دانشمندان با تحقیق در مقیاسی کوچک که یک میلیون بار کوچکتر از سر سوزن است میتوانند خواص ماده را تغییر دهند به گونه یی که متفاوت با اجسام بزرگ و معمولی رفتار کند. در این قلمرو، اتمها و ذرات رفتاری غیرمتعارف را از خود به نمایش میگذارند. تحقیق در قلمرو نانو تکنولوژی از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات به دست آمد.
نانوتکنولوژی اکنون در حافظه فلاش ، تراشه رایانه ، ساخت روکش ها، انواع جدید سنجشگر ها و بخصوص در حوزه پزشکی کاربرد یافته است.انتظار می رود تا پنج سال آینده ، استفاده از باتری هایی که عمر کوتاهی دارند منسوخ شود و تا10 سال آینده نحوه انجام آزمایشهای پزشکی متحول میشود.همچنین پیش بینی شده است که پنج سال آینده دستگاه پخش موسیقی آی پاد IPOD با10 برابر ظرفیت کنونی جزو وسایل معمولی و عادی خواهد بود و همچنین در آینده یی نه چندان دور، یک «ترابیت» از داده ها که معادل10 ساعت تصاویر ویدیویی غیرفشرده با کیفیت بالا است، در فضایی به اندازه یک تمبر پستی قابل ذخیره میشود.
دانشمندان با بهره گیری از این دانش میتوانند با استفاده از موادی که از مواد طبیعی مقاومترند، انواع جدیدی از ابزارهای نانو بسازند. مواد نانو بخاطر نحوه خاص آرایش اتمها، از خواص الکتریکی و نوری غیر متعارفی برخوردارند. بطور مثال محققان پارچه یی ساخته اند که از طریق الکترونیکی تغییر رنگ میدهد یا یونیفورم ارتشی در معرض نور فرابنفش تغییر شکل پیدا میکند، اما مهمترین پیشرفتهای نانوتکنولوژی در حوزه پزشکی به دست آمده است. نانوپزشکی امکان تشخیص زودتر و بهتر بیماری و دارو درمانی هدفمند و دقیق تر را میسر میسازد و امکان درمان سفارشی یعنی درمان مناسب برای هر شخص نیز با این شیوه وجود دارد. امید است نانوتکنولوژی به شکل ورقه های انعطاف پذیر حاوی الکترودهای مینیاتوری نتیجه عمل ایمپلنت های عصبی، حلزون گوش و شبکیه چشم را بهبود بخشد.
با استفاده از موادی که از خواص نانوذرات بهره گرفته، نوعی چسب تراشه ساخته شده که میتواند گرما را از درون پردازشگر رایانه به بیرون منتقل کند.
دیودهای ارگانیک آلی - ورقه های نازکی که نور را به الکتریسیته تبدیل میکنند، لایه های نازک و شفاف محافظ پنجره ها که در برابر خش و خراش مقاومند و به صورت خودکار با دریافت پرتو ماورای بنفش خورشید، خود را تمیز میکند، است. همچنین پارچه هایی که لکه ها و چربیها را به خود نمیگیرند و به صورت خودکار حرارت خود را تنظیم میکنند، حاصل به کارگیری نانوتکنولوژی است. لباسهای هوشمندی که ضربان قلب و درجه حرارت بدن افراد را اندازه گیری میکنند، لوله های بسیار سبک و مقاوم برای کاربردهای مختلف، مفاصل مخصوص لگن خاصره ساخته شده از مواد سازگار با بدن، رنگ های ضدخوردگی و مقاوم در برابر پوسته پوسته شدن، شیشه هایی که به صورت خودکار رنگ خود را با تغییر حرارت تغییر میدهند و نور محیط را تنظیم میکنند جزو این دسته هستند. دستگاههای کوچک قابل کارگذاری در بدن( ایمپلنت) هم از جمله تولیدات فناوری نانو محسوب میشود. با استفاده از فناوری نانو پارچه هایی تولید کردند که با یک بار تکاندن آنها میتوان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و چین و چروک آنها را از بین برد. با همین یک بار تکان همه گرد و خاکی که به این پارچه ها جذب شده اند نیز برطرف میشود. با استفاده از این مواد، نوارهای زخمبندی هوشمندی تهیه شده است که به محض مشاهده نخستین علایم عفونت در مقیاس مولکولی، پزشکان را آگاه میسازد. از همین نوع مواد همچنین لیوانهایی تولید شده که خودبه خود تمیز میشوند. همچنین لنزها و عدسیهای عینک ساخته شده از جنس مواد نانو ضدخش هستند و یک گروه از محققان تا آنجا پیش رفته اند که میخواهند با مواد نانو پوششهای مناسبی تولید کنند که سلولهای حاوی ویروسهای خطرناک نظیر ویروس ایدز را دربرگرفته و مانع از خروج آنها میشود.
از ابزارهای نانو همچنین میتوان برای عرضه موثرتر داروها به بدن استفاده کرد. در واقع، محققان با انجام آزمایشی دریافتند کارایی حمله به سلولهای سرطانی با استفاده از ذرات نانو،100 برابر افزایش مییابد.
گروهی از محققان نانوتکنولوژی بر این باورند که میتوان بدون آسیب رساندن به سلولهای حیاتی، به کاوش و تحقیق در درون آنها پرداخت. در واقع، شیوه های کنونی برای بررسی سلولها بسیار ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در درون سلول اتفاق میافتد مجبورند سلولها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم آن از بین میرود. گروه دیگری از دانشمندان نیز دستگاهی را در دست ساخت دارند که با استفاده از ذرات طلا میتواند پروتیینهای معینی را فعال یا غیرفعال کند. یک گروه از محققان در دانشگاه میشیگان نیز توانسته اند سنجشگر خاصی را تکمیل کنند که قادر است حرکت اتمهای روی را در درون سلولها دنبال کند و به دانشمندان در تشخیص نقایص زیست عصبی کمک نماید.
بیش از130 فراورده نانو در حال حاضر در بازار امریکا وجود دارد و در حال حاضر، بیش از450 شرکت تحقیقاتی تجاری در سراسر جهان و270 دانشگاه در اروپا، امریکا و ژاپن سرگرم انجام تحقیقات در عرصه نانو تکنولوژی هستند.
لشکر نانو موتورهای آینده
نانوتکنولوژی علم تولید اتم به اتم و مولکول به مولکول اشیای کوچک است. واژه نانوتکنولوژی از پیشوند یونانی نانو گرفته شده است. در گفتار علمی مدرن یک نانومتر معادل یک میلیاردم متر است، در حدود مجموع قطر ده اتم که کنار هم چیده شده باشند. امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman)، برنده جایزه نوبل فیزیک، مطرح شد. وی طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیز ها را رد نمی کند و می توان با استفاده از ماشین های کوچک ماشین هایی به مراتب کوچک تر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همین عبارت های افسانه وار فاینمن من راهگشای یکی از جذاب ترین زمینه های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روبوت هایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانوماشین هایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند ، هر دانشمندی را به وجد می آورد. در رویای برخی دانشمندانی این روبوت ها یا ماشین های مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی درمی آیند. شاید در آینده ای نه چندان دور بتوانید به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر، تختخوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید.
محققان دانشگاه برکلی کالیفرنیا در شماره جولای 2003 مجله نیچر شاهکار خود یعنی ساخت کوچک ترین موتور جهان را گزارش کردند. اما این اختراع آنها را با این پرسش مواجه کرد که با این موتور کوچک چه می شود کرد؟ این موتور با روتوری از جنس طلا که روی شفتی از نانوتیوب کربن (نانوتیوب ها ساختار هایی شبیه نی هستند که از یک ورقه بدون درز گرافیت با ضخامت تنها یک مولکول تشکیل شده اند. این ساختار ها به خاطر ویژگی های بی همتایشان توجه دانشمندان را به شدت جلب کرده اند. برای مثال نانوتیوب ها 100 برابر قوی تر از فولاد هستند.) سوار می شود و با طول 500 نانومتر یعنی 300 بار کوچک تر از قطر موی انسان، کوچک ترین موتور سنتزی است که تاکنون ساخته شده است. کوچکی این موتور به حدی است که می توان آن را روی یک ویروس قرار داد و برای دیدن حرکت اش نیازمند میکروسکوپ کاوش الکترونیکی هستید. به گفته آلکس زتل (A.Zettl) ، فیزیکدان دانشگاه برکلی که تیم تحت هدایت او این نانوموتور جدید را ساخت، «هنوز طبیعت اندکی جلوتر از ما است. در واقع موتورهای زیست شناختی وجود دارند که هم اندازه یا کمی کوچک تر از این موتور هستند، اما ما درکار پیشی گرفتن از آنها هستیم.»
نانوتکنولوژی هنوز از جنس علمی تخیلی است. در واقع هیچ کسی انتظار ندارد حتی با وجود اختراع نانوموتور به زودی لشکر روبوت های مونتاژکن از هیچ آزمایشگاهی خارج شوند یا ماشین های بسیار کوچکی که از اتم ها ساخته شده اند و می توانند داخل بدن انسان حرکت کنند موجب درمان در سطوح اتمی یا مولکولی شوند. اما در اذهان عمومی و برخی از دانشمندان این نگرانی موج می زند که ممکن است نانوتکنولوژی از کنترل مخلوقاتش عاجز بماند و آنها به طور بی پایانی تکثیر یابند و پایان حیات خاکی را رقم بزنند.
