فرصت‌ها و چالش‌های فناوری‌نانو در صنعت شیمی

فناوری نانو یكی از زمینه‌های اساسی و نوظهور تحقیقاتی است كه شامل شیمی و علم مواد می‌باشد و در برخی موارد، زیست‌شناسی هم به آن اضافه می‌شود كه به كمك آن می‌توان خواص جدیدی كه هنوز كشف نشده‌اند را کشف نمود و با استفاده از این خواص می‌توان به فرصت‌های بازاری و تجاری جدیدی دست یافت. در این مقاله به فرصت‌های تجاری فناوری نانو از دیدگاه صنعتی می پردازیم كه شامل صنایع الكترونیك، زیست پزشكی و كالاهای مصرفی می‌باشد. همچنین به تعریفی از رقابت‌های عرصه فناوری كه شامل عملیات‌های مختلف از تشكیل ذره، پوشش‌دهی، پراکندگی،تا مشخصه یابی، مدل‌سازی و شبیه‌سازی هستند، خواهیم پرداخت. و در نهایت نقشه راه نوآوری فناوری نانو را ارائه خواهیم كرد، كه در آن به تأثیر متقابل توسعه بلوك‌های سازنده نانومقیاس، طرح محصول، طرح فرآیند و ارزش محصول را مورد اشاره و آن را تعریف نموده‌ایم. همچنین یك مدل تحقیق و توسعه را پیشنهاد داده‌ایم كه این مدل با توجه به تقاضاهای بازار و توانایی فناوری به دنبال یافتن راهی سریع برای بهره‌برداری از مزایای فناوری نانو و انتقال آن به بازار مصرف و استفاده مشتریان می‌باشد.
مقدمه
ما فناوری نانو را یك فناوری كاملاً توانمند می‌دانیم كه قادر است تحولات و پیشرفت‌های عمده و پایداری را در بسیاری از بخش‌های بازار ایجاد كند. به‌عنوان مثال می‌توان به ابزارها و مؤلفه‌های ارتباطی سریع‌تر، هوشمندتر و راحت‌تر، مواد هوشمندی كه به محرك‌های خارجی پاسخ می‌دهند، انرژی تمیزتر و ایمن‌تر، فرآیندهای تولیدی سازگار با محیط زیست، سیستم‌های تشخیص سلامت بشر و نیز روش‌های بهتر برای آشكارسازی، پیشگیری و یا برطرف نمودن اثرات سوء عوامل مضر شیمیایی و بیولوژیكی اشاره کرد.
تجاری‌سازی فناوری‌‌ نانو باعث بهبود بهره‌وری اقتصادی و قدرت تولید، بهبود بهداشت و سلامتی و ارتقای كیفیت زندگی خواهد شد، كه تمامی اینها فواید اجتماعی فراوانی در سطح جهان به دنبال خواهد داشت. در این فناوری نیز همانند هر فناوری جدید دیگر اكتشافات صورت گرفته باید بر اساس مفاهیم و اصول علمی دقیق باشند و خطرات احتمالی اثرات نامطلوب آن بر سلامت بشر و محیط‌زیست باید نقادانه مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین باید گفتگوهای باز با نماینده‌ها و کمیته‌های نظارتی ترتیب داده شود و موافقت‌نامه‌های آزمایشی مناسب در زمینه نظارت بر خطرات به اجراء گذاشته شود.
فناوری نانو به صنعت و یا شركت‌های خصوصی معین و یا حتی فقط چند ملیت خاص اختصاص ندارد. ایالات متحده چه در بخش سرمایه گذاری دولتی، چه شركت‌های سرمایه‌گذار خصوصی در صنعت فناوری نانو هیچ پیشگامی ندارند. بیشتر دولت‌ها در كشورهای صنعتی جهان از سال ۱۹۹۷ سرمایه‌گذاری در فناوری نانو را آغاز كرده‌اند و برنامه‌های مهمی هم در كشورهای آمریكا، ژاپن و اروپای غربی در این زمینه در جریان است. ضمن آن كه كشورهای دیگری همچون استرالیا، كانادا، چین، اروپای شرقی، اسرائیل، كره، سنگاپور و تایوان هم در این زمینه برنامه‌هایی دارند. انقلاب فناوری نانو اساساً متفاوت از انقلاب صنعتی اول است، كه فقط در چند قدرت برتر جهان اتفاق افتاده بود و سایر كشورها همچنان در حال توسعه بودند.
برای بهینه‌سازی محصولات و كالاهایی كه بر اساس فناوری نانو تولید می‌شوند، لازم است تا توانمندی‌های مهم در این زمینه خیلی زود شناخته شوند. یك روش مفید برای این كار تعریف چهار مهارت زیر است:
نانوسنتز: ایجاد بلوك‌های سازنده نانومقیاس شامل نانوذرات، نانولوله‌ها و نانوساختارها
نانوساخت و نانوفرآوری: دستكاری و فرآوری بلوك‌های سازنده نانومقیاس برای اهداف مورد نظر
نانوترکیب: یكی كردن نانوبلوك‌های سازنده و شكل دادن یك محصول و كالای نهایی از قبیل كامپوزیت‌های پلیمری، مواد الكترونیكی و ابزارهای زیست پزشكی
نانو مشخصه‌یابی: اندازه‌گیری و مشخصه‌یابی خواص اساسی بلوك‌های سازنده نانومقیاس و یا شكل نهایی محصول
انجام تمام این چهار مرحله برای تجاری‌‌سازی كالاهای فناوری نانو با عملكرد منحصر به فرد و در نظر داشتن منافع مشتری و هزینه آن ضروری می‌باشد.
با ورود به قرن سوم، ما در دوپونت همانند یك ابداع‌كننده قوی مواد و با داشتن سابقه‌ای طولانی در زمینه محافظت از سلامت، امنیت و آسایش كارمندان، مشتریان و جامعه به تحقیقات مربوط به نانومواد مشغول می‌باشیم.
شركت دوپونت در سال ۱۸۰۲ تأسیس شده و طی یك قرن اول فعالیت خود، به ساخت پودر تفنگ و مواد منفجره اشتغال داشته و در سال ۱۹۰۳ یكی از اولین آزمایشگاه‌های تحقیقات صنعتی را ایجاد نمود. ایالات تجربی ویلمینگتون DE محلی است كه اغلب كالاها و محصولات موفق موج دوم کشف گردید و توسعه یافت؛ محصولاتی چون پلیمرهایی از قبیل نایلون، پلی استر، تفلون، كولار (Kevlar) ، لیكرا
(Lycra) نومكس (Nomex) تی وك (Tyvek) و بسیاری مواد صنعتی دیگر كه زندگی مردم جهان را بهبود بخشیده است. امروز، در حدود ۱۰۰ سال پس از آن تاریخ، این شركت به شدت به نوآوری در زمینه مواد باور داشته و در حوزه فناوری‌نانو، بیوتكنولوژی تا صنایع تبدیلی سرمایه گذاری نموده است. شركت دوپونت همان‌گونه كه در شكل ۲ هم نشان داده شده، فعالیت تجاری خود را در پنج زمینه تنظیم و عمده توجه خود را معطوف به رسیدن به نرخ رشد بالا نموده است، كه بر اساس محصولات جدید و ابداعی تولید شده در هر كدام از این بخش‌ها به‌دست می‌آید.
كشف خواص جدید در مقیاس نانو و فراگیری این كه چگونه می‌توان مجموع این خواص را در تولید كالاهایی جدید با كارآمدی‌ها و قابلیت‌هایی كه مورد انتظار مشتریان است به كار برد، روز به روز بر اهمیت نقش فناوری‌نانو می‌افزاید. باور ما این است كه فرصت‌های آینده در زمینه فناوری‌نانو همیشه به آنچه ما تنها از شیمی یا علم مواد می‌دانیم اختصاص نخواهد داشت؛ بلكه به احتمال زیاد به مجموعه‌ای از رشته‌های علمی مختلف و تركیبی از فناوری‌های گوناگون مربوط خواهد بود. در فناوری‌نانو لازم است تا مجموعه‌ای از علوم شیمی و مواد به همراه زیست شناسی و قابلیت‌های مهندسی به‌كار گرفته شوند تا بتوان كالایی با عملكرد منحصر به فرد تولید كرد تا در نهایت منافع مشتری را دربر داشته باشد.فرصت‌های بازار
به نظر ما فناوری‌ نانو در پنج زمینه زیر فرصت‌های قابل توجهی را ایجاد خواهد كرد:
الكترونیك؛
زیست پزشكی و مواد زیستی؛
مواد با كارآیی بالا؛
حفاظت محیط زیست و امنیت بشر؛
كالاهای مصرفی با تنوع بسیار.
بخش الكترونیك شامل نمایشگرها، چاپ، ذخیره اطلاعات، دوغاب براق كننده مكانیكی شیمیایی، فوتونیك، الكترونیك و فوتوالكترونیك، جوهرهای الكترونی، باتری‌ها و پیل‌های سوختی است. نمایشگرهای گسیل میدانی مبتنی بر نانولوله‌های كربنی (CNT) را می‌توان یكی از ثمرات تحقیقات فناوری‌نانو دانست كه احتمالاً ظرف سه سال آینده به بازار مصرف راه پیدا خواهد كرد.
بخش زیست پزشكی هم شامل سیستم‌های پیشرفته داروسازی، ژن رسانی و مهندسی بافت می‌باشد. مواد با زیربنای زیستی كه با استفاده از روش‌های سنتز شده‌اند هم می‌تواند در زمینه حسگرهای زیستی، پلیمرهای هوشمند، سیستم‌های نقاط كوانتومی و سایر سیستم‌های تشخیصی، كاتالیزورهای زیستی و خود سامانی به کمک پروتئین‌ها كاربرد داشته باشند. شكل گیری كنترل نانوذرات و پوشش‌دهی نانوذرات و همین‌طور جداسازی زیستی با استفاده از نانوفیلتراسیون را می‌توان فناوری‌های كلیدی دانست كه انجام چنین كشفیاتی را امكان‌پذیر می‌سازد.
مواد عاملی و با کارآیی بالا شامل موارد زیر می‌باشد: پلیمرها و یا فیبرهای رسانا، جوهر جوهرافشان‌ها، پوشش‌های شفاف و ضدخش، رنگ‌های ویژه، مواد ساختاری با دوام در برابر اشعه ماوراء بنفش، فیلم‌های بسته‌بندی و كامپوزیت‌های سبك‌تر، مقاوم‌تر و محكم‌تر. مهندسی نانوذرات با ساختارهای هیبریدی پیچیده، پوشش‌های دارای عامل نانومتری برای ایجاد پایداری در برابر نور و لیگاندهایی برای اتصالات جانبی و نیز فناوری پراش دقیق، همگی از جمله موارد كلیدی به شمار می‌آیند.
بر خلاف نیار این عملکردها به فناوری‌های متفاوت، چنین به نظر می‌رسد که امروز می‌توان شاهد بسیاری از فرصت‌های تجاری جدید بود، همچنین نانوذرات كاربردهای بالقوه‌ای هم در آنتی ویروس‌ها، ضد قارچ‌ها و مواد ضد میكروب دارند كه می‌تواند باعث بهبود محیط زیست، هوا و آب ‌شود. استفاده از نانوذرات در تولید لباس‌های محافظ می‌تواند كیفیت آنها را بهبود بخشیده و همچنین با كاربرد نانوفیبرها كارایی منحصر به فردی به آنها بخشید. به‌عنوان مثالی از این دست می‌توان به یونیفورم‌های نظامی هوشمند كه در حال حاضر در مرکز فناوری‌نانو نظامی واقع در مؤسسه فناوری‌‌ ماسوچوست در دست ساخت می‌باشد اشاره نمود.
نهایتاً در حوزه كالاهای مصرفی قابلیت‌ها و كاربردهای بی‌شماری را می‌توان برای فناوری‌نانو ذكر نمود، كاربردهایی از قبیل غذاهای غنی شده و فرآوری شده (منظور ارتقای سطح سلامتی و یا جداكردن عناصر مضر آن)، لباس‌های حفاظتی و سایر منسوجات، رنگ‌های معماری و ساختمانی و محصولات آرایشی متنوعی چون مواد محافظ پوست، عطریات و سیستم‌های خوشبوكننده اشاره نمود. با فراگیری چگونگی غلبه بر مشكلاتی كه در زمینه تولید انبوه نانوذرات برای تولید كالاهای جدید وجود دارد، افق‌های هیجان‌انگیزی همراه با فرصت‌های جدید برای تولید كالاهایی نوین به روی ما گشوده می‌شود.
فناوری‌های تولید و چالش‌ها
واحد عملیات مهندسی شیمی (شركت دوپونت) قبل از ۱۹۰۰ ایجاد گردید كه نقش قابل توجهی در تجاری‌سازی موفق بسیاری از كشفیات صنعت شیمی داشته است. به همین ترتیب درك و كنترل واحد عملیات فناوری‌نانو جهت تجاری‌سازی فناوری‌نانو از همان درجه از اهمیت برخوردار است.
در شكل ۳ زمینه‌های فناوری‌نانو و فناوری‌های پردازش موجود در آزمایشگاه مهندسی فناوری‌نانوی این شرکت نشان داده شده است. این زمینه‌ها عبارتند از سنتز نانومقیاس، پوشش‌دهی نانولایه‌ای و كپسوله كردن، طراحی ذرات و علم بخش كه به منظور یكپارچه كردن بلوك‌های سازنده و تبدیل آن به طراحی محصول نهایی انجام می‌گیرد.
نانومقیاس
نانوذرات را می‌توان از خرد كردن (آسیاب كردن) ذرات بزرگ و یا سنتز شیمیایی مستقیم به‌دست آورد. از آسیاب‌های كوچك و میكروسیال سازها
(microfluidizers) برای خرد كردن و پراكنده كردن ذرات بزرگ و تولید ذراتی با ابعاد ۱۰۰ نانومتر و كوچك‌تر استفاده می‌شود. البته CNT‌ها و بیشتر نانوذرات مستقیماً از فاز مایع و یا بخار به‌دست می‌آیند.
استفاده از سنتز فاز بخار شیمیایی و فیزیكی فناوری‌هایی شناخته شده در تولید نانوذرات فلزی، اكسید فلزی و نانو ذرات سرامیكی هستند. كربن سیاه، رنگ دانه‌ها و سیلیس گازی شكل (Fumed Silica) قدیمی‌ترین انواع از كالاها و محصولات نانوذره‌ای می‌باشند كه طی چندین دهه به ‌طور گسترده مورد استفاده بوده‌اند. همچنین از شعله دما بالا و پلاسمای گرمایی و یا لیزر به‌عنوان منبع گرمایی در سنتز فاز گازی استفاده می‌شود. پیرولیز پاششی
(Spray Pyrolysis) نیز روشی شناخته شده و به اثبات رسیده در تولید نانوذرات كمپلكس می‌باشد.
اما چالش‌هایی كه در زمینه سنتز فاز گازی نانوذرات وجود دارد در زمینه‌های زیر خواهد بود: كنترل توزیع اندازه نانوذرات (PSD)، تشكیل در جای(in situ) ذرات و ساختارهای هیبریدی سیستم‌های جمع آوری كارآمد و عملیات پیوسته با نتیجه و بازده بالا.
روش‌های مرسوم رسوبدهی، بلورسازی، سل-ژل، پلیمریزاسیون امولسیونی به سنتز نانوذرات هم تعمیم داده می‌شوند. از الگوهای مولكولی هسته‌زایی می‌توان در اندازه، موقعیت معین و كنترل شكل بلور استفاده کرد
جداسازی نانوذرات در محیط‌های جامد/ مایع و جامد/گاز و دسته بندی اندازه نانوذرات یكی از چالش‌های علمی است. پیشرفت‌هایی كه در این فناوری‌ها صورت گرفته است، اهمیت عملی آنها را در سیستم‌های رقیق مورد استفاده در كاتالیزورهای زیستی – جایی‌كه روش‌های فیلتراسیون برای كارهای جداسازی ابداع شده‌اند – به اثبات رسانده است. و ما این مطلب را در یك نمونه كوچك آزمایشی در یك فرآیند كاتالیزوری زیستی كه در حال توسعه آن هستیم نشان داده‌ایم.
تاكنون روش‌های متعددی برای تولید CNT‌ها گزارش شده‌اند. به نظر می‌رسد گرایش این روش‌ها از روش‌های لیزری و پلاسمایی به سمت روشهای CVD در تغییر است. در عین حال تطابق و هماهنگی كیفیت محصول و در دسترس بودن و تنوع آن از مواردی كه باعث محدودیت میزان كاربردهای نانوذرات در دنیای واقعی (خارج از آزمایشگاه) می‌شود و برخلاف پتانسیل فراوان و گزارش‌های خبری منتشر شده و علاقه فراوانی كه به كاربرد CNT‌ها وجود دارد، این فنآوری همچنان در مرحله تحقیقات است. جداسازی لوله‌های رسانا از لوله‌های نیم رسانا از موضوعات داغ تحقیقی است كه ما اخیراً در آزمایشگاه خود موفق به انجام آن شده‌ایم. ما این كار را – كه گزارش آن هم اخیراً منتشر شده – به كمك مفاهیم بیوتكنولوژی انجام داده‌ایم. (زنگ و همکارانش ۲۰۰۳ [Zheng et al ]پراکندگی و پوشش دهی ذرات
ذره‌ای به قطر ۱۰ نانو متر ۲۰% اتمهای سطحی و ذره‌ای به قطر ۲ نانومتر ، ۸۰% اتم‌های سطحی و ذره یك نانومتری ۱۰۰% اتم‌های سطحی را دارا می‌باشد. در یك نانولوله كربنی جداره تمام اتم‌های كربن روی سطح این نانو لوله قرار دارند. خواص نوری شیمیایی و فیزیكی این سطوح نانوذره‌ای كوچك اما با سطح زیاد متفاوت از مولد توده‌ای است. ذرات رنگدانه TiO۲ با ابعاد ۲۵۰ نانومتر برای ایجاد توان مخفی
(hiding power) بسیار مناسب است. این كار با پخش نور مرئی انجام می‌شود و ضمن آنكه ذرات ۲۵ نانومتری TiO۲ هم شفاف بوده و در محدوده مرئی قرار دارند اما به‌ طور موثری می‌توانند نور UV (ماوراء بنفش) را (در خود) نگه‌داشته و بلوكه كنند به‌علاوه آنكه این ذرات فعالیت نوری بیشتری نسبت به رنگدانه‌های مشابه میكرونی خود دارند. معلوم شده كه نانوذرات اكسید فلزی توان جذب شیمیایی بیشتری نسبت به سطوح جذبی ساده دارند و این امر حاكی از اهمیت فوق العاده كنترل پوشش سطحی نانوذرات می‌باشد. برای انجام (كنش‌پذیر كردن) فعالیت‌های نوری و یا شیمیایی به پوشش كامل و متراكم و یا كپسوله كردن نیاز داریم. پوشش دهی سطحی برای جلوگیری از جمع شدن (ذرات در سطح)، پایدار کردن و پراکنده کردن ضروری است علاوه بر این برای رسیدن به فوایدی كه از نانوذرات انتظار داریم لازم است تا این پوشش‌ها سازگار و متناسب باشند به‌طوریكه بتوان آنها را با ماتریس‌های فراوان (شبكه سطح) یكپارچه نمود.
عمل پوشش دهی به دو روش خشك و تر قابل انجام است در عین اینكه پوشش دهی نانوذرات كار ساده‌ای نیست. انجام یك پراکندگی خوب لازمه و مقدمه یك پوشش كیفی (مطلوب) است اما پراکندگی نانوذرات چه به ‌صورت خشك و چه تر كار مشكلی است. مزیت پوشش تر و پراکندگی كه به این ترتیب انجام می‌شود مایع بودن محیط آن است كه البته غالباً مستلزم سرمایه گذاری و صرف هزینه‌های بیشتر است.
انجام یك پراکندگی پایدار و كنترل سطح نانوذرات نشان‌دهنده نیازهای برآورده نشده‌ای است كه برای رسیدن به كاربردهایی از نانو ذرات با خواص منحصر به فرد لازم است كه تمام اینها می‌تواند زمینه‌های تحقیقاتی مهمی در صنعت و در دانشگاه به شمار آید.
با توجه به چندگانگی نیروهای بین ذره‌ای و مشكلاتی كه در پراکندگی و پوشش دهی نانوذرات وجود دارد بهتر است از روش خود آرایی استفاده نماییم. این كار را می‌توان از طریق خود آرایی القایی دینامیك سیال از قبیل نانوجت، تزریق، ریزسازی
(micronization) و یا ابزارهای میكروسیال سازی، سامانه‌های القایی به‌وسیله میدان‌های الكتریكی یا مغناطیسی، الگوهای مولكولی یا سامانه‌های كمكی بیومولكولی انجام داد. كه نوع اخیر از قابلیت رشد بسیار وسیعی برخوردار است.
تعیین مشخصات
در دسترس بودن ابزارهای قوی تشخیص نانو چون HR-TEM و AFM و میكروسكوپ تونلی باعث جلب توجه گسترده به فناوری‌نانو شده است.
با درنظز گرفتن مراحل (پروسه‌های) شكل گیری پودر نانوذرات، برای تعیین مشخصات آنها ممكن است به بیش از یك روش نیاز داشته باشیم. روش‌های مختلف باعث درك ما از سطوح مختلف از ابعاد بلور و تجمع ذرات می‌شود. برای رسیدن به بازده بالا از خواصی كه برای كالاها مدنظر است انتخاب روش‌های اندازه‌گیری و كنترل اندازه ضروری است.
بی ال جرستون و همكارانش در سال ۲۰۰۱ روش‌های سازگاری را برای نانو پودرهای آهن در راكتور پلاسمایی MW به اجرا گذاشتند. SEM ذرات اولیه ۵۰ تا ۸۰ نانومتری را به شكل توده‌های دندریتی بزرگ در ابعاد میكرومتری نشان داد.
پراكندگی دینامیكی نور اندازه میانگین ۷۰ نانومتر را برای ذرات نشان داد در حالی‌كه به روش پراش لیزری یك توزیع (Bimodal) گسترده از ۵/. تا ۲۰ میكرومتر به‌دست آمد. همین اندازه میانگین با روش‌های تحلیلی BET و XRD به ترتیب ۶۰ و ۲۰ نانومتر تعیین شد و با روش پراكندگی نوترونی زاویه كوچك (SANS) و پراش نوترونی (ND) به ترتیب ۲۴ و ۶۴ نانومتر تعیین شد. با توجه به این نتایج روشن است كه در روش‌های پراكندگی نوری تجمع ذرات (آگلومری) بزرگ تعیین نشد در حالی‌كه در پراش لیزری به‌جز آگلومری‌های بزرگ هیچ‌كدام از ذرات اولیه مشخص نشد. در روش‌های BET , XRD و ND هم تمامی نانوذرات مشخص شدند.
تمام آنچه در تعیین مشخصات لازم است را می‌توان به سه سطح دسته بندی نمود:
سطح نانوذرات اولیه: PSD ، ساختار بلوری و نواقص، ناخالصی، شكل شناسی (مورفولوژی) و تعیین مشخصات سطح؛
مرزها و میان سطح‌ها: نیروهای بین ذره‌ای، نواقص مرزی
سطح خاصیت استفاده نهایی (Enduse) : رسانش، خواص مكانیكی
چالش‌های تولید
علاوه بر توسعه عملیات واحد، بزرگ كردن و كوچك سازی، مجتمع سازی مراحل سیستم‌های تولید (Process Integration) هم خود چالش‌های جدیدی را در بر خواهد داشت. نانو ذرات قابلیت آن را دارند كه حتی در مقادیر بسیار كم نیز، تا حد بسیار زیادی عملكرد محصول و بهره مشتری را افزایش داده و بهبود بخشد. اینكه همان روش‌هایی كه در تولید انبوه مواد شیمیایی به‌طور عمده وجود دارد در توسعه مراحل تولید نانو ذرات هم مورد استفاده واقع شود بسیار بعید است.
در تولید نانوذرات استفاده از سیستم‌های تولید مجتمع، مدولار (modular)، قابل حمل و كوچك‌تر به‌جای دستگاه‌ها و ابزارهای بزرگ برتری دارد.
با پیشرفت فناوری‌نانو و نزدیك شدن آن به مراحل تولیدی و تجاری، اثرات (احتمالی) آن بر محیط زیست و سلامت بشر به موضوعی مهم تبدیل می‌شود كه نیاز به تحقیق و بررسی خواهد داشت و با توجه به تنوع زیاد نانومواد نمی‌توان انتظار داشت كه برای تمامی این سیستم‌ها جواب واحدی وجود داشته باشد.
همان‌گونه كه كالوین هم اشاره كرده پروژه ژن‌شناسی انسان نمونه‌ای امیدواركننده برای ادامه مطالعات در زمینه خطرات بهداشتی فناوری‌نانو، تحلیل اثرات اجتماعی آن و تشویق و ترغیب برای گفتگوها و مباحثات در این باره و آموزش عمومی در زمینه منافع و زیان‌های احتمالی فناوری‌نانو می‌باشد.
وجه مشترك مواد زیستی
از آنجا كه عموماً ابعاد ویروس‌ها و پروتئین‌ها در محدوده نانومتری قرار می‌گیرد می‌توان بسیاری از سلول‌های زنده را به منزله نانوذرات تلقی نمود. حتی می‌توان در طراحی نانوساختارهای جدید از تشخیص‌های معین زیستی و منتخبی از سیستم‌های معتبر زیستی استفاده نمود. نانوساختارهای مصنوعی قابلیت تقلید از ساختار سیستم‌های زنده را دارند.
هم اكنون بسیاری از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی در سطح جهان به شدت مشغول بررسی سیستم‌های زنده هستند تا به چگونگی كار آنها پی برند چرا كه می‌تواند آنها را در طراحی مواد مصنوعی با خواص برتر یاری دهد.
همچنین نیروهای غیر كووالانسی كه بین مولكول‌های زیستی وجود داشته و آنها را در كنار هم نگه می‌دارد باعث به هم چسبیدگی نانوذرات می‌شود. این نیروها عبارتنداز:
نیروهای الكترواستاتیکی؛
پیوندهای هیدروژنی؛
نیروهای آب‌گریز؛
نیروهای واندروالس.
لذا امكان متصل نمودن نانوذرات و بیومولكول‌ها به هم با یكی از این نیروها وجود خواهد داشت. طراحی ذرات تقویت شده با بیومولكول‌ها می‌تواند به كاربردهایی جدید از حسگرهای زیستی گرفته تا بیوالكترونیك (الكترونیك زیستی) و دارورسانی هدفمند منجر شود.
نقشه راه ابداعات فناوری‌نانو
شكل ۴ توصیفی از روند توسعه ابداعات فناوری‌نانو است كه شامل مدل‌هایی كه بر اساس تقاضای بازار و هجوم فزاینده فناوری‌ها، می‌باشد. نانوذرات و یا نانوساختارها، بلوك‌های سازنده لازم برای طراحی كالاها را فراهم می كنند. برای ارتقای بازده كار به منظور طراحی بهینه مراحل تولید، لازم است تا شناختی از این مراحل داشته باشیم. طراحی كالا قبل از تولید به منظور تطبیق دادن قابلیت آن با نیازهای مشتری می‌باشد و در همین راستا درك زنجیره ارزش به بهینه‌سازی تك تك مراحل از تولیدكننده مواد اولیه تا مصرف كننده نهایی كمك خواهد كرد. برای تحقق اهداف از پیش تعیین شده فناوری‌نانو لازم است تا به دقت درباره طراحی هر كدام از این مراحل فكر كرده و بهترین راه را بیابیم.
ابداعاتی كه در فناوری‌نانو انجام می‌شود به‌دنبال ایجاد یك دانش جدید و یك ارزش كل (total value) می‌باشد. در نهایت این تلاش‌ها منجر به كالاهایی با قابلیت تجاری شدن و بدنبال آن حق مالكیت معنوی این محصولات می‌گردد به‌طوریكه می‌توان با نظارت تولیدكننده اصلی به دیگر علاقه‌مندان هم اجازه تولید آن را داد.
VISION ۲۰۲۰ كه كارگاهی در صنعت شیمی آمریكا می‌باشد و در سال ۲۰۰۲ آغاز به كار نموده است.
از تمام شركت‌های شیمیایی و تولیدكننده مواد برای ایجاد اولین محصول در این زمینه و سریع کردن ابداعات فناوری‌نانو به منظور ایجاد ارزش و تجاری سازی موفق آنها، دعوت به همكاری و مشاركت نموده است.
به منظور حمایت از این دیدگاه سرمایه گذاری NNI دولت از ۷۱۰ میلیون دلار در سال ۲۰۰۳ به رقمی معادل ۷۷۵ میلیون دلار در بودجه سال ۲۰۰۴ افزایش یافت. این افزایش در واقع حمایتی است از تحقیقات پایه‌ای علوم مهندسی نانومقیاس كه بلوك‌های سازنده را برای توسعه آینده كالاها و تجاری سازی آنها فراهم می‌سازد.
نتیجه‌گیری
فناوری‌نانو یك فناوری صنعتی توانمند است و انتظار می‌رود با جمع بین علم و فنآوری فرصت‌های بازاری و كالاهای جدید قابل توجهی در این زمینه تولید شود. نه تنها در نتیجه این فنآوری نوین صنعت شیمی دست‌خوش تجدید حیات و نو شدن می‌گردد بلكه در واقع میتوان گفت اغلب صنایع امروزی از این فناوری و ابداعات آن بهره‌مند خواهند شد. همكاری‌های تنگاتنگ و مشاركت‌ها و شبكه‌هایی كه بین صنعت، دانشگاه و موسسات دولتی در مقیاس جهانی وجود دارد توسعه محصولات جدید را شتاب می‌بخشد. روشن است كه لزوماً دیگر مدل‌های تجاری مبتنی بر تولید انبوه سنتی در این روند كاربرد نخواهد داشت چرا كه عمده سود به‌دست آمده به‌وسیله كالاهای خاص با حجم كوچك ایجاد می‌شود و با توجه به امكان اعطای امتیاز تولید چنین محصولاتی، زمینه مشاركت قابل توجهی در تولید و ایجاد ارزش نهایی فراهم می‌گردد.
انتظار می‌رود از لحاظ ارزش اجتماعی، فناوری‌نانو موقعیت بهتری پیدا كند زیرا به‌دلیل فراهم شدن امكان خوب تولید، اثرات زیست محیطی آن كمتر شده و احتمالاً منابع تجدیدپذیر جدیدی چون feedstocks هم پدید آید. تنوع محصولات فناوری‌نانو هم كه منافع مشتریان و رضایت آنها را در بر خواهد داشت كیفیت زندگی تمام مردم جهان را بهبود خواهد بخشید.

منبع : ستاد ویژه توسعه فناوری نانو