فناوری نانو

نانو ذرات طلا در تشخیص و درمان سرطان از نانو ذراتی مانند نانو برنج می توان برای متمرکز نمودن نور بر نقطه ی کوچکی از فضا استفاده نمود. فعالیت محققین دانشگاه رایس براین ذرات متمرکز شده است به طوری که در حال حاضر قصد دارند از خاصیت این نانو ذرات برای بهبود عملکرد میکروسکوپ ها استفاده نمایند. محققین در تحقیقات اخیر موفق به کشف راهی مؤثرتر و مطمئن تر برای تشخیص و نابود کردن سلول های سرطانی شده اند. نتایج تحقیقات اخیر این گروه نشان داده است که با تغییر شکل نانو کره های طلا به نانو لوله های سیلندری شکل می توان تومورهای بدخیمی که در بخش های عمیق تر پوست قرار دارند همانند وضعیتی که در سرطان سینه مشاهده می شود را تشخیص داد و به طور انتخابی، پرتوی از لیزر که قدرت آن نصف پرتوهای به کار رفته قبلی است بدون تخریب سلول های سالم سلول های ، بدخیم را از بین برد. وقتی سلول های سرطانی به طلا متصل شد نور را منعکس کرده و به راحتی از سلول های سالم تشخیص داده می شود. نانو ذرات طلا پرتو لیزر را نیز بسیار راحت جذب می نماید و به این ترتیب سلول های بدخیم روکش داده شده با این ذرات به راحتی از بین می روند. اخیراً این محققین دریافتند که با تغییر شکل نانو ذرات طلا از کره به میله ای شکل می توان از طیف نوری با فرکانس پایین تری استفاده کرد. در روش اخیر می توان تومورهای عمقی را که با لیزر مرئی قابل تشخیص نبودند مشخص کرد.

مضررات فناوري نانو هر چند كه گفته مى شود نانوفناورى قابليت توليد و كاربرد فناورى هاى تميزتر را دارا است؛ اما در كاربرد نانومواد يا ريزمواد بايد احتياط لازم را به عمل آورد. مطالعات نشان مى دهد افرادى كه در معرض انتشار نانومواد قرار دارند ممكن است به عارضه هايى دچار شوند و همچنين تخليه نانوذرات به آب نيز سبب آلودگى هاى سمى زيست محيطى مى شود. در اين نوشتار جهت آشنايى بيشتر خوانندگان گرامى با ساير جنبه هاى علم و فناورى رو به رشد نانو يكى از كامل ترين و جديدترين مطالعاتى كه در زمينه خطرات نانوذرات انجام شده و هم اكنون در مجله Journal of Cleaner Production زير چاپ است؛ به صورت خلاصه ترجمه و ارائه شده است.
• • •
ويژگى بارز نانوفناورى استفاده آن از ذرات بسيار كوچكى است كه حداقل يكى از ابعاد آنها كمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد. گفته شده است كه نانوفناورى مى تواند مواد زائد و آلودگى ها را از محيط حذف كند حتى مى تواند به طور فزاينده اى از مصرف و هدر رفتن منابع جلوگيرى كند كه اين خود مى تواند سبب شود قيمت تمام شده بسيارى از محصولات و فرآيندها كاهش يابد. از سوى ديگر نانوفناورى اين قابليت را دارد كه با فراهم آوردن امكان انتخاب گرى بالا در واكنش هاى شيميايى، بهره ورى در مصرف انرژى و كاهش توليد مواد زائد را موجب شود. با اين وجود مطالعات نشان مى دهد كه اين فناورى نوظهور آنچنان كه گفته مى شود بى خطر نيست. اصولاً ما با سه دسته نانومواد سروكار داريم. دسته اول كه مهم ترين و قديمى ترين آنها كربن سياه يا كربن بلاك است كه در ساختن لاستيك و نيز در صنايع چاپ به كار مى رود. كاربردهاى جديد اين نانوماده در صنايع ديگرى چون صنايع پوششى، نساجى، سراميك، شيشه و… گزارش شده است. تنها افرادى كه در اين صنايع كار مى كنند مى توانند در معرض اين دسته از نانومواد قرار بگيرند. دسته دوم شامل نانوذراتى است كه در مواد دارويى و آرايشى بهداشتى به كار مى روند كه بالنسبه عموم افراد ممكن است از آنها استفاده كنند. دسته سوم نانوذراتى هستند كه به صورت ناخواسته به عنوان محصول فرعى بعضى از فرآيندها- مانند سوختن سوخت هاى ديزلى، گداختن فلزات و حرارت دادن پليمرها توليد مى شوند، كه به اين دسته نانوذرات غيرتوليدى نيز گفته مى شود. امروزه بيشتر نانوذرات توليدى از اكسيدهاى فلزى، سيليكون و كربن ساخته مى شوند. بيشتر نانوذرات دارو رسان از چربى ها و ساختارهايى با پايه پلى اتيلن گليكول ساخته شده اند.
يكى از راه هاى ورود نانومواد به داخل بدن موجودات زنده استنشاق است. اين امر يكى از موضوعاتى بوده است كه بسيار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. مدارك معتبرى وجود دارد كه ثابت مى كند ذرات پايدار با اندازه كمتر از ۱۰۰ نانومتر پس از استنشاق مى توانند مسموميت اساسى ايجاد كنند. ذرات استنشاق شده تمايل زيادى به رسوب كردن در مجارى تنفسى و ريه ها دارند كه اين تمايل در افراد مبتلا به آسم و ساير عارضه هاى تنفسى بيشتر است. التهاب ريه كه از استنشاق نانوذرات حاصل مى شود در حيواناتى مانند موش مشاهده شده و اثر آن در حيوانات پير بيشتر است.
مطالعه اثر نانوذرات كربن و اكسيد تيتانيم با اندازه هاى بين ۲۲۰- ۱۲ نانومتر روى موش ها نشان داده است كه قدرت دفاعى را در شش هاى آنها پايين مى آورد. تماس مداوم و زياد با نانوذرات ممكن است سبب تصلب بافت ها شود. كار در مكان هايى كه در آنجا از كربن سياه استفاده مى شود به مرور زمان سبب بروز بيمارى هاى تنفسى از قبيل برونشيت و يا حتى سرطان ريه مى شود. اين بيمارى ها در حيواناتى كه در تماس دائم با نانوذرات بوده اند مشاهده شده است. شواهد زيادى وجود دارد كه نشان مى دهد سطح فعال و تعداد نانوذرات استنشاق شده در اثرات مخربى كه ايجاد مى كنند نقش تعيين كننده دارند. طبيعت شيميايى و بار الكتريكى نانوذرات نيز از ديگر عوامل تعيين كننده در ميزان خطرناك بودن آنها در صورت استنشاق است.
نانوذرات علاوه بر بيمارى هاى تنفسى كه ايجاد مى كنند، مى توانند بروز بيمارى هايى را در سيستم قلبى عروقى انسان ايجاد كنند. اثر مخرب اين ذرات روى سيستم قلبى حيوانات با آزمايشاتى كه انجام شده به اثبات رسيده است. اين بيمارى هاى قلبى ممكن است از تغيير در عملكرد شش ها نشات گرفته باشد و يا به نفوذ نانوذرات به بافت ريه مرتبط باشد. در مورد احتمال دوم شواهد نشان داده اند كه نانوذرات جامد توانايى جابه جا شدن در مخاط و بافت هاى تنفسى انسان و ساير پستانداران را دارا هستند. حضور نانوذرات استنشاقى در سيستم گردش خون و در كبد مشاهده شده است. از سوى ديگر مطالعات نشان داده كه تماس دائم و كامل با نانوذرات سبب ورود اين مواد به مغز حيوانات شده است. نفوذ نانوذرات كربنى به قسمت بويايى مغز موش از طريق عبور از مخاط بويايى و عصب بويايى به اثبات رسيده است.
در بعضى از موارد ممكن است اثر يك ماده ويژه اثر منفى نانوذرات را تشديد كند. به عنوان مثال حضور ذرات بزرگ نيكل در كنار نانوذرات اين ماده صدمات ريوى و التهاب آن را افزايش مى دهد. اين مطالعه نشان مى دهد كه نه تنها سطح ويژه نانوذرات نيكل در اثرات مخرب آن نقش دارد بلكه يون هاى نيكل نيز اثر مهمى در ايجاد مسموميت در سلول هاى موش دارند. سرطان ريه در انسان با در معرض نانوذرات نيكل قرار گرفتن ارتباط دارد. اين اثر در حضور مواد محلولى كه حاوى نيكل هستند بيشتر خود را مى نماياند. از ديگر موادى كه اثر تشديد كننده آنها روى فعاليت مخرب نانوذرات اثبات شده است مى توان آهن و دوده را نام برد.
يكى ديگر از راه هاى نفوذ نانوذرات به داخل بدن حيوانات و انسان، نفوذ از راه پوست است. اين مسئله در انسان اهميت بيشترى دارد زيرا در مواد حاجب نور خورشيد يا همان كرم هاى ضدآفتاب، از نانوذرات اكسيد تيتانيم و اكسيد روى استفاده مى شود. هم اينك مهم ترين استفاده از نانوذرات در مواد آرايشى بهداشتى استفاده از همين ذرات بسيار ريزاكسيدهاى فلزى است. مطالعات نشان داده است كه نانوذرات تشكيل دهنده اين مواد هشت ساعت پس از مصرف مى تواند از طريق غشاى سلول وارد سلول شود. اين مسئله در مورد خرگوش و موش به اثبات رسيده است. اين نانوذرات با ورود به درون سلول و انجام واكنش هاى كاتاليزشده نورى مى توانند سبب از بين رفتن اسيدهاى نوكلئيك و ساير اجزاى سلولى شوند. راه ديگر نفوذ پوستى نانوذرات به درون سلول هاى انسان از طريق نقل و انتقال و كار كردن با اين مواد در آزمايشگاه ها و صنايع است. مطالعات در مورد نفوذ نانولوله هاى كربنى به بدن كسانى كه در آزمايشگاه هاى مربوطه كار مى كنند مويد اين مسئله است. راه ديگر در معرض نانوذرات قرار گرفتن ورود آنها به زنجيره غذايى است كه منشاء آن آلودگى هاى زيست محيطى است.
اما يكى از آسان ترين و مهم ترين راه هاى ورود نانوذرات به درون بدن انسان استفاده از سيستم هاى دارورسان است.
تعداد زيادى از مواد نانو به عنوان تركيبات دارورسان مورد مطالعه قرار گرفته اند هم اينك استفاده از اين سيستم ها به عنوان يكى از كاربردهاى مهم نانوفناورى مطرح است. يك اثر جانبى معمول بعد از استفاده از اين مواد ايجاد حساسيت شديد است. از سوى ديگر هنگامى كه از نانوذرات تركيبات آلى فلزى يا پليمرى استفاده مى شود خطر تجزيه تركيبات وجود دارد كه مواد حاصل از اين تجزيه ممكن است اثرات زيان آورى را موجب شوند. به عنوان مثال تركيب پليمرى پلى آلكيل سيانو اكريلات كه در بعضى از داروها استفاده مى شود در صورت داشتن شاخه آلكيلى كوچك به راحتى تجزيه شده و مواد سمى توليد مى كند اما اين پليمر اگر حاوى شاخه هاى آلكيلى بزرگ باشد تجزيه شدن آن كمتر اتفاق مى افتد. استفاده از نانوذرات به جاى رنگ هاى فلورسنتى در تصويربردارى از سيستم هاى زنده از كاربردهاى جديد نانومواد است. يكى از موادى كه مطالعات زيادى در مورد آن انجام شده نيمه هادى نقاط كوانتومى است كه از كادميم و سلنيم ساخته شده است. اين ماده به خاطر آزاد شدن يون كادميم سميت زيادى از خود نشان مى دهد.
در پايان با توجه به مطالب فوق مى توان گفت كه خطر كلى نانوذرات به پايدارى آنها در مواد زيستى مرتبط است. نانوذراتى كه به راحتى به مواد با سميت كم تجزيه مى شوند نسبت به نانوذرات مقاوم در مقابل تجزيه زيستى از زيان آ ورى كمترى برخوردارند. شكل و طبيعت سطح نانوذرات در زيان آور بودن آن نقش مهمى دارد. با توجه به اين مطالعات و مشخص شدن اثرات جانبى منفى نانوذرات دارورسان، بايد در جهت رفع اين مشكل تدابيرى انديشيده شود و همچنين كاربرد اكسيد روى و اكسيد تيتانيم در مواد ضدآفتاب بايد مورد ارزيابى مجدد قرار گيرد.

عضو هيات علمى دانشگاه شهيد چمران اهواز
کانون دانش

آيا نانوتکنولوژي واقعي است؟

پيشگفتار

بحث بسيار مهمي اکنون در جمع محققين نانوتکنولوژي nanotechnology در جريان است. اين بحث به نام جدل درکسلر-اسماليDrexler-Smalley debate خوانده ميشود، و برروي موضوع اسمبلي مولوکوليmolecular assembly متمرکز است. اريک درکسلرEric Drexler بيست سال پيش نانوتکنولوژي را بنيانگذاري کرد، و رئيس هيئت مديره موسسه فورسايت است. ريچارد اسمالي از برندگان جايزه نوبل در شيمي و محقق نانوتکنولوژي در 10 سال گذشته بوده است، و بر روي امکانات کاربردي ننوتوب کربنيcarbon nanotubes کار کرده است.
جالب است که يکي از برجسته ترين نظريه پردازان عصر ما، که از شخصيت هاي دانش هوش مصنوعي است، يعني ري کورزويل Ray Kurzweil، اين جدل درکسلر-اسمالي را با دقت مورد خطاب قرار داده است. مقاله کورزويل شرح جز به جز تکنيکي اين جدل است، و او به شکل علمي نشان ميدهد که چرا مهم است که از ديدگاه درکسلر حمايت شود.
به نظر من، جدل درکسلر- اسمالي، اهميتي در فراسوي تعلقات عرصه هاي ويژه تحقيقاتي آن ها دارد، نظير بحث هاي مشابه 20 سال پيش در عرصه هوش مصنوعي، وقتيکه از سوئي مکارتيMcCarthy و مينسکيMinsky معتقد بودند هوش مصنوعي امکان پذير است، و از سوي ديگر، کساني نظير درايفوسDreyfus و سرلSearle، يا امکانAI را نفي ميکردند و يا آنرا خيلي ضعيف مي ديدند. من درباره منازعات هوش مصنوعي در جاي ديگر نوشته ام. بيست سال بعد يعني امروز، آشکار است که هوش مصنوعي امکان پذير است، اگرچه با هوش طبيعي يکي نيست، اما از بسياري جنبه ها، مثلأ براي کار کردن با مقادير زياد اطلاعات، از هوش طبيعي هم پرقدرت تر است. بنابراين واقعأ هوش مصنوعي است، و نه به مفهوم تحقير آميز کلمه. به همينگونه الماس مصنوعي ننوتک ميتواند يک آفرينش جديد باشد، حتي بهتر از اصل، چه از نظر زيبائي، چه از نظر دوام، و يا از لحاظ خواص ديگر.

آيا کشورهاي توسعه نيافته بايستي به اين موضوع فکر کنند؟

آنچه که در اين منازعات مهم است اين است که اگر مردم اين نظر را به پذيرند که خلق مجدد جهان غير ممکن است، آنچه که مخالفين نانوتکنولوژي تبليغ ميکنند، ممکن است که ما يک فرصت تاريخي را از دست بدهيم، فرصتي که ميتواند از انقلاب کامپيوتري 20 سال گذشته نيز مهمتر باشد. ممکن است به پرسيد که اين جدل چه اهميتي براي کشورهاي توسعه نيافته نظير ايران دارد، و اينکه چرا روشنفکران ايراني بايستي اصلأ نگران اين موضوع بوده و در اين رابطه به خود زحمت دهند؟ همانگونه که سالها پيش، براي بسيارنياز ورود به منازعات هوش مصنوعي و جامعه فراصنعتي مايه شگفتي بود، وقتي که حتي جامعه صنعتي نيز به سختي در ايران توسعه يافته است. اما امروز، همه به اهميت کامپيوتر، اينترنت و اقتصاد گلوبال براي ايران اذعان دارند، و اينکه چرا موضوعاتي نظير ملحق شدن به سازمان جهاني تجارتWTO اهميت بسيار زيادي براي ايران حال و اينده ايران دارد، وحتي بسياري از روشنفکران ايران هم اکنون در اين تلاش ها فعال هستند.
به همينگونه نانوتکنولوژي ميتواند مهمترين تکنولوژي اي باشد که حتي سلول هاي سوختيfuel cells تازه خلق کند، و به عصر نفت پايان دهد، و نه تنها بر اقتصاد کشورهاي توليد کننده نفت نظير ايران، تأثير جدي بگذارد، بلکه کل توليد صنعتي در سطح جهاني، که بر توليد انرژي استوار است را دگرگون کند، و تأثير جدي بر فقر و ثروت در هر نقطه جهان بگذارد.
و هيچ دليلي ندارد که دانشمندان کشوري نظير ايران در توسعه نانوتکنولوژي شرکت نکنند، وقتيکه اين تکنولوژي نه تنها برروي کشورهاي توسعه يافته، بلکه برروي بازده توليد جهاني در فراسوي يک مقياس بزرگ order of magnitude تأثير گذار است.
آنجه در بالا ذکر کردم دليل آن است که چرا بنظر من، دنبال کردن جدل درکسلر-اسمالي، براي روشنفکران ايران مهم است.

اسمبلي مولوکوليMolecular Assembly چيست؟

اولين بروسه هاي توليدي مانوفاکتور در پايان قرون وسطي در اروپاي اواخر سالهاي 1500 شکل گرفتند. اين توليد عبارت بود از ساختن اشيأ از مواد اوليه با دست يا با ماشين آلات به طور سيستماتيک همراه تقسيم کار. سپس اختراع ماشين بخار در قرن هجدهم، ماشين آلات متحرک را بوجود اورد، که با نيروي مهار شده توسط اين موتور ها به حرکت در ميآمدند. مانوفاکتور به کارخانه توسعه يافت، و بدينگونه سيماي کره زمين طي دويست سال بعد از آن، کاملأ دگرگون شد.
امروز نانوتکنولوژي درباره اسمبلي مولوکولي است، که نوع مينياتوري مانوفاکتور است، و ميتواند اساسأ دنيا را از نوبيآفريند، آنهم با بازدهي بهتر، و نتيجه آن نه تنها ميتواند به وابستگي به مواد خام طبيعي پايان دهد، بلکه ممکن است توسعه صنعتي را کامل کند. آنگونه که دنيل بل بخوبي نشان داده، جامعه صنعتي اساسأ عصر انرژي تمدن بشر بود، توليدي با ماشين آلات متحرک که از انرژي مهار شده استفاده ميکردند.
در نتيجه نانوتکنولوژي ميتواند بطور موفقيت آميزي مابقي توليد کشاورزي و صنعتي را کامل کند، و نه تنها از طريق حل مسأله انرژي، بلکه همچنين، از طريق افزودن هوش به موضوعات اين تمدن هاي بشري. به طور خلاصه ميتواند به تمام فعاليت هاي توليدي که در شيوه هاي توليد ماقبل صنعتي هستند کمک کند که به توليد هوشمند فراصنعتي برسند، هم آنگونه که برنامه هاي کامپيوتري هوشمند در توليدات تکنولوژي نوينhigh tech امروز به کار برده ميشوند. يعني پس از توسعه ننوتک، اينگونه توليدات هوشمند براي همه فعاليت هاي توليدي به کار خواهند رفت.
عبارات زير آنگونه ايست که کورزويل استفاده از هوش را در ننوتک توضيح ميدهد، با استفاده از اصطلاح نرم افزار به معني وسيع کلمه:
“هرچند پيکربندي هايconfigurations بسياري پيشنهاد شده، يک اسمبلر نوعيtypical assembler، به صورت يک واحد روي ميزي توصيف شده، که ميتواند هر محصولي که از نظر فيزيکي ممکن، و ما برايش توصيف ترم افزاري داشته باشيم را، توليد کند. محصولات ميتوانند از کامپيوتر باشند تا لباس، آثار هنري باشند تا غذاي پخته شده. محصولات بزرگتر، نظير اثاثيه، ماشين، و حتي خانه نيز ميتوانند به صورت قايسيmodular ساخته شوند، يا از طريق ساختن اسمبلرهاي بزرگتر. آنچه که از اهميت ويژه برخوردار است اسمبلري است که که ميتواند کپي خود را خلق کند. هزينه افزوده براي ساختن هر محصول فيزيکي، که شامل هزينه خود اسمبلر هم ميشود، چند پنيpennies براي هر پوند خواهد بود، اساسأ قيمت مواد خام آن. البته هزينه واقعي در ارزش اطلاعاتي خواهد بود که هر محصول را توصيف ميکند ، يعني نرم افزاري که پروسه اسمبلي را کنترل ميکند. در نتيجه هر چيز با ارزش در جهان، از جمله خود اشيأ فيزيکي، اساسأ از اطلاعات تشکيل ميشوند. ما ازامروز از چنين شرايطي چندان دور نيستيم، چرا که “محتوي اطلاعاتي” محصولات بطور سريعي به خط مجانب صد درصد ارزش آنها مماس ميشود.” ري کورز.يل-جدل درکسلر-اسمالي درباره اسمبلر مولوکولي، 3 دسامبر، 2003]
عبارات بالا بيان اصل آنچيزي است که در پاراديم ننوتک براي دنيا اهميت دارد. اگر نيوتون قوانين حرکت را توصيف کرد، و در پي آن، لاپلاس بحث ميکرد که اگر شرايط اوليه جهان را داشته باشيم، با دانش قوانين نيوتون، ميتوان جهان در هر لحظه را پيش بيني کرد، ما نيز در اينجا شاهد آنيم که علم در 300 سال گذشته توصيف ساختمان اشيأ را انجام داده، و آن به اين معني است که ميشود، آنگونه که در همانجا کورزويل از سخنراني تاريخي 1959 فيزيک دان معروف فينمنFeynman نقل ميکند، در نهايت تمام طبيعت را مصنوعأ از نو “اتم به اتم” ساخت.

چرا نوآفريني مصنوعي مهم است؟

چه اهميتي دارد که ما آب را از دو اتم هيدرژن و يک اتم اکسيژن بسازيم؟ براي آنکه اگر مولکولهاي آب را اينگونه بسازيم، شبيه يک اسمبلي توليدي است، و ميتواند تريليون و تريليون بار ساخته شود، يعني انگونه که فينمنFeyman اشاره ميکند، اشيأ اتم به اتم ميتوانند “مانور” داده شوند، و مواد در نتيجه ميتوانند کارآراتر شوند، و با خواص دلخواه توليد شوند. بيشتر آنکه در مواردي که کمبود يا خطرات مخيط زيستي وجود دارد، مثلأ مورد نفت در دنياي کنوني، که وابستگي به سوخت فسيل از نظر محيط زيستي کشنده است، ننوتک ميتواند يک الترناتيو پاکيزه در مقياس اقتصادي موثر، ارائه کند.
همچنين اينگونه پروسه هاي مصنوعي ننوتک ميتوانند بسياري از اشتباهات که در پروسه هاي طبيعي هستند را اجتناب کنند، همانگونه که کامپيوتر در مقايسه با انسان، براي پروسه کردن مقاديرزياد اطلاعات، کمتر اشتباه ميکند. اين موضوع در پروسه هاي بيولوژيک مهم است، زمانيکه امراضي نظير سرطان نتيجه اشتباهات در عملکرد سلولها در پروسه هاي طبيعي هستند.
آيا تمام اين پيشرفت ها ميتوانند خطرات و مسائلي را هم باعث شوند؟ البته! کورزويل مثال خوبي از شبکه هاي کامپيوتري و ويروس ها ميزند که از طريق اين شبکه ها پخش ميشوند، و اشاره ميکند که ما امروز حاضر نيستيم کامپيوتر و اينترنت را به خاطر ويروس به دور بريزيم ، و به جاي بازگشت به عقب، ما دفاع در برابر ويروس را بوجود مياوريم.
البته مسدله اصلي منقديني نظير اسمالي خطرات نيستند. خطراتي نظير مسائل مکانيسم هاي خود سازself-replicating. چرا که همانگونه که همه ميدانيم خود سيستمهاي خودسازطبيعت، نظير سلولهاي انسان، مسأله کپي هاي غلط را به کرات نشان ميدهند، که دليل امراضي نظير سرطان است. و نه تنهاسرطان، بلکه تمام پروسه سالخوردگي و امراضي نظير الزايمرAlzheimers نتيجه اشتباهات سلولهاي خود ساز طبيعت هستند. بنابراين کنترل در سيستمهاي خود ساز مصنوعي ميتوانند حتي براي حل اينگونه مسائل هم به کار روند.
به عبارت ديگر، خطرات بالا موضوع اصلي منقديني نظير اسمالي نيست. اصل بحث آنها همانند درايفوسDreyfus و بحثهاي شطرنج وي، در زمان آغازغرصه دانش هوش مصنوعيAI، است، يعني آنها بحث ميکنند که اسمبلر مولوکولي غير ممکن است، با اشاره به موضوعاتي نظير انگشتان چاق در ننوتک، که اساسأ معني اش اين است که دست روباطي که براي وصل کردن اتمها بکار ميرود، وقتي به اندازه هاي کوانتومي تزديک شويم، بخاطر تأثيرات کوانتومي عدم تعين، نميتواند آزادانه حرکت کند. اما همانگونه که کورزويل به نحو احسنت نشان ميدهد، اندازه هاي ننوتک به مراتب از اندازه هاي کوانتومي که در انها اين عدم تعين ها معني ميدهند، بزرگتر هستند، و حتي اگر چنين فاکتورهائي هم وارد شوند، و مشکل ايجاد کنند، آنها مسائلي براي حل کردن هستند، و نه براي دلسرد شدن از امکان ننوتک.

نتيجه گيري

اساسأ دانشمندان در 300 سال گذشته، دنيا را با فرمولهاي مختلف توصيف کرده اند، و اگر ژنتيک يکي از علومي بوده است که از دانش براي نوآفريني بخشي از واقعيت طبيعي با کنترل قادر شده است، ننوتک ميتواند همه جهان را از نو به شکل هوشمندانه خلق کند، و ميتواند محيطي براي ابزارهاي هوشمند خلق کند که در ارتباط متقابل موثر با دنياي فيزيکي قرار گيرند، و طبيعت را به واقعيت ثروت زا براي نسل بشر مبدل کنند، و در عين حال به ما کمک کنند که به فراسوي محدوديت هاي بيولوژيک خود برويم، و با مسائلي نظير سرطان به طور موثر دست و پنجه نرم کنيم. در اين عرصه فرصت هاي بسياري براي بشريت نهفته است، و ترک اين عرصه دانش ميتواند به هر ملت و کل جهان لطمه زده و توسعه جامعه قراصنعتي در سطح جهاني را کند کند.
به طور خلاصه، نانوتکنولوژي به تاثير ابزار هوشمند برروي زندگي بشر و جهان گره خورده،و مشترکأ پتانسيل هاي عظيم فراروي بشريت و جهان را ترسيم ميکنند.

نويسنده: سام قندچي
منبع: http://www.iranscope.com
کانون دانش

سازه نفتي با استفاده از نانوکربنها .
دکتر حاتمي مجري طرح در گفتگو با مهر ، بهسازي، سبک سازي و مقاوم سازي سکوها و پالايشگاههاي نفتي را از بخشهاي استراتژيک صنعت نفت نام برد و گفت: محققان با استفاده از فناوري نانو و مواد کامپوزيتي درصدد توليد مصالح سبک، ارزان و مقاوم هستند تا با استفاده از اين مصالح، سازه هاي نفتي مقاوم توليد کنند.
وي افزود: در اين پژوهش سعي شد با شناخت دقيق رفتار مواد مرکب مانند اليافهاي پليمري، نانوکربنها و مواد کاموزيتي به علم طراحي و ساخت سازه هاي جديد دست يابيم که ضمن حفظ استقامت و پايداري لازم در سازه ها آنها را در برابر خطراتي چون خوردگي، فرسايش، ضربه، خستگي و حريق محافظت کرده و موجب جذب بيشتر انرژي، افزايش سختي و کاهش وزن سازه هاي نفتي شود.
حاتمي اظهار داشت: در ادامه تحقيقات با استفاده از فناوري نانو موفق به شناخت، طراحي و اجراي نوعي مصالح مقاوم و سبک شديم که قادر است در برابر بارهاي فوق العاده نظير زلزله، انفجار، حريق و خوردگي مقاوم باشد. ضمن آنکه به دليل سبک بودن وزن آن مي توان به راحتي در ساخت سکوهاي دريايي، مقاوم سازي مخازن مدفون و هوايي و اسکله هاي نفتي از آن بهره جست.
مجري طرح با اشاره به ويژگيهاي نانوکربن تاکيد کرد: اليافهاي ساخته شده از نانوکربنها به دليل دارا بودن مقاومت کششي بالا حدود 8 تا 10 برابر مقاوم تر از فولاد هستند از اين رو مي توان از اين مواد در ساخت سکوها، پالايشگاهها و شريانهاي نفتي به منظور افزايش طول عمر و استقامت آنها استفاده کرد. استفاده از اين مواد موجب کاهش وزن سازه و به تبع آن کاهش هزينه ساخت مي شود.
وي با بيان اينکه اسکله هاي موجود در کشور بيش از 60 سال عمر دارند و اکثر آنها فرسوده شده و يا نيازمند بهسازي جدي هستند ، گفت: با توحه به ويژگيهاي مصالح ساخته شده از نانوکربن مي توان در مقاوم سازي، بهسازي، ساخت و ارتقاي بهره وري سازه هاي نفتي از آن استفاده کرد.
حاتمي کاربرد نانوکربنها را در صنايع هوا فضا ، پليمر ، عمران و مکانيک دانست و افزود: از مجموع مطالعات انجام شده تاکنون بيش از 20 مقاله در مجلات و کنفرانسهاي معتبر بين المللي به چاپ رسيده و يا ارائه شده است.

تأثير نانو بر توليد آنتي‌بيوتيک‌ها .
به گزارش مهر ، با وجود تاثير بيشتر داروهاي قابل انحلال، اکثر داروهاي رايج مورد استفاده در انواع بيماري هاي مهلک، غير قابل انحلال هستند که اين امر باعث کاهش تاثير آنها بر بهبود بيماري خواهد شد. داروسازان معمولا براي افزايش تأثير داروها ميزان مواد دارويي موجود در ساختار کلي دارو را افزايش مي دهند که اين امر نيز به خودي خود، مي تواند منجر به افزايش فعاليتهاي باکتريايي و مقاوم سازي آنها در مقابل انواع بيماريها شود.
به همين منظور شيميدانان دانشگاه ليورپول، فناوري را توليد کردند که با استفاده از آن نانوذرات غير قابل انحلال، قادر به توليد ذرات دارويي شبيه به داروهاي قابل انحلال، با همان تأثير خواهد بود. نانو ذرات، ذراتي ساخته دست بشر هستند که به منظور مصرف در صنايع مختلف از جمله صنايع آرايشي و دارويي توليد شده و باعث ايجاد خصوصياتي مانند مقاومت، سبکي و پاکي در محصولات مي شوند. آزمايشها بر روي داروهاي توليد شده توسط نانو فناوري نشان مي دهد، ميزان کمي از داروهاي غير قابل انحلال در شکل نانو ذرات، به نسبت گذشته تأثير بيشتري را از خود به جاي مي گذارند که اين امر مي تواند ارائه دهنده ايده اي جديد در توليد داروها با ميزان کم و تأثير بالا به شمار رود. در حال حاضر از اين شيوه در توليد داروهاي آنتي پاراستيک براي درمان بيماري مالاريا استفاده شده است و در صورتي که اين فناوري بتواند ذرات دارويي ضد مالاريا را به بدن برساند، قادر خواهد بود از مرگ سالانه ميليونها نفر جلوگيري کرده و زندگي صدها ميليون مبتلا به اين بيماري را بهبود بخشد. دانشمندان بر اين باورند که با گسترش اين فناوري مي توان شيوه هاي درماني جديدي را براي درمان گروه گسترده اي از بيماريهايي که در مقابل انواع داروها از خود مقاومت نشان مي دهند ارائه کرد.

تلاش براي کشف آثار منفي نانو .
به گزارش مهر ، بهترين انواع مواد زماني که در ابعاد يک بيليونيوم متر قرار بگيرند داراي خواص شگفت انگيز و جديدي مي شوند.در صورتي که بتوان ساختار صحيح نانويي اين مواد را به دست آورد استقامت، چسبندگي و جذب را مي توان در همه ابعاد ماده چند برابر کرد.عملياتي که دانشمندان بسياري در سال 2008 آن را با موفقيت به انجام رساندند. تکنولوژي نانو در سال 2008 در بسياري زمينه ها ايجاد بهبود و پيشرفت کرده است که از آن جمله مي توان به زمينه هاي انرژي و تجهيزات الکترونيکي اشاره کرد که با به ميان آمدن کنترل هاي ايمني به منظور نظارت بر پخش نانو ترکيبات در طبيعت، احتياط در فعاليت در اين زمينه از علم افزايش يافت.
انرژي: نظريه هاي بديع در تکنولوژي نانو در سال 2008 توانسته است جايگزينهاي مناسب و قابل اطميناني را براي منابع رو به اتمام انرژي جهان ارائه کند. يکي از اين ايده ها استفاده از نانو لوله هاي کربني انباشته از طلا و ترکيبات ليتيومي است که مي تواند تشعشعات و تابش هاي موجود در محيط را به صورت مستقيم به انرژي الکتريکي تبديل کند.چنين سيستمي مي تواند به عنوان منبع انرژي قابل قبول در فضاپيماها مورد استفاده قرار گيرد. نانولوله هاي کربني که يکي از اصلي ترين پايه هاي نانوتکنولوژي به شمار مي روند در تحقيقي به منظور خلق نوعي جديد از فرايند فتوسنتز نيز شرکت داده شده است.
اين لوله ها نقش منابع ذخيره موقت الکترونهاي به دست آمده از نور را با استفاده از رنگدانه ها به عهده دارند و اين الکترونها قبل از وارد شدن در واکنش هاي شيميايي گاز دي اکسيد کربن را از هواي اطراف خود حذف مي کنند. در اين صورت يکي از گزينه هاي ممکن در اين فرايند تبديل گازهاي گلخانه اي به انرژي الکتريکي خواهد بود. از ديگر مصارف نانوتکنولوژي در زمينه انرژي مي توان به توليد و بهبود باطري ها اتومبيل هاي الکتريکي نيز اشاره کرد. الکترونيک: طراحان تراشه هاي الکتريکي سيليکوني از سالها قبل اقدام به توليد تراشه هايي در ابعاد کوچک کرده اند. در حال حاضر کوچکترين تراشه سيليکوني در ابعاد 45 نانومتر توليد شده است اما به دليل اينکه استفاده از سيليکون در ابعاد کوچک تر ممکن نخواهد بود، نانوترکيبات مي توانند به عنوان جايگزيني مناسب در توليد ريز تراشه ها مورد استفاده قرار گيرند.
يکي از معروف ترين اين ترکيبات گرافن نام دارد - لايه اي از اتم هاي کنار هم چيده شده کربن - که بر اساس کشفياتي که در سال 2008 انجام گرفت اين ترکيب توانايي عبور جريان الکتريسيته را در دماي محيط خواهد داشت.اين تکنولوژي با استفاده از يکي از نانو ساختارهاي طبيعي - رشته هاي دي ان اي - که تنها 2 نانو متر ضخامت دارند ، توليد فيبرهاي نوري به منظور انتقال اطلاعات از طريق نور در آينده اي نزديک ممکن خواهد شد.کنترل ايمني: از ديگر شگفتي هاي علم نانو در سال 2008 ايجاد نگراني مبني بر اثرات منفي اين ترکيبات - که در توليد درمانهاي پزشکي نيز کاربرد دارند - بر سلامت انسان است.
نگراني که با گسترش جهاني استفاده از نانو تکنولوژي و پراکندگي اين مواد به صورتي نامحدود در طبيعت ايجاد شده است. به همين دليل برخي سازمانهاي جهاني به رهبري کميته سلطنتي آلودگي هاي زيست محيطي انگلستان در حال انجام تحقيقات وسيعي به منظور هشدار و کشف آثار منفي نانو ذرات بر روي سلامت انسان و محيط زيست هستند. به اعتقاد متخصصان اين علم مضر خواندن تمامي نانو ساختارهاي مصنوعي راه چاره مناسبي براي حل اين مشکل نخواهد بود زيرا طبيعت نيز از اين ساختارها در انجام امور مختلف استفاده مي کند و علاوه بر آن تا به حال هيچگونه دليل قطعي و رسمي مبني بر مضر بودن اين مواد براي سلامت بشر و محيط زيست به اثبات نرسيده است.

نانو بمب‌هاي هوشمند .
به گزارش ايسنا، در اين نوع درمان نه ‌تنها از دوزهاي کمتري از مواد سمي شيمي‌ درماني استفاده مي‌شود، بلکه آسيب به بافت‌هاي اطراف هم بسيار کمتر خواهد بود.
اين گروه با طراحي يک سيستم دارورساني مبتني بر فن‌آوري‌نانو، شيمي‌درماني را هدفمند کرده، به اثري عميق روي متاستاز سرطان کليه و لوزلمعده در موش دست‌ يافتند.
پرفسور چرش، عضو اين گروه، اظهار داشت که نانوذرات مورد استفاده مواد شيمي‌درماني را حمل كرده، آنها را به پروتئين نشانداري به ‌نام اينتگرين مي‌رسانند. اين پروتئين در سطح رگ‌هاي خوني توموري خاصي يافت مي‌شود و با توسعة رگ‌هاي خوني جديد و رشد تومورهاي بدخيم مرتبط است.
اين گروه دريافتند که ترکيب دارو- نانوذره تأثير زيادي روي تومور اوليه ندارد؛ اما انجام متاستاز در سرطان‌هاي کليه و لوزلمعده را در بدن موش متوقف مي‌کند. آنها نشان دادند که دوزهاي بسيار کمتر شيمي‌درماني مي‌تواند نتيجة دلخواه را به دست دهد، زيرا دارو به‌ طور انتخابي به رگ‌هاي خوني خاصي مي‌رسد که تغذيه‌كنندة سرطان هستند و بدون آسيب به بافت‌هاي اطراف ضايعه را نابود مي‌کند.
پرفسور چرش مي‌گويد: «ما قادريم با دوزي معادل 15 برابر کمتر از دوزي که در تجويز سيستميک دارو استفاده مي‌شود، اثرات ضد سرطاني مطلوبي را به دست آوريم. نکتة جالب اينکه تومور متاستاز داده در اين سرطان حساس‌تر از تومور اوليه است».
دوکسوروبيسين يک داروي ضد سرطان است؛ اما دوزهاي درماني آن اثرات جانبي منفي دارد.
اين اولين باري است که چنين اثري که نشانه‌هاي سميت در بيماران ايجاد نمي‌کند، روي متاستاز مشاهده مي‌شود.
درمان متاستاز از قديم سخت‌تر از درمان تومور اوليه بود و همان چيزي است که باعث مرگ بيماران مي‌شود. چون متاستاز بيشتر از تومورهاي ثابت متکي به رگ‌زايي است.
پرفسور چرش به اين نتيجه رسيده که رساندن داروهاي ضد سرطان به محل رشد رگ‌هاي خوني، درمان خوبي براي متاستاز است.