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

آیا فناوری نانو می‌تواند جهان تشنه را سیراب کند؟

افراد مقاله : ‌ مترجم - آیدین هادی فکور

موضوع : علم و پژوهش کلمات کلیدی : تصفیه آب - نانوذرات - نمک‌زدایی تاریخ مقاله : 1397/03/07 تعداد بازدید : 346

سه نفر از نوآوران با متمرکز کردن توانایی‌های نانومواد، راه‌هایی برای جمع‌آوری آب از هوا و شیرین کردن آب دریاها ارائه داده‌اند. کمبود آب تازه در اغلب نقاط دنیا، تبدیل به یک وضعیت همه‌گیر شده است. به گفته‌ی سازمان ملل، در طول 30 سال آینده حداقل 1 نفر از 4 نفر در کره‌ی زمین در کشورهایی زندگی خواهند کرد که از کمبود «مزمن یا متناوب» آب پاک رنج می‌برد. دو ابزار جدید که با محوریت فناوری نانو ساخته شده‌اند می‌توانند راهی برای تهیه‌ی مقدار زیادی آب آشامیدنی مطمئن و مقرون به‌صرفه ارائه دهند. اولی آب خالص را از هوای بیابانی بیرون می‌کشد و ابزار دوم، آب دریاها را به شیوه‌ای کاملا نو به آب شیرین تبدیل می‌کند. به‌ویژه اینکه هر دوی این ابزارها برای کار کردن فقط به نور آفتاب نیاز دارند. بنابراین در کشورهایی که انرژی الکتریکی محدود است و آب شیرین کم، بسیار کارآمد خواهند بود. در پشت این فناوری‌های شگفت‌انگیز، سه دانشمند نانو حضور دارند. آنها به بحث پیرامون اختراعات‌شان، جنبه‌ی علمی اختراعات، قابلیت‌های آنها و نقشی که فناوری‌نانو در حل کردن بحران جهانی آب بازی می‌کند پرداخته‌اند.

 

شرکت کنندگان در گفتگو:

مناخیم (منی) الیملک (MENACHEM (MENY) ELIMELECH): استاد مهندسی شیمی و الکترونیک و بنیانگذار برنامه‌ی مهندسی محیط زیست دانشگاه ییل. او مدیر یک برنامه تحقیقاتی برای گسترش تصفیه‌ساز بادوام  آب و غشاء‌های نمک‌زدایی در مرکز تحقیقات نانوسیستم‌های مهندسی برای تصفیه‌ی آب با فناوری‌های نانو (NEWT) است.

نائومی هالاس (NAOMI HALAS) – مدیر موسسۀ اسمالی-کرل (Smalley-Curl Institute) و استاد مهندسی کامپیوتر و الکترونیک در دانشگاه رایس و مدیر پروژۀ تحقیقات نمک‌زدایی‌های کم-انرژی در NEWT. او در مطالعاتی که چگونه نانوذرات، نور را به گرما تبدیل می‌کنند سرآمد جهانی است.

 

عمر یاغی (OMAR YAGHI): استاد شیمی و مدیر موسسه‌ی علوم نانو و انرژی کاولی (Kavli Energy NanoSciences Institute) در دانشگاه برکلی است. او یکی از پر ارجاع‌‌ترین شیمی‌دانان کنونی محسوب می‌شود. او نانوموادیی را ارائه داده است که امکان گرفتن آب از هوای صحرا را امکان‌پذیر می‌کنند.

آنچه در ادامه می‌آید بحث‌های ویرایش‌ شده‌‌ی میزگردی است که این اساتید در آن شرکت کرده‌اند. این فرصت به شرکت‌کنندگان داده شد تا صحبت‌های خود را تصحیح یا ویرایش کنند.

 

موسسه‌ی کاولی: کمبود آب میلیاردها انسان را در جهان تحت تاثیر قرار خواهد داد. آیا این مسئله باعث شده که هر کدام از شما وارد این پژوهش شوید؟ تا مشخص شود که چگونه فناوری‌نانو می‌تواند این بحران جهانی را کمتر کند؟

نائومی هالاس: به‌طور ویژه این مسئله ما را به سمت این موضوع کشانده است. این فناوری‌ها حتما می‌تواند تفاوت‌ها را رقم بزند.

الیملک: بله، ما هم به منابع کافی آب نیاز داریم و هم به آب پاک و امن. این دو فناوری هر دوی این نیازها را برآورده کرده‌اند. ما می‌توانیم از هوا آب استخراج کنیم، و همان غشائی که آب دریاها را تصفیه می‌کند می‌تواند آب آلوده یا بدطعم را هم تصفیه کند.

یاغی: موافقم. جامعه همواره مشکلات سلامت و محیط زیست را با مواد جدید حل کرده است. حالا ما با به‌کار گیری مواد جدید به شیوه‌ی بسیار هوشمندانه راه حلی که تا پیش از این هرگز وجود نداشته را ارائه کرده‌ایم. پس، بله، من خیلی خوشبین هستم که این روش‌ها می‌تواند کمک کننده باشد.

 

موسسه‌ی کاولی: بنابراین بیایید بیشتر در مورد این فناوری‌های امیدوار کننده صحبت کنیم. پروفسور هالاس و الیملک، فناوری جدید شما آب دریاها را به آب آشامیدنی تبدیل می‌کند. این روش تاچه اندازه با روش‌های پیشین که در جاهایی مانند کالیفرنیا یا خاورمیانه استفاده می‌شود متفاوت است؟

الیملک: نمک زدائی صنعتی از بعد از جنگ جهانی دوم آغاز شد. در اولین موج فناوری‌های نمک‌زدایی، آب دریاها بخار شده و بخار آب به آب آشامیدنی تبدیل می‌شده است، اما این فرایند به انرژی بسیار زیادی نیاز دارد زیرا در آن به جوشاندن آب احتیاج خواهد بود. و در حالیکه فرایند دوم که اسمز معکوس نام دارد برای جداسازی آب شور از آب آشامیدنی از غشاء استفاده می‌کند. اما با این‌حال این فرایند هم به انرژی زیادی نیاز دارد. اما حالا نائومی یک فناوری جدید ارائه داده است که در آن این مشکل حل خواهد شد.

هالاس: ما نانوذراتی را ارائه داده‌ایم که نور خورشید را جذب کرده و آن را تبدیل به گرما می‌کند. تاثیر این مواد چنان قدرتمند است که شما می‌توانید این نانوذرات را وارد آب یخ کنید و بدون استفاده از الکتریسیته، بخار تولید کنید. چون می‌توان از آب سرد استفاده کرد و تنها به نور خورشید نیاز است بنابراین این فناوری هزینه‌ی تولید انرژی را از بین می‌برد. به‌عبارت دیگر، شما می‌توانید بدون استفاده از برق و تنها با داشتن چند سلول خورشیدی برای به‌کار انداختن پمپ‌ها به تصفیه آب بپردازید.

«آب‌های کثیف در همه‌ی حالت‌ها وجود دارد. مسئله‌ی جالبی که وجود دارد این است که ما می‌توانیم از فناوری‌نانو برای توسعه‌ی روش‌های تصفیه یا گسترش سنسورهای شیمیایی برای حل مشکلات استفاده کنیم.»
 

 موسسه‌ی کاولی: چگونه نانوذرات چنین گرمای زیادی ایجاد می‌کنند؟

هالاس: هر کسی که تا الان کاغذی را با استفاده از ذره‌بین سوزانده باشد می‌داند که هر چه نقطه‌ی نور کوچکتر و متمرکزتر باشد گرمای بوجود آمده بیشتر خواهد بود. نانوذرات می‌توانند نور را گرفته و بر روی نقطه‌ی بسیار کوچکتری نسبت به هر لنزی متمرکز کنند. این مسئله منجر به ایجاد گرمای شدید بر روی نقطه‌ی کوچکی خواهد شد. هیچ فرایند دیگری نمی‌تواند چنین کاری کند. در این مورد، ما از رفتار نانوذرات که به‌واسطه‌ی آن نوعی جدید از تقطیرکننده‌های غشائی تولید می‌شود استفاده کرده‌ایم. ما با غشاء‌هایی که از ورود آب مایع جلوگیری می‌کنند اما بخار آب را رد می‌کنند استفاده کردیم. بعد از آن این نانوذرات را به سطح غشاء متصل کردیم. زمانی که آب دریا و نور اضافه شد نانوذرات آب‌های اطراف خود را بخار کرده و بخار از غشاء عبور کرد. سپس این بخار بعد از میعان تبدیل به آب بدون نمک می‌شود.

 

موسسه‌ی کاولی : پروفسور یاغی، همه فکر می‌کنند که هوای بیابان به‌شدت خشک است، اما کادریلیون‌ها لیتر ( ده به توان 15) از آب در جو وجود دارد و شما راهی برای گیر انداختن آنها پیدا کرده‌اید. آیا اینکار تا پیش از این انجام شده بود؟

یاغی: نه، با اینکه خیلی‌ها سعی کرده بودند. آنها از بادبان‌های بزرگ برای چگالش مه استفاده کرده بودند، اما این‌کار تنها در مناطقی که رطوبت زیاد است قابل انجام است. در مناطق خشک، جایی که رطوبت 5 تا 10 درصد است ما قادر به انجام چنین کاری نیستیم. اما حالا به لطف انواع جدید نانومواد که در آزمایشگاه من در طول این 25 سال گسترش داده شده‌اند قادر هستیم آب را بدون استفاده از برق به دام بیاندازیم.

 

موسسه‌ی کاولی: نانومواد چگونه این امر را ممکن می‌سازند؟

یاغی: من در حوزه‌ی چارچوب های فلز-ارگانیک کار می‌کنم (به اختصار MOFs) که موادی متخلخل هستند. آنها به‌طور بنیادی با دیگر مواد متخلخلی که آب را از هوا جذب می‌کنند متفاوتند. بیشتر مواد دیگر با آب به سختی پیوند می‌خوردند و جدا کردن آنها از آب به انرژی زیادی نیاز دارد.

در مقابل، ما می‌توانیم شیمی MOFs را کنترل کنیم تا پیوندی ضعیف با آب برقرار کنند. ما همچنین می‌توانیم حفره‌هایی طراحی کنیم که آب را دربر بگیرد بنابراین ساختاری شبیه به یخ ایجاد کند.

 

موسسه‌ی کاولی: بنابراین نتیجه‌ی کار شما تولید آب جامد در هوای گرم است؟

یاغی: بله، مولکول‌ها دقیقا همانگونه که در یخ به یکدیگر پیوند می‌خورند در اینگونه مواد نیز به یکدیگر مرتبط می‌شوند. این امر کمک می‌کند که مایعات درون تخلخل‌ها متمرکز شوند به ویژه در محیطی با رطوبت کم. برای بیرون کشیدن آب (هدف دستیابی به آب مایع است) آن را به راحتی در معرض نور خورشید قرار می‌دهیم. با اینکار انرژی لازم برای شکستن پیوندهای ضعیف فراهم می‌شود.

 

موسسه‌ی کاولی: بنابراین نیازی به خورشید برای جمع آوری آب وجود ندارد و فقط برای آزاد کردن آب به خورشید احتیاج است؟

یاغی: درسته.

 

موسسه‌ی کاولی: آیا اختراع شما بخشی از یک مسیر بزرگ‌تر است که در آن از علم نانو برای تغییرات در فناوری آب استفاده شده؟

الیملک: بله. آب مسئله‌ای است که به‌تازگی توجه‌ها به سوی آن جذب شده است، اما ما فکر می‌کنیم که راه‌های زیادی برای به‌کارگیری علم‌نانو در مورد مسئله‌ی آب وجود دارد. من و نائومی بخشی از پروژه‌ی NEWT هستیم، یک مرکز چند دانشگاهی مهندسی که هدفش ارتقای پاکسازی آب با استفاده از فناوری‌نانو است.

هالاس: آب آلوده در حالت‌های مختلف وجود دارد. چیزی که هیجان‌انگیز است این است که ما می‌توانیم از فناوری‌نانو برای توسعه‌ی تصفیه‌ی آب یا حسگرهای شیمیایی برای هرکدام از موارد آلودگی استفاده کنیم.

یاغی: به نظر من این بحث تاکید می‌کند که چگونه راه‌هایی که ما می‌توانیم از علم نانو استفاده کنیم در حال تغییر است. زمانی که من دانشجو بودم همه چیز در مورد اندازه بود. بعد از آن بود که شروع به این کشف کردیم که تمام ویژگی‌های جدیدی که مواد بدست می‌آورد به‌علت اندازه‌شان است. با MOFs یک گام دیگر به پیش رفتیم. این مولکول‌ها یادآور Tinkertoys (نوعی اسباب بازی جورچین) با پیچ‌های فلزی و میله‌های ساخته شده از کربن است. با تغییر ترکیب و مکان تکه‌ها، می‌توان به صورت شیمیایی و ساختاری مواد را برای اهداف ویژه‌ای دستکاری کرد. اتفاقا این سوال را از نائومی می‌خواستم بپرسم که نانوذرات ترکیبات شما از چه چیزی تشکیل شده است؟

هالاس: آنها می‌توانند از گستره‌ی وسیعی از مواد رسانا ساخته شوند، اما در این مورد ما از کربن سیاه استفاده کردیم؛ یک نانوذره‌ی کربن تجاری شده که در تایر ماشین بکار می‌رود. کربن سیاه به علت در دسترس بودن و ارزانی انتخاب خیلی خوبی است.

 

الیملک: ما برای پیشرفت هنوز به مواد جدید نیاز داریم چرا که گونه‌ها و ترکیبات بسیار زیادی از آب آلوده وجود دارد که نیاز به پاکسازی است. این امر با استفاده از فناوری کنونی بسیار سخت است. بنابراین ما نیاز به ویژگی‌هایی داریم که نانومواد بوجود می‌آورند.

یاغی: موافقم. بسیاری از مواد سمی در منابع آب وجود دارد که از تولیدات دارویی و انسانی سرچشمه می‌گیرند. نانومواد می‌تواند به گیر انداختن این مولکول‌های ارگانیک بزرگ کمک کند.

هالاس: ما همچنین می‌توانیم از نور خورشید برای فراهم کردن انرژی لازم برای تجزیه‌ی مولکول‌های بزرگ‌تر به مولکول‌های کوچکتر و امن‌تر استفاده کنیم. من فکر می‌کنم فرصت‌هایی در همه‌ی آن بخش‌ها وجود دارد.

 

موسسه‌ی کاولی:  این ایده‌ها بسیار جذاب هستند. پروفسور هالاس، آیا اختراع شما می‌تواند برای تصفیه‌ی آب آلوده شده بکار برده شود؟

هالاس: ما اینگونه فکر می‌کنیم. فرایند اجرا شده توسط ما آب خالص تولید می‌کند. گونه‌های مختلفی از آب آلوده وجود دارد، و ما در حال بررسی گونه‌های مختلف آلودگی‌ها هستیم تا ببینیم چه آلودگی‌هایی را می‌توانیم کاهش دهیم.

 

موسسه‌ی کاولی: آیا شما فکر می‌کنید که می‌توان سرب را از آب‌های میشیگان زدود؟

هالاس: بله.

الیملک: به‌طور اصولی فناوری‌های تقطیر غشائی ما هر چیزی که به بخار تبدیل نمی‌شود را از بین می‌برد.

 

موسسه‌ی کاولی: پس شما می‌توانید سرب را از بین ببرید اما گازوئیل و یا مواد مصرفی در خشکشوئی‌ها را نمی‌توانید؟

الیملک: درسته.

 یاغی: اگرچه ما قادریم تا با استفاده از نانومواد فعال شونده با نور که نائومی موفق به توسعه‌ی آن شده است، آلودگی‌های فرّار را با روشی کاراتر نسبت به روش‌های سنتی به به مواد شیمیایی ایمن‌تری تبدیل کنیم.

عمر یاغی: «من در کشور اردن بزرگ شدم و آن منطقه بسیار خشک است. زمانی که من بزرگ می‌شدم خانواده‌ی من هر هفته یا حتی دو هفته مجبور بود به شهر برود تا آب مورد نیاز ما را تامین کند.»
 

موسسه‌ی کاولی: من کنجکاوم. پروفسور هالاس و شما سال‌ها پیش از اینکه این تکنیک را برای تصفیه‌ی آب بکار بگیرید، در حیطه‌ی نانومواد همکاری می‌کردید. چه چیزی باعث شد تا وارد دنیای آب شوید؟

هالاس: ما در حال کا ربر روی یک روش برای درمان سرطان پروستات بودیم، که در حال حاضر در بیمارستان‌های مختلفی آزمایشات بالینی بر روی آن در حال انجام است. ایده‌ی ما این بود که نانوذرات را تزریق کنیم تا در اطراف تومور جمع شوند و سپس نور مادون قرمز به تومورها بتابانیم. این باعث می‌شود که ذرات داغ شده و سلول‌های سرطانی اطراف خود را نابود کنند.

هر موقع که در مورد این فناوری صحبت می‌کردم کسی می‌گفت: آیا می‌توان از این فناوری در سلول‌ها خورشیدی استفاده کرد؟ من هیچ وقت جواب خوبی برای این سوال نداشتم، بنابراین تصمیم گرفتیم تا این ایده را مورد بررسی قرار دهیم. نهایتا متوجه شدیم که می‌توان آب را در اطراف این نانوذرات بخار کرد و تلاش کردیم تا فیزیک این پدیده را درک کنیم. زمانی که متوجه شدیم می‌توان آب را توسط این نانوذرات بخار کرد از موسسه‌ی بیل (Bill) و ملیندا (Melinda Gates Foundation) سرمایه‌ی لازم به ما داده شد تا پژوهش‌های لازم را بر روی تصفیۀ زباله‌های انسانی با استفاده از بخار انجام دهیم. ما پروژه‌های دیگری نیز داشتیم اما در واقع پژوهشگرانی که بر روی آب کار می‌کردند مثل "منی" و "کیلین لی" در دانشگاه رایس این ایده را به ما دادند که چطور می‌توان نانوذرات، غشاء‌ها و تقطیر کننده‌ها را با هم ترکیب کرد.

الیملک: پیش‌زمینه‌ی کاری من آب است، که شامل غشاء‌های نمک‌زدا و تقطیرکننده می‌شود. ما به عنوان بخشی از کار گروهی در NEWT، روی مدل‌سازی چگونگی استفاده از نانوذرات آنها در مقیاس‌های بزرگ کار کردیم.

هالاس: منی به ما کمک کرد تا بسیار پیشرفت کنیم، «بیایید بسازیم و ببینیم که آیا کار می‌کند یا نه.» اگر می‌خواستیم قابلیت این فناوری را مشخص کنیم باید دانسته‌هایمان از فیزیک نانوذرات را با دانش‌مان از گرما و سیالات در غشاءها ترکیب می‌کردیم و منی یک کارشناس واقعی در این زمینه است.

 

موسسه‌ی کاولی: شما چه کردید، عمر؟

یاغی: ما قصد داشتیم دی اکسید کربن را از گازهای نیروگاه‌ها حذف کنیم و این گازها حاوی بخار آب بودند و من به همین علت وارد پژوهش‌های حوزه‌ی آب شدم. ما می‌توانیم اینکار را با محلول‌های شیمیایی انجام دهیم، اما بسیار هزینه‌بر خواهد بود. ما فکر می‌کنیم که MOFs انرژی کمتری نیاز خواهد داشت. اما زمانی که آزمایش‌ها انجام شد متوجه شدیم که آب برای پیوند خوردن با ساختارهای مولکولی، وارد رقابت با دی اکسید کربن می‌شود.

برای حل این مشکل، باید میزان جذب آب را اندازه می‌گرفتیم. متوجه شدیم که این ساختارها حتی در رطوبت کم، خیلی خوب با آب پوشیده می‌شوند. ما توانستیم آب را در 77 درجه‌ی فارنهایت (25 درجه سانتی گراد) به دام بیاندازیم و با گرم کردن آن تا 113 درجه‌ی فارنهایت (45 درجه سانتی گراد)  آن را آزاد کنیم. متوجه شدیم که رطوبت و دما با دمای متوسط روز و شب در تابوک (عربستان)، جنوب جایی که من آنجا بزرگ شدم مشابه است. فکر کنید چنین یافته‌ای برای من به چه معنی خواهد بود. من در عَمّان به دنیا آمده و بزرگ شدم که منطقه‌ای بسیار خشک است. زمانی که من بزرگ می‌شدم خانواده‌ی من هر هفته یا حتی دو هفته یک بار مجبور بود تا به شهر برود تا آب مورد نیاز ما را تامین کند. بعضی مواقع من مجبور بودم تا سپیده دم بیدار شوم تا منبع آب را پر کنم تا بقیه‌ی روز را با آن سپری کنیم. این مسئله در ذهن کودک می‌ماند. یافتن راهی برای استفاده از این مولکول‌ها برای تهیه‌ی آب بسیار حیاتی است.

 

موسسه‌ی کاولی:  منی، تو هم در صحرا بزرگ شدی اینطور نیست؟

الیملک: بله، جایی که من هم بزرگ شدم[1] خشک بود. با اینکه ما تقریبا هر روز آب داشتیم. ابتدا من میخواستم که کشاورز شوم و در مزرعه کار کنم. اما زمانی که بر روی آب و خاک پژوهش کردم از این مسائل خیلی خوشم اومد و این مباحث را ادامه دادم.

 

موسسه‌ی کاولی: همگی شماها داستان‌های جذابی دارید و غالبا این داستان‌ها در مقاله‌های علمی گم می‌شود که این مسئله باعث شده تا پاسخ‌ها کمی بدیهی به نظر برسد. آیا رسیدن به این اهداف واقعا آسان بود؟

هالاس: سوال بسیار خوبی است. چییز که در مورد مسائل علمی می شنوید معمولا اینطور است که: «آنها اینکار را انجام دادند» و «اینکار انجام شد». این نوع بیان، قسمت بسیار مشکل کار را نادیده می‌گیرد. اگر شما کاری کاملا غیرعادی را انجام می‌دهید، با مسائل و فشارهای بسیار زیادی روبرو خواهید شد.

اولین کاغذ بخارخورشیدی ما رد شد. دو داور گفتند اینکار شگفت انگیز است اما سومین داور گفت اینکار غیر ممکن است! اما ما سال‌ها مشاهدات خود را مورد بررسی دقیق قرار دادیم. ما می‌دانستیم که زمانی‌که اگر دستانمان را بالای محلولی از نانوذرات که تحت تابش نور قرار گرفته،  قرار دهیم ، دچار سوختگی درجه دو خواهیم شد!

 

موسسه‌ی کاولی: بسیاری از دانشمندان شامل بسیاری از برندگان جایزه‌ی کاولی در علوم نانو، تجربیات کاملا یکسانی با شما داشته‌اند.

هالاس: کم کم پوست‌ کلفت خواهید شد. اگر می‌خواهید در مورد مسائلی کار کنید که تفاوت را رقم می‌زند، مردم شما را به چالش خواهند کشید، و این مسئله‌ی خوبی است. آن رد شدن باعث شد تا ما به آزمایشگاه بازگردیم و به مدت یکسال تلاش کنیم و نشان دهیم که این ایده چگونه کار می‌کند. در نهایت این تلاش‌ها باعث شد که کارمان را با درک بسیار عمیق‌تری به چاپ برسانیم و همینطور از کاربردهای این فناوری در حوزه‌های دیگر مانند تصفیه‌ی آب نیز پرده برداریم.

یاغی: من هم تجربیات مشابهی داشته‌ام. از 25 سال پیش که ما ساختارهای ارگانیک- فلزی را کشف کردیم، آنها را از جنبه‌های مختلف بهبود بخشیده‌ایم. در هر گام، من با پرسش‌های آتشین شکاکان مواجه شده‌ام. آنها قدرتمند و منتقد بوده‌اند و به گونه‌ای صحبت می‌کردند که گویی من در حال زیرپا گذاشتن قوانین شیمی هستم. زمانی که شما از روش‌های متداول فاصله می‌گیرید این نقدها هرگز تمام نخواهند شد. اما کسانی هم وجود دارند که موضوع را با تمام جزئیات مطالعه می‌کنند و به کاری که شما می‌کنید باور دارند. این گروه بسیار دلگرم کننده خواهند بود.

همانطور که نائومی گفت هر وقت کسی می‌گوید «این طرح شما کار نخواهد کرد» چالشی برای شما خواهد بود که نشان دهید که طرح شما کار می‌کند. بنابراین زمانی که دانشجویان و یا اساتید می‌گویند «استاد، این کار نمی‌کند» من جواب می‌دهم «نه، تو نتوانستی جواب بگیری.»

چرا؟ چون که طبیعت بسیار بزرگ است و همواره شگفتی‌های فراوانی را از خود نشان می‌دهد. ما مجبوریم و باید سخت کار کنیم تا طبیعت خودش را برای ما آشکار کند. به نظر من، همه چیز کار می‌کند. زمانی که اینطور نیست به این علت است که کسی نمی‌تواند این جواب را آشکار سازد. این روشی است که ما مشکلات را در آزمایشگاه حل می‌کنیم.

 

موسسه‌ی کاولی: اختراع شما بدون نیاز به برق کار می‌کند، اما نیاز به فناوری بسیار پیشرفته‌ای دارد. فکر می‌کنید کشورهای در حال توسعه از این سیستم‌ها استفاده خواهند کرد؟

الیملک: ما نیازی به ساخت محصولاتی با فناوری قدیمی برای کشورهای در حال توسعه نداریم. حتی در کشورهای فقیر آفریقا، همه گوشی همراه دارند بنابراین چرا نتوانند از دیگر فناوری‌های پیشرفته استفاده کنند؟ همچنین ما نمی‌خواهیم چیزی بسازیم که آنها نتوانند به طور مداوم از آن استفاده کنند. پس نیاز داریم که به آنها یاد بدهیم که چگونه از آن استفاده کنند یا فناوری نانو را خودکار کرده و آن را از راه دور توسط اینترنت کنترل کنیم. بنابراین، بله می‌توان در کشورهای در حال توسعه از این سیستم‌ها استفاده کرد.

 

موسسه‌ی کاولی: چگونه این فناوری پیشرفت خواهد کرد؟ چه چیزی در ادامه خواهد آمد؟

الیملک: ساختن در مقیاس تجاری معمولا کار بسیار سختی است اما ظرفیت این دو پروسه فقط بستگی به حیطه‌ی غشاء دارد. هرچقدر غشاء یا ساختارهای مولکولی بیشتری بسازید ظرفیت بیشتری دریافت خواهید کرد. اگر عمر و نائومی چالش‌های دیگری را در نظر نداشته باشند ما می‌توانیم وقتی که هزینه‌ی تولید را کم کردیم این محصولات را به صورت تجاری بسازیم.

هالاس: هزینه همواره در ذهن ما به عنوان یک چالش وجود داشته است. ما ترجیح دادیم تا با کربن سیاه کار کنیم زیرا ارزان است و در کشورهای در حال توسعه تولید می‌شود. از آنجا که پژوهشگران به پایداری و دوام علاقه دارند ما می‌خواهیم نگاهی به جایگزین‌های عملی که تجاری‌سازی‌های گسترده را ممکن می‌سازد بیاندازیم.

یاغی: تجاری‌سازی همواره چالش‌های فراوانی در پی خواهد داشت. کار ما شامل طراحی منبع سوخت گاز طبیعی برای اتوموبیل‌هایی است که از MOFs برای ذخیره‌‌ی بیشتر گاز در فشار کمتر استفاده می‌کنند. طراحی چنین باکی، پرسش‌های فراوانی در پی داشت، اما از آن برای تهیه‌ی بهترین ذخیره کننده‌ی آبی که تاکنون ساخته شده می‌توان استفاده کرد.

 

موسسه‌ی کاولی: سوال آخر. پژوهشگران معمولا مسئله‌ای را حل می‌کنند، و به سراغ مسئله‌ی بعدی می‌روند. اما همانطور که در این مصاحبه پیدا بود، فراهم کردن آب مورد نیاز، بیشتر از تنها یک تمرین روشنفکری است. پژوهش‌های شما به راستی توان تغییر جهان را دارد. آیا این مسئله نحوه‌ی تفکر شما در مورد فعالیت‌هایتان را عوض کرده است؟

هالاس: مشاور رساله‌ام جایی به من گفت هر کس باید یک دوره‌ی پژوهشی 15 ساله داشته باشد، به اندازه‌‌ی کافی طولانی تا یک پیوستگی‌ای در کارش باشد اما باید محدود باشد. منظور او این بود که آیا می‌خواهید کارهای دیگران را ادامه دهید یا کاری را ادامه دهید که خود مولف آن هستید؟ من همواره می‌خواستم که کاری با اصالت و مهم مانند بکارگیری نانوفوتونیک در آب و سرطان انجام دهم.

الیملک: من کارم را با مطالعات بنیادی بدون توجه به کاربردهای آن شروع کردم، اما در 10 تا 15 سال اخیر بیشتر به کار بر روی حل مسائلی که از نظر مردم مهم بوده‌اند پرداخته‌ام. اگر من بتوانم مسئله‌ی کمبود آب را حل کنم بسیار عالی خواهد بود.

یاغی: زمانی که من حرفه‌ام را شروع کردم بسیار علاقه‌مند به حل مسائل روشنفکرانه بودم و آن شیمی بود. نظر من این بود که کاربردها به مهندسی برمی‌گردد، که مسئله‌ی من نیست. این به من کمک کرد تا بر روی چگونگی ساخت MOFs تمرکز کنم تا ویژگی‌هایی که من دنبال آن بودم بدست آید.

اما این کار مرا وادار کرد تا با مدیرها روبرو شوم. یکی از آنها پرسید «این مولکول‌ها برای چه کاری مناسب هستند؟» و من فکر کردم «این دیگر چه سوالی است؟ من یک دانشمند هستم، یک چیزی شبیه به هنرمند.»

بعد او گفت: «عمر، تو می‌توانی یک دانشمند نمونه باشی و تمام جوایز علمی را دریافت کنی اما تا زمانی که نشان ندهی که کارت برای جامعه چقدر مفید است هرگز یک دانشمند بزرگ نخواهی شد.»

این کاربردهای آبی که این محصولات دارند، شانس تاثیرگذاری بر روی جوامع را خواهند داشت و به کمک مردمی خواهد آمد که با مشکلات کم آبی مواجه هستند. زمانی که کسی ایمیل زد و از من خواست تا از این فناوری در کشاورزی استفاده کند، این مسئله بیش از پیش برای من روشن شد. این فناوری هنوز آمادۀ بهره برداری نبود به همین علت من پاسخ را به وقتی دیگر موکول کردم. اما او بار دیگر برای من نوشت «شما این حق را ندارید تا این فناوری را از ما دریغ کنید. این حق بشریت است تا از این فناوری استفاده کند.» این مسئله باعث باز شدن چشم‌های من شد زیرا این حق بشر است تا از این فناوری استفاده کند. زمانی که من در آزمایشگاه هستم تلاش می‌کنم تا این ایمیل را در ذهن خودم مرور کنم و به تاثیری که می‌توانیم بر جهان بگذاریم فکر ‌کنم.

 

منبع:

—Alan Brown, Fall 2017

http://kavlifoundation.org/science-spotlights/can-nanoscience-quench-thirsty-world#Water5