ندا اظهری، مترجم: در دنیای امروز که مملو از تحولات عظیم است، هربار ظهور پدیده‌ای جدید می‌تواند بسیاری از معادلات را برهم‌ریخته و افق‌های تازه‌ای پیش‌روی بشر باز و آینده‌ای روشن‌تر را ترسیم کند. یکی از این فناوری‌های تاثیرگذار، نانوفناوری است که تا حد چشمگیری بر جهان علم و مهندسی تاثیر گذاشته و نوع نگاه و تفکر محققان و دانشمندان را متحول کرده و نیز بر فناوری‌ها و راه‌حل‌های پیش‌رو سایه انداخته است. این اثربخشی در برخی حوزه‌ها به حدی است که رشته‌های جدیدی تحت‌عنوان نانوپزشکی، نانومواد و... ابداع شده و دانشمندان در این حوزه‌ها به‌طور اختصاصی فعالیت می‌کنند.

به گزارش nano، طبق گمانه‌زنی‌های کمیسیون اروپا، ارزش این حوزه از فناوری بیش از یک‌تریلیون دلار تخمین زده شده و همچنان درحال رشد است. بین سال‌های 2007 تا 2011، تنها اتحادیه اروپا به‌طور تقریبی 896میلیون یورو روی پژوهش‌های مرتبط با حوزه نانو سرمایه‌گذاری کرده بود. سرمایه‌گذاری جهانی روی فناوری نانو به یک‌چهارم تریلیون دلار نزدیک می‌شود، به‌طوری‌که چین و آمریکا به‌عنوان دو ابرقدرت برتر جهان در فناوری نانو، چیزی بالغ بر دومیلیارد دلار در این حوزه سرمایه‌گذاری کرده‌اند. با توجه به حجم بالایی که کشورها در این حوزه سرمایه‌گذاری می‌کنند، به نظر می‌رسد فناوری نانو همچنان درحال پیشرفت و رشد خواهد بود. ارزش بازار جهانی فناوری نانو در سال 2020 به 1.76 میلیارد دلار رسید و انتظار می‌رود تا سال 2030، این ارزش به 33.63 میلیارد دلار افزایش یابد که ارزش آن در سال 2030 در مقایسه با 2021 حدود 36.4 درصد رشد خواهد داشت. علم و فناوری نانو در حوزه مطالعات نانوذرات و دستگاه‌های نانویی عمل می‌کند که می‌توان از آن در حوزه‌های علمی مختلفی چون شیمی، پزشکی زیستی، مکانیک و علم مواد استفاده کرد.

بودجه 1.7 میلیاردی آمریکا

تا پایان سپتامبر 2019، حدود 2.8 درصد از مجموع 365هزار درخواست ثبت اختراع منتشرشده در اداره ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا و دفتر ثبت اختراعات اروپا در زمینه فناوری نانو بوده و به همین ترتیب این کشور عنوان نخستین کشور دنیا را در حوزه ثبت اختراعات نانویی از آن خود کرده است. بعد از آمریکا، کره‌جنوبی، چین، ژاپن و تایوان به ترتیب دومین تا پنجمین کشور دنیا در زمینه بیشترین ثبت اختراعات نانویی هستند. پس از این کشورها نیز آلمان، فرانسه و انگلیس در رده‌های بعدی قرار می‌گیرند.

جو بایدن، رئیس‌جمهور آمریکا در بودجه سال 2021، بیش از 1.7 میلیارد دلار به پیشرفت‌های ملی فناوری نانو اختصاص داده است. در این بودجه، سرمایه‌گذاری در پژوهش‌های بنیادی حوزه نانو منجر به توسعه گسترده این فناوری در صنایع کلیدی آینده می‌شود. درمجموع، بیش از 31 میلیارد دلار حمایت از این حوزه بیانگر اهمیت مداوم پژوهش‌ها برای درک بیشتر این موضوع در مقیاس نانو و تبدیل این دانش به پیشرفت‌های فناورانه است که به‌نفع مردم آمریکا تمام می‌شود. سازمان‌های مختلفی در آمریکا ازجمله موسسه ملی بهداشت، بنیاد ملی علوم، سازمان انرژی، وزارت دفاع و موسسه ملی استاندارد و فناوری بیشترین سرمایه‌گذاری را در فناوری نانو دارند که باعث رشد و توسعه در پژوهش‌ها و تولیدات نانویی می‌شود. تعداد زیادی نانومواد تولید می‌شود که حجم بالایی از آنها در محصولات موجود در بازار اروپا وجود دارد، به‌عنوان مثال می‌توان به پوشش‌های نانویی، لباس‌های ضدباکتری، لوازم آرایشی و محصولات غذایی اشاره کرد. بودجه تعیین‌شده از سوی دولت آمریکا، در حدود 11 آژانس، موسسه و سازمان فعال در حوزه علوم، مهندسی و فناوری نانو هزینه می‌شود. فناوری نانو تاثیری شگرف و انقلابی در صنایع مختلف ازجمله صنایع ارتباطی، پزشکی، حمل‌ونقل، کشاورزی، انرژی، مواد و تولیدی، تولیدات مصرفی و محصولات خانگی دارد. محققان آمریکایی در طرح ملی فناوری نانو تخمین زده‌اند حدود 20‌هزار محقق و دانشمند در زمینه فناوری نانو در این کشور مشغول کار هستند. در این میان، محققان انگلیسی عنوان کرده‌اند حدود 2 هزار نفر در کمپانی‌ها و دانشگاه‌های جدید نانویی استخدام شده‌اند.

رشد سهم 4.5 درصد نانو در مقالات هند

به گزارش economictimes، اگر بخواهیم در زمینه تولید علم نانو در دنیا حرف بزنیم، چین، آمریکا، هند و ایران در رده برترین کشورها قرار می‌گیرند. در سال 2020، بیش از 29 درصد مقالات علمی جهان در زمینه فناوری نانو توسط محققان چینی تولید شد که بالاترین حجم را در دنیا به خود اختصاص داد. هندی‌ها با 6.5 درصد تولید علم در زمینه فناوری نانو در دنیا، سومین کشور برتر به شمار می‌روند. تقریبا از هر چهار متخصص فناوری نانو در دنیا، یک نفر از کشور هند است. از سال 2015 به بعد، صنعت جهانی فناوری نانو به حدود 20 میلیون متخصص نیاز دارد و انتظار می‌رود هند در سال‌های آینده در تامین حدود پنج‌میلیون متخصص مشارکت داشته باشد. از چند سال پیش تاکنون سرمایه‌گذاری دولت هند در حوزه فناوری نانو گسترش یافته و همین امر، رشد این فناوری را در بازار افزایش داده است. انگیزه‌های تحقیق و توسعه، تعیین استانداردهای تولید، زیرساخت‌ها، هزینه و تامین مالی و ارتباط ضعیف صنعت و دانشگاه ازجمله موانع کلیدی در تجاری‌سازی فناوری نانو در هند است. با افزایش سهم مقالات علمی نانویی در هند از دو درصد در سال 2000 به 6.5درصد در سال‌های اخیر، این کشور توانست برزیل، تایوان، انگلیس و فرانسه را در تولید علم در این حوزه پشت‌سر بگذارد.

به‌طورکلی، هند رتبه سوم دنیا را بین جذاب‌ترین مقاصد سرمایه‌گذاری برای معاملات فناوری در اختیار دارد. این کشور مدرن، تمرکز زیادی روی حوزه‌های علم و فناوری داشته و آن را عنصر کلیدی برای رشد اقتصادی می‌داند. یکی از حوزه‌هایی که هند با استفاده از فناوری نانو در آن پیشرفت خوبی داشته، صنعت داروسازی بوده است. این کشور در سال 2007 حدود 250 میلیون دلار در حوزه فناوری نانو سرمایه‌گذاری کرد که به این واسطه، زیرساخت‌های غنی برای موسسات آموزشی و دانشگاهی، موسسات تحقیق و توسعه و آزمایشگاه‌های ملی فراهم شد.

چین

چین در سال‌های اخیر گوی سبقت را از بسیاری از رقبای خود در دنیا گرفته و با سرمایه‌گذاری‌های گسترده‌ای که در زمینه‌های علمی انجام می‌دهد، توانسته بخش‌های زیادی از علم و فناوری را در دنیا از آن خود کند، به‌طوری‌که از بسیاری از کشورهای آمریکایی و اروپایی هم پیشی گرفته است. فناوری نانو هم از آن دست حوزه‌هایی است که چین در آن حرف‌های زیادی برای گفتن دارد و نخستین کشور دنیا در زمینه تولید مقالات علمی در این حوزه است. از جدیدترین دستاوردهای دانشمندان چینی می‌توان به تولید نوعی نانوذرات مصنوعی و زیست‌ تخریب‌پذیر اشاره کرد. آنها با نفوذ به داخل سلول‌ها توانسته‌اند با استفاده از ابزارهای ویرایش ژنتیکی و نانوذرات، درمان‌هایی را روی اختلالات ژنتیکی انجام داده و بیماری‌هایی ازجمله سرطان‌ها را درمان کنند.

همچنین محققان در پروژه‌ای جداگانه در دانشگاه نانجینگ چین، از نانوذرات برای هدف قرار دادن و نابودی پروتئین‌های غیرعادی استفاده کرده‌اند که عامل بروز سرطان سینه هستند. استفاده از نانوذرات در درمان این بیماران، اندازه تومورهای سرطانی را تا نصف کاهش می‌دهد. محققان چینی همچنین با تزریق نانوذرات به چشم موش‌ها، توانسته‌اند دید شب را با قابلیت دید مادون قرمز در چشم موش‌ها ایجاد کنند.

در حالی که آمریکا در سال 2020، 29.5 درصد از بازار جهانی را در فناوری نانو از آن خود کرد، انتظار می‌رود چینی‌ها بین سال‌های 2020 تا 2027 حدود 12.4 درصد از این بازار را از آن خود کنند. چین که دومین اقتصاد بزرگ جهان است، پیش‌بینی می‌شود تا سال 2027 بازار جهانی 22.1 میلیارد دلاری را از آن خود کند. این درحالی است که آمریکا در سال 2020 بازاری 16 میلیارد دلاری را در اختیار داشت.

تازه‌ترین دستاوردهای نانویی دنیا

سازمان‌های مختلفی در دنیا در بازار فناوری نانو سرمایه‌گذاری می‌کنند که ماحصل آن تولید محصولات نانویی مختلف و ورود آنها به بازار و رونق این بازار می‌شود. به‌عنوان مثال، محققان دانشگاه «اوساکا» در سال 2018 در یک پروژه تحقیقاتی مشترک با دانشگاه توکیو، دانشگاه کیوتو و دانشگاه واسدا، تراشه‌های ژنتیکی یکپارچه‌ای را به نام «نانوتراشه ژنی» تولید کردند. این نانوتراشه‌های خودکار می‌توانند با استفاده از عوامل یکپارچه به کار رفته روی نانوتراشه‌ها، ژن‌ها را در یک تراشه واحد غیرفعال و فعال کرده و از بروز تداخلات ناخواسته جلوگیری می‌کنند. علاوه‌براین، حسگرها و دستگاه‌هایی در مقیاس نانو ممکن است نظارت مداوم و مقرون به‌صرفه‌ای بر یکپارچگی ساختاری و عملکردی پل‌ها، تونل‌ها، ریل‌ها، سازه‌های پارکینگ و روسازی‌ها در طول زمان انجام دهند.

همچنین حسگرهای نانومقیاس، دستگاه‌های ارتباطی و سایر نوآوری‌هایی که توسط نانوالکترونیک فعال شده‌اند، از زیرساخت‌های حمل‌ونقل پیشرفته پشتیبانی می‌کنند که می‌تواند با سیستم‌های مبتنی بر خودرو ارتباط برقرار کنند تا رانندگان در حفظ موقعیت مسیر، جلوگیری از تصادف، تنظیم مسیرهای سفر برای جلوگیری از ازدحام و بهبود ارتباط رانندگان با وسایل الکترونیک نصب‌شده روی وسایل نقلیه موفق‌تر عمل کنند. انتظار می‌رود تمام این عوامل، موارد اصلی بازار فناوری نانو در سطح جهان باشند. عواملی مانند افزایش استفاده از فناوری نانو در تشخیص و تصویربرداری پزشکی و پیشرفت‌های فناوری در دستگاه‌های نانوفناوری باعث رشد بازارهای جهانی فناوری نانو می‌شود. با این وجود، مسائل ناشی از استقرار تجهیزات نانو در شرایط وخیم و هزینه‌های بالای این فناوری به‌عنوان موانع اصلی این حوزه عمل می‌کند و در نتیجه، مانع رشد بازار می‌شود. درمقابل، پیش‌بینی می‌شود افزایش حمایت و بودجه تحقیق و توسعه از سازمان‌های دولتی و ظهور دستگاه‌های خودکار فناوری نانو، فرصت‌های سودآوری را برای بازار آینده فناوری نانو ارائه دهد.

رشد بازار نانو در اختیار بخش دفاعی و هوافضا

بازار فناوری نانو به دو بخش نانوحسگر و نانو دستگاه تقسیم می‌شود. بخش نانوحسگر به نانوحسگرهای نوری، بیولوژیکی، شیمیایی، فیزیکی و... دسته‌بندی می‌شوند. درمقابل، بخش نانوسازها بیشتر به نانوساختارها، ابزارهای آزمایش نانومکانیکی، طیف سنج‌های مادون قرمز در مقیاس نانو و سایر موارد تقسیم می‌شود. با استفاده از این برنامه، بازار فناوری نانو در زمینه الکترونیک، انرژی، صنایع شیمیایی، هوافضا و دفاع، مراقبت‌های بهداشتی و... فعالیت می‌کند. گسترش مداوم همه‌گیری کرونا به یکی از بزرگ‌ترین تهدیدها برای اقتصاد جهانی تبدیل شده و نگرانی‌ها و مشکلات اقتصادی گسترده‌ای را برای مصرف‌کنندگان، مشاغل و جوامع در سراسر جهان ایجاد کرده است. قوانین جدید شامل فاصله‌گذاری اجتماعی و دورکاری، چالش‌هایی را با فعالیت‌های روزانه، کار منظم و نیازها و لوازم ایجاد کرده است که باعث بروز تاخیر در ابتکارات و از دست رفتن برخی فرصت‌ها شده است. طبق پیش‌بینی‌های صورت گرفته، بخش‌های دفاعی و هوافضا بین سال‌های 2021 تا 2030 تا 43.4 درصد رشد خواهد کرد. همه‌گیری کرونا در دو سال گذشته نه‌تنها اقتصاد کل دنیا را تحت‌تاثیر قرار داده بلکه باعث رکود هم شده و حتی توانسته رشد حوزه فناوری نانو را هم در سال 2020 با چالش و رکود مواجه کند که این کاهش رشد تا پایان سال 2021 هم ادامه دارد. با تعطیلی موقت برخی صنایع، نیاز صنایع به فناوری‌های نانویی هم کاهش یافته است. اصطلاح فناوری نانو طیف وسیعی از فناوری‌ها را در مقیاس نانومتری با کاربردهای گسترده در صنایع مختلف توصیف می‌کند. اما از معمول‌ترین کاربردهای این حوزه می‌توان به استفاده از حوزه‌های پزشکی به‌ویژه تشخیص بیماری در مراحل اولیه و امکانات درمانی فوری اشاره کرد. استفاده از فناوری نانو در حوزه‌های تشخیص پزشکی کارایی بسیار زیادی دارد. دستگاه‌های نانویی در شرایط مختلف آب و هوایی و سر و صداهای الکترومغناطیسی، تشعشع، خلأ زیاد و درجه حرارت بالا کار می‌کنند. به همین دلیل این دستگاه‌ها در شرایط سختی که دقت بالایی هم می‌طلبد بسیار کاربردی هستند.