مشروح موضوعات پیشنهادی برای اختصاص بودجه و روشهای تحقیقات در سال مالی 2001
الف– 1: تحقیقات بنیادی (با بودجة کل 170 میلیون دلار که 83 میلیون دلار بالاتر از سال مالی 2000 است):
پیشگامی ملی نانوتکنولوژی 5 زمینه تحقیقاتی با اولویت را برای شروع اختصاص بودجة بیشتر در سال 2001 در نظر گرفته است. اولین و بزرگترین آنها عبارتست از: "تحقیقات بلندمدت در علوم و مهندسی برای دستیابی به آشنایی‌های بنیادی و اکتشافات جدید در پدیده‌ها، فرآیندها و ابزارهای نانوتکنولوژی" این برنامه باید با جوائز ویژه 200 هزار تا 500 هزار دلاری، حمایتی مستمر و پیگیر از محققان منفرد و گروههای کوچک به عمل آورد. بودجة مستمر و زیاد برای تحقیقات بنیادی در سالهای اولیه این پیشگامی، در موفقیت آن، نقش حیاتی دارد.
دیدگاه
این پیشگامی از طریق آشنایی اساسی با روشهای کنترل و کار با ماده در آخرین حد –نانومتر– و از طریق درآمیختن نانوساختارها و نانوفرآیندها با نوآوری‌های تکنولوژیکی، ظرفیت ایجاد محصولات توانمند را با بهبود شگرف در کارایی گسترش خواهد داد. علاوه بر تولید تکنولوژیهای جدید، مطالعة نانوسیستم‌ها، به پیشرفتهای اساسی و جدید در آشنایی ما از سیستم‌های بیولوژیکی، زیست محیطی و زمینی منجر می‌شود.
علوم نانو هنوز در مرحله نوزادی است و فقط توانایی ساخت نانوساختارهای ابتدایی با کنترل کم وجود دارد. علم اتمها و مولکولهای ساده، از یک طرف و علم مواد از ساختارهای ریز تا مقیاسهای بزرگتر از طرف دیگر، به صورت عمومی پایه‌گذاری شده است. دیگر چالشهای مربوط به اندازه، در مقیاس نانو تقریباً بین قطر 1 تا 100 مولکول می‌باشد، جایی که خواص اساسی مواد شناسایی شده و می‌تواند مهندسی شود.
تحولی که در علوم و تکنولوژی بر مبنای توسعة اخیر، در حال وقوع است، توانایی اندازه‌گیری، سازماندهی و کارکردن با ماده در مقیاس 1 تا 100 نانومتر
(9-10 تا 7-10) و همچنین اهمیت کنترل ماده در مقیاس نانو در تقریبا تمام محصولات ساخته شده توسط بشر، می‌باشد. ساختارهای سازماندهی شدة ماده که اخیراً کشف شده‌اند (نظیر نانولوله‌های کربنی، موتورهای مولکولی، اسمبلی‌های DNA محور، نقطه‌های کوآنتومی و سوئیچ‌های مولکولی) و پدیده‌های جدید (مانند مقاومت مغناطیسی و محدودیت اندازه) پیشرفتهای علمی هستند که پتانسیل توسعه‌های آینده را کاملاً مشخص می‌کنند. نانوتکنولوژی با کنترل ماده در این مقیاس، مواد، دستگاهها و سیستم‌های عملی را ایجاد می کند و به کار می‌گیرد.
نانوتکنولوژی تضمین می‌کند که نیروی غالبی در جامعه ما در دهه آینده باشد. پیشرفتهای تجاری در دیسک سخت، لایه نشانی، عکاسی و صنایع دارویی به این زودی نشان داده است که پیشرفتهای علمی جدید در این مقیاس می‌تواند الگوی تولید را تغییر دهد و شرکتها را در حد میلیادرها دلار، دچار تحول سازد. اما قبل از آن که پتانسیل نانوتکنولوژی، به فعلیت نرسد، در آشنایی اساسی با سیستم‌های این مقیاس چالشهای دشوار و شگفت انگیز، باقی است. شتاب دادن به پیشرفت تحقیقات بنیادی علوم ومهندسی نانو، باعث توسعه پایگاههای ضروری دانش، نیروی انسانی و تکنولوژی خواهد شد. در حال حاضر، دستگاههای دولتی قادر به پشتیبانی بسیاری درخواستهای تحقیقاتی در
نانوسیستم‌ها، نانوبیو مهندسی، کنترل کوآنتومی، شبیه سازی نانویی و فرآیندهای نانویی محیط زیست نیستند.
همچنین یک همیاری بین‌رشته‌ای برای یکپارچه سازی رشته‌های مختلف و تلاشهای دانشگاه، صنعت و آزمایشگاههای ملی در علوم و مهندسی نانو ضرورت دارد.
دلایل متعددی برای برجستگی و اهمیت مقیاس نانو وجود دارد:
تبادل الکترونی و اتمی داخل ماده تحت تأثیر تغییراتی است که در مقیاس نانو انجام می شود. الگو گیری ماده در مقیاس اندازه نانومتر، کنترل خواص اساسی ماده را (مانند مغناطیس، ظرفیت بار، فعالیت کاتالیستی) بدون الزام به تغییر در ترکیب شیمیایی آن امکان پذیر می سازد. به عنوان نمونه ذرات نانویی با اندازه‌های مختلف، نوری را با فرکانسهای مختلف ساطع می‌کنند و بنابراین این ذرات می‌توانند برای رنگهای مختلف مورد استفاده قرار بگیرند. ذره نانویی از اندازه محدوده‌های Single magnetic domain می‌باشد و بنابراین دستگاههای مغناطیسی بسیار بهبود یافته، می‌توانند ساخته شوند.
به خاطر اینکه سازماندهی سیستماتیک ماده در مقیاس نانو، یک ویژگی کلیدی
سیستم‌های بیولوژیکی است، علوم و مهندسی نانو به ما اجازه میدهد که اجزاء و اسمبلی‌های مصنوعی را در داخل سلول قرار دهیم و موادی با سازماندهی ساختاری جدید را با روشهای طبیعی خود اسمبلی، بسازیم. این مواد و اجزاء، بیشتر با امور زیستی سازگاری دارند.
اجزاء نانویی مسطح پوسته بسیار زیادی دارند که آنها را برای استفاده به عنوان کاتالیست و سایر سیستم‌های واکنشی جاذب‌ها، توزیع دارو، ذخیره انرژی و حتی لوازم آرایش مطلوب می‌سازد.
بسیاری از مواد نانوساختاری، به خاطر سطح مطمئن و اثرات محدودیت سخت تر بوده و با این حال دارای شکنندگی کمتری نسبت به مواد حجیم قابل مقایسه با آن در ترکیب یکسان، می‌باشند. ذرات نانویی بسیار کوچکتر از آنند که دارای نقص و عیب باشند و به خاطر انرژی سطحی سخت‌تر هستند، بنابراین برای استفاده در ساخت مواد کامپوزیت بسیار قوی، مناسب هستند.
سرعت مبادله نانوساختارها نسبت به میکروساختارها به خاطر اینکه ابعاد پیچیده آنها دارای درجه اندازه کوچکتری است، بیشتر است. سیستم‌های سریعتر و کارآمد از نظر انرژی، مدنظر هستند.
شامل 134 صفحه فایل WORD قابل ویرایش
دانلود تحقیق نگاهی به برنامه ملی نانو تکنولوژی آمریکا