دنیای اسمبلرها و اپلیکاتورها

با آغاز انقلاب صنعتی، شتابی فراگیر همه شئون زندگی بشر - چه صنعتی و چه غیرصنعتی - را فراگرفت. در این شتاب همه‌گیر، بشر هر روز اختراع جدیدی ارائه کرده و سعی می‌کرد خود را برتر از دیگران بنمایاند. به همین خاطر هر روز سعی داشت اختراعاتش عجیب‌تر از روز دیگر باشد. در طول سالیان متمادی، انسان متوجه شد برای عجیب بودن، گاهی اوقات کافی است فقط بزرگ باشد، به همین خاطر تولیدات و نتیجه نحوه نگرش او به همین روز به روز بزرگ‌تر می‌شدند، تا این که روزی دیگر بسیار بزرگ‌بودن برای بشری که به تحول و پیشرفت عادت کرده بود، نه تنها پر ابهت نبود که حتی گاهی اوقات اتلاف کننده نیرو و هزینه هم به شمار می‌رفت. این بار بشر نه از روی حس خودبرتربینی و فخرفروشی که از روی احساس نیاز و کنجکاوی، مقیاس‌های بسیار کوچک در حد اتم را برای پیشرفت و نوآوری برگزید و آن را فناوری نانو نامید. نانو، مقیاسی در طول است به میزان یک میلیاردیم متر یا به عبارتی یک میلیونیم میلیمتر. در این فناوری، انسان با اتم‌ها سروکار دارد. همان‌طور که می‌دانید، اتم‌ها اجزای تشکیل دهنده تمام مواد جهان هستند. ما و همه چیزهایی که اطرافمان قرار دارند، بلااستثنا همگی از اتم ساخته شده‌ایم. در حقیقت طبیعت مواد را به صورت مولکولی تولید کرده است. برای نمونه، بدن‌های ما به روشی خاص، توسط میلیون‌ها سلول ساخته شده است. سلول‌ها، نانو ماشین‌های طبیعت هستند. هنوز نکته‌های بسیار زیادی برای ساختن چیزهایی در این مقیاس وجود دارد که انسان باید یاد بگیرد. تمام کالاهایی که ما می‌بینیم از به هم پیوستن مقادیر زیادی اتم به روش خاص و دقیقی تشکیل شده‌اند، اما تفاوت فناوری نانو با این روش معمول، در به هم چسباندن فقط یک یا چند اتم از چند ماده متفاوت است. این ایده، ایده اصلی فناوری نانو است که دانشمندان معتقدند بشر تا رسیدن به چنین مرحله‌ای فقط چند دهه فاصله دارد.
فناوری نانو، یک علم چند بعدی است که از علوم مهندسی و شیمی تشکیل شده است. اتم‌ها و مولکول‌ها از آنجا که ساختار بیرونی یا به اصطلاح لبه آنها به نوعی مکمل یکدیگر است، به هم می‌چسبند. درست مانند آهنربا که در آن یک اتم با بار مثبت به یک اتم با بار منفی می‌چسبد. اگر میلیون‌ها عدد از این اتم‌ها توسط نانو ماشین‌ها بچسبند. یک محصول جدید و ویژه به دست خواهد آمد. هدف فناوری نانو هم دستکاری هر کدام از تک‌تک اتم‌ها و قرار دادن آنها در یک فضای اتمی به خصوص، طبق الگوی ویژه‌ای است که منظور از آن تولید ساختار مورد نظر خاصی است. برای این منظور سه مرحله وجود دارد:
- دانشمندان باید قادر باشند تک‌تک اتم‌ها را دستکاری کنند. این بدان معناست که دانشمندان باید روشی را پیشبرد دهند که با استفاده از آن بتوانند هر دانه اتمی را که خواستند از مولکول مورد نظر جدا کنند و در موقعیت جدیدی که می‌خواهند قرار دهند.
مرحله بعدی، تولید ماشین‌های نانو اسکوپیک به نام اسمبلر است که می‌تواند برای دستکاری اتم‌ها و مولکول‌ها برنامه‌ریزی شود. هزاران سال زمان لازم است تا یک اسمبلر، ماده‌ای تک اتمی تولید کند. به همین خاطر تریلیون‌ها اسمبلر لازم است تا به صورت همزمان یک ماده را در یک محدوده زمانی خاص تولید کنند.
برای تولید اسمبلر‌های کافی، برخی نانو ماشین‌ها که اپلیکاتور نام دارند، مورد نیاز است تا برای ساخت اسمبلرها برنامه‌ریزی شوند. تریلیون‌ها اسمبلر و اپلیکاتور، فضایی به وسعت یک میلیمتر مکعب را پر می‌کنند و حتی در این حال هم با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شوند. اسمبلرها و اپلیکاتورها در آینده مسئول تولید تمام کالاها خواهند بود و بالاخره جایگزین روش‌های سنتی کار و تولید خواهند شد. این باعث می‌شود، هزینه‌ها پایین بیایند و پایین‌آمدن هزینه موجب افزایش کیفیت و دوام محصولات می‌شود.
اما مهمتر از نتایج استفاده از فناوری نانو، نحوه استفاده از آن است. این که فناوری نانو در چه زمینه‌های علمی می‌توان استفاده کرد، موضوعی است که این روزها در محافل علمی شدیداً مورد توجه است. البته تا به حال چندین زمینه برای استفاده از فناوری نانو مشخص شده است. اولین محصولاتی که توسط نانو ماشین ساخته می‌شوند، بافت‌های مستحکم هستند. با استفاده از این بافت‌ها می‌توان هر چیزی مانند الماس، غذا و...، را جایگزین کرد. در صنعت کامپیوتر، قابلیت نانو ماشین‌ها برای کوچک کردن ترانزیستورها روی تراشه‌های سیلیکونی می‌تواند انقلابی در این زمینه به وجود آورد. از فناوری نانو همچنین برای ساخت نسل جدیدی از اجزای کامپیوتری استفاده خواهد شد. کامپیوترهای مولکولی می‌توانند اجزایی را در خود جای بدهند که این اجزا، تریلیون‌ها بایت اطلاعات را در خود جای می‌دهند و این در حالی است که کل این ساختار حتی از یک قند هم بزرگتر نیست.
اما مهمترین بخش استفاده از فناوری نانو، علم پزشکی است. در این زمینه، رفتار مولکول در مقیاسی نانومتر، سیستم‌های زنده را اداره می‌کند، یعنی مقیاسی که شیمی، فیزیک، زیست‌شناسی و شبیه‌سازی کامپیوتری همگی به آن سمت در حال گرایش هستند. فراتر از آن، فناوری نانو امکان استفاده بهینه از دارو و کنترل موثر بیماری‌ها را فراهم می‌کند، بدین صورت که می‌توان نانو ماشین‌ها را در محلول ویژه‌ای قرار داد و با تعریف برنامه‌ای، آنها را به نقاط دلخواه فرستاد. این نانو ماشین‌ها می‌توانند داروها را فقط به بخش ویژه‌ای از بدن که هدف پزشکان است، برسانند و در بخش کنترل هم می‌توانند با سلول‌های سرطانی و... در مقیاسی کوچک به گونه‌ای که به دیگر ارگان‌های بدن آسیب نرسد، مبارزه کنند. در زمینه هوا - فضا هم فناوری نانو می‌تواند کارایی بسیار زیادی داشته باشد. این فناوری می‌تواند یکی از مهمترین مشکلات برنامه‌های فضایی یعنی حمل سوخت را به راحتی حل کند. همان طور که می‌دانید فضاپیماها برای رسیدن به مدار مورد نظر، باید سوخت بسیار زیادی حمل کنند که فناوری نانو می‌تواند این میزان را کاهش دهد. از دیگر کاربردهای فناوری نانو در فضا، می‌توان به استفاده از آنها برای ساخت ریز‌ابزارها و مواد بسیار سبک اشاره کرد. اما یکی از جالب‌ترین کاربردهای فناوری نانو، استفاده از این فناوری در سیستم‌های امنیتی است که گاهی حتی می‌توانند درگیر با امنیت ملی هم باشد. در این زمینه می‌توان با استفاده از فناوری نانو، ابزارهای بسیار پیشرفته و در عین حال کوچکی ساخت که اطلاعات مهم امنیتی را بدون کمترین خطر لو رفتن منتقل کنند. همچنین فناوری نانو می‌تواند در زمینه آموزش نیروی انسانی را تهدید می‌کند، به هر حال با پیشرفت علم، استفاده از فناوری نانو اجتناب‌ناپذیر به نظر می‌رسد و باید منتظر ماند و در آینده کاربردهای دیگر فناوری نانو را مشاهده کرد.