تحقیق مقاله شرکت های نانوتکنولوژی

نانوتکنولوژی یا هنر ساخت مواد از اتم ها، مدّتهای مدیدی در عرصه افسانه‌های علمی تخیّلی قرار داشت (روباتهای خود همانندساز میکروسکوپی که به هنگام نیاز، اشیای موردنظر را می‌سازند)، ولی در چند سال اخیر، نانوتکنولوژی از محیط رمان‌ها خارج و وارد محیط بازار شده‌است.

          از سوی دیگر، پیشرفت سریع این تکنولوژی، بعضی از آژیرهای خطر را به صدا درآورده‌است. در آوریل 2000، بیل جوی، از بنیانگزاران شرکت Sun Microsystems Inc. هشدار داد که مرحله کنونی پیشرفت فنّاوری و بطور خاص نانو تکنولوژی، می‌تواند برای نژاد انسان تهدیدکننده باشد.

          در سال 1986، دانشمند سرشناس اریک درکسلر، در کتاب خود آینده‌ا‌ی را ترسیم کرد که ماشین‌هایی در اندازه مولکولی، ماشینهای دیگری را می‌سازند و در نهایت امر، موادی خود همانندساز را خواهندساخت. عبارت "نانوتکنولوژی" نیز با دست به‌کارشدن دانشمندان برای ساخت و دست‌کاری مولکولی، وارد مکالمات شد.

          تعداد روبه ‌رشدی از شرکتهای بین‌المللی مثل IBM،  NEC،  Lucent، هیتاچی، میتسوبیشی و سامسونگ درگیر تحقیق در مورد نانوتکنولوژی شده‌اند، ولی یافته‌های خویش را بروز نمی‌دهند و برای خویش حفظ می‌کنند. چندین کشور (از جمله ژاپن، چین، بریتانیا، آلمان و روسیه) مطالعات خویش را در این رشته افزایش داده‌اند. بیل کلینتون، پیش از ترک کاخ سفید، 495 میلیون‌دلار به طرح پیشگامی ملّی نانوتکنولوژی برای سال 2001 اختصاص داد.

علیرغم اینکه اکثر کارها، از دانشگاهها و آزمایشگاههای تحقیقاتی شروع شده‌اند، درحال حاضر در حال جذب سرمایه‌گذاران مخاطره‌پذیر و دیگر سرمایه‌داران خصوصی‌اند.

Nanophase Technologies Corp. واقع در ایلینویز (آمریکا) هنوز شرکتی عمومی است، ولی اکثر شرکت های نانوتکنولوژی شبیه شرکت Carbon Nanotechnologies  واقع در هوستون هستند که با   5/1 میلیون‌دلار سرمایه از چهار سرمایه‌گذار –که سه نفر آنها از استادان دانشگاه رایس بودند- در سال 2000 تأسیس شد. این شرکت هم‌اکنون در حال مذاکره برای دور اوّل 15 میلیون‌دلار تأمین اعتبار خویش است.

دان کُلبرت، یکی از بنیانگزاران می‌گوید که چندین شرکت سرمایه‌گذار خطرپذیر که برای همکاری با شرکت ابراز تمایل کرده‌اند، نانوتکنولوژی را تحوّلی عظیم مثل بیو تکنولوژی و فنّاوری بی‌سیم می‌دانند.

برخی از کاوشگران این رشته نوظهور –که شامل مبتدی تا برنده جایزه نوبل می‌شوند- می‌گویند نانوتکنولوژی انقلاب صنعتی دیگری را خلق خواهدکرد. با این حال، شرکتهای نانوتکنولوژی فعلاً روی "نانو مواد" ابتدایی که در محصولات فعلی قابل استفاده‌اند، یا محصولات جدیدی را بوجود می‌آورند، تمرکز کرده‌اند.

چارلز رندیا، معاون رئیس شرکت تکنولوژیهای Lightyear در ونکوور شمالی( کانادا)، این فن‌آوری را مثل نایلون در 1936 یا پلاستیکها در دهه 1940 می‌داند. وی می‌گوید: "این فن‌آوری در همه‌جا بوده و خواهدبود؛ و ما امیدواریم در همه‌جا بکار رود." ولی تیم فالی، که در حال کار برای رساندن تحقیقات مهندسی دانشگاه میشیگان به موقعیت تجاری است، می‌گوید: "فروش نانوتکنولوژی درحال حاضر مشکل است، چون کاربردهای کُشنده درحال حاضر ندارد! ولی در عوض پتانسیل وسیعی دارد ، که تقریباً هرچیزی را شامل می‌شود."

Lightyear محصولی که ماده دو بُعدی می‌نامد، تولید می‌کند که تنها یک لایه مولکول ضخامت دارد، ولی مساحت سطحی بسیار بزرگی دارد. اکثر شرکتهای درگیر در این رشته، صرفاً کارشان با چنین نانوموادی است. کاربرد این نانومواد  شامل صفحات آفتابی نامرئی تا کف‌پوش‌های وینیلی فوق‌سخت، نمایشگرهای کامپیوتری  و مبدّل‌های کاتالیستی می شود .

ریک لاین، دانشمندی از دانشگاه میشیگان است که شرکتش TAL Materials Inc.، نانوپودر تولید می‌کند. وی می‌گوید: "به‌نظر اکثر دانشمندان، عبارت "نانو" مربوط به کار با مواد در حد 100 نانومتر و  ترجیحاْ کمتر است. دانشمندان کشف کرده‌اند که خواص فیزیکی موادی که کوچکتر از حدود 20 نانومتر باشند، بسیار متفاوت با مواد انبوه و متراکم خواهدبود."

لاین می‌گوید: "این تفاوت نحوه سازماندهی اتمها، نحوه قرارگرفتن آنها روی یک سطح و نحوه برهم کنش آنها را با نور، حرارت و الکتریسیته، تحت تأثیر قرار می‌دهد و در نتیجه، همه چیز متحوّل می‌شود."

اکسید روی مدّتهاست در صفحات آفتابی بکار می‌رود. شرکتهای نانوتکنولوژی ذرّات اکسید رویی ساخته‌اند که کوچکتر از طول موج نور هستند. صفحات آفتابی حاوی این نانوذرّات، بعلت عدم پراکنش نور مرئی، نامرئی هستند، ولی عمل محافظت از پوست(تصفیه نور ماوراءبنفش) را انجام می‌دهند .

 Nanox Ltd. ، شرکتی است که در انگلستان تأسیس شده‌است و روی صفحات آفتابی کار می‌کند. این شرکت، بازار نانومواد را برای سال 2010، 5 تا 10 میلیارددلار ارزیابی کرده‌است. برای ارزش صنعت کنونی، هیچ شرکتی رقمی را ذکر نمی‌کند، ولی اکثر ناظرین آن را خیلی کمتر از یک میلیارددلار می‌دانند.

Nanophase Technologies به همراه همتایانش بعنوان رهبران جهانی در امر تجاری‌کردن نانومواد شناخته می‌شوند، ولی این صنعت آنقدر جوان است، که حتّی Nanophase در سال گذشته فقط 2/4 میلیارددلار فروش داشته‌است که 60% این مقدار نیز مربوط به قرارداد اکسید روی با شرکت BASF AG آلمان بوده‌است.

Nanophase پروژه‌های دیگری نیز در دست بررسی دارد؛ از آنجمله روکشی است که به قول دُن فرید، یکی از مدیران اجرایی ارشد شرکت، کف‌پوش‌های وینیلی را آنچنان بادوام می‌کند، که کارخانه‌دار می‌تواند آن را با گارانتی "تمام عمر" بفروشد!

            Nanophase از کارهای ریچارد سیگل در آزمایشگاه ملّی آرگون، وابسته به وزارت انرژی آمریکا متولد شد. وی روش تولید "سنتز بخار فیزیکی" را خلق کرد، که اکنون Nanophase از آن سود می‌برد. در این فرآیند، یک فلز تبخیر می‌شود و سپس با گازی خنک می‌شود تا به صورت مایع و در نهایت جامد، یعنی "نانو ذرّات" درآید. مشابه این روش توسط ‌Nanox ، Plasmachem در آلمان و Tetronics در انگلستان استفاده می‌شود.

روش Lightyear ، ابتدا توسط شرکت 3M در دانشگاه سیمون‌فراسر در بریتیش کلمبیا (کانادا) طی تحقیقاتی برای روکش‌ دهی آینه‌ها، بوجود آمد. آنها دریافتند که مواد خاصّی بطور طبیعی روی سطوح به صورت مولکولی می‌نشینند –مثل میکا و شیل که لایه‌لایه می‌باشند- و سپس آموختند که چگونه با استفاده از مواد شیمیایی، این لایه‌ها را به صورت ورقه‌های تک‌مولکولی جدا نمایند.

بعد از آن، کشف شد که این ورقه‌ها بطور خودکار روی مواد سوار شده و آنها را می‌پوشانند. این لایه‌ها اگرچه به دلیل کیفیت نوری ناصحیح، قابل استفاده بعنوان آینه نبودند، ولی در عوض نیمه‌هادی و مقاوم در برابر خوردگی بودند. اینگونه بود که Lightyear این کار را ثبت اختراع نمود و در ماه اکتبر، کارخانه‌ا‌ی ساخت تا مقادیر تجاری از این مواد را بسازد که در مواردی مثل ذخیره هیدروژن و باتریهای هیدرید فلزی قابل استفاده بودند. اوّلین فروش شرکت در ماه دسامبر بود.

Carbon Nanotechnologies از فرآیندی که HiPco می‌نامد، برای کاهش هزینه ساخت "لوله‌های باکی" از مونوکسید کربن استفاده می‌کند. این لوله‌ها که به "نانولوله" معروف هستند، در سال 1991 توسط سومیو لیجیما، دانشمندی در شرکت ژاپنی NEC کشف شدند و نام "باک مینیستر فولر" را به خود گرفتند.

این لوله‌ها با هدایت الکتریکی مس یا سیلیسیم و هدایت حرارتی الماس، دارای مصارف بالقوّه‌ا‌ی از میکروالکترونیک تا ساخت موادّی سبکتر از فولاد، ولی بیش از 100 برابر قوی‌تر از آن، می‌باشند.

Carbon Nanotechnologies در سال 1998 توسط ریچارد اسمالی، برنده جایزه نوبل شیمی 1996 –به جهت کشف "توپهای باکی"، مولکولهایی شبیه توپ فوتبال که شکل سوّم کربن بعد از گرافیت و الماس  می‌باشد- بنیان گذاشته‌شد.

کُلبرت می‌گوید: "فرآیند HiPco آنها، شرکت را قادر ساخته‌است که هزینه کنونی 500 دلار بر هر گرم لوله‌های باکی را چنان کاهش دهد، که گویی غباری بی‌ارزش است.

بنابه مطالعه جدیدی که توسط Principia Partners ، یک گروه مشاوره‌ا‌ی از پنسیلوانیا صورت گرفته‌است، پیش‌بینی می‌شود در سال 2009، 72 میلیون کیلوگرم از محصولات نانوکامپوزیت منجمله نانولوله‌ها به فروش رسد.

مسلّماً نمای بازاری نانوتکنولوژی، خیلی از فضای داستانهای علمی تخیّلی دور است، ولی نانومواد، اغلب بعنوان گامی به سوی نانوماشینهای خود همانندساز دکتر درکسلر ارزیابی می‌شوند.

به‌نظر دامین برودریک، یک نویسنده داستانهای علمی تخیّلی استرالیایی، گونه رشدیافته نانوتکنولوژی در قرن آینده،تا حد زیادی جایگزین کارگر، مدیریت و حتّی خود کارخانه می‌شود. آنگونه که وی در کتاب جدید خود "  The Spike" می‌نویسد، وقتی کارخانه‌ها خود همانندساز باشند، ما در آستانه ورود به جهان آرمانی هستیم؛ البته مگر اینکه آنها کارخانه اسلحه‌سازی باشند، که در اینصورت ما همگی نابود خواهیم‌شد.

جیم وُن اِهْر، تاجری که ثروت خود را از نرم‌افزارها بدست آورده‌بود، پس از شنیدن سخنرانی دکتر درکسلر، شرکت Zyvex را در هوستون بنیان نهاد. وی رالف مرکل، از مدافعین نانوتکنولوژی و محقّق پیشین شرکت زیراکس را به همراه 30 نفر کارمند استخدام کرد و تاکنون 14 میلیون‌دلار از دارایی شخصی‌اش را خرج کرده‌است تا خطوط مونتاژ مولکولی آینده را بسازد. وی می‌گوید: "ما تصویری خیالی از آنچه کارخانه مولکولی باید باشد، داریم و سعی‌مان اینست که به آن برسیم." ولی او می‌گوید که مسأله را پیچیده‌تر از آنچه در شروع کار در سال 97  انتظار داشته، یافته‌است. لذا بعنوان یک گام کوچکتر،  Zyvexدر حال ساخت یک ابزار مونتاژ میکرونی برای متّصل‌نگهداشتن فیبرهای نوری در حدّ میکرون و زیر میکرون در سوئیچ‌های ارتباطی از راه دور است. وی می‌گوید: "احتمالاً 8 تا 10 سال دیگر، ما واقعاً نانوتکنولوژی را خواهیم‌‌داشت."

رؤیای وُن اِهْر، ساخت کارخانه‌ا‌ی در اندازه یک میز تحریر است که تقریباً قادر به تولید هر چیزی خواهدبود. او می‌گوید: "در صبح، ماشین احتمالاً آخرین مدل طرّاحی‌شده ساعت را برایمان می‌سازد. در بعدازظهر، ممکن است من حافظه بیشتری برای کامپیوترم بخواهم که کارخانه آن را خواهدساخت و در غروب، برخی از جدیدترین ابزارهای نانوپزشکی را می‌سازد، که ما با آن هر نوع بیماری را می‌توانیم درمان کنیم." ولی فرید اضافه می‌کند: "نه در طول عمر من!"

کُلبرت از Carbon Nanotechnologies ترس خود را بیان می‌کند؛ که این دیدگاهها پتانسیل کوتاه‌مدّت نانوتکنولوژی را به‌خاطر رسیدن به چنین رؤیاهای دوری –ماشینهای خود همانندساز- دچار آسیب نمایند.