين فناوري براي كشورها يك تهديد محسوب مي‌شود. اما براي كشورهايي كه بتوانند با استفاده از روند موجود، جايگاهي را در آينده امنيت جهاني براي خود در نظر بگيرند، يك فرصت خواهد بود. با توجه به اينكه اين كاربردها بسيار متنوع هستند، هر كشوري مي‌تواند زمينه‌اي را براي پيشگامي در جهان سهم خود نمايد و در آينده رقابتهاي بين‌المللي نقشي داشته باشد.

[Consul 141]

در بخش دارو نيز پيش‌بيني شده است تا 10 الي 15 سال آينده نيمي از اين صنعت متكي بر نانوتكنولوژي خواهد بود كه خود نياز به وسايل تزريق جديد و آموزشهاي پزشكي روزآمد خواهد داشت يا در مورد موادشيميايي، فقط ذكر بازار 100 ميليارد دلاري كاتاليستها كه تا 10 سال آينده به طور كامل متكي بر كاتاليستهاي نانوساختاري خواهد بود، براي نشان دادن اهميت بحث كافي است. از هم‌اكنون بازار بزرگي براي بكارگيري مواد جديد در محصولات فعلي در حال شكل‌گيري است. موادي كه مي‌توانند خواص جديد و فوق‌العاده‌اي به محصولات موجود بخشيده و موجب كاهش قيمت آنها شوند. به عنوان نمونه نانولوله‌هاي كربني (Carbon Nanotubes) با وزن بسيار كمتر و استحكام بسيار بيشتر نسبت به موادي چون فولاد، بخش زيادي از صنايع را در آينده تحت تاثير قرار خواهد داد.

[Consul 141]

شكل‌گيري بازارهاي بسيار بزرگ: شواهد موجود نشان مي‌دهد كه درصد بالايي از بازارهاي محصولات مختلف متكي بر نانوتكنولوژي خواهد بود و به همين دليل دولتها و شركتهاي بزرگ و كوچك به دنبال كسب جايگاهي براي خود در اين بازارها هستند. ميهيل روكو، رئيس كميته علوم و فناوري نانو در رياست‌جمهوري آمريكا طي مقاله‌اي در ماه مي سال 2001، پتانسيل نانوتكنولوژي براي تغيير چشمگير در اقتصاد جهاني را يادآوري نموده است. بر مبناي پيش‌بيني وي و بخش ديگري از صاحب‌نظران در ده الي 15 سال آينده نانوتكنولوژي بازار نيمه‌هادي را به طور كامل تحت تأثير قرار خواهد داد. خبرهايي نيز كه اخيرا از شركتهاي اصلي سازنده پردازنده‌هاي كامپيوتر در آمريكا و ژاپن منتشر شده است، از ورود پردازنده‌هاي حاوي يك ميليارد نانوترانزيستور تا قبل از 10 سال آينده حكايت دارد. به عنوان مثال شركت اينتل اعلام نموده است كه در سال 2007 پردازنده‌هاي متكي بر نانوترانزيستور را با قدرت و سرعت بسيار بيشتر و مصرف كمتر نسبت به آخرين دستاوردهاي امروزي نيمه‌هادي‌ها وارد بازار خواهد كرد.

[Consul 141]

در كنار اين پيش‌بيني‌ها، اين سؤال بايد مطرح شود كه جايگاه كشورهايي كه به نانوتكنولوژي دسترسي ندارند، در بازارهاي آينده و اقتصاد جهاني چه خواهد بود. با توجه به اينكه سهم هر كشور در زمان شكل‌گيري يك بازار تثبيت مي‌شود، زمان سرمايه‌گذاري براي رسيدن به جايگاه مناسب، همين امروز است.
نانوتكنولوژي را بايد به عنوان يك مقولة بلندمدت نگاه كرد كه حداقل نيمة اول قرن بيست و يكم را به طور مداوم تحت تأثير قرار مي‌دهد. صاحب‌نظران جهان دورنماي نسبتا شفافي از مسائل و دستاوردهاي كوتاه‌مدت، ميان‌مدت و بلند‌مدت نانوتكنولوژي ارائه كرده‌اند كه همين دورنماي شفاف به ما كمك مي‌كند كه برنامه‌ريزي مناسبي را جهت همراهي كشور با روند جهاني آن طراحي و پياده كنيم. كشورهاي مختلف، در آموزش و پژوهش نانو به عنوان فعاليت بلندمدت سرمايه‌گذاري نموده‌اند و براي دستيابي به دستاوردهاي نزديك نيز پژوهشهاي متعددي در حوزه‌هايي چون نانومواد، نانوالكترونيك و مانند آن در دست انجام مي‌باشد.
• نانوتكنولوژي، يك فنّاوري عام و فراگير مي‌باشد كه در بسياري از فنّاوري‌هاي ديگر كاربرد داشته در بعضي از آنها ايجاد تحول مي‌نمايد:
• تأثير زياد نانوتكنولوژي بر رفاه و زندگي مردم
• تأثير زياد نانوتكنولوژي بر امنيت و دفاع
• تأثير زياد نانوتكنولوژي بر حفظ محيط زيست (در حال حاضر پروژه‌هاي بسيار زيادي در كشورهاي مختلف براي حل مشكلات زيست‌محيطي تعريف شده است).
• نانوتكنولوژي تمام دستاوردهاي گذشتة بشر را كه در ماده تحقق يافته‌است، متحول مي‌سازد؛ در واقع تحول نانوتكنولوژي ظرف چند دهه به اندازة تحولات چندين قرن خواهد بود.
• نانوتكنولوژي رقيب ساير فنّاوري‌ها نيست بلكه مكمل و پاية آنهاست.
• كاربردهاي نانوتكنولوژي همه جا همراه با هزينة كمتر، دوام و عمر بيشتر، مصرف انرژي پايينتر، هزينة نگهداري كمتر و خواص بهتر مي باشد.
• نانوتكنولوژي موجد وضع معيارها و استانداردهايي خواهد بود كه كساني كه در توليد محصولات تأخير داشته باشند، نمي توانند در آينده فروشندة انها باشند.
[ برای مشاهده لینک ، لطفا با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] رويكرد جديد و اولويت بسياري از فنّاوري‌هاي جديد نيز مقياس نانو بوده و حتي پاسخگوي چالشهاي مطرح آنها مي‌باشد؛ به عنوان مثال دو چالش عمدة پيل سوختي يعني ذخيرة ايمن هيدروژن و عدم استفاده از مواد گرانبها، با نانوتكنولوژي حل خواهد شد.
• سرمايه‌گذاري كلان كشورها در اين زمينه كشورهاي مختلف را وادار به همراهي با اين كاروان جهاني مي‌كند؛ مگر آنكه بخواهيم در آينده فقط مصرف‌كنندة محصولات نانوتكنولوژي باشيم كه با توجه به گستردگي كاربرد آن، مسألة بسيار بزرگي خواهد بود.
• سرعت تصميم‌گيري در اين عرصه اهميت زيادي دارد وگرنه سرعت تحولات جهاني فاصلة ما با جهان را روزبه روز بيشتر مي‌كند. در مورد نانوتكنولوژي، زمان تصميم‌گيري فقط همين حالاست.

[Consul 141]

دلايل مربوط به ويژگيهاي كشور
? به دليل جديد بودن نانوتكنولوژي، جمهوري اسلامي ايران از كشورهاي پيشرفته چندان عقب نيست در حاليكه در بسياري از فنّاوري‌ها به دليل ايجاد شدن شبكه‌هاي غير قابل نفوذ شانس چنداني براي ما وجود ندارد.
? براي ورود به عرصة نانوتكنولوژي، داشتن زيرساختهاي علمي و صنعتي مقياس ميكرو لازم نيست. (اگرچه اين موضوع در بدو امر در ذهن تداعي مي‌كند و بسياري از افراد اين اشكال را به حضور كشور در نانوتكنولوژي مي‌گيرند، اما شناخت كافي از زمينه‌هاي نانوتكنولوژي مؤيد اين مسأله است كه بسياري از محورهاي كاربردي نانو نياز به اين پيش‌نياز ندارد. تجربة متخصصان داخلي نيز در توليد بعضي مواد و پروژه‌هاي ديگر اين موضوع را تصديق مي‌كند).
? تصميم‌گيري براي حضور در فنّاوري‌هاي جديد بايد در زمان خود انجام گيرد وگرنه بعد از فعاليت وسيع كشورها و شكل‌گيري بازارهاي آن، كه ضمنا به دليل تحقق كاربردهاي نظامي آن تحريم ها نيز ايجاد خواهند شد، حضور در آن تقريبا بي‌نتيجه است.
? تقويت كشور در عرصة نانوتكنولوژي مي‌تواند موجب پيشرفت كشور در حوزه‌هايي چون الكترونيك، مواد و مانند آنها شود.
? كشور ما پيش از آنكه به فكر رقابت باشد بايد به فكر حضور فعال در زمينه‌هايي باشد كه متعلق به ما بوده و كشور را در دنيا مطرح نمايد. با توجه به گستردگي عرصة نانوتكنولوژي چنين زمينه‌هايي وجود دارد ولي زمان تصميم‌گيري براي آن، همين امروز است. زيرا هركس زودتر اقدام كند، مي‌تواند به چنين نتيجه‌اي برسد.
? كشور ما در نانوتكنولوژي عقب نيست و متخصصان آمادة كار در كشور وجود دارند. حتي در بعضي زمينه‌ها محصولاتي نيز در مقياس آزمايشگاهي توليد شده است.

[Consul 141]

راهكارهايي براي توسعة نانوتكنولوژي در جمهوري اسلامي ايران
با توجه به ويژگيهاي نانوتکنولوژي و شرايط کشور اهداف فعاليت كشور در نانوتكنولوژي مي‌تواند موارد زير باشد:
• استفاده از مزاياي نانوتكنولوژي در صنايع موجود كشور با هدف جهش صنعتي
• كسب موقعيت پيشتازي در جهان در محورهاي منتخب
• عقب نماندن از جهان و همراهي با كاروان جهاني پيشرفت علم و فناوري


براي رسيدن به اين اهداف، راهکارهاي زير پيشنهاد مي‌شود:
? تصويب يك برنامة ملي براي مشاركت و هماهنگي بخشهاي مختلف دولت، دانشگاهها و مراکز پژوهشي، بخش خصوصي و صنعت با در نظر گرفتن نهاد هماهنگ‌کننده (در اين برنامه اولويتهاي آموزشي، پژوهشي و صنعتي کشور مشخص مي‌شود و با اختصاص بودجه به هريک از بخشها، وظيفه اجراي برنامه به آنها‌ داده مي‌شود و ضمنا راهکارهاي حمايت از بخش خصوصي و اقدامات لازم براي رفع موانع موجود ديده مي‌شود).
? افزايش آگاهي‌هاي عمومي در مورد پتانسيل نانوتکنولوژي
? آموزش در سطوح مختلف
? حمايت از شرکتهاي خصوصي و نوپا
? تحقيقات توسعه‌اي با انتخاب محور مناسب و ايجاد چرخه كامل ثمردهي نوآوري
? ترويج نانوتكنولوژي در صنايع
? همكاري بين‌المللي به منظور سرعت بخشيدن به فعاليتها
? بايدهاي توسعة نانوتكنولوژي در كشور

[Consul 141]

براي موفقيت در عرصة نانوتكنولوژي به زيرساختهاي سنگيني نياز نيست و با انتخاب محورهاي مناسب مي‌توان به موفقيتهاي ارزنده‌اي رسيد. اما به هرحال موارد زير لازم است:
• فرهنگ سازي و ترويج فعاليت آموزشي، پژوهشي و صنعتي در زمينة نانوتكنولوژي
• تسهيل همكاري‌هاي بين‌المللي
• تسهيل دستيابي به اطلاعات علمي جهان در اين زمينه
در طول نيم قرن گذشته جهان تقريبا هر دهه با يک فناوري کليدي روبرو بوده است که بعضي از آنها کشورهاي مختلفي را از مشکلات نجات داده و باعث توليد ثروتهاي زيادي در آنها شده است. متاسفانه کشور ما در اين فناوري‌ها فقط در بعد آموزش و تاحدودي پژوهش موفق بوده است و اين فناوري‌ها نقش مهمي در توسعه کشور ما نداشته‌اند. يکي از مهمترين مشکلات ما فقدان نظام نوآوري و عدم ارتباط بخشهاي آموزش، پژوهش، توليد و تجارت مي‌باشد. به عبارت ديگر عدم تشکيل زنجيره کامل ثمردهي نوآوري باعث شده است فعاليتهاي پراکنده‌اي انجام و بخش زيادي از آنها بي‌نتيجه بماند.
يکي از مهمترين عوامل موفقيت کشور در اين عرصه انتخاب محورهاي مناسب و تکميل زنجيره نوآوري در آن محورها مي‌باشد. اين موضوع بايد در طرح ملي نانوتکنولوژي ديده شده و تمام موانع حقوقي، مالي و ... آن شناسايي و براي رفع آنها اقدام شود.
يکي ديگر از بايدهاي توسعه نانوتکنولوژي در کشور، تصميم‌گيري بموقع مي‌باشد. با توجه به شرايط جهاني که بخشي از آن در اين مقاله مطرح گرديد، زمان حضور جدي جمهوري اسلامي ايران در اين عرصه همين امروز است.

[Consul 141]

علاوه بر اين به نظر مي‌رسد موارد زير نيز بايد در نظر گرفته شود:
الف: در آموزش
. ايجاد دوره‌هاي كارشناسي ارشد و دكترا در رشته‌هاي مختلف
. تعريف دروس نانوتكنولوژي در دورة كارشناسي دانشگاهها
. گنجاندن مفاهيم علمي نانو در دروس دبيرستان
. اعزام دانشجو به خارج از كشور
ب: در پژوهش
. شناسايي حوزه‌هاي مهم و اولويت‌دار در رشته‌هاي مختلف
. شناسايي حوزه‌هاي مهم بين‌رشته‌اي و حمايت از پژوهشهاي بين‌رشته‌اي
. تعريف پروژه‌هاي مشترك بين‌المللي در دانشگاهها و مراكز پژوهشي
. حمايت از پايان‌نامه‌هاي کارشناسي ارشد و دکترا
. تاسيس آزمايشگاههاي ملي
. ايجاد دفتر پشتيباني و تجهيز آزمايشگاهها
ج: در صنعت
. آشنايي صنعت با کاربردهاي نانوتکنولوژي
. ايجاد واحدهاي تحقيق و توسعة نانوتكنولوژي در صنايع مهم و حياتي كشور
. حمايتهاي مختلف براي سرمايه‌گذاري صنعت و تجاري‌شدن نتايج پژوهشهاي دانشگاهي
د: فعاليتهاي مربوط به هدايت و هماهنگي
. نهاد هماهنگ‌کنده فرابخشي
. ايجاد دفتر مطالعه مستمر در روند نانوتكنولوژي
. ايجاد شبكه‌هايي از افراد با تخصصهاي مختلف
. ايجاد هماهنگي ميان نهادهاي آزمايشگاهي، مطالعاتي و ...
. وجود دفتر خاص براي تقبل ريسك در بعضي موارد
. ايجاد مركزي براي دريافت و اجراي طرحهاي پژوهشي-صنعتي ايرانيان خارج از كشور
نانوتکنولوژي، عرصة مهمي در علم و فناوري است که در سالهاي اخير توجه کشورها، بنگاهها، مراکز آموزشي و پژوهشي و محققان را به خود جلب نموده است. حضور در اين عرصه براي کشورها اجتناب‌ناپذير بوده و براي کشور ما نيز ضرورت دارد. اما، در اين عرصه تصميم‌گيري به موقع و صحيح ضرورت داشته و يکي از الزامات اصلي آن تشکيل شبکة نوآوري در محورهاي منتخب مي‌باشد. تدوين و اجراي طرح جامع و آينده‌نگر و نهاد هماهنگ‌کنندة فرابخشي نيز يکي ديگر از شرايط اصلي موفقيت در اين عرصه مي‌باشد.

[Consul 141]

کاربردهاي فناوري نانو در محيط زيست و انرژي هاي نو، عليزاده، ر، شاهوردي، م. 1383.
محمـــود موســـوي، نانوفيلتراســـيون و كاربردهـــاي آن، مجموعـــه مقـــالات همـــايش علمـــي ـ كـــاربردي فناوري نانو انقلاب صنعتي آينده، جلد دوم .
عليمــراد رشــيدي، محمــد مهــدي اكبــر نــژاد، كــربن نــانوتيوپ: ســنتز، ســاختمان، مكــانيزم، خــواص و كاربرد، مجموعه مقاله هاي همايش علمي ـ كاربردي فناوري نانو انقلاب صنعتي آينده، 1380 ، تهران .
علــي الياســي ، محمــد حــسن ايكــاني ، غلامعلــي منــصوري ، نانولولــه هــاي كربنــي تــك ديــواره مــروري اجمــالي بــر مهمتــرين روشــهاي توليــد، مجموعــه مقالــه هــاي همــايش علمــي ـ كــاربردي فنــاوري نــانو انقــلاب صــنعتي آينــده،1380، تهــران، اســتفاده از نانولولــه هــاي كربنــي در كــاهش انتــشار دي اكــسيد كــربن خبرنامــه تحولات فناوري نانو جهان، شماره2 .


daneshnameh.roshd.ir
gozarezaman.persianblog.com
itanetwork.org

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید
nano.sandia.gov

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید