نانوتکنولوژی و وضعیت کشورهای در حال توسعه

در حالی که تحقیقات و توسعه در زمینه ی نانوتکنولوژی در بیشتر کشورهای در حال توسعه، محدود می باشد، فرصت های رو به رشدی برای واردات محصولات نانویی و فرایندهای مربوطه، در این کشورها وجود دارد. البته این استدلال می تواند بیان شود که نانوتکنولوژی می تواند وضعیت بدتری در کشورهای در حال توسعه ایجاد کند که این مسئله به دلیل کاهش تقاضای صادرات، مخصوصا صادرات مواد اولیه، ایجاد می شود. مزیت ها در زمینه ی نانوغشاهای سنتزی قرار داده شده در داخل پروتئین ها موجب می شود تا حرکت به سمت انرژی شیمیایی برود. اگر این مسئله به صورت موفقیت آمیز در مقیاس صنعتی انجام شود، یک چنین تکنولوژی هایی می تواند به کشورهای در حال توسعه کمک کند تا کمبودهای کنونی و نوسانات قیمتی ایجاد شده بوسیله ی نوسان در قیمت سوخت را اصلاح کنند. این موارد همچنین پی آمدهای محیط زیستی خوبی در زمینه ی کاهش معدن کاری و استخراج سوخت و زغال سنگ به همراه دارد. علاوه بر این، حتی در کشورهای در حال توسعه، پروژه های تحقیقاتی نانویی اندکی به صورت هدفمند به منظور برطرف شدن نیازها، انجام می شود. مرکز بین الملل علوم و تکنولوژی های پیشرفته ی سازمان ملل یک چنین موضوعاتی را در فوریه ی 2005 مورد بررسی قرار داد. این مرکز استدلال کرد که نانوتکنولوژی ممکن است مزیت های مهمی در کشورهای در حال توسعه ایجاد کند و این اشتباه است که بگوییم توسعه ی این تکنولوژی گران قیمت و مشکل است. یک رویه ی مشابه در آوریل 2005 بوسیله ی برنامه ی سلامت جهانی و اقتصادی کانادا (CPGGH) گزارش شده است. CPGGH از 60 متخصص بین المللی خواست تا اثرات بالقوه ی نانوتکنولوژی بر روی کشورهای در حال توسعه یافته را در چارچوب اهداف توسعه ی هزاره ی ملل متحد، مورد بررسی قرار دهند. اهداف سازمان ملل در حقیقت کاهش فقر و گرسنگی، افزایش سطح آموزش اولیه، تقویت زنان و افزایش کیفیت آموزش میان زنان و مردان می باشد. علاوه بر این اهداف، سازمان ملل خواهان کاهش میزان مرگ و میر به میزان سه چهارم. کاهش گسترش بیماری ها مخصوصاٌ ایدز و مالاریا، و اطمینان یافتن از پایداری محیط زیستی و ایجاد یک مشارکت جهانی به منظور توسعه، می باشد.
بر طبق طبقه بندی CPGGH، 10 کاربرد نانوتکنولوژی به احتمال زیاد اثر قابل توجهی بر روی توسعه ی آب، کشاورزی، تغذیه، سلامت، انرژی و محیط زیست دارد. این طبقه بندی به طورقابل توجهی از نسبت به مسائل مربوط به اقتصادهای پیشرفته، متفاوت است. در این کشورها صنایع پیشرفته از جمله صنعت الکترونیک و کامپیوتر، بیشترین سهم را دارا می باشند. بخش سلامت نیز یکی دیگر از بخش های قابل توجه می باشد. برای کشورهای در حال توسعه، متخصصین بر روی 10 کاربرد نانوتکنولوژی متمرکز شده اند:
1. انرژی: میزان قابل توجهی از ناگفته ها در مورد طبقه بندی این زمینه در بالای طبقه بندی، وجود دارد. نانومواد برای ساخت نسل جدیدی از پیل های خورشیدی، پیل های سوختی هیدروژنی و سیستم های ذخیره سازی جدید هیدروژن استفاده می شوند. این بخش ها موجب تولید انرژی پاک و بدون آلودگی به کشورها می شود و موجب می شود تا نیاز به سوخت های آلاینده ی غیر تجدیدپذیر، کم شود.
مزیت ها در زمینه ی نانوغشاهای سنتزی قرار داده شده در داخل پروتئین ها موجب می شود تا حرکت به سمت انرژی شیمیایی برود. اگر این مسئله به صورت موفقیت آمیز در مقیاس صنعتی انجام شود، یک چنین تکنولوژی هایی می تواند به کشورهای در حال توسعه کمک کند تا کمبودهای کنونی و نوسانات قیمتی ایجاد شده بوسیله ی نوسان در قیمت سوخت را اصلاح کنند. این موارد همچنین پی آمدهای محیط زیستی خوبی در زمینه ی کاهش معدن کاری و استخراج سوخت و زغال سنگ به همراه دارد.
2. کشاورزی: محققین در حال توسعه ی یک گستره از کاربردهای ارزان قیمت بر پایه ی نانوتکنولوژی هستند که بوسیله ی آن، می توانند باروری خاک و همچنین میزان تولید محصولات کشاورزی را افزایش دهند. این کار موجب از بین رفتن سوء تغذیه در کشورهای فقیر می شود. سوء تغذیه عامل نیمی از مرگ و میرهای کودکان زیر 5 سال در کشورهای در حال توسعه می باشد. مواد بر پایه ی نانوتکنولوژی موجب توسعه ی محصولاتی می شوند که با تنظیم تزریق مواد مغذی به گیاه، موجب افزایش برداشت محصول می شوند. سایر توسعه های مربوط به کشاورزی بر پایه ی نانوتکنولوژی عبارتند از استفاده از نانوسنسورها برای ارزیابی سلامت محصولات کشاورزی و حیوانات اهلی و استفاده از نانوذرات مغناطیسی به منظور حذف آلودگی های خاک می باشد.
3. تصفیه ی آب: نانو غشاها و نانو رس ها، مواد ارزان قیمتی می باشند. این مواد به سهولت قابلیت انتقال و استفاده در سیستم های تمیزکاری را دارند. محققین همچنین روش هایی برای تولید صنعتی فیلترهای نانوتیوب کربنی برای بهبود کیفیت آب، توسعه داده اند. سایر کاربردهای مربوط به آب عبارتند از: سیستم های بر پایه ی نانوذراتی که موجب تجزیه ی مواد آلی و حذف نمک ها و فلزات سنگین از آب می شوند. چندین ماده ی آباینده نیز می تواند بدین شیوه بازیافت شود.
4. تشخیص بیماری و غربال گری: تکنولوژی هایی از جمله تکنولوژی آزمایشگاه بر روی چیپ، که در حقیقت عملکردهای تشخیص مربوط به آزمایشگاه های پزشکی را به همراه سایر بیوسنسورهای بر پایه ی نانوتیوب هاف نانوسیم ها، ذرات مغناطیسی و کریستال های ارزان قیمت تولید شده از کوانتوم دات، فراهم می آورد، از جمله تکنولوژی های وابسته به درمان می باشد. این کیت های تشخیصی ارزان قیمت حاوی چندین پاتوژن به صورت همزمان می باشند و می توانند برای غربال گری در کلینیک های کوچک، استفاده شوند. سایر کاربردهای نانوتکنولوژیکی بهبود کیفیت تصویربرداری های پزشکی می باشد.
5. سیستم های رسانش دارویی: نانوکپسول ها، دندریمرها و باکی بال ها، برای تولید سیستم های رسانش دارویی استفاده می شود. نانوتکنولوژی می تواند همچنین به صورت بالقوه موجب کاهش در هزینه های انتقال و حتی دوز مورد نیاز برای بهبود شود. از جمله کارکردهای دیگر این بخش ها، افزایش پایداری حرارتی، بهبود مقاومت در برابر رطوبت و ... .
6. فرآوری غذایی و ذخیره سازی: پوشش های پلاستیکی بهبود یافته که برای بسته بندی و ذخیره سازی غذا استفاده می شوند، ممکن است موجب تغییر در روندهای توزیع و افزایش بازده توزیع محصولات به کشورهای کمتر توسعه یافته، شوند.
امولسیون های آنتی باکتری با استفاده از مواد نانومتری تولید می شوند. این مواد از آلودگی مواد غذایی، ادوات تولید و بسته بندی، جلوگیری می کنند. سنسورهای بر پایه ی نانوتکنولوژی نیز به تشخیص آلودگی ها کمک می کنند.
7. حدف آلودگی هوا: ابداع های بر پایه ی نانوتکنولوژی موجب می شوند تا آلودگی های هوا، با تابش نور خورشید از بین بروند. این مواد موجب بهبود عملکرد کاتالیست ها، ارزان تر شدن و سهولت کنترل آنها می شود. با استفاده از سنسورها، قابلیت تشخیص مواد سمی و کاهش میزان انتشار گازهای آلاینده ناشی از سوخت فصیلی مقدور می شود.
8. ساختمان سازی: ساختارهای نانومولکولی برای تولید بتن وآسفالت استفاده می شوند که دارای مقاومت به آب بیشتری هستند. این مواد در برابر نور فرابنفش و فروسرخ نیز مقاومت تر هستند. برای ایجاد خانه های با دوام و ارزان تر، سطوح و پوشش ها، بتن، حرارت دهی و حتی تمیزکاری پنجره ها، آیینه ها و بخش های تزئینی، می توان به نانوتکنولوژی متکی شد.
9. ارزیابی سلامت: نانو وسایل برای ردیابی تغییرات روزانه در متغیرهای فیزیولوژیکی مانند سطح گلوکز، کربن دی اکسید و کلسترول استفاده می شوند، بدون آنکه نیاز به خون گیری در بیمارستان باشد. برای مثال، بیمارانی که از دیابت رنج می برند، در هر زمان می توانند غلظت قند خون خود را ارزیابی کنند و به طور مشابه، این بیماران می توانند سطح کلسترول خون خود را نیز ارزیابی کنند.
10. جهت دهی بیماران و کنترل تشخیصی مناسب: سنسورهای نانومقیاس برای تشخیص آفت کش ها، حشره کش ها و مواد دافع حشرات، استفاده می شوند.
گزارش ها همچنین پیشنهاد می دهد تا یک بخش بتواند چالش های جهانی مربوط به نانوتکنولوژی را آدرس دهی کند و بدین صورت توسعهه ی نانوتکنولوژی هدفمند را در سطح کشورهای در حال توسعه، ترقیب کنند. این مسئله بر اساس خطوط چالش قابل توجه در زمینه ی سلامت جهانی می باشد که در سال 2004، بوسیله ی انستیتوی ملی سلامت و Bill and Melinda Gates ارائه شده است. نویسنده ی این موارد، با اشاره به برخی از کشورهای در حال توسعه، گفته است که این کشورها در حال آغاز نانوتکنولوژی هستند. برای مثال، دپارتمان علوم و تکنولوژی هند سرمایه گذاری 20 میلیون دلاری را در طی سال های 2005 تا 2009 انجام داد. چین نیز سومین کشور، پس از ایالات متحده و ژاپن می باشد. محققین دانشگاه Tsinghua چین، آزمون های بالینی بر روی یک چارچوب استخوانی بر پایه ی نانوتکنولوژی را آغاز کردند که در واقع موجب ترمیم بافت اسکلت آسیب دیده می شود. این کاربرد به صورت خاص در کشورهای در حال توسعه قابل توجه می باشد. در این کشورها تعداد آسیب های اسکلتی به دلیل تصادفات جاده ای، قابل توجه است. در برزیل، بودجه ی پروژه های علم نانو در طی سال های 2004 تا 2007، در حدود 25 میلیون دلار است و سه انستیتو، 4 شبکه و تقریباً 300 محقق در حال کار در زمینه ی نانوتکنولوژی می باشند. محققین برزیلی از نانوذرات مغناطیسی برای جمع آوری لکه های نفتی، استفاده کرده اند. در این کار، هم نانوذرات و هم روغن قابلیت بازیافت دارند.
بازیگران اصلی
بیشتر شرکت های مشغول در زمینه ی نانوتکنولوژی در ایالات متحده قرار دارند که علت اصلی این مسئله، بازار سرمایه گذاری قابل توجه در این کشور می باشد. آمارهای مربوط به دانشگاه ها و انستیتوهای تحقیقاتی همچنین نشاندهنده ی پتانسیل قابل توجه بازارهای ایالات متحده برای این محصولات می باشد.
ارقام و آمار مربوطه باید با دقت در نظر گرفته شود زیرا شرکت های جدید سریعاً تشکیل می شوند و عمر برخی از آنها بسیار کوتاه است. علاوه بر این، فقدان استراتژی نانوتکنولوژی شفاف حتی در شرکت های مشغول در این زمینه، بدین معناست که برندگان ضرورتاً سرمایه گذاران بزرگ امروزی می باشند. یک بررسی بر روی پاسخ اجرایی نانوتکنولوژی در 33 شرکت با سرمایه گذاری بیش از 5 میلیارد دلار، نشان می دهد که همگرایی به سمت مدل خاصی برای سازمان دهی و حفظ ابتکارات نانوتکنولوژی، وجود ندارد. 42 % از شرکت های بیان شده، بر روی برنامه های نانوتکنولوژی تمرکز دارند.
تقریباٌ نیمی از شرکت های مورد بررسی، دارای استراتژی توسعه ی نانوتکنولوژی هستند. قتی یک استراتژی موجود نباشد، در حقیقت یک غفلت مانند بررسی زمینه و حرکت سریع می باشد. کمتر از نیمی از شرکت های مورد بررسی روند کنونی خود در زمینه ی نانوتکنولوژی را به عنوان راهکاری مؤثر قلمداد کرده اند. شرکت های دارویی استراتژی پیچیده تری در زمینه ی نانوتکنولوژی دارند. شرکت های آسیایی موجود در این صنعت، دارای بالاترین تعداد کارمندان، سرمایه گذاری و تأمین امکانات هستند.
این مسئله تماما نشاندهنده ی اندازه و مجموع قابل توجهی از سرمایه گذاری در این شرکت ها، می باشد. شرکت های متوسط دارای 55 نیروی کاری در زمینه ی نانوتکنولوژی می باشند، این بخش ها در کل 33 میلیون دلار را در سال 2004 ، در زمینه ی تحقیق و توسعه سرمایه گذاری کرده اند. این انتظار وجود دارد که این حجم از سرمایه گذاری در سال 2006، دو برابر شود.
نقش های مربوط به بازیگران مختلف در بخش نانوتکنولوژی، از بخش های دیگر، متفاوت است:
• سازمان های بزرگ: این سازمان ها با منابع مناسب برای توسعه ی تکنولوژی های دراز مدت، به دنبال کاربردهایی هستند که موجب بهبود حاشیه ی سرمایه گذاری، کاهش هزینه ها و افزایش سهم بازار شود.
• استارت آپ ها: این بخش ها به دنبال اعمال تکنولوژی هایی هستند تا بتوانند سهم خود از بازار را افزایش داده و یا سهم بازارهای موجود را تغییر دهند. این بخش ها توجه خاصی به خود اختصاص داده است.
• بلوک های اقتصادی: این بخش ها در حال رقابت برای مزیت های قدرت طلبانه، و اقتصادی هستند که بوسیله ی بسیاری از کاربردهای نانوتکنولوژی، ایجاد خواهد شد.
• آژانس های عمومی تلاش می کنند تا ماکزیمم تعداد لینک ها را در زنجیره ی ارزش، دریافت کنند.
عواید طولانی مدت همچنین مشابه است مشابه چیزی که در زمینه ی تولید میکروکامپیوترها، با آن روبرو هستیم. در این مورد، شرکت های بزرگ ادغام می شوند و استارت آپ های کوچک، جذب شرکت های بزرگ می شوند. شرکت های کوچک احتمالا تمایل به ادغام شدن را دارند و به دنبال نسل های جدید از محصولات می باشند که در واقع بوسیله ی انستیتوهای جهانی، این مسئله بیان شده است. در کنفرانسی در زمینه ی نانو که در دانشگاه کالیفرنیا برگزار شد، دکتر Roco تخمین های خود در زمینه ی نسل های سوم و چهارم از نانوتکنولوژی بیان کرد.
1. سال 2001، نانوساختارهای پسیو: در این زمان، با توسعه ی نمونه های اولیه و ایجاد کنترل های سیستماتیک در مقیاس نانومتری، از پلیمرها، سیم ها، پوشش های نانوساختار استفاده شد.
2. سال 2005، نانوساختارهای اکتیو: در این زمان وسایلی همچون فعال سازها تولید شد که مشابه ماهیچه ها رفتار می کنند. در این دوره همچنین ترانزیستورها با بخش های فعال طراحی شده اند. در این دوره همچنین دارو رسانی در داخل بدن انسان و به محل های مورد نظر انجام شد.
یک چنین کاربردهایی هم اکنون در مرحله ی تحقیق و توسعه می باشند و برخی از نمونه های اولیه ی تجاری نیز احتمالا در سال های آتی تولید می شود. وسایل حاوی نانوساختارهای اکتیو توسعه ی بازاری قابل توجهی دارند.
3. سال 2015 تا 2020: سومین نسل از نانوتکنولوژی با تولید نانو وسایل و نانومواد در این زمان رخ می دهد و این بخش ها، موجب تشکیل نانوسیستم ها می شوند. در این دوره، نمونه های اولیه از این سیستم ها تولید می شود. این محصولات نتیجه ای از خود آرایی مستقیم و فرایندهای شیمیایی- مکانیکی، می باشد. در سال 2015، کاتالیست های نانومقیاس سنتز شده اند و استفاده از آنها در تولید مواد شیمیایی گسترش می یابد.
4. سال 2020: نسل چهارم از نانوسیستم های بزرگ که دارای اجزای مختلفی هستند، با مولکول ها و ماکرومولکول ها ادغام می شوند. این تخمین زده می شود که این سیستم ها چگونه کار خواهند کرد. این نسل شامل نانوسیستم های مولکولی هتروژن می باشد که در آنها هر مولکول موجود در نانوسیستم دارای ساختار خاصی است و نقش مختلفی ایفا می کند. مولکول ها به عنوان وسایل مورد استفاده قرار می گیرند و ساختار و معماری مربوط به آنها اساسی برای عملکرد جدید، فراهم می آورد. در این زمان، تحقیقات بر روی دستکاری اتمی و طراحی سیستم های مولکولی و ابر مولکولی، دینامیک مولکول های منفرد، مکانیک مولکولی، طراحی سیستم های مولکولی هتروژن و برهمکنش نور با ماده تمرکز دارد. علاوه بر این، مسائلی همچون کنترل کوانتمی، رفتار ادغام شوندگی بخش های مونتاژ شده، بیولوژی نانوسیستم ها برای افزایش سطح بهداشت و کشاورزی، ایجاد سطح مشترک بین اعصاب و بافت و همگرایی بخش های نانو، بیو، اطلاعات و شناخت مطرح می باشد. مثال ها عبارتند از ایجاد مولکول های چند عملکردی، نانوساختارها، تداخل های مولکولی و بیومیمیک برای کنترل و بررسی دینامیک سیستم های پیچیده.
5. از سال 2030، نانوربات ها، بخش های خود آرا و معماری های متفاوت مورد توجه قرار می گیرند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Opportunities and risks of nanotechnologies/ Report in co-operation with the OECD international futures programme