تاثیرات نانوتکنولوژی
فوائد بالقوه نانوتکنولوژی فراگیر است که در موارد زیر توضیح داده می‌شود:
مواد و ساخت
اساساً، نانوتکنولوژی تغییر در روش تولید مواد و دستگاهها در آینده می‌باشد. توانمندی ساخت اجزاء سازنده با اندازه ترکیب دقیقاً کنترل‌شده و سپس اسمبل‌کردن آنها در ساختارهای بزرگتر با خواص و وظایف منحصر به فرد، بخشهایی از صنعت ساخت مواد را دچار انقلاب خواهد کرد. در حال حاضر ما فقط از قله یک کوه یخی آگاهی پیدا کرده‌ایم نه تمام مزایایی که ساختاردهی نانو، خواهد آورد؛ مزایایی مانند مواد سبکتر، قویتر و قابل برنامه‌ریزی، کاهش هزینه‌های چرخه عمر از طریق نرخ خرابی کمتر، دستگاههای جدید بر مبنای قوانین و معماری جدید و استفاده از ساخت مولکولی و خوشه‌ای که مزیت اسمبلی در سطح نانو را برای اهداف دلخواه فراهم خواهد کرد. ما خواهیم توانست ساختارهایی را ایجاد کنیم که تا به حال در طبیعت مشاهده نشده است. در این زمینه، چالشها عبارتند از: سنتز مواد از طریق طراحی، ایجاد بیومواد و مواد الهام‌گرفته‌شده از زیست، توسعه روشهای تولید مقرون به صرفه و مقیاس‌پذیر و تشخیص عوامل نانویی در خرابی مواد. کاربردها نیز عبارتند از:
الف- ساخت فلزات نانوساختاری، سرامیکها و پلیمرها در اشکال دقیق و بدون ماشین‌کاری
ب- چاپ پیشرفته با ذرات در مقیاس نانومتر با بهترین خواص رنگ و رنگمایه
ج- کاربیدهای سمانته[1][1] و آبکاری‌شده در مقیاس نانو و پوشش‌دهی نانویی ابزارهای برش و کاربردهای الکترونیکی، شیمیایی و ساختاری
د- استانداردهای جدید برای اندازه‌گیری در مقیاس نانو
ه – ساخت نانویی در تراشه با سطح بالای پیچیدگی و وظیفه‌مندی
محیط‌زیست و انرژی
نانوتکنولوژی پتانسیل تأثیر چشمگیر در کارآیی، ذخیره و تولید انرژی را دارد. این تکنولوژی می‌تواند در ثبت و حل مشکلات زیست‌محیطی به کار گرفته شود: مهارنمودن آلودگی از محدوده وسیعی از منابع و گسترش تکنولوژیهای فرآیندی جدید و سبز که تولید فاضلابهای نامطلوب را به حداقل می‌رساند. تأثیر در کنترل، تولید و پردازش صنعتی، شگفت‌انگیز بوده و به ذخیزه انرژی مخصوصاً از طریق عملیات متکی به بازار که با قاعده و نظم در تضاد می‌باشد، منجر می‌شود. چندین تکنولوژی جدید که قدرت ساختاردهی نانویی را بکار می‌گیرند ولی توسعه آنها بدون بهره‌مندی از قابلیت‌های جدید تحلیلی در مقیاس نانو بوده است، این پتانسیل را روشن می‌سازد:
الف- تحقیقات بلندمدت در صنعت شیمی به منظور استفاده از مواد کریستالی به عنوان پشتیبانیهای کاتالیزوری، به ایجاد کاتالیستهایی را با اندازه خلل و فرج حدود 1 نانومتری که به خوبی تعریف شده، باعث شده است. کاربرد آنها در حال حاضر پایه اصلی صنعتی است که از 30 میلیارد دلار در سال پافراتر گذاشته است.
ب- کشف مواد mesoporeus سفارشی MCM-41 که با صنعت نفت تولید شده است با اندازه خلل و فرج بین 10 تا 100 نانومتر که در حال حاضر به طور گسترده در زدودن آلوده‌کننده‌های بسیار ریز به کار گرفته می‌شود.
ج- چندین شرکت تولیدی شیمیایی در حال توسعه مواد پلیمری هستند که با ذرات نانویی تقویت شده‌اند. این مواد می‌تواند جایگزین قطعات فلزی ساختاری در صنعت خودرو شود. استفاده وسیع از نانوکامپوزیتها می‌تواند به کاهش مصرف 5/1 میلیارد لیتر بنزین در عمر تولید یک سال وسائل نقلیه منجر شود و آلودگیهای مربوط به دی‌اکسیدکربن را سالانه بیشتر از 5 میلیارد کیلوگرم کاهش دهد.
د- جایگزینی کربن سیاه در تایرها با ذرات خاک‌رس در مقیاس نانومتر و پلیمرهای غیرآلی تکنولوژی جدیدی است که به تولید تایرهای سازگار با محیط‌زیست و مقاوم در برابر ساییدگی منجر می‌شود.
همچنین پیشرفتهای بالقوه آینده عبارتند از:
§ استفاده از سیستمهای نانوروباتبک و هوشمند برای مدیریت فاضلابهای محیط‌زیستی و هسته‌ای
§ استفاده از نانوفیلترها برای جداسازی ایزوتوپها در پردازش سوخت هسته‌ای
§ استفاده از مایعات نانویی برای افزایش کارآیی سردکننده رآکتورهای هسته‌ای
§ استفاده از نانوپودرها برای رفع آلودگی
§ استفاده از شبیه‌سازی کامپیوتری با مقیاس نانو برای امنیت هسته‌ای.
بیوتکنولوژی و کشاورزی
اجزاء سازنده مولکولی زندگی –پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها، کربوهیدراتها و بدلهای غیربیولوژیکی آنها– مثالهایی از موادی هستند که خواص منحصر به فردی را که با اندازه، چین‌خوردگی و الگوهایی در مقیاس نانو مشخص می‌شوند، دارا هستند. سنتز و پردازش زیستی، روشهای کاملاً جدیدی را برای ساخت فرآورده‌های شیمیایی دارویی، عرضه می‌کنند. تجمع اجزاء سازنده بیولوژیکی در مواد و دستگاههای سنتزی اجازه میدهند تا وظایف بیولوژیکی با سایر خواص دلخواه مواد ترکیب شوند. تقلید و همانند‌سازی سیستمهای بیولوژیکی، عرصه مهمی را در تحقیقات در چندین رشته پدید آورده است. به عنوان مثال، عرصه فعال «شیمی بدل‌سازی بیویی» برمبنای همین رویکرد می‌باشد. علوم نانو مستقیماً در پیشرفتهای کشاورزی نیز به روشهای مختلف مشارکت دارد:
§ موادشیمیایی قابل استحاله از طریق علوم‌زیستی و با مهندسی مولکولی برای تغذیه گیاهان و مراقبت در برابر حشرات
§ بهبود ژنتیک در حیوانات و گیاهان
§ تحویل ژن و دارو به حیوانات
§ تکنولوژیهای آزمایش DNA بر مبنای آرایه‌های نانویی.
به عنوان مثال اینگونه تکنولوژیهای برمبنای آرایه، به دانشمند گیاه‌شناسی اجازه می‌دهد تا دریابد که وقتی گیاه در معرض فشار نمک یا خشکسالی قرار می‌گیرد کدام ژنها این اثرات را از خود بروز میدهند. کاربرد نانوتکنولوژی در کشاورزی هنوز در شروع راه ارزیابی و توجه است.
علوم و آموزش
علوم، مهندسی و تکنولوژی نانوساختارها هم نیازمند و هم قادر به ایجاد پیشرفتهایی در بسیاری از رشته‌هاست: فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی، مواد، ریاضیات و مهندسی. این رشته‌ها در تحول خود، در هر حوزه تقویت شده و همزمان مجهز شده‌اند تا با مخاطب قراردادن نانوساختارها، فرصتی را از روی حسن اتفاق برای احیای روابط بین خود فراهم آورند. پویایی تلاشهای بین‌رشته‌ای در حوزه نانوساختارها، ارتباطات آموزشی میان رشته‌ها را تقویت می‌کند و باعث تولد عرصه‌هایی خواهد شد که امروزه فقط تصور آنها ممکن است. توسعه بیشتر هر حوزه، نیازمند تغییراتی در زیرساختهای آزمایشگاهی و منابع انسانی در دانشگاهها و در آموزش تخصصهای نانوتکنولوژی، بویژه برای حاملهای صنعتی می‌باشد
تجارت جهانی و رقابت
تکنولوژی، یک عامل مهم تأثیرگذار در تمام سطوح اقتصاد آمریکاست. انتظار می‌رود نانوتکنولوژی، تقریباً در تمام تکنولوژیها، کاربرد فراگیر داشته باشد. سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی برای بهبود موقعیت ما در بازار جهانی ضرورت دارد. پیشگامی ملی نانوتکنولوژی، توسعه تکنولوژیهای توانمند حیاتی را نظیر نانوالکترونیک، مواد نانوساختاری و فرآیندهای تولید در مقیاس نانو با پتانسیل گسترده تجاری ممکن خواهد ساخت. برای صنایع آمریکا ضروری است که مزیت نوآوریهای نانوتکنولوژی را به دست آورند.