مترجمان: سيد حسن صانعي، سيده بيتا مرتضوي، فائزه مسعودي فر
دوران روياهاي بزرگ سپري شده است. بر مبناي همين اصل، دانشمندان علم نانو را که معمولاً نانوتکنولوژي ناميده مي شود ( NT ) به وجود آورده اند. (1) بسياري پيش بيني مي کنند که آينده جهان احتمالاً با اين تکنولوژي اداره شود. در چند دهه اخير، دانشمندان سراسر جهان پژوهش هايي به ويژه درباره استفاده از اين تکنولوژي در پزشکي و الکترونيک انجام داده اند. در واقع محصولات جانبي نانوتکنولوژي پيشرفت هاي چشمگيري در حوزه هايي مانند تراشه هاي کامپيوتر، لوازم آرايشي مانند کرم هاي ضد آفتاب، شيشه هاي خود شوي ( Self – cleaning window ) و لباس هاي ضد لک گذاشته است.
نانوتکنولوژي با کاربردهاي چندگانه اش قابليت کاهش قيمت ها و توانايي ذاتي توليد مواد جديدي را مانند آهن انعطاف پذير و ضد زنگ دارد. اين تکنولوژي در سراسر جهان به عنوان « نيروي صنعتي » پديدار شده است. گروه بازرگاني اتحاد تجارت نانو برآورد مي کند که در سال 2004 محصولاتي با ارزش سيزده ميليارد دلار آمريکا با دخالت نانوتکنولوژي توليد شده اند که اين ميزان کمتر از 0/1 درصد توليد جهاني است. ولي تا سال 2014، انتظار مي رود اين رقم نزديک به 3 تريليون دلار آمريکا، يا 15 درصد توليد کارخانجات برسد (2). اين برآوردها پيش از فروپاشي اقتصادي جهان در سال هاي 2008 – 2009 بوده است. با اين وجود، اميدواريم سرمايه گذاري در اين زمينه کاهش شديدي نداشته باشد، شايد صنعت خصوصي بتواند از طريق پژوهش و پيشرفت هزينه ها را کاهش دهد.
در دو سال گذشته بخش هاي مختلف صنعتي، از جمله مجتمع نظامي – صنعتي (3)، بر روي نانوتکنولوژي سرمايه گذاري کرده اند. مهمترين وجه اين سرمايه گذاري ها، اکثراً سرمايه گذاري هاي چشمگير در بخش غيرنظامي است. اين سرمايه گذاري ها با ديدگاه قبلي که از جنگ جهاني دوم آغاز شد رقابت مي کنند؛ ديدگاهي که پژوهش نظامي اصولاً به پيشرفت تکنولوژي هاي مختلف کمک مي کند و اين تکنولوژي ها پس از يک دوره زماني در زمينه غيرنظامي نيز بکار گرفته مي شوند. شايان ذکر است که ترانزيستورها، مدارهاي مجتمع ( ICها )، کامپيوترها و اينترنت همگي نتيجه فعاليت هاي گران پژوهشي و پيشرفته متمرکز نظامي هستند. با اين وجود، در قرن 21 بسياري از تکنولوژي هاي نوپديد وارد بازار غيرنظامي مي شوند و متعاقباً آن نظاميان از ويژگي هاي کاربري دوگانه بهره مي برند. همين موضوع درباره نانوتکنولوژي نيز صدق مي کند. در ابتدا، به اين تکنولوژي به عنوان سکويي براي خلق شگفتي ها نگريسته مي شد و به دليل کاربردپذيري تجاري آن، بيشتر تمرکزش بر روي موضوعات غيرنظامي و تجاري بود. با اين وجود، به تدريج بخشي از اين تمرکز به سمت کاربرد پذيري نظامي آن نيز سوق پيدا مي کند.
از آنجايي که اين تکنولوژي در رابطه با سرمايه گذاري بر روي تحقيق و توسعه خيلي پرهزينه نيست، بسياري از کشورهاي درحال توسعه به اين زمينه علاقه نشان مي دهند. از آن مهمتر، کشورهاي در حال توسعه دريافته اند که نبايد در اين زمينه عقب بيافتند و به جهان پيشرفته اجازه دهند تا همان طور که در ساير زمينه هاي مختلف در خيلي سال هاي گذشته مسلط بوده اند در اين زمينه نيز چيره شوند. به همين دليل، چند کشور در حال توسعه نيز اصولاً با تمرکز به کاربردپذيري غيرنظامي آن به عرصه نانوتکنولوژي مي تازند (4).
جنبه تأسف باري که در مورد نانوتکنولوژي مشاهده شده است، افراط بيش از حد توانايي واقعي و اثبات شده آن است. تعريف نانوتکنولوژي تا حدودي مبهم به نظر مي رسد، زيرا بسياري از پژوهشگران، از جمله کساني که روي سيستم هاي داراي مقياس ميکرومتر کار مي کنند، مي کوشند تا خود را زير چتر نانوتکنولوژي بگنجانند. اين افراط شامل پيش بيني هاي خوش بينانه درباره آينده نانوتکنولوژي نيز مي شود. گواه اين مدعا بحثي است که چند دانشمند مطرح کرده اند که « مي توان دستگاه هاي برنامه ريزي شده روباتيک کوچکتر از 100 نانومتر ساخت تا به راحتي در جريان خون انسان گردش کنند، سلول هاي سرطاني را تشخيص دهند و پيش از اين که تشکيل تومور دهند، آنها را از بين ببرند (5) ». اساساً اين موضوع به اين دليل اتفاق مي افتد که نانوتکنولوژي شامل بسياري از مفاهيم پيچيده اي مي شود که به آساني ديده يا احساس نمي شوند و به نظر مي آيد اين دانشمندان در نتيجه گيري عجله مي کنند. به همان طريق مشاهده شده است که برخي ادعاها بيشتر بر اساس خيال و تصورات بنا شده است تا بر پايه واقعيت و علم.
به طور کلي، مي توان گفت که درک نانوتکنولوژي دشوار نيست. علم ممکن است پيچيده باشد، اما اصول اوليه آن چنين نيست. 116 نوع يا عنصر اتم شناخته شده است. جهان و هر آنچه در آن است از اتم هاي يک يا چند عنصري اين چنيني ساخته شده است. آرايش و ترکيب اين اتم ها تعيين مي کند که هر شي چه خواهد شد. عنصر کربن را در نظر بگيريد؛ گروهي از اتم هاي کربن را به شيوه اي خاص آرايش کنيد تا شما گرافيت به دست آوريد؛ آنها را کمي متفاوت بچينيد، الماس به دست مي آوريد؛ آن را با اتم هاي اکسيژن ترکيب کنيد، تا تبديل به گازي شوند که در سرتاسر جو معلق است (6). در يک کلمه نانوتکنولوژي را مي توان شيوه اي براي سازماندهي مصنوعي اتم ها ناميد. اين فصل بيشتر بر روي « آن حوزه از نانوتکنولوژي » تمرکز مي کند که کاربردي، مرتبط و دست يافتني باشد. تمرکز اصلي اين فصل بر جنبه هاي نظامي نانوتکنولوژي است. تعداد اندکي از موضوعات مرتبط با آينده نانوتکنولوژي در سطح عمومي و به منظور نشان دادن طرز تفکر در اين عرصه بحث مي شود، ولي در حال حاضر غير قابل دوام به نظر مي رسد.
نانوتکنولوژي: تعريف و مفهوم
نانوتکنولوژي علم نوپديد قرن بيست و يکم است که با مهندسي مواد در مقياس اتم ها و مولکول هاي مجزا سرو کار دارد. مواد نانوفاز ( nanophase ) که گاهي با اين نام خوانده مي شوند، به دليل روش بسيار دقيقي که در آن ذرات تشکيل دهنده آن آرايش شده اند و شکل گرفته اند، اغلب ويژگي هاي جديدي را نشان خواهند داد (7).در واقع، نانوتکنولوژي دو مفهوم متفاوت ولي مهم دارد. يک معناي گسترده و وسيع آن شامل هر تکنولوژي است که با چيزي کمتر از اندازه 100 نانومترسرو کار داشته باشد. معناي ديگر آن، معناي اصلي است – طراحي و ساخت ماشين هايي است که در آن هر اتم و پيوند شيميايي به دقت تعيين مي گردد (8). ناريو تانيگوچي ( Nario Taniguchi )، استاد دانشگاه علوم توکيو، در سال 1974 واژه نانوتکنولوژي را معرفي کرد تا براده برداري ( توليدات ماشيني – machining ) با اندازه هاي 0/1 تا 100 نانومتر را دربر گيرد (9). وي معتقد بود که نانوتکنولوژي اکثراً شامل « پردازش، جداسازي، ترکيب و تغيير شکل مواد با يک اتم يا يک مولکول » مي شود (10).
در سال هاي اخير کتاب بنيادي اريک درکسلر ( K. Eric Drexler )، با نام موتورهاي تکوين ( 1986 ) اين تکنولوژي را معرفي کرده و نظر بسياري از پژوهشگران بخش هاي صنعتي و نظامي را جلب کرده است. با اين وجود، تمرکز وي بيشتر بر روي بخشي از نانوتکنولوژي، به نام نانوتکنولوژي مولکولي است.
به طور کلي، نانوتکنولوژي را مي توان به دو بخش متفاوت تقسيم کرد. نخست، نانوتکنولوژيِ ساختاري که به ساختارهاي بسيار کوچکي مانند نانوکريستال ها و مولکول هاي پيچيده مرتبط مي شود. در حال حاضر، اکثر پژوهشگران نانوتکنولوژي بر اين مطلب متمرکز شده اند. نوع ديگر نانوتکنولوژي که اريک درکسلر آن را نانوتکنولوژي مولکولي ناميده به ماشين هاي بسيار کوچک، روبات ها، موتورها و کامپيوترهايي که اتم به اتم، کوچکتر از يک سلول ساخته شده اند مرتبط مي شود. اين نوعي از نانوتکنولوژي است که اميد به توليد آزاد و ترس از نابودي محيط را افزايش داده است. نانوتکنولوژي ساختاري فقط در چند سال گذشته زمينه قابل قبولي براي پژوهش شد، ولي براي کاربردپذيري در ساير عرصه هاي پژوهش به سرعت در حال پيشرفت است. نانوتکنولوژي ساختاري عمدتاً کاربردهاي تجاري دارد. انتظار مي رود که نانوتکنولوژي ساختاري ما را در انجام بهتر کارهاي موجود کمک کند. سرانجام پيشرفت ها در اين زمينه مي تواند به کامپيوترهاي سريع تر، داروهاي مؤثرتر، مواد قوي تر و موتورهاي کارآمدتر منجر شود.
نانوتکنولوژي مولکولي (11) مسائل مختلفي را مطرح مي کند. نخست آن که اين تکنولوژي هنوز وجود ندارد! امروزه، ما مي توانيم روبات هايي به اندازه حشرات بسازيم نه به اندازه سلول که مدنظر نانوتکنولوژي مولکولي است. بسياري از ترس هاي مرتبط با نانوتکنولوژي به خاطر امکان خوهمتاسازي ( Self-replication ) است؛ ماشيني که مي تواند کپي هايي را از خودش بسازد. اگر اين مسئله به واقعيت بپيوندد، نمي دانيم با اين اختراعات چه مي توان کرد؟ آيا نانوتکنولوژي واقعاً مي تواند « ماده چسبناک خاکستري » (12) توليد کند که تمام محيط را ببلعد و آيا مي توان به آساني جلوي چنين چيزهايي را گرفت؟ (13) در اين مرحله، بسترسازي کردن تأثير چنين احتمالات مبهمي براي کاربرد نظامي آنها غيرممکن است. هدف اين فصل بررسي جزييات جنبه هاي قابل پرسش علمي و مرتبط با آينده نانوتکنولوژي نيست.
نانوتکنولوژي اغلب به تکنولوژي همه منظوره اطلاق مي شود. اين بدين دليل است که در شکل تکامل يافته اش، ممکن است تأثير چشمگيري بر بسياري از صنايع و جامعه در سطح کلان بگذارد. به طور کلي نانوتکنولوژي محصولاتي با ساخت بهتر، بادوام تر، تميزتر، ايمن تر و هوشمندتري را براي مصارف خانگي، ارتباطي، پزشکي، ترابري، کشاورزي و صنعتي عرضه مي کند. همانند برق و کامپيوتر که پيش از نانوتکنولوژي پا به عرصه وجود گذاشتند، از نانوتکنولوژي نيز انتظار مي رود که در اکثر جنبه هاي زندگي کارآيي خوبي داشته باشند. نانوتکنولوژي به عنوان يک تکنولوژي همه منظوره – هم براي مصارف تجاري و هم نظامي استفاده دوگانه اي دارد؛ براي ساخت سلاح و ابزار تجسسي قدرتمند (14).
صرف نظر از زمينه فعاليت يا اصول فيزيکي درگير، نانوتکنولوژي در صدد توجه به مقياس هاي کوچکتر از ويژگي هاي دائمي مواد پرحجم و طراحي جزييات دانه اي مولکول ها و اتم ها است. انجام کارها به اين شيوه مزاياي زيادي دارد. يکي از آنها، افزايش کارايي، سرعت و ساير عوامل اجرايي مرتبط با کوچک سازي است که اين رويه در کامپيوترقابل توجه است. پژوهشگران پيش بيني کرده اند که مقياس هاي نانويي جايگزين اجزاي ريزتراشه مي شود؛ به عنوان مثال، ترانزيستورهاي مولکولي و سيم هايي که انرژي کمتري مصرف مي کنند و مي توانند با دقت بيشتري ساخته شوند. با اين اجزاي مولکولي، طراحان تراشه مي توانند نه فقط ميليون ها، بلکه ميلياردها ترانزيستور روي يک تراشه پياده کنند و عملکرد کامپيوتر را هزار برابر کنند (15).
مفهوم اصلي نانوتکنولوژي آرايش مجدد اتم ها بر اساس نياز است. هر چيزي در اين جهان از مولکول هايي ساخته مي شود که آن ها نيز در حقيقت از اتم هاي کوچکتري تشکيل شده اند. ويژگي هاي يک ماده بيشتر به آرايش اتمي آن بستگي دارد. براي مثال به مورد دو اتم کربن، زغال سنگ و الماس دقت کنيد. بنابراين، اگر شخصي بتواند آرايش اتمي داخل زغال سنگ را تغييردهد، مي تواند از آن الماس به دست آورد! اين جايي است که نانوتکنولوژي در آن گام مي نهد. با کمک اين تکنولوژي، حداقل از لحاظ تئوري، اين امر دست يافتني است (16).
قدرت واقعي نانوتکنولوژي اين است که نه تنها محصولات بهتر، بلکه يک روند ساخت بسيار پيشرفته اي را ارائه دهد. به همين دليل انتظار مي رود که نانوتکنولوژي انقلاب صنعتي بعدي را به ارمغان آورد (17). از آنجايي که راه کارهاي اصلي نانوتکنولوژي را مي توان با هر مواد خامي استفاده کرد، کاربردهاي بالقوه نانوتکنولوژي تنها با سرمايه گذاري، ساعت ها پژوهش و ابتکار معين مي شود (18).
وضعيت کنوني نانوتکنولوژي
در اويل دهه 1980، وقتي که دو دانشمند IBM در سوئيس ميکروسکوپ تونل زني پويشي ( STM ) را اختراع کردند، نانوتکنولوژي کاربردي پا به عرصه ظهور گذاشت. ميکروسکوپ تونل زني پويشي، ابزار فوق العاده ساده اي است که تصاويري با جزييات جديد سطوح اتمي، رساناي برق را توليد مي کند. ميکروسکوپ هاي اتمي و مغناطيسي و نيز اختراعات IBM، ديد مقياس اتمي به سطوح غيررسانا را گسترش دادند و موجب چشم انداز مستقيم نيروهاي سطحي مانند مغناطيس و اصطکاک مي شوند. در سال 1990، IBM نشان داد که مي توان STM را نه تنها براي تصويربرداري، بلکه براي تثبيت و استقرار اتم ها نيز استفاده کرد. اولين نمايش کاربرد نانوتکنولوژي توجه به لوگوي IBM با 35 اتم زنون بود و بلافاصله، اين نماد معروفي از دقت مقياس نانويي شد (19).امروزه، پژوهشگران نانوتکنولوژي رويکردي دوگانه در ساخت دستگاه هاي نانويي دارند. اهداف رويکرد « بالا – پايين » ادامه کوچک سازي وسايل و ماشين هاي کنوني با بهبود شيوه هاي موجود و بکارگيري پيشرفت هاي اخير تکنولوژي مانند ليتوگرافي با اشعه ايکس و نگارنده هاي پرتوي الکتروني است. در اينجا اتم ها و مولکول ها از مواد حجيم و گاهي غشاهاي نازيک زدوده مي شوند تا ساختار نانويي مطلوب به دست آيد. در رويکرد « پايين – بالا » تلاش مي شود که با تقليد از طبيعت و از طريق تحريک اتم ها و مولکول ها براي خود سامان دهي يا خودمونتاژي در سيستم هاي پيچيده اي که به صورت دستگاه ها و ماشين ها عمل مي کنند، دقيقاً همانند درون سلول هاي زيستي شود. در اين رويکرد اجزا توسط نيروهاي فيزيکي / شيميايي خود را آرايش مي کنند (20). در اين پيوستگي، اتم ها و مولکول ها به شيوه اي جفت مي شوند که از طريق رسوب کنترل شده ( Controlled deposition ) بر روي پارامترهاي واکنشي، مواد نانويي از اندازه و شکل مورد نياز برخوردار شوند. اين شيوه پايين به بالاي ساخت « اتم به اتم » که قلمروي رويايي نانوتکنولوژيست ها است، هنوز براي ساخت دستگاه هاي الکترونيکي به واقعيت نپيوسته است زيرا آنها نمي توانند الگوهاي متصل طراحي شده اي را توليد کنند.
هر رويکردي با چالش هاي خاص خود مواجه مي شود. امروزه علم نانو به طور مساوي بين دو رويکرد تقسيم شده و انتظار مي رود تا رويکردهاي ترکيبي که خودمونتاژي در تکنولوژي هاي بالا – پايين موجود را در هم ادغام مي کند پديدار شوند (21). با اين وجود، صنعت در اين عرصه منتظر هيچ کشف مهمي نمي ماند، ولي به سرعت نوآوري هاي جديد ( در دسترس بودن، امکان پذير بودن، و عملاً آزمايش شده ) را وارد عمل مي کند. از اين رو، کاربردهاي نانوتکنولوژي به واقعيت پيوسته است.
توليد کنندگان اتومبيل در ايالات متحده بيش از يک دهه از لاستيک هاي نانونيي (22) براي بهبود ايمني خطوط سوخت در وسايل نقليه مسافربري استفاده مي کنند و صنعت الکترونيک بر لاستيک هاي نانويي در مواد بسته بندي « براي مصونيت بهتر کالاها » و براي کمک به برداشت هرگونه بار الکتريکي پيش از اين که به حد تخليه جرقه اي برسد تکيه کرده است. امروزه، کار در زمينه نانو محدود به چند کشور خاص نمي شود. در عوض، در قسمت هاي مختلف جهان با سطوح مختلف پشتيباني تخصصي و مالي اجرا مي شود. ژاپن، کره، تايوان و کشورهاي اروپايي از جمله اسکاتلند و هلند نيز نقش هاي مؤثري در گسترس توانمندي هاي نانوتکنولوژي ( غير از ايالات متحده ) ايفا کرده اند – و جلب نظر به اين تکنولوژي در سرتاسر جهان همچنان ادامه دارد (23).
ميکروالکترونيک ها امروزه به طور روتين ساختارهاي حدود 100 نانومتري را مي سازند. بنابراين عصر ساخت نانويي، از يک جهت پيش از اين وجود داشته، « و عصر علم نانو آغاز شده است، ولي عصر استفاده هاي عملي يافته هاي نانوتکنولوژي از ساختارهاي نانويي هنوز ( تا شروع قرن 21 ) آغاز نشده است (24) ». ولي پيشرفت هاي زيادي در ربع دهه گذشته صورت گرفته است. پيشرفت در گسترش علم درمان شناسي ترکيبي نيز با اندازه نانو و سيستم هاي تحويل داروهايي با اندازه نانو در طول دهه گذشته قابل توجه بوده است (25).
به طور کلي، شناسايي اختصاصي تفصيلي بسيار جزيي گسترش در حوزه اين تکنولوژي بسيار دشوار است. به اين دليل که نانوتکنولوژي موضوعي ميان رشته اي است. از اين رو، شيوه هاي مختلف فيزيکي، شيميايي، زيستي و ترکيبي مختلفي براي آميختن مواد نانويي وجود دارد. در تمامي اين صحنه ها به طور همزمان کارهاي مختلفي در حال انجام است و دستاوردهاي آنها با سطوح مختلف موفقيت ديده مي شوند.
نانوتکنولوژي و کاربردهاي نظامي آن
نانوتکنولوژي اغلب به عنوان ابزار توانمندسازي عمل مي کند که به شيوه اي مهيج کاربردها را بهبود مي بخشد. انتظار مي رود که اين تکنولوژي اساس بسياري از کاربردها در صنايع دفاعي شود. تأثير بالقوه نانوتکنولوژي بر مجموعه نظامي – صنعتي زياد بوده است. در طول چند سال گذشته، حاصل پژوهش هاي نانوتکنولوژي منجر به مواد محکم و سبک وزني شده است که توانسته بر صنايع دفاعي تأثير عميقي بگذارد. کاربردهاي دفاعي نانوتکنولوژي بسيار زياد است؛ از حس گرهاي WMD، کيت هاي حفاظتي رزمنده ( زره هوشمند، استتار فعال )، و کمک هاي پزشکي ( مهار سرايت بيماري ) گرفته تا مواد خوددرماني و نانوالکترونيک را شامل مي شود. نانوتکنولوژي بيش از يک تکنولوژيِ در حال تکامل است و از ديدگاه نظامي بيشتر در مرحله پيدايش است و از اين رو بسياري از کاربردهاي نظامي در واقع احتمالات نظري هستند که نيازمند تحقيق و توسعه عميق تري مي باشند. همچنين در اين مرحله اوليه گسترش، در بسياري از دولت ها ممکن است به دليل چالش هاي تکنولوژيکي، هزينه اي و نبودن ارزش ثابت شده اين تکنولوژي در ميدان جنگ، بي ميلي ذاتي براي سرمايه گذاري در اين تکنولوژي در دفاع، وجود داشته باشد.در حال حاضر، مواد نانويي که از ويژگي هاي شيميايي، فيزيکي و مکانيکي بي نظير و سودمندي برخوردارند، پتانسيل خود را براي انواع گسترده کاربردهاي دفاعي به نمايش مي گذارند. مواد نانويي پيشرفته به وسيله ويژگي هاي جديدي مانند نسبت هاي مقاومت ارتقا يافته به عرض ( Improved strength to width ratios )، براي پيشرفت تسليحات کنوني و سخت افزارهاي نظامي کاربرد دارد يا بازتاب پذيري را براي کاربردهاي مخفي به پرتوهاي الکترومغناطيسي تصحيح مي کند. همچنين، سيستم هاي کامپيوتري بادوام براي موشک ها و ساير تسليحات را مي توان با استفاده از الکترونيک مولکولي ساخت. اين علم که « مولِترونيک » نيز ناميده مي شود از واحدهاي مستقل مولکولي براي ساخت اجزاي الکترونيکي استفاده مي کند. با بهره گيري از ويژگي هاي مهندسي ژنتيک، از لحاظ تئوري مي توان نانوماشين هايي ساخت که به چند جز از وسايل نقليه خسارت وارد کنند؛ مثلاً ممکن است لاستيک تايرهاي وسايل نقليه نظامي را خراب کنند. همانند سلاح هاي غيرمهلک، مواد شيميايي روي جاده ها پخش مي شود تا تاير وسايل نقليه را آب (ذوب) کند. در خطوط مشابه، تکنولوژي که بيو و نانو را ترکيب مي کند ممکن است براي آسيب به تايرهاي وسايل نقليه نظامي به وجود آيند و به خاطر اندازه نانوماشين هاي استفاده شده براي اين هدف، دشمن هرگز متوجه اين نيّت نخواهد شد (26). پاراگراف هاي بعدي نگاهي به چندين کاربرد موجود و مربوط به آينده نزديک نانوتکنولوژي و تأثير آنها بر ارتش مي اندازد. به منظور اين بحث، بيشتر کاربردهاي خاصي که نانوتکنولوژي بر آن واقعاً تأثيري گذاشته است يا انتظار مي رود در آينده نزديک تأثير گذارد مدنظر قرار گرفته است.
الکترونيک، کامپيوتر، حسگر
تصور مي شود که پيشرفت هاي انجام شده در علوم ميکروالکترونيک، فوتونيک و مغناطيس با هم، قابليت هاي کامپيوترها و پيوندهاي ارتباطي را بالا ببرند (27). الکترونيک حوزه اي است که نانوتکنولوژي در آن به ثمر نشسته است. استفاده از کاربردهاي نانوتکنولوژي هزينه را کاهش و عملکرد حافظه، نمايشگرها، پردازشگرها، اجزاي فعال با نيروي خورشيدي و سيستم هاي جاسوسي جاسازي شده را افزايش مي دهد (28). انتظار مي رود که کوچک سازي، ريزپردازشگرها را براي سريع تر کار کردن، و در نتيجه بالا بردن هر چه بيشتر سرعت محاسبات کمک کنند. اين امر تنها زماني امکان پذير است که اين تکنولوژي بتواند حجم زياد گرماي توليد شده به دليل سرعت هاي بيشتر توسط اين ريزپردازشگرها را از بين ببرد. مواد نانويي بهترين راه حل ها را براي شکستن اين سدها به صنعت ارائه مي کنند (29). با اين وجود، شيوه هاي کنوني، مانند فوتوليتوگرافي ( فرآيندي که با آن شکل هايي با مقياس کوچک از آي سي ها خلق مي شوند )، که براي توليد تراشه هاي سازنده ساختارهاي کوچکتر از 100 نانومتر استفاده مي شوند، هزينه زيادي در پي دارد. در حال حاضر، اقداماتي براي بادوام تر کردن گزينه هاي ارزانتر مانند ليتوگرافي با پرتوي الکتروني و ليتوگرافي نرم صورت مي گيرد (30).در برخي موارد محدوديت هاي تکنولوژي هاي ديگر که با تجهيزات نانوتکنولوژي در کنار هم قرار مي گيرند پيشرفت در زمينه نانوتکنولوژي را تضعيف مي کنند. برازاندن سيستم هاي الکترونيکي نانوتکنولوژي به دستگاه بسيار کوچکي شايد امکان پذير باشد. ولي از آنجايي که باطري ها نمي توانند به موازات آن کوچک شوند، تأمين نيرو ممکن است با مشکل روبرو شود. پس يک سيستم با اندازه ميکرومتر همچنان به پشتيباني نيرويي به بزرگي سانتيمتر نياز خواهد داشت. در چند مورد براي سيستم هايي که با راديو با فاصله دور ارتباط برقرار مي کنند آنتن هاي بزرگتري نياز است (31). در آينده نزديک ممکن است سيستم هاي نانوالکترونيکي تحت چنين محدوديت هايي توليد شوند.
يک حسگر معمولاً ويژگي هاي محيطي مانند دما، الگوهاي نوري و مقاومت ميدان مغناطيسي را به يک ولتاژ الکترونيکي تبديل مي کند و سپس اين اطلاعات را پردازش کرده و انتقال مي دهد. نانوتکنولوژي به جاي حسگرهاي سانتي متري حسگرهاي کوچک تري با اندازه هاي کمتر از ميکرومتر را مي پذيرد (32).
در آينده، ممکن است قرار دادن هزاران حسگر اين چنيني در منطقه اي خاص برحسب نياز ميسر باشد. همچنين، حسگرهاي ساخته شده از مواد نانوکريستالي شديداً به تغيير در محيط حساسند. کاربردهاي نوعي براي چنين حسگرهايي دودياب ها، يخ ياب ها بر روي بال هاي هواپيما، حسگر عملکرد موتور اتومبيل و غيره مي باشند (33).
سال ها است که انقلاب الکترونيک و ارتباطات، تبديل تجهيزات حجيم و ايستا را به دستگاههاي سبک و قابل حمل امکان پذير ساخته است. بهترين نمونه آن مي تواند کامپيوترهاي لپ تاپ و تلفن هاي موبايل باشد. با اين وجود، اين تجهيزات با توجه به منبع انرژي شان از ضعف عمده اي رنج مي برند (34). در حال حاضر، به ايجاد انواع جديد منابع انرژي به ويژه براي لوازم سيار مانند لپ تاپ و تلفن هاي موبايل نياز است. همانطور که قبلاً در چند نمونه ديگر نيز توضيح داده شد، تجهيزات مبتني بر نانوتکنولوژي از محدوديت عدم حضور تأمين انرژي سازگار رنج مي برند. تکنولوژي ها امروزه دريافته اند که بايد راه حلي براي اين محدوديت از طريق ريشه نانوتکنولوژي بدست آورند. همچنين، پژوهش هاي بيشتر در اين زمينه مي تواند اين تکنولوژي ها را در محقق ساختن موج بعدي رشد فن آوري اطلاعات، « محاسبات فراگير » (35) ( توسط نانوتکنولوژي )، کمک کند.
از ديدگاه نظامي، استفاده از نانوتکنولوژي در زمينه الکترونيک، کامپيوترها و حسگرها به ويژه بر محورکاهش اندازه ابزارهاي کنوني مي چرخد و نه تنها باعث بازدهي انرژي، بلکه موجب بازدهي عملکرد آنها نيز مي شود.
دفاع زيستي
پس از واقعه يازدهم سپتامبر، پاسخ به بيوتروريسم به شکل اختراع تکنيک هاي جديد به سرعت افزايش يافت. نانوتکنولوژي به عنوان جبهه جديدي در دفاع زيستي زود پديدار مي شود. در حال حاضر، نانوتکنولوژي ابتدا به سوي پيشرفت حسگرهاي زيستي استفاده مي شود. يک دستگاه حسگر براي يافتن عامل هاي گاز – اعصاب در جو بر اساس کاربردهاي نانوتکنولوژي در حال گسترش است (36). اين تکنولوژي همچنين در توليد انبوه طيف سنج هاي زيستي شيميايي که براي رديابي عامل هاي جنگي استفاده مي شوند مفيد واقع شده است (37).تکنولوژي اي همانند حسگر تشخيص سمي بودن وجود دارد که داراي سکوي ريزتراشه تک سلولي است. با اين تکنولوژي، اهداف مولکولي را مي توان به درون سلول وارد کرد يا سلول را مي توان در زمان نظارت مداوم براي مرگ سلول به آساني در مواجهه با محيط قرار گيرد، - بازخواني مستقيم و نسبتاً لحظه اي است. اين سکو وسيله نفوذ به کاربردهاي دارويي و زيست جنگي است (38).
سلول ها که در آنها بسياري از فعاليت هاي زندگي و کنش هاي سطوح پروتئيني اتفاق مي افتد، با نانومتر ارزيابي مي شوند. کشورهاي معدودي بر روي ماشين ها و ابزارهاي بسيار کوچکي که مي تواند وارد بدن انسان شوند کار مي کنند. اين يک ميليونم ميليمتري [ همان نانو ] جهان کنوني بيوتکنولوژي است. با استفاده از بزاق دهان، خون يا مايعات بدن مي توان با پاتوژن هايي مانند ويروس ها، حسگرهاي زيستي نانويي را براي کار قابل اعتمادي به وجود آورد. در مهندسي بافت، مي توان با استفاده از نانوفيبرها، يک داربست تنها با قطر 50 نانومتر ساخت. اينها اسرار زندگي هستند و آنها در مقايس نانو رخ مي دهند. هزينه هاي پيشرفت داروها و ويروس ها را مي توان با استفاده از نانوتراشه ها براي آزمايش داروهاي مختلف يا ترکيبي از مواد شيميايي و واکسن ها کاهش داد (39). در حال حاضر، نانو تکنولوژي در رابطه با گسترش کاربردهاي مختلف مستقيم و غيرمستقيم سودمند براي اهداف دفاع زيستي نويدبخش است.
ذرات نانويي براي ايجاد يک محرک زيستي که از پاتوژن هاي خطرناک تقليد مي کند مفيد است، پيشرفتي که آزمودن سيستم هاي ردياب را آسان مي کند (40). سلاح هاي زيستي مونتاژ شده را مي توان با استفاده از نانوذرات فوق العاده ظريف ضدعفوني کرد. به عنوان مثال، نانوذراتي که از هوا منتقل و از اکسيد منيزيم ساخته مي شوند و ساير اجزاي واکنش پذير مي توانند مقاومت دمايي هاگ هاي باسيلوس گلوبيجي را که شبيه سازي شده سياه زخم است، تخريب کنند. اين اتفاق در شرايط دماي اتاق رخ مي دهد. هاگ هاي باسيلوس سرئوس يا اي کولاي را نيز مي توان به همين صورت با استفاده از فرمول بندي نانوذرات ضدعفوني کرد (41).
کاربردهاي ناوگان دريايي
اين تکنولوژي امکانات مختلفي را براي استفاده در حوزه دريايي، به خصوص براي نيروي دريايي، گاردهاي ساحلي و کشتي راني بازرگاني، از لحاظ امنيت نشان مي دهد.در حال حاضر، اقداماتي براي گسترش نسل بعدي ناو جنگي تمام الکترونيک که بتواند انقلابي در کاربري تسليحاتي و نيروي انساني توسط نيروي دريايي انجام دهد، در حال پيگيري است. معماري سيستم ناو جنگي الکتريکي مي تواند در سرتاسر کشتي، توان الکتريکي همراه کشتي را که توسط نيروگاه هاي انرژي کشتي و سيستم مکانيکي رانش توليد مي شود فراهم کند. سيستم هاي الکتريکي استاندارد عرشه در حال حاضر توانايي توزيع اين حجم بالاي انرژي الکتريکي به تمام قسمت هاي کشتي را نداشته و استفاده از سلاح ها و حسگرهاي پيشرفته که به انرژي بسيار زيادي نياز دارند را غيرعملي مي کند. در اينجا، از طراحان و توليدکنندگان انتظار مي رود تا براي استفاده بيشتر از تکنولوژي نانوالکترونيک و ميکروالکترونيک سرمايه گذاري کنند. اين تکنولوژي احتمالاً يکي از اجزاي حياتي معماري سيستم کشتي محسوب مي شود. « اين بسته هاي الکترونيکي در مقياس هاي ميکرو و نانو احتمالاً تحت شرايط شديداً ناگوار ناشي از نوسانات فعال همزمان، تراکم بالاي جريان، بارهاي انرژي و دماي زياد، قابليت اطمينان را حفظ مي کنند » (42).
نيروهاي دريايي پيشرفته اي مانند نيروي دريايي ايالات متحده به علم نانو و نانوتکنولوژي به عنوان حوزه هاي افزايش اهميت و فرصت مي نگرند. سازمان هاي تحقيق و توسعه نيروي دريايي ايالات متحده زيرساخت حياتي براي اجراي کار چند تخصصي در مقياس نانو را فراهم کرده، و ايجاد مسيرهاي حياتي انتقال علم نانو و نانوتکنولوژي به تمامي کاربردهاي مورد نظر نيروي دريايي، مانند مهمات غيرحساس ايمن جنگ را در اختيار گذارده است.
مؤسسات دانشگاهي ايالات متحده نيز کارهاي پژوهشي بديعي پيرامون راه هاي ترکيب کردن رويکردهاي نانو در مواد انرژي دار در جبهه هاي توسعه و توليد مواد انجام داده اند. محصولاتي مانند نانو کامپوزيت هاي (43) درجه بندي شده از لحاظ عملکردي در حالي که فرصتي براي کاهش هزينه ها فراهم مي کنند، نمونه هاي جالبي از ظرفيت نانوتکنولوژي براي آوردن اختراعات از فکر به عمل هستند (44).
متخصصان (45) بر اين باورند که نانوذرات را مي توان براي علامت گذاري کشتي ها، قايق هاي ماهيگيري، کانال هاي قابل کشتي راني و لنگرگاه هاي ايمن بدون محدوديت استفاده کرد. کريستال ها در رنگ، سوخت، مواد روغني، به ويژه مواد شيميايي، چسب و غيره حل مي شوند و داراي پروتکل هاي شناسايي منحصر به فردي هستند که منطقه را با استفاده از منابع نور از پيش تعيين شده روشن مي کنند. بديهي است که مي توان اين ها را با توجه به نيازهاي خاص مشتريان طراحي کرد و به جز نمايندگان مجازي که آنها را طراحي کرده اند به راحي قابل جعل، قابل تغيير يا از بين رفتني نيست. چنين سيستم هاي مبتني بر نور، نظارت از طريق آسمان، سطح و زير سطح را در برابر تهديدهاي مختلف از جمله وسايل حمل و نقل زميني و قايق هاي مخفي، زيردريايي هاي کوچک، وسايل تحويل شناگرها، شناگرها و غواص ها فراهم مي کنند. اين سيستم براي تأمين مايحتاج عملياتي ويژه نظارت يا دفاع بندر به راحتي قابل سازماندهي است. اين ويژگي ها در مورد اکثر سيستم هاي قراردادي شاخص / ايمني مصداق ندارد.
پي‌نوشت‌ها:
1. نسخه خلاصه شده اين فصل در Strategic Analysis, Vol. 33,Issue 2, March 2009. منتشر شده است.
2. سرمقاله، گزارشگر علمي، آوريل 2007، دهلي نو، شماره 5، براي جزييات بيشتر در خصوص بازار جهاني نانوتکنولوژي لطفاً به مقاله اي که تحليل گر بيوتکنولوژي، مايکل راسن در ساِيت MidwestBusiness.com نوشته است مراجعه کنيد.
3. رييس جمهور پيشين ايالات متحده دوايت آيزنهاور از عبارت « مجتمع صنعتي – نظامي » براي بيان و توصيف مفهوم ارتباط بين سياست، صنعت و دفاع ملي که در طي جنگ جهاني دوم شکل گرفت استفاده کرد.
4. هندوستان ممکن نيست از انقلاب نانوتکنولوژي عقب بماند. وقتي جهان با نانوتکنولوژي هدايت مي شود، ما نبايد آخرين دريافت کننده آن باشيم. پروفسور سي ان آر رائو مدير شوراي مشورتي علوم هندوستان.
5. رون داگاني، « از پايين به بالا ساختن » به: http://pubs.acs.org/ cen/ nanotechnology/
7842/7842research.html (accessed on 16 october 2007) مراجعه شود.
6. جان رابرت مارلو، « درک مفهوم نانوتکنولوژي »، به: http://www.scifidimensions.
Com/ May04/ digitalmatter.htm(accessed on 24 February 2009) مراجعه شود.
7. « شکافتن ايمن آب آرسنيک » مراجعه شود به: http://www.ruimbaanvoornederland.n1/nieuws/brief, 11? id= 62 (BBC News April 2007) (accessed on 14 April 2007)
8. جي. استارز هال، « آينده نانو » (دهلي نو، انتشارات ماناس، 2006) شماره 21.
9. با توجه به کامل ترين تعريف، نانوتکنولوژي تکنولوژي اي است که در هر جايي در مقياس نانومتر عمل مي کند. يک نانومتر يک ميلياردم (9 – 10) متر است. اين همان محدوده اتم، کوچکترين واحد يک عنصر، است.
10. ان. تانيگوچي، « درباره مفهوم اوليه نانوتکنولوژي در توکيو: گروه مهندسي ابزار دقيق ژاپن، 1994 ».
11. سال هاي زيادي است که درباره نانوتکنولوژي مولکولي بحث مي شود ولي تا موفقيتي بزرگ راه زيادي هست. رند در سال 1995 گزارشي با عنوان « پتانسيل نانوتکنولوژي براي توليد مولکولي » منتشر کرد که توسط مکس نلسون و کالوين شيپباو نوشته شده است و چارچوبي براي اين موضوع تنظيم کرده است.
12. « ماده چسبناک خاکستري » به شرايط فرضي آخر دنيا اشاره دارد که شامل نانوتکنولوژي مولکولي مي شود که در آن روبات هاي خود شبيه ساز غيرقابل کنترل تمام موجودات زنده روي زمين را مي خورند و موجودات شبيه خودشان را مي سازند.
13. کريس فونيکس، « علم، نانوتکنولوژي و وظيفه شناسي »، اکتبر 2002 مراجعه کنيد به:
http:/www.nanotech-now.com/Chris-Phoenix/science-nanotechnology- responsibility.htm, (accessed on 11 April 2007).
14. « نانو تکنولوژي چيست؟ » به: http://crnano.typepad.com/crnblog/2004/05/
What_is_nanotec.html (accessed on 24 June 2007) مراجعه شود.
15. « مقدمات نانوتکنولوژي » مراجعه کنيد به:
http://www.nanoclub.ca/basics.php (accessed on 5 January 2008).
16. « دنياي نانو فرا مي رسد » مراجعه کنيد به:
http://neworder.box.sk/news/3315 (accessed on 28 January 2007).
17. « نانو تکنولوژي چيست؟ » مراجعه کنيد به:
http://crnano.org/whatis.htm (accessed on 23 July 2007).
18. شرلي ان جکسون، « همکاري بين المللي: قدرت مضاعف و سهيم شدن در منافع » به:
http://www.rpi.edu/president/speeches/ps032406-kanpur.html (accessed on 23 November 2007) مراجعه شود.
19. نانوتکنولوژي در مناطق خليجي سانفرانسيسکو: طلوع عصر جديد (گزارش کنسرسيوم علوم و نوآوري منطقه خليجي [ BASIC ]، سانفرانسيسکو، 2005)، 9.
20. جارگن آلتمن، نانوتکنولوژي نظامي (لندن: راتلج، 2006)، 20
21. جارگمن آلتمن، نانوتکنولوژي نظامي (لندن: راتلج، 2006)، 20 و سولوبا کي. کولکارني، نانوتکنولوژي: قواعد و قسمت ها (دهلي نو، شرکت نشر کاپيتال، 2007) و سريزار کي. چاري، تکنولوژي هاي اطلاعات، نانو و بيو، همگرايي آنها، و مفهوم امنيت، گزارش NIAS، 79، 2003.
22. نانولوله هاي متفاوتي مانند نانولوله هاي کربني، نانوتيوب هاي غيرآلي و نانوتيوب هاي DNA وجود دارند. از ميان اين نانوتيوب هاي کربني (CNT) قابليت پذيرش بيشتري دارند. آنها لوله هاي اتم هاي کربن هستند که حدود يک نانومتر قطر دارند. آنها کاربردهاي مختلفي از الکترونيک تا بينايي سنجي تا مهندسي مکانيک دارند. پي. دي. بادوني، « نگاهي به نانولوله هاي کربني »، الکترونيک براي شما، مي 2007، 52 – 58.
23. http://www.nanovic.com/au/?a=education.history&p=30 (accessed on 20 February 2007).
24. جرج ام. وايتايدز و کريستوفر لاو، « هنر کوچک ساختن »، ساينتيفيک امريکن (2001).
25. راث دانکن « داروهاي نانويي ضد سرطان: وضعيت کنوني و فرصت هاي آينده »، مؤسسه ملي سرطان، موسسه ملي سلامت ايالات متحده، به:
http://nano.cancer.gov/ meetings-events/ nanotech_seminar_series_abstract_ duncan. asp (accessed on 23 December 2007). مراجعه شود.
* سلاح هاي کشتار جمعي – مترجم
26. موريس سيلوين، نانوتکنولوژي (دهلي نو: ساروپ اند سانز، 2006) 91 – 92.
27. جارگن آلتمن، نانوتکنولوژي نظامي (راتلج، لندن، 2006)
28. http://www.foresight.org/ challenges/ infotech.html (accessed on 25 December 2007).
29. آر. وي. رامانوجان، « الکترونيک با ساختار نانو و مواد مغناطيسي »، سازانا 28، قسمت 1 و 2 ، (فوريه/ آوريل 2003): 82.
30. جرج ام. وايتسايدذز و کريستوفر لاو، « هنر کوچک ساختن »، ساينتيفيک امريکن (2001).
31. جارگن آلتمن، نانوتکنولوژي نظامي (راتلج، لندن، 2006) 73.
32. جارگن آلتمن، « کاربردهاي نظامي نانوتکنولوژي: چشم اندازها و نگراني ها »، سکيوريتي دايالاگ 35، شماره 020041)، 67.
33. براي جزييات بيشتر درباره کاربرد نانوتکنولوژي در عرصه هوا و فضا مراجعه شود به:
/http://www.nanoforum.orgdateien/temp/Nanotechnology%20in%20Aerospace. Pdf? 19042007135603, (accessed on 18 July 2008).
34. در حال حاضر محققان به دنبال روش هاي مختلف توليد نيرو در ابعاد کوچک هستند (به آنها مولدهاي نانويي مي گويند). شان لينگ وانگ، « نانوتکنولوژي خودساخته »، ساينتيفيک امريکن اينديا، (2008)، 54 – 59.
35. محاسبات جامع به محيطي گفته مي شود که در آن دستگاه ارتباطات غالب از نسل تلفن هاي هوشمند است که قادرند به عنوان تلفن، دستگاه باند پهن اينترنت، محصولات بازي هاي ويدئويي، و نت ورکها و اطلاعات حسگر دسترسي متفاوت سرويس دهند. مانند نسل کنوني دسکتاپ هاي اتصال باندهاي پهن، دستگاه محاسبات جامع هميشه روشن خواهد بود، و هميشه بر فضاي سايبري معلق خواهد بود.
36. مهندسان دستگاه حسگر جنگ هاي زيستي با توليد انبوه ساخته اند، مراجعه کنيد به:
www.nanotech-now.com/news.cgi? story_id=07929 (accessed on 24 July 2007). First published at http://www.spacedaily.com/ news/ terrorwar-05g.html. 14 February 2005.
37. News.nanoapex.com/modules.php?name=News&file=articled&sid=846 (accessed on 12 January 2008).
38. www.nanovip.com/directory/Detailed/677.php (accessed on 15 December 2007).
39. مانوئل سريجو، « ويروس کشنده کوبا و نانوتکنولوژي جديد » مراجعه کنيد به:
www.amigospaisguaracabuya.org/oagmc087.php (accessed on 24 May 2007).
40. عامل شبيه سازي شده که از سلاح هاي ترور زيستي تقليد مي کند
http://goliath.ecnext.com/coms2/gi_0199-775176/Simulated-agent-mimics- bioterror.html#abstract (accessed on 7 July 2008).
41. آشوتاش شرما، جايش بلار، آرشانا شرما، پيشرفت هاي علم نانو و نانوتکنولوژي (دهلي نو: مؤسسه ملي ارتباطات اجتماعي و منابع اطلاعاتي، 2006)7.
42. جان دلا کانترادا، « کمک تکنولوژي جديد به نيروي دريايي » مراجعه کنيد به:
http://www.voyle.net/Nano%20Defence/Defence%202004-0022.htm (accessed 26 December 2007).
43. نانو کامپوزيت هايي که به صورت کارکردي درجه بندي شده اند مقاومت و سختي بالاتري براي کالاها ارائه مي دهند.
44. رابرت کاوتسکي، « سيستم هاي فعال و نانوتکنولوژي – نگاهي به جلو»، دفتر تحقيقات نيروي دريايي، آرلينگتون، VA، ايالات متحده آمريکا، مراجعه کنيد به:
http://www.cecd.umd.edu/ pdf/ energsys.pdf (accessed on 23 March 2007).
45. براي درک پتانسيل کلي اين تکنولوژي لطفاً مراجعه کنيد به:
J. Stross Hall, Nanofuture (New York-New Delhi: Promethuus Books and Manas, 2006).
لل، آجي، (1390)، تکنولوژي هاي استراتژيک براي نيروهاي انتظامي (راهگشاي مرزهاي جديد)، ترجمه: سيد حسن صانعي، سيده بيتا مرتضوي و فائزه مسعودي فر، تهران، نشر انديشمند، چاپ اول
