1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Initiative Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

انتقال فناوری نانو از آزمایشگاه به کاربردهای عملی

افراد مقاله : ‌ مترجم - حسین شکی

موضوع : سیاستگذاری و ارزیابی تاریخ مقاله : 1396/03/02 تعداد بازدید : 516

مصاحبه نشریه Nature Nanotechnology با Michael A. Meador، مدیر اداره ملی هماهنگ سازی نانوفناوری (NNCO) در ایالات متحده، در مورد مسیری که برنامه پیشگامی ملی نانوفناوری (NNI) ایالات متحده در پیش گرفته است و از زمان شروع آن در سال 2001 تا کنون به چه شکل تغییر کرده است.

 

شما برای زمان طولانی با فناوری نانو کار کرده­اید؛ ابتدا در سازمان فضایی (NASA) و الان در NNCO. چرا فناوری نانو برای شما جذاب است؟

 

پیش زمینه تحصیلاتی من در حوزه شیمی است. دکتری تخصصی در رشته شیمی-فیزیک آلی و زمینه پژوهشی من نیز بر روی اثرات ساختاری[1] واکنش­های فتوشیمیایی است. به شکل­های زیادی می­توانید این مطلب را بگویید که کار من در این حوزه مانند خیلی از دانشمندان دیگر که در حوزه فناوری نانو کار می­کنند، به اواخر دهه 1970 میلادی بر می­گردد. امروزه، چیزی که در مورد فناوری نانو برای من شگفت انگیز است، این است که با کاهش اندازه ساختارها به محدوده نانومقیاس، پدیده­های جدیدی خلق می­شود که می­توانید مواد و ابزارهای بهتری تولید کنید. و این موضوع اثر مهمی بر روی جامعه دارد. برای شما یک مثال می­زن.، در سازمان NASA بر روی کامپوزیت­های بسیار محکمِ فوق سبک مبتنی بر مواد نانوساختار به منظور کاهش وزن تجهیزات کار می­کردم. مشاهده کردم که پتانسیل­های زیادی برای کاهش وزن وسایل حمل و نقل زمینی و فضایی با استفاده از موادی مانند الیافت و نخ­های نانولوله­های کربنی، وجود دارد. به نظرم این فناوری­ها واقعاً می­توانند مصرف سوخت و انتشار دی اکسید کربن را کاهش دهند. در یک حوزه کاملاً متفاوت، می­توان به پتانسیل استفاده از روش­های درمانی و تشخیصی سرطان و بیماری­های  عفونی مبتنی بر فناوری نانو فکر کرد. که می­تواند به شدت توانمند باشد.

 

نقش NNCO چیست و به ویژه چطور به برنامه پیشگامی ملی نانو مرتبط است؟

این اداره در سال 2001 تأسیس شده است؛ NNI که یک سال زودتر تأسیس شده بود، یک برنامه دارای بودجه نبود. بیشتر طرحی بود که شامل تعدادی از آژانس­ها می­شد. بنابراین نیاز بود یک ماهیتی وجود داشته باشد که اطمینان دهد که اهداف کلی NNI دنبال می­شود و تمام آژانس­ها برای دستیابی به آن اهداف با یکدیگر همکاری دارند. این ماهیت می­بایست نقطه ارتباط بین NNI، جامعه و ذینفعان باشد.

 

می­توانید در مورد نقش NNCO بیشتر توضیح دهید؟

در این سازمان در درجه اول سه وظیفه وجود دارد. اولین وظیفه تسهیل هماهنگی و برنامه ریزی بین NNI با کمیته فرعی علوم، مهندسی و فناوری نانومقیاس[2] (NSET) از ستاد علوم و فناوری ملی[3] که عضوی از کاخ سفید و در واقع هماهنگ کننده فعالیت­های NNI هستند، می­باشد. هر ماه، ما میزبان جلسه­های کمیته فرعی هستیم و سالانه متمم NNI را برای بودجه ریاست جمهوری (که به عنوان گزارش سالانه NNI شناخته می­شود) تهیه می­کنیم. با وجود NSET ایده­هایی را برای برگزاری کارگاه­هایی برای NNI و همچنین میزبانی از آن­ها دادیم. همچنین  با اداره سیاست گذاری علوم و فناوری کاخ سفید برای سازماندهی کارگاه­ها در حوزه­هایی که می­تواند علایق آتی NNI باشد، همکاری­هایی داریم.

دومین وظیفه کمیته، توسعه برنامه­ها برای صنایع، جامعه و ذی نفعان است. در مورد صنایع، ما نقطه تماس شرکت­ها برای پیدا کردن مواردی که با فناوری نانو مرتبط است، مانند موارد مرتبط با محیط زیست، سلامت و ایمنی، هستیم .

و آخرین وظیفه، آموزش است. خانم Lisa Friedersdorf معاون NNCO در این هفته به عنوان مدیر آموزش انتخاب شد. ما با تمام ایالت­ها بر روی پیاده سازی فناوری نانو در برنامه­های درسی برای دانش­آموزان از کودکستان تا راهنمایی کار کرده­ایم. به طور گسترده تلاش می­کنیم تا راه­هایی برای تحریک علاقه دانش­آموزان به فناوری نانو پیدا کنیم. به عنوان مثال با بنیاد ملی علوم (NSF) وNBC برای توسعه یک مجموعه شامل شش ویدئوی آموزشی با عنوان «فناوری نانو، علمی اَبَر کوچک» ((http://go.nature.com/WtdbXA) همکاری داشته­ایم. به تازگی، در همکاری دیگری با NSF مسابقه­ای با عنوان «نسل نانو:علم کوچک، اَبَر قهرمان­ها» (http://go.nature.com/47uX2K) را برای دانش آموزان شروع کرده­ایم که هدف آن توسعه راهی است که در آن فناوری نانو می­تواند به یک اَبَر قهرمان کمک کند. ما خیلی در مورد این موضوع هیجان زده هستیم، به ویژه زمانی­که تأییدیه تندیس کتاب داستان مصور Stan Lee را دریافت کردیم

 

از نظر شما کدام بخش بیشتر مهیج بوده است؟

به طور واضح تمام کارها مهم هستند، اما چیزی که واقعاً برای من تحریک کننده است، توسعه ایده­های جدید است. من معمولاً هنگام اشاره به فعالیت­هایمان آن­ها را به دو بخش قطارها و مسیرها تقسیم می­کنم. قطارها آن­هایی هستند که باید سر وقت حرکت کنند؛ مانند گزارش­ها، متمم­های بودجه و کارگاه­ها که مسئولیت نوشتن و سازماندهی آن­ها با ماست. در پس اینها باید مسیرهای جدید طراحی شوند و آن یافتن راه­های جدید است که در NNCO می­تواند سبب پیشبرد اهداف NNI شده و به طور عمومی خدمت رسانی به اجتماع بزرگتر فناوری نانو است. فعالیت­های آموزشی و توسعه­ای ما بخشی از این قسمت است. اما همچنین تلاش می­کنیم تا راه­هایی برای تسهیل تجاری سازی فناوری نانو پیدا کنیم و متوجه هستیم که باید اقدامات بهتری برای نمایش دستاوردهای تجاری­ای که به تازگی حاصل شده است، انجام دهیم. برای نمونه یک سری وبینارهایی با هدف برجسته کردن چالش­های شرکت­های کوچک و متوسط فناوری نانو، آغاز کرده­ایم. بنابراین در ماه فوریه امسال درخواستی را در خصوص اطلاعات با اداره قانون گذاری علم و فناوری کاخ سفید در مورد موفقیت­های تجاری، آغاز کرده­ایم. چیزی که ما در واقع خواستار آن هستیم درک بهتر اجزای آن چیزی است که منجر به موفقیت تجاری می­شود و سپس انتشار اطلاعات برای کمک به شرکت­هاست.

 

می­توانید چند مثال از این موفقیت­ها ارائه کنید؟

در ایالات متحده شرکت Nanocomp با شرکت­های تولید کابل تجاری مانند TE Connectivity و Minnesota Wire برای دستیابی به کابل­های انتقال داده­ای ساخته شده­ از نانولوله­های کربنی که وزن آنها در حدود 30 تا 70% سبکتر از کابل­های هم محور معمولی هست، همکاری می­کنند. در حال حاضر آن­ها بر روی افزایش رسانایی این مواد کار می­کنند تا از آن­ها برای خطوط انتقال قدرت استفاده کنند. با داشتن رسانایی الکتریکی مناسب، شما می­توانید اتلاف انتقال برق و مصرف زغال سنگ و گاز طبیعی در نیروگاه­های تولید برق و همچنین نشر CO2 را کاهش دهید. در چارچوب برنامه­های NNI کار بر روی نقاط کوانتومی توسط NSF بنیان گذاری شد که راه خود را به سمت نمایشگرها پیدا کرده است. همچنین پژوهش­های حمایت شده توسط آژانس حفاظت محیط زیست منجر به تولید روان کننده­هایی برای محدوده­ای از کاربردها به ویژه در صنعت خودرو سازی شده است. این روان کننده­ها توسط تیم­های ماشین مسابقه­ای مختلف در مسابقات ایندیانا پلیس 500 برای بهبود کارآیی ماشین­ها استفاده شده است. پژوهش­های مربوط به ساخت نانویی[4] توسط Joseph DeSimone در دانشگاه کارولینای شمالی، منجر به شکل گیری شرکت Liquida شده که زیرساخت جدید ساخت نانویی غلطک به غلطک (roll-to-roll) برای رسانایی عوامل درمانی واکسن­ها را توسعه داده است. ایشان همچنین یک شرکت جدید به نام Carbon 3D تأسیس کرده­اند که موادی با روش چاپ سه بعدی[5] می­سازد که خواصی بهتر از مواد تولید شده با روش­های مشابه دارد.

 

آیا فکر می­کنید که NNI در 15 سال گذشته تغییر کرده است؟

به نظرم شخصیت آن به طور قابل توجهی تغییر کرده است. از سال 2001 تا کنون 24 میلیارد دلار سرمایه گذاری در NNI صورت گرفته است که شامل بودجه 2017 نیز می­شود. در ابتدا بیشتر سرمایه گذاری­ها بر روی پژوهش­های بنیادین به منظور درک پدیده­هایی که در مقیاس نانو اتفاق می­افتد و چگونگی استفاده از این پدیده­ها بود. حالا تمرکز بر روی این است که چگونه فناوری نانو را در سیستم­ها ادغام کنیم. در اینجا تأکید بیشتری بر روی تجاری سازی و انتقال فناوری نانو از آزمایشگاه به کاربردهای عملی است. شاید خیلی مهمتر باشد که آژانس­های سرمایه گذاری خصوصی که در برنامه NNI مشارکت می­کنند، در خصوص درک اینکه فناوری نانو می­تواند به عنوان ابزاری برای دستیابی به اهداف آنها مورد استفاده قرار گیرد، شروع کننده باشند.

 

و حالا فناوری نانو الهام بخش چالش­های بزرگ بوده است. می­توانید بیشتر در مورد آن توضیح دهید؟

مفهوم چالش­های بزرگ در دولت اوباما به عنوان بخشی از راهبرد نوآوری استفاده شده بود. ایده­ی پشت آن این است که اگر ما بتوانیم در مورد چالش­های مهم اما دست یافتنی به منظور حل مشکلات اصلی جامعه فکر کنیم، می­توانیم داستانی متقاعد کننده در مورد حل آن­ها ارائه دهیم. این قضیه می­تواند جامعه را درگیر این مسأله کند. شورای مشاوران رییس جمهور در علم و فناوری در آخرین ارزیابی NNI، از ما خواست که استفاده از این چالش­های بزرگ را به عنوان روشی از بخش مدیریت سبد پژوهشی NNI لحاظ کنیم. تابستان گذشته در همکاری با کمیته فرعی NSET، ایده­های دارای پتانسیل را برای استفاده به عنوان نمونه­ای از چالش­های بزرگ در نظر گرفتیم. سپس از طریق درخواست اطلاعات از مردم خواسته شد که ایده­هایی را پیشنهاد دهند. چیزی که دولت تصمیم گرفته بود به عنوان چالش­های بزرگ باشد، به این شکل نبود. بلکه دولت از جامعه خواسته بود که قبل از تصمیم گیری دولت، آن­ها پیشنهادهای خود را ارائه کنند. در حدود 100 پاسخ با عنوان­های بسیار گسترده­ای دریافت کردیم که شامل ساخت، پزشکی، آب و محیط زیست، انرژی و الکترونیک می­شد. اداره سیاست گذاری علم و فناوری تمام آن­ها را لحاظ کرد و در نهایت تصمیم گرفت که اولین چالش بزرگ (در اکتبر 2015 اعلام شد) دستیابی به رایانه­ای باشد که مانند مغز انسان بتواند حجم وسیعی از اطلاعات را پردازش کرده و داده­ها را با سرعت و کارآیی بالا پردازش کند. این موضوع به معنی دور شدن از سبک معماری محاسباتی von Neumann و فکر کردن در مورد سبک معماری­های جایگزین است که می­تواند ترکیب نانوالکترونیک و حافظه نانوساختار برای دستیابی به این هدف باشد.

 

چالش­های بزرگ باید نقطه پایانی قابل سنجش و فرسخ شمارهای[6] حدواسط داشته باشند. این موارد برای اولین چالش بزرگ چه هستند؟

تمام ایده همراه این چالش به­کار گرفتن جامعه است. بنابراین ما می­خواهیم که صنایع، دانشگاه­ها و دولت برای تصمیم گیری در مورد اینکه هدف نهایی چه باشد، با هم کار کنند. در سایت www.nano.gov اطلاعاتی را در مورد چندین آژانس که حمایت خودشان را برای این چالش اعلام کرده­اند پیدا خواهید کرد که شامل وزارت دفاع، وزارت انرژی، مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST)، NSF و گروه­های صنعتی مانند انجمن پژوهشی نیمه رساناها و غول­های بزرگ الکترونیکی مانند IBM می­شود. همچنین مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) و بنیادهای Kavli و Moore حمایت خودشان را اعلام کرده­اند.

 

چالش­های بزرگ جامعه چیزهای دیگری مانند فقر، غذا، آب، انرژی و سلامتی است. چطور نوع جدیدی از رایانه به این موارد مرتبط است؟

رایانه­ای سریع و کارآ می­تواند در طراحی مواد جدید برای تجهیزاتی که انرژی کمتری مصرف می­کنند، کمک کنند. بنابراین پردازش حجم بالای داده­های به­دست آمده از حسگرهای سلامت شخصی[7]، ممکن است در شناسایی بیماری­ها و توسعه­ی درمانی برای آن­ها کمک کنند.. به طور خلاصه، اگر ما در توسعه این چینین رایانه­هایی موفق باشیم، می­توانیم از آن­ها در حل حجم زیادی از مسائل استفاده کنیم. معیار اصلی برای تشخیص این چالش­های بزرگ این آست که در واقع باید نوک سوزن (منظور جهت حرکت توسعه فناوری و دانش فناوری نانو است (مترجم)) را طوری حرکت دهد که اثرات واضحی در حوزه­های مختلف داشته باشد و یقیناً رایانه­ای مشابه مغز چنین گزینه­ای است. ما پیشنهادهای جالبی از جامعه دریافت کردیم و ممکن است قادر باشیم که در برخی جهات از آنها حمایت کنیم، اما نمی­توانیم یک چالش بزرگ برای همه آن­ها خلق کنیم. منابع در دسترس کافی موجود نیست و ما نمی­خواهیم تلاش­ها را بی اثر کنیم.

 

چه مقدار سرمایه گذاری به مواردی همچون محیط زیست، ایمنی و سلامتی اختصاص یافته است؟

اگر به تعداد مواردی که برای سال 2017 است نگاه کنیم، به عنوان مثال 7% از سرمایه گذاری به پژوهش در این حوزه اختصاص یافته است. اما اگر به آنچه که به اصطلاح پیشنویس NNI است نگاه کنیم، حداقل در دو مورد محتوای کافی برای محیط زیست، سلامت و ایمنی (EHS) وجود دارد. اولین پیشنویس مربوط به زیرساخت دانش فناوری نانو و دومی فناوری نانو برای حسگرها و حسگرها برای فناوری نانو است. تمرکز کافی در زمینه مدل­سازی، شبیه­سازی و ابزار داده­های وسیع[8] که تحت مورد اول توسعه می­یابد، EHS است. دومی دو جنبه دارد، که عبارت است از فناوری نانو برای ساخت حسگرهای بهتر و توسعه­ی حسگرها برای شناسایی نانومواد در تمام چرخه زندگی[9]. اگر سرمایه گذاری در این دو مورد را اضافه کنیم، در حدود 10% از بودجه NNI در سال 2017 که معادل 140 میلیون دلار است، حاصل می­شود. در سرتاسر دوره فعالیت NNI بیش از 1 میلیارد دلار بر روی فناوری نانو در حوزه EHS سرمایه گذاری کرده­ایم.

 

جنبه مهم دیگر این است که فناوری نانو چگونه توسط جامعه درک (مشاهده) می­شود. آیا سرمایه گذاری اختصاص یافته­ای برای این موضوع هست؟

چهار مرکز سرمایه گذاری در NSF هست که دو مرکز برای پیامدهای زیست­محیطی فناوری نانو است که در دانشگاه دووک و دانشگاه کالیفرنیای لس آنجلس بنا شده است و دو مرکز برای فناوری نانو در جامعه است که در دانشگاه ایالتی آریزونا و دانشگاه سانتاباربارا کالیفرنیا بنا شده که بر روی پیامدهای اخلاقی، قانونی و اجتماعی فناوری نانو تمرکز دارد.

 

بر چه مبنایی شما فکر می­کنید که جهان به خاطر فناوری نانو در آینده متفاوت خواهد بود؟

به طور قطع در زمینه کاربردهای فناوری نانو در پزشکی پیشرفت­هایی بوده است که تشخیص و درمان سرطان و بیماری­های عفونی را بهبود بخشیده است. در بخش انرژی بهبود مستمری در باطری­ها یا انتقال قدرت وجود خواهد داشت. فناوری نانو راه­هایی را برای بهبود تصفیه آب برای دستیابی به آب آشامیدنی برای افراد بیشتری را فرآهم خواهد کرد و به مدیریت منابع آب کمک می­کند. ما شاهد بهبودهایی در لوازم الکترونیک مصرفی خواهیم بود که محدود به گوشی­های هوشمند یا تلویزیون­ها نخواهد بود، اما اجازه محقق شدن ابزارهایی برای پایش سلامت شخصی و احتمالاً درمان را خواهد داد.

 

چه زمانی می­توانیم انتظار اعلام چالش بزرگ بعدی را داشته باشیم؟

به طور قطع ما نمی­دانیم، اما فکر می­کنم که در چند ماه آینده این اتفاق بیافتد. از سال گذشته که اولین چالش بزرگ اعلام شد، ما در مورد چند موضوع بحث­هایی داشته­ایم. بنابراین انتظار دارم که احتمالاً قبل از پایان سال 2016 باشد.

 

منبع

Nature Nanotechnology, 11 (2016) 401-402.