به مناسبت هفته نانو

آیا علم نانو برای ملت نان و آب می‌شود؟ / حقایقی از قدرت عظیم پشت پرده نانو که تاکنون نمی‌دانستید

علم نانوتکنولوژی به عنوان یکی از پیشروترین فناوری‌های قرن بیست و یکم، با توانایی دستکاری مواد در مقیاس نانومتر، نویدبخش تحولات عظیمی در صنایع و اقتصاد جهانی است. از الکترونیک و پزشکی گرفته تا کشاورزی و انرژی، این فناوری قابلیت کاهش هزینه‌ها، افزایش بهره‌وری و ایجاد بازارهای جدید را دارد.

کد خبر: ۱۲۶۲۸۹۹

يکشنبه - ۲۸ ارديبهشت ۱۴۰۴ / May 18, 2025

به گزارش خبرنگار دانش و فناوری خبرگزاری دانشجو، علم نانوتکنولوژی، به عنوان یکی از پیشروترین و نوآورانه‌ترین حوزه‌های علمی قرن بیست و یکم، پتانسیل ایجاد تحولات عظیم در زندگی بشر را دارد. این فناوری که در مقیاس نانومتر (1 تا 100 نانومتر) عمل می‌کند، از طریق دستکاری مواد و ساختارها در سطح اتمی و مولکولی، خواصی بی‌نظیر و خارق‌العاده به مواد می‌بخشد. از کاربردهای پزشکی گرفته تا صنایع الکترونیک، انرژی، کشاورزی و حفاظت از محیط زیست، نانوتکنولوژی توانایی ایجاد تغییرات اساسی در اقتصاد و جامعه را داراست. اما آیا این علم می‌تواند برای ملت ما نان و آب شود؟ آیا توسعه نانوتکنولوژی می‌تواند به عنوان یک موتور محرکه اقتصادی عمل کند و رفاه عمومی را به ارمغان آورد؟ در ادامه به تشریح آورده های اقتصادی علم نانو و فرصت های میلیون دلاری ایران در این حوزه میپردازیم:

نانوتکنولوژی چیست و چرا مهم است؟

نانوتکنولوژی به معنای کار با مواد و ساختارها در مقیاس نانومتر است، یعنی ابعادی که یک میلیاردم متر را شامل می‌شود. برای درک بهتر این مقیاس، یک تار موی انسان حدود 50000 تا 100000 نانومتر ضخامت دارد. این یعنی ما در نانوتکنولوژی با مقیاسی کار می‌کنیم که حتی تصور آن برای ذهن عادی دشوار است. اما همین مقیاس کوچک، قدرت عظیمی را در خود نهفته دارد. در این ابعاد، مواد خواصی کاملاً متفاوت از حالت عادی خود نشان می‌دهند. به عنوان مثال، طلا در مقیاس نانو می‌تواند به عنوان یک کاتالیزور شیمیایی عمل کند، در حالی که در ابعاد بزرگ‌تر چنین خاصیتی ندارد.

اهمیت نانوتکنولوژی در این است که این فناوری به ما اجازه می‌دهد تا مواد و ابزارهایی با کارایی بالاتر، هزینه کمتر و تأثیرات زیست‌محیطی کمتر تولید کنیم. از منظر اقتصادی، این یعنی کاهش هزینه‌های تولید، افزایش بهره‌وری و ایجاد بازارهای جدید برای محصولات نوآورانه. به عنوان مثال، نانومواد می‌توانند در تولید تجهیزات الکترونیکی مانند تراشه‌ها (chips)، سلول‌های خورشیدی (solar cells) و باتری‌های لیتیوم یون (lithium-ion batteries) استفاده شوند که همگی از نیازهای اساسی دنیای مدرن هستند. این قابلیت‌ها نشان می‌دهد که نانوتکنولوژی می‌تواند به عنوان یک اهرم اقتصادی قدرتمند عمل کند.

جایگاه ایران در علم نانو

ایران در سال‌های اخیر جایگاه قابل‌توجهی در حوزه علم و فناوری نانو در منطقه و جهان به دست آورده است. این کشور با سرمایه‌گذاری گسترده در تحقیق و توسعه (R&D) و ایجاد زیرساخت‌های علمی، توانسته است به یکی از پیشگامان این فناوری در خاورمیانه تبدیل شود. بر اساس گزارش‌های بین‌المللی، ایران در رتبه‌بندی جهانی تولید مقالات علمی در حوزه نانوتکنولوژی، جایگاه قابل‌توجهی دارد و در سال‌های اخیر در میان 10 کشور برتر جهان قرار گرفته است. این موفقیت نتیجه تمرکز بر آموزش نیروی انسانی متخصص، تأسیس مراکز تحقیقاتی پیشرفته و حمایت‌های دولتی از پروژه‌های نانوتکنولوژی است. ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، که در سال 1382 تشکیل شد، نقش کلیدی در هماهنگی و پیشبرد برنامه‌های این حوزه داشته و با تدوین سند ملی نانوتکنولوژی، مسیر مشخصی برای توسعه این فناوری ترسیم کرده است. ایران همچنین در تولید محصولات مبتنی بر نانو، از جمله در صنایع پزشکی، کشاورزی و مواد پیشرفته، پیشرفت‌های چشمگیری داشته است. به عنوان مثال، تولید نانوذرات برای کاربردهای دارویی و توسعه فیلترهای نانویی برای تصفیه آب از دستاوردهای برجسته کشور محسوب می‌شود.

اهمیت اقتصادی نانوتکنولوژی برای کشور

ایران، با توجه به منابع انسانی و علمی غنی خود، پتانسیل بالایی برای توسعه نانوتکنولوژی دارد. سرمایه‌گذاری در این حوزه می‌تواند به عنوان یک راهکار کلیدی برای تنوع‌بخشی به اقتصاد کشور و کاهش وابستگی به درآمدهای نفتی عمل کند. در ادامه، به جنبه‌های مختلف اقتصادی این علم که می‌تواند برای ملت "نان و آب" شود، می‌پردازیم:

1. ایجاد اشتغال و توسعه صنایع نوین
نانوتکنولوژی می‌تواند صنایع جدیدی را در کشور ایجاد کند یا صنایع موجود را به سطحی بالاتر ارتقا دهد. به عنوان مثال، در صنعت الکترونیک، استفاده از نانومواد مانند گرافن (graphene) می‌تواند به تولید تلویزیون‌ها و گوشی‌های هوشمند نازک‌تر، سبک‌تر و کم‌مصرف‌تر منجر شود. این امر نه تنها بازار داخلی را تقویت می‌کند، بلکه فرصت‌های صادراتی را نیز افزایش می‌دهد. ایجاد صنایع مبتنی بر نانو، به اشتغال‌زایی برای جوانان تحصیل‌کرده و متخصص منجر می‌شود و از فرار مغزها جلوگیری می‌کند. به علاوه، توسعه این صنایع می‌تواند به جذب سرمایه‌گذاری خارجی کمک کند و جایگاه ایران را در بازارهای جهانی بهبود بخشد. هرچه صنایع بیشتری به این فناوری روی آورند، نیاز به نیروی کار متخصص افزایش می‌یابد و این امر می‌تواند به کاهش نرخ بیکاری و افزایش درآمد ملی منجر شود.

2. افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها در کشاورزی و صنایع غذایی
یکی از کاربردهای برجسته نانوتکنولوژی در کشاورزی و صنایع غذایی است. نانوذرات می‌توانند در بسته‌بندی‌های هوشمند استفاده شوند تا ماندگاری مواد غذایی را افزایش دهند و ضایعات را کاهش دهند. به عنوان مثال، نانوذراتی مانند نقره مخلوط‌شده با پلیمر می‌توانند کیفیت بسته‌بندی مواد غذایی را بهبود بخشند و ماندگاری و طعم غذا را حفظ کنند. همچنین، استفاده از نانومواد در کودها و سموم کشاورزی می‌تواند بهره‌وری محصولات را افزایش دهد و هزینه‌های تولید را کاهش دهد. در کشوری مانند ایران که بخش کشاورزی نقش مهمی در اقتصاد دارد، این فناوری می‌تواند به امنیت غذایی و افزایش درآمد کشاورزان کمک کند. علاوه بر این، بهبود بافت، ظاهر، طعم و ارزش تغذیه‌ای مواد غذایی از طریق نانوتکنولوژی می‌تواند به توسعه صنایع غذایی و افزایش صادرات محصولات کشاورزی منجر شود.

3. تحول در بخش انرژی و کاهش وابستگی به منابع فسیلی

نانوتکنولوژی می‌تواند در حوزه انرژی، به‌ویژه در تولید سلول‌های خورشیدی با کارایی بالا و باتری‌های پیشرفته، نقش کلیدی ایفا کند. ایران با داشتن تابش خورشیدی فراوان، می‌تواند از این فناوری برای توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده کند. به عنوان مثال، استفاده از نانومواد در پنل‌های خورشیدی (solar panels) می‌تواند کارایی تبدیل انرژی خورشیدی به برق را افزایش دهد و هزینه‌های تولید انرژی را کاهش دهد. این امر نه تنها به کاهش وابستگی به صادرات نفت کمک می‌کند، بلکه به پایداری اقتصادی و کاهش هزینه‌های عمومی انرژی منجر می‌شود. همچنین، باتری‌های لیتیوم یون بهبودیافته با نانوتکنولوژی می‌توانند در صنایع مختلف از جمله خودروسازی الکتریکی کاربرد داشته باشند و به توسعه اقتصاد سبز کمک کنند.

4. پیشرفت در حوزه پزشکی و کاهش هزینه‌های درمانی
یکی از مهم‌ترین کاربردهای نانوتکنولوژی در پزشکی است. نانوربات‌ها (nanorobots) می‌توانند برای درمان بیماری‌هایی مانند سرطان استفاده شوند، جایی که داروها به‌طور مستقیم به سلول‌های آلوده منتقل می‌شوند و اثربخشی درمان افزایش می‌یابد. همچنین، ابزارهای تشخیصی مبتنی بر نانو، مانند بانداژهای هوشمند که عفونت زخم‌ها را تشخیص می‌دهند، می‌توانند هزینه‌های درمانی را کاهش دهند و کیفیت زندگی مردم را بهبود بخشند. به عنوان مثال، پژوهشگران دانشگاه رود آیلند در سال 2021 بانداژ هوشمندی را با استفاده از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره طراحی کردند که می‌تواند عفونت را تشخیص دهد و داده‌ها را به گوشی هوشمند منتقل کند. در ایران، با توجه به چالش‌های موجود در نظام سلامت، این فناوری می‌تواند به کاهش هزینه‌های عمومی و افزایش دسترسی به خدمات پزشکی کمک کند. علاوه بر این، تولید داروهای نانویی با کارایی بالاتر و عوارض کمتر می‌تواند به توسعه صنعت داروسازی و افزایش صادرات دارو منجر شود.

5. حفاظت از محیط زیست و کاهش هزینه‌های اجتماعی با بهبود کیفیت آب و هوا
نانوتکنولوژی در تصفیه آب و هوا نقش مهمی دارد. استفاده از نانوذرات در فیلترهای غشایی (membrane filters) می‌تواند مواد شیمیایی و ضایعات صنعتی را از آب حذف کند. در کشوری که با بحران آب مواجه است، این فناوری می‌تواند به بهبود کیفیت آب و کاهش هزینه‌های مرتبط با تأمین آب سالم کمک کند. به عنوان مثال، نانوذرات می‌توانند برای حذف مواد خطرناک مانند تری‌کلرواتیلن از آب‌های زیرزمینی و رودخانه‌ها استفاده شوند. این رویکرد نه تنها مقرون‌به‌صرفه است، بلکه به کاهش هزینه‌های اجتماعی مرتبط با بیماری‌های ناشی از آب آلوده کمک می‌کند. همچنین، استفاده از نانومواد در تصفیه هوا و حذف آلودگی‌های نفتی می‌تواند به بهبود کیفیت محیط زیست و کاهش هزینه‌های مرتبط با آلودگی منجر شود.

6. تقویت صنعت خودروسازی و تجهیزات ورزشی
صنعت خودروسازی یکی از حوزه‌هایی است که می‌تواند از نانوتکنولوژی بهره‌مند شود. نانوکامپوزیت‌های پلیمری در لاستیک‌ها استفاده می‌شوند تا مقاومت در برابر سایش را افزایش دهند. همچنین، افزودن نانوذراتی مانند نانوکره‌های تنگستن به مایعات خودرو، ویژگی‌های مکانیکی آن‌ها را تقویت می‌کند. این امر می‌تواند به کاهش هزینه‌های نگهداری خودرو و افزایش عمر مفید آن‌ها کمک کند. در حوزه تجهیزات ورزشی نیز، نانومواد می‌توانند راکت‌ها، چوب‌های هاکی و دوچرخه‌هایی سبک‌تر و بادوام‌تر تولید کنند که هم برای مصرف‌کنندگان داخلی جذاب است و هم پتانسیل صادرات دارد. این کاربردها می‌توانند به رشد اقتصادی در این صنایع منجر شوند.

7. توسعه منسوجات و مواد پیشرفته
نانوتکنولوژی در تولید منسوجات ضدباکتری، ضدلک، ضدچروک و مقاوم در برابر کرک شدن نقش دارد. استفاده از ذرات نقره و تیتانیوم در مقیاس نانو می‌تواند پارچه‌هایی سبک، نازک و تنفس‌پذیر تولید کند که در تمام فصول قابل استفاده باشند. این نوآوری‌ها می‌توانند به توسعه صنعت نساجی در ایران کمک کنند و بازارهای جدیدی برای محصولات ایرانی ایجاد کنند. همچنین، در علم مواد، نانوتکنولوژی می‌تواند به تولید زره‌های سبک، مواد انعطاف‌پذیر، پوشش‌های مقاوم در برابر ساییدگی و رنگ‌های ضدخوردگی منجر شود که همگی در صنایع مختلف کاربرد دارند و می‌توانند به افزایش تولید و صادرات کمک کنند.

اهمیت تحقیق و توسعه در نانوتکنولوژی و خروجی اقتصادی در سفره مردم

تحقیق و توسعه (R&D) در حوزه نانوتکنولوژی، کلید اصلی بهره‌برداری از پتانسیل‌های اقتصادی این فناوری است. سرمایه‌گذاری در پژوهش‌های علمی و توسعه فناوری‌های نانو می‌تواند به خلق محصولات و خدمات نوآورانه منجر شود که هم نیازهای داخلی را برآورده می‌کنند و هم قابلیت رقابت در بازارهای جهانی را دارند. ایران با داشتن نیروی انسانی جوان و تحصیل‌کرده، می‌تواند با تمرکز بر تحقیق و توسعه، جایگاه خود را در میان کشورهای پیشرو در این حوزه تقویت کند.

یکی از مهم‌ترین جنبه‌های تحقیق و توسعه، ایجاد زیرساخت‌های لازم برای تولید محصولات نانویی است. این شامل تأسیس آزمایشگاه‌های مجهز، پارک‌های فناوری و مراکز تحقیقاتی است که می‌توانند به عنوان بستری برای نوآوری عمل کنند. به عنوان مثال، توسعه نانومواد جدیدی مانند نانولوله‌ها (nanotubes) و آئروژل‌ها (aerogels) که ویژگی‌های عایق‌کنندگی و استحکام بالایی دارند، می‌تواند صنایع مختلف را متحول کند. این امر نیازمند سرمایه‌گذاری در پژوهش‌های پایه و کاربردی است تا مواد و فناوری‌های جدید به مرحله تولید صنعتی برسند.

علاوه بر این، تحقیق و توسعه می‌تواند به کاهش هزینه‌های تولید و افزایش بهره‌وری کمک کند. به عنوان مثال، پژوهش در زمینه نانوکامپوزیت‌ها (nanocomposites) می‌تواند به تولید مواد سبک‌تر و مقاوم‌تر برای صنایع خودروسازی و هوافضا منجر شود که هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد و رقابت‌پذیری محصولات ایرانی را افزایش می‌دهد. همچنین، توسعه فناوری‌های نانو در حوزه انرژی می‌تواند به بهبود کارایی سلول‌های خورشیدی و باتری‌ها کمک کند و وابستگی به منابع فسیلی را کاهش دهد، که خود یک مزیت اقتصادی بزرگ است.

دولت می‌تواند با حمایت از پروژه‌های تحقیقاتی و ارائه تسهیلات مالی به شرکت‌های دانش‌بنیان، زمینه‌ساز رشد اقتصادی در این حوزه شود. همکاری میان دانشگاه‌ها، مراکز تحقیقاتی و صنایع نیز می‌تواند به تسریع در تبدیل ایده‌ها به محصولات تجاری کمک کند. به عنوان مثال، حمایت از استارتاپ‌هایی که در زمینه نانوتکنولوژی فعالیت می‌کنند، می‌تواند به ایجاد بازارهای جدید و افزایش درآمد ملی منجر شود.

تحقیق و توسعه همچنین نقش مهمی در آموزش نیروی انسانی متخصص دارد. تربیت متخصصان نانوتکنولوژی از طریق برنامه‌های آموزشی و دوره‌های تخصصی می‌تواند به افزایش ظرفیت کشور برای نوآوری در این حوزه کمک کند. این نیروی انسانی متخصص می‌تواند در صنایع مختلف مشغول به کار شود و به توسعه اقتصادی کشور کمک کند.

نقش دولت و بخش خصوصی در توسعه نانوتکنولوژی

برای اینکه نانوتکنولوژی در ایران به یک موتور اقتصادی تبدیل شود، همکاری میان دولت و بخش خصوصی ضروری است. دولت می‌تواند با ارائه تسهیلات مالی، ایجاد پارک‌های فناوری و حمایت از پروژه‌های تحقیقاتی، بستر لازم برای توسعه این علم را فراهم کند. از سوی دیگر، بخش خصوصی می‌تواند با سرمایه‌گذاری در تولید محصولات مبتنی بر نانو، این فناوری را به بازارهای داخلی و خارجی معرفی کند. همچنین، همکاری‌های بین‌المللی با کشورهای پیشرو در این حوزه می‌تواند به انتقال دانش و فناوری به کشور کمک کند و جایگاه ایران را در بازارهای جهانی تقویت کند.

نانوتکنولوژی، با پتانسیل‌های بی‌نهایت خود، می‌تواند برای ملت ایران نان و آب شود. این علم نه تنها قادر است صنایع مختلف را متحول کند، بلکه می‌تواند به حل مشکلات اقتصادی و اجتماعی کشور کمک کند. از ایجاد اشتغال و توسعه صنایع نوین گرفته تا کاهش هزینه‌های درمانی و حفاظت از محیط زیست، نانوتکنولوژی می‌تواند به عنوان یک راهکار پایدار برای آینده ایران عمل کند. سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه این حوزه، کلید اصلی بهره‌برداری از این پتانسیل‌ها و بهبود اقتصاد کشور است. امروزه  حمایت از نانوتکنولوژی در ایران، نه تنها یک انتخاب، بلکه یک ضرورت برای دستیابی به توسعه پایدار و رقابت در عرصه جهانی به شمار میرود.