نانو تکنولوژی ؛ فن آوری هزاره سوم

بازار جهاني در تسخير نانوتكنولوژي

تعیین بودجه های كلان در كشورهای صنعتی برای تحقیقات در زمینه نانوتكنولوژی
بسیاری از كشورهای توسعه یافته و در حال توسعه (در حدود 30 كشور)، برنامه هایی را در سطح ملی برای پشتیبانی از فعالیت های تحقیقاتی و صنعتی نانوتكنولوژی تدوین و اجرا می نمایند. زیرا نانوتكنولوژی به عنوان انقلابی در شرف وقوع، آینده اقتصادی كشورها و جایگاه آنها در جهان را تحت تاثیر جدی قرار خواهد داد و این مسئله در این كشورها توسط صاحب نظران و محققان تبیین شده و برای مدیران اجرایی به صورت یك امر شفاف و قطعی درآمده است. در بخشی از این كشورها، در یكی دو سال اخیر تحركات شدیدی از طرف دولت ها برای سرعت بخشیدن به توسعه نانوتكنولوژی صورت گرفته و فعالیتهایی كه تا قبل از این به صورت خودجوش توسط محققان انجام می گرفته است، با تشویق و حمایت های مستقیم دولت ادامه یافته اند كه در این قسمت نمودار ستونی میزان سرمایه گذاری دولت ها آورده شده است:

اهمیت مطرح شدن طرح

همانگونه كه اشاره شد بسیاری از كشورهای پیشرفته و در حال پیشرفت، برنامه هایی را برای پشتیبانی از فعالیت های تحقیقاتی و صنعتی نانوتكنولوژی تدوین و اجرا می نمایند. اما یك سئوال مهم برای كشور ما و بسیاری از كشورها كه هنوز به نانوتكنولوژی به عنوان تمدن آینده علمی توجه كافی نكرده اند، این است كه آیا باید با این روند همراه شد یا نه؟ توجه به فضای بسیار بزرگ و در حال ایجاد نانوتكنولوژی و حجم وسیع فعالیت های مربوط به آن در دنیا، این باور را به انسان القاء می كند كه دیر یا زود باید آینده را دید و برای ورود به آن اقدام نمود.

ورود كشورها به عرصه نانوتكنولوژی اجتناب ناپذیر است

بسیاری از صاحب نظران و محققان، نانوتكنولوژی را مساوی آینده دانسته اند. به عنوان نمونه كمیته مشاوران رییس جمهور آمریكا در علوم و فناوری در تایید برنامه ملی نانوتكنولوژی برای سال 2001 از نانوتكنولوژی به عنوان محور آینده جهان یاد می كند. به دلیل تاثیرات این فناوری بر اكثر فناوری های موجود، عقیده صاحب نظران این است كه متخصصان رشته های مختلف بدون گرایش به مباحث مقیاس نانو در دهه های آینده فرصتی برای رشد نخواهند داشت و شكوفایی بسیاری از فناوری های مهم ازجمله فناوری اطلاعات و بیوتكنولوژی به عنوان دو دستاورد بسیار عظیم قرن بیستم بدون بهره گیری از نانوتكنولوژی دچار اختلال خواهند شد. از این جهت این مسئله برای دانشگاهیان، محققان و مسئولان هر كشور امری حیاتی است.

دلایل اساسی ضرورت ورود كشور به عرصه نانوتكنولوژی

علاوه بر موضوع فوق، می توان دلایل زیر را برای اجتناب ناپذیری ورود كشورهایی چون ایران اقامه نمود:

تاثیر اساسی نانوتكنولوژی در رشد و پیشرفت بسیاری از فناوری ها

ماهیت فرارشته ای علوم و فناوری نانو به عنوان توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید با دقت اتم و مولكول، موجب تعریف كاربردهای بسیار زیادی در عرصه های مختلف علمی و صنعتی شده است. برای نانوتكنولوژی كاربردهای بسیاری را در حوزه های دارو و غذا و بهداشت، درمان بیماری ها، محیط زیست، انرژی، الكترونیك، كامپیوتر و اطلاعات، مواد، ساخت و تولید، هوافضا، بیوتكنولوژی و كشاورزی و امنیت ملی و دفاع برشمرده اند. به همین دلیل بر تمام فناوری ها تاثیر گذاشته و دیر یا زود باید شاهد محصولات آنها بود. به عنوان نمونه در بخش پزشكی و بهداشت، یك زمینه كاری بسیار مهم، سیستم توزیع دارو در داخل بدن می باشد. مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمی است در حالی كه سلول های خاصی از بدن نیازمند آن می باشند. در روش جدید دارو با وسایل ترزیق متفاوت با امروزه به صورت مستقیم به سمت سلول های مشخص جهت گیری شده و دارو به محل نیاز تحویل داده می شود. با همین مكانیزم، بیماری های بزرگ و كوچك در آغاز شكل گیری قابل تشخیص و درمان خواهند بود. یا در بخش مواد، پروژه هایی در دست كار می باشد كه موادی با وزن بسیار كم و خواص بسیار مناسب تولید شوند. كاربرد این مواد در ساختمان، خودرو، هواپیما و بسیاری از ملزومات زندگی انسان ها دیده خواهد شد. بنابراین عرصه بسیار وسیع نانوتكنولوژی كه زندگی انسان ها را نیز در برخواهد گرفت، خود القاءكننده این نتیجه خواهد بود كه نمی توان به روی آن چشم بست.

تاثیر نانوتكنولوژی بر امنیت جهانی

از نظر دفاعی، نانوتكنولوژی برای كشورها، هم فرصت است هم تهدید. به لحاظ كاربردهای بسیار زیادی كه این فناوری می تواند در امور نظامی داشته باشد، گرایش زیادی در بخش دفاعی كشورها به تحقیق و توسعه نانوتكنولوژی صورت گرفته است. این كاربردها از لباس های مانع خطر تا پرنده های بسیار كوچك، تجهیزات اطلاعاتی و بسیاری موارد دیگر است كه هم اكنون با حمایت وزارتخانه های دفاع كشورهایی چون آمریكا، ژاپن و برخی كشورهای اروپایی به صورت پروژه های تحقیقاتی در حال انجام هستند. از این جهت این فناوری برای كشورها یك تهدید محسوب می شود. اما برای كشورهایی كه بتوانند با استفاده از روند موجود، جایگاهی را در آینده امنیت جهانی برای خود در نظر بگیرند، یك فرصت خواهد بود. با توجه به اینكه این كاربردها بسیار متنوع هستند، هر كشوری می تواند زمینه ای را برای پیشگامی در جهان سهم خود نماید و در آینده رقابت های بین المللی نقشی داشته باشد.

شكل گیری بازارهای بسیار بزرگ

شواهد موجود نشان می دهد كه درصد بالایی از بازارهای محصولات مختلف متكی بر نانوتكنولوژی خواهد بود و به همین دلیل دولت ها و شركت های بزرگ و كوچك به دنبال كسب جایگاهی برای خود در این بازارها هستند. میهیل روكو، رییس كمیته علوم و فناوری نانو در ریاست جمهوری آمریكا طی مقاله ای در ماه می سال 2001 پتانسیل نانوتكنولوژی برای تغییر چشمگیر در اقتصاد جهانی را یادآوری نموده است. بر مبنای پیش بینی وی و بخش دیگری از صاحب نظران در ده الی 15 سال آینده نانوتكنولوژی بازار نیمه هادی را به طور كامل تحت تاثیر قرار خواهد داد. خبرهایی نیز كه اخیرا از شركت های اصلی سازنده پردازنده های كامپیوتر در آمریكا و ژاپن منتشر شده است، از ورود پردازنده های حاوی یك میلیارد نانوترانزیستور تا قبل از 10 سال آینده حكایت دارد.
به عنوان مثال شركت اینتل اعلام نموده است كه در سال 2007 پردازنده های متكی بر نانوترانزیستور را با قدرت و سرعت بسیار بیشتر و مصرف كمتر نسبت به آخرین دستاوردهای امروزی نیمه هادی ها وارد بازار خواهد كرد. در بخش دارو نیز پیش بینی شده است تا 10 الی 15 سال آینده نیمی از این صنعت متكی بر نانوتكنولوژی خواهد بود كه خود نیاز به وسایل تزریق جدید و آموزش های پزشكی روزآمد خواهد داشت یا در مورد موادشیمیایی، فقط ذكر بازار 100 میلیارد دلاری كاتالیست ها كه تا 10 سال آینده به طور كامل متكی بر كاتالیست های نانوساختاری خواهد بود برای نشان دادن اهمیت بحث كافی است.
از هم اكنون بازار بزرگی برای بكارگیری مواد جدید در محصولات فعلی در حال شكل گیری است. موادی كه می توانند خواص جدید و فوق العاده ای به محصولات موجود بخشیده و موجب كاهش قیمت آنها شوند. به عنوان نمونه نانولوله های كربنی ( Carbon Nanotubes ) با وزن بسیار كمتر و استحكام بسیار بیشتر نسبت به موادی چون فولاد، بخش زیادی از صنایع را در آینده تحت تاثیر قرار خواهد داد. در كنار این پیش بینی ها، این سئوال باید مطرح شود كه جایگاه كشورهایی كه به نانوتكنولوژی دسترسی ندارند، در بازارهای آینده و اقتصاد جهانی چه خواهد بود. با توجه به اینكه سهم هر كشور یا بنگاه در زمان شكل گیری یك بازار تثبیت می شود، زمان سرمایه گذاری برای رسیدن به جایگاه مناسب، همین امروز است.

روند رشد بازار و فناوري‌نانو

- اين مقاله، بخشي از گزارش پروژة نقشه راه فناوري است كه توسط مركز رشد اقتصادي و دانشكده مديريت و فناوري لالي واقع در موسسة پلي‌تكنيك رنسلار تهيه شده و در آن، رشد بازار و روند رشد فناوري نانو مورد بررسي واقع شده است.
اين مقاله، بخشي از گزارش پروژة نقشه راه فناوري است كه توسط مركز رشد اقتصادي و دانشكده مديريت و فناوري لالي واقع در موسسة پلي‌تكنيك رنسلار تهيه شده و در آن، رشد بازار و روند رشد فناوري نانو مورد بررسي واقع شده است.

مقدمه

پيش‌بيني مي‌شود فناوري‌نانو مبناي عرضة محصولات و خدمات فرواني شود؛ محصولاتي همچون رايانه‌هاي ارزان قميت و فوق‌العاده قوي، فناوري‌هاي پزشكي كاملاً جديد كه مي‌تواند زندگي ميليون‌ها نفر را نجات دهد، حسگرهايي كه در كاربردهاي نظامي و محيط‌زيست حائز اهميت هستند و روش‌هاي توليدي جديد بدون آلودگي محيطي كه مي‌تواند تعداد فراواني از كالاهاي مفيدتر را براي همگان ارائه كند. به عقيدة سياستگذاران كليدي، توسعة فناوري‌نانو به عنوان آخرين روند اصلي علم و مهندسي، موجي از نوآوري جديد را به همراه خواهد آورد و شايد به خاطر اثر گسترده بالقوه‌اش، جرقة يك انقلاب صنعتي نوين شود. فناوري‌نانو در اينجا به صورت كنترل ادوات و مواد در مقياس مولكولي و اتمي يا مجموعه‌اي از رشته‌هاي علمي در سطح اتمي و مولكولي تعريف مي‌شود كه انواع زيادي از تركيبات يا ادواتِ دارايِ سازمانِ مولكوليِ بهسازي شده را ايجاد مي‌كنند.
فناوري‌نانو به علت سرمايه‌گذاري كلان دولتي منحصر به فرد است. همچنين اين فناوري قابليت دارد که بر بهبود كالاهاي موجود و فراهم كردن فرصت‌هاي قابل توجه در آينده تأثير بسياري بگذارد. حتي ممكن است گسترة صنايعي كه تحت تأثير آن قرار مي‌گيرند از فناور‌ي‌زيستي
هم پيشي بگيرد.

1) بخش‌ها و زيربخش‌ها

زيربخش‌هاي اصلي مرتبط با صنعت فناوري‌نانو به شرح ذيل مي‌باشند:
ابزار و ادوات: تجهيزات (AFM)، ISAM، كليدهاي مولكولي، ادوات و سيستم‌هاي نانو؛
مواد: نانولوله‌ها، فولرين‌ها، پودرها، سراميك‌ها،‌ توليد شيميايي شامل پوشش‌دهي لايه نازك، نانوكامپوزيت‌ها و غيره؛
نانوبيو: دارورساني، تشخيص دهنده‌ها، زيست‌شناسي مولكولي، نانوادوات و سيستم‌هاي زيستي؛
ديگر موارد (شامل مدل‌سازي و نرم‌افزار): شبيه‌سازي (طراحي رايانه‌اي نانو)، واقعيت مجازي (CAVE) و غيره.
ما در سراسر جهان بيش از 800 شركت را شناسايي كرديم كه از چندين جنبه مشمول فناوري‌نانو مي‌شدند. بايد توجه داشت كه هيچ كد SIC (سيستم طبقه‌بندي استاندارد صنعتي) و يا NAITCS مختص صنعت فناوري‌نانو وجود ندارد. تعداد شركت‌هاي آمريكايي در بخش‌هاي عمده صنعتي،‌ مبتني بر طبقه‌بندي NAICS، نشان مي‌دهد كه صنعت توليد نيمه‌هادي‌ها، وسايل الكتريكي و الكترونيكي بيشترين تعداد شركت‌هاي فناوري‌نانو را در بردارد.

2) بازارهاي فناوري‌نانو

2-1) اندازه و رشد بازار
همان طور كه قبلاً ذكر شد توافق گسترده‌اي بر روي اين حقيقت هست كه اختلافات فراواني در پيش‌بيني‌هاي بازار فناوري‌نانو وجود دارد و اين فناوري در مرحله اوليه رشد و توسعه قرار دارد . در گزارش ماه مارس سال 2001 بنياد ملي علوم (NSF) با عنوان اثرات اجتماعي علوم فناوري‌نانو، بازار فناوري‌نانو به عنوان يك بازار واحد تا سال 2015، با پيش‌بيني تبليغاتي يك تريليون دلار برآورد شد. از آن زمان بسياري از سازمان‌ها مانند Capital Evolution، In Realis، بنياد ملي عـلـوم (NSF)، انـجـمـن كســب و كــار نـانــوNano Business Alliance) ) و Cientifica CMP و SRI تلاش كرده‌اند كه بازار فناوري‌نانو را پيش‌بيني كنند. با اين وجود، واقعيتِ چنين پيش‌بيني‌هايي از اين قرار است كه آنها اكثراً بر حدس و گمان شخصي در خصوص زمان و ميزان اثرگذاري فناوري‌نانو مبتني است.
گفته مي‌شود تخمين‌ها در خصوص بخش‌هاي مختلف فناوري‌نانو از حداكثرِ محافظه كاري تا حداكثرِ خوش‌بيني به شرح ذيل است (ارقام به ميليارد دلار آمريكا مي‌باشد): مواد، 400 الي 440؛ ابزار و ادوات، 340 الي 360؛ نانوبيو، 170 الي 210 ؛ و ديگر موارد بين 65 الي 90. تخمين‌هاي ما در خصوص زير بخش‌هاي كليدي نانو بر مقبول‌ترين ارقام NSF، In Realis و NBA مبتني است. بر پايه اين برآوردها در بين سه سطح (برانگيختگي، خيز و بالندگي) دورة عمر محصول صنعتي، ما مي‌توانيم توسعة فناوري‌نانو را در حال حاضر در سطح برانگيختگي قرار دهيم ؛ جايي كه صنعت واقعاً در حال تصرف موقعيت‌هاست، افراد به چگوني قيمت‌گذاري محصولات خود مطمئن نيستند و حتي مطمئن نيستند كه اين واقعاً يك صنعت منحصر به فرد است يا خير؟
در مقاله‌اي كه در سال 2003 در مجله Nanoparticle Research منتشر شد، با استفاده از عبارات جست و جوي خاص فناوري‌نانو مشخص شده است كه 89153 اختراع مرتبط با اين فناوري در فاصلة سال‌هاي 1976 تا 2002 در ادارة ثبت اختراعات آمريكا به ثبت رسيده است. اختراعات مرتبط با علوم و مهندسي نانو در حوزة صنايع الكترونيك‌، داروسازي، كاتاليزورها، و صنايع شيميايي قرار گرفته‌اند. همچنين از سال 1997 رشد قابل توجهي در ثبت اختراعات صنعت داروسازي، كاتاليزورها و مواد شيميايي مشاهده مي‌شود. در اين مقاله معلوم شد كه شيمي زيست‌شناسي، مولكولي و ميكروب‌شناسي زمينه‌هاي فناوري با بيشترين قابليت تأثيرگذاري مي‌باشند. اين اختراعات غالباً در اختراعات بعدي مورد ارجاع قرار گرفته است. همچنين آشكار شد كه ساخت ادوات نيمه‌هادي، شيمي فرآيند، زيست‌شناسي مولكولي، ميكروب‌شناسي و تركيبات آلي، زمينه‌هايي هستند كه بيشتر بر روي مرز توسعة فناوري قرار گرفته‌اند.
به هر حال با نگاهي به تأثير بازار محصولات فناوري‌نانو در مي‌يابيم كه بازار، محصولات را پذيرفته و حتي آمادة عرضه آنها شده است ولي به منظور توسعة واقعي محصولات از يك تلاش متمركز گريزي نيست.