نانوتكنولوژي يا كنترل مواد در مقياس مولكولي، گشايش اسرار طبيعت در تمام عرصه ها از مهندسي تا پزشكي را نويد ميدهد.

در آينده نه چندان دور، در خانه هاي جديد آجرها ممكن است هنگامي كه تركي درآنها ظاهر ميشود خودشان را تعمير كنند. ماشينها نيز ممكن است با لايه اي به استحكام الماس پوشانده شوند كه آنها را در برابر خراشها محافظت ميكند. پزشكان نيز خواهند توانست صدها نوع بيماري را تنها با قراردادن يك قطره خون در يك دستگاه تشخيص داده و پس از چند ثانيه نتيجه را دريافت كنند.

نانوتكنولوژي در جهاني بسيار كوچك كنترل ميشود. هدف نانوتكنولوژي ساخت اشياء، اتم به اتم، مولكول به مولكول و با يك رويكرد از پايين به بالاست، راهي كه طبيعت ميليونها سال است انجام ميدهد.

نانو يك پيشوند علمي است كه به معني "يك ميلياردم" است و حوزه نانوتكنولوژي در حدود ميلياردم متر است، ابعادي كه در آن اتمها با هم تركيب شده و مولكولها روي هم اثر متقابل دارند.

هدف اين است كه اگر بشر بتواند به اتمها بگويد كه چه طور خودشان را مرتب كنند و چگونه رفتار كنند، بسياري از خواص يك ماده قابل كنترل ميگردد. همان طور كه در طبيعت اتمهاي كربن موجود در زغال سنگ را با تغيير دادن ترتيب قرار گرفتن آنها به الماس تبديل ميكنند، بنابراين خواصي مانند رنگ، استحكام و شكنندگي نيز در سطح اتمي قابل تعيين خواهند بود. دانشمندان بر اين عقيده اند كه اگر بتوانند يك آجر را اتم به اتم بسازند، مولكولهايش را نيز ميتوان طوري تعليم داد تا هنگاميكه يك ترك ظاهر ميشود آن را تعمير كنند يا اينكه با كم يا زياد كردن تخلخل، خود را با شرايط مرطوب هوا وفق دهند.

بنابراين نانوتكنولوژي اميد ساخت هر چيز قابل تصور را - از كوچكترين جرثقيلها و موتورها گرفته تا لايه هاي خود اسمبل پلاستيكي يا فلزي - ميدهد. براي نخستين بار در تخيلات علمي، به لطف پيشرفتهاي اخير ديدن جهان در مقياسهاي نانو اين سناريوها درست و معقول به نظر ميرسند. انواع جديد ميكروسكوپها و برنامه هاي قدرتمند كامپيوتري شبيهساز كه در 10 سال اخير توسعه پيدا كردهاند، نانوتكنولوژي را دچار يك نوع انقلاب نمودهاند. ميكروسكوپها نه تنها به دانشمندان اجازه ميدهند كه اتمها را بينند، بلكه به آنها اجازه ميدهند كه حتي آنها را جا به جا بكنند، همانطور كه در آزمايش مشهور سال 1990 دانشمندان مركز تحقيقاتي Almaden  وابسته به IBM  ، لغت "IBM"  را توسط 35 اتم زنون نوشتند.

امروزه يك تيم از فيزيكدانان IBM  يك پيشرفت ديگر را اعلام كردند كه مدارات در مقياس اتمي را به واقعيت نزديكتر ميكند. اين پيشرفت كه "سراب كوانتم"1 نام گرفته است نشان ميدهد كه اطلاعات ميتوانند در ميان اجسام جامد بدون نياز به سيم حركت كنند. اسباب جديد عبارتند از: "چشمان، انگشتان و پنسها" كه در جهان نانو ميتوانند كار كنند.

 Evgene Wang  معاون مهندسي بنياد ملي علوم آمريكا، به اعضاء مجلس نمايندگان طي گزارشي در مورد نانوتكنولوژي گفت: "نانوتكنولوژي نويد جذب تعداد فزايندهاي از علاقمندان به علم، دولت و صنايع خصوصي را ميدهد."

دكتر Tom Schaeider يك بيولوژيست رياضيدان در انستيتو ملي سرطان گفت كه: "دليل اين كه مردم اين را قبول ميكنند پشتوانة واقعي علمي آن ميباشد". وي اضافه كرد ما قادر خواهيم بود تا هر چيز كه خواستيم در آينده بسازيم."

دانشمندان پيشرو در اين علم سال گذشته در بنياد ملي علوم آمريكا گفتند كه نانوتكنولوژي يك اثر اساسي روي سلامتي، وضعيت اقتصادي و امنيت مردم جهان خواهد گذاشت و حداقل به اهميت آنتي بيوتيك ها،IC ها و پليمرهاي ساخت دست بشر در قرن 20 خواهند بود.

در سال 1998 شوراي علوم و تكنولوژي كاخ سفيد يك گروه كاري بين بخشي IWGN تأسيس كرد كه خواست بخشهاي علمي و صنعتي و دولت بود و موظف شد تا چشم انداز ايالات متحده را در مورد نانوتكنولوژي در طي 10 الي 20 سال آينده توسعه دهد.

دولت ايالات متحده در طي سال 1999 حدود 260 ميليون دلار در اين تكنولوژي سرمايه گذاري كرده است. كلينتون نيز پيشنهاد افزايش بودجة نانوتكنولوژي را تا حدود 227 ميليون دلار در سال 2001 را داده است. گروه IWGN  پيش بيني ميكند كه نانوتكنولوژي موجب پيشرفت در زمينه هايي مانند تكنولوژي اطلاعات، پزشكي، علوم زيست، صنعت خودرو، انرژي و امنيت ملي خواهد شد.

اين گروه موارد زير را امكانپذير ميبيند:

 در پزشكي، نانو ذراتي كه به توزيع آسان دارو در قسمتهاي بدن كمك ميكنند. اين وسايل به اصطلاح كوچك كه از دارو ساخته شدهاند با لايههايي از نانو ذرات پوشيده شدهاند و ميتوانند به قسمتهاي مختلفي از بدن برسند و بيماريهاي از قبيل سرطان را درمان كنند. غدد پروستات و قطعات مصنوعي نيز ممكن است، با اين نانو ذرات پوشيده شوند تا از عكسالعملهاي ناخواسته جلوگيري كنند. پيشرفت در تشخيص بيماريها نيز قابل پيشبيني است، همانطور كه دستگاههاي جديدي كه بر اساس تشخيص DNA يا پروتئين پايه گذاري شده اند و ميتوانند از مقدار ناچيزي خون به طور همزمان وجود چندين بيماري را تشخيص بدهند.

 در صنايع الكترونيكي، توليد كامپيوترهاي سريعتر و بهتر در اندازههاي بسيار كوچك مدنظر است. هم اكنون يك هد مغناطيسي با اندازة حدود نانو توليد شده كه اطلاعات را از ديسك سخت ميخواند. همچنين تراشه هاي حافظه با اندازة نانو مدنظر هستند كه قدرت ذخيرهاي برابر با هزاران تراشه فعلي را دارا خواهند بود.

 در علوم زيست محيطي، غشاءهاي نانويي فيلترهايي براي سد نفوذ آلودگيها هستند و همچنين قادر خواهند بود تا آلودگيها را با روشهاي شيميايي يا بيولوژيكي پيدا كرده و برطرف كنند. بسياري چالشها تا بيش از اينكه دانشمندان بتوانند پرده از راز جهان در مقياس نانو بردارند، باقي خواهد ماند. طبق گزارش اخير كه توسط گروه IWGN  ارائه شده است: اين عرصه، امروز تقريبا همانجايي است كه علم و تكنولوژي بدنبال ترانزيستورها در اواخر دهه هاي 1940 و 1950 قرار داشت".

اما با در دست داشتن ابزارهاي جديد براي ديدن اشياء كوچك، آزمايشگاهها در كشور كم كم به اين مطلب پي ميبرند كه چگونه اتمها و مولكولها در يك ماده مرتب ميشوند. تعدادي از آزمايشگاهها ياد ميگيرند كه چگونه مولكولها را در الگوهاي خاص مانند هرم يا چند ضلعي، خود اسمبل كنند. اين مطلب به عنوان يك گام مهم در جهت ساختن مواد نو توسط اتم با اتم به شمار ميرود.

دانشمندان اميدوارند به زودي بتوانند موادي از نانو تيوبهاي كربني بسازند كه ترتيب قرار گرفتن اتمهاي كربن در آن مانند قرار گرفتن مدادها در داخل يك جعبه است. چنين موادي يك _ ششم دانسيته فولاد را خواهند داشت و مقاومت آنها 50 الي 100 برابر است. آقاي Richard Smalley ، كسي كه در دانشگاه Rice روي نانو تيوبها كار ميكند ميگويد: ما ميدانيم كه چگونه آنها را به صورت خود اسمبل بسازيم و اين كه چگونه مواد ديگر را بپوشانند. اين نانو تيوبهاي كربني، مطابق بسياري از پيش بينيها يك روز تمام چيزها از ماشين تا هواپيما را ميپوشاند تا به سطوح آنها استحكام و مقاومت و در نتيجه عمر بيشتري بدهد.

طبيعت براي ميليونها سال صاحب نانوتكنولوژي بوده است و دانشمندان مانند Smalley  عقيده دارند كه ميتوان مطالب بسياري را با نگاهكردن به سلولها آموخت. او ميگويد كه تمام آنزيمها در سلولهاي ما نانوماشينهايي هستند كه وظايف منحصر به فردي را جهت تكامل و رشد انجام ميدهند.

گروه  Nadrian Seeman  در دانشگاه New Yourk  تلاش ميكند، يك مولكول بيولوژيكي ديگر DNA  به عنوان جزء سازنده براي اشياء سه بعدي به كار برد. آزمايشگاه وي اخيراً يك دستگاه نانو روبوتيك ساخت كه از   DNA  ساخته شده بود و دو بازو داشت و ميتوانست بين دو نقطة ثابت حركت كند.

پژوهشگران ميگويند كه اين وسيله گام اول به سوي توسعة نانوتكنولوژي است كه يك روز خواهد توانست مولكولها را در نانو كارخانه هايي با همان ابعاد به كار گيرد.

برخي ميگويند كه ما زماني قادر خواهيم بود تا همه چيز را از قطعات ريز بسازيم. مثلاً بدين صورت كه به كامپيوتر تعدادي عناصر داده شده و به وي دستور داده ميشود تا همه چيز، از سيب تا يك ماشين را بسازد.

Schnider  گفته است: اين جادو نيست، اين ايده جادو نيست.