به وبلاگ من خوش آمدید

مقدمه:

فناوري‌نانو در دهه اخير از سوي کشور ما مورد توجه جدي قرار گرفته است. همزمان با آن صنايع دريايي نيز دچار تحولات اساسي شده و سرمايه‌گذاري‌هاي هنگفتي در آن انجام شده است. امروزه ثابت شده است که صنايع دريايي مي‌تواند گرانيگاه رشد و توسعه در مناطق ساحلي کشور باشد. ايران با داشتن 2900 کيلومتر مرز آبي، در زمينه صنايع دريايي، کشوري در حال توسعه محسوب مي‌شود، در حالي که برخي از کشورهاي اروپايي با کمتر ازيک پنجم اين مرز آبي، جزو کشورهاي قدرتمند در زمينه صنايع دريايي قرار دارند و به واسطه اين توانمندي، سلطه خود را بر دنيا تحميل کرده‌اند. صنايع دريايي شامل حوزه وسيعي از صنايع مي‌شود که هر كدام مي‌توانند پشتوانه و مهد توسعه علم و فناوري در کشور باشند. سه دسته‌بندي کلي صنا‌يع دريايي عبارتند از: 1 صنايع کشتي‌سازي: ساخت انواع کشتي‌ها از قبيل کشتي‌هاي کانتينربر، نفتکش‌هاي غول پيکر، ناوچه‌ها و زيردريايي‌. در اين زمينه شرکت‌هاي بزرگي نظير صدرا، ايزوايکو، اروندان و فجر در کشور شکل گرفته‌اند که هر يك تجربه ساخت ده‌ها فروند شناور دارند. 2 صنايع فرا ساحل: شامل ساخت سکوهاي ثابت و متحرک دريايي و لوله‌گذاري در دريا مي‌شود که در پروژه‌هاي عظيم نفت و گاز به خصوص در حوزه‌هاي پارس جنوبي، ابوذر و ميادين بزرگ نفتي کاربرد دارند. شرکت‌هاي بزرگي از قبيل تأسيسات دريايي، صدف و صدرا در اين زمينه شکل گرفته‌اند که تجربه ساخت ده‌ها سکوي ثابت و متحرک دريايي و صدها کيلومتر لوله‌گذاري دريايي را در كارنامه فعاليت خود دارند. 3 صنايع ساحلي و بندري: شامل ساخت اسکله، موج‌شکن و سازه‌هاي نزديک ساحل (پايانه‌هاي نفتي) که در بنادر شهيد رجايي، باهنر، بوشهر، امام خميني و جزيره خارک تجارب بسياري در اين زمينه اندوخته شده است که از جمله آنها مي‌توان به قرارگاه سازندگي نوح و شرکت صدرا اشاره کرد. فناوري‌نانو در زمينه صنايع دريايي، به خصوص ساخت شناورها از اهميت خاصي برخوردار است و كاربردهاي آن را مي‌توان به‌طور كلي شامل موارد زير دانست: 1 ايجاد پوشش‌هاي مناسب در برابر اثرات محيط دريا؛ 2 توليد مواد جديد براي ساخت بدنه و اجزاي آن به‌منظور افزايش استحکام و کاهش نويز و ارتعاش منتشر شده از بدنه؛ 3 توليد مواد جديد براي افزايش قابليت عملکرد شناور مانند سوخت‌هاي جديد، باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا و پيل‌هاي سوختي

4-15-2پتانسيل‌هاي كاربرد در صنايع دريايي:

صنايع دريايي گستره وسيعي از صنايع مانند شناورهاي سطحي (کشتي‌ها)، زيرسطحي (زيردريايي‌ها) ، سکوهاي دريايي و کليه صنايع مرتبط با دريا را در برمي‌گيرد.

4-15-3برخي از پتانسيل‌هاي کاربرد فناوري‌نانو در اين صنايع :

1 -کليه تحولاتي که در فناوري کامپيوتر، الکترونيک و مخابرات براساس فناوري‌نانو ايجاد مي‌گردد، قطعاً بر صنايع دريايي تأثير‌ مي‌گذارد؛ زيرا اين صنايع مانند ساير صنايع، وابستگي بسياري به اين فناوري‌ها دارند.

2-الکترودهاي جوشکاري دما پايين: اين الکترودها با استفاده از فناوري‌نانو، داراي دماي کاري بسيار پاييني نسبت به الکترودهاي جوشکاري موجود هستند. مواد اين الکترودها به‌گونه‌اي است که در ازاي حرارت اندک، اتحاد مولکولي مستحکمي را بين مولکول‌هاي دو قطعه فلز ايجاد مي‌کنند و عملکردي شبيه چسب‌هاي حرارتي معمولي خواهند داشت. اين الکترودها با ايجاد اعوجاج بسيار ناچيز در فلزات، تأثير شگرفي بر فناوري جوشکاري، به خصوص جوشکاري آلومينيوم خواهند داشت. کاربرد و حجم زياد جوشکاري در صنايع دريايي مي‌تواند عاملي براي تأثير فوق‌العاده فناوري‌نانو در اين زمينه باشد.

3-سوخت: کشتي و کليه شناورها براي تأمين قدرت حرکت در دريا، معمولاً چندين تن سوخت حمل مي‌کنند و کشتي‌هاي اقيانوس‌پيما نيز در طول مسير دريانوردي مجبور هستند، چندين بار براي سوخت‌گيري توقف کنند. فناوري‌نانو با ارائه سوخت‌هاي پرانرژي، کشتي‌ها را از توقف‌هاي متعدد در دريا و حمل چندين تن سوخت بي‌نياز خواهد کرد. اين سوخت‌ها به‌صورت بسته‌هاي پرانرژي مولکولي است که از اثرات مولکول‌ها بريکديگر، انرژي زيادي آزاد مي‌کنند، به طور كهيک ليتر از اين سوخت‌ها، معادل ده‌ها ليتر سوخت معمولي انرژي آزاد مي‌کند. از آنجا که ذرات نانومتري موجب افزايش سرعت سوخت ويکنواختي آن مي‌گردد، در سوخت‌هاي جديد مي‌توان جهت افزايش قدرت سوخت از آنها استفاده کرد .

-4 نانوفايبرگلاس و نانوکامپوزيت‌ها: فايبرگلاس با آرايش تار و پودي (ماتريسي) ، استحکام زيادي دارد. در اين مواد، الياف شيشه به صورت تارهاي نازک و تحت شرايط خاصي توليد شده، به صور متفاوتي به هم بافته مي‌شوند؛ رايج‌ترين نوع آنها الياف بافته شده به‌صورت حصيري و الياف سوزني است. فناوري‌نانو با اعمال آرايش تار و پودي بين مولکول‌ها، نانوفايبرگلاس‌هاي بسيار محکم و سبکي ايجاد مي‌کند که نسبت به فايبرگلاس‌هاي امروزي برتري بسياري دارند. نانوکامپوزيت‌ها دسته جديدي از مواد مورد مطالعه جهاني است که شامل پليمرهاي قديمي تقويت شده با ذرات نانومتري مي‌شود. کامپوزيت‌ها با داشتن آرايش‌هاي مولکولي متفاوت، کاربردهاي وسيع‌تر و جديدتري را تجربه خواهند کرد. از جمله خواص مهم کامپوزيت‌ها، استحکام زياد در عين وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگي و خاصيت جذب امواج راداري است. اين خاصيت به منظور ساخت هواپيماها و زيردريايي‌هايي که به وسيله رادار قابل شناسايي نيستند، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

5- جاذب‌هاي ارتعاشي: جاذب‌هاي ارتعاشي امروزي، موادي حجيم و سنگين هستند. فناوري‌نانو با ارائه جاذب‌هاي ارتعاشي جديد، تحول عميقي را در اين زمينه ايجاد خواهد کرد. اين نانومواد، انرژي ارتعاشي را به مقدار بسيار بالايي در بين شبکه مولکولي خود ذخيره مي‌کنند و ساختارهاي مولکولي ويژه آنها، تا حد زيادي از انتقال انرژي ارتعاشي به مولکول‌هاي جانبي جلوگيري مي‌کند؛ بدين ترتيب ارتعاش به خوبي مهار مي‌شود. اين مواد در کشتي‌هاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردريايي‌ها کاربردهاي بسياري دارند و اغلب در زير موتورها و اجزاي دوار شناورها نصب مي‌گردند.

6-جاذب‌هاي صوتي: اين جاذب‌ها نيز مانند جاذب‌هاي ارتعاشي، علي‌رغم سبک و نازک بودن، انرژي صوت را به‌طور کامل ميرا مي‌کنند. جاذب‌هاي صوتي امروزي با وجود سنگين و حجيم بودن، نسبت به فرکانس و جهت صوت برخوردي، بازدهي متفاوتي دارند. فناوري‌نانو انواعي از جاذب‌هاي صوتي را ارائه مي‌کند که ساختار مولکولي آنها با جهت برخورد صوت و فرکانس صوت قابل تطابق باشد؛ به گونه‌اي که بتوانند بيشترين مقدار انرژي صوت را جذب کنند. اين مواد در کشتي‌هاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردريايي‌ها کاربردهاي بسياري دارند و قسمت داخلييا خارجي بدنه از اين مواد پوشيده مي‌شود.

7- رنگ‌هاي دريايي: خوردگي بسيار زياد محيط دريا به خصوص درياهاي آب شور مانند خليج فارس، از معضلات اساسي نگهداري سکوهاي دريايي و کشتي‌هاست. شرايط خاص محيط دريا ايجاب مي‌کند که به‌طور متوسط، هر سه ساليک‌بار بدنه سکوها و کشتي‌ها رنگ‌آميزي شود. فناوري‌نانو رنگ‌هاي جديد بسيار مقاوم در برابر خوردگي و اثرات محيط ارائه مي‌نمايد که با توجه به طول عمر شناورها و دوام بيش از 20 سال اين رنگ‌ها بر بدنه شناورها، مي‌توان اين امر را به معناي مادام‌العمر بودن اين رنگ‌ها دانست.

8- جاذب‌هاي انرژي موج دريا و نور آفتاب: فناوري‌نانو نسل جديدي از مواد را ارائه مي‌کند که همانند سلول‌هاي فتوالکتريک انرژي موج دريا و نور آفتاب را جذب مي‌کنند و به مثابه منبع تأمين انرژي خواهند بود. ويژگي منحصر به فرد اين مواد اين است که همانند پوشش‌هاي معمولي دريايي قابل اتصال به بدنه شناور هستند که مي‌تواند مدت دوام شناور در دريا را چندين برابر نمايد و از انرژي‌هاي محيط استفاده کند. استفاده از اين منابع انرژي مزيت‌هاي زيست‌محيطي نيز دارد.

9- نانوفيلتراسيون: از جمله ويژگي‌هاي اين فناوري مي‌توان به جذب ذرات بسيار ريز محيط اشاره كرد كه در جذب مونوکسيد و دي‌اکسيد کربن كاربرد دارند. پوشش داخلي زيردريايي‌ها در زير آب محيطي بسته و مناسب با بکارگيري اين فناوري است. مطابق اين فناوري، بلورهاي اکسيد تيتانيوم نيمه‌رسانا که اندازه‌شان فقط 40 نانومتر است به‌وسيله نور ماوراء بنفش شارژ شده، براي حذف آلودگي‌هاي آلي استفاده مي شوند.

10- نانومورفولوژي: با استفاده از فناوري‌نانو مي‌توان مواد بسيار مقاوم در برابر آتش ساخت که در اشتعال ناپذيري به خاک تشبيه مي‌شوند. استفاده از اين مواد در شناورها به منظور ايمني در برابر آتش‌سوزي بسيار حائز اهميت است. در شناورهاي نظامي خطر آتش سوزي بسيار زياد است؛ لذا استفاده از اين فناوري بسيار حياتي است.

11-تحول در فناوري پيل سوختي: پيل سوختي در شناورها به خصوص شناورهاي زيرسطحي و زيردريايي‌ها، کاربردهاي وسيعي دارد. امروزه روش‌هاي مختلفي براي ذخيره‌سازي هيدروژن مورد نياز در پيل سوختي استفاده مي‌شود؛ از جمله به صورت مايع (که دماي بسيار پايينيا فشار بسيار بالايي نياز دارد) ، هيدرات فلزي (که وزن بسيار زيادي را به شناور تحميل مي‌کند) و کربن فعال (که استفاده از آن معضل زياد و بازده کمي دارد) . اكنون مي توان از نانولوله‌هاي کربني براي ذخيره هيدروژن استفاده كرد؛ زيرا ديگر نيازي به دماي پايين، فشار بسيار بالا و تحمل وزن سنگين نخواهد داشت؛‌ اين كار تحول عظيمي را در فناوري پيل سوختي ايجاد خواهد كرد.

12-باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا: امروزه انواع مختلفي از باتري‌هاي قابل شارژ وجود دارند که داراي وزن زياد و ذخيره انرژي اندکي هستند ؛ اين باتري‌ها در شناورها به خصوص در قايق‌هاي تفريحي، زيردريايي‌ها و کشتي‌ها (به عنوان منبع برق اضطراري) کاربردهاي حياتي و مهمي دارند، امّا انرژي اندكي كه ذخيره مي‌كنند زمان ماندن زيردريايي‌هاي ديزل الکتريک در زير آب را محدود مي‌کنند. در موقع حرکت سطحي که ديزل قادر به فعاليت است، انرژي الکتريکي توليد شده ديزل در باتري‌ها ذخيره مي‌شود و در موقع حرکت در زير سطح آب که به علت دسترسي نداشتن به هوا امکان کار براي ديزل وجود ندارد، از اين انرژي الکتريکي استفاده مي‌شود. فناوري‌نانو با ارائه باتري‌هاي با ذخيره انرژي بسيار بالا، زيردريايي‌هاي ديزل الکتريک را قادر مي‌کند تا ده‌ها برابرِ زمان فعلي خود در زير آب بمانند. علاوه بر آن فناوري‌نانو با كاهش وزن بسته‌هاي باطري، کاربردهاي ارزنده‌اي در فناوري هوافضا، هواپيماهاي بدون سرنشين، اتومبيل و شناورهاي تفريحي کوچک پديد مي‌آورد.

13- گرافيت و سراميک: فناوري‌نانو با ارائه مواد بسيار مستحکم که ده‌ها برابر مقاوم‌تر از فولاد هستند، تأثير چشمگيري در ساخت سازه‌هاي دريايي و صنايع دريايي خواهد داشت. سراميك‌ها از جمله اين موادند كه در بدنه غوطه‌ورشونده‌هاي آب عميق (حدود 11 هزار متر) به‌کار خواهند رفت. اين مواد با داشتن استحکام فوق‌العاده، وزن سبک، مقاومت بسيار زياد در برابر خوردگي و دوام در شرايط دمايي بسيار متغير، گزينه بسيار مناسبي براي سازه‌هاي عظيم دريايي به خصوص غوطه‌ور شونده‌ها و زيردريايي‌ها هستند.
4-15-5جايگاه صنايع دريايي و فناوري‌نانو در ايران:
در ايران صنايع دريايي به معناي واقعي خود؛ يعني ساخت سکوهاي ثابت و متحرک دريايي، کشتي‌هاي اقيانوس پيما، غوطه‌ور شونده‌ها، زيردريايي‌ها و غيره، حدوديک دهه از عمرشان مي‌گذرد و صنعتي نوپا محسوب مي‌گردد. فناوري‌نانو نيز در دنيا قدمت چنداني ندارد و از معدود فناوري‌هايي است که در همان بدو مطرح شدنش در دنيا، در ايران نيز مطرح شده است. فناوري‌نانو با توجه به تأثيرات شگرفي که در همه صنايع دارد، مورد توجه قرار گرفته است. صنايع دريايي در حال رسيدن به دوران تکامل خود در کشور است و فناوري‌نانو هم مي‌تواند به تکامل هدفمند و روزافزون آن کمک کند. کاربردهايي از فناوري‌نانو که بيان شد، تنها گوشه‌اي از کاربردهاي گسترده آن در صنايع دريايي است و آينده، اين کاربردها را قطعي‌تر و مشخص‌تر خواهد کرد؛ لذا مديران کليه بخش‌هاي صنعتي کشور از جمله صنايع دريايي نبايد خود را نسبت به فناوري‌نانو بيگانه بدانند، بلکه همواره بايد پيشرفت‌هاي اين شاخه از دانش و فناوري مولکولي را در دنيا زير نظر داشته، از پيشرفت اين فناوري جديد در کشور، حمايت‌هاي مادي و معنوي لازم را به عمل آورند. چه بسا که ورود فناوري‌نانو به هر صنعتي، تحولات شگرفي را باعث شود و غافلگيري و ورشکستگي رقبا را به دنبال داشته باشد. از طرف ديگر، نهادهاي مرتبط بايد پيشرفت‌هاي روز دنيا در زمينه فناوري‌نانو را به صنايع مربوطه معرفي کنند که اين امر مستلزم شناخت نيازهاي هر بخش از صنعت در زمينه فناوري‌نانو است. لازم است، متوليان فناوري‌نانو بايک تقسيم‌بندي منطقي در صنايع موجود در کشور، نيازهاي هريک را به تفکيک بررسي کنند و با شناسايي نيازهاي بازار، توسعه فناوري‌نانو را در کشور جهت‌دهي نمايند. به علاوه، پشتوانه مالي مناسبي نيز براي توسعه فناوري‌نانو فراهم نمايند، زيرا نشناختن نيازها به معناي بيراهه رفتن فناوري‌نانو در کشور است. پيشنهاد نگارندگان اين مقاله به مسئولين امر، سرمايه‌گذاري در زمينه باتري‌هاي داراي ذخيره انرژي بالا است که در زيردريايي‌ها کاربرد دارند

4-16استفاده از نانوتكنولوژي در فراوري مواد معدني

امروزه فناوري نانو به عنوان يك چالش اصلي علمي و صنعتي پيش روي جهانيان است. در سال هاي اخير مشخصات سايز محصولات براي مواد پيشرفته به شكل بسيار چشمگيري ريز شده است كه در بعضي اوقات به محدوده نانو سايز مي رسد لذا استفاده از نانوتكنولوژي در رسيدن به اين هدف بسيار مفيد و كارا خواهد بود. نانوتكنولوژي قادر به ايجاد ساختارهايي از مواد خواهد بود كه در طبيعت موجود نبوده و شيمي مرسوم نيز قادر به ايجاد آن مي باشد. برخي از مزاياي اين فناوري را مي توان توليد مواد قوي تر، قابل برنامه ريزي و كاهش هزينه هاي فعاليت برشمرد. تعريف نانوفناوري بر اساس برنامه پيشگامي ملي آمريكا (يك برنامه تحقيق و توسعه دولتي جهت هماهنگي ميان تلاش هاي صورت گرفته از طرف حوزه هاي علمي، مهندسي و فناوري) عبارتست از:
• توسعه علمي و تحقيقاتي در سطوح اتمي، مولكولي يا ماكرومولكولي، در محدوده اندازه هاي طولي از ۱ تا ۱۰۰ نانومتر
• ساخت و كاربرد ساختارها، تجهيزات و سيستم هايي كه به علت ابعاد كوچك و يا متوسط خود داراي ويژگي ها و كاركردهاي نوين و منحصر به فردي هستند.
• توانايي كنترل و اداره كردن [مواد و فرآيندها] در ابعاد اتمي

نانوفناوري اشاره به تحقيقات و توسعه صنعتي در سطوح اتمي، مولكولي و ماكرومولكولي دارد. اين تحقيقات با هدف ايجاد و بهره برداري از ساختارها و سيستم هايي صورت مي گيرند كه به واسطه اندازه كوچك خود داراي خواص و كاربردهاي منحصر به فردي باشند.
تفاوت اصلي فناوري نانو با فناوري هاي ديگر در مقياس مواد و ساختارهايي است كه در اين فناوري مورد استفاده قرار مي گيرند. در حقيقت اگر بخواهيم تفاوت اين فناوري را با فناوري هاي ديگر به صورت قابل ارزيابي بيان نماييم، مي توانيم وجود عناصر پايه را به عنوان يك معيار ذكر كنيم. عناصر پايه در حقيقت همان عناصر نانومقياسي هستند كه خواص آنها در حالت نانومقياس با خواص شان در مقياس بزرگتر تفاوت مي كند. به علت توسعه خواص پودرهاي بسيار ريز نظير شيمي سطح، خواص تراكم، مقاومت، خواص نوري و واكنش‏هاي سينيتيكي و همچنين افزايش تقاضا براي پودرهاي ريز در صنايع، خردايش بسيار ريزتر در بسياري از رشته‏ها مانند كاني‏ها، مواد سراميكي، رنگدانه‏ها، محصولات شيميايي، ميكروارگانيسم‏ها، داروشناسي و كاغذسازي استفاده مي‏شود. به عنوان مثال، پودر سنگ آهك به عنوان پركننده در پلاستيك‏ها جهت بهبود مقاومت در برابر گرما، سختي، استحكام رنگ و پايداري مواد به كار گرفته مي‏شود.
اين ماده همچنين در كاغذ سازي به عنوان پوشش و پركننده جهت توليد كاغذهاي روشن با مقاومت مناسب در برابر زردي و كهنگي و همچنين جهت سنگ آهك قابليت چاپ، پذيرش جوهر و صافي و همواري كاغذ كاربرد فراواني دارد. لذا خردايش بسيار ريز پودر سنگ آهك، به شكل وسيعي در نقاشي، رنگدانه‏ها، مواد غذايي، پلاستيك‏ها و صنايع داروشناسي، به عنوان مواد پركننده كاربرد دارد.

به نام خدا

نوریو تانیگوچی در سال 1974 براي اولين بار اصطلاح فناوري نانو را معرفي كرد و اريك دكسلر در نانو بحث برانگيزترين كتاب خود به نام موتورهاي خلقت : ظهور عصر فناوري نانو اين اصطلاح را عموميت بخشيد در اين كتاب آينده تحقيق و توسعه فناوري نانو به تصوير كشيده شده است و تمركز اصلي آن روي يكي از جنبه هاي فناوري نانو به نام آرايش مولكولي است؛ به صورت تئوري آرايش مولكولي مي تواند امكان توليد محصولات را از طريق آرايش پايين به بالا به صورت اتم به اتم فراهم آورد . اين نظر بسط نگاه ريچارد فضاي زيادي در آن پايين » . فاينمن در سخنراني معروف وي در سال 1959 در موسسه فناوري كاليفرنياست

.« وجود دارد در حال حاضر پيشگامي ملي فناوري نانو در آمريكا معيارهاي زير را براي تعريف فناوري نانو به كار مي برد:

1. تحقيق و توسعه فناوري در سطح اتمي، مولكولي، يا ماكرومولكولي در مقياس طولي حدود 1 تا100 نانومتر.

2. ايجاد و استفاده از ساختارها، ابزارها و سيستم هايي كه به دليل اندازه كوچك و يا متوسط خود ويژگي ها و عملكردهاي جديدي دارند.

3. توانايي كنترل يا دستكاري در مقياس اتمي.

در حال حاضر پيشرفت هاي علمي در ميكروسكوپي و زمينه هاي مرتبط به ما امكان مشاهده و دستكاري مواد را در مقياس اتمي يا مولكولي مي دهد . اگر فناوري نانو را به صورت گسترده نگاه كنيم، تأثيري عميق روي تمام عرص ههاي علمي در علوم فيزيك، شيمي، و زيست شناسي داشته است. با در نظر گرفتن سرعت رشد بالاي اين عرصه ها و تأثيري كه فناوري نانو از قبل روي صنعت و علم داشته است، پيش بيني اينكه در 15 سال آينده اين فناوري ما را به كجا خواهد رساند، مشكل است . با اين حال اي ن امكان وجود دارد كه به پيشرفت هاي فناوري نانو و عرصه هاي توسعه علمي نگاهي بياندازيم و روندهاي كلي را كه شايد بتوانند آينده فناوري نانو را مشخص نمايند، ببينيم.

تعداد روزافزوني ازمحصولات توانمندشده با فناوري نانو در حال بروز در محصولات تجاري م ي باشند. مثلا ذرات نانومقياس در كرم هاي ضدآفتاب به كار مي روند تا ميزان حفاظت در برابر اشعه ماوراي بنفش را افزايش دهند يا روكش هاي نانومقياس در لنزهاي شيشه اي و الياف مورد استفاده قرار م ي گيرند تا ويژگي هايي همچون ضدسايش بودن را در آنها ايجاد كنند . بخش هاي تجاري ديگري همچون مدارات رايانه اي يا كاتاليزورهاي مورد استفاده در فرايندهاي شيميايي چندين سال است كه از فناوري نانو بهره مي برند . با اين حال بسياري از پيشرفت هايي كه به صورت مدام در مقالات و نشريات به آنها اشاره مي شود، تنها در سطح آزمايشگاهي قابل اجرا بوده و يا تنها در محصولاتي كه از فناوري هاي بسيار پيشرفته بهره مي برند، مورد استفاده قرار م ي گيرند .

سال ها طول خواهد كشيد تا بسياري از اين پيشرف ت هاي علمي در محصولات مصرفي و عمومي وارد شوند .

در شماره دسامبر 1989 مقاله اي منتشر ك رد كه در آن طراحي و آزم ايش يك ديود Science مثلاً مجله تونل زني نانومقياس شرح داده شده بود. با وجودي كه از اين اكتشاف در توسعه ابزارهايي همچون ميكروسكوپ تونل زني روبشي و ابزارهاي نشر ميداني الكتروني استفاده شده است، اما بر خلاف آن چيزي كه برخي ها پيش بيني مي كردند، هنوز نتوانسته است جايگزين ديودهاي نيمه هادي در مدارات مجتمع گردد.

انتقال فناوري هاي نوظهور و جديد توانمندشده با نانو از آزمايشگاه به محصولات تجاري به عامل هاي زيادي بستگي دارد؛ برخي از اين عامل ها عبارتند از:

• يكپارچه سازي اين فناور يها با محصولاتي كه داراي ويژگي هاي قابل تعيين و تكرارپذير هستند

• هزينه

• افزايش مقياس توليد براي محصولات تجاري

• توسعه فناوري هاي مرتبط

• فشار بازار

• پذيرش محصولات توانمندشده با نانو توسط مشتريان تمامي اين عوامل تعيين خواهند كرد كه آيا فناوري هاي نانو خواهند توانست از آزمايشگاه به بازار تجاري راه يابند يا نه.

حسگرهاي توانمند شده با نانو يكي از عرصه هايي كه فناوري نانو به صورت انحصاري خواهد توانست قابليت هاي جديد ايجاد كند، فناوري حسگري است . با در نظر گرفتن اينكه در حال حاضر مي توانيم ابزارهايي در مقياس تك مولكولي بسازيم، روش هاي جديد حسگري و تشخيص، سطحي بي سابقه از حساسي ت (حداقل محدوده تشخيصي ) وانتخابگري (توانايي تشخيص مواد شيميايي يا فرايندهاي خاص ) را فراهم آورده و توانايي تشخيص فرايندها و حوادثي را ايجاد خواهند كرد كه پيش از اين غيرقابل تشخيص بودند.

در حال حاضر برخي از فناوري هاي حسگري توانمند شده با فناوري نا نو به صورت تجاري مورد استفاده Cyrano ) Smith Detectionقرار مي گيرند. يكي از اين فناوري ها، سيستم حسگري دستي شركت سابق) است. اين سيستم از آرايه اي از مواد نانوساختار در يك ماتريكس پليمر-الياف براي Sciences Inc.شناسايي عوامل شيميايي مختلف بهره م ي برد. به هرحال تعداد روزافزوني از آزمايشگاه هاي سراسر دنيا در حال استفاده از پيشرف تهاي فناوري نانو براي توسعه فناوري هاي حسگري شيميايي و زيستي هستند.

اين رشد منجر به ايجاد گروه جديدي از محصولات نوظهور توانمندشده با فناوري نانو گرديده است كه با وجودي كه هنوز در مراحل مختلف آزمايشگاهي و بررسي قرار دارند، اين قابليت را دارند كه اندازه ابزار،مقدار نمونه مورد نياز، و زمان لازم براي آناليز زيستي وشيميايي را تا حد زيادي كاهش دهند . اين ابزارهاي حسگري بر فناوري هاي توانمندشده با نانوي جديد و نوظهور مختلفي همچون نانوذرات فلزي عامل دار شده، نانوسيم ها و نانولوله هاي عامل دار شده، مواد ماكروسكوپي با اشكال يا تغييرات سطحي نانومقياس و سيستم هايمكانيكي نانوساختار مبتني هستند . تمام اين فناوري ها بر تغييرات قابل اندازه گيري در ويژگ يهاي بنيادي ماده يا سيستم هاي ماده استوار هستند؛ اي ن تغييرات نتيجه برهمكنش هايي هستند كه به دليل ويژگي هاي نانومقياس اين مواد قابل تشخيص مي باشند.

تا سال 2020 (فناوري بالقوه

)تا سال 2020 احتمالاً چندين فناوري نانو كه در اوايل قرن 21 ظهور يافته اند، در محصولات و كاربردهاي تجاري وارد خواهند شد . تا آن زمان گر وه هاي جديدي از حسگرها كه هزينه پاييني داشته و به راحتي قابل استفاده در ساختمان ها و تأسيسات زيربنايي هستند، صورت خارجي به خود خواهند گ رفت . شبيه استفاده از دوربين هاي ويدئويي براي نظارت فيزيكي، حسگرهاي شيميايي و زيستي همراه با ساير فناوري هاي مراقبتي و ارتباطي براي تشخيص تهديدهاي ممكن مورد استفاده قرار خواهند گرفت . در برخي موارد ممكن است اين حسگرهاي جديد با ساختارهاي مراقبتي و ارتباطي موجود يكپارچه شوند (همانند دوربين هاي ويديويي،حسگرهاي حركتي، و تلفن ها). مثلاً ساختمان ها وساختارهاي آينده اي كه به طور خاص در معرض تهديد هستند، مي توانند داراي سيستم هاي مراقبتي پيشرفته اي باشند كه تصوير را با سيستم هاي تشخيصي شيميايي و زيستي يكپارچه نموده و به دخالت انساني نياز بسيار كمي دارند . بسياري از اين سيستم ها براي پايش محدوده اي از عوامل مورد نظر طراحي شده و خواهند ت وانست نتايج را در عرض چند دقيقه گزارش دهند . كاربردهاي بالقوه ديگر حسگرهاي توانمندشده با فناوري نانو شامل سيستم هاي مستقر در بخش جلويي ساختمان ها،سيستم هاي كنترل خودرو، و تجهيزات ايمني منازل همچون شناساگرهاي مونوكسيد كربن و دود مي باشند.

پيشرفت هاي آينده د ر زمينه حسگرهاي با عمر بالا و بدون نياز به مراقب، نياز به توسعه بسيار زيادي در ظرفيت و مديريت توان باتر يها و بررسي مايعات براي سيست مهاي سنجش ميكرو دارد. براي برخي عملكردهاي خاص با خطر بالا يا مرتبط با امنيت ملي (همانند كاربردهاي نظامي يا واكنش هاي اورژان سي)حسگرهاي پوشيدني به طور گسترده در دسترس خواهند بود؛ اين حسگرها با يك شبك ه ارتباطي فراگير در ارتباط بوده و قادر خواهند بود تماس هر فرد با عوامل (شيميايي يا زيست ي) مورد نظر و همچنين محل و سطح تماس را به سرعت اطلاع دهند . همچنين در 15 سال بعد پيشرفت هاي رو زافزون بيشتري در انتخابگري وحساسيت شيميايي و زيستي تمام حسگرها اتفاق خواهد افتاد.

كاربردها و اثرات اجتماعي

در بسياري از موارد، استفاده از حسگري توانمند شده با فناوري نانو با سيست م هاي مراقبتي و پايشي موجود يكپارچه شده يا بر مبناي آنها ايجاد خواه ند شد . بنابراين حسگرهاي توانمندشده با فناوري نانو روي هدف پايش تأثيرگذار نخواهند بود، بلكه كيفيت (يا عمق ) پيمايش و مراقبت را بهبود خواهند بخشيد . حسگرهاي شخصي شبكه اي شيميايي و زيستي احتمالاً تنها در امنيت داخلي و كاربردهاي نظامي (مخصوصاً توسط نيروهاي واكنش سريع ) به طور گسترده اي مورد استفاده قرار خواهند گرفت . احتمال اينكه عموم مردم انگيزه كافي براي استفاده از اين حسگرهاي شيميايي و زيستي شخصي را داشته باشند، بسيار پايين است، مگر اينكه فاجعه شيميايي يا زيستي مهمي روي دهد . با اين حال شواهد نشان مي دهند ابزارهاي ارتباطي( همانند تلفن هاي همراه) در آينده تعداد بيشتري از ابزارهاي حسگري را در خود خواهند داشت.

انرژي توانمندشده با فناوري نانو

در چند دهه اخير پيشرفت هاي صورت گرفته در عملكرد باتري ها با پيشرفت هاي سريع صورت گرفته در حوزه الكترونيك يا فناوري هاي ديجيتالي (همانند ت وان پردازش و ظرفيت ذخيره سازي داده ها ) همراه نبوده است. با اين حال پيشرفت هاي اخير صورت گرفته در حوزه فناوري نانو توانايي ايجاد بهبود را نه تنها در عملكرد باتري ها، بلكه در محدوده وسيعي از مواد دارند كه مي توانند براي باتري و پيل هاي خورشيدي سودمند باشند.

دانشمندان به طور فعالانه فناوري نانو و نانوكامپوزيت ها را پيگيري مي كنند تا عملكرد الكترودهاي باتري را بهبود بخشند . تمركز اصلي اين تحقيقات روي يكپارچه سازي نانومواد در ساختارهاي فعلي باتري هاست . به عنوان مثال دانشمندان دانشگا ههايي همچون روتگرز و موسسه فنا وري ماساچوست روي الكترودهاي نانوكامپوزيتي كار كرده اند كه دانسيته انرژي و توان باتري هاي معمول را افزايش خواهند داد . صنعت نيز به طور فعالانه اي در اين حوزه مشاركت داشته و م ي كوشد با استفاده از نانوفناور يهاي نوظهور و جديد عملكرد باتري هاي تجاري موجود را بهبود بخشد.

توسعه يافته و بسياري از (MEMS) به علاوه در دهه گذشته بسياري از ابزارهاي ميكروالكترومكانيكي كاربردهاي آنها تجاري شده اند (همانند سيستم هاي ماشه كيسه هوا، حسگرهاي حركت هاي ناگهاني براي عموماً با استفاده از MEMS .( ابزارهاي الكترونيكي كه سقوط مي كنند و طيف سنج هاي مادون قرمز نزديك روش هاي ساخت نيمه هادي ها (همانند ليتوگرافي و حكاكي ) توليد مي شوند؛ ابزارهاي توليد شده با اين روش ها، ساختارها و اجزاي منفردي دارند كه در مقياس ميكرومتري م ي باشند. اخيراً تعداد زيادي از سيستم هاي ابزارهاي NEMS . با هدف كوچك سازي بيشتر طراحي شده و توسعه يافته اند (NEMS) نانوالكترومكانيكي الكترومكانيكي هستند كه ساختارها و اجزاي منفردي در مقياس نانومتري دارند . يكي از چالش هايي كه سودمندي اين ابزارها را محدود كرده است، توانايي رساندن نيروي الكتريكي به اين سيستم ها مي باشد. در بيشتر موارد منابع انرژي مورد استفاده براي راه اندازي اين ابزارها، بر كاركرد خود اين ابزارها سايه مي افكند. در نتيجه محققان به طور فعالانه اي به دنبال يافتن راه هايي براي ايجاد باتر ي هاي نانوساختاري هستند كه بتوانند از آنها روي خود ابزار استفاده كرده و در نتيجه محدوده كاربردهاي اين ابزارها را گسترش دهند . به عنوان مثال محققان دانشگاهي به دنبال يافتن روش هايي براي وارد كردن نانوساختارها در باتري ها هستند تا از اين طريق بتوانند امكان ساخت ضرايب شكلي كوچ ك تر يا سه بعدي را فراهم نمايند . بسياري از اين فناوري هاي توانمندشده با نانو به سوي معماري هايي گام برمي دارند كه با استفاده از طراح ي ها يا فرايندهاي باتري فيلم نازك دوبعدي معمول امكا نپذير نبودند.

پيشرفت هاي فناوري نانو تأثير مهم خود را روي فناوري پيل هاي خورشيدي نيز آغاز كرده است .

استفاده از نانوذرات د ياكسيد تيتانيوم روكش دهي Konarka Technologies Inc. شركت هاي همانند شده توسط مولكول هاي رنگي را به منظور ايجاد پيل هاي خورشيدي انعطاف پذيرتر و تطبيق پذيرتر آغاز نموده اند. استفاده از نانوذرات امكان توليد پيل هاي فتوولتائيك را در دماهاي پايين تر ايجاد كرده اند كه اين توانايي استفاده از بسترهاي پليمري انعطاف پذير را به جاي بسترهاي شيشه اي Konarka امكان به نوبه خود به معمول مي دهد. اين قابليت امكان يكپارچه سازي پي لهاي خورشيدي را در محدوده وسيعي از مواد (همانند الياف و مواد ساختماني ) ايجاد مي كند. محققان ديگري از نانوذرات در توليد پيل هاي خورشيدي استفاده كرده اند تا بتوانند بهره تبديل اين پيل ها را افزايش دهند. به عنوان مثال محققان دانشگاه تورنتو در كانادا از ذرات نقاط كوانتومي براي به دست آوردن بهره كلي تبديل بالاتر استفاده كرده اند؛ اين پيل در محدوده نور سرمايه گذاري مشترك Evident Technologies اخيراً با شركت Konarka . مادون قرمز كار مي كند خطرپذيري انجام داده است تا بتواند به جاي مولكول هاي رنگي آلي در پيل هاي خورشيدي خود از نقاط كوانتومي استفاده كند . هدف استفاده از نقاط كوانتومي اين است كه محدوده حساسيت پيل هاي خورشيدي را از طيف مرئي نور به بخش هاي ديگر گسترش داده و در نتيجه بتوانند بخش بيشتري از نور را جذب نموده و بهره تبديل كلي را افزايش دهند.

در حال حاضر تعداد نسبتاً كمي از باتري ها يا پيل هاي خورشيدي تجاري از پيشرفت هاي فناوري نانو بهره مي برند. بسياري از كارها ي انجام شده در زمينه الكترودهاي نانوكامپوزيتي، باتري هاي نانوساختار، و نانومواد مورد استفاده در پيل هاي خورشيدي در آزمايشگاه اجرا شده اند. با اين حال تعداد روزافزوني از شركت ها در حال پذيرش پيشرفت هاي فناوري نانو و استفاده از آنها براي توليد محصول م ي باشند . به عنوان مثال شركت براي توليد پيل هاي خورشيدي انعطاف پذير مبتني بر فناوري نانو چندين كمك هزينه از ارتش Konarka آمريكا دريافت كرده است تا با توليد اين پيل ها بتواند وزن تجهيزات مورد نيازي را كه يك سرباز بايد با خود حمل كند (به منظور توليد برق براي تجهيزات نظامي )، كاهش دهد . به علاوه چندين شركت از جمله و توشيبا در حال توسعه الكترودهاي ،Altair Nanotechnologies ،mPhase Technologies نانوساختار به منظور افزايش طول عمر قفسه اي باتري ها و بهبود سرعت شارژ و تخليه آنها مي باشند. شركت هاي براي «Small Business Innovation Research» ديگر از سرماي ههاي فدرالي همچون كم ك هزينه كار روي الكترودهاي توانمندشده با نانو و زمينه هاي مرتبط با آن استفاده مي كنند.

قبل از آنكه اي ن فناوري در محصولات NEMS/MEMS در مورد رساندن انرژي مورد نياز به ابزارهاي تجاري مورد استفاده قرار بگيرند، تحقيقات بسيار زيادي مورد نياز مي باشد.

تا سال 2020 (فناوري بالقوه)تا سال 2020 احتمالاً بسياري از پيشرفت هاي حاصل در زمينه طراحي الكترودها و معماري باتري ها در باتري هاي تجاري مورد استفاده قرار خواهند گرفت . فناوري هايي همانند الكترودهاي جديدي كه از نانوكامپوزيت ها بهره م ي برند، نفوذ زيادي در بازار خواهند داشت، زيرا اين فناوري با طراحي معمول باتري ها سازگار است . همچنين محتمل است كه طراحي هاي سه بعدي باتري ها كه از نانوساختارها بهره مي برند، تا حد زيادي در محصولات تجاري وارد شده باشند . احتمال اينكه معمار يهاي سه بعدي باتري جايگزين باتري هاي تلفن همراه يا رايانه ها شوند، در اين محدوده زماني پايين است . با اين حال كشش بازار براي فناوري كه از اين فناوري هاي نوظهور نانو بهره مي برند، بسيار بالاست . در نهايت، پيشرفت هاي MEMS/NEMS صورت گرفته در زمينه استفاده از نانوم واد و نانوساختارها در پيل هاي خورشيدي احتمالاً منجر به پيل هاي انعطاف پذير بهتر خواهند شد . كارهاي اخير در زمينه استفاده از نقاط كوانتومي و ساير پيل هاي خورشيدي توانمند شده با فناوري نشان مي دهند كه پيشرفت هاي فناوري نانو مي تواند منجر به پيل هايي گردد كه بهره تبديل آنها معادل يا شايد بيشتر از بهره تبديل پيل هاي خورشيدي تجاري امروزي هستند . با در نظر گرفتن پيشرفت هاي حاصل در زمينه فراوري پيل هاي خورشيدي اين احتمال وجود دارد كه پيل هاي خورشيدي در محصولات مصرفي همچون مواد ساختماني (مثل مواد روي پشت بام )، ابزارهاي الكترونيكي (مثل گوشي هاي تلفن همراه و رايانه ها) و شايد حتي پارچه ها (مثل چادرها يا لباس ها ي خارج از منزل ) ادغام شده و مورداستفاده قرار بگيرند.

كاربردها و اثرات اجتماعي

كاربردهاي چندين فناوري جديد به دليل چالش ها و مشكلات موجود در زمينه فناوري هاي باتر ي و تأمين نيروي الكتريسيته محدود شده اند. پيشرفت هاي حاصل در عرصه نيروي الكتريسيته توانمندشده با فناوري نانو اين قابليت را دارند كه بر بسياري از جنب ه هاي نحوه تأثير فناوري بر جامعه اثر بگذارند . يكي از پيش ران هاي پيشرفت در باتري ها امكان ايجاد و بهبود اتومبيل هاي برقي و هيبريدي (بنزين-برق) است. مربوط MEMS/NEMS تأثير اجتماعي بالقوه ديگر به استفاده از باتري هاي نانوساختار در ابزارهاي مي باشد. در بسياري از اين ابزارها بزرگ ترين بخش مربوط به منبع انرژي است، مخصوصاً اگر اين منبع انرژي به صورت سرخود و روي خود اين تراشه ها قرار داشته باشد. در 15 سال آينده پيشرفت هاي عمده در باتري هاي سه بعدي احتمالاً منجر به توليد حسگرها و ابزارهاي ارتباطي كوچك تر و مستقل (خودگردان ) خواهند شد .

مي تواند امكان استفاده بالقوه وسيع از اين حسگرهاي خودگرد ان MEMS/NEMS پيشرفت در منابع انرژي و مستقل را فراهم آورد . در نتيجه تأثيرات اجتماعي اين عرصه شامل پايش مستمر و بهتر، مديريت استفاده از اين حسگرها، و مسائل مربوط به حريم خصوصي افراد مي باشند.

در نهايت، پيشرفت هاي ايجاد شده در زمينه توسعه پيل هاي خورشيدي مبتني بر فناوري نانو مي تواند بر استفاده از نيروي برق توزيع شده تأثير بگذارد . پيل هاي خورشيدي ارزان، محك م تر و انعطاف پذير كه مي توانند در الياف يا مواد ساختماني وارد شوند، تا حد زيادي بر زيرساخت هاي توزيع انرژي الكتريكي تأثير خواهند گذاشت. كشورهاي در حال توسع ه اي كه ظرفيت توزيع برق كافي ندارند، مي توانند به ميزان قابل توجهي از اين فناوري بهره ببرند . اين پيل ها همچنين مي توانند به توسعه بيشتر ابزارهاي مستقل و خودگردان كمك كرده و منجر به حسگري فراگير شوند كه به نوبه خود مسائل مربوط به حريم خصوصي افراد را در پي خواهد داشت.

ابزارهاي الكترونيكي (مدارات مجتمع و پردازش) توانمند شده با نانو

به نظر مي رسد ابزارهاي الكترونيكي توانمندشده با نانو نيز همانند حسگرها قابليت پيشرفت هاي زيادي را درسال هاي بعد دار ند. با اين حال ادغام اكتشافات علم نانو در كاربردهاي تجاري مخصوصاً در طراحي مدارات مجتمع و تراشه ها بسيار چالش برانگيز است . بر خلاف ساير زمينه ها كه فناوري نانو به تازگي تأثير خود را در آنها آغاز نموده است، اين فناوري و فرايندهاي مربوط به آن از سال 1990 باعث توانمندسازي پردازند ه هاي مجتمع شده اند. با اين حال براي ادامه يافتن قانون مور، پيشرفت هاي جديدي در هر دو بعد مواد و فرايندها نياز است. پردازنده هاي پنتيوم 4 شركت اينتل كه در بازار وجود دارند، حاوي ترانزيستورهايي در ابعاد 60 نانومتر و1نانومتر (يا تقريباً به ضخامت 12 لايه منفرد از اتم هاي سيليكون ) هستند . حفظ / فيلم هاي نازكي به ضخامت 5 قانون مور نيازم ند ساختارهاي كوچك تر و فيلم هاي نازك تر از اين مي باشد. با اين حال، با كوچ ك تر شدن اين ساختارها ويژگي هاي بنيادي فيزيكي و الكتريكي تغيير يافته و احتياجات لازم براي عملكرد مدارات مجتمع،گزارش سالانه اي كه چالش هاي ) (ITRS) تأمين نمي شود. نقشه راه بين المللي فناوري براي نيمه هادي ها مربوط به جنبه هاي طراحي و ساخت مدارات مجتمع را بررسي مي كند) جزئيات پيشرفت هاي فناورانه مورد نياز براي بقاي قانون مور را توضيح داده است . شركت اينتل مرحله فناوري 90 نانومتري را در سال 2003 عرضه كرده است . برنامه ريزي اين شركت براي تو ليد مدارات مجتمعي كه از فناوري هاي توسعه يافته مرحله 60چندين چالش سخت مرتبط با مرحله ITRS نانومتري بهره مي برند، براي سال 2005 مي باشد. مطابق گزارش فناوري 45 نانومتري هم براي ابزارهاي منطقي (همانند پردازند ه ها ) و هم براي حافظه ها وجود دارد؛ انتظار مي رود اين مرحله از فناوري تا سال 2009 عرضه شود. دانشمندان و مهندسان نياز خواهند داشت اكتشافات و مواد الكتريكي (CMOS) جديدي براي معرفي طراحي هاي نيمه هادي اكسيد فلزي مكمل غيركلاسيك جديد به روش هاي توليد موجود انجام دهند، در عين حالي كه هزينه توليد به ازاي هر ترا شه را زياد افزايش غيركلاسيك تك ورودي مي باش د؛ CMOS ندهند. يكي از فناوري هاي كانديداي ممكن طراحي هاي مثال هاي اين طراحي ها شامل موارد زير م يباشند:

انتقال بهبود يافته كه از لايه هاي نيمه هادي كشيده شده براي (FET) • ترانزيستورهاي اثر زمينه افزايش تحرك الكترون بهره مي برند؛ هاي سيليكون روي عايق بسيار نازك؛ FET • هاي مهندسي شده ورودي -خروجي كه به نحوي طراحي شده اند كه مقاومت ورودي و FET •خروجي را به نسبت مقاومت كانال تنظيم نمايند.

غيركلاسيك چندورودي مي شوند. همانگونه كه از اسم آن CMOS طراحي هاي ديگر شامل طراحي هاي برمي آيد، اينگونه از طراحي ها از چندين ورودي براي كنترل بهتر جريان در كانال ترانزيستور بهره مي برند . در مي تواند به صورت افقي (درون FET طراحي هاي چندورودي، جريان الكتريكي بسته به معماري خاص صفحه بستر) يا به صورت عمودي (خارج از صفحه) وجود داشته باشد.

همچنين پيش بيني مي كند كه پس از مرحله فناوري 45 نانومتري دانشمندان نياز خواهند ITRS گزارش كشف كنند . CMOS در فناوري هاي بر پايه CMOS داشت روش هايي براي اجرا شدن ابزارهاي غير احتمالاً تا مرحله فناوري 16 CMOS بيان مي كند كه تغيير مقياس ابزارها و فناوري هاي فراوري ITRSنانومتري (طول كانال 7 نانومتر ) در سال 2019 ادامه خواهد داشت . فناوري هاي كانديداي ممكن كه براي اينهاي نانوسيم نيمه هادي يك بعدي، FET ، هاي نانولوله كربني FET محدوده زماني ذكر شده اند عبارتند از طراحي هاي ترانزيستور تك الكتروني كه جريان ميان ورودي و خروجي را به صورت تنها يك الكترون در

يك زمان منتقل مي كنند، ديودهاي تونل زني ارتعاشي، ابزارهاي مبتني بر اثرات كوانتومي مشاهده شده در مواد ابرهادي، و ماشين هاي سلولي كوانتومي كه اطلاعات را از طريق سلول ها يا نقاط كوانتومي داراي برهمكنش با يكديگر پردازش كرده و منتقل مي كنند.

به حال تمام اين فناور ي ها در مراحل بسيار ابتدايي توسعه قرار دارند. تحقيقات بسيار زيادي لازم است تا اين ابزارها در مقياس وسيع و با شرايط بسيار سخت گيرانه اي كه مورد نياز صنعت نيمه هادي مي باشند، توليد شوند .

به علاوه، با وجودي كه پيشرفت هايي در نوآوري هاي جديد مبتني بر فناوري نانو در ابزارهاي منفرد صورت گرفته است، تحقيقات بسيار كمي روي چگونگي يكپارچه سازي نسل بعدي ترانزيستورها (حدود يك ميليون عدد از آنها ) در تك تراشه هاي رايانه اي صورت گرفته است . به علاوه، تحقيقات بسيار ك مي روي معماري هايي كه از اين فناوري هاي توانمندشده با نانو استفاده مي كنند و محدوديت هاي احتمالي كه در اين چگالي هاي بالا ممكن است وجود داشته باشند، صورت گرفته است.

گذشته از اينها، هزينه هاي مربوط به طراحي و ساخت كارخانجات توليدي بسيار بالاست . هزينه هاي کی 1تا / تقريبي براي مركزي كه تراشه هاي رايانه اي را با استفاده از ويفرهاي 200 ميليمتري توليد مي كند، بين 2و 5/1 ميليارد دلار است . همين هزينه براي مراكز 300 ميليمتري 3 ميليارد دلار م ي باشد. هر چه ويفر بزرگ تر باشد، تعداد تراشه هايي كه مي توانند همزمان توليد ش وند، بيشتر است . بنابراين صنعت مي تواند با استفاده از ويفرهاي بزرگ و با بهره گيري از صرفه جويي هاي ناشي از افزايش مقياس، هزينه ها را كاهش دهد . با اين حال، همانند نانولوله هاي كربني ) و مراحل اضافي توليد (همانند ) CMOS هزينه هاي مربوط به معرفي مواد غير هاي غيركلاسيك ) احتمالاً قيمت هر تراشه توليد شده را افزايش داده و CMOS مراحل مر بوط به طراحي هاي باعث افزايش هزينه هاي راه اندازي مراكز توليدي مي شود. با اين حال، شايد پيشرف ت هاي ديگر فناوري نانو امكان توليد پردازنده هاي معمول را در محدوده وسيعي از بسترها و مواد (مانند پليمرها ) فراهم آورند . اين امر يكپارچه سازي ابزارهاي محاسباتي ساده را در بسياري از محصولات تجاري، همانند پارچ هها، براي كاربردهاي خاص و بست هبندي هاي تجاري ممكن خواهد ساخت. علاوه بر افزايش توان پردازش، اكتشافات فناوري نانو باعث بهبود ابزارهاي حافظه اي و ذخيره سازي خواهند شد. بسياري از محدوديت هاي موجود در طراحي مدارات مجتمع، بر امكان افزايش چگالي حافظه يا ظرفيت ذخيره سازي داده ها نيز تأثير مي گذارن د. دانشمندان و مهندسان در حال استفاده از فناوري نانو براي ايجاد ساختارهاي كوچ ك تر هستند كه به نوبه خود افزايش چگالي ذخير هسازي و ظرفيت حافظه ها را در پي خواهد داشت. دانشگاه و صنعت به دنبال پيشرفت هاي فناوري نانو جهت استفاده در توسعه روش هاي جديد براي ذخيره و بازخواني اطلاعات هستند . به عنوان مثال آي بي ام از آرايه اي از نوك هاي ميكروسكوپ نيروي اتمي براي تغيير شكل فيزيكي يك بستر فيلم پليمري به عنوان وسيل هاي جديد براي ذخيره داده ها (با نام نيز در حال توسعه يك حافظه غيرفرار مقاوم در برابر تابش به نام Nantero . استفاده مي كند (Millipede است كه مبتني بر نانولول ههاي كربني م يباشد. NRAM حال حاضر امروزه پردازنده هاي رايا نه اي سطحي بي سابقه از محاسبه، دستكاري و ذخيره داده ها را ايجاد كرده اند . به استثناي برخي كاربردهاي خاص، توانايي سيستم هاي رايانه اي امروزي بسياري (اما نه همه) از نيازهاي كاربران معمول را برآورده مي سازند. با وجودي كه اين امر در مورد كاربران شخصي صادق است، كسب و كارها وابستگي خود را به رايان ه هاي پيچيده براي محدوده اي از كاربردها همچون كسب و كار، امور مالي و تحليل داده ها افزايش داد هاند. به هر حال با وجودي كه تعداد رايانه هاي معمول به ازاي هر نفر به انداز ه اي كه زماني در حال رشد بود، افزايش نمي يابد، تعداد ابزارهاي محاسباتي به ازاي هر نفر به سرعت در حال رشد است .

ابزارهاي محاسباتي خاص كوچ كتر (همانند گوشي هاي تلفن همراه، ابزارهاي ديجيتالي شخصي، و كاربردهاي خانگي ) كه در اثر افزايش كلي توان محاسباتي و حافظ ه اي توانمند شده اند، با سرعت بالايي در حال رشد م يباشند. در نتيجه، تراشه ها و پردازنده هاي ويژه در حال ظهور در تمام محصولات تجاري مي باشند.

تا سال 2020 (فناوري بالقوه) تا سال 2020 مدارات مجتمع به انتهاي محدوده فيزيك بنيادي معمول و مقياس پذير طراحي مدارات خواهند رسيد . مواد نيمه هادي (سيليكون، ژرمانيوم، گال يوم-آرسنيد ) هنوز مواد اوليه تقريباً تمام CMOSمدارات مجتمع خواهند بود . توليدكنندگان مدارات مجتمع و ابزارها ، طراحي ها و معماري هاي غيركلاسيك را تا آن زمان پذيرفته اند تا بر نيازهاي مرحله فناوري 16 نانومتري فائق آيند . محدوديت هاي اقتصادي طراحي و ساخت مراكز ت وليد مدارات مجتمع همچنان مهم خواهند بود . با در نظر گرفتن اينكه هزينه هاي ساخت اين مراكز در حال حاضر نيز بالا مي باشد، سازندگان تراشه ها به تلاش خود براي به دست آوردن بهره بيشتر از طريق بهينه كردن مواد و فرايندهاي مورد استفاده كنوني ادامه خواهند داد . مراكز ساخت غيركلاسيك خواهند بود تا قانون مور را تا حوالي 2020 پايدار نگه دارن د. CMOS به دنبال طراحي هاي عملكرد تراشه هاي مجتمع و در نتيجه ابزارهاي محاسباتي احتمالاً اختصاصي خواهد شد؛ بدين ترتيب بدون نياز به تراشه هاي سريع تر، عملكرد آنها بهبود خواهد يافت . طراحي هاي تراشه هاي مجتمع متنوع شده و محدوده وسيعي از پردازند ههاي خاص براي حفظ سهم بازار توليد خواهند شد.

نانولوله هاي كربني، سوئيچ هاي مولكولي و ...) تنها در مقادير بسيار كم ) CMOS سيستم هاي مواد غير ايجاد خواهند شد و احتمالاً براي كاربردهاي تجاري گسترده مقرو ن به صرفه نخواهند بود . چالش هاي مربوط به مهندسي معماري تراشه هاي جديد نانوالكترونيك همچنان به عنوان يك فاكتور در هر دو بعد هزينه و عملكرد كلي مطرح خواهد بود.

با اين حال توانايي توليد ابزارهاي كم مصرف و ساده (از بعد محاسباتي ) در محدوده وسيعي از مواد بستر شامل سيستم هاي انعطاف پذير) به معناي ورود ابزارهاي محاسباتي در بسياري از كالاها خواهد بود . ورود مدارات مجتمع در مواردي همچون مواد بسته بندي، لباس ها، و ابزارهاي پزشكي ، ساده تر و تخصصي تر بوده و استفاده وسيعي خواهند يافت . پيشرفت هاي ايجاد شده در زمينه نير وي الكتريسيته و حافظه هاي توانمندشده با فناوري نانو نيز در تكثير مدارات مجتمع و ابزارهاي الكترونيكي در تمام انواع محصولات مصرفي نقش خواهند Millipede داشت. پيشرفت هاي ايجاد شده در زمين ه محيط هاي غيرمعمول ذخيره سازي اطلاعات، همانند شركت آي بي ام، امكان استفاده در محدوده وسيعي از ابزارها و محصولات را ايجاد خواهد كرد.

كاربردها و اثرات اجتماعي

تا سال 2020 احتمالاً فناوري نانو امكان استفاده از ابزارهاي مجتمع را در محدوده وسيعي از كالاها و محصولات تجاري ايجاد كرده است . اقلامي همچون لباس ها از ابزارهاي محاسباتي ساده براي كاربردهايي همچون پايش علائم حياتي افراد بهره خواهند برد . ابزارهاي مجتمع امكان بهبود عملكرد تراشه هاي تشخيص فعلي را فراهم كرده و به توسعه عملكردهاي مربوط به آمادها (پشتيباني ) و (RFID) فركانس راديويي بهبوديافته همچنان يك ابزار ساده خواهد RFID ، مديريت زنجيره تداركات كمك خواهند كرد . با اين حال كه امروزه به طور وسيعي مورد استفاد قرار مي گيرد، ريسك بيشتري RFID بود و در نتيجه نسبت به فناوري10 توانايي RFID براي حريم خصوصي افراد ايجاد نخواهد كرد . شايد استفاده رو به گسترش از فناوري

جمع آوري و مديريت تمام اطلاعات ب القوه اي را كه فراتر از عملكردهاي اختصاصي مي باشند (همانند پايش اموال و دارايي ها) ايجاد كند . با اين حال احتمال دارد تا سال 2020 افراد تعداد بيشتري از ابزارهاي ماشيني شخصي (همانند گوشي هاي تلفن همراه، دوربين هاي ديجيتالي، ابزارهاي شناسايي شخصي براي دسترسي به اطلاعات مالي يا شخصي يا براي شناسايي افراد ) داشته باشند . در سال 2020 مديريت اطلاعات اين ابزارهاي مجتمع تخصصي، شبيه تلاش امروزي براي مديريت انبوهي از اطلاعات روي اينترنت خواهد بود.

پيشرفت هاي نانوزيست فناوري

پيشرفت هاي ايجاد شده در زمينه حسگرهاي توانمندش ده با نانو تأثير زيادي در حوزه نانوزيست فناوري خواهند داشت. بسياري از پيشرفت ها در حوزه حسگري سيستم هاي زيستي (همانند پروتئين ها و و فرايندهاي زيستي) توسط DNA ميكروارگانيسم ها) و پديد ههاي زيست مولكولي (همانند شناسايي بهسازي هاي ايجادشده در عرصه حسگري نان ومقياس فعال خواهند شد . حسگرهايي كه شروع به ساخت آنها كرده ايم در مقياس فرايندهاي زيستي هستند و در نتيجه علاقه به سرمايه گذاري در اين حوزه، توانايي انجام تست ها و آزمايشات جديدي را كه قبلاً مشكل، زمان بر، يا غيرممكن بود، ايجاد خواهد كرد.

تحقيقات در زمينه نا نوزيست فناوري نه تنها توانايي بهبود روش هاي تشخيص زيستي را دارد، بلكه برجنبه هاي ديگري از زيست شناسي همچون اكتشافات دارويي، دارورساني، رو ش هاي جراحي، زيست سازگاري، تشخيص، قطعات كاشتني، و حتي پروتزها نيز تأثير خواهد داشت.

حوزه هاي فعال ديگر تحقيقات نانوزيس ت فناوري شامل ابزارهاي طيف سنجي براي تعيين ويژگي هاي فرايندهاي زيستي، نانوساختارهاي مصنوعي تقليدي از طبيعت، موادي براي جداسازي و تشخيص مولكول هاي زيستي، و نانوساختارهاي عام لدار براي دارورساني كنترل شده مي باشند.

يا رايانه هاي DNA تحقيقات نانوزيست فناوري همچنين از طريق مشار كت در طراحي رايانه هاي مبتني برمولكولي منجر به ظهور عرصه جديدي از محاسبات خواه ند شد . اين ابزارهاي محاسباتي كه قدرت محاسباتي آنها از توانايي بررسي تعداد بسيار زيادي از مولكول هاي مختلف در زماني نسبتاً كوتاه نشأت مي گيرد، به طور بالقوه ابزارهاي قدرتمندي براي بررسي گروه خاصي از مسائل رياضي مي باشند.

حال حاضر با وجودي كه تا حد زيادي ماشيني مي باشند، DNA در حال حاضر بسياري از روش هاي تشخيصي براي روش هاي تشخيصي معمول نياز دارند؛ اين DNA روش هاي شيمي تر بوده و به كپي برداري از رشته هاي كپي برداري از طريق واكنش زنجيره اي پليمراز يا ساير روش هاي تقويت مواد ژنتيكي صورت مي گيرد . اين روش هنوز تا حدي به دخالت انساني براي تهيه نمونه نيازمند است . ساير روش هاي تشخيصي زيست شناسي مولكولي نيز مبتني بر شيمي تر بوده و به كشت دادن يا ساير روش هاي تكثير نمونه بر اي دست يابي به كمترين مقدار مورد نياز براي آناليز نياز دارند.

بسياري از قطعات كاشتني يا ساير مواد وارد شده به بدن به نحوي انتخاب مي شوند كه احتمال پس زدن آنها توسط بدن به كمترين مقدار خود برسد. در حال حاضر نانوزيست فناوري در حال كشف راه هاي جديدي براي بهبود روش هايي است كه مواد مي توانند بدون پس زده شدن وارد بدن شوند . به عنوان مثال دانشمندان نشان داده اند كه تيتانيوم روكش دهي شده با نانولوله گل مانند حلزوني شكل كه براي قطعات كاشتني مورد استفاده قرار مي گيرد، چسبندگي سلولي بالاتري نسبت به نوع بدون روكش از خو د نشان مي دهد. نانولوله هاي گل مانند حلزوني از مواد آلي ساخته مي شوند كه روي هم انباشته شده و يك حفره داخلي به قطر تقريبي 1 نانومتر درون ساختار حاصل ايجاد ميشود.

در حال حاضر مواد نانوساختار و برخي نانوساختارهاي عام ل دار زيستي كاربردهاي بالقوه اي در مهندس ي و پروتئين ها توسعه DNA شيمي يافته اند. مثلاً دانشمندان انواعي از نانوذرات عامل دار زيستي ر ا براي تشخيص آزمايشگاه روي » داده اند. نانومواد و نانوساختارهاي عامل دار در حوزه هايي همچون ميكروسيالات و ابزارهاي نيز به كار رفته اند. اين ابزارها كل يك آزما يشگاه شيمي را روي يك بستر ايجاد نموده و در حال ورود « تراشه به بازار محصولات تجاري مي باشند. تا سال 2020 (كاربردهاي بالقوه) تا سال 2020 پيشرفت هاي زيادي حاصل شده است كه امكان تشخيص سري ع تر و دقيق تر نمونه هاي زيستي را فراهم مي آورند. پيشرفت هاي ايجادشده در زمينه ف ناوري حسگري امكان ايجاد ابزارهايي را به وجود خواهد آورد كه قابل حمل بوده و در خارج از محيط درماني با كمترين دخالت انسان مي توانند چندين نوع تشخيص زيستي را به انجام رسانند.

تحقيقات در زمينه مواد و روكش هاي نانوساختار م يتواند منجر به توليد پروتزهايي شود كه براي رشد استخوان داراي مساحت سطحي و زيست سازگاري بالايي بوده و امكان پس زدگي را كاهش داده اند.

پيشرفت هاي نانوزيست فناوري به چندين روش توانايي بدن را براي تحمل يا حتي پذيرفتن مواد و ابزارهاي خارجي افزايش خواهند داد . دانشمندان و پزشكان خواهند توانست ساختار سطحي ابزارها را در مقياس نانو تعيين نمايند تا پذيرش اين ابزارها را توسط بدن افزايش داده و در عين جلوگيري از فرايندهاي نام طلوب (همانند عفونت)، انجام فرايندهاي مطلوب زيستي (همانند رشد استخوان) را سرعت بخشند. همانگونه كه در بالا بيان شد، پيشرفت هاي انجام شده در زمينه حسگري، مدارات مجتمع و ابزارهاي الكترونيكي، و منابع الكتريسيته توانمند شده با فناوري نانو، امكان مراقبت زيستي فعال و انفعالي و پايش بيمار را ايجاد خواهند كرد . برخي از اين ابزارهاي نانوزيست فناوري در پايش بيمار كاربرد خواهند يافت؛ برخي ديگر از آنها شايد براي پايش سلامتي و آسايش نيروهاي نظامي و نيروهاي مورد استفاده در موارد اورژانسي مو رد

استفاده قرار بگيرند.

با وجودي كه پيشرف ت ها در زمينه استفاده از مواد نانوساختار در دارورساني ادامه خواهند داشت، بخش هايي از اين پيشرفت و همچنين پذيرش اين كاربردها به تحقيقات ديگري در زمينه برهمكنش نانومواد با بدن و محيط زيست بستگي خواهند داشت.

كاربردها و اثرات اجتماعي

همانگونه كه در بالا ذكر شد، يكي از عرصه هاي قابليت دار در فناوري نانو تا سال 2020 ، حسگري توانمندشده با نانوزيست فناوري مي باشد. يكي ديگر از كاربردهاي در حال بروز پايش مستمر افراد است .

محتمل است تا سال 2020 بخشي هايي از افراد جامعه براي سلامتي، ايمني، يا دلايل امنيتي تا حدي پايش شوند. احتمال دارد پيشرفت هاي روزافزون در فناوري نانو كه بر حسگري، ابزارهاي محاسباتي، و زيست فناوري تأثير مي گذارند، امكان اين نوع از حسگري را ايجاد نمايند . با اين حال با در نظر گرفتن نگراني هاي مربوط به حريم شخصي افراد، كاربرد اين نوع از فناوري محدود به بخش كوچكي از اجتماع خواهد بود. گزارش اخيري كه توسط ان جمن سلطنتي و آكادمي سلطنتي مهندسي انگلستان منتشر شده است بيان مي دارد كه شايد ت وجه به ارزيابي چرخه عمر محصولات حاوي نانومواد (كه به نام تحليل گهواره تا گور نيز ناميده مي شود) روز به رو ز اهميت بيشتري پيدا كند . انتظار مي رود استفاده از فناوري نانو و نانومواد در محصولات تجاري در آينده قابل پيش بيني افزايش يابد . در نتيجه انسان و محيط زيس ت به طور فزاينده اي در معرض مواد نانوساختار توليدشده قرار خواهند داشت . در مقايسه با مقالات علمي و اختراعات منتشر شده كه اكتشافات جديد را در حوزه فناوري نانو مورد بحث قرار مي دهند، تعداد نسبتاً كم اما رو به رشدي از مقالات به اثرات بالقوه زيست محيطي و سلامتي مرتبط با فناوري نانو پرداخته اند. يكي از پيشنهادهاي مطرح شده در گزارش انجمن سلطنتي و آكادمي سلطنتي مهندسي اين است كه ارزيابي چرخه عمر بايد در بررسي پيشرفت هاي نانوفناوري موجود و مورد انتظار به حساب آيند، به نحوي كه مزاياي فناوري نانو توسط مصرف زياد منابع در طول فرايند توليد، بازيابي، يا مصرف تحت تأثير قرار نگيرند . نگراني هاي موجود در زمينه اثرات ممكن زيست محيطي يا سلامتي فناوري نانو يا فقدان اطلاعات در مورد هزينه هاي احتمالي چرخه عمر محصولات مرتبط با اين فناوري مي توانند مانع از پذيرش محصولات توانمندشده با نانو گردند.

مقالات ديگري بيان كرده اند كه يكي از جنبه هاي پذيرش يك فناوري جديد توسط جامعه اين است كه آيا اين فناوري يك ابزار مصنوعي است (همانند قطعات كاشتني ) يا اينكه از فرايندهاي زيستي خود بدن (همانند تحقيقات مربوط به سلول هاي بنيادي ) مي باشد. قطعات كاشت ني در شرايطي مورد پذيرش قرار مي گيرند كه زندگي فرد در معرض خطر بوده و هيچ راه حل ديگري وجود نداشته باشد . در نتيجه مقبوليت اجتماعي برخي از عرص ههاي نانوزيست فناوري مي تواند به اينكه آنها زيستي بوده يا مصنوعي باشند، بستگي داشته باشد.

توليد نانوفناوري (آرايش مولكولي) مدتهاست دانشمندان به دنبال يافتن راهي براي استفاده از قدرت توليد طبيعت در آزمايشگاه هستند . اين توانايي به معني قابليت توليد اشيا به روش پايين به بالا و اتم به اتم مي باشد. در روش هاي معمول توليد بسياري از يك ماده (MEMS از محصولات توانمندشده با فناوري نانو (همانند تراشه هاي رايانه اي يا ابزارهاي ماكروسكوپي آغاز كرده و با حذف قسمت هايي از اين ماده به روش هاي مختلفي همچون بريدن، حكاكي، يا

آسياب كردن ، قطعات نانومقياس به دست مي آيند. به اين راهكار توليد ، راهكار بالا به پايين مي گويند . توليد جام هاي » پايين به بالا را كه به آن توليد مولكولي يا آرايش مولكولي نيز مي گويند، مي توان به عنوان يكي از فناوري نانو در نظر گرفت . در سال 1989 اين روش توليدي شايد يكي از ترسناك ترين جنبه هاي « مقدس را براي ماش ين هاي نانومقياس «grey goo» فناوري نانو نيز به شمار م ي رفت . اريك د ركسلر اصطلاح خودتكثيرشونده اي به كار برد كه بنا بر ادعاي او مي توانند بدون هيچ كنترلي خود را كپي كنند . وي در شماره پشيماني خود را از بيان چنين اصطلاحي اعلام كرد. ،Nature ژوئن 2004 مجله با اين حال توليد مولكولي و خودآرايي نانومقياس حوزه هاي فعال تحقيقا ت دانشگاهي هستند؛ اين حوزه ها

و سيستم هاي زيستي ديگر براي سازماندهي نانوساختارها و به كنترل درآوردن DNA شامل استفاده از ويژگي هاي ذاتي مواد براي ايجاد ساختارهاي سه بعدي مطلوب مي باشند. به علاوه، پيگيري توليد توانمندشده با نانو محدود به محيط دانشگاهي نمي باشد. شركت هاي بزرگ و حتي برخي شركت هاي كوچك نوپا (همانند به صورت فعالانه رو ش هاي توليد مولكولي را دنبال كرده و يا در اين عرصه سرمايه گذاري (Zyvex شركت مي كنند تا از كاربردهاي تجاري ممكن آن در آينده بهره ببرند.

بسياري از تحقيقات موجود در مراحل ابتدايي خود به سر مي برند . اما محققان توانسته اند با استفاده از روش هاي توليد مولكولي، موتورهاي زيستي و حافظه هاي مولكولي كوچك را توليد كنند.

حال حاضر بسياري از كارهايي كه در حال حاضر در حوزه توليد مولكولي صورت م ي گيرن د، هنوز به عنوان علوم بنيادي در نظر گرفته م ي شوند. با اين حال در زمينه رسوب دهي و رشد فيلم ها، محققان از ويژگي هاي مواد براي الگودهي جزير ههاي متناوب و ساختارهاي نانومقياس ديگر استفاده كرده اند. رشد و توليد مواد نانوساختار خام همانند نانولوله هاي كربني، نانوذرات، و نانوساختارهاي پيچيده تر عرصه روبه رشدي هم براي صنعت و هم براي دانشگاه مي باشد. شركت هاي بيشتري شروع به توسعه و بازاريابي مواد نانوساختار كرده اند. با اين حال محققان و مهندسان هنوز در حال تلاش براي بهبود تكرارپذيري توليد و كيفيت مواد نانوساختار منفرد بوده و براي افزايش بهره، مقياس توليد را افزايش مي دهند.تا سال 2020 (فناوري بالقوه) تا سال 2020 پيشرفت هاي عمده اي در توليد ساختارها يا قطعات بسيار پيچيده براي ابزارها از طريق توليد مولكولي در آزمايشگاه ها ظهور خواهند كرد . با اين حال با توجه به چالش هايي كه در اين زمينه وجود دارند، احتمال اينكه ابزارها ي توليدشده مولكولي با عملكردهاي پيچيده در اين محدوده زماني تجاري شوند، بسيار پايين است.

پيشرفت هاي بيشتر در ساير روش هاي توليد نانوساختارها و نانوساختارهاي عامل دار در اين دوره زماني ادامه خواهند يافت، همچنانكه با كشف ويژگي هاي جديد، بازار اين مواد نيز رشد خواهد كرد . با اين حال ابزارهاي نانومقياس با عملكردهاي سطح بالا كه فقط از طريق روش هاي توليد مولكولي ايجاد شده باشند، تأثير بسيار كمي در اين عرصه خواهند داشت.

يكي از حوزه هايي كه تا سال 2020 ممكن است شاهد رشد خوبي باشد، تركيبي از روش ساخت مولكولي با روش هاي معمول بالا به پايين است . عرصه هايي كه اين رشد مي تواند تأثيرگذار باشد، شامل يكپارچه سازي نانوساختارهاي عامل دار با ابزارهاي معمول همچون مدارات مجتمع نيمه هادي يا توسعه مواد كامپوزيتي و ابزارهاي جديد با عملكرد بهبوديافته مي باشد. مثال هاي فعلي اين كاربرد شامل نانولوله هاي كربني اضافه شده به رنگ براي كاهش بار استاتيكي و يا نانوساختارهاي عامل داري هستند كه به عنوان روكش براي لنزها و الياف مورد استفاده قرار گرفته و موجب ايجاد ويژگي آب گريزي و مقاومت در برابر سايش مي گردند.

احتمالاً با ظهور ويژگي هاي جديد، موا د نانوساختار به طور فزاينده به ابزارها و قطعات ماكروسكوپي اضافه خواهند شد تا عملكرد يا ويژگ يهاي بهتري ايجاد كنند.

كاربردها و اثرات اجتماعي

در عرض 15 سال آينده احتمال اينكه محصولات تجاري با استفاده از روش هاي توليد مولكولي ساخته شوند، وجود ندارد . با اين حا ل تركيب نمودن روش هاي ساخت پايين به بالا با روش هاي ساخت بالا به پايين معمول موجب ايجاد محصولات توانمندشده با نانو و ورود آنها به بازار خواهد شد . همانگونه كه در موردنانوزيست فناوري گفته شد، ممكن است نگراني هاي عمومي درباره اثرات محتمل زيست محيطي و سلامتي كه در اثر قرار گرفتن در معرض نانومواد ايجاد مي شوند، پذيرش اين محصولات توسط مشتريان را محدود كند . فقدان مدارك كافي درباره اثرات محتمل نانومواد مي تواند موانع بالقوه اي (قانوني و اجتماعي ) براي استفاده از مواد نانوساختار در توليد ايجاد كند.__