بررسی اختراعات ثبت شده نانو فناوری با استفاده از اطلاعات پایگاه داده ISI

مقدمه
باتوجه به ارتباط مستقیم ثبت اختراعات با رشد پیشرفت فناوری هر كشور، نیاز به آن دیده شد تا اختراعات ثبت‌شده در زمینه نانوفناوری مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور بخش Derwent Innovation Index پایگاه داده ISI كه اطلاعات مربوط به اختراعات ثبت شده در آن درج شده، مورد استفاده قرار گرفته است. پایگاه داده ISI (Institute for Scientific Information) بزرگترین و معتبرترین بانك مقالات و منابع علمی در جهان است، كه غالباً برای بررسی علمی كشورها، دانشگاه‌ها و مجلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این راستا، ابتدا به بررسی سهم كشورها از اختراعات ثبت‌شده نانوفناوری پرداخته شده و در ادامه تغییرات سهم كشورها بین سالهای ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۳ در ثبت اختراعات نانوفناوری بررسی شده است. در مرحله بعد، كاربردها مورد كنكاش قرار گرفته است كه میزان سهم هر كاربرد در اختراعات ثبت‌شده بدست آمده است. عناصر پایه و سهم آنها در اختراعات نیز مورد بررسی و تحلیل آماری قرار گرفته اند.
۱-۲- روش جستجو
از آنجایی كه با افزودن پیشوند Nano به كلمات مختلف می‌توان مدعی كار در زمینه نانوفناوری شد، درنتیجه تعیین یك محدوده صحیح برای عناصر پایه لازم دیده شد. در این راستا با تکمیل و اصلاح عبارت جستجوی قبلی]۱[ عبارت زیر تهیه و تنظیم گردید:
(nano* not nano۲ not nano۳ not nanosecond* not nanomol* not nanogram* not nanoplankton) or quantum dot* or quantum comput* or quantum well* or quantum wire* or quantum wire* or self assembl* or c-۶۰ or fullerene* or dendrimer* or single molecul* or atom* scale or porous silicon or colloid* particle* or mesopor* or ultrathin film* or supermolecul* or supramolecul* or (GMR and magnet*) or giant magnetoresist* or langmuir blodgett
۱-۳- نتایج و بحث
۱-۳-۱- نام ثبتی كشورها
عبارت جستجوی فوق برای تمام كشورها بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۳ به كار برده شد، ۲۸۳۹۸ اختراع مطابق این عبارت جستجوی بدست آمد و رتبه كشورها در مجموع این سالها از روی آن مشخص گردید كه نتایج آن در شكل ۱ قابل مشاهده است. آمریكا با داشتن تقریباً سهم كل اختراعات، حائز رتبه اول این تقسیم‌بندی است. با توجه به این كه این كشور، بیشترین شركت‌ها، دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی فعال در بخش نانوفناوری را داراست [۲] ، این جایگاه برای آمریكا
قابل پیش‌بینی است. ژاپن با كسب رتبه دوم نزدیك‌ترین كشور به آمریكا است. جایگاه ژاپن در ثبت اختراعات دقیقاً همانند جایگاه این كشور در چاپ مقالات بین سال‌های ۱۹۹۸تا ۲۰۰۳ است[۱]. برخلاف فاصله قابل توجه آمریكا با كشورهای مختلف در فناوری‌های دیگر، مشاهده می‌شود كه ژاپن، چین و برخی از كشورها از نظر تعداد ثبت اختراعات در فاصله بسیار نزدیكی با آمریكا قرار دارند كه این مسئله حكایت از رقابت شدید كشورها با هم و ازبین‌رفتن فاصله زیاد بین آمریكا و دیگركشورها دارد.اختراعات ثبت‌شده با نام PCT و چین در رتبه‌های سوم و چهارم قرار دارند، PCT)، پیمانی است به منظور تسهیل مراحل ثبت اختراع میان كشورهای عضو و برخورداری از حق مالكیت معنوی) بسیاری از محققین به دلیل اعتبار جهانی بالای PCT تمایل زیادی برای ثبت اختراعات خود در این مرکز دارند. چین نیز در سال‌های اخیر با سرمایه‌گذاری و برنامه‌ریزی بلندمدت رشد چشمگیری در زمینه‌های مختلف داشته است و در زمینه نانوفناوری نیز به موفقیت‌هایی دست یافته است؛ به طوری كه در ثبت اختراعات جزء چهار كشور برتر جهان قرار دارد. چین در سالیان اخیر به تغییراتی اساسی در سیستم آموزشی و پژوهشی خود مبادرت ورزیده به حالتی كه نوآوری از نقش و اهمیت بیشتری در آن برخوردار باشد، اصلاحات اقتصادی و سیاست درهای باز كه تاكنون از شتاب و رشد قابل ملاحظهای برخوردار بوده، از طریق ایجاد زیر ساختهای مناسب در علوم مختلف بخصوص فناوری های نوین صورت گرفته و از جمله مهمترین دلایل رشد ۸ تا ۵/۹ درصدی تولید ناخالص داخلی این كشور بوده است. این روند كه همچنان ادامه دارد، چنان تأثیری بر اقتصاد چین داشته كه پیش بینی می گردد در فاصله سال های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۵ نرخ تولید ناخالص داخلی این كشور به مقدار ۲/۷ درصد رشد داشته باشد]۳[.با چنین رشد اقتصادی و برنامه ریزی هدفمندی، رشد عجیب و غیرمتعارف این كشور را میتوان توجیه كرد . با مقایسه موقعیت استرالیا در اختراعات ثبت شده و مقالات منتشر شده]۱[ چنین به نظر می رسد كه این كشور در زمینه نانوفناوری توجه خود را بیش از تولید علم به نوآوری مبذول داشته است.
كشورهای چین، ژاپن، كره جنوبی، تایوان به عنوان اعضای شبكه آسیایی نانو ۳۶ درصد از سهم كل اختراعات ثبت نانوفناوری دنیا را در دست دارند كه این رقم بیش از از سهم كل دنیا می‌باشد. درنتیجه در بین بلوك‌های منطقه‌ای جهان، شبكه آسیایی نانو بیشترین آمار ثبت اختراع نانوفناوری را داراست.شكل۲ سهم بلوك های منطقهای نانوفناوری در اختراعات ثبت شده را نشان میدهد. شبكه آسیایی نانو كه از همكاری كشورهای قدرتمند آسیایی همچون ژاپن، چین، هند و غیره تشكیل شده است، از كل اختراعات را به نام خود ثبت كرده است. آمریكای شمالی با دو عضو قدرتمند خود یعنی آمریكا و كانادا كه جزء توسعهیافتهترین كشورهای دنیا هستند در رتبه دوم قرار دارد. اتحادیه اروپا با همكاری اعضای جدید خود توانسته خود را به آمریكای شمالی نزدیك كند .آمریكای لاتین به دلیل مشكلات اقتصادی و مدیریتی به هیچ عنوان قابل مقایسه با آمریكای شمالی نیست و برای رسیدن به همتای شمالی خود راه سخت و درازی را در پیش دارد. روسیه نیز سهم كمتری در این میان دارد.با توجه به جدول ۱، ملاحظه می گردد كه ۵ كشور برتر جهان در نانوفناوری یعنی آمریكا، ژاپن، چین، استرالیا، اتحادیه اروپا و PCT با توجه به سرمایه گذاریهای هدف دار و اولویت دادن به این زمینه رشد معناداری را در تعداد اختراعات ثبت شده خود بوجود آوردهاند، تایوان، فرانسه، برزیل، كره جنوبی، آلمان و انگلستان كه به تازگی توجه خود را به سمت نانوفناوری معطوف كردهاند به دلیل سرمایهگذاری و پتانسیل بالا چشم انداز روشنی را در این زمینه برای خود ترسیم كردهاند، كانادا، آفریقای جنوبی، روسیه در ابتدای راه بوده و تا رسیدن به شرایط آرمانی در این فناوری راه درازی در پیش دارند، اسلواكی، فنلاند، بلژیك، سوئد، ایرلند با توجه به سابقه كم خود در نانوفناوری تصمیم دارند با برنامهریزی هدفدار، خود را به كشورهای پیشرو نزدیك كنند در مقابل زلاندنو، دانمارك، اتریش، هلند، ایتالیا، مكزیك، اسپانیا، جمهوری چك و نروژ به دلیل عدم كسب نتایج دلخواه یا مدیریت ناكارامد در این فناوری رشد منفی و حركت رو به عقبی را در تجربه می كنند. جدول ۳ تغییرات سهم عناصر پایه را در اختراعات ثبت‌شده بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۳ نشان می‌دهد، هیچ یک از عناصری كه تعداد اختراعات مربوط به آنها" زیاد" بوده است، رشد نزولی نداشته اند براین اساس عناصر مورد استفاده" كم" در اختراعات غالباً تغییرات منظم (صعودی یا نزولی) را دارا هستند.نانوذرات، نانولولهها و چاههای کوانتومی بسیارمورد توجه و استفاده محققین هستند، در این میان چاههای کوانتومی در حال اشباع شدن هستند ولی نانوذرات و نانولولهها هنوز فضای زیادی برای کار دارند.
نانوالیاف، نانوسیمها، محاسبههای كوانتومی و تك لایههای خودآرا به تازگی مورد توجه محققین قرار گرفتهاند و به نظر میرسد در آینده نه چندان دور سهم بیشتری را در اختراعات ثبت شده نانوفناوری كسب كنند، در این میان تك لایههای خودآرا به دلیل طبیعت تكرارپذیر خود فضای محدودتری برای كار داشته و زودتر به حد اشباعشدگی میرسند. درختسانها و تک مولکولها نیز عناصر جدید و نوپایی میباشند، ولی به دلیل سختی كار و یا كاربردی نبودن نتایج آنها، نوآوری در آنها رو به افول و اشباع شدگی نسبی است. از سویی دیگر مواد نانوحفرهای، میانحفرهایها، سیلیكون متخلخل، فولرینها و ذرات كلوئیدی عناصر نسبتاً گستردهای به حساب میآیند امابه نظر میرسد كه زمینه فعالیت آنها نیزكاملاً اشباع شده باشد. مقاومت مغناطیسی غولآسا، نانوكامپوزیتها و نقاط كوانتومی عناصری هستند كه كار بروی آنها مدتهاست كه شروع شده ولی زمینه فعالیت محدود آنها باعث گردیده كه زیاد مورد توجه قرار نگیرند.
۱-۳-۳- كاربردها
شكل ۵ سهم كاربردهای مختلف را در اختراعات ثبت‌شده نشان می‌دهد. توزیع نسبتاً یکنواخت سهم کاربردها را میتوان به تأثیر نانوفناوری در اکثر صنایع نسبت داد و تقدم وتأخرها نیز متأثر از محرکهای اقتصادی آن صنایع میباشد. جدول ۴ نیز رابطه تعداد كاربردهای مختلف در اختراعات ثبت‌شده با رشد سهم آنها بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۳ را نشان می‌دهد.
سرامیك، سیمان و مواد دیر گداز بالاترین بخش كاربردهای نانوفناوری را تشكیل میدهند نیمه‌هادی‌ها و مدارات الكترونیكی نیز جزء بالاترین كاربردها در این فناوری محسوب می‌گردند. گسترش صنعت الكترونیك و كامپیوتر و نیاز روزافزون به توسعه این صنعت و در نهایت تولید قطعات پیشرفته و ارزان در مقیاسهای زیر میكرون اهمیت رویكرد به فناوری‌های جدید ازجمله نانوفناوری را در این صنعت به شدت بالا برده است. پلیمر و پلاستیك‌ها سومین جایگاه را به خود اختصاص داده‌اند. سادگی ساختار، انعطاف‌پذیری و قابل تغییربودن،جزء بزرگترین ویژگی‌های پلیمرها و پلاستیك‌ها بوده است كه به واسطهٔ همین خصوصیات شرایطی فراهم شده است كه می‌توان با ادغام این صنعت با فناوری‌های دیگر به محصولاتی جدید با ویژگی‌های منحصر به فرد رسید، اشباع شدن عرصه فعالیت زیاد متوسط کم رشد سهم صعودی • نیمه هادی ها،مدارات الکترونیکی
• مواردعمومی
• مکانیک
• رایانه و کنترل
نوسانی •سرامیک،سیمان،موادرسانای معدنی و آلی، مواد دیرگداز
• داروسازی
• موادشیمیایی عمومی
• ابزار دقیق، سنجش و تست
ثابت
• موادشیمیایی کشاورزی
•موادمنفجره،پرتوزا،محافظت
نزولی • پلیمر و پلاستیک
• قطعات الکترونیکی
• غذا،تصفیه آب،شویندهها،زیست فناوری
• مهندسی شیمی
•چاپ،روكش،عكاسی
• متالورژی
• مخابرات
• نساجی و کاغذسازی
• نفت
پلیمر و پلاستیك‌ها باعث گردیده این صنعت سیر نزولی را در ثبت اختراعات نانوفناوری تجربه کند. به دلیل بنیادی بودن نانوفناوری و وابستگی كمتر آن به بخشهای دیگر، ملاحظه می گردد که "موارد عمومی" جایگاه ویژهای را در شکل۵ دارا میباشند. به دلیل راهکارهای دارورسانی نانوذرات و نانوکپسولها، نانوفناوری کاربردهای وسیعی در زمینه داروسازی بدست آورده است. البته با توجه به فعالیتهای انجام شده و محدودیت ذاتی آن( امكان رسانش چندین نوع دارو با یك راهكار واحد) در این زمینه به نظر می رسد فرصتهای کاری در آن رو به اشباع شدن باشد. استفاده از نانوفناوری در صنایع متالورژی، مخابرات، نفت، نساجی و کاغذسازی بسیار جدید و نوپا بوده ولی به دلیل سختی کار یا عدم جذابیت نتایج آن برای محققین، تعداد اختراعات ثبت شده در این زمینه سیر نزولی را در سالیان اخیر داشته است. در مورد مشاركت نانوفناوری با صنایع متالورژی، مخابرات، نساجی و كاغذسازی، نفت، موادشیمیایی كشاورزی، مواد منفجره، پرتوزا و محافظت نتایج كاربردی و درخور توجه كم بوده، بطوری كه محققین از استفاده نانوفناوری در این زمینهها رویگردان شدهاند، البته این وضعیت برای رشتههای مهندسی شیمی، چاپ، روكش، عكاسی، غذا، زیستفناوری، شویندهها و تصفیه آب كه سابقه بیشتری در نانوفناوری دارند نیز صادق است. در صنایع مكانیك، رایانه و كنترل كه مدت زیادی است كه از ورود فناوری نانو به آنها میگذرد، نتایج بسیار رضایت بخش بوده، بهطوریكه چشمانداز نانوفناوری در این زمینهها بسیار روشن به نظر میرسد. در مورد ابزار دقیق،سنجش و تست هنوز نمیتوان به صراحت اظهار نظر كرد ولی به نظر میرسد نانوفناوری در این رشتهها به مرز اشباع شدن نزدیك شده است.
۱-۴- نتیجه گیری
در میان کشورهای فعال در زمینه نانوفناوری، آمریکا و ژاپن بیشترین اختراعات را ثبت کردهاند، پس از آنها چین با رشد چشمگیر خود در حال كم كردن فاصله خود با این دو كشور است. استرالیا علیرغم سهم بسیار اندك در انتشار مقالات ]۱[، در اختراعات ثبت شده جزء پنج كشور اول دنیا است. در میان عناصر پایه، نانوذرات و نانولولهها بیشترین موارد استفاده را در اختراعات ثبت شده داشته و به دلیل تنوع و قابلیتهای کاربردی بالا، سهم استفاده از آنها رو به افزایش است. در مورد سهم کاربردهای مختلف در اختراعات ثبت شده، توزیع نسبتاً یکنواخت را در میان آنها شاهد هستیم که نشانگر نفوذ نانوفناوری در صنایع مختلف دارد، با این وجود، سرامیک و سیمان به همراه موارد مرتبط با صنعت الکترونیک، برتری نسبی را نسبت به دیگر صنایع دارا هستند و کاربرد آنها در اختراعات نانوفناوری رو به افزایش است.
۱-۱- منابع:
۱- مغربی- كاظمی"بررسی نحوه رشد و جهت‌گیری مقالات نانوتكنولوژی با استفاده از پایگاه داده ISI" - خبرنامه نانوتكنولوژی- شماره ۶۱
۲- " The Nanotechnology Opportunity Report" volume one, CMP Cientifica, ۲۰۰۲
۳- www.iranculture.org/research/edupol/countries
منابع :
- مغربی- كاظمی - بررسی نحوه رشد و جهت‌گیری مقالات نانوتكنولوژی با استفاده از پایگاه داده ISI - - خبرنامه نانوتكنولوژی- شماره ۶۱ - The Nanotechnology Opportunity Report - volume one, CMP Cient
نویسندگان :
داود قرایلو,مرتضی

منبع : ستاد ویژه توسعه فناوری نانو