نانوتکنولوژي در علوم زمين

[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.
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.