بررسی علم نانوتکنولوژی

نانوتکنولوژی چیست؟
نانوتکنولوژی مولکولی ، نامی است که به یک نوع فن آوری تولیدی اطلاق می شود. همانطور که از نامش پیداست ، نانوتکنولوژی مولکولی، هنگامی محقق می شود که ما توانایی ساختن چیزها را از اتمها داشته باشیم و در این صورت ما توانایی آرایش دوباره مواد را با دقت اتمی خواهیم داشت.
هدف نانوتکنولوژی ساختن مولکول به مولکول آینده است . همانطور که وسایل مکانیکی به ما اجازه می دهند که چیزی فراتر از نیروی فیزیکی خود به دست آوریم، علم نانویی و تولید در مقیاس نانو هم، سبب می شود تا ما بتوانیم پارا بفراتر از محدودیتهای اندازه ای که به طور طبیعی موجود است، بگذاریم و درست روی واحدهای ساختاری مواد کار کنیم, جایی که خاصیت مواد مشخص می شود و با تغییر در آن واحدها می توان تغییرات خواص را ایجادکرد. برای کنترل ساختار مواد، باید یک سیستم کامل و ارزان قیمت در اختیار داشته باشیم. فرض اصلی در نانوتکنولوژی این است که تقریباً همه ساختارهای با ثبات شیمیایی که از نظر قوانین فیزیک رد نمی شوند را می توان ساخت.
ماهیت نانوتکنولوژی، عبارت است از توانایی کار کردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از مولکولی، در ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر، با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتمها یا مولکولها و با استفاده از موا د, وسایل و سیستم هایی با تواناییهای جدید و اعمال تازه که ناشی از ابعاد کوچک ساختارشان می باشد. همه مواد و سیستم ها زیربنای ساختاری خود را در مقیاس نانو ترتیب می دهند. در اینجا مثالهایی را ذکر می کنیم. یک مولکول آب دارای قطر حدود 1 نانومتر است. قطر یک نانوتیوب تک لایه 2/1 نانومتر می باشد. کوچکترین ترانزیستورها به اندازه 2 نانومتر می باشند. مولکول DNA ، 5/2 نانومتر پهنا دارد و پروتئینها بین 1 تا 20 نانومتر هستند. قطر ATP ، 10 نانومتر بوده و یک وسیله مولکولی نیز ممکن است در حدود چند نانومتر باشد.
کنترل مواد در مقیاس نانویی به معنای ساختن ساختارهای بنیانی در مقیاسی است که خواص اساسی معین می شود. تا آنجایی که ما از طبیعت اطلاعات در دست داریم، این آخرین مقیاس تولید است. نانوتکنولوژی ، اتحاد ساختارهای نانویی در جهت ایجاد ساختارهای بزرگتر را که می توانند در صنعت، پزشکی و حفاظت محیط زیست استفاده شوند، شامل می شود.
دانشمندان اخیراً این توانایی را پیدا کرده اند که بتوانند اتمها را به طور مستقیم مشاهده کرده و دستکاری کنند ولی این تنها بخش کوچکی از تکنیکهایی است که در علم نانویی و همچنین فن آوری، به دست آمده است. هنوز چند دهه به توانایی تولید محصولات تجاری باقی است ولی مدلهای تئوری کامپیوتری و محاسباتی، نشان می دهند که دستیابی به سیستم های تولید مولکولی امکانپذیر است. چرا که این مدلها، قوانی فیزیکی کنونی را نقض نمی کنند. امروزه دانشمندان وسایل و تکنیکهای زیادی را که برای تبدیل نانوتکنولوژی از مدلهای کامپیوتری به واقعیت لازم است ، اختراع و تدبیر می کنند.
دقت به عنوان منفعت ماشینهای مولکولی مدنظر می باشد و همچنین یکی از کلیدهای مهم برای درک لزوم پیشرفت در زمینه این فن آوری است. دقت در اینجا به این معناست که برای هر اتم جایی وجود دارد و هر اتم در جایگاه خودش است. ما از ماشینهای دقیق برای تولید محصولات با دقت مساوی، استفاده خواهیم کرد. فن آوری تا به حال هرگز چنین کنترل دقیقی نداشته است و همه فن آوریهای کنونی ما، فن آوریهای بزرگ هستند. امروزه ما تکه یا توده ای از چیزی را در مقابل خود قرار می دهیم و به آن چیزی اضافه کرده و یا از آن تکه هایی را کم می کنیم و در نهایت وسیله مورد نظرمان را با این اعمال ایجاد می کنیم. در واقع ما وسایلمان را از سر هم کردن قسمتهای مختلف تولید می کنیم بدون آنکه نسبت به ساختمان مولکولی آنها توجهی داشته باشیم. در گذشته ساخت با دقت اتمی، تنها در محصولات کریستالها یا در سازمان های زنده ی زیستی مانند ریبوزومها که پروتئین مورد نیاز موجود زنده را فراهم می کنند و یا DNA که اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد موجود زنده را حمل می کند، دیده شده است. ما در جریان پیشرفت نانوتکنولوژی روندی به سوی دستیابی به درجه ای از کنترل سیستمها که قبلاً تنها در طبیعت موجود بوده، در پیش رو داریم.
منفعتهای دیگر وقتی نمایان می شوند که اندازه ی وسایل قابل ساخت را مورد توجه قرار می دهیم. وقتی ما در مقیاس اتمی کار کنیم، می توانیم دستگاههایی بسازیم که می توانند به جاهای غیرقابل تصور از نظر کوچکی بروند.
دو وسیله ی بسیار حساس که هنوز ساخته نشده اند در نانوتکنولوژی عبارتند از :
1- نانوکامپیوتر 2- نانواسمبلر.
نانو کامپیوتر ماشینی مولکولی است که قادر است یک رشته اعمالی را به اجرا در آورد و آنها را اداره کند و در نهایت نتیجه ای را تولید نماید. در عمل این وسیله تا حدی با میکروپردازش گرهای امروزی متفاوت است، اگر چه شباهتهای نادری با کامپیوترهای قدیمی و مکانیکی که توسط Charles Babbage در دوره ی ویکتوریا طراحی شده بود، دارد. همچنین دارای دستگاه ثبت کننده ای است که چیزی شبیه ماشینهای جمع کننده ( Adding Machine) به وجود می آورد. البته ماشین جمع کننده ای که میلیون ها بار کوچکتر و بیلیونها بار سریعتر از میکروپردازش گرهایی که تاکنون طراحی شده است. وقتی یک نانوکامپیوتر وجود داشته باشد در این صورت به وجود آوردن نانواسمبلر نیز امکان پذیر خواهد بود. نانواسمبلر وسیله ای ساخته شده در تراز اتمی است که می تواند اتمها را برای بیشتر شکلهایی که مورد نظر می باشد، دقیقاً نظم دهی و آرایش کند. امروزه کارکردن در تراز اتمی به نیروی اتمی میکروسکوپی گران قیمت (AFM) نیاز دارد که از میدان الکتریکی برای هل دادن اتمها به سمت جایگاهشان استفاده می کند. ولی نانواسمبلر می تواند به سادگی اتمها را از جایگاهشان خارج کرده و آنها را همانند دستگاه بافندگی صنعتی، در محل مورد نظر به یکدیگر پیوند دهد. در سلولهای ما، ریبوزومها کاری شبیه به این را انجام می دهند؛ DNA را به صورت RNA کپی کرده و سپس آمینواسید صحیح را جهت ساخت پروتئینها جمع آوری می کنند. نانواسمبلری که یک نانو کامپیوتر را در هسته ی خود در بردارد ، تقریباً همین کار را انجام می دهد . نانواسمبلر در واقع یک هدف نهایی و مهم در نانوتکنولوژی است. وقتی یک نانواسمبلر کامل در دسترس باشد، تقریباً همه چیز ممکن می شود و این مهمترین و بزرگترین خواسته ی انجمن نانوتکنولوژی است.
شصت سال پیش John Von Neumann ( کسی که همراه Alan Turing، زمینه علم کامپیوتر را پایه گذاری کرد.) حدس زد که روزی ساختن ماشین هایی که بتوانند خودشان را کپی کنند، ممکن خواهد شد. یک نوع تکرارکننده ی خودبه خودی که می تواند ما را از یک مثال ساده ی ذهنی به سمت اجتماعی از کپی های کامل هدایت کند. اگر چه ماشین مورد نظر Von Neumann در تئوری ساده به نظر می رد ولی هرگز ساخته نشده است. در مقیاس ماکرومولکولی ساختن یک کپی از ماشین بسیار ساده تر از تهیه کردن ماشینی است که بتواند خود را کپی کند ولی در تراز مولکولی ، این موازنه برعکس است یعنی تهیه کردن ماشینی که بتواند خود را کپی کند بارها ساده تر از ساختن ماشین دیگری با استفاده از تراشه هاست.
این مزیت بزرگی است که وقتی تنها یک اسمبلر داریم، می توانیم هر تعداد که بخواهیم ، ایجاد کنیم. همچنین این بدان معناست که نانواسمبلر یک آفت کامل است. اگر به طور عمدی یا تصادفی یک نانواسمبلر در محیط آزاد شود، تنها با راهنمای چگونگی تکثیر شدن ، تمام سطح سیاره یعنی گیاهان، حیوانات و سنگها و صخره ها در عرض مدتی کمتر از هفتاد و دوساعت (72) به ماده ی لزج و چسبناک خاکستری رنگ (gray goo) از naniteها (nano unite) مبدل خواهد شد. Drexler معتقد است مشکل gray goo تا حد زیادی خیالی است ولی امکان سناریوی غبار خاکستری را تصدیق می کند که باعث برگشت یا تکرار naniteها می گردد و زمین را در روکشی که مادون میکروسکوپی است، خفه می کند و در اینجا ما با یک خطر فن آوری که در تاریخ بی سابقه است ، مواجهیم. علیرغم این مسائل، کسانی که روی نانوتکنولوژی مولکولی کار می کنند، در حال مطالعه برای ساختن دستگاهی در مقیاس اتمی هستند و به نظر می رسد به زودی اطلاعات کافی برای ساخت نانوکامپیوتر و نانواسمبلر را به دست می آوریم .
این مسائل اجتناب ناپذیر و مطرح شده در نانوتکنولوژی باعث شد تا Drexler، یک زیربنای علمی و آموزشی ایجاد کند و آن انستیو Foresight است که به عنوان یک محل شناخته شده و یک مرکز تفکر در مورد نانوتکنولوژی عمل می کند. در طی 14 سال برپایی Foresight ، این انستیتو به صورت تحقیقات نانوتکنولوژی درآمده است. در اواسط اکتبر 2000، انستیتو Foresight ، کنفرانس سالانه ی خود را در هتلی در Santa Clara برگزار کرد. در آنجا زمزمه ای جدید به گوش می رسید؛ پیشرفتهای اخیر در سازه های با مقیاس مولکولی که حاصل ابتکار در برخی ترکیبات اصلی و بنیانی که Drexler در نانوسیستم توصیف کرده است، می باشد. همانند ترکیباتی که در ساختمان نانو کامپیوترها و نانواسمبلرها ضروری است. چیز دیگری که در کنفرانس به دست آمدن یک کپی ا ز داروی نانویی Robert Freitas بود. طب نانویی بیش از پیش در تلاش برای جامه ی عمل پوشاندن به وعده های Feynman (دارنده ی جایزه نوبل برای طرح فن آوری در مقیاس کوچک) در مورد " دکتر بسیار کوچک" است و قدم به قدم موانع فن آوری را از سر راه برمی دارد. موانعی که برای رسیدن به وسایل نانوپزشکی باید بر آنها فائق آمد.

هم اکنون کنگره ی آمریکا نسبت به سرمایه گذاری در هر نوع تحقیق و توسعه (R & D) بدون سوددهی زودرس در پزشکی و ارتش مخالفت دارد ولی دولت آمریکا سرمایه گذاری برای تحقیقات نانوتکنولوژی را دوبرابر کرده است. قسمتی از این سرمایه برای اهداف مرکز تحقیقات ناسا در Mountain View کالیفرنیا صرف خواهد شد؛ جایی که تیم کوچکی روی طرح نانوکامپیوترها کار می کنند. حال این سئوال در ذهن نقش می بندد که چرا ناسا توجه خود را معطوف به نانوتکنولوژی کرده است؟ در پاسخ می توان گفت که " اندازه" ، مهمترین دلیل می باشد. کامپیوترهای رایج مثل آنجه که در Mars Pathfinder پایه گذاری شده، هم بزرگند و هم به اندازه کافی قدرتمند نیستند و دیگر اینکه مستعد انجام خطا هستند. با استفاده از وسیله ی نانویی به اندازه یک حشره که به اصطلاح حشره ی نانویی( nanobat) خوانده می شود، ناسا می تواند 100 میلیون چشم و گوش را در بسته ای به وزن چند گرم، به سطح مریخ بفرستد. حتی اگر نیمی از آن حشره های نانویی دچار اشکال شوند و یا کار نکنند، باز هم کسی چیزی از دست نمی دهد. چرا که هنوز 50 میلیون دیگر باقی مانده است. برای ساختن یک عدد از این حشره های نانویی ، محققان باید مشکلات بر سر راه نانوکامپیوترها را حل کنند و این همان نکته ای است که گروه تحقیق ناسا بر روی آن متمرکز شده است.
بررسی های انجام شده حاکی از آن است که نانوتکنولوژی تمام جنبه های زندگی ما را تحت تاثیر قرار خواهد داد. یک سری اتفاقات جالب در علم پزشکی و دارویی مورد انتظار است. نانوتکنولوژی حتی بر روی هوایی که تنفس می کنیم و آبی که می نوشیم نیز موثر است. با مطالعه بر روی پیامدهای نانوتکنولوژی می توان دریافت که این نوع فن آوری ما را به سمت پیشرفت در راه رسیدن به سیستمهایی بهتر، سریعتر ، مستحکمتر، کوچکتر و ارزان تر سوق می دهد.
Foresight FAQ Nanotechnology Information
MECHANICAL ENGINEERING: Janrary 2001
Nano Technology magazine : Institute of Molcular Manrfacturing.

پیشگامان نانوتکنولوژی
چهل سال پیش Richard Feynman ، متخصص کوانتوم نظری و دارنده ی جایزه ی نوبل، درسخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان " آن پایین فضای بسیاری هست" به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی در آن زمان اظهار داشت، " اصول فیزیکن تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی زنند". او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فراگرفته اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه ها را با مقیاسهای کوچک، بسازند پس ما خواهیم توانست کا آنها را کوچک و کوچک تر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقی شان در لبه های نامعلوم کانتوم نزدیک خواهند شد و فقط هنگامی این کوچک شدن متوقف می شود که خود اتمها تا حد زیادی ناپایدار شده و غیر قابل فهم گردند. Feynman فرض کرد وقتی زبان یا سبک خاص اتمها کشف گردد، طراحی دقیق مولکولها امکان پذیر خواهد بود و به طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به گونه ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.
با استفاده از این فرمهای بسیار کوچک چه وسایلی می توانیم ایجاد کنیم؟
. Feynmanدر ذهن خود یک " دکتر مولکولی" تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصر به فرد کوچکتر است و می تواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلولها و یا انجام اعمال ترمیمی و به طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد.
در بحبوحه ی سالهای صنعتی کلمه ی " بزرگ" از اهمیت ویژه ای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه های مهندسی بزرگ و … حتی کامپیوترها در دهه 1950 تمام طبقات ساختمان را اشغال می کردند. ولی از وقتی Feynman نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی به سوق کوچک شدن در پیش گرفت.
Marvin Minsky تفکرات بسیار باروری داشت که می توانست به اندیشه های Feynman قوت ببخشد. Minsky – پدر یابنده ی هوشهای مصنوعی – دهه 70-1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می شد، رهبری می کرد. در اواسط دهه ی 70، Eric Drexler که یک دانشجوی فارغ التحصیل بود، Minsky را به عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان نامه اش انتخاب کرد و او نیز این مسئولیت را برعهده گرفت. Drexler نسبت به وسایل بسیار کوچک Feynman علاقه مند شده بود و قصد داشت تا در مورد تواناییهای آنها به کاوش بپردازد. Minsky نیز با وی موافقت کرد. Drexler در اوایل دهه 80 ، درجه استادی خود را در رشته ی علوم کامپیوتر دریافت کرده بود و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود. او افکار جوانترها را با یک سری ایده ها که خودش " نانوتکنولوژی" نامگذاری کرده، مشغول می داشت.
Drexler اولین مقاله علمی خود را در مورد نانوتکنولوژی مولکولی ( MNT) در سال 1981 ارائه داد.
او کتاب " Engines of Creation : The Coming Era of Nanotechnology" را در سال 1986 به چاپ رساند. Drexler تنها درجه ی دکتری در نانوتکنولوژی را در سال 1991 از دانشگاه MIT دریافت داشت. او یک پیشرو در طرح نانوتکنولوژی است و هم اکنون رئیس انستیتو Foresight و Risearch Fellow می باشد.
Nano Technology magazine : Institute of Molecrlar Manufacturing

نانوتکنولوژی و همگرایی علمی
نانوتکنولوژی به سه شاخه جدا و در عین حال مرتبط با یکدیگر تقسیم می شود که بر اساس ساختارهای زیر تعریف می شوند:
1- نانوتکنولوژی مرطوب: این شاخه به مطالعه سیستم های زیست محیطی که اساساً در محیطهای آبی پیرامون وجود دارند، می پردازد و چگونگی مقیاس نانومتری ساختمان مواد ژنتیکی، غشاءها و سایر ترکیبات سلولی را مورد مطالعه قرار می دهد. موفقیت این رشته بوسیله ساختمانهای حیاتی فراوانی که تشکیل شده اند و نحوه عملکرد ساختمانشان در مقیاس نانویی نظارت می شود، به اثبات رسیده است. این شاخه دربرگیرنده علوم پزشکی ، دارویی، زیست محیطی و کلاً علوم مرتبط به Bio می باشد.
2- نانوتکنولوژی خشک: از علوم پایه شیمی و فیزیک مشتق می شود و به تمرکز روی تشکیل ساختمانهای کربنی، سیلیکون و دیگر مواد غیرآلی می پردازد. قابل تامل است که فن آوری خشک- مرطوب استفاده از مواد و نیمه هادیها را نیز می پذیرد. الکترونهای آزاد و انتقال دهنده در این مواد آنها را برای محیط مرطوب سودمند می سازد. اما همین الکترونها خصوصیات فیزیک فراهم می کنند که ساختارهای خشک از آنها در الکترونیک، مغناطیس و ابزارهای نوری استفاده می کنند. اثر دیگر که باعث پیشرفت ساختارهای خشک می شود این است که قسمتهای خود تکثیر مشابه ساختارهای مرطوب را دارا هستند.
3- نانوتکنولوژی تخمینی (محاسبه ای): به مطالعه ی مدلسازی و ساختن ظاهر ساختمانهای پیچیده در مقیاس نانویی توجه دارد. توانایی پیش بینی و تجزیه و تحلیل محاسبه ای در موفقیت نانوتکنولوژی بحرانی است زیرا طبیعت میلیونها سال وقت لازم دارد که نانوتکنولوژی مرطوب را بصورت کاربردی در آورد. شناختی که بوسیله محاسبه بدست می آید به ما اجازه می دهد که زمان پیشرفت نانوتکنولوژی خشک را به چند دهه کاهش دهیم که این تاثیر مهمی در نانوتکنولوژی مرطوب نیز دارد. نانوتکنولوژی تخمینی، پلی است برای ارتباط بین علوم مهندسی ، محاسباتی ، کامپیوتر و فن آوری جدید.
با توجه به ساختارهای عنوان شده برای نانوتکنولوژی، تاثیر متقابل آنها بر یکدیگر و لزوم مشارکت هر سه ساختار برای خلق و توسعه اکثر محصولات نانویی، واضح است که فن آوری برتر آینده نقطه تلاقی تفکر و عمل تمامی دانشمندان و محققان علوم مختلف است.
Interview: Nano Technology Magazine

نانوتکنولوژی مرطوب:
الف) نانوتکنولوژی و فراپزشکی:
نانوتکنولوژی به عنوان یک دانش پایه در تولیدات صنعتی بشر، زمینه های مختلف دنیای فن آوری را تحت تاثیر قرار خواهد داد. پزشکی و درمان یکی از موارد مهم است که انسان در طول تاریخ برای حفظ بقا به عنوان مسئله ای اساسی به آن نظر داشته است، تا آنجا که طبیبان همواره جدای از دستمزد اقتصادی ، از اعتبار اجتماعی و گاه از تقدیس هم برخوردار بوده اند. در پی تلاشهایی که در تاریخ حیات بشر صورت گرفته، امروزه پیشرفتهای شگرفی در غلبه بر بیماریها و حفظ سلامتی به دست آمده است که مناسب است برای روشن تر شدن اوضاع پزشکی عصر خود مواردی را یادآوری کنیم.
متخصان امروزه موفق شده اند بسیاری از بیماریهای واگیردار نظیر وبا، طاعون و موارد متعدد دیگر را که در گذشته دسته دسته قربانی می گرفتند، درمان کنند. با شناخت سلول ، DNA و سپس ویروسها امروزه بسیاری از بیماریهایی که ویژگی تکامل دارند هم درمان می شوند. بعضی بیماریهای مسری که شاید ساده ترین آنها سرماخوردگی باشد قادرند متناسب با دارویی که آنها را از بین می برد، تکامل پیدا کنند و برای بار دوم از یک دارو صدمه نبینند؛ اکنون به جایی رسیده ایم که چنین بیماریهایی را هم با داروی تکامل یافته از بین می بریم!
در کنار شناخت بیماریها و روشهای درمان امروزه چنان آگاهی و دسترسی دقیقی نسبت به اجزای بدن حاصل شده که می توانیم اندامهایی را به بدن پیوند بزنیم و یا عضوهای مصنوعی را جایگزین قضوهای از کار افتاده نماییم. این به معنای پایان راه حفظ سلامتی نبوده و نیست. با اندکی تعمق خطارت نه چندان کوچکی را در کنار خود و در حیطه ی پزشکی امروز مشاهده خواهیم کرد. داروهایی که برای درمان بیماریها ساخته ایم، خود آسیبهای دیگری به سلامت بدن وارد می سازد و بدین دلیل که محیط و هدف خود را به طور دقیق نمی شناسند و قدرت حرکت به سوی هدف خود _ خلاف حرکت طبیعی مواد در بدن- را ندارند ناگزیر از درمان حدودی می باشند و این یعنی نجات به بهای یک ضرر کوچکتر؛ که البته این ضرر کوچکتر می تواند مولد زیانهایی حتی بزرگتر از مشکلات اولیه باشد. علاوه بر این ، ظهور بیماریهایی نظیر ایدز با ویروس مرموز HIV که داروهای کنونی از شناسایی و نابود کردن آن عاجزند به همراه گسترش روزافزون آن در میان مردم جهان ، مشکل بسیار بزرگی محسوب می شود. دیگر آنکه اعضای پیوندی و اندامهای مصنوعی هنوز کارایی بافتهای طبیعی و اولیه را پیدا نکرده اند. برای مثال باید گفت اگر اکنون دست یک کارگر زیر تیغ دستگاههای صنعتی قطع شود خوشبختانه می توانیم دست را به بدن متصل کنیم و به حیات بازگردانیم، اما متاسفانه همه قابلیتهای اولیه را نخواهد داشت، زیرا هنوز دقت لازم برای اتصال اعصاب و بافتهای جدا شده را مطابق حالت طبیعی به دست نیاورده ایم.
توجه به موارد فوق احتمالاً شما را برای شیندن یک پیش بینی قریب الوقوع در دنیای " فراپزشکی" آینده برانگیخته است." انقلاب صنعتی آینده" در پزشکی هم دگرگونی عظیمی به همراه خواهد داشت. پژوهش های انجام شده ساختاری را ارائه می کند که می تواند پیشرفت حیرت انگیزی را در صنعت دارو و درمان بیماریها و آسیبهای زیستی ایجاد کند. " ماشینهای مولکولی هوشمند" نمونه ی بسیار کوچک یک سیستم شناساگر ، ترمیم کننده و متحرک بسیار دقیقند که می توانند تمام مشکلات مذکور در پزشکی امروز را برطرف سازند. این ماشینها با اطلاعات کامل از ساختار بدن و حتی اجزای سلولهای بدن به راحتی قادر به حفاظت جسم در برابر باکتریها، میکروبها و ویروسهای بیماری زا خواهند بود. مثلاً با داشتن اطلاعات دقیق از DNA ، سلولهای بدن می توانند مهاجمین را قبل از آسیب زدن به سلولها سالم شناسایی کرده و از بین ببرند.
ماشینهای مولکولی هوشمند ( مجموعه ای از مولکولهای متصل و برنامه ریزی شده که به وسیله موتورهای مولکولی حرکت می کنند و قابلیت انجام اعمال سودمند و دقیق در مقیاس درون سلولی دارند) می توانند مواد دارویی لازم برای بیماریهای خاص را دریافت و تا محل سلولهای بیمار حمل کنند و پس از شناسایی تک تک آنها دارو در اثر داده و با حداقل ماده مورد نیاز و آسیب جانبی بیماری را درمان نمایند. در عین حال این ماشینها با ابعاد کوچک خود می توانند از دیواره ی سلولها عبور کرده و حتی اجزای سلولها را هم ترمیم نمایند. با چنین قابلیتهایی نانو ماشینهای مولکولی به راحتی می توانند حتی ویروس HIV را از مقایسه اطلاعات آن با DNA بدن انسان شناسایی کرده و از بین ببرند.
اضاف بر روشهای درمانی خارق العاده ، نانوتکنولوژی امکان ایجاد ساختارهای زیستی عجیبی را فراهم می سازد. مثلاً می توانیم بافتهای آن چنان مقاومی در بدن بسازیم که با افتادن از یک ساختمان بلند کوچترین خدشه ای در عملکردشان وارد نشود و سلامت خود را حفظ کنند و این یعنی ….!
چه زمانی به چنین ابزارهایی دست می یابیم؟
زمان آن نزدیک است ؛ اما در جواب این سئوال که شاید از بیم سر آمدن عمر قبل از دستیابی به نانوتکنولوژی در پزشکی به ذهنها خطور می کند بهتر است مفهوم جدید " Cryonics" یا " انجماد بدن در هنگام مرگ" را بیان کنیم تا انگیزه این پرسش فروکش کند:
وقتی قلب شخص از تپش می ایستد( معنای قدیمی مرگ) ولی قبل از انکه نابودی ساختار مغز آغاز شود، او را به دستگاه قلب مصنوعی متصل کرده و مرحله به مرحله بدن را با یک مایع ضد انجماد و برخی متعادل کننده های سلولی پر می کنند. سپس دمای بدن فرد را تا دمای نیتروژن مایع پایین می آورند. در این نقطه همه ی تغییرات مولکولی برای دوره ی نامحدودی متوقف می شود و بدن شخص را در محیط بسته ای نگهداری می کنند. در آینده ، وقتی دستگاههای تعمیر سلولی نانوتکنولوژی به بهره برداری می رسد، بیماریهای مهلکی که سبب مرگ شده اند به همراه سموم ماده ی ضد انجماد از بین می روند و فرد دوباره گرم می شود و به صورت زنده و سالم در می آید.
Engines of Creation : Dr.K.Eric Dlexler
Engines of Healing
Nanotechnology Magazine

ب) نانوتکنولوژی و علم بیوتکنولوژی
مقدمه:
مولکولها و سیستم های بیولوژیکی صفاتی دارند که آنها را برای کاربردهای نانوتکنولوژی بسیار مناست می سازد. علیرغم و عده ها Nano structureها، Nano Particleها با اندازه نانوبیولوژیکی توسعه نیافته اند.

بلوکهای ساختمانی نانوتکنولوژی:
سنتز: با وجود آنکه در نگاه اول بنظر می رسد که در طبیعت، تعداد محدودی بلوکهای سازنده ی اصلی (آمینواسیدها، چربیها و نوکلئیک اسیدها) وجود دارند، اختلاف شیمیایی این مولکولهای و راههای مختلف پلیمرشدن آنها، گستره وسیعی از ساختمانهای ممکن را ایجاد می کند. علاوه بر این، پیشرفتهایی که در سنتز شیمیایی و کلاً بیوتکنولوژی صورت پذیرفته، انسان را قادر می کند که این بلوکهای سازنده را در کنار هم قرار دهد و ترکیب کند و از این طریق مواد و ساختارهای جدیدی که تاکنون در طبیعت ساخته نشده اند را بسازد. این ساختارها غالباً کاربردهای بی نظیر و منحصر بفردی دارند.
بیوپلیمرهای تهیه شده از طریق بیوتکنولوژی ، تک پراکند ( mono disperse) هستند. آنها طول زنجیر را کنترل می کنند و تعریف شده هستند. از طرف دیگر ، تولید یک پلیمر سنتزی تک پراکند عملاً غیر ممکن است. اخیراً نشان داده شده است که پلیمرهایی که طول زنجیر آنها درست تعریف شده باشد، داری قابلیتهای کریستال مایع غیر عادی می باشند. بعنوان مثال : Yu-et-al در سال 1997 نشان داده است که روشهای باکتریایی برای سنتز پلیمر، می توانند برای تولید موادی از این دست ، استفاده شوند.
توزیع در طول زنجیری که معمولاً برای پلیمرهای سنتزی وجود دارد، امکان اینکه بتوان آنها را در مرحله ی هم شکلی اتمها ( هم شکل شدن اتمها) مشاهده کرد را کم می کند. این کار از این جهت مهم است که نشان می دهد ما هم اکنون راهی داریم برای شکل های جدیدی ( در مرحله هم شکل شدن اتمها) که فضا دهی لایه هایشان می تواند در مقیاس دهها نانومتر کنترل شود. در بیوتکنولوژی می توان از کنار هم قرار گرفتن اسیدآمینه های مصنوعی مانند - alanine یا Dehydro poline یا Fluortyrosine یا پروتئین های دیگری که در ساختارشان آلکن یا آلکین وجود دارد، استفاده کرد. تحقیقات در این زمینه، راههای جدیدی در مورد پلیمرهای با طول و مشخصات کنترل شده مثل بیوپلیمرهایی که حاوی خواص الکتریکی مانند هدایت هستند را بدست می دهد. پدیده ی دیگر، همکاری همه ی وسایل شیمیایی در ترکیبات پروتئین هاست که آنها را قادر می سازد که برای مثال، پروتئین هایی با تصویر آینه ای بسازند. این پروتئین ها با استفاده از خاصیت ترکیب D-Amino Acidها در مقابل کنترل زیستی مقاومت می کنند و می توانند کاربردهای دارویی مهمی داشته باشند.

کالبدشناسی اجزاء زیستی:
کالبدشناسی پلیمرهای محافظت شده به منظور جداسازی مولکولهای کم وزن آلی از محلول به کار برده می شوند. آنها از طریق پر کردن منفذها
( Ultra filtration , Micor filtration) عمل می کنند. این فرضیه و عملکرد را می توان در خصوص مایکروامولسیون و همچنین اجزاء دارای مولکولهای هموگلوبین ، به کاربرد. این اعمال جداسازی سایر مواد معدنی را نوید می دهد.

لایه های سطحی باکتریایی به عنوان اجزاء هادی :
لایه های سطحی باکتریایی که به صورت کریستالی هستند، از واحدهای تکرار شونده پروتئین تشکیل یافته اند. این لایه ها به صورت خود چیده
( Self-Assemble) هستند و قابلیت چسبندگی بالایی دارند. آنها به عنوان اجزاء هادی برای نانوتکنولوژی در نظر گرفته شده اند. برای مثال آنها برای شکل دادن سوپرلاتکس سولفید کادمیم استفاده شده اند.

بیوسرامیکها:
اثرات مولکولهای زیستی و آلی، بر روی همدیگر می تواند در ساختن سرامیک، با افزایش سختی مورد استفاده قرار گیرد. مطالعات پایه ای زیستی-معدنی که در آنها یک ماده معدنی ( معمولاً پروتئین : پپتید یا لیپید) به وسیله یک فاز آلی ( مثل کربنات کلسیم یا هیدروکسی) تحت تاثیر قرار می گیرد، منجر به سنتز زیستی مواد مرکب شده اند. سنتزهای Micelle-templated می تواند سرامیکهایی با ابعاد nm 100-20 تولید کند. Poreها، این مواد متخلخل می توانند به عنوان کاتالیزور یا جذب کننده استفاده شوند و برای جداسازی های گاز و مایع و همینطور به عنوان عایقهای گرمایی و صدایی به کار روند. خصوصیت جدا کردن انتخابی ، آنها را برای جداسازی بیوشیمیایی و دارویی قابل استفاده می کند. یک مثال جالب در مورد ترکیبات معدنی و آلی، مواد بسته بندی جدیدی است که برای گرفتن جای پلیداستیرن بعنوان پوشش غذاییِ غذاهای حاضری بکار برده می شود.

آهنرباهای میله ای زیستی:
دقیقاً نشان داده شده است که بسیاری از ترکیبات آلی قادر به ته نشین کردن مواد مغناطیسی مانند fe3o4 و یا fe3s4 هستند. بعلاوه در ترکیبات آلی میکربی در بدن ماهیها زنجیره های خطی از کریستالهای غشاءدار مغناطیسی که به Magnetosome معروفند، یافت شده است( کرشفنیک و سایرین در سال 1992).

گردآورنده های یا شکل دهی ( Assemblers or Templating):
خودسازی متوالی زیست مولکولها معمولاً بعنوان یکی از کلیدهای حیاتی کاربردهای نانوتکنولوژی شناخته می شود. اما آنچه باید بیشتر مورد تحقیق قرار گیرد، چگونه ساختن آرایه های متناوب، گردهم آوریهای زیست مولکولی ، چگونگی استفاده از شکل دهیهای زیست مولکولی به طریق موثر، چگونگی تقلید خاصیت خودسازی زیست مولکولها برای استفاده در مولکولهای غیرزیستی و بالاخره چگونگی بهره گیری از اختلافات بین خود سازی زیستی و غیرزیستی است.

نانوتکنولوژی و DNA (DNA Nanotechnology)
بادرنظر گرفتن مطالب گفته شده ، DNA یک ساختار بسیار مناسب برای کاربردهای نانوتکنولوژی است. رشته های مارپیچی دوتایی DNA که ساختارشان بسیار مشهور است در نتیجه ی اتصال سخت مولکولهای DNA در شرایط ویژه حادث شده اند استفاده از مولکول های ANA شاخه دار پایدار سبب ایجاد اشکال پیوندی می شود. در شکل A چهار مولکول با اتمهای پیوندی که در یک چهار ضلعی گرد آمده اند، نشان داده شده است. ما این روش را برای ساختن یک مولکول DNA بسته ی کووالانسی که یالهای مارپیچی آن یک اتصال مکعبی دارند, استفاده کرده ایم. این مکعبها در محلولی ساخته شده اند که بی اثر است.
بنابراین ما روش ترکیبی Solid-support را که موثرتر است بکار می گیریم و از آن برای ایجاد مولکولی که در آن محورهای مارپیچی ، اتصالات هشت وجهی ناقص باشند، استفاده می کنیم. به هر حال ساخت یک جسم بسته از قبیل یک چند وجهی، حالت خاصی از ساختار نانوذره ای است زیرا همه یالها می توانند بوسیله لیگاندپوشی یک رشته ی متناهی از پایانه های پیوندی ایجاد شوند. بنابراین برنامه پذیری پایانه های پیوندی و پیش بینی محصول لیگاند پوشیده، برای تعیین پیوند جسم کافی می باشد. اجتماع چهار ترکیب پیوندی در یک ساختار چهار ضلعی باعث ایجاد توانایی در حفظ ساختار صلبی آنها می شود. اگر زوایای بین رشته های مارپیچی دوتایی متغیر باشد، ساختار هشت وجهی یکی از ساختارهایی خواهد بود که این مولکولها می توانند تشکیل دهند و در حقیقت پیوندهای شاخه دار، انعطاف پذیر می باشند. در صورتیکه شکل Periodicmatter بگونه ای باشد که اتصالات سلول به سلول یکسانی را ایجاد کند انعطاف پذیری می تواند مجموعه ای از حجم های متغیر به وجود آورد.

شکل A
واحدهایی از DNA که استحکام بیشتری نسبت به ترکیبات شاخه دار دارند با ترکیب مجدد Intermediates بوجود می آیند که اجزاء سختی را ایجاد می کنند. این ساختار، مولکولOVER Double cross است. پنج ساختار ایزومری برای این سیستم در نظر گرفته می شود اما فقط دو ساختار نشان داده شده در شکل B در سیستم های کوچک ثابتند.

شکـل B
معیار سنجش ما برای استحکام این است که وقتی یک مولکول را که دارای دو انتهای پیوندی و مکمل است Oligomerize کنیم تمایل کمتری به حلقه ای شدن داشته باشد ( ترکیبات شاخه دار بصورت دیمر و یاتریمر حلقه ای می شوند). بعنوان مثال مولکول DAE را در نظر می گیریم. این مولکولهای به اطراف مثلث های DNAو Deltahedra متصل می شوند و بنابراین ما می توانیم از استحکام این اشکال استفاده کنیم. شکل C نشان می دهد که یک 2-Dlattil از این مثلثها و هشت وجهی که سه لبه ی آن را سه مولکول Double cross over اشغال کرده اند، تشکیل شده است. یکی از ویژگیهای جالب محصولاتی که شامل DNA می باشند این است که تولید مولکولها با دستگاههای بیولوژیکی با cloning و با دستگاه PCR ( Ploymer chain reaction) ممکن است.

متاسفانه ایجاد فضاهای شاخه دار بدین طریق امکان پذیر نیست. با این حال روش دیگری که ممکن است در این زمینه استفاده شود وجود دارد. شکل D یک دوازده وجهی که هر وجه آن 5 ضلعی می باشد را بطور نمونه نشان می دهد که بعنوان Schlegel diagram شناخته شده است. هر لبه کاملاً با دو رشته DNA پوشانده شده و یک رشته exocyclic به هر پنج ضلعی اضافه شده است. رشته های exocyclic برای ایجاد یک رشته گره دار طولانی به هم متصل می شوند. بنابراین ما سعی می کنیم که ببینیم چگونه به طور موثر با ادامه دادن پیچاندن رشته ها به DNA می رسیم. به این ترتیب گره های سه برگی با رشته های منفی DNA و RNA و نیز گره هایی 3 برگی با رشته های مثبت ایجاد کرده ایم.

شکـل D

ج) محیط زیست نانوتکنولوژی
از آغاز قرن 19 با پیشرفت جهشی و سریع علم و در پی آن رشد عظیم صنایع دست ساز بشر و پس از آن با وبوجود آمدن انقلاب صنعتی (Industrial Revolution) جهان ما وارد عرصه ی جدیدی از زندگی خود شد.
فن آوری با گامهای بلند به پیش آمد و در محیط زندگی انسان اثرات و تبعات غیرقابل انکاری بجای گذاشت. این آثار تا بدان جایی رسید که امروز در قرن 21 برخی متفکرین زیست محیطی واژه " فن آوری" ( Technology) را با " دشمن محیط زیست" ( environment's enemy) همسان و همسنگ می دانند.
بواقع سوراخ شدن لایه ی اوزون ، پدیده ی گلخانه ای ، ایجاد بیماریهای جدید تنفسی و پوستی، ذوب شدن یخهای قطبی و انقراض نسل بسیاری از جانداران آبزی و هوازی همه و همه مشکلاتی هستند که فن آوری دو قرن اخیر برای ما بوجود آورده اند و ثمره ی فعالیت تصفیه خانه ها، کارخانه ها، کمپانیهای هسته ای و شرکتهای چند ملیتی هستند.
در ابتدای بحث به آثار فن آوری اشاره کردیم. اما آیا آثار فن آوری فقط محدود به مشکلات زیستی آن می شود؟ مسلماً خیر. هیچ انسان منصفی نمی تواند منکر رفاه باورنکردنی حال حاضر خود در مقایسه با انسان قرون وسطی شود. به عبارت بهتر صحبت کردن راجع به منافع و مزایای نیکوی فن آوری نوین کاری غیرضروری بحساب می آید واثرات مثبت آن بر همگان بدیهی و روشن است. پس چه باید کرد؟ آیا فن آوری واقعاً دشمن محیط زیست است؟ آیا تصور دنیای پیشرفته ای که به محیط زیست صدمه ای نرساند تصور جمع نقیضین است؟ شاید پاسخ همه ی این سئوالات در دست محققان و پیشروندگان نانوتکنولوژی باشد. نانوتکنولوژی بارقه های امیدی را برای دنیای صنعتی دور از آلودگی و تخریب محیط ریست در دل دانشمندان بوجود آورده است. برای در نظر گرفتن تفاوتهای نانوتکنولوژی با فن آوری های دیگر در برخورد با محیط زیست می توان پارامترهای متعددی را منظور کرد که در ادامه به بررسی محورهای اساسی آن می پردازیم.

ساخت نوین سبز:
با پیشرفت صنعت ساخت در جهان و ایجاد حجم عظیم محصولات مصنوعی، محصولات جانبی بسیاری در کنار محصول اصلی تولید بوجود آمدند. این محصولات جانبی ( By-products) بی فایده و اجتناب ناپذیر، معمولاً به زندگی ما صدمه می زنند و برای خنثی کردن ضرر آنها هزینه زیادی مصرف می شود. این محصولات جنبی تولید، گاهی در هوای اطراف ما بصورت گاز پراکنده شدند. سپس در دریا ها و رودخانه ها ریخته شدند و گاه در زیرزمین مدفون گردیدند و در نتیجه همه ی اینها نهایتاً در مسیرشان به محیط زندگی ما بازگشتند. متاسفانه با رشد جمعیت نوع زندگی ما به اندوختن و انباشتن همه چیز ( اعم از وسایل، کالاها و محصولات و شبه محصولات ) و آنگاه تدفین خودمان در پسمانده های سمی، محدود شده است.
تصور سبز کدامست؟ با این همه، تخیلی که در جهت حمایت از محیط زیست به بازیافت ارزان پس مانده ها منتهی شود چه می تواند شد؟ این مهم به سادگی و با فن آوری سمتی امکان پذیر نیست. به عقیده ما ایده آل آنست که بتوان پروسه ی تولید را در دنیا طوری مجهز کرد که شبه محصولات (اقلام جانبی) و تمام مواد اضافی تولید، خودشان بازیافت شوند بدون اینکه عملاً انرژی انسان در کار باشد.
اگر شما نیز با ما هم عقیده اید، وارد شوید. صنعت ساخت نانوتکنولوژی، بدون اتلاف، بدون محصول جانبی، بدون تفاله ؛ بواقع هیچ چیز اعم از پس مانده و آلوده کننده برای دفن کردن وجود ندارد. در فن آوری سنتی واکنش دهنده ها به ندرت ، 100% به محصول تبدیل می شوند و باقی مانده چیزی کثیف ولی معمولاً قابل بازیافت است که گران قیمت نیز می باشد. بعنوان مثال برای ساختن یک قطعه پلاستیک واکنش دهنده های شیمیایی در جزءهای واکنش بصورت کمپلکسهای مختلف و در شرایط خاص برای بوجود آمدن محصول مطلوب ترکیب می شوند. پس از طی مراحل میانی واکنش و بوجود آمدن محصول اولیه باید آنرا دوباره به عمل آورد و در نهایت تزریق و قالبگیری کرد. در مقایسه اگر شما بخواهید پلاستیکی را با نانوتکنولوژی تولید کنید می توانید از موجودیهای غنی شده عناصر خالص مثل C ، H،O و نیروی ذاتی اتمها برای بوجود آوردن پیوندهای شیمیایی بدون طی مراحل گذار ( میانی Intermediate) استفاده کنید. همچنین می توانید پلاستیکی در فرم نهایی آن بدون تزریق و قالبگیری با همان طرحی که میل دارید بسازید. یا اگر بخواهید چیزی از فولاد بسازید، می توانید نانو ماشینها را در یک محل بدنمای ماشینهای اوراقی و اسقاطی رها کنید تا آهن های را تمیز کنند و با ساختاری مطلوب شما اتم به اتم ، آن را به فرم نهایی بدون سوزاندن زغال سنگ برای ذوب کردن و باقی گذاشتن یک توده آشغال پر از فلزات سنگین دوباره سازی نمایید. و از همه اینها شگفت انگیزتر اینکه در آینده ی ذهنی ما دستگاههای Feed stokeای وجود دارند که با فعال کردن نرم افزار نانو و فشار کلید Go می توانند مشغول ساختن اتم به اتم ماده ای مثل چوب شوند.

انرژی دوستانه ( دوستدار انسان و محیط زیست)
ما می خواهیم بیش از این با سوزاندن سوخت های فسیلی و پس مانده های آنها زندگی نکنیم. نانوتکنولوژی برنامه ی جالبی را برای تامین منابع انرژی سیاره ی ما با منشاء الکتریکی و بدون آلودگی ، فراروی ما قرار می دهد. این تامین انرژی دو مزیت دارد: 1- فوق العاده پاکیزه تر از آن چیزی است که هم اکنون مورد استفاده قرار می دهیم. 2- محدودیتی برای جمعیت عظیم دنیای امروز و حتی افزایش بی رویه آن در آینده ندارد.
برای درک بهتر انرژی دوستانه به یک مثال اکتفا می کنیم. در آینده نه چندان دور واکنش دهنده های نانو سایز برای روکش کردن جاده ها با لایه ای از سلولهای مخروطی شکل خورشیدی ( که بازده فوق العاده بالایی دارند) بوسیله یک روکش سخت الماسی با اندازه گیریهای دقیق معرفی خواهند شد. با 300 وات انرژی خورشیدی تابشی به صورت خام هر متر مربع از زمین، روزانه فقط یک قسمت کوچک از روکش موجود جاده برای مجموعه انرژی نیاز خواهد داشت و فقط سنگفرش مجدد خیابانهای افزایش انرژی الکتریکی ( بدست آمده از فتوسلولهای خورشیدی) را می طلبد. به این ترتیب دیگر نیازی به سوزاندن سوختهای فسیلی و ایجاد مونوکسیدکربن، دی اکسیدکربن، اکسیدنیتروژن و اکسیدگوگرد نخواهد بود و ما بسیار ارزان به انرژی گرانبهای الکتریکی دسترسی پیدا خواهیم کرد.

اثر مثبت در کشاورزی
دکتر Eric Drexler طرحی جامع در رابطه با کشاورزی به کمک ساختارهای نانویی دارد. در این برنامه کشتزارهای کنونی به حالت اولیه آن – جای که گاومیشهای وحشی ( بوفالوها که اکنون در حال انقراضند) در ان سکنی گزیده بودند- بازخواهند گشت. وی پیشنهاد می کند که ساختهای نانویی با اجرایی عالی می توانند گلخانه هایی در حجم کم اما انبوه پدید آورند که تقریباً به اندزه 10% از مزارع زیر کشت فعلی دنیا می باشند و می توانند جمعیت کنونی جهان را تغذیه نمایند. در اینصورت میلیونها مایل مربع از سرزمین ما می توانند به محلهای مسکونی طبیعی در سراسر جهان بازگردانده شوند و قسمت بزرگی از استعداها و مکانهای متوقف شده و بلااستفاده به کارگرفته شوند.

متخصص تشریح محلولها:
گروهی از دانشمندان علوم زیستی وجود دارند که معتقد به اخلاق در روند کاری خود هستند و به ضد تشریحها ( Antivivisection) معروفند. آنها معمولاً گیاهخوار هستند و استفاده از جانداران را در آزمایشهای پزشکی ، تغذیه کردن به حالتهای مختلف از دامها، ساختن کتهای چرمی از پوست حیوانات و مسایل دیگر شبیه به این را محکوم می کنند. حتی خود ما هم مثلاً از اینکه ببینیم خوشبو کننده ای در چشم یک میمون اسپری می شود تا مقدار حساسیت زدایی خاصیتهای آن چک شودن احسای ناراحتی می کنیم. نانوتکنولوژی برای ما و همه ضدتشریحها مژده ای زیبا دارد و آن مژده این است که دیگر نیازی به آزار هیچ موجود زنده برای کار تحقیقاتی نیست. نانوداروها، سلولهای نانوسایز، مدلهای کامپیوتری متابولیک و قدرت جسورانه نانوکامپیوترها همگی دست به دست هم خواهند داد تا موقعیت عدم استفاده از حیوانات را برای آزمایشهای منسوخ پزشکی و آرایشی فراهم آورند، کتهای چرمی با یک دانه اتم پایه و با روش اتم به اتم ( one atom at a time) در زمانی کوتاه ساخته می شوند و حتی استیک جوجه و یا بره ی نیم پخته را خود ما به کمک مولکولها و اتمها بوجود می آوریم بدون آنکه حیوانی را ذبح کنیم. همه اینها قابل اجراست و ضد تشریحها در طول زمان به طرفداران نانو تبدیل خواهند شد.
انهدام محلهای جمع آوری زباله های شیمیایی و هسته ای
همانطور که می دانیم کانالهای ارتباطی آبهای زیرزمینی در سراسر جهان بخاطر مدلهای مختلف تخلیه زباله، آلوده شده اند. هدف نانوتکنولوژی آن است که این آلودگی ها را متوقف کند و در جهت پاکیزه سازی آبهای سطحی و زیرزمینی گامهایی بردارد. امروزه نمونه های بسیاری از خاکهای آلوده شده و سرطانزا در دنیا وجود دارد. عناصر شیمیایی به خودی خود مضر نیستند، لیکن در متن زندگی انسانی این عناصر بی خطر و بعضاً مفید به خاطر عملکرد بد ما کشنده و مهلک شده اند. این تفاوت به سادگی قابل تشخیص است، زیرا که ترکیبات روزمره و مورد استفاده ما بصورت شیمیایی چیده شده اند. راه حل، شکستن پیوندهای شیمیایی و ایجاد تولیدات نهایی بی خطر و کم اثر است.
اما در مورد پس مانده های هسته ای همانطور که مشخص است این زباله ها می توانند امنیت پایدار جهانی را مخدوش کنند و از این جهت فوق العاده مورد توجه هستند. یک راه که در حیطه نانوتکنولوژی پیشنهاد می شود آن است که یک نانیت را مامور درو کردن همه مواد رادیواکتیو در یک منطقه بکنیم. اما این راه، خشن و غیرعاقلانه به نظر می رسد. راه بهتر، ارزان تر و مطمئن تر آن است که با کمک نانو فضاپیماهای در حال ساخت، حداکثر بهره برداری از عملیات هسته ای خورشید را مد نظر قرار دهیم. البته توضیح نحوه ی عملکرد و ذخیره انرژی نانو فضاپیماها و طبقه بندی جرمی اتمهای باقی مانده از عملیات شکافت هسته ای درون خورشید از حوصله این بحث خارج است اما می توان به بزرگترین مزیت این طرح اشاره کرد و آن یک مرحله ای بودن تبدیل انرژی به انرژی است.
یک هسته بصورت بالقوه رادیواکتیو است زیرا مقدار زیادی نوترون دارد. برای اینکه بتواند مقدار زیادی پروتون در خود جای دهد و یا برای داشتن ثبات لازم، باید مقدار کمی نوترون داشته باشد. برای حل مشکل هسته های نافرم تنها این مهم است که هسته ها را همراه مقدار کافی انرژی برای شکستن آنها به عناصر کوچکتر و سبکتر شتاب دهیم و در آخر بشکافیم. بعد این عناصر سبکتر می توانند عناصر با ثباتی شوند و یا اگر این طور نباشد فرآیند ادامه پیدا می کند تا هنگامی که ثبات کامل بدست آید. به این ترتیب نانوتکنولوژی مشکل زباله هسته ای را تماماً مرتفع می کند، یعنی باقی مانده های واکنش های شکافت هسته ای، خود موادی عادی، کاربردی و از همه مهمتر غیررادیواکتیو هستند.
Nano Technology Magazine

نانوتکنولوژی خشک
الف) یک مثال: نانوتکنولوژی ، مادر شیمی تکاملی تجربی
علم شیمی شامل مراحلی است که در طول روزها و ماهها انجام می گیرد و شامل تجزیه و تقطیر و … ترکیبات است که بوسیله یک شیمی دان معمولی و تجربی انجام می شود.
شیمیدانان ترکیبات موجود را گرفته و به آن گروههای دیگری اضافه می کنند و به بررسی ویژگی های آن می پردازند. این ترکیبات با روشهای متفاوت و با توجه به گروه جدیدی که در برابر آنها قرار گرفته، ترکیب جدیدی را بوجود می آورند که زمان بسیاری برای انجام این کار لازم است.
در حال حاضر برای رسیدن به نتایج مطلوب و بهینه سازی زمان، بحث شیمی تکاملی تجربی مطرح می شود که عبارت است از توانایی کنترل مکانی شیمی بوسیله نانو عملگرها و بازوهای مکانیکی کوچک و ساختن ترکیبات جدید و واکنش آنها با سرعت میلیونها عمل در ثانیه . نانوتکنولوژی از جمله اصولی می باشد که درشیمی تکاملی مطرح بوده و می تواند موجب انجام میلیونها آزمایش همزمان در مدت کوتاهی باشد. برای توضیح بیشتر، اگر روباتی را در نظر بگیریم که با سرعت یک متر در ثانیه حرکت می کند، برای انتقال 10 نانومتری یک ترکیب به منظور واکنش دادن با ترکیب دیگر، فقط 10 نانو ثانیه در زمان نیاز دارد. پس یک واکنش شیمیایی با سرعت یک متر در ثانیه فقط 10 نانوثانیه زمان می برد تا انجام گیرد بنابراین هزار آزمایش مختلف در یک لحظه انجام می شود و بر این اساس هر یک از روباتها باید قادر باشند در یک هزارم ثانیه ترکیبات جدیدی را بوجود آورند.
یه طور کلی ما بدنبال فعالیتهای زیستی یا فعالیتهای کاتالیزوری می باشیم. به منظور دستیابی به برخی ویژگی های نوین، ما به این ترکیب جدید نیاز داریم و باید آن را از میان یک میلیون ترکیب تازه بوجود آمده، گزینش کنیم. بهتر است بگوییم این کار یک واکنش کاتالیزوری است. برای انجام بهتر این واکنش توسط ترکیب مورد نظر بعد از انتخاب این ترکیب که بر اساس میزان عملکرد آن انتخاب می شود ، اطلاعات را به نرم افزاری که بازوهای مکانیکی را کنترل می کند، می دهیم.
این نرم افزار کنترلی، کنترل هر قسمت و همچنین کنترل خود نرم افزار را برعهده دارد زیرا هر بخش باید سیستم های کنترلی ای داشته باشد تا جای هر قسمت را تعیین کدره و تغییرات ایجاد شده در آن را بداند. بعبارت دیگر نرم افزار، شرح ترکیبات شیمیایی است که ما آنها را تولید می کنیم و چون نرم افزار روبات را کنترل می کند با تغییر آن ، ترکیبات تولیدی را تغییر می دهیم و واضح است که این عمل مزیت فراوانی در برابر مدلسازی مولکولی دارد زیرا مراحل زیادی را مختصر می نماید.
بنابراین نظریه شیمی تکاملی از یک نرم افزار بسیار قوی برای تغذیه سیستمها و شکل دادن چگونگی تکمیل ترکبیات شیمی جدید استفاده می کند و در آن نیازی به مدلسازی مولکولی نیست. این نظریه در حال حاضر بصورت مقدماتی مورد بررسی است که ویژگی آن ، توسعه ترکیبات با پارامترهای مورد نظر است.
Nano Technology Magazine

نانوتکنولوژی محاسباتی
الف- الکترونیک و کامپیوتر
هر 18 ماه یک بار یا چیزی در این حدود ، اندازه سیمها و ترانزیستورها نصف می شود. د رحالی که سرعت چیپها دو برابر میشود. سیمها در حال حاضر ضخامتی در حدود کسری از میکرون دارند. با توجه به اینکه پیچیدگیهای مدارات مجتمع هنگامی افزایش می یابد که بخواهیم به وسیله فشرده و کوچک کردن اندازه ها قدرت و سرعت را حفظ نماییم، انتظار می رود در سال 2002 به ابعاد بسیار کوچک ( nm 50) نیازمند باشیم.
تا چه زمانی می شود اندازه اجزا را نصف کرد و انتظار داشت که درست عمل کنند؟ بزودی سیمها آنقدر نازک شدره و تا حدی به هم محکم پیچیده می شوند که اثر مکانیک کوانتومی در مورد آنها ظاهر خواهد شد ( این اتفاق( tunneling) تونل زدن نامیده می شود). به این معنی که الکترونها به سمت دیواره های عایقی تونل می زنند که بسیار نازک تر از آن هستند که به الکترون ها اجازه انتشار بدهند. اگر کسی یک chip با سیمهای بسیار نازک و عایق های خیلی باریک بسازد، الکتورنها به طور یکجا شروع به تونل زدن یا اتصال کوتاه می کنند و دستگاه را به صورت کاملاً غیرقابل استفاده ای در می آورند. بزودی طراحان چیپها مجبور می شوند که مسیر خود را به سمت مفهوم ماشین حساب مکانیکی قدیمی تعویض کنند.
اگر زمانی بتوان هر یک از این اجزاء مکانیکی را به اندازه یک اتم ساخت، آنها هزاران بار کوچکتر و میلیونها بار سریعتر از ترانزیستورهای فعلی خواهند شد. مسابقه بر سر ساختن چیپهای سریعتر یک رقابت جاه طلبانه و شبیه یک شرط بندی وسیع و پرسود است. یا مثل یک قطار باری که با سرعت زیاد در یک سرازیری حرکت می کند و نمی تواند متوقف شود و مقصد این قطار، نانوتکنولوژی است. با استفاده ی مهندسان از نانو کامپیوتر در کوچک کردن اندازه و تسریع عملیات و کاهش قیمت کامپیوتر می توان یک پیشرفت مهم و عظیم در این قسمت فراهم کرد.
با فن آوری عظیم امروز، مهندسان الگوهای جدیدی در چیپهای سیلیکونی ( (Silicon chips) بوسیله بمباران اتمی و فوتونی بر روی آنها بدست می آورند، اما الگوها مسطح باقی می مانند و همچنان ضعف مقیاس مولکولی آن اجتناب ناپذیر است. با این وجود مهندسان مدارهای الکتریکی را در سه بعد و با دقت اتمی می سازند. اما محدودیت اصلی فن آوری الکترونی امروز کماکان باقی می ماند زیرا رفتار کوانتومی الکترونها در شبکه های پیچیده و ساختارهای کوچک به صورت مشکلات بسیار پیچیده نمایان می شود.
در دهه 1980 یک مهندس محقق پیشنهاد کرد که نانو کامپیوترها می توانند مکانیکی هم باشند به این صورت که از میله های سرنده به جای میله های الکترونهای متحرک در آنها استفاده شود. این کامپیوترهای مکانیکی و مولکولی از نظر طرح و ساختار خیلی ساده تر از کامپیوترهای الکترونیکی بودند. از آنجایی که سیگنالهای مکانیکی 100000بار کندتر از سیگنالهای الکترونیکی حرکت می کنند کاملاً آشکار بود که کامپیوترهای مکانیکی از نظر سرعت بسیار ضعیف تر از کامپیوترهای الکتریکی بود. وقتی نانوتکنولوژی مطرح شد مردم در ساخت بهتر کامپیوتر ممکن مسابقه دادند. در این مسابقه الکتریسته مولکولی برنده شد. هنوز هم نانو کامپیوترهای مکانیکی می توانند همه وظایف تخمین در مقیاس نانو در را انجام دهند. کامپیوترهای مربوط به دهه 1990 از میکروالکترونیکها استفاده می کردند. این وسایل با حرکت جریان الکتریکی در بعضی از مسیرها و قطع و وصل کردن جریان در مسیرهای مختلف کنترل می شدند. بوسیله نانوتکنولوژی کامپیوترها از الکترونیکهای مولکولی ساخته می شوند. مثل کامپیوترهای دهه 1990 از علائم الکتریکی برای تشکیل الگوهایی از منطق ارقام استفاده می کنند. با وجود ساخته شدن آنها از اجزای مولکولی ، هم اندازه آنها نسبت به کامپیوترهای 1990 کوچکتر است و هم سرعت و توانایی آنها بیشتر می باشد. یک انگیزه برای توسعه ی یافته ها در سالهای گذشته رشد و حالات فیزیکی لایه های نازک ساختارهای نانویی بوده است.

پیشرفتهای اخیر:
1- باتریهای خورشیدی ، قویترین مبدل برای باتریهای دوقطبی آلی
2- ( Organic Light Emmiting Device) OLED این وسایل نور زیادی تولید می کنند. کارایی و ظرفیت بیشتری نسبت به نمونه های قبلی LED دارند، full color هستند و طول عمر خوبی دارند.
3- ( Orgaic Thin Film Tromsistor) OTFT که از مواد آلی ساخته شده اند. در حالی که در نمونه های قبلی از Si غیربلوری استفاده می شد.
مسیر فن آوری جدید زمینه وسیعی از صنعت آمریکا از جمله شیمی، ارتباطات و محاسبات و … را به خود اختصاص داده است.
وسایل جدید باید در اندازه های کوچک، ارزان و هوشمند ساخته شوند. در حال حاضر وسایل تا حدود زیادی کوچک هستند ( زیرا 1 میکرون) با ایجاد و تولید ICها، تولید وسایل تا آخر سال 1998 بر اساس 25/0 میکرون می باشد. در سالهای اخیر پیش بینی شده است که افزایش پیچیدگی IC موجب خواهد شد که ابعاد و اندازه ها تا حدود کمتر از طول موج نور کاهش یابد. تاکنون به وسیله مهندسی هوشمندانه و الگوریتمهای کامپیوتری و ترفندهای شیمیایی تا حدودی امکان پاسخ به مشکلات فراهم شده است ولی در زمینه الکترونیک کاهش ابعاد همیشه به چشم می خورد. اگر کاهش ابعاد به همین ترتیب ادامه داشته باشد، باید در طراحی و ساخت وسایل تغییرات عمده ای صورت پذیرد. ولی اول باید به محدودیتهای موجود در ساخت مدارات الکترونیکی توجه شود. به وسیله تجزیه و تحلیلهای انجام شده ، محدودیتهای موجود به وسیله ثابتهای فیزیکی و ترمودینامیکی ایجاد می شود. ساختار نانویی پیشنهاد می کند که برای افزایش ذخیره ی اطلاعات ، مرتب کردن و دسته بندی و کوتاه کردن اطلاعات برای انتقال آنها لازم است. به منظور استفاده صحیح از ساختارهای نانویی باید اطلاعاتی از اندازه، حالت و چگونگی این ساختارها جمع آوری شود و همراه با سلسله مراتب کار و پیچیدگی آن مورد توجه قرار گیرد. عامل مهم دیگر در تولید این وسایل و اقتصادی کردن آنها نمایش دادن و هزینه کردن وسایل می باشد. کاربرد نانو ساختارها به طور تدریجی به بازار معرفی می شود.
در اکثر موارد بسیاری از فن آوران در کارخانه ها از ساختارهای نانویی به عنوان یک حرفه خاص و خردمندانه بهره مند خواهند شد. ولی در بیشتر مواقع دانشمندان و آژانسهای تحقیقاتی هنگامی دست به سرمایه گذاری می زنند که نتیجه کار تاثیر اقتصادی ایده آلی داشته باشد و بتواند در جهت بهبود اقتصادی تحول بزرگی ایجاد کنند.

برخی از کاربردهای نانو:
1- استفاده از رشته های کریستالی نانویی در OLEDها برای کاهش جریان آستانه و بهبود در شرایط خروجی
2- استفاده از ساختارهای نانویی در FET برای ساختن حافظه های نیمه ثابت
3- استفاده از ساختارهای نانویی برای ساختن SETها.
Unbounding the future

ب) شبیه سازی
کاهش قیمت ساخت، از اهداف اولیه نانوتکنولوژی است. یک راه ارزان، توسعه سیستمهای کپی یرداری است. البته لیتوگرافی فعلی گران است. مواد شیمیایی نسبتاً با قیمت ارزان ساخته می شوند، اما محدوده ساختهای مولکولی آنها بسیار کم است. لیتوگرافی می تواند الگوهای زیادی را در یک سطح بسازد، اما دقت مولکولی ندارد. هیچ چیز از این ارزان تر نمی باشد که ما سیستم های کپی برداری را از متغیرهای زیست شناختی الگوبرداری کنیم. به عنوان مثال، توجه به ساختار مولکولی مستحکم الماس می تواند در این زمینه مفید باشد.
اگر کپی برداری اتوماتیک راه درستی باشد و ما در رسیدن به آن موفق نشویم، در آینده پیشرفتی نخواهیم داشت. اما هیچ روش دیگری هم اکنون نمی تواند در یک زمان سه هدف بهای کمتر، دقت مولکولی بیشتر و انعطاف پذیری بالا را برای ما برآورده سازد. امروزه بررسی ها، امکان ایجاد سیستم های نسخه برداری قابل برنامه ریزی راتائید کرده است.

مدل سازی مولکولی:
آنچه ما می خواهیم انجام دهیم نسبتاً پیچیده است. ما باید برای صرف کردن دقت و تلاش برای آنچه که ساخته نشده است و تا سالها هم ساخته نخواهد شد، آمادگی داشته باشیم. در همین زمان ، باید مراحلی را طی کنیم تا مطمئین شویم هیچ مبحثی بدون تامل باقی نمانده است و کلیات، مبهم به نظر نمی رسد. کاربرد معادلات شرودینگر به نظر نمی رسد که در دهه های آتی تغییر کند. ما احتیاج نداریم که انقلاب بزرگی در قوانین فیزیک رخ دهد، هدف ما توسعه ماشینهای مولکولی است به طوری که با توجه به یافته های فیزیکی قابل درک و عملی باشد. مدل سازی مولکولی برای امتحان سیستم هایی که تاکنون ساخته شده اند، قابل استفاده است. اگر کلید پیشرفتهای قابل فهم، راههایی هستند که ارزش سرمایه گذاری دارند، باید برای تحلیل ، روشهای متفاوتی را در نظر بگیریم. مدل سازی مولکولی بخش بزرگی از این نظم و روش را تشکیل می دهد.

مدل سازی یک مونتاژگر:
برای تسریع و جلب نظر بیشتر روی مدل سازی ماشینهای مولکولی ، با روشهای کنونی، فرض کنیم یک مونتاژگر امکان کپی برداری از خود را دارد، از این رو به هدف قیمت کمتر نزدیک می شود و می تواند برای ساختن تعداد زیادی از چیزهای مفید برنامه ریزی شود.برای رسیدن به این هدف، سعی می کنیم که ساده ترین اسمبلر را بسازیم که از خودش کپی برداری کند و توانایی ساخت مقادیر زیادی از هیدروکربنها و … را داشته باشد.
ماشینهای مولکولی و مدلهای دینامیکی برای تحلیل رفتارهای اجزای مکانیکی استفاده خواهند شد، همانطوری که از مدلهای شیمیایی برای تحلیل واکنشهای شیمیایی استفاده می شود. برخی از پتانیسل، توانایی مدلسازی زنجیره ها و شکستن آنها را دارد. به طور مثال جداسازی هیدروژن با روشهای مدل دینامیک مولکولی و غیره مدلسازی شده است. این روش به طور واضح قابل توسعه و گسترش است.
ما اکنون باید اسمبلر اولیه ای را با فن آوری موجود بسازیم و این مسئله یک مشکل طراحی جداگانه ایجاد می کند. این مشکل طراحی، می تواند بوسیله مدل سازی مرتفع گردد.
نظریه جلورفتن از پایین با بالا جستجوی مولکولهای نانویی سودمند را تایید می کند. این مولکولهای بوسیله طراحی و ساخت بازوهای روباتی یا وسایل دیگر که قادر به برداشتن اتمها و مولکولها و قرار دادن آنها در یک جای مناسب هستند، ساخته می شوند. قسمت عمده ی مشکل کار (ساختار مولکولی) جایی است که باید مولکولها در کنار هم گذاشته شوند و قطعات پیچیده را تولید کنند.
نظریه ای در مورد ساخت مولکولی ارائه شده است که امروزه پایه ساخت مولکولی است . ماشینی داریم که در هر قسمت آن بازوهای روباتی موجود است؛ بازوها توسط کامپیوتر کنترل می شوند. این بازوها وسیله ای برای تجمع مولکولی است. این بازوها شبیه به ساختارهای پروتئین عمل می کنند به طوریکه اتمها یا مولکولها از نوک بازو جداشده و جای آنها مولکولها و اتمهای جدید جایگزین می شوند.
درون بازوها لوله هایی است که ابزار کهنه و فرسوده در انتهای آن جمع می شود و جای آنها ابزارهای جدید جایگزین می شود. در داخل لوله ها هرج و مرج مولکولی است. دیواره لوله ها، مرز بین مولکولهای آزاد و مولکولهای تحت کنترل می باشد. در داخل لوله سوراخهای چاه مانندی در سایزهای مختلف وجود دارد که مولکولها به فراخور نیاز، از آنها عبور می کند و روی تسمه نقاله ها قرار می گیرند؛ و در نهایت با توجه به محصول مورد نظر طی یک فرآیند شیمی – مکانیک روی هم سوار می شوند و در پایان بولکها را می سازند.
اساس کار جمع کننده های مولکولی، ساخت و شکستن پیوندهاست. در دوره قبل از صنعت جدید ، قسمتهای مختلف با کمی بی دقتی و اشتباه ساخته و به هم متصل می شدند. ولی در مقیاس مولکولی این اشتباهات کمتر دیده می شود. یکی از عوامل ایجاد خطا، جنبشهای حرارتی است. این جنبشهای حرارتی ، موجب اشتباه در اتصال قسمتهای مختلف و یا تشکیل پیوندها در جای نامناسب می شوند. این جنبشها باعث می شوند که اجزای محکم خمیدگی بیشتری پیدا کنند؛ بنابراین بازوهای روباتی طوری طراحی می شوند که این مشکل در آنها پیدا نشود.
پس از ساخته شدن بلوکها، آنها در قسمت (سالن) بعدی جمع می شوند. در این قسمت هزاران بلوک از انواع مختلف موجود است که طی فرایندهایی شبیه به آنچه که در مرحله قبلی، نانوکامپیوترهای می سازند و این روند همین طور ادامه دارد تا اینکه محصول مورد نظر ( نانوماشین ) تولید شود.
به طور کلی می توان گفت : جمع کننده های مولکولی ، بلوکها را می سازند؛ جمع کننده های بلوکها، نانو کامپیوترها را می سازند؛ و نانو کامپیوترها هم نانوسیستم هارا ایجاد می کنند. اگر ماشینها با هزاران قطعه روباتی ساخته شده باشند؛ هر قطعه خود از جمع شدن روباتهای کوچکتر تشکیل شده است؛ و این روند ادامه دارد. به این صورت در ده مرحله فرایند تجمع ، می توان یک ماشین را به مولکولهای مجزا تبدیل کرد. این همان معنی پیش رفتن از بالا به پایین و یا از پایین به بالا است.
Nano Technology Magazine
Unbounding thi future , Dr.K.Eric. Drexler

ماشینهای نانوتکنولوژی
یکی از اهداف نانوتکنولوژی که البته هنوز در دسترس نمی باشد، ایجاد امکان خود تکثیری است. بعنوان مثال در صورت پیدایش این امکان با جابجایی اتم ها مطابق یک برنامه ریزی دقیق می توان یک مولکول از نوع ساختمان چوب را تهیه نمود و سپس این مولکول را تحت فرآیند خود تکثیری ، بصورت چوبی کامل با هر شکل و خاصیت مورد نظر- مقاومت ، ابعاد و حتی بوی مخصوص- تولید کرد. مثلاً این چوب می تواند به حدی مقاوم ساخته شود که از فولاد نیز مستحکم تر باشد. در صورت تحقق این روش دیگر نیازی به کارگر چوب بری ، نجار ، مبل ساز و … نخواهد بود. این پدیده برای کلیه اجسام و مواد امکا پذیر است.

از بلوکهای پیش ساخته نانیتی _ یا خشت های روباتی- می توان روبات های بسیاری با توانایی فوق العاده ساخت. مثلاص روباتهایی که قادرند اطلاعات بسیار دقیقی از مشخصات و کیفیت ذخایر نفتی و هیدروکربنی تهیه نمایند. البته در صورت دستیابی به چنین فن آوری ، دیگر استخراج نفت معنا ندارد، بلکه کافیست که این رباتها بگونه ای برنامه ریزی شوند که فقط عناصر مهم مانند کربن را تا حد 98-95 درصد خلوص استخراج نمایند.
با استفاده از نانوتکنولوژی ، بشر قادر خواهد بود فرضاً ، در سطح مولکولی تانیتهایی تولید کند که بصورت یک لایه ی نازک سلولهای خورشیدی بوده و انرژی خورشید را جذب نماید و جاده های کانادا با این لایه فرش کند و با یک لایه مقاومتر مانند الماس – که الماس نیز به کمک نانیت ها ساخته می شود- پوشش دهد. در چنین حالتی، جاده های کانادا توانایی تولید انرژی ای چندین برابر مصرف جهانی دارند. تکنولوژی نانو امکان ساخت دستگاهی را ایجاد می نماید که از یک سو اتمها را با طراحی تعیین شده وارد کرده و از سوی دیگر هر نوع جسم کالا یا ماده ای را بر اساس برنامه ریزی صورت گرفته تولید کند. در صورت ساخت چنین دستگاهی هزنیه طراحی تولیدات کماکان حفظ می شود و لیکن هزینه تولید به صفر می رسد.

سیستم عامل Fractal و خشت های روباتی :
سیستم عاملFractal نانوتکنولوژی شامل تمام عملیات چندگانه و حساس یک سیستم عامل می باشد. اگر شما بتوانید جدا شدن یک روبات را به دو ماشین و سپس سر هم شدن آن را بدون راه اندازی دوباره پردازنده اش تصور کنید، آنگاه متوجه نیمی از آنچه که مورد نیاز یک سیستم عامل Fractal است، شده اید. نیمه دیگر به ساخت سخت افزار، نرم افزار، لوازم جانبی و اطلاعات مشابه نیاز دارد. یک سیستم عامل Fractal است اگر و تنها اگر ساختار آن در تمام مراحل به خود شبیه باشد.
در داخل خشت های روباتی، موتورهای طولی و یک موتور الکتریکی و نیز یک کامپیوتر روی board موجود می باشد که با یکدیگر بوسیله کدهای ارتباطی (مخابراتی) فرستاده شده به سیم پیچ هایی القایی ارتباط برقرار می کنند. توجه کنید که هر خشت باید یک کامپیوتر داشته باشد تا موتورها و ارتباطات دیجیتالی را کنترل کند.
تصور کنید چه اتفاقی می افتد اگر تمامی خشت ها موتور ریزه شده و زیر کنترل کامپیوتر برده می شدند و ما به آنها دستور می دادیم تا به فرم ساختمان درآیند. اگر ما تعداد کافی از این خشتها می داشتیم آنگاه می توانستیم به آنها فرمان دهیم تا بصورت یک قلعه مانند قلعه بایکینگهایم درآیند و در یک فرصت دیگر این خشت ها می توانند به مجسمه آزادی و یا خانه امدادی برای حوادث اتفاقی درآیند.
در حال حاضر ما نمونه اولیه این خشت را به اندازه یک سانتی متر داریم و اگر بخواهیم اشیایی را بسازیم که واضح مشاهده شوند ، باید از خشت های کوچکتری که قابلیت ارتباط با یکدیگر و نیز با کاربر را دارند، استفاده کنیم.
یک خشت روباتی متغیر الشکل می تواند خودش را به ربع سایز خشت در آورد و این ربع سایز می تواند به یک مجموعه از خشتهای بزرگ و کوچک آن چیزی است که روبات را Fractal می کند. توسط مقیاس های مختلف این خشتها می توان اشیا گوناگون ساخت مانند پیچ گوشتی ، آچار ، بازوهای روباتهایی را بسازند که برای مثال هشت مرتبه بزرگتر یا کوچکتر از اندازه خودآنهاست. ماشینهای کوچکتر بوسیله روش Photolithography سر هم می شوند و اجزایی روی آنها حک می گردد که قابلیت تخلیه الکتریکی ماشین را دراند. آنها در ابتدا با دست ساخته می شوند اما زمانیکه ما میکرو روباتها را بسازیم, روباتهای کوچکتر می توانند روباتهای یکدیگر را تولید کنند.

مدل هال:
دکتر استوزرهال از دانشگاه Rutgers مدلی از رباتهای نانیتی را مطرح می کند که در صورت تحقق ساخت آن جامعه بشری دچار آنچنان تحولی می گردد که حتی تصور آن نیز مشکل خواهد بود. هال مدلی از یک جسم هوشمند تهیه کرده که قابلیت تغییر شکل دارد و متشکل از توده های یکسان رباتهای نانیتی است. هر ربات دارای شاخک یا بازوهایی بطور 10-5 میلیونیم متر بوده و متصل به توده مرکزی ای با عرض 2-1 میلیونیم متر می باشد. این رباتها دارای 12 شاخ کند که قادر به حرکت نوسانی در تمامی جهات، مطابق برنامه ریزی انجام شده می باشند. هر شاخک همچنین می تواند شاخک ربات دیگری را بگیرد یا رها کند. این بازوها می توانند مطابق برنامه داده شده، نیروی وارده را حس و شناسایی کنند و در برابرش مطابق دستور برنامه ریز با توجه به مقادیر نیروی وارده، عکس العمل نشان دهند.
برای مثال می توانیم برنامه ای با اصول و شرایط زیر را برای تولید حالتهای مختلف اجسام در نطر بگیریم.
– اگر بازوها یا شاخکها با نیروی وارده کشیده شوند محصول یک ماده نرم خواهد بود. در این حالت اگر ربات از اتمهای آهن ساخته شده باشد، ماده حاصل جسمی آهنی ولی خمیر مانند است.
– زمانیکه شاخک یا بازو در مقابل نیروی وارده به طور محدودی مقاومت نشان دهد، حاصل ماده ای سخت ولی شکننده است. ما می توانیم این ماده را از مولکولهای آب بسازیم و در نتیجه به آبی سخت و شکننده دست یابیم.
– هنگامی که به تمام شاخک های نیروی ثابتی وارد شود و در جهت نیروی وارده حرکت کنند و در شرایطی که نیرو به حد نهایت توان آنها برسد بلافاصله خود را رها کرده و بازوی دیگر را وارد عمل نمایند، دی این صورت جسم با حالت مایع خواهیم داشت. ساخت این ماده با چیدمان اتم های چوب سبب تولید چوب مایع می شود.
– در صورتی که مجموع کشش کل بازوها – متناسب با مجموع نیروهای وارده عمل کند آنگاه حالت جسم گازی خواهد شد. چنانچه اتمهای تشکیل دهنده نانیت ها مولکولهای سنگ باشند، محصول سنگ گازی خواهد بود.
ما با این رباتهای برنامه ریزی شده چه می توانیم بکنیم؟
تجسم کنید: شخصی درون اتاقی که گرفتار حریق شده ، محبوس باشد. آنگاه روباتهای سانتیمتری ، بر درون حفره ی کوچکی از این اتاق سرازیر شوند و با پاها و بازوهای قابل رشد خود سقف را نگهدارند و حتی با تلمبه زدن آب یا دی اکسید کربن از بیرون برای مبارزه با حریق، استفاده کرده و قربانی را نجات دهند.
هر یک از خشت ها مقدار قابل توجهی قدرت کامپیوتری را با خود حمل می کنند که بصورت موازی با یکدیگر مرتبط و متصل هستند و این توازی باعث هماهنگی خشت های تراشه دار در تشکیل آنچه که ما خواهان آن هستیم می شوند. روباتهای Fractal که این خشت ها بوجود می آورند، می توانند انعطاف فوق العده ای داشته باشند. آنها می توانند بعنوان سلاحهای دفاعی، قابلیت برتری از هر سیستمی را داشته باشند: هر کاری از خنثی کردن مین تا سرهم شدن روبات فلزی مایع مانند آنچه در فیلم Terminator 2 آمده است.
تجسم کنید، خشت هایی با سلاحهای بی شمار مورد هجوم یک تانک است. به سادگی زمانیکه گلوله تانک می رسد، ربات حلقه ای را باز می کند که به گلوله امکان عبور از داخل آن را می دهد و در واقع گلوله را ناپدید کرده و از برخورد آن جلوگیری می کند. یک روبات Fractal می تواند در خفا منتظر بماند، جمع شود و به سمت های گوناگون شلیک شود. روباتهای متغیر الشکل می توانند شکل خود را در میدانهای جنگ تغییر دهند تا به ماشین های مختلف تغییر یابند و مادامی که فرار می کنند، می توانند مهمات مورد نیاز را برگردانند و از مرگ بوسیله اجزا معیوب خودداری کنند.

نانوتکنولوژی، مولد محصولاتی با قابلیتهای جدید
امروزه فن آوری با حالات پایه ماده یعنی گاز و مایع و جامد کار می کند:
گازها ، همانطور که می دانید شامل مولکولهای معلق در فضا می باشد. اگر یک حجم مشخص از گاز در محیط بسته ای قرار بگیرد، ایجاد فشار می کند و در غیر اینصورت بدون محدودیت منبسط می شود. گازها می توانند مواد خام مورد نیاز نانو ماشین ها را تامین کرده و از طرفی نانو ماشین ها توانایی آن را دارند که آلاینده ها را از هوا گرفته و آنها را به چیزهای دیگری تبدیل کند و این سادگی در رفتار به خاطر ساختار نامنظم گازهاست.
مایعات تا حدودی شبیه گازها هستند اما مولکولهای آنها طوری به هم متصلند که بتوانند شکل ظرف خود را بگیرند. مایعات یک منبع خوب برای مواد خام مورد نیاز نانوماشینها خواهند بود. چون آنها توانایی حمل میزان بالایی از سوخت و مواد خام را در محلول دارا می باشند. ( لوله شامل مایع که در فرآیند مولکولی مورد صحبت قرار گرفت). نانو ماشین ها توانایی تصفیه آبهای آلوده را نیز به سادگی گازها با انتقال و تغییر مولکولهای خطرناک دارند. مایعات ساختار بهتری نسبت به گازها دارند ولی نانوتکنولوژی کار اصلی خود را با جامدات انجام می دهد.
جامدات متنوع هستند. جامدات خمیری ( Solid butter) از مولکولهایی محکم تر از فولاد تشکیل شده اما این مولکولهای با نیروی ضعیف تری به یکدیگر متصل شده اند. کمی گرما جنبش های مولکولی را افزایش می دهد و ساختار جامد را به مایع تبدیل می کند. این جامدات خمیری ( Butter like) نانوماشینهای ضعیفی را بوجود می آورد.
فلزات که نوع دیگری ازجامدات محسوب می شوند، شامل اتمهایی هستند که با نیروهای قوی تری به هم متصل شده اند، پس آنها از نظر ساختار محکم تر بوده و توانایی مقاومت در حرارتهای بالا را دارا می باشند. اما این نیروی بین اتمهای فلزات دارای تقارن و سوی مشخص نمی باشد. پس صفحات اتمهای فلزی می توانند تحت فشار روی یکدیگر حرکت کنند؛ و این همان دلیل خم شدن قاشق به جای شکستن آن است. این قابلیت باعث می شود که فلزات بیشتر از آنکه بشکنند، خم شوند. اما همین عامل آنها را ضعیف می کند. تنها قوی ترین ، سخت ترین و مواد با دمای ذوب بالا شایسته استفاده در نانو ماشینها هستند.
الماس که از اتمهای کربن تشکیل شده است توسط پیوندهای محکم و متقارن به هم متصلند. این پیوندهای متقارن امکان جابجایی صفحات اتمی را سخت کرده و باعث سختی آن می شود و آن را دهها مرتبه سخت تر از فولاد می کند. اما این صفحات به این سادگی جابجا نمی شوند و این باعث می شود که الماس به جای خم شدن بشکند.
شیشه یک ماده ساده است؛ شیشه پنجره ضعیف به نظر می رسد – وحتی یک خراش آن را ضعیف تر می کند- اما شیشه های فایبرگلاس عالی و کلفت برای ساخت composite محکم و سبک تر از فولاد بکار می رود . نانوتکنولوژی قادر خواهد بود که الماس و مواد ساده محکم، اجزاء ساده و کوچکی را تولید کند.
در مهندسی امروز، الماس به تازگی مورد استفاده قرار گرفته. ژاپن پیش رو در فن آوری ساخت الماس در فشار پایین می باشد و یک شرکت ژاپنی در حال فروش یک بلندگو با فرکانس فوق العاده بالا می باشد، که این بلندگوی مخروطی توسط لایه نازکی از الماس استحکام بخشیده شده است . باید توجه داشت که الماس ماده واقعاً عجیبی است که توسط مواد ارزان طبیعت مثل نفت ساخته شده است.
چه می شد اگر شما اتمها را در یک زنجیر بلند مانند زنجیرهای پروتئینن به نخ می کشیدند و آنها را در شبکه های سه بعدی بزرگ پیوند می دادید؟ اگر زنجیرها طوری پیچ می خوردند که نمی توانستند محکم دسته شوند آنگاه آنها تقریباً شبیه مولکولهای در مایعات پیچ می خوردند. کشیدن کل شبکه باعث استحکام آن می شود اما پیچ و تاب دادن باعث حلقه ای شدن گره های می شود این شبکه ساخته شده لاستیک نام دارد.
لاستیک تقریباً ضعیف می باشد، زیرا شبکه آن غیرمنظم است . هنگامی که کشیده می شود ابتدا یک زنجیر شکسته می شود سپس زنجیره ی بعدی گسیخته خواهد شد، زیرا تمامی آنها در یک زمان کشیده نمی شوند تا فشار وارده را تقسیم کنند. داشتن یک شبکه توری منظم باعث تولید ماده ای می شود که در ابتدا به فرم لاستیک بوده اما هنگام کشیده شدن از فولاد هم محکم تر خواهد بود. " علم ساخت مولکولی" می تواند چنین چیزی را بسازد.
جهان طبیعت سرشار از مواد اولیه مناسب برای تولید این نوع شبکه توری می باشد- سلولز و لیگین ها در چوب، پروتئین های در تار عنکبوت که از فولاد نیز سخت ترند، سرامیک های سخت در دانه های شن و غیره.
بسیاری از تولیدات " ساخت مولکولی" با ماندگاری بالا و دوام زیاد طراحی می شوند مثل بتن ها ، تعدادی به گونه ای طراحی می شوند که هنگام دور ریختن مورد استفاده قرار گیرند و تعدادی دیگر طوری طراحی می گردند که در چرخه های ساده به آسانی از هم جدا شوند. با دقت کافی ، می توان تقریباً هر محصول تولیدی از کفش تا قطعات کامپیوتر نانو ماشینها را با طول عمر و دوام بالا ساخت و تا اندازه ای سریعاً به مولکول و دیگر تکه هایی که در زمین یافت می شود ریز و خراب کرد. این تنها اشاره ای است به آنچه " ساخت مولکولی" با کنترل بهتر ساختار مواد جامد ممکن می سازد. عضله از لاستیک سخت تر است زیرا از ماشینهای مولکولی تشکیل شده است: به آن می توان دستور انقباض داد.
تولیدات " ساخت مولکولی" می توانند شامل موادی باشند که قادر به تغییر شکل ، رنگ و دیگر نیازها باشند هنگامی که یک ذره غبار می تواند شامل یک سوپر کامپیوتر باشد، مواد می توانند محکم تر ساخته شوند. داروها می توانند آزموده شده، تولید شوند و جهان به دنایی متفاوت تبدیل می شود.
نظریه " نانوتکنولوژی مولکولی" همانند اکثر نظریات ، ریشه در زمانهای گذشته دارد, در یونان کهن دموکریتوس نظریه اینکه دنیا از اجزای ماندگار و نامرئی ساخته شده را پیشنهاد داد. طی صد سال گذشته دانشمندان مطالب بسیاری را راجع به این اتمها با ساختار بلوک مانند آموخته اند و شیمیست ها راههای بیشماری را برای ترکیب آنها و ایجاد مواد جدید فرا گرفته اند. در دهه گذشته، نیز زیست شناسان مولکولهایی در یافته اند که کارهای پیچیده ای را انجام می دهند که آنها را " ماشینهای مولکولی" نامیدند.
براساس تصویر امروز ، نانوتکنولوژی مولکولی شبیه یک توسعه و گسترش در علم شیمی می باشد تا توسعه ای در ، کوچک و مینیاتوری نشان دادن تولیدات. یک مهندس مکانیک هنگامی که با نانوتکنولوژی
برخورد می کند ممکن است این سئوال برایش مطرح شود که : چگونه ماشینها می توانند تا این حد کوچک، ساخته شوند؟ " ویک شیمیست همچنین می پرسد" چگونه مولکولها تا این حد بزرگ، ساخته می شوند؟ " البته این شیمیست سئوال بهتری را به همراه دارد. نانوتکنولوژی اصولاً در رابطه با کوچک سازی ماشین ها نمی باشد بلکه در رابطه با توسعه دقت کنترل ساختار مولکولی در مقیاس بزرگتر است؛ نانوتکنولوژی در باره ساختن اشیا بزرگ است.
Unbounding the Future : Dr.K.Eric Drexler

مواد
مواد عالی و هوشمند
1) مواد عالی:
مواد عالی ساختارهایی با دقت اتمی اند که می توانند ساختارهای فلزی با استحکام بالا و بدون نقض بسازند. این مواد که با دقت اتمی ساخته شده اند وزن بیشتری تحمل می کنند و مدت زمان بیشتری دوام دارند و در حین واکنش، گرمای کمتری ایجاد می کنند. کربن الماسی شکل 50 تا 70 برابر قویتر از فولاد است و وزن کمتری دارد، Bucky tubeها صد برابر قویتر و مثل مس هادی الکتریسته هستند. بسیاری از کربنهایی که در حال حاضر نیاز است که تولید بشوند از میلیاردها پوند سوخت فسیلی که در زمان انقلاب صنعتی در جو سوزانده شده اند تولید شده و در حال حاضر در دسترسند. بنابراین مواد خام خودشان از قبل تولید شده اند.

2)مواد هوشمند:
تصور کنید که مایع شفافی را برای ناخن هایتان استفاده کنید، که قسمتی با تمام رنگ ناخن شما را با دستور شفاهی شما عوض کند. با مرتب کردن اتمها به صورتهای مناسب، مواد هوشمند همان روش شکست نور را استفاده خواهند کرد، مثل بالهای پروانه که برای درست کردن رنگ از این روش استفاده می کنند. نکته جالب دیگر اینکه از این به بعد ناخن هایتان نخواهد شکست، پوشش سختی با یک شبکه الماسی موثر، در ناخن نفوذ می کند، این شبکه یک نیروی فیزیکی برای حفظ نوک ناخن ها ایجاد می نماید. اگر یک ناخن صدمه ببیند این پوشش اتوماتیک وار آن را دوباره سازی می کند. لوازم آرایش جز صنایع چند میلیون دلاری است که از این سری جدید پوشش های هوشمند هستند، سود خواهند برد.
Nano Technology Magazine

کربن : واحد جدید اندازه گیری طول
نانوتکنولوژی بطور کلی معرف روش جابجایی تک تک اتمها و آرایش آنها بصورت دلخواه می باشد، به همین سبب اندازه و ابعاد کاری این مجموعه بسیار کوچکند که البته پیشوند نانوبیانگر حدود کوچکی این فن آوری است. استفاده نانوتکنولوژیست ها از واحدهای متداول اندازه گیری طول در تحقیقات و محاسبات خود به سبب بزرگی آنها دربرابر مقیاس اتمی تاثیر نامطلوبی بر عملکرد آنها داشت و این موضوع باعث شد که به دنبال واحدی مناسب برای ادامه فعالیتهای خود باشند. نانوتکنولوژیست ها با راهنمایی بیوشیمیست ها به این واقعیت پی بردند که اتم کربن بهترین واحد اندازه گیری به منظور رسیدن به اهدافشان می باشد. میانگین شعاع کربن ( شعاع پیوند کووالانسی و یونی) 077/0 نانومتر و تقریباً سه نانواینچ است. این تقریب قوی سبب جلب توجه محققان و دانشمندان به سمت کربن و انواع آن شد و در نهایت این مطالعات به طرح یک Tube از fullereneها بعنوان خط کشی برای اندازه گیری های نانویی انجامید. کربن نانوتیوبها، fullereneها ، نانو قطعات و کربنهای متخلخل انواع مواد کربنی هستند که ابزارهای پیشرو نانوتکنولوژی هستند. این مواد قابلیت ترکیب پدیده هایی نظیر ساختارهای الکترونیکی، پدیده محاصره Coulamb و تاثیرات کوانتومی فنون ( phonan) را با ویژگیهای مکانیکی مانند سختی و انعطاف پذیری ، توامان فراهم می کنند.
در این مبحث ابتدا تعریف کوتاهی از هر یک خواهیم داشت و سپس بطور مشروحتری به بررسی ویژگی های آنها می پردازیم. از این میان نانوفیبرهای کربنی بعنوان مثالی از این مواد برای معرفی بیشتر انتخاب شده است.

نانوتیوب ها : Bucky tubes ، cntها
نانوتیوبها با لوله های کربنی در گذشته نیز ساخته می شدند. اما بصورت مجموعه ای از لوله های در هم که اندازه قطر آنها متفاوت و ازکنترل دست بشر خارج بود. اما گروه smalley در سال 1997 موفق به ساختن مجموعه ای منظم و با قطرهای مشابه از نانوتیوبها شدند و بعد از آن واقعه پیشرفت در این زمینه، برای یافتن ویژگی های مطلوبتر همچنان ادامه دارد.

Fullerene ها:
نوع خاصی از پلیمرهای کربن بصورت مولکولهای بسته هستند که انواع بسیار دارند. با اضافه کردن پتاسیم به این ترکیبات می توان ابر رسانا تولید کرد.

نانوفیبرهای کربنی:
با استفاده از گاز اتیلن می توانیم صفحات کربنی متخلخلی سازیم که از nm 5/2 تا micron1 عرض و از 5 تا 100 میکرون طول داشته باشند. جذب انتخابی مواد، غربال مولکولی ، حمایتهای کاتالیزوری و ساخت الکترودها از کاربردهای این مواد هستند. شاید مهمترین کاربرد عملی نانوفیبرها در سیستمهای ذخیره ی گاز هیدروژن باشد تا حدی که می توانند 30 لیتر هیدروژن مولکولی را در هر گرم از جرم خود ذخیره کنند. این چنین برآورد می شود که اتومبیل هیدورژنی Daimler Benz می تواند مسافت mile 5000 را تنها با lit 25 سوخت هیدروژن طی کند! ( Baker 1997).

نانو قطعات ( cnp):
اینها در واقع ترکیباتی از ساختارهای کربنی مذکور، با یکدیگر یا سایر عناصر هستند و در زمینه های مختلف از جمله ساخت موتورهای مولکولی که در درمانهای نانویی و داروسازی بکار می روند، بصورت برجسته ای ایفای نقش می کنند و در واقع نانو قطعات، ساختارهای شکل یافته برای مقاصد صنعتی و عملی نانوتکنولوژی خواهند بود.

نانوساختارهای کربنی (خصوصیات و کاربردها)
– cntها (با قطری در حدود یک نانومتر) در حال حاضر معروف ترین ساختارهای نانویی هستند. پیش بینی می شود که cntهای یک لایه که از لوله های استوانه ای با ضخامت یک اتم تشکیل می شوند بنابرقطر و خاصیت chirality نانوتیوبها دارای خاصیت فلزی یا نیمه فلزی ( نیمه هادی) در هدایت الکتریکی باشند. در حال حاضر پژوهش هایی در زمینه انتقال الکترون در این سیستم بخصوص صورت می گیرد و نتایج بدست آمده ویژگی های جالبی را در مورد نانوتیوبها پیش بینی می کند. نشان داده شده است که اتصال دو نانوتیوب افزایش و یا کاهش دهد. همچنین اثرات کوانتومی قابل توجهی نیز از فنونها در cntها انتظار می رود. نکته جالب توجه دیگر به خاصیت الاستیکی و ضریب یانگ بسیار بالای نانوتیوبها مربوط می شود. کاربرد cntها در نحوه نمایش و سوزن stmها و در دست سازی نانو ساختارها در حال گسترش است. قابل توجه است که خواص فیزیکی cntها با استفاده از درون افزایی بطور عمده تغییر می کند. اگر بتوان cntهایی ساخت که قدرت کشش بالا و طول نامحدودی داشته باشند می توان صنعت امروزی را متحول کرد. برای مثال کامپوزیت با کی تیوب تیتانیوم وزن موتور جت را به میزان زیادی کاهش می دهد. Cntها یی که امروزه ساخته شده اند می توانند با تجزیه شیمیایی، خاصیت فیزیکی فوق العاده ای پیدا کنند. البته این مواد در آزمایشگاه ساخته شده اند و هنوز در بازار عرضه نشده اند. در مصاحبه اخیری که با Roger Ebest شده است او داستان تخیلی را مطرح کرده که در آن آسانسوری در فضا ساخته شده که انسان را از زمین به فضا می برد و از نظر تئوری می تان این آسانسور را بوسیله cntها ساخت.
گیرنده جایزه نوبل کشف مشتریک Bucky tube ، دکتر Richard Smalley از دانشگاه Rice، به شدت مشغول مطالعه روی پیشرفت تیوبهایی است که طور نامحدود دارند. شاید بزودی بتوان آسانسور فضایی مذکور را ساخت. از نظر مقایسه یک سلول خونی بزرگ قرمز که در حدود 5000 نانومتر عرض دارد، اگر یک باکی تیوب به اندازه یک فوت در قطر، باد شود و روی سلول خونی بایستد، گویا یک صخره با ارتفاع یک مایل داریم. نتیجه ی این مقایسات نشان می دهد که cntها بسیار کوچکند. از این تیوبها در حوزه نانومتری می توان طنابها و میله هایی ساخت که از آنها در تسمه قرقره و انتقال نیرو در ماشینهای مولکولی استفاده کرد.
پیشگویی شده که قدرت Bucky Tubeها می تواند بین 2/1 تا 2 برابر قدرت فیبرهای الماسی و حدود 100 تا 150 برابر قدرت فولاد باشد در حالیکه یک چهارم وزن فولاد را دارد. این بهبود مناسبی در ساختار فیبرهای کربنی است و امروزه در بهترین شکلهایش در کامپوزیتها استفاده می شود؛ و در نتیجه هواپیماها می توانند یک پنجاهم وزن کنونی را داشته باشند. کابلهای Bucky Tube می توانند 150-100 برابر مس خاصیت هدایت داشته باشند و اگر ارزان ساخته شوند، انقلابی در راندمان انتقال نیرو خواهیم داشت. در واقع ما در مورد دو سه برابر شدن ترقی محصولات صحبت نمی کنیم بلکه انفجاری را نظاره می کنیم که به تغییرات اساسی در صنعت منجر می شود.
-fullerineها گستره وسیعی از ترکیبات بسته (قفس شکل) هستند که در اندازه ، شکل و وزن مولکولی متفاوتند. تاکنون بیشتر تلاشها در مورد مطالعه C60 fullereneها ( Bucky Balls) انجام گرفته و نتیجه آن تولید بسیار خالص این نوع fullerine بوده است. اکنون مطالعه ساختار و ویژگی های انواع fullerine در تمام دنیا پیگیری می شود و گروههای اندگی هم بر روی پوشاندن این مولکولها با لایه هایی از فلزات قلیایی تحقیق می کنند و ساختارها و خواص حالت توجهشان را مطالعه می نمایند، چرا که افزایش فلزات قلیایی و دیگر اجرا به شبکه بلوری C60 به تفاوتهای بزرگی در خواص منجر می شود. در مورد fullerineها به خواص فلزی و ابررسانایی هم دست یافته ایم که عوامل موثر بر این ویژگی ها نور، فشار و فلزات پوشاننده می باشند. همچنین شرکت IBM دریافته است که وقتی fullerineهای C60 را بهم فشرده کنیم از هدایت الکتریکی بالایی برخوردار خواهند شد.
– cnpها ترکیباتی بر دو گونه هستند: یکی ذرات کربن خالص که ترکیبی را شکل داده اند و دیگری ترکیبات با مواد دیگر مثل کربیدها. مطالعه آنیونهای کربن، اهمتی شکل گیری نانو ساختارها در سیستمهای کربنی را مشخص کرده و در کنار آنها مطالعه cnpهای پوشیده با فلزات قلیایی ، ویژگی های خاصی را در ساختن cnpهای مغناطیسی روشن کرده است. علاوه بر این ، فرایند کربن پوشی، ابزاری برای تثبیت و جداسازی ذرات کوچک ارائه می کند که ممکن است مثلاً برای ذخیره سازی مغناطیسی اطلاعات مفید باشد.
– کربنهای متخلخل، مانند فیبرهای کربن فعال شده و aerogelهای کربنی، چگالی منفذ بالایی دارند که اندازه ی این منافذ کمتر از 2 نانومتر است. ساختار و ویژگیهای این ریزمنفذها به همراه موادی که سطح های وسیع می سازند
( high surface area materials) برای کاربردهای علمی و عملی مورد بررسی قرار گرفته است و دستیابی به مواد با سطح جرمی بالا در حدود m2/g3000 به طور قابل توجهی امکان پذیر می نماید.
به طور مثال برخی سرامیکهای ساخته شده از واکنش مواد آلی با کربن که قطر منافذ کنترل شده ی آنها در حدود Ao100-20 است، به عنوان کاتالیزور در جداسازی فازهای مایع و گاز در عایق بندی صوتی و حرارتی استفاده می شوند. ضمناً در صنایع بسته بندی نیز پوشش خاصی از ترکیب نشاسته ی سیب زمینی و کربنات کلسیم ساخته شده که خواص مفیدی از قبیل عایق سازی حرارتی مطلوب ، وزن سبک و حفاظت کیفیت را ارائه می دهد.

معیارهای کنترل:
مهیارهای کنترل یا پارامترهای تاثیرگذار بر ویژگیهای لوله های نانویی، قطر و chiralety می باشند؛ ضمناً چگالی تراکم هم برای آرایش لوله های نانویی مهم است. بیشتر cntهای یک لایه ای که در حال حاضر استفاده می شوند ، با یک روش لیزری، ترکیب شده و در کنار یکدیگر قرار گرفته اند که گروه Smalley از دانشگاه Rice برای اولین بار این کار را انجام داده است. نتیجه ی نهایی آنها که در 1996 بدست آمد، نشانه ی یک موفقیت بزرگ در این زمینه است. این گروه هم اکنون نیز در زمینه ی تغییر و ویژگیهای cntها تحقیق می کند و تلاشهایی در زمینه ی جمع آوری نانوتیوبها به طور منظم و فشرده، برای کاربردهای خاص انجام می دهد. ضمناً در این راه از شبیه سازیهای کامپیوتری نیز کمک شایانی می گیرند.
پارامترهای مهم توصیف کننده ی مولکول بسته ی fullerene، تعداد اتمها و شکل ایزومری آن است. علاوه بر آن ، معمولاً در میان fullereneهای مختلف، ناخالصی هایی وجود دارد که موجب تغییر خواص آنها می شود. تلاشهای زیادی برای جداسازی این مواد ازیکدیگر صورت گرفته و از طریق برخی روشهای کروماتوگرافی به نتایجی دست یافته اند. در عین حال، روشهایی وابسته به اختلاف جرم مولکولهای Cn ( برای nهای متفاوت) کشف شده و کربنهای C60 و تقریباً C70 تا حدود زیادی خالص شده اند و این خالص سازی با مقیاس تجاری رسیده است. لازم به ذکر است که امروزه گروههای تحقیقاتی در سراسر دنیا با استفاده از روشهای مختلف در صدد خالص سازی سایر انواع fullerene ها هستند.
پارامترهای خاصی برای توصیف ویژگیهای ذرات نانویی کربن پوش شده و کربنهای متخلخل بدست امده است و تحقیقات برای کشف و تولید مواد دارای خلوص متفاوت ادامه دارد. شایان ذکر است که اندازه ی روزنه ها و چگالی توزیع آنها در کربنهای متخلخل ، عوامل تغییر خواص در این مواد هستند و همچنین دما و فشار و گاز CO2 در هنگام تشکیل چنین ساختارهایی نظیر کربن نانوفیبرها، در نحوه ی ایجاد منافذ نقش دارد.

بازرگانی نانوساختارهای کربنی:
در جایی که جنبه های کوانتومی کربن نانوتیوبهای یک جداره، در مراحل اول تحقیقات قرار دارد, از ویژگیهای مطلوب نانوتیوبها بهره برداری تجاری می شود. امروزه مجموعه ی دیواره های نانوفیبری در افزایش خاصیت رسانایی به پلاستیکها و در کاربرد خازنهای الکتروشیمیایی ، مورد استفاده قرار می گیرد.
اکنون سنتز کربن C60 و C70 یک فرآیند تجاری است که روز به روز خلوص آن افزایش و هزینه ی آن کاهش می یابد. هر چه کاربردهای fullereneها بیشتر تجاری شود، احتیاج به کربنهای C60 و C70 زیادتر می شود و باید منتظر پیشرفتهای فزاینده ای در محصولات و کاهش بیشتری در قیمتها باشیم.
قطعات نانویی کربن پوش شده نیز به سرعت به بخشهای بازرگانی راه یافته اند و شرکتهای بسیاری در زمینه ی بازیافت، قابلیت اطمینان و قیمت آنها، کار می کنند.
کربنهای متخلخل زمان بسیاری است که تجاری شده اند و در زمینه های جذب گازهای آلاینده، استخراج فلزات سنگین و خازنهای الکتریکی بکار می روند. از آنجایی که نظارت بر نحوه ی توزیع و انداز ی منافذ ،افزایش و درعین حال قیمت محصولات آنها کاهش یافته است، این مواد کاربردها و فروش بیشتری پیدا کرده اند. لاز م است گفته شود که مهمترین عامل در محدودیت تجاری سازی، قیمت است و البته باور اکثر بازرگانان بر این است که قیمت و هزینه همواره با تولید انبوه، کاهش قابل توجهی خواهد داشت.

ترکیب، ویژگیها و کاربردهای نانوفیبرهای گرافیتی
در سالهای اخیر، یک نوع تازه مواد کربنی لیفی در آزمایشگاه از تجزیه ی کاتالیستی فلزی هیدروکربنهای مشخص در دماهای بین 800-400 درجه ی سلسیوس توسعه یافته است. نانوفیبرها از صفحات گرافیتی که کاملاً در جهتهای مختلف با توجه به محور فیبر بطور مستقیم گرافیتی که کاملاً در جهتهای مختلف با توجه به محور فیبر بطور منظم در کنار هم قرار گرفته اند و صورت بندیهای مرتب خود را افزایش می دهند، تشکیل شده اند. یکی از ویژگیهای برجسته ی این ساختارها، تعداد زیاد لبه های مشهود آنها است که در واقع مکانهایی در دسترس و آماده را برای واکنشهای فیزیکی و شیمیایی بویژه جذب سطحی تشکیل می دهند.
شاید یکی از غیرمنتظره ترین کشفیات این است که چنین جامدهای کریستالی منظمی می توانند سطوح بسیار وسیعی را ایجاد کنند ( m2/g 700-300) ، در حالیکه تمام مساحت آنها از نظر شیمیایی هم فعال است. از دیدگاه فیزیکی، نانوفیبرهای کربنی 100-5 میکرون طول و بین 100-5 نانومتر ضخامت دارند.
مطالعات میکروسکوپی الکترون نشان می دهد که مشخص کردن ترتیب واکنشهایی که منجر به تشکیل نانوفیبرهای کربنی می شود، امکان دارد. قسمت های اصلی این فرآیند در شکل زیر نشان داده شده اند. هنگامی که یک هیدروکربن روی یک سطح فلزی جذب می شود (A) و شرایطی بوجود می آید که به گسستن پیوند کربن – کربن در مولکولها کمک می کند. گونه های اتمی حاصل می توانند برای شکل دادن یک نانو ساختار کربنی به صورت ذره ای در بنی لایه ها وارد شوند و در صفحات پایین تر پخش گردند و سرانجام در سطح مشترک رسوب کنند.

درجه ی تکاملی کریستالی این صفحات رسوبی، به نوع شیمیایی کاتالیست، ترکیب گاز واکنش دهنده و دما وابسته است . در این مورد خاص صفحات گرافیکی در آرایشی به صورت " تیغ ماهی" به نظر می رسند. مطالعات علم سطح بیان می کند که صورتهای خاصی به رسوب کربن در شکل گرافیت کمک می کنند، در صورتی که ترکیبهای کربنی نامنظم تر از صورتهای دیگری تشکیل خواهند شد. با انتخاب منطقی کاتالیست ، نسبت ترکیب واکنش دهنده ی هیدروکربن – هیدروژن و شرایط واکنش، ارتباط مشخصات ساختمانی، میزان بلورینگی و جهت گیری بلورهای کوچک گرافیتی رسوب شده با در نظر گرفتن محور صفحه، ممکن می شود. در شرایط " as-grow" لایه های گرافیتی تا فاصله ی nm34/0 از یکدیگر جدا می شوند، که این فضا سازی در شرایطی می تواند افزایش یابد. چنین ساختارهای منحصر به فردی که در نانوفیبرهای کربنی یافت شده اند، شکلهای متعددی را برای ساختار مواد جدید ممکن می سازد.
بنابراین جهت گیریهای بلور، شناخت صورتهایی که در فصل مشترک کربن – فلز بوجود می آیند، تولید نانوفیبرهایی که کاملاً در صفحات گرافیتی تشکیل شده اند یا یک جزء مشخص از کربن بی شکل دارند، ممکن است. در طول چند سال اخیر، یک ارزیابی وسیع در مورد پتانسیل تعدادی از فلزات و آلیاژهای دو فلزی بعنوان گاتالیزور برای تولید نانوساختارهای کربن انجام گرفته است. از اطلاعاتی که از این تجربیات تدوین شده، به نظر می رسد که آلیاژهای خاصی از آهن و نیک از موثرترین کاتالیست ها برای واکنش می باشند. وقتی ساختارهای تیغ ماهی مکرراً هنگام استفاده از کاتالیست ها ی آلیاژی در فرآیند نانوفیبر یافت شد، محققان دریافتند که ممکن است این آرایشها را با دو آرایش اضافی که در شکل A نشان داده شده اند ، بتوان مرتبط ساخت. آزمایش میکروگرافهای بسیار تفکیک پذیر الکترون به وضوح نشان می دهد که صفحات گرافیتی در این دو مثال در راستاهای عمودی همترازند و با محور فیبر موازیند. یک تجسم جزئی تر از این ساختارها در مدلهای سه بعدی خاصی دیده می شود. در جایی که شکلهای هندسی تیره تری، ذرات کاتالیست فلزی را مشخص می کنند و مسبب تولید این ساختارها می باشند. اجزای فلزی به راحتی می تواند با پالایش اسید از بین بروند و این یعنی تولید نانوفیبرهای گرافیتی بسیار خالص.
میزان تولید آزمایشگاهی نانوفیبرهای گرافیتی بهینه شده است، بطوریکه ممکن است در حالت عادی مقدار 100 گرم ماده در یک آزمایش معین بدست آورد. تخمین زده می شود که اگر این روش به طور موفق در مقیاس تجاری انجام بگیرد، مقادیر زیادی از ماده به نسبت ارزانتر از دو شانزدهم دلار می تواند تبدیل شود که تقریباً یک دهم قیمت تجاری گرافیت می باشد.
بخاطر استحکام مکانیکی زیاد نشان داده شده توسط برخی ساختارهای نانوفیبرهای کربی، این مواد می توانند در واکنشهای حالت مایع استفاده شوند، جایی که نه تنها تحمل تحریکهای قوی را دارند، بلکه می توانند ویژگیهای انتقال بهبود یافته را نیز ورای مواد جذبی مرسوم، تامین کنند. از این گذشته، بخاطر ابعاد آنها، جداسازی نانوفیبرها از واکنشگرهای حالت مایع و محصولات، نسبتاً یک وظیفه ی ساده است.
کامپوزیتهای پلیمری پیشرفته، ویژگیهای گوناگونی دارند، از جمله مقاومت بالا و جذب انرژی و … ، که این مواد ار برای ساخت قسمتهای مختلف وسایل نقلیه ی سنگین، ایده آل می سازد. علاوه بر این، پیشرفتهای تکنولوژیکی در پردازش و موادی که در ساختن کامپوزیتهای پیشرفته مورد نظرند و نسبت بالای استحکام به وزن، به همراه سختی برتر ، فیبرهای کربن را به صورت موادی که در ساختارهای کامپوزیتها پرمصرف می باشند، درآورده است. برای بیشتر کاربرهای اخیر، کامپوزیتها با فیبرهای پیوسته ساخته می شوند که این فیبرهای از تجزیه ی حرارتی پلیمرهای آلی بعنوان مواد اولیه حاصل می شوند؛ مانند سلولز، پلی اکریلونیتریل ( PAN) و قیر.
فیبرهای کربنی برای تقویت ماتریس های کوناگون از جملع پلیمرها، فلزات و همچنین مواد شکننده مثل کربن و سرامیک استفاده شده اند. در این موارد، فیبرهای کربنی به برخی پوشش های حفاظتی برای جلوگیری از واکنشهای شیمیایی با شبکه و حمله ی اکسیژن درطول فعالیت در دماهای بالا نیاز دارند. در دمای بالا، یک عامل بحرانی که می تواند دوام یک کامپوزیت فیبری یا شبکه ای را معین کند، تفاوت بین ضرایب انبساط گرمایی دو جزء است که می تواند موجب نقصان مکانیکی در چرخه ی گرمایی شود. تغییر ویژگیهای شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی فیبرهای کربنی که از رشد نانوفیبرهای کربنی در سطوحشان ناشی می شوند، یکی دیگر از زمینه های مورد توجه می باشد که التبه تثبیت شرایط ، رشد بهینه ی نانوفیبرهای کربنی بدون اینکه با تخریب در خصوصیات مکانیکی فیبرهای اولیه همراه باشند، مورد تاکید است.
در یکی از تحقیقات اخیر نشان داده شده است که تشکیل نانوفیبرهای کربنی در چسب های مختلف تاثیر جالب روی واکنش پروراندن دارد؛ مقادیر کوچکی از خاک سنگ به کند کردن فرآیند متمایلند، ولی مقادیر بزرگی از نانوفیبرهای اثر متضادی را ایجاد می کنند. تغییرات در ویژگیهای درمانی با آنهایی که از تشکیل کربن سیاره در رزین های مشابه تولید شده اند، مقایسه شد و افزایش های بزرگتری در ویژگیهای الکتریکی و مکانیکی کامپوزیتها یافت شدند، وقتی مقادیر زیادی از نانوفیبرهای کربین در سیستم ها حاضر بودند.
گزارشات جدید، مشکل جدی تری مربوط به تولیدات هسته ای گوناگون، فرآوری و تسهیلات در ایالات متحده را روشن کرده است. پس از سالها ، مقادیر بسیاری از زباله های پرتوزای ضعیف، در بعضی محلولهای آبی که ممکن است شامل مقادیر مشخص از مواد الی باشند، در گونه های مختلفی از مجراهای ذخیره سازی جمع شده اند و نشت این مواد از محفظه هایشان مشاهده شده است که سبب شده محیط وسیعی از خاک اطرافشان را آلوده کنند. تلاشهایی برای تمیز کردن این مکانها، صورت گرفته است و شیوه هایی برای از بین بردن و متمرکز کردن فلزات سنگین و نوکلئویدهای رادیویی ایجاد شده است که بسیاری از آنها به شکل محلولهای آبی مشهودند.
علاوه براین، روشهای فنی نیز برای غلبه بر این مشکل پیشنهاد شده است. در یکی از این روشهان کربن را بعنوان یک جذب کننده برای از بین بردن مقادیر اثر فلزات به کار می گیرند. در حالیکه این شکل کربن برای جذب مولکولهای گازی بسیار موثر است و عملکرد ان در یک مایع متوسط " Medium" بسیار ضعیف تر از حد انتظار است. در روش دیگری با استفاده از رسوب گذاری الکتروشیمیایی روی الکترودهای فلزی خاص، موفقیت هایی بدست آمده است. این روش بسیار موثر است ، اما گسترش مفهوم به یک مقیاس عملی تجاری به خاطر سطح پاینی صفحات الکترود فلزی ممنوع شده است. یکی از مشکلات بزرگ را هنگام کار با الکترودهای فلزی، آسیب پذیری آنها برای حمله توسط اسیدها یا " alkali media" است. فلزات اصیل خاص، استثناهای این قاعده می باشند. به هر جهت، در این موارد هزینه ی زیاد، سبب ایجاد نگرانی شده است. به خاطر خواص فیزیکی و شیمیایی در کنار هزینه نسبتا ً اندک ، به نظر می رسد گرافیت کاربردهای مجزایی علاوه بر الکترودهای فلزی ارائه می دهد، ولی جداکردن مواد معدنی از مواد رقیق به الکترودهای کربنی ای نیاز دارد که دارای سطوحی گسترده تر از آنچه که اکنون موجود است، می باشند.
ما تلاش می کنیم تا بر این نارسایی کربن فعال و گران قیمت با استفاده از نانوفیبرهای گرفیتی، غلبه کنیم. در این جستجو نانوفیبرهای گرافیتی بعنوان ماده ی الکترود در تشکیل گونه های منحصر به فردی از فیلتراسیون های الکتروشیمیایی و در سیستم های جمع کننده ی انتخابی برای دور سازی فلزات سینگین از جریانهای فاز مایع بکار می روند. این الکترود از نانوفیبرهای گرافیتی، در شکل یک شبکه ی آزاد و با به صورت متصل به یک تکیه گاه رسانا، تشکیل می شود. وقتی یک پتانسیل منفی کافی برای نانوفیبرها بکار می رود, یونهای فلزی محلول در حالت کاملاً کاهش یافته، رسوب می کنند و در طی یک مدت طولانی پیوسته ، رسوبی یکنواخت می تواند به چندین لایه تبدیل شود. اگر پتانسیل کاهشی یک فلز معین منفی تر از آب باشد، یک جریان تناوبی بخاطر الکترون خواهی یونها بوجود می آید. در این فرآیند، جذب آلاینده در حالت کاتیونی در یک پتانیسل مثبت تر از پتانیسل واکنش، ممکن است . مطالعات اولیه بر روی نانوفیبرهای گرافیتی نشان داده است که این ماده کارآیی بالاتری را در دورسازی یونهای فلز از محلولهای رقیق تر در زمانی که بعنوان یک الکترود در سلول الکترود شیمیایی بکار می رود، دارد؛ حتی بیشتر از رشتهدهای گرافیتی، شبکه ی فلزی و سایر شکلهای رسانای کربن .
بنابراین ، با بکاربردن یک پتانسیل وارونه، اجزای فلزات که روی سطح های نانوفیبری محدود می باشند، می توانند به سرعت در یک محلول غلیظ برای بازیابی نهایی یا مصرف رها شوند.
ضعف ایجاد یک سیستم ذخیره سازی عملی تا به حال از رسیدن به موقعیت تجاری بعنوان سوخت حمل و نقل جلوگیری کرده است. واحد ذخیره سازی ایده آل برای هیدروژن باید سبک، فشرده، نسبتاً ارزان ، ایمن و قابل استفاده ی مجدد بدون فرآیند احیای پیچیده باشد. اخیراً چهار روش برای ذخیره سازی هیدروژن در کاربردهای تجاری فرض شده است:
1- ذخیره ی گاز فشرده.
2- هیدروژن مایع.
3- هیدریدهای فلزات خاص.
4- کربن بسیار فعال سرد شده.
در حالیکه دو روش آخر می توانند مزیت هایی بیشتر از فن آوریهای دیگر با توجه به هزینه و جوانب ایمنی ارائه دهند، اما حتماً با اشکالاتی نیز همراه خواهند بود. هیدریدهای فلزی، سنگین و گران بوده و گرما را درطول فرایند، جذب هیدروژن منتشر می کنند. کربنهای فعال برای جذب برخی از گازها بسیار موثرند، هر چند واکنشهای میان جذب کننده و جامد فقط مربوط به طبیعت فیزیکی اند و بعنوان مثال نگهداری هیدروژن فقط در دماهای پایین امکان پذیر است. واضح است که ذخیره سازی و آزاد کردن کنترل شده ی هیدروژن در شرایط متعادل دما و فشار عوامل اساسی ای می باشند که اگر بخواهیم به مقیاس تجاری برسیم، باید مورد توجه قرار بگیرند.
(یعنی با تغییر این پارمترها می توانیم کیفیت تجاری به این فن آوری بدهیم). محلول ایده آل ارزان و سبک نه تنها جذب کننده و نگهدارنده ی هیدروژن در دمای اتاق و فشارهای متعارفی می باشد، بلکه توانایی آزادسازی گاز را در دماهای متعارفی نیز دارد. ماده ای که این نیاز را برطرف می کند، نانوفیبر گرافیتی است. اطلاعات بدست آمده در آزمایشگاهها نشان می دهد که وقتی این ساختارها تحت شرایطی آماده شوند و همه ی گازهای جذب شده ی قبلی آنها آزاد گردند، پس از پرتودهی متوالی به هیدروژن در فشار متعارفی، نانوفیبرها قادر به جذب و نگهداری حداکثر 30 لیتر هیدروژن مولکولی در هر گرم کربن در دمای متعارفی خواهند بود. محاسبات نظری انجام شده بر روی ظرفیت جذب هیدروژن کریستال خالص گرافیت نشان داده است که ذخیره ی 2 و 6 لیتر هیدروژن مولکولی در هر گرم گرافیت به صورت یک لایه ی یکنواخت امکان پذیر است.
با توجه به این محاسبات , واضح است که بطور تجربی ظرفیت جذب معلوم مواد بسیار زیادتر از مقدار نظری آن می شود، که نشان می دهد فرآیند در یک ساختار چند لایه ای رخ می دهد. بنابراین می توان از هیدروژن در یک حالت شبه مایع که به سردشدن ، حجم زیاد و یا وزن زیاد محفظه ی گاز فشرده نیاز ندارد, برای حمل و نقل استفاده کرد. مزیت نانوفیبرهای کربنی نسبت به مواد دیگر برای ذخیره ی هیدروژن در موارد زیر خلاصه می شود: این ماده از صفحات منظمی که به صورت slit-shaped panes قرار گرفته اند ، مطابق شکل پایین تشکیل شده است – جایی که فضای بین لایه ها به اندازه کافی برای عبور هیدروژن بزرگ است و در عین حال مولکولهای گازهای دیگر نظیر اکسیژن و نیتروژن به راحتی نمی توانند وارد آن شوند- از آنجایی که تمام ماده منفذهای ریزی دارد، همه ی حجم آن برای جذب بکار می رود که ظرفیت بالای آن را توجیه می کند. وقتی که فشار از یک حد بحرانی کمتر شود، هیدروژن مولکولی در یک فرایند بازگشت پذیر در دمای اتاق آزاد می شود.

نیازهای آینده:
این بدیهی است که برای تجاری سازی فن آوری نانوفیبرهای گرافیتی، لازم است که تحقیقات وسیعی را انجام دهیم. در این کوشش باید روی روش گسترش تمرکز کنیم. کنترل محصولات ماده و ویژگیهای فیزیکی- شیمیایی ، عوامل ضروری در توانایی تولید مقادیر بسیار نانوفیبرهای گرافیتی که خصوصیات تکثیرپذیری دراند، می باشد.
MTEC Workshop Report on R&D status and Trends in
Nanoparticles, Nanostructured Material, and
Nanodevices
In the United Stated.

مثالهایی از کاربردهای نانوتکنولوژی
از گرازش گروه پیشرو ملی نانوتکنولوژی:
مبتکر و طراح این برنامه با همکاری موسسه NSTC/NSET
در جولای سال 2000
قطعات نانویی پلیمرهای مسلح:
نیازمندی به افزایش سوخت در وسایل موتوری از یک طرف و دید اقتصادی و صرفه جویانه ی امروز ما از طرفی دیگر، استفاده از مواد جدید و کم وزن – نوعاً پلاستیکها- که می توانند جایگزین فلزات شوند را ایجاب می کند. انواع مرغوب این پلاستیکها گران هستند و به همین علت بوسیله ی سازندگان وسایل مختلف در آمریکا مورد پذیرش قرار نگرفته اند. نانوکامپوزیتها یک کلاس جدید از مواد هستند که تحت مطالعات بین المللی قرار گرفته اند، نانوکامپوزیتهای که از پلیمرهای قدیمی مسلح شده بوسیله ی قطعاتی که در ابعاد نانومتر در سرتاسر پلیمر پراکنده شده اند، تشکیل شده است. این پلیمرهای مسلح اکنون می توانند راه حلی اقتصادی برای جایگرینی فلزات باشند. در این نظریه، نانو کامپوزیتها راحت تر می توانند تغییر شکل پیدا کنند و به فرم نهایی مورد نظر تبدیل شوند و این محصولات محکمتر، استوارتر و سفت تر از فلزات هستند؛ حال آنکه وزنشان کمتر از فلزات است. مقاوم بودن در برابر عوامل ایجاد فساد تدریجی، صداهای آزاردهنده، قطعات ترکیبی زمخت و ناراحت کننده، همگی بهبود خواهند یافت.
کمپانی شیمیایی DOW و شرکت بین المللی Magna آمریکا، یک برنامه ی پیوسته ی تکنولوژی پیشرفته ( ATP) Advanced Technology Program طراحی کردند که توسط موسسه ی استاندارد و تکنولوژی ملی، ضمانت و حمایت شده است. این برنامه در نظر دارد فعالیتهای عملی برای کاربردی کردن نانو کامپوزیتها در صنعت اتومبیل سازی را گسترش دهد. نانوکامپوزیتها مواد جدیدی هستند که فوق العاده سبک و بطور باور نکردنی با قابلیت و کارا می باشند. ( پروژه شماره ى 020047-97 موسسه استاندارد ملی آمریکا) با بکار بردن نانو کامپوزیتها بعنوان مثال در صنایع خودکار کشور امریکا ن سالانه 15 میلیون لیتر بنزین کمتر مصرف می شود و از این رهگذر 5 میلیون کیلوگرم CO2 کمتر تولید و وارد فضا می شود . این صرفه جویی در مصرف سوخت، به خاطر سبک بودن نانوکامپوزیتها نسبت به سایر مواد مشابه است (نانوکامپوزیتها نسبت به مواد مشابه خیلی سبکترند، اما همه ی خواص کاربردی آن مواد را نیز دارا می باشند).
این مواد علاوه بر مطالب گفته شده، احتمالاً در کاربریهای غیر اتوماتیک مثل لوله ها و صنایع غیر منقول منازل ( از قبیل گاز و برق)، برای ساختمانها و صنایع زیربنایی، لوله های یخچال ، مشاغل مختلف پزشکی و تجهیزات خانگی، وسایل تفریحی و اسباب و وسایل روزمره نیز مفید خواهدبود.

کاتالیزورهایی با ساختار نانویی:
محققین شرکت Mobkl Oil با توسعه ی مواد کریستالی – که دارای یک ساختار ابتکاری نانویی هستند- و ایجاد کاتالیزورهای هیدروکربنی، انقلابی در صنعت کتالیست ها بوجود آورده اند. برنامه ی آنها روی مواد متخلخل ( دارای خلل و فرج) و زئولیت ها ( Zeolites) – نوعی کاتالیزور تازه یافت شده- که شکل تعریف شده و محدود شده ی خوبی داشته باشند و در لایه ی سطح شیمیایی خود سوراخهایی با قطر کمتر از یک نانومتر داشته باشند، متمرکز شده است.
یک کلاس جدید زئولیتها، ZSM-5 می باشد که البته قبل از 1960 کشف شده است. ZSM-5 ، 10 اتم با ساختار حلقوی دارد که باعث می شود حفره های سطح آن در ترتیبی معادل 45/5 نانومتر تا 6/5 نانومتر قرار بگیرند ( این مقدار کمتر از قطر سوراخهای موجود در زئولیت X و زئولیت Y است و بیشتر از قطر حفره های موجود در زئولیت A) ، و این قضیه باعث شده تا شیمیدانها قادر به انتخاب شکل آن باشند، کاری که قبلاً انجام پذیر نبود.
کاتالیزور زئولیت اکنون برای پردازش مسیر تولید بیش از 7 میلیون بشکه محصولات نفتی و شیمیایی در سال بکار می رود. کشور نیوزلند از کاتالیزور مشابهی برای تولید یک سوم سوخت فسیلی مورد نیاز خود بوسیله ی تبدیل آن از گاز طبیعی( از طریق متانول) به سوختهایی با اکتان بالا استفاده می کند. ، ZSM-5 همراه با زئولیت Y امروزه برای پایه ریزی تقطیر و سبک کردن هیدروکربنها و اصلاح فرآیندها با لحاظ کردن صرفه ی اقتصادی بکار می روند. به طوری که ارزش مالی این پروژه در سال 1999 بیش از 30 میلیون دلار بوده است ( از گزارش Wise از دفتر ریاست جمهوری).
یک مثال دیگر از شرکت Mobil oil: سیلیکات آلومینیوم که به صورت وزنه های استوانه ای شکل به اندازه ی nm10 شکل داده شده بود، در دو مورد برای واکنشهای کاتالیزوری و عملیات خالص سازی اجزای پراکنده در محیط زیست بکار گرفته شده است ( درسال 1996). پیشرفتهای سیستمی آینده، این انتظار را ایجاد کرده است که بازار کاتالیزورهای سراسر جهان توسط نانوتکنولوژی تسخیر شود؛ بازاری که رقم گردش اقتصادی آن در سال 1999 متجاوز از 210 میلیون دلار بوده است.

فلزات بی شکل با ساختار اتمی کنترل شده:
افزایش قدرت طراحی و ساخت " اتم به اتم" مواد، اجازه ی ایجاد ماده های جدیدی را با خصوصیات مورد نیاز فیزیکی و الکتریکی خواهد داد. یک مثال در مورد اینگونه ماده ها، آلیاژ بی شکلی به نام VitreloyTM است. این آلیاژ ترکیبی از Ti، Be، Ni، Zr، Cu می باشد. نسبت این مواد به ترتیب 8/13، 5/22، 10 ، 2/41 و 5/12 درصد می باشد. مواد جدید ساخته شده نسبت به فولاد ، دو برابر قویتر، کشسان تر، سخت تر و محکمتر هستند. خصوصیات تابش و انتقال انرژی گرمایی مواد کریستالی با یکدیگر اختلاف غیرقابل اغماضی دارند و دلیل این تفاوت، نوع اتمها و نحوه ی چیدمان آنها است.
اتمها در VitreloyTM یک حجم متراکم با چیدمانی تصادفی هستند. مواد بی شکل بوسیله ی سرد کردن مایع ماده ( نه به اندازه ای که تبدیل به کریستال شوند) شکل داده می شود. در این روش ، اتمها وقتی برای چیدن مرتب خود ندارند و بنابراین قابل برنامه ریزی نیستند، لذا چیدمان آنها قابل کنترل و اعمال نظر ما نیست. به خاطر اندازه های متنوع این اتمها و چیدمان تصادفی آنها در حالت جامد، ذرات تشکیل دهنده ی این مواد به راحتی نمی توانند روی یکدیگر حرکت کنند، به همین دلیل این مواد خاصیت چکش خواری و جلاپذیری ندارند. در نتیجه ی قانون اصطکاک داخلی ( Internal Friction)، اصطکاک اتمی در درون مواد بوجود می آید. به این مفهوم که بین ذرات تشکیل دهنده ی ماده، اصطکاک و حرکت وجود دارد و این حرکت و اصطکاک باعث برقراری" قانون اصطکاک داخلی " می شوند. بدیهی است این قانون زمانی صادق و ملموس است که نیرویی به ماده اعمال می شود.
VitreloyTM درسال 1993 در انستیتوی فن آوری کالیفرنیا توسط W.L Johnson بدست آمد. این ماده، یک جامد بی شکل است. جانسون مایع VitreloyTM را با شدتی کمتر از یک درجه ی سانتیگراد در ثانیه سرد کرد تا به صورت نهایی آن درآمد. التبه این شدت سرمایش آهسته برای سیستم های فلزی که اغلب سرعت سرمایش بیشتری برای ایجاد فاز کریستال در آنها لازم است، بسیار غیر معمول می باشد. خصوصیت های بی نظیر جامدهای بی شکل، آنها را در طراحی و ایجاد بسیاری کاربردهای اقتصادی سودمند می کنند. یکی از اولین کاربردهای VitreloyTM در طراحی باشگاههای گلف بوده است. آلیاژهای بی شکل دو تا سه برابر قویتر از انواع دیگر فلزهای منظم و معمول مانند فولاد و تیتانیوم هستند. دیگر کاربردهای آنها شامل تصویر کننده هایی است که در اصلاح ساختارهای زیر زمینی و همچنین ابزارهای مختلف دفاعی، استفاده های فراوان دارند.

توسعه و پیشرفت در نانوتکنولوژی
انقلابی که توسط نانوتکنولوژی در دهه های آینده بوجود خواهد آمد، پیشرفتهای غیر منتظره ای را در عرصه های مختلف وعده می دهد. تحولات اقتصادی، صنعتی و روشهای مناسب حفظ سلامتی و ایجاد محیطی دلپذیر از پیامدهای این تکنولوژی است.
به خاطر ریسک بزرگ و منافع پشت پرده ی این تکنولوژی، طرح National Nanotechnology Initiative از حمایتهای دولتی برخودار است. کلینتون، رئیس جمهور اسبق ایالات متحده ی آمریکا، در سخنرانی خود در انستیتو Californea Institute Tichnology در ژانویه ی 2000، ایده هایی اظهار داشت که پس از آن ، مجلس آمریکا 422 میلیون دلار به عنوان بودجه ی مالی سال 2001 نانوتکنولوژی تصویب کرد. طی نامه ی سالیانه که از طرف سازمانهای علم و تکنولوژی و سازمان برنامه و بودجه به تمام ارگانها ارسال شد، نانوتکنولوژی بعنوان مهمترین مسئله در راس برنامه توسعه و پیشرفت ( R&D) تمام ارگانها برای سال مالی 2001 قرار داده شد.
در همین چند سال اخیر، مراکز تجاری نانوتکنولوژی با سرمایه ی چندین میلیون دلاری خود نیز پیشرفتهایی را حاصل کرده اند. بعنوان مثال در ایالات متحده، شرکت IBMسنسورهای مغناطیسی برای هدهای خواننده ی دیسکهای سخت تولید کرده است. Eastmankodok و 3M ، تکنولوژیهای تولید فیلمهای باریک با ساختارهای نانویی ایجاد کرده اند.
Mobil، کریستالهای نانویی را برای کارخانه های شیمیایی تولید کرده است. Merck ، داروهایی با ذرات نانویی تولید نموده است. Toyota ، مواد پلیمری تقویت شده با ذرات نانویی را برای ماشینهای ژاپنی ساخته است. شرکت الکترونیکی Samsung در کره، روی صفحه ی مسطح از کربن نانوتیوب کار می کند و … حتی ما می بینیم که محققان با استفاده از نانوکربونیتها، ماهیچه ی مصنوعی ساخته اند که به زودی می تواند در پزشکی مورد استفاده قرار گیرد. ( می توانید این پیشرفتها را از طریق سایت Nano.dot دنبال کنید).

توسعه ی نانوتکنولوژی مولکولی چه مدت به طور می انجامد؟
ما بحث خودرا با فیزیک و شیمی آغاز کردیم و آن را با تسخیر و جای دهی تک اتمها ادامه دادیم. کربوتیوبها در آینده ی نزدیک عنصر اصلی ساختاری خواهند بود. پیشرفتهای بدست آمده در نانوکربوتیوبها تا دستیابی به توانایی جمع کردن فیبرهای کربنی برای تولید شبکه های متشکل سه بعدی ادامه خواهد یافت. سیستم های کامپیوتری نیز در حال ترقی است. سیستمهایی با سرعت بالاتر, اندازه ی کوچکتر و قیمت تولید ( هزینه) کمتر، که دارای ظرفیت بیشتری باشد. هنگامی که ماشینهای مولکولی توسعه یابند، تمام این سیستمها در ماشینهای مولکولی قابل اجراست.
بیشتر کارهایی که روی نانوتکنولوژی انجام می شود، در دانشگاهها اتفاق می افتد. یکی از جاهای جدیدی که روی اسمبلرهای مولکولی و مراحل تولید محصول کار می کند، شرکت Zyvex در Texai است. ایالات متحده آمریکا نیز اخیراً نسبت به ترویج پیشرفتهای نانوتکنولوژی ترغیب شده است.
توضیحات در دسترس روی صفحه ی وب انستیتوی Foresight و انستیتوی تولیدات مولکولی IMN محتوی اطلاعات مربوطه می باشد. استفاده ی تجاری از این اظلاعات منوط به پرداخت 200 دلار برای هر بار استفاده می باشد.
همچنین آخرین دستاوردهای نانوتکنولوژی را که در کنفرانس سالیانه ی نانوتکنولوژی ارائه می شود، می توان توسط سایت http://www.foresight.org/conferances/index.htmlدنبال کرد.

اقتصاد نانوتکنولوژی
پس از طی زمان نه چندان بلندی ، اقتصاد جدید محصول موج تازه ی صنعتی شدن خواهد بود. اقتصاد در دوره ی دوم این موج ، نیازمند تفکر شایانی است. بشریت با یک جنبش اجتماعی، اقتصادی و صنعتی بعنوان نتیجه ی تولیدات خود تکثیر برنامه ریزی شده ، مواجه خواهد بود. شرکتهای محتاط و دقیقی که فقط خواستار بقاء در عرصه ی صنعت نیستند، بلکه خواهان رونق در نیمه ی اول قرن بیست و یکم نیز می باشند، در حال حاضر باید پروژه ها و تحقیقاتی را برای زمانی که نانوتکنولوژی از راه می رسد، شروع کنند. این تحقیقات باید در مورد این مسئله باشد که چگونه از نانوتکنولوژی بر پایه ی ساخته های جهانی استفاده کنند و این موضوع خام و دست نخورده را تجربه کنند. به عنوان مثال یک کمپانی باید به این فکر کند که چگونه محصولاتی را که امروز تولید می نماید، بر طبق این تکنیک جدید طراحی کند.
برای معین کردن مزایای استفاده از تولیدات نانو، پیش از بوجود آمدن آنها، یک کمپانی باید قادر باشد که تولید روزانه ی یک مورد قابل انجام را با قرار دادن آن درصدر نرم افزارهای مهندسی اش، آغاز نماید. بر این اساس یک کمپانی امروز باید موضوعا فراوانی را مورد آزمایش قرار دهد و تاثیرات اقتصادی را زمانی که نخ، رنگهای مصنوعی، ماشین آلات و … با کربن و گازهای اتمسفری در دسترس و ارزان قیمت جایگزین خواهندشد، تجربه کند.
( Nano Technology Denelopment Crop) NTDC یکی از گروههای پژوهشی در زمینه توسعه ی نانوتکنولوژی می باشد. در این گروه فعالیتی در حال شکل گیری است که بر پتانسلیهای واقعی پیشرفت نانوتکنولوژی مولکولی استوار است. این گروه مستقیماً روی تاثیرات اقتصادی تمرکز کرده و اظهار داشته که این یک انحراف مالی برای سرمایه گذاری کردن در زمینه ی تکنولوژی توده ای است.
با توجه به مطالب ذکر شده می توان نتیجه گرفت که نانوتکنولوژی قابلیت بی ارزش کردن بدهی های جهانی هر کشور را دارد. حال توجه شما رابه یک مثال جلب می کنیم: اگر نیم میلیون دلار برای آزادی اقتصاد مکزیک با قید ضمانت لازم باشد و در عوض این نیم میلیون دلار با نانوتکنولوژی پرداخت شود، در مدت زمانی کوتاه مکزیک به حدی از توان اقتصادی خواهد رسید که دیگر هیچگاه نیاز به ضمانت ندارد.
بنابراین یکی از نگرانیهای کشورها باید به سمت یافته های " نانو" کشیده شود و اقتصاد خود را با این موضوع مهم تطبیق دهند. بعضی کشورها می توانند بوسیله ی نانواسمبلرها و نرم افزارهای مناسب، برخی کالاهای مصرفی را بسازند که در این صورت کشورهای بزرگ تولید کننده و صادر کننده همچون ژاپن مورد تهدید واقع می شوند.
نفت عملاً بی ارزش خواهد شد و کشورهای تولیدکننده ی نفت و OPEC دچار بحران اقتصادی می گردند . الماس به صورت مصنوعی در مقیاس انبوه تولید می شود و هر لحظه برای ساختن مواد معدنی و طلا می توان از منبعی به ارزانی دریا استفاده کرد. که این موضوع تاثیرات بسیاری را در شمال آفریقا خواهد داشت.
انتقال قدرت در آینده ی نانوتکنولوژی ، مرحله ای از تحولات سریع سیاسی- جغرافیایی را فرا روی بشر قرار خواهد داد. در خاطر داشته باشید که این انتقال از تکنولوژی امروز به نانوتکنولوژی فردا، شاید در کمتر از نیمی از تولیدات اتفاق بیفتد، ولی با توجه به خواص و طبیعت خاص آن، در زمانی کوتاه متتشر خواهد شد.
Nanotechnology Magazine

کارکردهای اجتماعی
تغییـرات کنـونـی :
توجه مختصر به روند تحول تکنولوژیهای اطلاعاتی ، دید کلی از تغییرات اجتماعی کنونی را در اختیار ما قرار می دهد. جریان چاپ مطبوعات در گوتنبرگ اثر تکان دهنده ای در بر داشت، اجازه ی توزیع متون نوشتاری و گسترش نتیجه بخش اطلاعات و باسوادی، استیلای کلیسا بر فرهنگ و آگاهی مردم را تحلیل داد و ساختارهای اجتماعی قرون وسطی را دگر گون ساخت. پس از مدت کوتاهی در سال 1934 مشاهده شد که روشهای ارتباطی الکترونیکی جدید، سرعت تبادل اطلاعات را افزایش دادند و حجم اطلاعات انتقال یافته از ظرفیت جذب اطلاعاتی ما قدم فراتر نهاد.
تاثیر مفاهیم انقلاب اطلاعاتی و ارتباطی بر دموکراسی پنهان هستند و به عبارت دیگر، تکثیر و توزیع اطلاعات شبکه های ارتباطی سبب می گردد که افرادی بیشتر دسترسی به اطلاعات فراوانی داشته باشند و ظرفیت بیشتری برای ارتباط عقاید در زمینه های دموکراتیک اختصاص یابد. توسط تکنولوژیهای اطلاعاتی، کنترل اطلاعات بوسیله ی دولتهای طرفدار استبداد بطور فزاینده ای بی اثر می گردد. خصوصاً که در حال حاضر همه پرسی های عمومی که در راه عبور از مراحل قانون گذاری به نتیجه می رسد، افزایش یافته است. موانع قرارگیری رفراندوم بر اساس رای مخفی که برای انتقال عقاید و سازماندهی فعالیتهای گروهی بسیار مفید است ، توسط تکنولوژیهای ارتباطی و اطلاعاتی کاهش یافته است. این نوع دموکراسی مستقیم می تواند بعنوان پادزهر تازه ای برای مراحل قانون گذاری سخت باشد و اغلب از هر نوع سخنرانی عمومی یا شیوه ی جدی خالیست.
تاثیر مفاهیم انقلاب اطلاعاتی و ارتباطی بر توزیع فواید اقتصادی در اجتماعی حیرت آور است. آیا افزایش آشفتگی در ثروت متمرکزی که شاخص ایالات متحده و اقتصاد جهانی است، ناشی از انتشار تکنولوژیهای پیشرو در مناسبات اقتصادی تجاری می باشد؟ آیا شبکه های ارتباطی و اطلاعاتی نمی تواند مبنای کمکی برای جمعیت ها و ملل آزاد باشد تا در رشد اقتصادی فراوان دهه ی گذشته بتوانند شرکت کنند؟ آیا به طور روزافزون فواید تکنولوژی توسط بخشهای اجتماعی ویژه یادآوری می شود و آیا این از خواص تضمین شده ی انواع جدید سیستم های تکنولوژی است؟
موضوع مورد بحث در اینجا ارزش تغییر نیست، بلکه مسیری است که تغییرات می پیماید. ابتدا ما آثار اجتماعی تغییر سیستم های اجتماعی را در جدال با ارگانیزمهای اصلاح کننده می بینیم. حتی می توان ترقی بی نظیر مدنی نژادی در دهه ی گذشته را در ارتباط با تغییر تکنولوژی دانست.

نانوتکنولوژی و تغییر اجتماع:
نانوتکنولوژی می تواند تغییرات اساسی در زمینه ی تولید و همچنین توجه به سلامت، سفر، ذخایر غذا، آتش بس و …. ایجاد کند و نیز می تواند سیستم های دارویی – پزشکی ، حمل و نقل، سازماندهی قوا، اقدامات کشاورزی، ارتش و کار را به خوبی تغییر دهد. در هر یک از این بخشهای وابسته به تکنولوژی، توسط انسان ایجاد شده است. کسی که طبق فرهنگ و رسوم عمل می کند در واقع بر اساس قوانین، معیارها و ابتکارات خاص و همه ی آنچه که ممکن است در طی بدعتها و سنن ملی، در طول دهه ها و حتی قرون بوجود آمده، رفتار می کند. هیچیک از آنها بدون عمده ی مشکلات ، موجب دگرگونی نمی گردد. برای مثال هرج و مرج در سیستم دارویی، نشانه ی این نوع مشکلات است.
در مدت زمانی کوتاه اعلان عمومی پیشنهاد شده است که اولین موج مثبت در جهت کشف و احساس کردن نانوتکنولوژی قرار گیرد. توانایی کشف، تشخیص دقیق و شاید مجزاسازی یک تک مولکول، ویروس یا ترکیب پیچیده ی دیگر با ساختار نانومقیاسی، فعالیت وسیعی در زمینه های تشخیص و پیش بینی و دفاع کلی و کنترل علائم محیطی دارد. چطور چنین قدرت نوظهوری ممکن است در اجتماع نفوذ کند؟
زمانیکه علم سریعتر از قابلیت های اخلاقی و سیاسی جامعه گام برمی دارد، شمار معماهای غیرقابل حل افزایش می یابد. برای مثال افزایش ذرات مواد سمی در چرخ آبی، چنانچه خطر آنها تعیین نگردد و تکنولوژی توانایی، برای درمان آن بوجود نیاید، هراس جمعی را افزایش می دهد. از این رو انتظار می رود که دستیابی به تکنولوژیهای نانویی سبب ایجاد چنین اوضاع دشواری گردد.
نانوتکنولوژی فواید گسترده ای از مفاهیم نظامی پیشنهاد می دهد. " افزایش استفاده ی کثیر از رباتها و وسایل اتوماتیک برای جبران کمبودهای ارتش از قبیل: نیروی انسانی، کاهش خطرات لشکرکشی و بهبود مسائل اجرایی".
بر اساس تجربیات بدست آمده در تکنولوژیهای پیشین از قبیل نیروی هسته ای ، مخالفت عمومی با بخش هایی از تکنولوژیهای جدید از قبیل غذاهای با کیفیت بالا و درمان ریشه ای سلولهای ناقص، در پیش خواهد بود و این مشکل احتیاج به دیدگاه درستی دارد تا بین نوآوریها و تغییرات اجتماعی تناسبی برقرار کند.
تکنولوژی جدید باعث تغییرات زیادی در اقتصاد کشورهای صنعتی می گردد. در اینجا مثالهایی ازوعده های نانوتکنولوژی ذکر می شود، که همه بر اساس تحقیقات پیشرفته بدست آمده است.
انتظار می رود که نانومتر بعنوان مقیاس مفیدی برای تولید و ساخت و ساز درآید موادی با تواناییهای بالا و خواص بی نظیر که اعمال آنها می تواند چیزهای تولید کند که شیمی سنتی قادر به ساخت آنها نیست. نانوتکنولوژی طرق حفظ سلامتی را مترقی می سازد. مدت زمان زندگی را افزایش خواهد داد و همچنین کیفیت این زندگی را بهتر می سازد و تواناییهای فیزیکی انسان را گسترش می دهد. کاربرد کریستالهای با ساختار نانویی در نفت و صنایع شیمیایی باعث تحول این صنایع می گردد. اخیراً آزمایش شده که الکترودهای کربن نانوتیوب های قرار گرفته در یک ردیف، می توانند از آب دریا با استفاده از یک دهم انرژی مورد استفاده در روش اسمزی معکوس، نمک زدایی کنند.

نانوتکنولوژی و زندگی مردم:
بسیار مشکل است که مردم را برای پیشرفتی غیر منتظره و تکنولوژیکی آماده کنیم، در حالیکه این موج به آرامی در راه است و هیچ تلاشی تعمداً برای رسیدن به آن صورت نمی گیرد.
بیشتر مردم فکر می کنند سرعت تغییرات تکنولوژیکی در طول چند قرن اخیر افزایش یافته ، ولی واقعاً اینطور نبوده، فقط مسائل منتشر شده و گسترش یافته اند و این باعث شده اینطور به نظر بیاید. ما هرگز پیشرفت غیرمنتظره ای نداشته ایم. پیشرفتهایی که ما در سه قرن اخیر مشاهده کرده ایم، در مقایسه با پدیده های قرن بیستم مانند تلفن، اتومبیل، هواپیما، تلویزیون و آنتی بیوتیکها که مثل یک انفجار پدیدار شده اند، کاملاً کمرنگی شده است.
امروزه تغییرات بی هدف تکنولوژیکی باعث شده که مردم به صورت کاملاً شخصی تصور کنند که دانشمندان تغییرات را فقط به این دلیل ایجاد می کنند که تغییری ایجاد کرده باشند و دلیل درستی ندارد. مردم دیگر به پیشرفتها کمتر توجه می کنند، در حالیکه نانوتکنولوژی پتانسیلی برای غافلگیر کردن آنهادارد که هیچ کس آماده ی آن نیست . هدف توسعه ی نانوتکنولوژی مولکولی، مسئله ای است که باید در مسیر مستقیم پیگیری شود تا توجه عمومی را جلب کند. برای تحقیقات نانوتکنولوژی ، مهندسین مکانیک، شیمی، برق و زیست شناسی و همچنین فیزیکدانان و شیمیدانان می بایست با هم کار کنند.

آمادگی برای دگرگونی و انقلاب :
چنانچه ملاحظه شد نانوتکنولوژی بر تمام تعاملات اجتماعی تاثیر دارد و نقش فرهنگ در تصمیم گیری برای آنچه با آن انجام بشود، نسبت به تصور آنچه که می توان با آن انجام داد، بسیار مهم است.
زمانیکه منابعی برای برنامه های گسترش و پژوهش اختصاص می یابد، مفهوم پیچیده ی تغییر اجتماعی مورد توجه قرار نمی گیرد. فرض اصلی این برنامه ها چنین است که تمام نتایج اجتماعی مثبت خواهد بود و تکنولوژی مستقیماً بر اثر اجتماعی مقبول هدایت خواهد شد. اما مطبوعات ترویج دهنده ی ابتکار نانوتکنولوژی ملی، به این تاثیرات نیز توجه دارند. سیاست جاری حاکم دو عنصر اصلی را دنبال می کند:
– هدایت علوم و تکنولوژی.
– محصولات علم و تکنولوژی.
این دو سیاست از دو باور خاص مشتق شده اند:
1- علم و تکنولوژی باید با روش پیشرفت و نوآوری هماهنگ باشد.
2- چون ما نمی توانیم آینده ی نوآوریهای علمی و تکنولوژیکی را پیش بینی کنیم، پس نمی توانیم خود را برای میزان پیشروی آن ، آماده سازیم.
و در نتیجه آن به اختصاص میزان معینی توان بینادی، تحلیلی و فکری نیاز دارد که بر روی فهم جریان علمی – اجتماعی نانوتکنولوژی متمرکز شود. چنین توانایی ممکن است شامل عناصر زیر باشد:
– تجزیه و تحلیل عکس العملهای اجتماعی جاری و پیشین در مورد تغییرات نانوتکنولوژی.
– زمان کافی برای آگاهی دادن درباره ی علوم نانویی و تشکیلات نانوتکنولوژی.
– شیوه ی ارزیابی ساختار تکنولوژی جدید با کمک افرادی که در مورد لزوم تلاش برای پژوهش در زمینه سیاست جهانی نانوتکنولوژی و گسترش عمومی آن به تفاهم رسیده اند.
موسسه های دولتی وابسته به این تکنولوژی درشرح مسئولیتشان می گویند: " ما در فکر استعمال سودمند نانوتکنولوژی در بالا بردن کیفیت زندگی انسان هستیم. مواردی مانند: پیشرفتی سالم، محیطی قابل تحمل ، آرامشی ثابت، استفاده از منابع گشوده ی موجود در زمین، تشکیل سیستمهای بهتر، تحصیل پیشرفته ، کاهش فقر و افزایش حقوق فردی".
Societal Implications of Nanoscience and
Nanotechnology Nanotechnology Magazine

رسالت دولتها، دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی و صنعتی در شکوفایی نانوتکنولوژی
نانوتکنولوژی زمانی به ثمر می نشیند که از آن به عنوان پایه ای برای سرمایه گذاری در طرحهای توسعه و تحقیق ( R&D) Research and Development ، طراحی سرویسهای جدید، تولید و تجارت استفاده شود. این اهداف احتمالاً با ایجاد همکاری بین دانشمندان و صنایع موفقی که تولیدات آنها بطور مشخصی با انتقال نانوتکنولوژی به بخش تولید افزایش می یابد، قابل دسترسی است. اگر چه در پانزده سال گذشته، نانوتکنولوژی تهدید بزرگی برای بیشتر برنامه های موفق تولید بوده است، اما واقعیت نانوتکنولوژی فراتر از یک تهدید بوده و صاحبان صنایع پیش از اینکه سرمایه ی عظیمی را از دست دهند، باید به فکر چاره اندیش باشند.
از آنجایی که نانوتکنولوژی ، انقلابی است که بطور همزمان تمام جهان را مورد تاثیر خود قرار می دهد، صاحب نظران و محققان نانوتکنولوژی باید بر سایر اعضای جامعه ی بین المللی همکاری داشته باشند. در این زمینه، افرادی که از همکاری جهانی به عنوان تنها عامل موفقیت برای صنعت دفاع می کنند، را ه کارهایی ارائه می نمایند که به قرار زیر است:
* بکارانداختی سرمایه ها و جذب مصرف کننده ها بهتر است با استفاده از امکانات و سرویسهای تولید شده توسط صنایع بزرگ جهان و همکاری آنان صورت گیرد.
* خیل عظیم انتقادهای سازنده، برنامه های R&D ، افکار نو ، سرمایه های نهفته و صنایع خلاق که برای تداوم حیات نانوتکنولوژی لازم است، با همکاری جهانی قابل دسترسی خواهد بود.
بر این اساس ، پیدایش مشکلات حاصل از همکاری با دیگران، دولتها را مجبور به اصلاح قانونهای جاری در روابط خارجی و مالی می کند.
بسیاری از متخصصین بر این باورند که ساختن یک شبکه ی نانوتکنولوژی روی روابط قدیمی که در گذشته ایجاد شده، با توجه به موانع موجود، نیاز به اقتدار بالایی دارد که تنها بطور موثر بوسیله ی دولتها ارائه می شود حال چه دولتها بطور مستقیم تسهیلات توسعه ی شبکه را فراهم آورند و یا با همکاری دیگران، متخصصین بر این باورند که باید دولتها در جریان عمل باشند. در شرایطی که فرصتهای تجاری تولید شده توسط انتقال نانوتکنولوژی به صنعت باعث ایجاد ریسک اقتصادی بالایی می شود، صاحب نظران توصیه می کنند که دولتها به برنامه های ویژه ای برای تضمین و محافظت در برابر عوامل ایجاد خطرهای احتمالی بیاندیشند. یک عامل مهم و حیاتی برای رهبری دولت در این راستا، بازشناختن یافته های محققان است . این شناخت و آگاهی باعث افزایش شدت گسترش نانوتکنولوژی شده و سبب افزایش اطلاعات عمومی خواهد شد و در نتیجه اعتبار بیشتری در این زمینه اختصاص خواهد یافت.
در جستجوی سرمایه دارانی برای تامین اعتبار پروژه های نانوتکنولوژی که طبیعتاً افرادی با نظم و قاعده ی خاص و علائق مختلف خواهند بود، مدیران پروژه باید قادر باشند این اطمینان را ایجاد کنند که تمام افراد و گروهها می توانند در پروژه همکاری کرده و اشتراک خود را قدرت بخشند.
نظرات در مورد اینکه آیا مدیران فوق از نانوتکنولوژی اطلاع کافی دارند، متفاوت است. برخی عقیده دارند که طبیعتاً این سرمایه گذاری احتیاج به مدیران تراز اول دارد که دست کم به مدت 6 سال در راس این امور باشند. پس انتظار می رود که جامعه ی غیر علمی نیز از نانوتکنولوژی اطلاع داشته باشد. از طرف دیگر ، عده ای بر این باورند که آنها در باره ی مباحث و مواردی که به آنها معرفی شده است اطلاع دارند، اما از نتایج نانوتکنولوژی چیز زیادی نمی دانند. این افراد مدعی هستند که مدیران مالی باید از کلیه اهداف هر پروژه اطلاع کافی داشته باشند. شواهد نشان می هد که در ایالات متحده آمریکا، بازارهای مالی، نانوتکنولوژی را برای سرمایه گذاری با رشد بالا مورد هدف قرار داده اند و این مسئله در سرمایه گذاریهای کلانی که برای دراز مدت برنامه ریزی شده اند ، دیده می شود.
یکی از ویژگیهای انسانی که به نظر می رسد در هنگام طرح یک پیشرفت علمی، پررنگ تر می شود، اغراق در مورد انیست که پیشرفت جدید چه دستاوردهایی برای مصرف کننده دارد. بنابراین این خطر وجود دارد که طبیعت دوستانه وانقلابی نانوتکنولوژی ، زمینه را برای ادعاهای اغراق آمیز و یا مخالف که ممکن است ترس عمومی و یا انتظارات غیر واقعی را به دنبال داشته باشد، فراهم کند. در این رابطه بحث آزاد و پوشش عمومی اطلاعاتی، یک روش مناسب برای افزایش آگاهی است و تضمین می کند که مردم بطور کامل مطلع شوند.
صاحب نظران صنعت همواره روی این واقعیت که گسترش نانوتکنولوژی به صنعت، مبنای بحث بوده است، تاکید کرده اند و در نتیجه ی آن ، گروههای تحقیق صنایع متفاوت، خلاصه ای از مقالات ارائه شده را برای تعیین حوزه های گسترش نانوتکنولوژی ، به هم مرتبط ساخته اند و این گستره را به سه بخش مردم و شبکه ها ، تولیدات و روشهای گسترش تقسیم کرده اند.

مردم و شبکه ها:
معیارهای خاصی برای گزینش افراد و عضویت آنها در این گروهها وجود دارد و افراد با توجه به خط مشی و نحوه ی رهبری شبکه دعوت می شوند. این ویژگی ها بطور خلاصه عبارتند از:
* پیشگامان نانوتکنولوژی باید کسانی باشند که حداقل در یکی از بخشهای تحقیق، صنعت و آموزش فعال باشند و نیز بتوانند بین بخشهای فوق ارتباط برقرار کنند.
* این افراد باید با CRCهای مربوطه، مدیریت سرمایه گذاری و مدیریت فروش آشنا باشند و دارای اعتبار کافی باشند.
* افراد کلیدی باید کسانی باشند که برای در اختیار قرار دادن انرژی خود برای فراهم کردن تسهیلات لازم برای همکاری بین تمام گروههای فعال نانوتکنولوژی آماده باشند.
* اعضای اصلی باید نانوتکنولوژی را در شبکه ای که اکنون آن رابه عنوان یکی از اولویت های خود قرار نداده است، ترویج کنند. این افراد باید عضویت شبکه ای را بپذیرند که نانوتکنولوژی را در کانون امور خود قرار داده است.
بنابراین لازم است افرادی که نقشهای محوری را در زمینه های حساسی مانند آموزش بر عهده دارند، شناسه ی معنی داری برای اثبات اتصالشان به سازمانهای تحقیقاتی و صنعتی داشته باشند. هر گاه جمعی با خصوصیات مذکور، شبکه ای را راه اندازی کنند؛ این شبکه در طول زمان برای نگهداری و توسعه، به آنها نیاز خواهد داشت.

تولیـد :
همانگونه که گروههای معرفی شده از توسعه ی تولیدات آگاهی داشتند، باید مثالهایی از تولیدات واقعی را برای تحریک افکار عمومی به سمت نانوتکنولوژی در اختیار داشته باشند. در لیست زیر شاخه های علمی و یا فرآورده هایی آمده است که در دو گروه معرفی شده اند: گروه اول بیشتر می تواند برای بکارانداختن R&D و تلاشهای صنعتی در چند سال اخیر اختصاص یابد و گروه دوم محصولات یا نتایجی است که در صورت تحقق بازاریابی، تحقیقات و …. در زمان و شرایط مناسب، احتمال برای تولید آنها وجود دارد.
گروه اول:
1- بیوتکنولوژی
2- تصفیه و پاکسازی آب.
3- طراحی، بسته بندی و پخش دارو.
4- مواد تولید شده ی مرکب از ذرات نانویی.
5- انرژی خورشیدی و سایر انرژیها.
6- سلولهای سوختی.
7- پوششهای باریک و مستحکم.
8- استخراج مواد معدنی.
9- نانوالکترونیک و مغناطیس نوری.
10-دستگاههای حساس Real time
گروه دوم :
1- ابزارهای اندازه گیری صحیح، شبکه ها و مخابرات.
2- پزشکی در ابعاد نانو.
3- تولید لنز و ذره بین ها.
4- کنترل محیط و آلودگی.
5- ترمیم سطوح.
6- ذرات کوچک و لایه های بسیار نازک.
7- دستگاههای تولید و کپی سازی و شبیه سازی.
8- تکنولوژی تجزیه.
9- بررسی رفتار فنون ها.

روشهای گسترش:
براساس نظر کارشناسان پایه گذاری ، سه شاهراه اساسی برای توسعه ی نانوتکنولوژی پیشنهاد شده است:
* مکانی برای پرورش افکار و فرصتها که اطلاعات را از صنعت دریافت کرده است و از دانشگاهها و آژانسهای اطلاعاتی، نظریات توسعه یافته را به مرحله ی بازرگانی و تجارت می رساند. برای مثال این مکان زمانیکه صنعت مسئولیت انتقال این طرحها را به مرحله ی تولید بر عهده دارد، می تواند با سرمایه گذاری دولتها بوجود آید.
* یک مرکز سرویس دهی ملی برای گسترش ابزار تخصصی ای که برای نانوتکنولوژی و R&D مورد نیاز است . این مرکز امکان دسترسی به صنعتی آزمایشی را در مرحله ی تولید فراهم می سازد.
* سه یا چهار مرکز عالی برای گسترش و قرار دادن اطلاعات در یک مجموعه ی نرم افزاری در زبان و صورتی که برای صنعتگران قابل استفاده باشد.
راهکارهای دیگری نیز توسط گروههای متعدد اعلام شده است:
* برنامه ی تبادل بین المللی.
* کارگاهی برای کارهای نانوتکنولوژی.
* برقراری ارتباط بین تولید کننده و مصرف کننده
* یک کنسول شورای صنعتی و یک گروه صنعتی ناظر برای کمک کردن به ساخت و اجرای برنامه ی استراتژی ملی.
در پایان خلاصه ای از عملیات پیشنهادی که در متن پیشین خواهده شد، آورده شده و حاوی اطلاعاتی برای گسترش نانوتکنولوژی به صنعت می باشد. این عملیات پیشنهادی به عنوان مجموعه ای معین از آنچه باید صورت بگیرد، نیست؛ بلکه این مجموعه بدین منظور ارائه شده که از روی آن شبیه سازی شده و به تحریک مسئولین امر برای انتقال عملی نانوتکنولوژی به صنعت بپردازد.

توصیه به تمامی گروهها:
* حضور در یک شبکه ی نانوتکنولوژی که مرحله ی مهمی از ساختن و به عمل آوردن جامعه ی نانوتکنولوژی به همراه یک حضور ویژه در توسعه ی طرح استراتژی ملی است.
* ضمانت تولید یک مرکز ملی نانوتکنولوژی.

توصیه به صنعت:
* برقراری ارتباط با گروههای تحقیقاتی که امکان هماهنگ کردن پروژه های تحقیقاتی خود را با صنعت دارند.
* ایجاد ترکیبی از همکاریهای مختلف برای شتاب دادن به نانوتکنولوژی.

توصیه به دولتها:
* فراهم آوردن امکاناتی تولید مرکز ملی برای همکاری با برنامه ی استراتژی ملی به منظور انتقال نانوتکنولوژی به صنعت.
* آغاز روشهای جدید سرمایه گذاری برای ایجاد امکان تولید نظریات و سرویسهای نوین و تبدیل گروههای آموزشی به نیروهای کارآزموده به منظور انتقال دانش به مرزهای عمل و کاربرد.

توصیه به گروههای آموزشی:
ایجاد ارتباط با گروههای صنعتی و تحقیقاتی به منظور برنامه ریزی و اجرای برنامه های یادگیری.
Nanotechnology in Australian Industry-Workshop Report

راهکارهای موسسه ی Foresight در ریزفن آوری مولکولی
موسسه ی Foresight بعنوان یکی از اولین سازمانهایی است که در زمینه ی نانوتکنولوژی فعالیت خود را آغاز کرده و طی بررسیهایی ، کوشش می کند تا زمینه ای مطمئن برای گسترش و پیشبرد ریزفن آوری مولکولی در جهان فراهم آورد. لذا از اوایل امسال با استفاده از متخصصات و پیشگامان نانوتکنولوژی در جهان، راهکارهایی را برای چگونگی توسعه ی بی خطر این فن آوری در دنیای آینده تنظیم کرده است که درادامه آمده است.
ابتدا باید بدانیم که MNT چنان قدرتی به همراه دارد که در صورت استفاده ی صحیح، علاوه بر مزایایی نظیر کاهش ستیزهای دیرینه بر سر منابع و رهایی از فشارهای محیط زیست ، می تواند زندگی همه ی افراد بشر را به سطحی بسیار بالاتر از زندگی مردم جهان اول سوق دهد؛ اما اگر از همین نیرو سوء استفاده شود، می تواند انسان را به مرز نابودی بکشاند. این خطر نابودی یا خطر خلق موجوداتی مصنوعی که می توانند ما را به بردگی بگیرند، ناخودآگاه انسانها را به این فکر می اندازد که برای جلوگیری از چنین فرایندی بکوشند و خود را در مقابل عظیم ترین خطری که بشر از آغاز پیدایشش تاکنون با آن مواجه شده است، ایمن سازند.
در واقع آنچه که موجب به حقیقت پبوستن سناریوی " تسلط حیات مصنوعی بر بشر" یا سناریوی " انهدام جهان" می شود، توانمندی محصولات نانوتکنولوژی در دستیابی به هوش و قابلیت تولید مثل است که آنها را به موجوداتی رقیب انسان تبدیل خواهد کرد. در کنار این موضوع، خطر دیگری نیز مطرح است و آن سوء استفاده ی برخی از نیروی عظیم این تکنولوژی " رومیزی" است ( یعنی تکنولوژی ای که قدرتی باورنکردنی را بدون نیاز به تجهیزات فیزیکی حجیم به همراه می آورد. )
اندیشمندان موسسه ی Foresight ضمن بررسی پیامدهای نظامی، زیست محیطی و امنیتی توسعه ی MNT اصول و توصیه های را به جامعه علمی جهان ارائه می کنند تا زیربنایی مناسب برای گسترش قابل اعتماد MNT در میان عموم مردم دنیا فراهم سازند. به عبارت روشن تر، این گروه به دنبال ایجاد راهکارهایی در نانوتکنولوژی مولکولی هستند، مشابه آنچه کمیته ی بیوتکنولوژی حدود 25 سال قبل در مورد فن آوری بازآفرینی DNA تصویت کرد ( یعنی مجموعه ای از اصول و ضوابط مبنایی و کلی در مورد شیوه ی دستیابی به محصولات MNT و پیشنهاد مجازاتهایی برای متخلفان).
دانشمندانی که در تهیه ی این راهکارها شرکت داشته اند، عبارتند از:
Pat Parker , Glenn Reynolds , Phileppe Van Nedervelde Mark , Ralph Merkle, Ed Niehaus, Christine petirson, K. Eric Drexler, Neil Jacobstein, Tanya Jones, Miller Grey Burch و James Bennett.

شرح راهکارها:
با توجه به کمبود امکانات و شرایط زندگی تاسف آوری که میلیونها نفر- عموماً از قشر کارگر- در روی زمین از آن رنج می برند، این گروه بر این موضوع توافق دارند که فرصتهای شغلی آینده در زمینه ی صنعت فرآوری مولکولی باید از حداکثر ویژگیهای ایمنی برخوردار باشد. زیرا اولین قشری که از بی توجهی به نکات ایمنی آسیب می بینند، همان طبقه ی کارگران و مردم عادی هستند که به طور مستقیم با کار ساخت و تولید محصولات MNT می پردازند.
بعلاوه ، قوانین سلامت عمومی و زیست محیطی باید در هدایت تحقیق و توسعه ی MNT در نطر گرفته شود. محصولات MNT که ساختاری الماس مانند دارند، در طبیعت به سادگی تجزیه می شوند و بازیافت آنها برای عموم مردم مصرف کننده امکان پذیر نیست. این موضوع باید در تولید محصولات مد نظر قرار گیرد تا از تولید میلیونها تن زباله که عملاً بازیافت آنها امکان ندارد، جلوگیری شود.
مورد دیگر، مسئله محدود کردن استفاده های منفی از MNT است. نکته ی ظریفی که باید به آن توجه کرد، مشکل قانون گذاری در این زمینه است؛ یعنی اگر ما قانونی را در مورد تولیدات تسلیحاتی وضع کنیم و این قانون – در بهترین حالت- از طرف 99/99% مردم جهان پذیرفته و اجرا شود، همان 01/0% که از این قانون تبعیت نمی کنند، می توانند چنان قدرتی بدست آورند که نتیجه ی آن چیزی جز تسلط آن گروه اندک بر دنیا و یا انهدام جهان نخواهد بود. این مهم، گروه متخصصان Foresight را از هر گونه قانون گذاری بازداشته است و ایشان فقط به توصیه و پیشنهاد اکتفا کرده اند.
با توجه به مشکلات و خطراتی که ذکر شد، اندیشمندان Foresight اصولی را در پی ایجاد یک زیربنای مناسب برای توسعه ی مطمئن و امن MNT , بدین شرح ارائه می کنند:
– کسانی که با MNT کار می کنند، باید راهکارهای سنجیده ای را با درک پیامدهای محیطی ، امنیتی ، اقتصادی و حتی اخلاقی بکار برده و گسترش دهند.
– دستیابی به محصولات MNT نباید محدود شود، مگر این امر خطری را برای امنیت جهانی ایجاد کند. آشکار است که باید نوعی تعهدی قانونی ایجاد شود تا سوء استفاده عمدی یا تصادفی از MNT صورت نگیرد. دولتها، شرکتهای چند ملیتی و هر موجودی که غیر مسئولانه فعالیت کند، باید مجبور به پذیرش اصول شود ( مثلاً بوسیله ی تحریم اقتصادی و تکنولوژیک).
– طرحها و پروژه های MNT باید با " ایمنی" مضاعف و فوق العاده همراه شوند تا امکان ایجاد کنشها و جهشهای خارج از کنترل یا سناریوی خود تکثیری از بین برود.
ضمناً اعضای گروه ، تعبیری را که از ایمنی دارند، به صورت زیر بیان می کنند:
1- محصولات MNT باید به یک منبع انرژی مصنوعی که در طبیعت دوام ندارد، وابسته شوند تا در صورت بروز خطر نفوذ به خارج از محیطهای تحت کنترل، نتوانند در محیط طبیعی به حیات خود ادامه دهند.
2- دستگاههای ساخته شده باید برای تولیدمثل و برخی عملکردهای خاص، نیازمند فرمان باشند و به خودی خود ، قادر به چنین اعمالی نباشند.
3- مسیر سیگنالها در یک دستگاه باید کنترل شود ، به طوری که ریز پردازنده ها مستقل عمل نکنند.
4- تاریخ انقضایی برای دستگاهها تعیین شود تا پس از پایان زمان کارآیی، از بین بروند و فرصت تکامل در جهتهای ناخواسته ی بشر در پیدا نکنند.
5- هر گونه ابتکار دیگری که به شناسایی و جلوگیری از خطرات بالقوه ی MNT منجر شود نیز باید پیگیری شود.

ضوابط طراحی و توسعه ی فرآورده های MNT:
گروه اندیشمندان Foresight راهکارهایی را هم، بطور مشخص تر در زمینه ی گسترش و پیشرفت MNT به شرح زیر بیان می کنند:
1- به طور کلی " حیات مصنوعی" یا شبیه سازها، نباید قادر به بقا و تولید مثل در دنیای طبیعی باشند (سیستم هایی نظیر Gray-Geo طراحی و پیاده سازی نشوند).
2- طراحی سیستم های خود تکثیر که قابلیت جهشهای تکاملی دارند، ممنوع است؛ اگر ناچار از بوجود آوردن وضعیتی شامل جهش بودیم، این امر بادی در آزمایشگاههای امن صورت بگیرد.
3- انتشار اطلاعات باید بدون اشتباه باشد، یعنی ارزش گزاره های اطلاعاتی در طول تکثیر به هیچ وجه نباید تغییر کند، زیرا یکی از مواردی که سبب جهشهای پیش بینی نشده می شود، همین عیب سیستم اطلاعات است.
4- در سیستم های تکثیر باید زاد و ولد مشخص شود و پس از تعداد معینی، روند تولید مثل متوقف شود.
5- محققان باید تاثیر پروژه های را بر محیط زیست در مدلسازی و آزمایشهای کنترل شده به دقت بررسی کنند و حفاظتهای تقویت شده ای را برای کمینه کردن تاثیرات نامطلوب محیطی، بکار برند.
6- برای اینکه انگیزه های سوء استفاده از MNT از بن برود، محققات تابع راهکارها ، ضمن تشویق اقتصادی باید گواهی و مدرکی برای تولید محصولات و استفاده از دستاوردهای آینده ی فن آوری دریافت کنند، چرا که اهمیت یافته های جدید تکنولوی می تواند تا حدودی اندیشه ی سوءاستفاده را از سر متخلفان بیرون کند.
در پایان،اعضای گروه متذکر می شوند که علیرغم آنچه گفته شد، باید پذیرفت این قانون طبیعت است که همواره باید بهای زیادی برای امنیت پرداخته شود و عامل قدرت در تامین امنیت بسیار موثر است. یعنی اگر قدرت فوق العاده ی حاصل از این فن آوری در اختیار کسانی که پایبند به اصول نیستند، قرار گیرد؛ راهی برای ایجاد امنیت نخواهد بود، زیرا نانوتکنولوژی قدرتی را که در گذشته در اختیار یک کشور و یا یک گروه بود، به راحتی در اختیار یک فرد و حتی کی دستورالعمل قرار می دهد و این امر نشان می دهد که صرف وضع قانون و مقررات، نمی توان از خطرات آینده ایمن بود.

دعوت همگانی برای ورود به زمینه ی فیزیکی جدید
این نسخه رونوشتی مطابق بهترین نمونه ی گفتگویی است که ریچارد فینمن در 29 دسامتر سال 1959 در نشست سالیانه جامعه ی فیزیکی آمریکا در مکان موسسه ی تکنولوژی کالیفرنیا Coltech اراده داده است که اولین بار در فوریه ی 1960 در شماره ی علوم و مهندسی Coltech ، منتشر گردیده است.
من ترجیح می دهم زمینه ای را شرح دهم که در رابطه با آن کار اندکی انجام شده باشد، ولی عمدتاً کار بیشتری بتوان انجام داد. این زمینه کاملاً همانند زمینه های دیگری که چندان ارتباطی با فیزیک بنیادی ندارند، نخواهند بود ( درک اینکه : ذرات غیرمتجانس چه هستند؟ ") و بیشتر به فیزیک جامدات شبیه است که موارد جالبی در باره ی خواص گروهی مواد بیان می کند. وانگهی، بیشترین اهمیت آن در اینست که کاربردهای تکنیکی بسیاری دارد.
آنچه من بیان خواهم کرد در ارتباط با شکل انجام استادانه و کنترل مواردی در مقیاس کوچک است. ابتدایی ترین مرحله در مسیری که من قصد دارم روی آن بحث کنم، اینست که در زیر آنچه ما داریم، بی ترید جهانی کوچک وجود دارد. در سال 2000، زمانیکه آنان به این سال رجوع کنند، متعجب خواهند بود از اینکه چرا تا سال 1960 کسی به طور جدی کار در این مسیر را شروع نکرده است؟

چرا 29 جلد دایره المعارف بریتانیکا ( Britannica) را بر سر یک سوزن نمی توانیم بنویسیم؟
سر یک سوزن دارای قطر یک شانزدهم اینچ است. اگر آن را 25 هزار بار بزرگ کنیم، سطح آن برابر با سطح کل صفحات دایره المعارف می باشد. بنایراین نیاز است که همه ی نوشته های آن را 25 هزار بار کوچک کنیم. آیا این کار امکان پذیر است؟ قدرت تشخیص چشم در حدود یک صدو بیستم اینچ است. اگر دایره المعارف را 6-10×5/0 بار کوچک کنیم، ابعاد آن به اندازه قطر یک نقطه ی کوچک خواهد شد. وقتی شما آن را 25 هزار بار کوچک می کنید، هنوز Ao80 قطر دارد, یعنی قطر 32 اتم یک فلز معمولی ، به عبارت دیگر، یکی از آن نقطه ها سطحی برابر با سطح 1000 اتم را دارا می باشد. بنابراین هر نقطه بوسیله ی روش گراورسازی در عکاسی در سایزی که نیاز است ، اندازه می گردد. اما سئوال این است که آیا فضای کافی برای نوشتن همه ی دایره المعارف در سر یک سوزن وجود دارد؟ آیا اگر در آن اندازه نوشته شود، خوانده می شود؟ تصور کنیم که نوشته ها به صورت حروفی از فلز هستند. جاییکه در دایره المعارف سیاه است، در اینجا حروف فلزی با یک بیست و پنج هزار سایز معمولیشان وجود دارند، چگونه آن را بخوانیم؟
امروزه یکی از روشهای خواندن چنین است. ابتدا فلز را در یک ماده ی پلاستیکی فشرده می کنیم و قالبی از آن می سازیم، سپس پلاستیک را با دقت جدا می کنیم و در بخار سیلیسی قرار می دهیم تا پرده ای بسیار نازک بدست آوریم. سپس طرف دیگر پرده ی سیلیسی را زراندود می کنیم تا حروف کوچک به خوب مشخص گردد، سپس پلاستیک را از پرده ی سیلیسی جدا نموده و پرده رابا میکروسکوپ الکترونی می نگریم!
و آنچه مهم است اینکه: چطور ما کوچک بنویسیم؟ اکنون هیچ روش استانداردی برای انجام این کار نداریم. اما به اندازه ای که ابتدا به نظر می رسد، مشکل نیست ما می توانیم عدسی های میکروسکوپ الکترونی را وارونه کنیم تا به همان خوبی بزرگ کردن اجسام در کوچک کردن آنها کاربرد داشته باشند. دسته ای از یونها که از میان عدسیهای وارونه ی میکروسکوپ عبور می کنند, می توانند دریکی نقطه متمرکز شوند؛ همانگونه که در میدان نوسانی اشعه ی کاتدی ITV ، ابتدا مقدار ماده ی لازم برای هر خط را به طور اجمالی بررسی می کنیم و آن را در میدان تنظیم می کنیم و سپس از اول تا انتهای سطر را با همان نقطه ی متمرکز می پیماییم و این چنین می نویسیم.
البته روشهای سریعتری نیز وجود دارد. اول می توانیم پرده ای با سوراخهایی در فرم حروف بسازیم و آن را نورپردازی کنیم. جرقه ای در پشت سوراخها ایجاد می کنیم که در امتداد آن یونهای فلزی کشیده می شوند. آنگاه دوباره می توانیم از سیستم عدسیهایمان استفاده کنیم و یک تصویر کوچک یونی را بسازیم که فلز را روی سوزن قرار دهد.
یک روش ساده تر که مطمئن نیستیم کار کند، اینست که ما نور را کنترل می کنیم و از یک میکروسکوپ نوری وارونه عبور میددهیم و آن را روی یک صفحه ی بسیار کوچک فتوالکتریک متمرکز می کنیم. الکترونهای روی پرده به جایی که نور می درخشد، حرکت می کنند. این الکترونها در مقیاس پایین به وسیله ی عدسیهای میکروسکوپ الکترونی متمرکز شده اند تا مستقیماً بر سطح فلز حمله کنند . آیا چنین پرتوی اگر به اندازه ی کافی قوی باشد ، فلز را قلم زنی می کند؟ من نمی دانم. اگر بر سطوح فلزی عمل نکند، ممکن است سطوحی بیابیم که سوزن اصلی را پوشش دهد تا تغییرات ناشی از بمباران الکترونی را بتوانیم تشخیص دهیم.
در این دستگاه مسئله حادی وجود ندارد. آنچه شما برای بزرگ نمایی استفاده می کنید، اینست که تعداد کمی الکترون را در یک پرده، بیشتر و بیشتر پخش می کنید و در انیجا قضیه برعکس است . نوری که از صفحه بدست می آوریم، روی یک سطح بسیار کوچک متمرکز شده است. بنابراین بسیار قوی است. الکترونهایی که از پرده ی فوتوالکتریک آمده اند، بر یک سطح بسیار کوچک جمع شده اند و بسیار قوی هستند. من نمی دانم چرا هنوز این کار صورت نگرفته است!
این یک دایره المعارف بریتانیکایی بر سر یک سوزن است . اما اگر تمام کتابهای جهان را در نظر بگیریم، چه می شود؟ انجمن کتابخانه ها تقریباً 9 میلیون جلد کتاب دارد. کتابخانه ی موسیقی انگلیس 5 میلیون جلد کتاب دارد. 5 میلیون جلد کتاب هم در کتابخانه ی ملی فرانسه وجود دارد. بنابراین می توانیم بگوییم سر راست 24 میلیون جلد کتاب وجود دارد.
چه اتفاقی می افتد اگر همه اینها را در مقیاسی که بحث کردیم ، چاپ کنیم؟ چقدر فضا اشغال می کند. التبه مساحتی در حدود یک میلیون برابر سر یک سوزن اشغال می کند، زیرا بجای اینکه فقط 24 جلد دایره المعارف وجود داشته باشد، 24 میلوین جلد کتاب وجود دارد. میلیونها سر سوزن می تواند در مربعی متشکل از هزاران سوزن قرار گرفته در یک پهلو، وجود داشته باشد، یا مساحتی در حدود 3 یارد مربع اشغال کند. در واقع رونوشت سیلیسی با روکش پلاستیکی و کپی های آن ، تقریباً روی سطحی با اندازه ی 35 صفحه ی دایره المعارف قرار می گیرد، که حدود نصف تعداد صفحات یک مجله است. به این ترتیب همه ی اطلاعاتی که انسانها در کتابها ثبت کرده اند، به صورت یک تک جزوه در دسترس شما قرار می گیرد… و نه به صورت نوشته ای رمزی، بلکه یک راه تکثیر ساده ی تصاویر اصلی، حکاکی ها و هر چیز دیگری در مقیاس کوچک که نتیجه ای مطلوب در بردارد.

اطلاعاتی درباره ی مقیاس کوچک:
فرض کنید بجای چاپ مستقیم تصاویر و اطلاعات، حروف را بصورت کدی از نقطه ها و خطوط " -" یا چیزی همانند آن نمایش دهیم. هر حرف 6 یا 7 قسمت را شامل می گردد. یعنی شما 6 یا 7 نقطه یا خط برای بیان هر حرف نیاز دارید. حال بجای آنکه همانند قبل هر چیزی را بنویسیم، قصد داریم از مواد درونی خود سوزن استفاده کنیم.
ما هر نقطه را با ذره ی کوچک از ماده نمایش می دهیم و هر خط را با ذره ی مجاور دیگر ماده و به همین ترتیب ادامه می دهیم. پیروی یک سنت قدیمی ، هر قسمت از اطلاعات به یک مکعب کوچک 5 × 5× 5 یا 125 اتمی احتیاج دارد. شاید ما به صد و چند اتم منفرد احتیاج داریم تا در مرحله ی انتشار یا مرحله ی دیگر ، مطمئین گردیم که اطلاعاتی از بین نرفته است.
من تعداد حروف موجود در دایره المعارف را تخمین زده ام و فرض کرده ام که هر 24 میلیون کتاب من، معادل با یک جلد دایره المعارف است و خانه های اطلاعاتی موجود 10 به توان 15 است. در هر قسمت 100 اتم مجاز است ، و به این نتیجه می رسیم که همه ی اطلاعاتی که انسان در تمام کتابهای جهان گردآوری کرده است، با این فرم به صورت مکعبی ساخته شده از ماده ای با عرض دوهزارم اینچ قرار می گیرد که همان آشکارترین گردو خاکی است که آن را می توان با چشم دید. پس فضای بسیاری در سطوح زیرین وجود دارد.
زیست شناسان این حقیقت را که اطلاعات زیادی را می توان در فضای کمی گردآوری کرد، می دانند و این ، مشکلات پیش آمده ی قبلی را برطرف می سازد. چطور در کوچکترین سلولها همه ی اطلاعات برای بافت یک مخلوق پیچیده همانند خودمان ذخیره می شود؟ اطلاعاتی همانند اینکه : آیا چشمانی قهوه ای داریم؟ آیا صفت متفکر بودن را داریم؟ یا اینکه ابتدا باید استخوان فک جنین با یک سوراخ کوچک در کنارش رشد کند تا بعدها یک رشته ی عصبی از میان آن رشد نماید؟ همه ی این اطلاعات در بخش کوچکی از سلول که به صورت رشته های دراز مولکولی DNA است، وجود دارد و برای هر خانه اطلاعاتی سلول ، 50 اتم استفاده شده است.

میکروسکوپهای الکترونی پیشرفته تر:
چگونه امروزه کدی با 125 اتم در هر قسمت را می توانیم بخوانیم؟ میکروسکوپهای الکترونی به اندازه ی کافی خوب نیست. بیشترین دقت آنها در بهبود دقت میکروسکوپها تا 100 مرتبه نیاز است. طول موج الکترون در چنین میکروسکوپی یک بیستم A o است. پس با قوانین پراش الکترونی تناقضی ندارد و می توان با آنها اتمهای منفرد را دید.
ما دوستانی در زمینه های دیگر همانند زیست شناسی داریم، فیزیکدانان اغلب به آنها می گویند: " آیا شما دلیل اینکه تلاشهایتان پیشرفت کمی در بردارد را می دانید؟" شما باید همانند ما از ریاضیات بیشتر استفاده کنید." و پاسخ آنها چنین است: " شما فیزیکدانان باید میکروسکوپهای الکترونیک با دقت 100 مرتبه بهتر بسازید تا پیشرفتهای ما افزایش یابد."
مرکزی ترین و اساسی ترین مسائل زیست شناسی امروزه چه هستند؟ سئوالاتی همانند اینکه : رشته ی اصل DNA چیست؟ در زمان یک تغییر ناگهانی ، در بدن شما چه اتفاقی می افتد؟ ارتباط آرایش ساختار DNA با آرایش آمینواسیدها در پروتئین چیست؟ ساختار RNA چیست؟ یک رشته ای است یا دو رشته ای؟ چطور در آرایش ساختاری اصلی اش به DNA مرتبط شده است؟ ساختار چیزهای کوچک و ریز چگونه است؟ ترکیب پروتئین ها چیست؟ RNA به کجا مرتبط می گردد؟ در چه وضعیتی قرار می گیرد؟ پروتئین ها در کجا قرار می گیرند؟ آمینواسیدها به کجا داخل می شوند؟ در پدیده ی فتوسنتز کلروفرم کجاست؟ ترتیب ساختاری آن چگونه است؟ در کدام مرحله ی این پدیده، رنگدانه های استفاده می گردند؟ چه سیستمی در تبدیل نور به انرژی شیمیایی دخیل است؟
پاسخ بسیاری از این مسائل زیست شناسی آسان است. فقط به آنها نگاه کنید! شما ساختاری از ذرات زیر خواهید دید. با میکروسکوپهای کنونی فقط ذرات ساده ای را می بینید. ساختن میکروسکوپهایی با دقت 100 مرتبه بیشتر ، مشکلات زیست شناسی را تا حد زیادی حل می نماید. امروزه نظریه ی فرآیندهای شیمیایی بر مبنای فیزیک تئوری است، بدین معنی که فیزیک ، اساس شیمی را مهیا می سازد؛ اما درشیمی تجزیه و تحلیل نیز وجود دراد. اگر شما یک ماده ی ناشناس دراید و می خواهید ماهیت آن را تشخیص دهید, باید از مراحل پیچیده و طولانی تجزیه ی شیمیایی استفاده کنید. اگر فیزیکدانها بخواهند، می توانند زیر نظر شیمیدانها در موارد تجزینه ی شیمیایی کاوش نمایند. تجزینه ی مواد شیمیایی بسیار آسان می باشد، فقط باید ببینید که اتمها در کجا قرار می گیرند. تنها مشکل اینست که میکروسکوپهای الکترونی 100 مرتبه ضعیف ترند. ( سئوال بعدی من این است که آیا فیزیکدانها می توانند کاری درباره ی موضوع سوم علم شیمی ، یعنی ترکیب، انجام دهند؟ ایا راهی فیزیک برای ترکیب مواد شیمیایی وجود دارد؟)
دلیل اینکه میکروسکوپهای الکترونی ضعیف عمل می کنند، اینست که فاصله ی کانونی عدسیهای آنها فقط یک صدم است، گشادگی دهانه ی عدسی به اندازه ی کافی نیست و برهانهایی وجود دارد که اثبات می کند بهبودی اوضاع، فعلاً غیر ممکن است. آیا راهی وجود ندارد که میکروسکوپ الکترونی با قدرت بیشتر بسازیم؟

سیستم های حیاتی حیرت آور:
نمونه ی زیست شناسی اطلاعات در مقیاس کوچک، به من درباره ی چیزهای دیگری الهام بخشیده است. یک سیستم زیست شناسی تا حد زیادی می تواند کوچک باشد. سلولها بسیارریز هستند ، اما بسیار فعالند . آنها ذرات مختلفی تولید می کنند، می چرخند ، تکان می خورند و انواع کارهای حیرت اور را انجام می دهند. و همه ی اینها در مقیاس کوچک است، همچنین اطلاعات ذخیره می کنند. یک سئوال قابل توجه مطرح است: " آیا چیز بسیار کوچکی می توانیم بسازیم که آنچه ما می خواهیم را انجام دهد؟ آیا می توانیم شی ای که در آن سطح نمود داشته باشد، تولید کنیم؟
اشتغال به ساخت چیزهای بسیار کوچک ، فواید اقتصادی نیز به همراه دارد. مثلاً در کامپیوترها اطلاعات زیادی باید ذخیره کنیم، نوشتن بر روی فلز که قبلاً .به آن اشاره کرده ام ، موردی دائمی است. روش کامپیوتر چنین است که برای هر بار نوشتن ، مطالب قبلی را پاک می کند ( زیرا ما نمی خواهیم مواد را فقط برای نوشتن تلف کنیم. زمانیکه در فضای کوچک می نویسیم، تفاوت زیادی وجود ندارد؛ فقط بعد از خواندن دور انداخته می شود و ماده ی زیادی مصر ف نمی کند).

کامپیوتر مینیاتوری :
من نمی دانم چگونه این را عملی سازم، اما میدانم که ماشینهای محاسبه گر، بسیار بزرگ هستند و فضای زیادی را اشغال می کنند. چرا ما نمیدتوانیم آنها را بسیار کوچک بسازیم؟ سیمهای کوچک ، مواد کم و وسایل کوچک، برای مثال سیمها دارای قطری باربر با 10 یا 100 اتم و مدارها چند هزار آنگستروم خواهند شد. هر فردی که تئوری منظقی کامپیوترها راب تجزیه و تحلیل کرده است، امکانات کامپیوترها را بسیار عالی می داند. اگر آنها از مواد زیادی و بطور پیچیده تری با روشهای مختلف ساخته می شدند، می توانستند هوشمند باشند. آنها می توانستند بهترین روش محاسبه را بکار گیرند. آنها روشی تحلیلی را انتخاب می کردند که از آنچه به آنها داده شده است، بهتر باشد و در زمینه های دیگر هم قابلیتهای جدیدی می یافتند.
اگر من در صورت شما نگاه کنم ، فوراً متوجه می شوم که آن راقبلاً دیده ام. ( به عقیده دوستان ، بدترین مثال را انتخاب کرده ام. زیرا در انتها تشخیص می دهم که صورت شما مربوط به انسان است یا به یک سیب). هنوز ماشینی وجود ندارد که با این سرعت تصویری از صورت بگیرد و حتی بگوید که انسان است و یا همانی است که قبلاً دیده است. مگر اینکه دقیقاً یک تصویر باشد. ارگ صورت تغییر کرده است، اگر من نزدیکتر یا دورتر هستم، به ره جهت آن را تشخیص می دهم. کامپیوتر ساخت بشر، چنین توانایی را ندارد. عناصر موجود در جعبه ی استخوانی سر من بسیار بیشتر از عناصر عجیب کامپیوتر هستند. عناصر این جعبه میکروسکوپی هستند که من چیزی کوچکتر از مقیاس میکروسکوپی می خواهم.
کامپیوتری با چنین تواناییهای فوق العاده باید اندازه ی ارتش آمریکا باشد. از مضرات آن نیاز به مواد زیاد می باشد. ممکن است ژرمانیوم کافی برای ترانزیستورها در جهان وجود نداشته باشد، تامین نیروی گرمایی مصرفی ، TVA به اجرای کامپیوتر نیاز داشته باشد و اینکه کامپیوتر محدود به سرعت معینی باشد. به دلیل سایز بزرگ آن ، زمان برای فرستادن اطلاعات از یک مکان به مکانی دیگر نیاز است و فرستادن اطلاعات بدون جزئیات است؛ پس کوچک سازی آن الزامیست.
فضای زیادی برای نوع کوچک آن وجود دارد و هیچ قانون نقض کننده ی فیزیکی در رابطه با ساخت کوچکتر کامپیوترها وجود ندارد.

استفاده از تبخیر در جهت کوچک سازی مواد:
چگونه ما می توانیم چنین وسیله ای بسازیم؟ چه مراحل تولیدی را استفاده می کنیم؟ نکته ی قابل توجه ، اینست که از زمانیکه ما در باره ی قرار گرفتن اتمها در یک موقعیت منظم و معین تحقیق نمودیم، مسئله تبخیر مواد قابل تامل شده است. بدین صورت که ابتدا خشک کردن ماده, سپس قرار گرفتن ماده ی نارسانا بر روی قسمت دیگر آن سیم ؛ و این مراحل همچنان ادامه می یابد تا زمانیکه یک واحد از ماده در اختیار شما قرار می گیرد. برای نمونه می توان به مارپیچ ها ، ترانزیستورها و متراکم کننده ها و مانند آنها اشاره نمود که تا حد زیادی ابعاد آن را کوچک می سازند.
چرا ما نمی توانیم این کامپیوترهای کوچک را شبیه به کامپیوترهای بزرگ تولید نماییم؟ چرا ما نمی توانیم سوراخها را ایجاد کرده و اشیاء را ببریم و آنها را لحیم کنیم؟ یا اشیاء را از خارج منگنه نماییم و حالتهای مختلف آنها را در سطوح بسیار کوچک قالب بزنیم؟ چه محدودیتهایی برای کوچک بودن یک شی ء باید وجود داشته باشد، قبل از آنکه ساخت قالب بزرگ آن صورت پذیرد؟ چند بار پیش آمده که شما روی یک شی ء کوچک مانند ساعت مچی همسرتان کار می کرده اید و با خود گفته اید: " کاش من می توانستم فقط یک مورچه برای این کار تربیت کنم" . آنچه من تمایل دارم پیشنهاد کنم ، امکان تربیت یک مورچه یا یک کرم ریز برای انجام آن کار است، وسایلی که کوچک می باشند در حالیکه متحرکند و می توانند مفید یا غیر مفید باشند. در حالیکه من فکر می کنم مطمئناً ساختار جالبی دارند.

1