پنج کاربرد فناوری نانو که زندگی بشر را دگرگون خواهد کرد

کاربرد فناوری نانو در دنیای آینده بسیار بیشتر از حد تصورات ماست. در حالی که همه نگاه‌ها به سوی فضای مجازی و فناوری‌های در حال توسعه در این زمینه است، در جایی دیگر دانشمندان به شدت در حال کار روی فناوری هستند که می‌تواند زندگی انسان را ۱۸۰ درجه دگرگون کند. بدون شک این دگرگونی در آینده ای نه چندان دور در همه حوزه‌های زندگی بشر روی خواهد داد. از کشاورزی و پزشکی گرفته تا خانه‌داری و ورزش کردن، همه و همه تحت تأثیر فناوری نانو قرار خواهند گرفت. مطمئناً رشد فزاینده پروژه‌هایی که کاربرد فناوری نانو در آن‌ها لحاظ شده در سال‌های آینده به تغییرات زیادی در دنیا منجر خواهد شد.

در همین رابطه، مرکز آمریکایی مطالعات بازار در یکی از گزارش‌های خود می‌گوید کاربرد فناوری نانو در
صنعت رشد عظیمی در آینده خواهد داشت. خبرگزاری بی‌بی‌سی نیز پیش‌بینی می‌کند که درآمد بازار جهانی فناوری نانو در سال ۲۰۱۹ به ۶۴٫۲ میلیارد دلار برسد. همه این‌ها نشان دهنده توجه جامعه جهانی به این فناوری فوق پیشرفته است. براساس گزارش بودجه سال ۲۰۱۹ کاخ سفید، آمریکا ۱٫۴ میلیارد دلار برای تحقیقات و توسعه در زمینه فناوری نانو در نظر گرفته‌است. با استفاده از این بودجه دولت آمریکا به سرمایه‌گذاری در تحقیقات پایه فناوری نانو و انتقال این فناوری تا دست یافتن به دستاوردهای جدیدی در همه عرصه‌ها ادامه می‌دهد.

فناوری نانو چیست؟

فناوری نانو رشته‌ای از دانش است که به مطالعه مواد در اندازه نانو (۱ تا ۱۰۰ نانومتر) می‌پردازد. نانومتر یک واحد اندازه‌گیری است برابر با یک میلیاردم متر. تمامی موجودات و اشیائی که اندازه آن‌ها در حد ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است نانومقیاس خوانده می‌شود. در این مقیاس ویژگی‌های ماده تغییر می‌کند. بررسی‌های دانشمندان مشخص کرده‌است که یک ماده در اندازه نانو خواص بسیار متفاوتی با ذرات بزرگتر از خود دارد. تغییر شفافیت، تغییر رنگ، خواص مکانیکی، خواص مغناطیسی، واکنش پذیری مواد و ده‌ها خاصیت فیزیکی و شیمیایی دیگر هر ماده ای در این مقیاس تغییر می‌کند.

در فناوری نانو موادی در مقیاس نانو را با هم ترکیب می‌کنند تا دانه‌های بزرگتری بوجود آید. این ماده جدید خواص و ویژگی‌هایی را دارد که نمی‌توان مشابه آن را در طبیعت یافت. در نتیجه دانشمندان در هر رشته با دستکاری در ذراتی کوچکتر از اتم، موادی را تولید می‌کنند که دارای ویژگی‌های مورد نیازشان باشد. این امر موجب گسترش کاربرد فناوری نانو در اکثر زمینه‌های علم شده‌است.

پنج کاربرد فناوری نانو

در ادامه کاربرد فناوری نانو در پنج حوزه مهمی که امروزه در حال تجربه تغییرات بزرگی هستند را بررسی می‌کنیم.

مواد

یکی از اولین کاربرد فناوری نانو استفاده از آن برای تولید موادی بهتر بود. از پارچه و شیشه گرفته تا عایق‌های مختلف و مصالح ساختمانی همه و همه با ورود فناوری نانو به شکل غیرقابل باوری مطابق نیازهای انسان ارتقا یافتند. دانشمندان با بهره‌گیری از فناوری نانو موادی مقاوم تر، سبک‌تر، تحمل پذیرتر، واکنش پذیرتر یا با رسانایی الکتریکی بهتری تولید می‌کنند.

با استفاده از فناوری نانو می‌توان قدرت جذب و پوشش دهی مواد بهداشتی و آرایشی را بالا برد. همچنین می‌توان پارچه‌ها و الیافی تولید کرد که در مقابل رشد قارچ‌ها، باکتری‌ها و همچنین چروک شدن مقاوم باشد. به عنوان مثال، شرکت کانادایی نانو وان متریالز در حال توسعهٔ نوعی فناوری نانو می‌باشد تا مواد پیشرفته ارزانی را برای تولید باتری‌هایی با عمر بالا برای لوازم الکترونیک تولید کند. همچنین محققان موفق شده‌اند با استفاده از فناوری نانو باتری جدیدی برای تلفن‌های همراه بسازند که تنها در ۳۰ ثانیه شارژ کامل می‌شود.

پزشکی

فناوری نانو در همه بخش‌های پزشکی از جمله پیشگیری، تشخیص، درمان و داروسازی کاربرد دارد. کاربردهای اثبات شده و آزمایشگاهی فناوری نانو در پزشکی شامل حوزه‌های آزمایش‌های تشخیصی، شیمی درمانی، پمپ‌های انسولین، تزریق‌های بدون سوزن، فعالیت‌های کمکی در بخش شنوایی، سنسورهای مختلف پزشکی و سیستم تحویل دارو در بافت‌های بدن هستند. به عنوام مثال تاکنون هزاران نوع دارو و سیستم تحویل دارو در بدن به ثبت رسیده‌اند که در آن‌ها از فناوری نانو استفاده شده‌است. به‌طور قطع در آینده ای نزدیک کاربرد فناوری نانو در پزشکی همانند بخش تحویل دارو به بافت‌های بدن یا تصویربرداری‌های بسیار پیشرفته، انقلابی عظیم در علم پزشکی ایجاد نماید.

تغذیه

کاربرد فناوری نانو تأثیر بسیار مهمی بر آینده غذایی مردم جهان ایفا می‌کند. یکی از مهمترین کاربردهای فناوری نانو در بخش تغذیه به محصولات دستکاری شده ژنتیکی یا تراریخته (GMO) بر می‌گردد. محصولات تراریخته مواد غذایی هستند که ساختار ژنتیکی آنها دستکاری شده‌است. در تولیدات محصولات تراریخته دانشمندان با استفاده از فناوری نانو می‌توانند غلات و گندم مقاوم در برابر کم‌آبی و آفت یا میوه ای که خواص شیر هم در آن باشد تولید کنند. همچنین از فناوری نانو برای بهبود بخشیدن به طعم غذا، مدت زمان نگهداری آن یا محافظت از غذا در برابر انگل‌ها و میکروب‌ها استفاده می‌شود.

الکترونیک

شاید بیشترین تأثیر فناوری نانو در حوزه الکترونیک و ساخت تجهیزات الکترونیکی باشد. با ورود فناوری نانو به این حوزه مرزهای دانش جابجا شد بدین صورت که همه چیز در دنیای صنایع الکترونیک کوچک‌تر، سریع تر، قدرتمندتر و بهتر گردید. با استفاده از این فناوری چگالی جریان ترانریستورها در حال افزایش است. حتی مدارهای الکتریکی نیز هر روز در حال کوچک‌تر شدن هستند. همه این‌ها با کاربرد فناوری نانو امکان‌پذیر شده‌است. در همین رابطه شرکت آمریکایی آی بی ام در حال کار روی چیپستی است که از ترانزیستورهای هفت نانومتری بهره می‌برد. چیپست‌هایی که از چیپست‌های ۱۴ نانومتری اینتل هم کوچکتر است.

انرژی

کاربرد فناوری نانو در زمینه انرژی هم در بخش ذخیره انرژی نتیجه داده‌است و هم در بخش استخراج نفت و گاز. به عنوان مثال، شرکت کانادایی پیروجنسیس با استفاده از فناوری نانو به شرکت‌های نفتی و گازی کمک می‌کند تا عملیات استخراج خود را با بازدهی بسیار بالاتری انجام دهند. فناوری نانو همچنین در بخش انرژی تجدیدشونده هم به کار رفته‌است. مثلاً با استفاده از فناوری نانو سلول‌های خورشیدی ساخته شده‌اند که نور بیشتری را جذب می‌کند. شرکت ناتکور هم در همین زمینه مواد ارزان قیمتی تولید کرده‌است که می‌تواند جایگزین ماده گران‌قیمت نقره در تولید سلول‌های خورشیدی شود. دانشمندان چینی نیز با استفاده از ذرات نانو موفق شدند استخراج نفت از چاه‌های قدیمی را تا ۵۰ درصد افزایش دهند.