چشم انداز طرح ملی فناوری نانو

 تأسیس دفتر ملی هماهنگی فناوری نانو (NNCO) با هدف فعالیت به عنوان یک مرکز ارتباط دهنده بین سازمانهای دولتی مرتبط‌، ایجاد همکاری و ارتباط بین محققان و نهادهای سرمایه گزار و همچنین تعیین خط مشی و نحوه فعالیت NNI، از نکات حائز اهمیت در این سند قانونی بودند. NNI بستری مناسب را برای همکاری دانشمندان در علوم مختلف در زمینه تحقیقاتی فناوری نانو فراهم نموده است. این تعامل به ایجاد تخصصهای نوین مرتبط با فناوری نانو و استفاده بهینه از برخی علوم گردیده است.

علاوه‌بر این، فعالیت‌های NNI به ایجاد شبکه همکاری راهبردی در ایالات متحده منتج شد. در این شبکه می‌توان از مراکز زیر نام برد:

 National Nanomanufacturing Network (NNN)

 Center for Sustainable Nanotechnology (CSN)

 Coordination Infrastructure National Nanotechnology

 Nanosystems Engineering Research Center for Nanotechnology Enabled Water Treatment (NEWT)

لیزا فردرسورف و همکارانش در مطالعاتی نقش فناوری نانو در بهبود محیط زیست، بهداشت و ایمنی را شرح داده‌اند. همچنین تلاشهای گسترده در مورد آموزش و توسعه فناوری نانو به‌وسیله‌ی NNCO صورت گرفته است. طی 15 سال گذشته NNI به صورت قابل توجهی رشد کرده است. تعداد مراکز همکاری‌کننده با NNI از 5 به 33 افزایش یافته است. NNI پشتیبانی مالی قوی دولتی درطی سالهای اخیر داشته است. درخواست بودجه برای سال 2020 بیش از 1.4 میلیارد دلار آمریکا است.

علیرغم تمام این فعالیت‌ها، در مورد تناسب خط مشی کنونی NNI با نیازهای آینده شبهاتی وجود دارد. جامعه آکادمیک در حال بازبینی و توسعه خط مشی برای بهبود سیاست عملکردی NNI متناسب با نیازهای آینده است. ادامه و بهبود فعالیت NNI و لزوم وجود و حضور NNI دو مقوله متناقض نسبت به یکدیگر هستند.

برخی نظرات حاکی از این موضوع هستند که فناوری نانو در تحقق اهداف اولیه پیش بینی شده چندان موفق عمل نکرده و نیاز به تغییر جهت و بازبینی مسیر است. دیگر متخصصان اعتقاد دارند که این فناوری به اندازه کافی بالغ شده و مرحله نیاز به همکاریهای گسترده را جهت پیشبرد پروژه‌های بر مبنای فناوری نانو، پشت سر گذاشته است.

در صورتی که به دستاوردهای فناوری نانو نگاه دقیق‌تری داشته باشیم از ملموس‌ترین نمونه محصولات تجاری شده می‌توان به نمایشگرهای مبتنی بر کوانتوم دات که قابلیت تنظیم برای صفحه تلویزیون و دستگاه‌های قابل حمل را دارند، اشاره نمود. این فناوری حاصل ترکیب دانش پایه در مورد خواص اپتیکی کوانتوم داتها و پیشرفت در زمینه سنتز پایدار در مقیاس بالا بوده است. همچنین نانومواد به صورت بخشی از ترکیبات کامپوزیتی برای پوشش‌دهی و بهبود خواص مکانیکی در ادوات الکترونیکی استفاده می‌شوند.

صرف نظر از محصولات تولید شده بر اساس فناوری نانو، نانومواد خصوصیات جدیدی را برای بهبود و بهینه‌سازی فناوری‌های دیگر ارائه کرده‌اند. به عنوان مثال می‌توان از فناوری باتریهای لیتیوم- یونی که موفق به کسب جایزه نوبل شیمی شد، نام برد. این جایزه نوبل نشان دهنده تأثیر بسزا و شگرف فناوری نانو در بهبود دیگر فناوری‌ها (بخصوص در زمینه الکتروشیمی) است. این جایزه توسعه تجاری باتری‌های لیتیومی _ یونی را به رسمیت می‌شناسد. در باتریهای نسل اول از آند کربنی بهره گرفته می‌شد. علی رغم مزایای تئوریک این نوع باتری، به علت خطرناک بودن به باتری‌های لیتیوم فلزی توجه شد. امروزه با استفاده از ابزارهای تحقیقاتی دقیقی که در طی چندین سال اخیر با استفاده از فناوری نانو ساخته شده‌اند، قادر به درک علت عدم کارایی مناسب فلز لیتیوم در باتری هستیم. کارکرد اصلی آند بستگی به لایه چند نانومتری سطحی الکترود و برهمکنش با الکترولیت دارد. با استفاده از فناوری نانو محققان باتری‌های پروتوتایپ را گزارش کردند که در آن‌ها از تولید دندریت اجتناب می‌شود. هدف این تحقیقات بهبود عملکرد لیتیوم و افزایش ظرفیت باتری است تا بتوان در نهایت از لیتیوم به جای گرافیت استفاده کرد.

پیشرفت در زمینه اصول علمی فناوری نانو از نقطه نظر تجاری غیر قابل انکار است. این بدین معناست که دانشمندان نقش برنامه‌های تحقیقاتی خود را در زمینه تجاری بدرستی درک کرده‌اند. دانستن اصول و مفاهیم پایه فناوری نانو برای درک نحوه برهمکنش نانومواد با محیط پیرامون جهت بهبود کارآیی این فناوری در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی و تأثیرات زیست‌محیطی نانومواد امری ضروری است. پیشرفت در ساخت دستگاههای دقیق و پیشرفته بر اساس مفاهیم علمی باعث هم افزایی علم و صنعت شده است. با استفاده از پیشرفت در مفاهیم پایه می‌توان تولید را در مقیاس صنعتی افزایش داد که این امر نیازمند طراحی دقیق پروسه صنعتی و مطالعات زیست‌محیطی در طراحی این نوع فرآیندهای صنعتی است.

 بعضب تحقیقات در مقیاس نانو در ترکیب با دیگر علوم مانند فیزیک، شیمی، علم مواد و مهندسی گنجانده می‌شوند. حتی با بررسی مقالات علمی چاپ شده در زمینه فناوری نانو می‌توان دریافت که پیشرفت این علم بیشتر از چشم انداز تعریف شده بوده است. فناوری نانو توسعه چشم‌گیری در علوم کاربردی داشته است. ماهیت میان رشته‌ای فناوری نانو جز لاینفک این فناوری است اما باید توجه داشت که در صورتی که سازمانهایی مانند NNI هماهنگی، تمرکز و تعیین خط مشی این علم را برعهده نگیرند، ریسک ایجاد سرگردانی به‌وجود خواهد آمد.

مرجع

Long live the NNI. Nat. Nanotechnol. 14 (2019) 995.