مقدمه

ابتدا نانو را به زبان ساده بیان می کنیم:

علم و فناوری نانو ( نانو علم و نانو تکنولوژی) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده های این بعد در مواد، ابزارها و سیستم های نوین است.

● نانوتکنولوژی از کجا آمده است؟

برای اولین بار ریچارد فینمن برنده جایزه نوبل فیزیک پتانسیل نانوعلم را در یک سخنرانی تکان‌دهنده با نام " درپایین اتاقهای زیادی وجود دارد"، مطرح کرد . فینمن اصرار داشت، که دانشمندان ساخت وسائلی را،که برای کار در مقیاس اتمی لازم است، شروع کنند. این موضوع مسکوت ماند، تا اینکه اریک درکسلر (دانشجوی تحصیلات تکمیلیMIT) ندای فینمن را شنید و یک قالب‌کاری برای مطالعه "وسایلی که توانایی حرکت دادن اشیاء مولکولی و مکان آنها را با دقت اتمی دارند" ایجاد کرد، که در سپتامبر ۱۹۸۱ در مقاله‌ای با نام " پروتئین راهی برای تولیدانبوه مولکولی ایجاد میکند" آن را ارائه داد.

در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفت های عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. متأسفانه در کشور ما بدلیل فقدان جرات علمی و عدم تصمیم گیری بموقع ، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طلائی آن بها داده می شد که البته سودی هم برای ما به ارمغان نمی آورد، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن، هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن نداریم. فناوری نانو جدیدترین این فرصتها ست، که کشور ما باید برای حضور یا عدم حضور درآن خیلی سریع تصمیم خود را اتخاذ کند.

علم و فناوری نانو ( نانو علم و نانو تکنولوژی) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده های این بعد در مواد، ابزارها و سیستم های نوین است. این تعریف ساده خود دربرگیرنده معانی زیادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبیعت فرا رشته ای خود، در آینده در برگیرنده همه ی فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوری های موجود، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.

میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری ( ملکولی ) - مثل یک درخت یایک میکروب - ساخته می شود. علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی نظیر بسازد که در طبیعت نیزیافت نمی شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه برجا می گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است.

به عنوان مثال:

▪ ساخت مواد بسیار سبک و محکم برای مصارف مرسوم یا نو

▪ ورشکستگی صنایع قدیمی همچون فولاد با ورود تجاری مواد نو

▪ کاهش یافتن شدید تقاضا برای سوخت های فسیلی

▪ همه گیر شدن ابر کامپیوترهای بسیار قوی، کوچک و کم مصرف

▪ سلاحهای سبک تر، کوچکتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئی تر برای رادار

▪ شناسائی فوری کلیه خصوصیات ژنتیکی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بیماری

▪ ارسال دقیق دارو به آدرس های مورد نظر در بدن و افزایش طول عمر

▪ از بین بردن کامل عوامل خطرناک جنگ شیمیائی و میکروبی

▪ از بین بردن کامل ناچیز ترین آلاینده های شهری و صنعتی

▪ سطوح و لباسهای همیشه تمیز و هوشمند

▪ تولید انبوه مواد و ابزارهائی که تا قبل از این عملی و اقتصادی نبوده اند ،

▪ و بسیاری از موارد غیر قابل پیش بینی دیگر!

نانوتکنولوژی چیست؟

از یک سلول منحصر به فرد کوچکتر است و می‌تواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلولها و یا انجام اعمال ترمیمی و به طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد.

در بحبوحه‌ی سالهای صنعتی کلمه‌ی " بزرگ" از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه‌های مهندسی بزرگ و … حتی کامپیوترها در دهه 1950 تمام طبقات ساختمان را اشغال می‌کردند. ولی از وقتی Feynman نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی به سوق کوچک شدن در پیش گرفت.

Marvin Minsky تفکرات بسیار باروری داشت که می‌توانست به اندیشه‌های Feynman قوت ببخشد. Minsky – پدر یابنده‌ی هوشهای مصنوعی – دهه 70-1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می‌شد، رهبری می‌کرد. در اواسط دهه‌ی 70، Eric Drexler که یک دانشجوی فارغ‌التحصیل بود، Minsky را به عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان نامه‌اش انتخاب کرد و او نیز این مسئولیت را برعهده گرفت. Drexler نسبت به وسایل بسیار کوچک Feynman علاقه‌مند شده بود و قصد داشت تا در مورد تواناییهای آنها به کاوش بپردازد. Minsky نیز با وی موافقت کرد. Drexler در اوایل دهه 80 ، درجه استادی خود را در رشته‌ی علوم کامپیوتر دریافت کرده بود و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود. او افکار جوانترها را با یک سری ایده‌ها که خودش " نانوتکنولوژی" نامگذاری کرده، مشغول می‌داشت.

Drexler اولین مقاله علمی خود را در مورد نانوتکنولوژی مولکولی ( MNT) در سال 1981 ارائه داد.

او کتاب " Engines of Creation : The Coming Era of Nanotechnology" را در سال 1986 به چاپ رساند. Drexler تنها درجه‌ی دکتری در نانوتکنولوژی را در سال 1991 از دانشگاه MIT دریافت داشت. او یک پیشرو در طرح نانوتکنولوژی است و هم اکنون رئیس انستیتو Foresight و Risearch Fellow می‌باشد.

Nano Technology magazine : Institute of Molecrlar Manufacturing

نانوتکنولوژی و همگرایی علمی

نانوتکنولوژی به سه شاخه جدا و در عین حال مرتبط با یکدیگر تقسیم می‌شود که بر اساس ساختارهای زیر تعریف می‌شوند:

1- نانوتکنولوژی مرطوب: این شاخه به مطالعه سیستم‌های زیست محیطی که اساساً در محیطهای آبی پیرامون وجود دارند، می‌پردازد و چگونگی مقیاس نانومتری ساختمان مواد ژنتیکی، غشاءها و سایر ترکیبات سلولی را مورد مطالعه قرار می‌دهد. موفقیت این رشته بوسیله ساختمانهای حیاتی فراوانی که تشکیل شده‌اند و نحوه عملکرد ساختمانشان در مقیاس نانویی نظارت می‌شود، به اثبات رسیده است. این شاخه دربرگیرنده علوم پزشکی ، دارویی، زیست‌محیطی و کلاً علوم مرتبط به Bio می‌باشد.

2- نانوتکنولوژی خشک: از علوم پایه شیمی و فیزیک مشتق می‌شود و به تمرکز روی تشکیل ساختمانهای کربنی، سیلیکون و دیگر مواد غیرآلی می‌پردازد. قابل تامل است که فن‌آوری خشک- مرطوب استفاده از مواد و نیمه هادیها را نیز می‌پذیرد. الکترونهای آزاد و انتقال‌دهنده در این مواد آنها را برای محیط مرطوب سودمند می‌سازد. اما همین الکترونها خصوصیات فیزیک فراهم می‌کنند که ساختارهای خشک از آنها در الکترونیک، مغناطیس و ابزارهای نوری استفاده می‌کنند. اثر دیگر که باعث پیشرفت ساختارهای خشک می‌شود این است که قسمتهای خود تکثیر مشابه ساختارهای مرطوب را دارا هستند.

3- نانوتکنولوژی تخمینی (محاسبه‌ای): به مطالعه‌ی مدلسازی و ساختن ظاهر ساختمانهای پیچیده در مقیاس نانویی توجه دارد. توانایی پیش‌بینی و تجزیه و تحلیل محاسبه‌ای در موفقیت نانوتکنولوژی بحرانی است زیرا طبیعت میلیونها سال وقت لازم دارد که نانوتکنولوژی مرطوب را بصورت کاربردی در آورد. شناختی که بوسیله محاسبه بدست می‌آید به ما اجازه می‌دهد که زمان پیشرفت نانوتکنولوژی خشک را به چند دهه کاهش دهیم که این تاثیر مهمی در نانوتکنولوژی مرطوب نیز دارد. نانوتکنولوژی تخمینی، پلی است برای ارتباط بین علوم مهندسی ، محاسباتی ، کامپیوتر و فن‌آوری جدید.

با توجه به ساختارهای عنوان شده برای نانوتکنولوژی، تاثیر متقابل آنها بر یکدیگر و لزوم مشارکت هر سه ساختار برای خلق و توسعه اکثر محصولات نانویی، واضح است که فن‌آوری برتر آینده نقطه تلاقی تفکر و عمل تمامی دانشمندان و محققان علوم مختلف است.

Interview: Nano Technology Magazine

نانوتکنولوژی مرطوب:

الف) نانوتکنولوژی و فراپزشکی:

نانوتکنولوژی به عنوان یک دانش پایه در تولیدات صنعتی بشر، زمینه‌های مختلف دنیای ‌فن‌آوری را تحت تاثیر قرار خواهد داد. پزشکی و درمان یکی از موارد مهم است که انسان در طول تاریخ برای حفظ بقا به عنوان مسئله‌ای اساسی به آن نظر داشته است، تا آنجا که طبیبان همواره جدای از دستمزد اقتصادی ، از اعتبار اجتماعی و گاه از تقدیس هم برخوردار بوده‌اند. در پی تلاشهایی که در تاریخ حیات بشر صورت گرفته، امروزه پیشرفتهای شگرفی در غلبه بر بیماریها و حفظ سلامتی به دست آمده است که مناسب است برای روشن‌تر شدن اوضاع پزشکی عصر خود مواردی را یادآوری کنیم.

متخصان امروزه موفق شده‌اند بسیاری از بیماریهای واگیردار نظیر وبا، طاعون و موارد متعدد دیگر را که در گذشته دسته دسته قربانی می‌گرفتند، درمان کنند. با شناخت سلول ، DNA و سپس ویروسها امروزه بسیاری از بیماریهایی که ویژگی تکامل دارند هم درمان می‌شوند. بعضی بیماریهای مسری که شاید ساده‌ترین آنها سرماخوردگی باشد قادرند متناسب با دارویی که آنها را از بین می‌برد، تکامل پیدا کنند و برای بار دوم از یک دارو صدمه نبینند؛ اکنون به جایی رسیده‌ایم که چنین بیماریهایی را هم با داروی تکامل یافته از بین می‌بریم!

در کنار شناخت بیماریها و روشهای درمان امروزه چنان آگاهی و دسترسی دقیقی نسبت به اجزای بدن حاصل شده که می‌توانیم اندامهایی را به بدن پیوند بزنیم و یا عضوهای مصنوعی را جایگزین قضوهای از کار افتاده نماییم. این به معنای پایان راه حفظ سلامتی نبوده و نیست. با اندکی تعمق خطارت نه چندان کوچکی را در کنار خود و در حیطه‌ی پزشکی امروز مشاهده خواهیم کرد. داروهایی که برای درمان بیماریها ساخته‌ایم، خود آسیبهای دیگری به سلامت بدن وارد می‌سازد و بدین دلیل که محیط و هدف خود را به طور دقیق نمی‌شناسند و قدرت حرکت به سوی هدف خود _ خلاف حرکت طبیعی مواد در بدن- را ندارند ناگزیر از درمان حدودی می‌باشند و این یعنی نجات به بهای یک ضرر کوچکتر؛ که البته این ضرر کوچکتر می‌تواند مولد زیانهایی حتی بزرگتر از مشکلات اولیه باشد. علاوه بر این ، ظهور بیماریهایی نظیر ایدز با ویروس مرموز HIV که داروهای کنونی از شناسایی و نابود کردن آن عاجزند به همراه گسترش روزافزون آن در میان مردم جهان ، مشکل بسیار بزرگی محسوب می‌شود. دیگر آنکه اعضای پیوندی و اندامهای مصنوعی هنوز کارایی بافتهای طبیعی و اولیه را پیدا نکرده‌اند. برای مثال باید گفت اگر اکنون دست یک کارگر زیر تیغ دستگاههای صنعتی قطع شود خوشبختانه می‌توانیم دست را به بدن متصل کنیم و به حیات بازگردانیم، اما متاسفانه همه قابلیتهای اولیه را نخواهد داشت، زیرا هنوز دقت لازم برای اتصال اعصاب و بافتهای جدا شده را مطابق حالت طبیعی به دست نیاورده‌ایم.

توجه به موارد فوق احتمالاً شما را برای شیندن یک پیش‌بینی قریب‌الوقوع در دنیای " فراپزشکی" آینده برانگیخته است." انقلاب صنعتی آینده" در پزشکی هم دگرگونی عظیمی به همراه خواهد داشت. پژوهش‌های انجام شده ساختاری را ارائه می‌کند که می‌تواند پیشرفت حیرت‌انگیزی را در صنعت دارو و درمان بیماریها و آسیبهای زیستی ایجاد کند. " ماشینهای مولکولی هوشمند" نمونه‌ی بسیار کوچک یک سیستم شناساگر ، ترمیم کننده و متحرک بسیار دقیقند که می‌توانند تمام مشکلات مذکور در پزشکی امروز را برطرف سازند. این ماشینها با اطلاعات کامل از ساختار بدن و حتی اجزای سلولهای بدن به راحتی قادر به حفاظت جسم در برابر باکتریها، میکروبها و ویروسهای بیماری‌زا خواهند بود. مثلاً با داشتن اطلاعات دقیق از DNA ، سلولهای بدن می‌توانند مهاجمین را قبل از آسیب زدن به سلولها سالم شناسایی کرده و از بین ببرند.

ماشینهای مولکولی هوشمند ( مجموعه‌ای از مولکولهای متصل و برنامه‌ریزی شده که به وسیله موتورهای مولکولی حرکت می‌کنند و قابلیت انجام اعمال سودمند و دقیق در مقیاس درون سلولی دارند) می‌توانند مواد دارویی لازم برای بیماریهای خاص را دریافت و تا محل سلولهای بیمار حمل کنند و پس از شناسایی تک‌تک آنها دارو در اثر داده و با حداقل ماده مورد نیاز و آسیب جانبی بیماری را درمان نمایند. در عین حال این ماشینها با ابعاد کوچک خود می‌توانند از دیواره‌ی سلولها عبور کرده و حتی اجزای سلولها را هم ترمیم نمایند. با چنین قابلیتهایی نانو ماشینهای مولکولی به راحتی می‌توانند حتی ویروس HIV را از مقایسه اطلاعات آن با DNA بدن انسان شناسایی کرده و از بین ببرند.

اضاف بر روشهای درمانی خارق‌العاده ، نانوتکنولوژی امکان ایجاد ساختارهای زیستی عجیبی را فراهم می‌سازد. مثلاً می‌توانیم بافتهای آن چنان مقاومی در بدن بسازیم که با افتادن از یک ساختمان بلند کوچترین خدشه‌ای در عملکردشان وارد نشود و سلامت خود را حفظ کنند و این یعنی ….!

نانوتکنولوژی مولکولی ، نامی است که به یک نوع فن‌آوری تولیدی اطلاق می‌شود. همانطور که از نامش پیداست ، نانوتکنولوژی مولکولی، هنگامی محقق می‌شود که ما توانایی ساختن چیزها را از اتمها داشته باشیم و در این صورت ما توانایی آرایش دوباره مواد را با دقت اتمی خواهیم داشت.

هدف نانوتکنولوژی ساختن مولکول به مولکول آینده است . همانطور که وسایل مکانیکی به ما اجازه می‌دهند که چیزی فراتر از نیروی فیزیکی خود به دست آوریم، علم نانویی و تولید در مقیاس نانو هم، سبب می‌شود تا ما بتوانیم پارا بفراتر از محدودیتهای اندازه‌ای که به طور طبیعی موجود است، بگذاریم و درست روی واحدهای ساختاری مواد کار کنیم, جایی که خاصیت مواد مشخص می‌شود و با تغییر در آن واحدها می‌توان تغییرات خواص را ایجادکرد. برای کنترل ساختار مواد، باید یک سیستم کامل و ارزان قیمت در اختیار داشته باشیم. فرض اصلی در نانوتکنولوژی این است که تقریباً همه ساختارهای با ثبات شیمیایی که از نظر قوانین فیزیک رد نمی‌شوند را می‌توان ساخت.

ماهیت نانوتکنولوژی، عبارت است از توانایی کار کردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از مولکولی، در ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر، با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتمها یا مولکولها و با استفاده از موا‌د, وسایل و سیستم‌هایی با تواناییهای جدید و اعمال تازه که ناشی از ابعاد کوچک ساختارشان می‌باشد. همه مواد و سیستم‌ها زیربنای ساختاری خود را در مقیاس نانو ترتیب می‌دهند. در اینجا مثالهایی را ذکر می‌کنیم. یک مولکول آب دارای قطر حدود 1 نانومتر است. قطر یک نانوتیوب تک لایه 2/1 نانومتر می‌باشد. کوچکترین ترانزیستورها به اندازه 2 نانومتر می‌باشند. مولکول DNA ، 5/2 نانومتر پهنا دارد و پروتئینها بین 1 تا 20 نانومتر هستند. قطر ATP ، 10 نانومتر بوده و یک وسیله مولکولی نیز ممکن است در حدود چند نانومتر باشد.

کنترل مواد در مقیاس نانویی به معنای ساختن ساختارهای بنیانی در مقیاسی است که خواص اساسی معین می‌شود. تا آنجایی که ما از طبیعت اطلاعات در دست داریم، این آخرین مقیاس تولید است. نانوتکنولوژی ، اتحاد ساختارهای نانویی در جهت ایجاد ساختارهای بزرگتر را که می‌توانند در صنعت، پزشکی و حفاظت محیط‌زیست استفاده شوند، شامل می‌شود.

دانشمندان اخیراً این توانایی را پیدا کرده‌اند که بتوانند اتمها را به طور مستقیم مشاهده کرده و دستکاری کنند ولی این تنها بخش کوچکی از تکنیکهایی است که در علم نانویی و همچنین فن‌آوری، به دست آمده است. هنوز چند دهه به توانایی تولید محصولات تجاری باقی است ولی مدلهای تئوری کامپیوتری و محاسباتی، نشان می‌دهند که دستیابی به سیستم‌های تولید مولکولی امکانپذیر است. چرا که این مدلها، قوانی فیزیکی کنونی را نقض نمی‌کنند. امروزه دانشمندان وسایل و تکنیکهای زیادی را که برای تبدیل نانوتکنولوژی از مدلهای کامپیوتری به واقعیت لازم است ، اختراع و تدبیر می‌کنند.

دقت به عنوان منفعت ماشینهای مولکولی مدنظر می‌باشد و همچنین یکی از کلیدهای مهم برای درک لزوم پیشرفت در زمینه این فن‌آوری است. دقت در اینجا به این معناست که برای هر اتم جایی وجود دارد و هر اتم در جایگاه خودش است. ما از ماشینهای دقیق برای تولید محصولات با دقت مساوی، استفاده خواهیم کرد. فن‌آوری تا به حال هرگز چنین کنترل دقیقی نداشته است و همه‌ فن‌آوریهای کنونی ما، فن آوریهای بزرگ هستند. امروزه ما تکه یا توده‌ای از چیزی را در مقابل خود قرار می‌دهیم و به آن چیزی اضافه کرده و یا از آن تکه‌هایی را کم می‌کنیم و در نهایت وسیله مورد نظرمان را با این اعمال ایجاد می‌کنیم. در واقع ما وسایلمان را از سر هم کردن قسمتهای مختلف تولید می‌کنیم بدون آنکه نسبت به ساختمان مولکولی آنها توجهی داشته باشیم. در گذشته ساخت با دقت اتمی، تنها در محصولات کریستالها یا در سازمان‌های زنده‌ی زیستی مانند ریبوزومها که پروتئین مورد نیاز موجود زنده را فراهم می‌کنند و یا DNA که اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد موجود زنده را حمل می‌کند، دیده شده است. ما در جریان پیشرفت نانوتکنولوژی روندی به سوی دستیابی به درجه‌ای از کنترل سیستمها که قبلاً تنها در طبیعت موجود بوده، در پیش رو داریم.

منفعتهای دیگر وقتی نمایان می‌شوند که اندازه‌ی وسایل قابل ساخت را مورد توجه قرار می‌دهیم. وقتی ما در مقیاس اتمی کار کنیم، می‌توانیم دستگاههایی بسازیم که می‌توانند به جاهای غیرقابل تصور از نظر کوچکی بروند.

دو وسیله‌ی بسیار حساس که هنوز ساخته نشده‌اند در نانوتکنولوژی عبارتند از :

1- نانوکامپیوتر 2- نانواسمبلر.

نانو کامپیوتر ماشینی مولکولی است که قادر است یک رشته اعمالی را به اجرا در آورد و آنها را اداره کند و در نهایت نتیجه‌ای را تولید نماید. در عمل این وسیله تا حدی با میکروپردازش‌گرهای امروزی متفاوت است، اگر چه شباهتهای نادری با کامپیوترهای قدیمی و مکانیکی که توسط Charles Babbage در دوره‌ی ویکتوریا طراحی شده بود، دارد. همچنین دارای دستگاه ثبت‌کننده‌ای است که چیزی شبیه ماشینهای جمع‌کننده ( Adding Machine) به وجود می‌آورد. البته ماشین جمع‌کننده‌ای که میلیون‌ها بار کوچکتر و بیلیونها بار سریعتر از میکروپردازش‌گرهایی که تاکنون طراحی شده است. وقتی یک نانوکامپیوتر وجود داشته باشد در این صورت به وجود آوردن نانواسمبلر نیز امکان‌پذیر خواهد بود. نانواسمبلر وسیله‌ای ساخته شده در تراز اتمی است که می‌تواند اتمها را برای بیشتر شکلهایی که مورد نظر می‌باشد، دقیقاً نظم‌دهی و آرایش کند. امروزه کارکردن در تراز اتمی به نیروی اتمی میکروسکوپی گران قیمت (AFM) نیاز دارد که از میدان الکتریکی برای هل دادن اتمها به سمت جایگاهشان استفاده می‌کند. ولی نانواسمبلر می‌تواند به سادگی اتمها را از جایگاهشان خارج کرده و آنها را همانند دستگاه بافندگی صنعتی، در محل مورد نظر به یکدیگر پیوند دهد. در سلولهای ما، ریبوزومها کاری شبیه به این را انجام می‌دهند؛ DNA را به صورت RNA کپی کرده و سپس آمینواسید صحیح را جهت ساخت پروتئینها جمع‌آوری می‌کنند. نانواسمبلری که یک نانو کامپیوتر را در هسته‌ی خود در بردارد ، تقریباً همین کار را انجام می‌دهد . نانواسمبلر در واقع یک هدف نهایی و مهم در نانوتکنولوژی است. وقتی یک نانواسمبلر کامل در دسترس باشد، تقریباً همه چیز ممکن می‌شود و این مهمترین و بزرگترین خواسته‌ی انجمن نانوتکنولوژی است.

شصت سال پیش John Von Neumann ( کسی که همراه Alan Turing، زمینه علم کامپیوتر را پایه‌گذاری کرد.) حدس زد که روزی ساختن ماشین‌هایی که بتوانند خودشان را کپی کنند، ممکن خواهد شد. یک نوع تکرارکننده‌ی خودبه خودی که می‌تواند ما را از یک مثال ساده‌ی ذهنی به سمت اجتماعی از کپی‌های کامل هدایت کند. اگر چه ماشین مورد نظر Von Neumann در تئوری ساده به نظر می‌رد ولی هرگز ساخته نشده است. در مقیاس ماکرومولکولی ساختن یک کپی از ماشین بسیار ساده‌تر از تهیه کردن ماشینی است که بتواند خود را کپی کند ولی در تراز مولکولی ، این موازنه برعکس است یعنی تهیه کردن ماشینی که بتواند خود را کپی کند بارها ساده‌تر از ساختن ماشین دیگری با استفاده از تراشه‌هاست.

این مزیت بزرگی است که وقتی تنها یک اسمبلر داریم، می‌توانیم هر تعداد که بخواهیم ، ایجاد کنیم. همچنین این بدان معناست که نانواسمبلر یک آفت کامل است. اگر به طور عمدی یا تصادفی یک نانواسمبلر در محیط آزاد شود، تنها با راهنمای چگونگی تکثیر شدن ، تمام سطح سیاره یعنی گیاهان، حیوانات و سنگها و صخره‌ها در عرض مدتی کمتر از هفتاد و دوساعت (72) به ماده‌ی لزج و چسبناک خاکستری رنگ (gray goo) از naniteها (nano unite) مبدل خواهد شد. Drexler معتقد است مشکل gray goo تا حد زیادی خیالی است ولی امکان سناریوی غبار خاکستری را تصدیق می‌کند که باعث برگشت یا تکرار naniteها می‌گردد و زمین را در روکشی که مادون میکروسکوپی است، خفه می‌کند و در اینجا ما با یک خطر فن‌آوری که در تاریخ بی‌سابقه است ، مواجهیم. علیرغم این مسائل، کسانی که روی نانوتکنولوژی مولکولی کار می‌کنند، در حال مطالعه برای ساختن دستگاهی در مقیاس اتمی هستند و به نظر می‌رسد به زودی اطلاعات کافی برای ساخت نانوکامپیوتر و نانواسمبلر را به دست می‌آوریم .

این مسائل اجتناب‌ناپذیر و مطرح شده در نانوتکنولوژی باعث شد تا Drexler، یک زیربنای علمی و آموزشی ایجاد کند و آن انستیو Foresight است که به عنوان یک محل شناخته شده و یک مرکز تفکر در مورد نانوتکنولوژی عمل می‌کند. در طی 14 سال برپایی Foresight ، این انستیتو به صورت تحقیقات نانوتکنولوژی درآمده است. در اواسط اکتبر 2000، انستیتو Foresight ، کنفرانس سالانه‌ی خود را در هتلی در Santa Clara برگزار کرد. در آنجا زمزمه‌ای جدید به گوش می‌رسید؛ پیشرفتهای اخیر در سازه‌های با مقیاس مولکولی که حاصل ابتکار در برخی ترکیبات اصلی و بنیانی که Drexler در نانوسیستم توصیف کرده است، می‌باشد. همانند ترکیباتی که در ساختمان نانو کامپیوترها و نانواسمبلرها ضروری است. چیز دیگری که در کنفرانس به دست آمدن یک کپی ا ز داروی نانویی Robert Freitas بود. طب نانویی بیش از پیش در تلاش برای جامه‌ی عمل پوشاندن به وعده‌های Feynman (دارنده‌ی جایزه نوبل برای طرح فن‌آوری در مقیاس کوچک) در مورد " دکتر بسیار کوچک" است و قدم به قدم موانع فن‌آوری را از سر راه برمی‌دارد. موانعی که برای رسیدن به وسایل نانوپزشکی باید بر آنها فائق آمد.

هم‌اکنون کنگره‌ی آمریکا نسبت به سرمایه‌گذاری در هر نوع تحقیق و توسعه (R & D) بدون سوددهی زودرس در پزشکی و ارتش مخالفت دارد ولی دولت آمریکا سرمایه‌گذاری برای تحقیقات نانوتکنولوژی را دوبرابر کرده است. قسمتی از این سرمایه برای اهداف مرکز تحقیقات ناسا در Mountain View کالیفرنیا صرف خواهد شد؛ جایی که تیم کوچکی روی طرح نانوکامپیوترها کار می‌کنند. حال این سئوال در ذهن نقش می‌بندد که چرا ناسا توجه خود را معطوف به نانوتکنولوژی کرده است؟ در پاسخ می‌توان گفت که " اندازه" ، مهمترین دلیل می‌باشد. کامپیوترهای رایج مثل آنجه که در Mars Pathfinder پایه‌گذاری شده، هم بزرگند و هم به اندازه کافی قدرتمند نیستند و دیگر اینکه مستعد انجام خطا هستند. با استفاده از وسیله‌ی نانویی به اندازه یک حشره‌ که به اصطلاح حشره‌ی نانویی( nanobat) خوانده می‌شود، ناسا می‌تواند 100 میلیون چشم و گوش را در بسته‌ای به وزن چند گرم، به سطح مریخ بفرستد. حتی اگر نیمی از آن حشره‌های نانویی دچار اشکال شوند و یا کار نکنند، باز هم کسی چیزی از دست نمی‌دهد. چرا که هنوز 50 میلیون دیگر باقی مانده است. برای ساختن یک عدد از این حشره‌های نانویی ، محققان باید مشکلات بر سر راه نانوکامپیوترها را حل کنند و این همان نکته‌ای است که گروه تحقیق ناسا بر روی آن متمرکز شده است.

بررسی‌های انجام شده حاکی از آن است که نانوتکنولوژی تمام جنبه‌های زندگی ما را تحت تاثیر قرار خواهد داد. یک سری اتفاقات جالب در علم پزشکی و دارویی مورد انتظار است. نانوتکنولوژی حتی بر روی هوایی که تنفس می‌کنیم و آبی که می‌نوشیم نیز موثر است. با مطالعه بر روی پیامدهای نانوتکنولوژی می‌توان دریافت که این نوع فن‌آوری ما را به سمت پیشرفت در راه رسیدن به سیستمهایی بهتر، سریعتر ، مستحکمتر، کوچکتر و ارزان‌تر سوق می‌دهد.

Foresight FAQ Nanotechnology Information

MECHANICAL ENGINEERING: Janrary 2001

Nano Technology magazine : Institute of Molcular Manrfacturing.

پیشگامان نانوتکنولوژی

چهل سال پیش Richard Feynman ، متخصص کوانتوم نظری و دارنده‌ی جایزه‌ی نوبل، درسخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان " آن پایین فضای بسیاری هست" به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی در آن زمان اظهار داشت، " اصول فیزیکن تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی‌زنند". او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فراگرفته‌اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاسهای کوچک، بسازند پس ما خواهیم توانست کا آنها را کوچک و کوچک‌تر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقی‌شان در لبه‌های نامعلوم کانتوم نزدیک خواهند شد و فقط هنگامی این کوچک شدن متوقف می‌شود که خود اتمها تا حد زیادی ناپایدار شده و غیر قابل فهم گردند. Feynman فرض کرد وقتی زبان یا سبک خاص اتمها کشف گردد، طراحی دقیق مولکولها امکان‌پذیر خواهد بود و به طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به گونه‌ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.

با استفاده از این فرمهای بسیار کوچک چه وسایلی می‌توانیم ایجاد کنیم؟

. Feynmanدر ذهن خود یک " دکتر مولکولی" تصور کرد که صدها بار

گزارش کارآموزی نانوتکنولوژی و کاربرد آن درکشاورزی در 25 صفحه ورد قابل ویرایش

فناوری نانوچیست ؟

نانوتکنولوژی فناوری است که از کنش ها و واکنش هایی که در سطح اتم اتفاق می افتد منشا گرفته و فناوری جدیدیست که تمام علوم را در خواهد نوردید ، به تعبیر دقیق تر نانوتکنولوژی انقلابی جدید برای همه علوم در آینده است . این تکنولوژی قادر به بهبود روش های ارزیابی ، مدیریت و کاهش خطرات برای محیط زیست بوده و فرصت های را برای تولید محصولات جدید فراهم خواهد ساخت . نانوتکنولوژی در واقع مهندسی در سطح اتم و یا گرو.هی از اتم ها می باشد . از همین تعریف ساده بر می آید که نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست ، بلکه رویکرد جدیدی در تمام رشته هاست .

بنابراین علم نانوتکنولوژی توانمندی تولید مواد ، ابزارها و سیستم های جدید برای در دست گرفتن کنترل در سطح مولکولی و اتمی ، با استفاده از خواصی که در آن سطوح ظاهر می شوند را دارد .

البته باید در نظر داشت که ممکن است اصول و قواعد معمولی علم شیمی و فیزیک در سطوح فوق به دو دلیل قابل اعتماد نباشد .

1- خواص ذرات کوچک یک ماده با خواص توده های بزرگ تر آن می تواند متفاوت باشد .

2- نسبت سطح به حجم در ذرات بسیار بالا می رود ، و از آنجا که خصوصیات در سطوح اتمی بسیار متفاوت می باشد این امر باعث تغییر خصوصیات مواد به شکل غیر قابل پیش بینی می شود .

بعنوان مثال وقتی نقره به ذرات بسیار کوچکتر تبدیل می شود ، به صورت ماده ضد میکروب عمل می کند در حالیکه در این شرایط ذرات طلا رنگ های متنوعی را از خود منعکس می کنند .

در آینده نه چندان دور علم نانوتکنولوژی بشر را قادر خواهد کرد تا ماشین هایی را بسازد که توانایی محاسبه ،حرکت ، احساس محیط اطراف و حتی بازسازی خود را داشته باشند . از این رو برای نانوتکنولوژی کاربردهایی را در حوزه های مختلف از غذا ، دارو ، تشخیص پزشکی و بیوتکنولوژی تا الکترونیک ، کامپیوتر ، ارتباطات ، حمل و نقل ، انرژی محیط زیست ، مواد ، هوا فضا و امنیت ملی بر شمرده اند . سازه های نانو می توانند باعث انقلابی در علوم و در تمام سطوح، بخصوص در علم کامپیوتر ، پزشکی و بهداشت ، بیوتکنولوژی و کشاورزی گردند . بنابراین کاربردهای وسیع این عرصه به همراه پیامدهای اجتماعی ، سیاسی و حقوقی آن ، این فن آوری را به عنوان یک زمینه فرا رشته ای و فرابخشی مطرح نموده است . با این وجود چالش های در پیش روی این علم عبارت است از توانایی تولید ، بکار گیری و اندازه گیری موادی که در حد یک الی 100 نانومتر می باشند . باید در نظر داشت که هر نانو برابر است با یک هشت هزارم قطر موی انسان که تقریبا معادل قطر یک اتم اکسیژن می باشد .

هدف ازتهیه و ارائه این مجموعه آشنایی دانش آموختگان رشته های علوم کشاورزی با مبانی علم نانوتکنولوژی می باشد . در این راستا ابتدا نانوذرات ، برخی از کاربردهای آنها و خطرات احتمالی کاربرد آنها در طبیعت مورد بحث قرار میگیرد . سپس نانو ماشین ها به همراه انقباض هایی که می توان از طبیعت برای ساختن و بکارگیری آنها صورت گیرد ارائه می شود . در پایان ضمن آوردن مثال های از کابرد نانوتکنولوژی در کشاورزی، ایده های برای استفاده از این علم در جهت بهبود بکارگیری نهاده های کشاورزی برای تولید محصولات سالم تر مورد اشاره قرار گرفته است .

نانوذرات

همانگونه که گفته شد نانوذرات می توانند از مواد مختلف و به اشکال متفاوتی باشند که در اینجا ما انها را به چهار دسته تقسیم می کنیم.

1- نانوذرات تولید شده از اتم کربن ، اتم های کربن بدلیل ساختمان اتمی خاص می توانند ساختمان های متفاوت ملکولی را ایجاد کنند . مثلا ملکولهای bcckyball، مانند ملکولهای الماس و کرافیت ، فقط از اتم های کربن تشکیل شده اند . این ملکولها دارای ساختمانی توخالی و بیضی شکل بوده و از به هم پیوستن تعداد معینی اتم کربن ( مثلا 60،70،120،180) ایجاد می گردند . البته نوع شصت کربنه آنها که دارای ساختمان ملکولی مستحکم تر و بیشتر به شکل بیضی بوده در حالیکه انواع دیگر کشیده تر هستند .

2- نانو لوله ها (nano tubes) دسته دیگری از ملکولها کربنی می باشند که بسیار شبیه به گروه قبلی بوده ولی با این تفاوت که طول آنها بیشتر و انتهای آنها باز می باشند . نانولوله ها می توانند در کنار هم شبکه های مشبکی را ایجاد کنند . از این لوله ها می توان برای انتقال ملکولها به درون سلول و همینطور بعنوان یک خط کش برای اندازه گیری در حد نانو بهر چیست . این مواد در عرصه تجاری نیز قابلیت های بسیاری دارند که از جمله بهبود کیفیت پوشش ها و طلق ها را می توان بیان کرد .

3- نانوذراتی که اساس آنها اتم های فلزات می باشد: نانوذرات طلا، نانوذرات نقره ، و ذرات کوانتوم، نانوکوانتوم های فوق خاصیت نیمه هادی داشته و از کادیوم سلنیوم ، سولفید کادیوم یا تلورید کادیوم با یک پوشش عایق از جنس پلیمر ساخته شده است . اندازه نانو کوانتوم ها را می توان طوری تغییر داد که خصوصیات فیزیکی و بخصوص خصوصیات ظاهری متفاوتی را ارائه نماید . ( اندازه کوچک به این معنا می باشد که حدود 70% از اتم ها در سطح ذره قرار می گیرند ) پوشش پلیمری و عایق نه تنها از تاثیر سمیت کادیوم در محیط جلوگیری می کند بلکه نوع آن می تواند بنحوی طراحی شود که خصوصیت ترکیبی با ملکولهای معینی را داشته باشد در این شرایط از این نانو ذرات می توان بعنوان نشانگر استفاده نمود . یکی از کاربردهای نانوکوانتوم ها استفاده از انها در مدل های جدید دستگاه های DVD ها می باشد . در واقع این نوع دستگاهها از یک نوع نور لیزر، که در سال های اخیر کشف شده غیر ممکن بود . ولی با ساخت لیزر کوانتمی آبی این امکان بوجود آمد.

برای ردیابی آزمایشات بیولوژی استفاده از رنگ های طبیعی کاربرد فراوان دارد.با این حال به پیشرفت بشر نیاز به رنگ های متنوع تری برای درک و تشخیص دقیق تر و سریع تر نتایح احساس می گردد که از عهده رنگ های معمولی خارج است . اما بکار گیری نانو کوانتوم ها توانسته این خلع را پر کند . بعنوان مثال آزمایش حاملگی با استفاده از نانوکوانتوم ها سریع تر و با دقت بیشتر قابل تشخیص است . استفاده دیگر از نانوکوانتوم ها در سلول های خورشیدی می باشد چرا که در روش قدیمی هر فوتون از نور خورشید می تواند یک الکترون را در جریان قرار دهید حال آنکه با استفاده از نانوکوانتوم ها سه الکترون وارد مدار می گردد که باعث افزایش بازده سلول های خورشیدی می شود .

4- نانوذرات چند شاخه ای Dendrimers

نوعی نانوپلیمر به شکل چند شاخه ای که با اضافه کردن تک اتم ها به ملکول اصلی و در انتهای هر شاخه ساخته می شوند ، به طوریکه شاخه های متعددی در مجموع تولید می شود . بنابراین هر ملکول شامل تعداد زیادی شاخه ، که هر کدام ممکن است به یک بخش انتهایی با خاصیت شیمیایی خاص منتهی گردد می شود . این خصوصیات می تواند در انجام عمل کاتالیزوری و یا انجام هر مرحله ای واکنش ها شیمیایی کاربرد داشته باشند . علاوه بر این بخاطر داشتن فضای خالی در بین این رشته ها ، ملکول های دیگری نیز می توانند در این فضاها جای گیرند که به عنوان مثال می تواند برای انتقال دارو در بدن مناسب باشند . در این راستا از نانوذرات فوق برای انتقال دارو و کنترل سرطان استفاده زیادی می شود .

5-نانوذرات ترکیبی(composites): در این حالت یک نانو ذرات با سایر نانو ذرات و یا ترکیبات درشت تر ترکیب می شوند . به عنوان مثال نانوذراتی مانند نانورس ها با همدیگر ممزوج شده تا قابلیت مکانیکی ، گرمایی ، مقاومت و خاصیت کششی خاصی را ایجاد کنند . این خصوصیات باعث تولید موادی با قابلیت جدید الکتریکی ، شیمیایی ، مکانیکی ، کاتالیزوری و مغناطیسی شده به نحوی که از لحاظ پزشکی ، اقتصادی ، نظامی ، محیط زیست بسیار حائز اهمیت می باشد . یکی از موارد استفاده از این نانو ذرات بکارگیری انها در حس گرهای بویایی می باشد . این نانوحسگرها در واقع بینی های الکتریکی (E-nose) هستند که نقش بینی های انسان را ایفا می کند .

بخش اصلی بین الکتریکی قسمت حس گرهای گازی می باشد که بوها را درک می کند این سیستم از تجزیه و تحلیل عکس العمل ها در یک سری از نانوذرات برای تشخیص و متمایز ساختن بوی های موجود در هوا استفاده می کند . این حس گرها در واقع از نانوذرات ( بعنوان مثال اکسید روی ) که در مقابل عبور برخی از گازها مقاومتشان تغییر می کند ، تشکیل شده اند .مزیت های استفاده از نانوذرات در واقع این است که سطح تماس را برای این نوع ارزیابی بیشتر می نماید . تغییر مقاومت الکتریکی در واقع باعث ایجاد تغییر جریان الکتریکی به طور اختصاصی برای هر بو شده که برای شناختن نوع کمیت ، و کیفت بوها استفاده می شود . هدف اصلی از استفاده از بینی های الکتریکی تشخیص عطرها ، براورد غلظت و یافتن خصوصیات و ویژگیهایی از بوها است که برای بینی انسان قابل درک نمی باشد .

از انجا که هر روزه خصوصیات و ترکیبات جدیدی از نانوذرات یافت می شود به همان نسبت کاربرد آنها نیز نیز بیشتر می شود . بطوریکه پیش بینی می گرد که در آند فروش نانو ذرات در سال 215 به حدود یک تریلون دلار برسد .

اثرات نامطلوب نانوذرات

هنوز اطلاعات کمی در خصوص اثرات نامطلوب نانوذرات بر روی محیط زیست وجود دارد . اینکه نانوذرات چگونه در هوا ، آب و خاک پراکنده می شوند و چه اثرات نامطلوبی بر روی چرخه غذایی می تواند داشته باشند هنوز کاملا روشن نیست . بنابراین یکی از نیازهای تحقیقاتی این جنبه از اثرات نانوذرات و نانوتیوپ ها می باشد . با این حال می توان گفت که بدلیل اندازه کوچک نانوذرات احتمال پراکندگی و نیز نفوذ در درون بافت ها بیشتر است لذا نانوذرات می توانند به مراتب خطرات آلودگی بیشتر و گسترده تری را برای محیط زیست به همراه داشته باشند . در سال 2003 محققین دریافتند که بدلیل اندازه کوچک نانوسموم ، قدرت نفوذ آنها به درون بافت های محافظت کننده پوست ، خون و مغز زیاد بوده و در نتیجه سمیت آنها بالاتر می باشد . تحقیقات نشان داد که اثر نانوکربن بر روی ماهی های سبب تخریب مغز و مرگ زود هنگام می گردد . علاوه بر این تحقیقات نشان داده که حرکت نانو ذرات در درون خاک می تواند به طور غیرمنتظره بوده و مواد دیگری را نیز با خود حمل کند .

نانوذرات اکسید آلومینیوم که اغلب در همه جا از کاتالیستهای زیست محیطی تا کرم های ضد آفتاب یافت می شوند میتواند اثر محدود کننده را بر روی رشد ریشه گیاهان داشته باشد . اگر چه نتایج اولیه لزوم وجود غلظت های بسیار بالا را برای بروز اثرات این چنینی نشان می دهد . این تحقیق از جمله تحقیقات اولیه در زمینه اثرات نامطلوب نانوذرات بر روی محیط زیست و گیاهان می باشد . نانوذرات ممکن است به درون آب وارد شده و یا در فضا بصورت ذرات ناخواسته منتشر گردند . همچنین محققین در خصوص اثرات غلظت های مختلف نانوذرات فوق بر روی پنج گیاه کلم ، هویج ، ذرت ، خیار و سویا آزمایشاتی را انجام داده اند . ذرات فوق که هر کدام در حدود 13 نانومتر قطر داشتند تقریبا به اندازه نانو ذراتی بودند که به طور تجاری در بازار وجود دارد . غلظت دو میلیگرم بر لیتر سبب کاهش معنی دار رشد ریشه شده است . در حالیکه در غلظت های پایین تر اثر نامطلوبی مشاهده نگردید . آنها همچنین اثرات اکسید تدیوم ، اکسید سیلکون با ابعاد مشابه را نیز مورد بررسی قرار داده و مشاهده کردند که اکسید سیلیکون اثر نامطلوب ندارد در حالیکه اکسید تیتانیوم هیچ گونه اثر سوئی را نشان

محلول تثبیت کننده شن با کمک فناوری نانو

در گذشته برای تثبیت شن های روان و انجام فرایند بیابان زدایی از مالچ نفتی استفاده می شد . این ماده بسیار سمی بوده و مانع رشد گیاه می گردد . محلول پلیمری جدیدی مبتنی بر فناوری نانو توسط یک شرکت داخلی ساخته شده که میتواند جایگزین روش قبلی تثبیت شن های روان گردد . این محلول پلیمری حاوی 90% آب و 10% پلیمر طبیعی پلی لاتیس است و بر خلاف ماده قبلی مانع رشد گیاه در شن نمی شود. این محلول حاوی نانوذرات محصور شده درداخل نانوکوپل های بیوپلیمری است . این ذرات که بر روی شن اسپری می شوند در آن نفوذ کرده و یک شبکه بیوپلیمری ایجاد می کنند . این شبکه ذرات میکرومتری ،ماکرومتری و نانومتری شن را درگیر واکنش کرده و جاذب رطوبت خوبی برای رشد گیاهان محسوب می شود . همچنین نسبت به دمای بالا و باد نیز مقاومت بسیار مناسبی دارد . در غرفه آموزش عمومی برای نشان دادن این محصول تپه شنی ساخته شده بود که نیمی از آن بوسیله محلول اسپری شده و نیم دیگر تثبیت نشده بود .

خاکهای مصنوعی ( هیدروژل های نانوساختار سوپر جاذب آب )

این محصول در واقع یک هیدروژل پلیمری پودری شکل است که با جذب متورم می شود . این ماده به علت دارا بودن حفرات نانومتری سطح بالایی داشته و می تواند بیشتر از 110 برابر حجم خود آب جذب کند .ژل درحالت خاک تزئینی ، با مواد مورد نیاز برای رشد گیاه غنی شده و در رنگ های مختلف به عنوان خاک عرضه می گردد. در حالت غیرتزئینی ژل کمک به رشد گیاه در مناطق بیابانی و خشک است . برای این منظور مقداری از این ژل را در کنار بذر قرار می دهند تا ابتدا از طریق جذب آب از خاک های اطراف آب موردنیاز را فراهم نموده و سپس تا مدتی طولانی این آب را حفظ کند .

گزارش جدید مبنی بر نانوتکنولوژی در کشاورزی و مواد غذایی :

کاربرد ، مزایا و عوامل خطرناک ( ضرر و زیان ) :

واشینگتن : از نانوتکنولوژی تشکر به عمل آمده است . سازمان مواد غذایی و در کل تغذیه امروز توسط شکل گیری مولکول و اتم طراحی شده است . غذاها به صورتی سالم بسته بندی می شود و مواد آلوده کننده زیان آور نیز تشخیص داده می شوند . تولیدات بعدی نیز در آینده گسترش یافته است و رنگ ، بو ، محتوی مواد معدنی مطابق با ذائقه بشر و استاندارد های سازمان یافته می باشند. در کشاورزی نانوتکنولوژی مصرف آفت کش ها را کاهش داده است. از این رو نژاد و جانوری اصلاح شده است و فراورده های نانو – زیستی صنعتی جدید تهیه شده است .

مشاهده Helmut براور نموده است که بازاریابی مواد غذایی نانو به سرعت در حال رشد و پیشرفت است و به 20 میلیون دلار تا سال 2010 می رسد که تقریبا 3 برابر اندازه فعلی آن است . تحقیق کنونی که توسط cientiaca انجام شده است . گویای آن می باشد که نانوتکنولوژی در حال حاضر در صنایع کاربرد فراوانی دارد و تعداد زیادی از شرکتهای تجاری بزرگ مثل Heinz,kraft,nestle,alutiaو unilever در توسعه و تحقیق نانوتکنولوژی دخالت دارند . دولت آمریکا در این زمینه به عنوان بخشی از بودجه تحقیق در مورد نانوتکنولوژی سالانه تا 120 میلیون دلار سرمایه گذاری می کند و گزارش جدید از نانوتکنولوژی در صنایع غذایی و کشاورزی گویای این امر است . برای اولین بار داده های موجود مورد تجزیه و تحلیل واقع شدند که مبنی بر تعیین بودجه تحقیق در زمینه نانوتکنولوژی است و با داده های گرفته شده از دولت آمریکا و سازمان trademan تکمیل می شود . این گزارش نوشته شده توسط پیتر و جنیفر در چارچوب زمانی را برای تحقیق در مورد نانوتکنولوژی و کاربرد آن در کشاورزی و صنایع غذایی مشخص می کند و باید نگرش اجمالی به مزیت و معایب آن داشت و در مورد بخشهای احتمالی نیاز به تحقیق در مورد امنیت ، سالم سازی و عوامل محیطی باید توجه بیشتری نمود . کار آنها سبب شد تا پایگاه داده هایی بوجود آید که همیشه در دسترس و قابل تحقیق می باشد .

مواد غذایی که امروزه به روش نانوتکنولوژی تهیه می شوند شامل انواع روغنهای جدیدی هستند که مانع جذب کلسترول در رگ های خونی می شوند و ریشه بستنی شکلاتی دارای طعم بهتری است و مقوی تر از ریشه های معمولی است و خواص بذر معمولی اجزای سازنده جدید 100.000 بار کوچکتر از یک دانه شن می باشد . و مواد جدیدی به آفت کش ها افزوده می شود در نتیجه فرمول هایی در نظر گرفته شده است وبرای مخالفت از جدا شدن اجزای سازنده که با هم برای بیش از یک سال نگهداری می شوند هر 2 ساعت یکبار تکان داده می شوند . تعداد محصولات غذایی نانوتکنولوژی که اخیرا کمتر است و این گفته دیوید ریجسکی مسئول پروژه است : ولی میلیون هادی از لحاظ جهانی توسط دولت و صنعت بکار رفته در نانوتکنولوژی در بخشهایی چون فرایند تهیه مواد غذایی ، سالم سازی و بسته بندی و تولید کشاورزی صرف می شود و الان وقت آن رسیده است که سوالاتی مرتبط با این موضوع مطرح شود . آیا محصولات غذایی که از طریق نانومهندسی شده است در بازاریابی سال بعد یا 2 سال بعد کاربرد دارد.مزیت و عوامل زیانبار آن چه چیزهایی هستند ؟ و چه کسی تاثیرگذار است ؟ چطور می توان در مشتریان انگیزه ایجاد نمود ؟