فایل ورد کامل مقاله نانوتکنولوژی؛ بررسی علمی اصول بنیادی، نوآوری‌های فناورانه و نقش آن در صنایع پیشرفته

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله نانوتکنولوژی؛ بررسی علمی اصول بنیادی، نوآوری‌های فناورانه و نقش آن در صنایع پیشرفته دارای ۵۱ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله نانوتکنولوژی؛ بررسی علمی اصول بنیادی، نوآوری‌های فناورانه و نقش آن در صنایع پیشرفته  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله نانوتکنولوژی؛ بررسی علمی اصول بنیادی، نوآوری‌های فناورانه و نقش آن در صنایع پیشرفته،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله نانوتکنولوژی؛ بررسی علمی اصول بنیادی، نوآوری‌های فناورانه و نقش آن در صنایع پیشرفته :

مقدمه
توصیف نانوتکنولوژی کار ساده و آسانی نیست ولی می‌توان به‌صورت کلی بدین‌صورت آن
را تعریف کرد: سروکار داشتن با ابزار و مواد که حداقل در یکی از ابعاد طول، عرض،
ارتفاع (ضخامت)کمتر از nm100 یا ۹ـ۱۰ × ۱۰۰ متر باشد. واقعیت آن است که در این
مقیاس بسیاری از قوانین فیزیک کلاسیک از درجه اعتبار ساقط می‌شود و ماهیت فیزیک
کوآنتمی محقق می گردد. علیرغم آنکه در سال‌های اخیر به نانوتکنولوژی توجه زیادی شده
اما نانوتکنولوژی یک علم نوظهور نیست بلکه مبحثی کاملاً متداول در بین محققان، رسانه‌های
خبری، جامعه سرمایه‌گذاری و ; می‌باشد و تنها در سال‌های اخیر توجه بیشتری به این واژه
شده است. هر چند برخی اظهارنظرها در مورد نانوتکنولوژی با مبالغه همراه است، اما
مبالغه نیست اگر بگوییم نانوتکنولوژی موجب تغییر ماهیت در بیشتر صنایع می‌شود.
نانوتکنولوژی توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم‌های جدید با در دست گرفتن کنترل در
سطوح مولکولی و اتمی و استفاده از خواصی است که در آن سطوح ظاهر می‌شود. از همین
تعریف ساده برمی‌آید که نانوتکنولوژی یک رشته نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشته‌ها
است. هنگامی‌که در سال ۱۹۵۹ ریچارد فاینمن گفت: “تا آنجائی که من می‌دانم قوانین
فیزیکی هیچ تناقضی با امکان آرایش اتم به اتم مواد ندارد. ما باید این مفهوم را که تأثیراتش
در مقیاسی میکروسکوپی به اثبات رسیده است در مقیاس مولکولی نیز به‌کار بریم. تولید
قطعات به جایی می‌رود که ما می‌خواهیم. البته با قرار دادن آنها در جایی که می‌خواهیم!”
نمی‌دانست که اولین سنگ بنای نانوتکنولوژی را پایه‌گذاری می‌کند . برای نانوتکنولوژی,
کاربردهایی را در حوزه‌های مختلف از غذا، دارو، تشخیص پزشکی، بیوتکنولوژی،
الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل‌و نقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوافضا و امنیت
ملی بر شمرده‌اند. کاربردهای وسیع این عرصه به همراه اثرات اجتماعی، سیاسی و حقوقی
آن، این فناوری را به عنوان یک زمینه فرارشته‌ای و فرابخشی مطرح نموده است. به
طوریکه به نظر می آید هر صنعتی که در امر سرمایه‌گذاری در نانوتکنولوژی کوتاهی کند،
خود را در معرض خطر قرار خواهد داد.

فصل اول

نانوتکنولوژی

:۱-۱ نانو تکنولوژی (Nanotechnology) چیست؟

“نانو تکنولوژی” در ترجمه لفظ به لفظ، به معنی تکنولوژی بسیار کوچک ( “نانو” به معنی بسیار بسیار کوچک، مقیاس۱۰ به توان ۹- بار کوچک تر) می باشد.

این تعریف نمی تواند معنی واژه Nanotechnology را به صورت کامل بیان نماید. زیرا از این ترجمه لفظ به لفظ چنین بر می آید که ما می توانیم چیز های بسیار بسیار کوچک در مقیاس ۱۰ به توان ۹- بسازیم. شاید “نانو تکنولوژی” اینکار را به راحتی میسر نماید، اما این تنها یک یکی از توانایی های نانو در عصر حاضر است. اگر معنی این کلمه را چنین برداشت کنیم، خواهیم دید که بسیاری از وسایل قبلا نیز در مقیاس بسار کوچک تر بدست بشر تولید شده بودند، اما نام این کار تکنولوژی نانو نیست. اینکه ما بخواهیم وسایلی بسازیم که مقیاس آنها نسبت به نمونه فعلی آنها میلیارد ها بار کوچک تر باشد، تنها یکی از ابعاد نانو تکنولوژی به شمار می رود. ( شکل۱-۱)

اما ترجمه علمی “نانو تکنولوژی” ، که در بین دانشمندان این فن آوری بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، دریچه های مرموز Nanotechnology را برای شما آشکارتر خواهد ساخت.
“Nanotechnology” تازه ترین فن آوری است که بشر به آن دست یافته، و در آن سعی می شود تا با استفاده از خواص مولکولی مواد موجود در طبیعت، وسایلی ساخته شود تا

مشکلات این وسایل را که در حال حاضر گریبان گیر بشر است مرتفع ساخته و همچنین کارایی آنها را نیز بالاتر ببرد. شاید یک مثال درک این موضوع را آسانتر نماید. در نظر بگیرید لباسی را که هر یک از ما به تن دارد کثیف می شود، باید شسته شود، نیاز به اتو کردن دارد، باید خنک باشد، یا اینکه گرم باشد، اصلا جالب تر اینکه لباس بتواند در هر فصل سال بنا به خصوصیات فصلی که آنرا می پوشیم گرم یا سرد باشد. آیا چنین لباسی وجود دارد؟ بله! با استفاده از فن آوری نوین نانو بشر قادر شده پارچه هایی را تولید نماید که هیچوقت کثیف نمی شوند، یعنی هیچ نوع آلودگی بر روی آنها نمی نشیند. جالب تر اینکه پارچه این لباس اگر چروک شود، فقط با یک بار تکان دادن، تمام چین و چروک های آن از بین می رود.

دانشمندان برای تولید این چنین پارچه هایی از تکنولوژی نانو استفاده نموده اند. این بدان معنی نیست که ما پارچه هایی در مقیاس بسیار کوچک تولید کرده ایم، بلکه به وسیله فن آوری نانو، تغییراتی در خواص مولکول های تشکیل دهنده این پارچه صورت پذیرفته است، که مولکولهای تشکیل دهنده این پارچه هیچگاه کثیف نمی شوند و در نتیجه پارچه ای که از این مولکولها تشکیل شده تمام خواص این مولکول ها را خواهد داشت.

امیدواریم تعریف Nanotechnology”” به خوبی بیان شده باشد. نانو تکنولوژی، فن آوری تغییر در خواص مولکولهای تشکیل دهنده مواد است و به همین دلیل مقیاس نانو بهترین تعریف برای این تکنولوژی می باشد. بشر سعی دارد تا با استفاده از نانو خواص مولکول ها را تغییر دهد تا وقتی جسمی از این مولکول ها درست شد تمام خواص این مولکول ها را در خود داشته باشد.

:۲-۱تاریخچه نانو

در طول تاریخ بشر از زمان یونان باستان، مردم و به‌خصوص دانشمندان آن دوره بر این باور بودند که مواد را می‌توان آنقدر به اجزاء کوچک تقسیم کرد تا به ذراتی رسید که خردناشدنی هستند و این ذرات بنیان مواد را تشکیل می‌دهند، شاید بتوان دموکریتوس فیلسوف یونانی را پدر فناوری و علوم نانو دانست چرا که در حدود ۴۰۰ سال قبل از میلاد مسیح او اولین کسی بود که واژه اتم را که به معنی تقسیم‌نشدنی در زبان یونانی است برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد.
با تحقیقات و آزمایش‌های بسیار، دانشمندان تاکنون ۱۰۸ نوع اتم و تعداد زیادی ایزوتوپ کشف کرده‌اند. آنها همچنین پی برده اند که اتم‌ها از ذرات کوچکتری مانند کوارک‌ها و لپتون‌ها تشکیل شده‌اند. با این حال این کشف‌ها در تاریخ پیدایش این فناوری پیچیده زیاد مهم نیست.

نقطه شروع و توسعه اولیه فناوری نانو به طور دقیق مشخص نیست. شاید بتوان گفت که اولین نانوتکنولوژیست‌ها شیشه‌گران قرون وسطایی بوده‌اند که از قالب‌های قدیمی(Medieal forges) برای شکل‌دادن شیشه‌هایشان استفاده می‌کرده‌اند. البته این شیشه‌گران نمی‌دانستند که چرا با اضافه‌کردن طلا به شیشه رنگ آن تغییر می‌کند. در آن زمان برای ساخت شیشه‌های کلیساهای قرون وسطایی از ذرات نانومتری طلا استفاده می‌‌شده است و با این کار شیشه‌های رنگی بسیار جذابی بدست می‌آمده است. این قبیل شیشه‌ها هم‌اکنون در بین شیشه‌های بسیار قدیمی یافت می‌شوند. رنگ به‌وجودآمده در این شیشه‌ها برپایه این حقیقت استوار است که مواد با ابعاد نانو دارای همان خواص مواد با ابعاد میکرو نمی‌باشند.

در واقع یافتن مثالهایی برای استفاده از نانو ذرات فلزی چندان سخت نیست.رنگدانه‌های تزیینی جام مشهور لیکرگوس در روم باستان ( قرن چهارم بعد از میلاد) نمونه‌ای از آنهاست. این جام هنوز در موزه بریتانیا قرار دارد و بسته به جهت نور تابیده به آن رنگهای متفاوتی دارد. نور انعکاس یافته از آن سبز است ولی اگر نوری از درون آن بتابد، به رنگ قرمز دیده می‌شود. آنالیز این شیشه حکایت از وجود مقادیر بسیار اندکی از بلورهای فلزی ریز۷۰۰ (nm) دارد ، که حاوی نقره و طلا با نسبت مولی تقریبا ۱۴ به ۱ است حضور این نانوبلورها باعث رنگ ویژه جام لیکرگوس گشته است.

در سال۱۹۵۹ ریچارد فاینمن مقاله‌ای را درباره قابلیت‌های فناوری نانو در آینده منتشر ساخت. باوجود موقعیت‌هایی که توسط بسیاری تا آن زمان کسب‌شده بود، ریچارد. پی. فاینمن را به عنوان پایه گذار این علم می‌شناسند. فاینمن که بعدها جایزه نوبل را در فیزیک دریافت کرد درآن سال در یک مهمانی شام که توسط انجمن فیزیک آمریکا برگزار شده بود، سخنرانی کرد و ایده فناوری نانو را برای عموم مردم آشکار ساخت.

عنوان سخنرانی وی «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» بود.
سخنرانی او شامل این مطلب بود که می‌توان تمام دایره‌المعارف بریتانیکا را بر روی یک سنجاق نگارش کرد.یعنی ابعاد آن به اندازه۲۵۰۰۰/۱ابعاد واقعیش کوچک می شود. او همچنین از دوتایی‌کردن اتم‌ها برای کاهش ابعاد کامپیوترها سخن گفت (در آن زمان ابعاد کامپیوترها بسیار بزرگتر از ابعاد کنونی بودند اما او احتمال می‌داد که ابعاد آنها را بتوان حتی از ابعاد کامپیوترهای کنونی نیز کوچکتر کرد. او همچنین در آن سخنرانی توسعه بیشتر فناوری نانو را پیش‌بینی نمود.

بعد از دهه نود که فن آوری اطلاعات هیاهوی بسیاری در جهان بپا نمود، در آغاز قرن بیست و یکم دانشمندان تمرکز خود را بر روی فن آوری نوینی معطوف کرده اند که به عقیده عده ای نه تنها قسمتی از آینده بشری می باشد، بلکه این فن آوری تمامی آینده بشر را متحول خواهد ساخت. نانو تکنولوژی دارای سابقه زیادی نمی باشد. این موضوع برای اولین بار حدود ۴۰ سال پیش مطرح شد.

در سال ۱۹۵۹ Richard Feynman‌ دانشمند کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل مطرح نمود که اگر دانشمندان ترانزیستور ها را ساخته اند، ما با علم اتمی می توانیم همین ترانزیستور ها را با مقیاس بسیار کوچک بسازیم. او قصد داشت تا با قرار دادن اتم ها در کنار یکدیگر کوچکترین مصنوعات بشری را بسازد.

همانطور که گفته شد نظریه کار بر روی سیستم ها در سطح نانو برای اولین بار توسط Feynman استاد کوانتم بیان گردید. بعدها یک دانشجو رشته کامپیوتر برای انجام پروژه فارغ التحصیلی خود، دانشمند بزرگ هوش مصنوعی دکتر Minsky که پدر علم هوش مصنوعی نیز شناخته می شود را به عنوان استاد راهنمای پروژه فارغ التحصیلی خود برگزید. این دانشجو آقای Eric Drexler نام داشت.Drexler که علاقه زیادی به نظریه های Feynman‌ (‌ساخت سیستم ها در ابعاد نانو)‌ داشت، سعی در شکوفایی این فرضیا ت نمود. وی بعد از اخذ درجه

استادی علوم کامپیوتر، با جمع آوری جوانان جویا و کوشا، نظریه نانو تکنولوژی را بنا نهاد. اولین مقاله وی در زمینه نانو تکنولوژی در سال ۱۹۸۱ و با موضوع نانو تکنولوژی مولکولی به چاپ رسید. Drexler‌ اولین کس بود که در سال ۱۹۹۱ از دانشگاه MIT‌ مدرک دکتری نانو تکنولوژی را دریافت نمود. وی هم اکنون رئیس انیستیتو Foresight و Research Fellow می باشد.
بعدها کشورهای توسعه یافته، برنامه ریزی های گسترده ای را برای فعالیت های تحقیقاتی و صنعتی در زمینه نانو تکنولوژی تدوین نموده اند. به روشنی می توان دید که آینده بشر در اختیار نانو تکنولوژی می باشد.

:۳-۱مشاهیر در حیطه توسعه فناوری نانو

ریچارد. پی. فاینمن (Richard. P. Feynman )
ریچارد. پی. فاینمن فیزیکدان آمریکایی و استاد فیزیک انستیتو کالتک در سال۱۹۵۹ مقاله‌ای را درباره قابلیت‌های فناوری نانو در آینده منتشر ساخت. باوجود موقعیت‌هایی که توسط بسیاری تا آن زمان کسب‌شده بود، ریچارد. ریچارد. پی. فاینمن را به عنوان پایه گذار این علم می‌شناسند. . فاینمن که بعدها در سال ۱۹۶۵جایزه نوبل را در فیزیک دریافت کرد در یک مهمانی شام که توسط انجمن فیزیک آمریکا برگزار شده بود، سخنرانی کرد و ایده فناوری نانو برای عموم مردم آشکار ساخت .

ریچارد ارت اسمالی (Richard Errett Smalley)
ریچارد ارت اسمالی استاد شیمی دانشگاه رایس در هوستون ایالت تگزاس ایالات متحده می باشد ایشان به همراه دو نفر دیگر از همکارانش بنامهای روبرت کورل استاد شیمی دانشگاه رایس و هارولد کروتو استاد دانشگاه ساسکس موفق به کسب جایزه نوبل شیمی در سال ۱۹۹۶ برای کشف فلورین شدند. ایشان هم اکنون بر روی نانو لوله های کربنی مشغول کار است و به عنوان یک فرد خبره بر روی ایده نانو تکنولوژی مولکولی مطرح می باشد.

روبرت ای فریتاس (Robert A.Freitas Jr)
روبرت ای فریتاس مدیر تحقیقات موسسه ساخت مولکولی است. وی در رشته‌های فیزیک، روانشناسی و حقوق تحصیل کرده است و بیش از ۱۵۰ مقاله‌ فنی و عمومی با موضوعات مختلف علمی، مهندسی و حقوقی نوشته است. ایشان نویسنده کتب مختلفی است . یکی از این کتابهاکه تحت عنوان نانو پزشکی منتشر شده است درباره قابلیت‌های نانوفناوری مولکولی و نانوروبات‌های پزشکی در کاربردهای پزشکی و دارویی است.

رالف مرکل (Ralph Merkle)
رالف سی مرکل یکی از پیشگامان در عرصه طراحی و بازگشایی کلیدهای رمز نویس عمومی است . با این حال الان می‌توان وی را به عنوان یک محقق و یک سخنران در
عرصه فناوری نانو و علم کریونیک (cryonics) بر شمرد. ایشان جزو محققین و طرفداران بنیادی است که افراد بیمار لاعلاج را برای درمان در زمان مناسب منجمد میکند، می باشد. ایشان معتقد است فناوری نانو پتانسیل بسیار زیادی برای درمان بیماری های صعب العلاج دارد. از این رو ایشان فعالیتهای خود را در زمینه کاربردهای این فناوری در پزشکی متمرکز نموده است.

کی اریک درکسلر(K.Eric Drixler)
کی. اریک درکسلر دانشمند و نویسنده مشهوری است که نسبت به سایر دانشمندان علوم و فناوری نانو فعالیت‌های موثر بیشتری در جهت افزایش سطح آگاهی و دانش عمومی در این زمینه انجام داده است. او که هم‌اکنون رئیس پژوهشگاه فورسایت می‌باشد،‌ سخنرانی‌های زیادی در زمینه فناوری‌نانو انجام داده و سه کتاب مهم در این زمینه نوشته است.

فصل دوم
فناوری نانو
۲-۱: نانو یک علم است یا تکنولوژی؟

همانطور که در تعریف نانو بیان کردیم، نانو تکنولوژیی است که به وسیله آن ما در خواص مولکولهای تشکیل دهنده مواد تغییر ایجاد می نماییم تا بتوانیم از این مواد بهتر استفاده کنیم.

در نگاه اول اینطور به نظر می رسد که نانو یک علم باشد، اینکه ما در خواص مولکولی مواد تغییرات ایجاد می نماییم ما را بر این میدارد تا نانو را به عنوان یک علم نوین در کنار علوم دیگر، همچون علم شیمی بپذیریم. اما آیا این نظریه درست است که نانو یک علم نوین می باشد که در قرن بیست و یکم موجب پیشرفت بسیار سریع بشر در شناخت اسرار هستی شده است؟
شاید در چند سال گذشته این مطلب را شنیده باشید که هنر مندان عصر جدید بر این عقیده اند که دوره خلق آثار تازه به پایان رسیده است و باید با نگاهی مجدد به آثار هنری که دیگر هنرمندان خلق نموده اند، هنر ایشان را از زاویه ای دیگر به مردم نشان داد. فکر می کنم شما نیز برخی از این آثار هنری مدرن را که بسیار عجیب هم به نظر می رسند مشاهده کرده باشید. دانشمندان نیز به تازگی بر این باورند که دوره کشف علوم جدید به پایان رسیده است.
شاید موقع آن فرا رسیده، تا از زاویه ای دیگر به علوم مختلف نگاه کنیم. آنها معتقدند ما می توانیم با تغییر در خواص مولکولی مواد کاراییشان را بهبود دهیم. به همین دلیل از نانو بعنوان یک تکنولوژی و یا یک فن آوری نوین نام برده می شود، نه علمی که تازه بشر آنرا کشف کرده است. نانو تکنولوژی با نگاهی مجدد به وسایل، سیستم ها و موادی که تاکنون ساخته شده اند، سعی در برطرف کردن عیوب آنها دارد.

با توجه به مطالب بالا می توان گفت که نانو تکنولوژی مهمترین دغدغه بشر در قرن بیست و یکم خواهد بود. نانو تکنولوژی نگاهی تازه به علوم از زوایای مرموز طبیعت می باشد. این نگاه تازه به جهان هستی، تمدن بشر را متحول خواهد ساخت به طوریکه شاید بتوان
“راه هزار ساله را یک شبه پیمود”.

(شکل۲-۱)
۲-۲: فناوری نانو چیست؟

فناوری‌نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. معمولاً منظور از مقیاس نانوابعادی در حدود ۱nm تا ۱۰۰nm می‌باشد.(۱ نانومتر یک میلیاردیم متر است.(
اولین جرقه فناوری نانو (البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال ۱۹۵۹ زده شد. در این سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقیم دستکاری کنیم.
واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال ۱۹۷۴ بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می‌باشد، به کار برد. در سال ۱۹۸۶ این واژه توسط کی اریک درکسلر در کتابی تحت عنوان : «موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری‌نانو»بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق‌تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان «نانوسیستم‌ها ماشین‌های مولکولی چگونگی ساخت ومحاسبات آن توسعه داد.

۲-۲-۱: تعریف فناوری نانو از منابع مختلف

یک نانومتر یک هزارم میکرون است و اگر بخواهیم احساس فیزیکی نسبت به آن داشته باشیم می‌توان گفت که یک نانومتر ۸۰۰۰۰/۱قطر موی انسان می‌باشد اما این تعریف مقیاس نانو، نمی تواند مقایسه درستی باشد چرا که ضخامت موی انسان با توجه خصوصیات فردی هرانسان از چند ده میکرومتر تا چند صدمیکرومتر متغیر می‌باشد.
بنابراین نیاز به یک استاندارد برای بیان مفهوم مقیاس نانو وجود دارد. با ایجاد ارتباط میان اندازه اتم‌ها و مقیاس نانو می‌توان یک نانومتر را راحت‌ترتصورکرد. یک نانومتر برابر قطر ۱۰ اتم هیدروژن و یا ۵ اتم سیلسیم می‌باشد. درک این موضوع برای افراد معمولی نیز راحت‌تر می‌باشد. علی‌رغم اینکه درک اندازه یک اتم برای افراد غیرعلمی ساده نمی‌باشد، با اینحال اندازه دقیق اتم برای فهماندن این مقیاس زیاد اهمیت ندارد. چیزی که با این تشابه مشخص می‌شود، این است که نانوفناوری عبارت است از:
دستکاری کوچکترین اجزاء ماده یا اتم‌ها
۱ Merriam-Webster’s Collegiate Dictionary
۲. Engines of Creation
۳. The About.com
۴. Webopedia’s definition of nanotechnology
۵. Whatisit.com
۶. NNI)nano.gov)

Merriam-Webster’s Collegiate Dictionary
nano•tech•nol•o•gy
Pronunciation: “na-nO-tek-‘n-l&-jE
Function: noun
Date: 1987

: the art of manipulating materials on an atomic or molecular scale especially to build microscopic devices (as robots).
فناوری نانو عبارت است از هنر دستکاری مواد در مقیاس اتمی یا مولکولی و به خصوص ساخت قطعات و لوازم میکروسکوپی (مانند روبات‌های میکروسکپی)
Engines of Creation Glossary

Nanotechnology – technology based on the manipulation of individual atoms and molecules to build structures to complex, atomic specifications.
فناری نانو فناوری است که بر پایه دستکاری تک‌تک اتم‌ها و مولکول‌ها استوار است بدین منظور که بتوان ساختاری پیچیده را با خصوصیات اتمی تولید کرد.
The About.com definition at the physics portal:

Nanotechnology Definition: The development and use of devices that have a size of only a few nanometres. Research has been carried out into very small components, which depend on electronic effects and may involve movement of a countable number of electrons in their action. Such devices would act faster than larger components. Considerable interest has been shown in the production of structures on a molecular level by suitable sequences of chemical reactions. It is also possible to manipulate individual atoms on surfaces using a variant of the atomic force microscope.

تعریف فناوری نانو: توسعه و استفاده از ادوات و قطعاتی که اندازه آنها تنها چند نانومتر است. تحقیق بر روی قطعات و ادوات بسیار کوچک که خواصشان به خواص الکترونیکی می‌کنند. مسأله قابل توجه این است که می‌توان چنین ساختارهای در ابعاد مولکولی را به کمک انتخاب مناسب مراحل واکنش‌های شیمیایی تولید کرد. همچنین می‌توان چنین ساختارهایی را از طریق دستکاری اتم‌ها روی سطح به وسیله میکروسکوپ‌های نیروی اتمی بدست آورد.

Webopedia’s definition of nanotechnology A field of science whose goal is to control individual atoms and molecules to create computer chips and other devices that are thousands of times smaller than current technologies permit. Current manufacturing processes use lithography to imprint circuits on semiconductor materials. While lithography has improved dramatically over the last two decades — to the point where some manufacturing plants can produce circuits smaller than one micron (1,000 nanometers) — it still deals with aggregates of millions of atoms. It is widely believed that lithography is quickly approaching its physical limits. To

continue reducing the size of semiconductors, new technologies that juggle individual atoms will be necessary. This is the realm of nanotechnology.Although research in this field dates back to Richard P. Feynman’s classic talk in 1959, the term nanotechnology was first coined by K. Eric Drexler in 1986 in the book Engines of Creation.In the popular press, the term nanotechnology is sometimes used to refer to any sub-micron process, including lithography. Because of this, many scientists are beginning to use the term molecular nanotechnology when talking about true nanotechnology at the molecular level.

شاخه ای از علوم که هدف نهایی آن کنترل بر روی تک‌تک اتم‌ها و مولکول‌ها می‌باشد تا بتوان به کمک آن تراشه‌های کامپیوتری و سایر ادواتی تولید کرد که هزاران بار کوچکتر از ادوات فعلی باشند که فناوری امروز امکان ساخت آنها را برای ما فراهم آورده است. در فناوری فعلی تولید مدارات نیمه هادی از روش لیتوگرافی برای ایجاد طرح مدار بر روی مواد نیمه هادی استفاده می‌شود. پیشرفت شگرفی که در لیتوگرافی طی ۲ دهه اخیر رخ داده است به ما این امکان را می‌دهد که با بهره‌گیری از دستگاه‌های جدید بتوانیم مداراتی کوچکتر از ۱ میکرون (۱۰۰۰ نانومتر) را تولید کنیم. البته باید توجه داشت که این مدارات هنوز از میلیون‌ها اتم تشکیل شده‌اند. بیشتر دانشمندان بر این باور هستند که لیتوگرافی به مرزهای

محدودکننده فیزیکی خود نزدیک شده است. بنابر این برای کوچکتر کردن اندازه نیمه‌هادی‌ها می‌بایست از فناوری‌های جدیدی که می‌توانند تک‌تک اتم‌ها را سازماندهی کنند، استفاده کرد و طبعاً چنین فناوری جزء محدوده فناوری نانو محسوب می‌شود. اگر چه تحقیق در زمینه فناوری نانو به زمانی باز می‌گردد که ریچاردپی فاینمن به هر فرآیند کوچکتر از اندازه‌های میکرون اطلاق می‌گردد که می‌تواند فرآیند لیتوگرافی را نیز شامل شود. به خاطر همین بسیاری از دانشمندان هنگامی که می‌خواهند درباره فناوری نانو به معنی واقعی و علمی کلمه صحبت کنند از آن به عنوان فناوری نانومولکولی یاد می‌کنند که به معنی فناوری نانو در ابعاد مولکولی می‌باشد.

Whatisit.com definition: Nanotechnology, or, as it is sometimes called, molecular manufacturing, is a branch of engineering that deals with the design and manufacture of extremely small electronic circuits and mechanical devices built at the molecular level of matter. The Institute of Nanotechnology in the U.K. expresses it as “science and technology where dimensions and tolerances in the range of 0.1 nanometer (nm) to 100 nm play a critical role.” Nanotechnology is often discussed together with micro-electromechanical systems (MEMS), a subject that usually includes nanotechnology but may also include technologies higher than the molecular level. (click the link for entire definition)

فناوری نانو که گاه به آن فناوری ساخت مولکولی نیز گفته می‌شود، شاخه‌ای از مهندسی است که با طراحی و ساخت مدارات الکترونیکی و اداوات مکانیکی بسیار کوچک (در ابعاد مولکولی) سر و کار دارد. پژوهشگاه فناوری نانو انگلستان تعریف فناوری نانو را بدین گونه بیان می‌کند: قلمروی از علم و فناوری که به ابعاد و تلورانس‌های ۱/۰ تا ۱۰۰ نانو مترمی‌پردازد در جایی که این ابعاد و یا تلورانس‌ها بتوانند نقش مهمی در خواص قطعه ایفاء کنند. بحث فناوری نانو اغلب مشابه بحث سیستم‌های میکرو مکانیکی- الکترونیکی می‌باشد(MEMS) . در واقع فناوری نانو زیر مجموعه MEMS است و MEMS به فناوری‌های بزرگتر از ابعاد مولکولی (ابعاد نانو) نیز می‌پردازد.

NNI definition
National Nanotechnology Initiative (nano.gov)

What is Nanotechnology
While many definitions for nanotechnology exist, the NNI calls it “nanotechnology” only if it involves all of the following:

۱ Research and technology development at the atomic, molecular or macromolecular levels, in the length scale of approximately 1 – 100 nanometer range.
۲. Creating and using structures, devices and systems that have novel properties and functions because of their small and/or intermediate size.
۳. Ability to control or manipulate on the atomic scale.
نانوتکنولوژی چیست ؟

در حالی که تعاریف زیادی برای فناوری نانو وجود دارد، NNI تعریفی را برای فناوری نانو ارائه می دهد که در برگیرنده هر سه تعریف ذیل باشد.
۱- توسعه فناوری و تحقیقات در سطوح اتمی ، مولکولی و یا ماکرومولکولی در مقیاس اندازه ای ۱ تا ۱۰۰ نانومتر.
۲- خلق و استفاده از ساختارها و ابزار و سیستمهایی که به خاطر اندازه کوچک یا حد میانه آنها، خواص و عملکرد نوینی دارند .
۳- توانایی کنترل یا دستکاری در سطوح اتمی .

۲-۳: کاربردهای فناوری نانو
در حقیقت کاربرد فناوری نانو از کاربرد عناصر پایه نشأت می‌گیرد. هر کدام از این عناصر پایه، ویژگی‌های خاصی دارند که استفاده از آنها در زمینه‌های مختلف، موجب ایجاد خواص جالبی می‌گردد. مثلاً از جمله کاربردهای نانوذرات می‌توان به دارورسانی هدفمند و ساده، بانداژهای بی‌نیاز از تجدید، شناسایی زود هنگام و بی‌ضرر سلول‌های سرطانی، و تجزیه آلاینده‌های محیط زیست اشاره کرد. همچنین نانولوله‌های کربنی دارای کاربردهای متنوعی می‌باشند که موارد زیر را می‌توان ذکر کرد:
• تصویر برداری زیستی دقیق
• حسگرهای شیمیایی و زیستی قابل اطمینان و دارای عمر طولانی
• شناسایی و جداسازی کاملاً اختصاصی DNA
• ژن‌درمانی که از طریق انتقال ژن به درون سلول توسط نانولوله‌ها صورت می‌پذیرد.
• از بین بردن باکتری‌ها
اینها تنها مواردی از کاربردهای بسیار زیادی هستند که برای عناصر پایه قابل تصور می‌باشند. کاربرد این عناصر پایه در صنایع مختلف، در درخت دیگری به نام «درخت صنعت» آورده شده است که با مراجعه به گروه مطالعاتی آینده‌اندیشی، بخش درخت صنعت، می‌توانید آن را مشاهده کنید.
در نهایت «درخت فناوری نانو» معرفی می‌گردد که فناوری نانو را به شکل یک زنجیره از رویکرد ساخت عناصر پایه تا کاربرد آنها، در یک درخت چهار سطحی نمایش می‌دهد. با مراجعه به گروه مطالعاتی آینده‌اندیشی، بخش درخت فناوری، می‌توانید آن را مشاهده کنید.

۲-۴:عناصر پایه در فناوری نانو
تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست؛ بلکه زمانی که اندازه مواد دراین مقیاس قرار می‌گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام، مقاومت خوردگی و ; تغییر می‌یابد. در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با (شکل۲-۲)
فناوری‌های دیگر به صورت قابل ارزیابی بیان نماییم، می‌توانیم وجود “عناصر پایه” را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانومقیاسی هستند که خواص آنها در حالت نانومقیاس با خواص‌شان در مقیاس بزرگتر فرق می‌کند.
اولین و مهمترین عنصر پایه، نانوذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتی با ابعاد نانومتری در هر سه بعد می‌باشد. نانوذرات می‌توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سرامیکی، ; .

دومین عنصر پایه، نانوکپسول است. همان طوری که از اسم آن مشخص است، کپسول‌های هستند که قطر نانومتری دارند و می‌توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد. سال‌هاست که نانوکپسول‌ها در طبیعت تولید می‌شوند؛ مولکول‌های موسوم به فسفولیپیدها که یک سر آنها آبگریز و سر دیگر آنها آبدوست است، وقتی در محیط آبی قرار می‌گیرند، خود به خود کپسول‌هایی را تشکیل می‌دهند که قسمت‌های آبگریز مولکول در درون آنها واقع می‌شود و از تماس با آب محافظت می‌شود. حالت برعکس نیز قابل تصور است.

(شکل۲-۳:نانوکپسول)

عنصر پایه بعدی نانولوله کربنی است. این عنصر پایه در سال ۱۹۹۱ در شرکت NEC کشف شدند و در حقیقت لوله‌هایی از گرافیت می‌باشند. اگر صفحات گرافیت را پیچیده و به شکل لوله در بیاوریم، به نانولوله‌های کربنی می‌رسیم. این نانولوله‌ها دارای اشکال و اندازه‌های مختلفی هستند و می‌توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند. این لوله‌ها خواص بسیار جالبی دارند که منجر به ایجاد کاربردهای جالب توجهی از آنها می‌شود.

(شکل۲-۴:نانولوله کربنی)

۲-۵: برخی از رویدادهای مهم تاریخی در شکل گیری فناوری و علوم نانو

تاریخ رویدادهای مهم در زمینه فناوری نانو
۱۸۵۷ مایکل فارادی محلول کلوئیدی طلا را کشف کرد

۱۹۰۵ تشریح رفتار محلول‌های کلوئیدی توسط آلبرت انیشتین
۱۹۳۲ ایجاد لایه‌های اتمی به ضخامت یک مولکول توسط لنگمویر (Langmuir)

۱۹۵۹ فاینمن ایده ” فضای زیاد در سطوح پایین ” را برای کار با مواد در مقیاس نانو مطرح کرد
۱۹۷۴ برای اولین بار واژه فناوری نانو توسط نوریو تانیگوچی بر زبانها جاری شد
۱۹۸۱ IBM دستگاهی اختراع کرد که به کمک آن می‌توان اتم‌ها را تک تک جا‌به‌جا کرد.
۱۹۸۵ کشف ساختار جدیدی از کربن C60

۱۹۹۰ شرکت IBM توانایی کنترل نحوه قرارگیری اتم‌ها را نمایش گذاشت
۱۹۹۱ کشف نانو لوله‌های کربنی
۱۹۹۳ تولید اولین نقاط کوانتومی با کیفیت بالا
۱۹۹۷ ساخت اولین نانو ترانزیستور
۲۰۰۰ ساخت اولین موتور DNA

۲۰۰۱ ساخت یک مدل آزمایشگاهی سلول سوخت با استفاده از نانو لوله
۲۰۰۲ شلوارهای ضدلک به بازار آمد
۲۰۰۳ تولید نمونه‌های آزمایشگاهی نانوسلول‌های خورشیدی
۲۰۰۴ تحقیق و توسعه برای پیشرفت در عرصه فناوری‌نانو ادامه دارد
(جدول۲-۱: رویدادهای مهم تاریخی در شکل گیری علوم نانو)

فصل سوم
نانوتکنولوژی و جهان

۳-۱: جامعه چه تصوری از فناوری نانو دارد؟

در مطالعه‌ای که طی دو سال گذشته در آمریکا صورت گرفت، نظرات حدود ۲۰۰۰ بزرگسال وکودک، بررسی و این نتیجه حاصل شد که هر ‏چند کلمات نانو و فناوری‌نانو در جامعه علمی به وفور یافت می‌شود امّا عموم مردم هنوز نسبت به این کلمات و معنای آنها ناآگاه هستند. وقتی ‏پرسیده می‌شود، کوچک‌ترین چیزی که می‌توانید ببینید چیست؟ همه، به طور قابل توجهی به اشیاء ماکروسکوپی اشاره و اغلب چیزی در محیط ‏اطرافشان را انتخاب می‌کنند. در این گزارش، نتایج آماری این بررسی و توزیع پاسخ ها در رده های سنی مختلف ارائه شده است. ‏

کوچک‌ترین چیزی که می‌توانید تصور کنید چیست؟
پاسخ این سؤال برای دانشمندان واضح و روشن است؛ اما پاسخ خیلی از افراد جامعه، یک شیء قابل دیدن است. این سؤال چالش درک عمومی از فناوری‌نانو را نشان می‌دهد.
در مطالعه‌ای که طی دو سال گذشته در آمریکا صورت گرفت، نظرات حدود ۲۰۰۰ بزرگسال وکودک، بررسی و این نتیجه حاصل شد که هر چند کلمات نانو و فناوری‌نانو در جامعه علمی به وفور یافت می‌شود امّا عموم مردم هنوز نسبت به این کلمات و معنای آنها ناآگاه هستند. وقتی پرسیده می‌شود، کوچک‌ترین چیزی که می‌توانید ببینید چیست؟ همه، به طور قابل توجهی به اشیاء ماکروسکوپی اشاره و اغلب چیزی در محیط اطرافشان را انتخاب می‌کنند.

یکی از مجریان این مطالعه می‌گوید: ”ما دریافتیم که دنیای واقعی و خیالی کودکان تا ۱۰ سالگی یکسان است. یعنی کوچک‌ترین چیزی که آنها می‌توانند ببینند، همان چیزی است که می‌توانند به آن فکر کنند. با شروع سن ۱۱سالگی، درصد بیشتری (۵۲ درصد) از کودکان به بیان اشیای ذره بینی به عنوان کوچکترین چیزی که می‌توانند به آن فکر کنند می‌پردازند. درک بیشتر درباره مقیاس‌های اتمی و مولکولی در ۱۴ تا ۱۷ سالگی پدیدار می‌شود. در بررسی‌های ما بیش از ۴۰ درصد این فاصله سنی جواب‌هایی غیر طبیعی‌ می‌دهند که بیانگر اطلاعاتی از دنیای مقیاس نانو است؛ مانند: اتم، پروتون و نوترون که دنیای مقیاس نانو را منعکس می‌کنند. این مطلب تعجب‌آور نیست چرا که حالت‌های ماده و ساختمان مولکول و اتم به صورت کلی در برنامه درسی کلاس‌های اول تا سوم راهنمایی گنجانده شده است.

بزرگسالان هم تقریباً همان پاسخ‌های کودکان را دادند، بجز افراد ۱۸ تا ۲۲ ساله، که بیشترین درصد (بیش از ۵۰ درصد) از اشیاء در اندازه‌های نانو را برشمردند. این روند می‌تواند نتیجه فراگیری ماهیت دقیق مواد در دوران دبیرستان و دانشگاه باشد.“

این مطالعه در ادامه به بررسی میزان آگاهی افراد درباره کلمات نانو و فناوری‌نانو پرداخته است. واژه نانو برای حدود ۶۰ درصد از افراد ۱۴ تا ۵۹ ساله بیشتر شناخته شده و برای کودکان زیر ۱۴ سال و افراد بالای ۶۰ سال کمتر آشنا بود.

واژه نانو برای اغلب مردم شناخته شده‌تر از فناوری‌نانو است، که احتمالاً در رسانه‌های عمومی یا در استقبال از محصولاتی مانند iPodnano یا Eddie Bauers nano pants با آن برخورد داشته‌اند.
این محصولات می‌توانند به بالا بردن آگاهی کمک کنند، اما تأثیر ناچیزی در افزایش درک پایه‌ای و اساسی از نانو دارند. یک نوجوان به ما گفت که فناوری‌نانوساختن iPod است و دیگری اظهار داشت که آن درiPod من است! ولی هیچ کدام نتوانستند درباره وابستگی iPod و نانو توضیح دهند.

افراد ۱۴ تا ۲۸ ساله بیشترین آشنایی را با کلمه فناوری‌نانو داشتند. این افراد می‌توانستند توضیح صحیحی در این باره بدهند. پاسخ افراد ۲۹ ساله و بزرگ‌تر متنوع بود. اکثریت (۹۰ درصد) واژه فناوری‌نانو را نمی‌شناختند و کسانی که پاسخ صحیح و یا حدوداً صحیح می‌دادند بیان می‌‌کردند ‌که علاقه فراوانی به مطالعه در این زمینه دارند، علوم را بسیار دوست دارند، و یا از سرمایه‌گذاران می‌باشند. تنها یک درصد می‌توانستند کلمات نانو و فناوری‌نانو را به درستی تعریف نمایند و پاسخ‌های تقریباً صحیح هم بسیارکم بود. خیلی از افراد فکر می‌کردند که نانو یک کلمه مخفف، یک لفظ اسپانیایی و یا واژه‌ای برای مادر بزرگ‌هاست! فناوری‌نانو همچنین به عنوان ساختن مواد کوچک و فناوری رایانه‌ای تصور می‌شد. افراد زیادی از این واژه به عنوان یک کلمه مناسب برای روبات، نانوبوت (روباتی در اندازه نانو) و یا یک دوربین بسیار کوچک که به داخل بدن می‌رود، یاد می‌کردند. در واقع بسیاری از کسانی که واژه فناوری‌نانو را شنیده‌اند، اما نمی‌توانند معنای آن را بیان کنند اطلاعاتشان را از رسانه‌های عمومی به دست آورده‌اند.

روشن است که با کمبود اطلاعات و درک نسبت به فناوری‌نانو روبه‌رو هستیم. هر چند بخش اندکی از بزرگسالان به‌طور تقریبی با فناوری‌نانو آشنا بودند، اما هنوز راه زیادی تا شناخته شدن آن باقی است. فهمیدن تأثیر بالقوه این فناوری بر جامعه، برای توسعه و پیشرفت منابعی که به درک عمومی از فناوری‌نانو کمک می‌کنند، بسیار حائز اهمیت است. در این صورت است که اجتماع می‌تواند قضاوت آگاهانه‌ای از پیشرفت این فناوری داشته باشد.

در Main Street Science (که برنامه‌ای برای آموزش علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات به دانش‌آموزان دبیرستان است) یک موزه نمایشی سیار به نام بسیار کوچک‌تر از تصور؛ تمرکز بر فناوری‌نانو (Too Small to (See: Zoom Into Nanotechnology در حال ایجاد است. این موزه در جست‌وجوی مبانی فناوری‌نانو است و عموم مردم را به یادگیری بیشتر درباره چگونگی گسترش و کاربردهای بالقوه آن تشویق می‌کند. از میان جست‌وجوهای انجام شده، موضوعات با محبوبیت ویژه در عموم مردم، شامل تأثیر فناوری برگسترش داروهای جدید، توانا ساختن فناوری رایانه، درمان سرطان و بیماری‌های دیگر مشخص شد.

در شکاف بین علم و اجتماع، توان بالقوه‌ای برای جذب جامعه نهفته است. می‌توان در این فرصت، سرمایه‌گذاری کرد و کالاهای آموزشی، برنامه‌ها و منابع دیگر را فراهم‌آورد تا به فهم و درک عموم از این فناوری و منافع بالقوه و خطرات آن کمک کرد.

جامعه و فناوری‌نانو؛ درک عامه مردم از فناوری‌های نوظهور چگونه است؟
این گزارش به یافته‌های یک مطالعه تلفنی برای سنجش آگاهی و نگرش مردم آمریکا در مورد فناوری‌نانو می‌پردازد. این آمارگیری نحوه تصمیم‌گیری مردم درباره فناوری‌های نوظهور را نشان می‌دهد. در حقیقت داده‌ها نشان می‌دهد که در حال حاضر میان‌برهای ذهنی و شناختی، که معمولاً از طریق رسانه‌های گروهی ایجاد می‌شوند، عامل مهم و مؤثر در نوع نگرش مردم درباره فناوری‌نانو، خطرات و فواید، همچنین میزان حمایت جامعه از بودجه آینده تحقیقات در این حوزه است.

۱) مبانی علمی مطالعه
بُعد اجتماعی فناوری‌نانو از زمان برپایی برنامه پیشگامی ملی فناوری‌نانو مورد توجه بوده است. در میان توده تفکرات و نظرات، گروهی از مفسران، پذیرش اجتماعی را به عنوان موردی بحرانی برای پیشرفت‌های آتی این علم معرفی کرده اند (Roco&Bainbridge, 2001) ، جالب آن که پذیرش مردم و درک عمومی از فناوری‌نانو به عنوان یک موضوع علمی نوظهور، در گذشته نیز مطرح بوده است (Roco,2003)؛ اما محققان علوم طبیعی و اجتماعی به تازگی شروع به بررسی اهمیت شناخت کامل جامعه از فناوری‌نانو کرده‌اند. در حقیقت بسیاری از تحقیقات پیشین بیشتر بر روی رسانه‌ها یا آگاهی از خطرات و فواید فناوری‌نانو متمرکز بوده و کمتر به بررسی تأثیرات پیچیده بسیاری از این عوامل بر نگرش جامعه در حوزه فناوری‌نانو و بودجه آن نظر دارد.
به دلیل پایین بودن سطح آگاهی جامعه از مباحث مرتبط با علوم نانو، ارزیابی اصولی درباره نوع برخورد جامعه با این فناوری‌ و سوابق آن ممکن نیست. در طول دهه‌ها تحقیقاتی درباره نگرش جامعه مورد بحث بوده؛ امّا این سؤال مطرح است که چگونه می‌توان درباره نگاه جامعه‌ای که به طورگسترده‌ در مورد موضوع موردنظر ناآگاه است، سنجش اصولی داشت. این مشکل نه تنها درباره موضوعات علمی بلکه در مورد بیشتر مباحث و مسائل مرتبط با سیاست و وقایع جاری وجود دارد.
مهم‌تر آن که، تمرکز فقط بر روی دانش علمی در زمان سنجش نگاه جامعه درباره فناوری‌نانو، ما را به سمت درکی محدود و غیرواقعی از نظرات و عقاید مردم درباره این علم نوظهور سوق می‌دهد.

۱-۱) مدل دانش علمی در مقابل مدل شناختی مایزر
با تصدیق کمبودهای موجود در مدل‌های منحصراً شناختی در پردازش اطلاعات، تحقیقات روانشناسی اجتماعی
(Fiske & Taylor, 1991) و علـــــــــوم سیاسی (Poplcin , 1999) نشان می‌دهد که مردم در مدل شناختی مایزر (Cognitive Miser model)، کسانی هستند که اطلا عات کم یا زیادی درباره موضوعی که فکر می‌کنند تصمیم‌گیری در مورد آن مهم است جمع‌آوری می‌کنند، و در بیشتر موارد با اطلاعات کم و ناکافی تصمیم‌گیری خواهند کرد (kunreuthor 2001) . در مقابل، مدل‌های دانش علمی قدیمی‌تری موجود است که در آنها اکثراً کمبود اطلاعات یک شکل تلقی می شود(Bauer & School, 1993, Miller, 1998). اما مدل شناختی مایزر فرض می‌کند که تصمیم‌گیری مبتنی بر کمبود دانش یا اطلاعات نه تنها بخشی از طبیعت بشر است، بلکه شاید حس منطقی را هم به وجود آورد

(Fiske & Taylor, 1991) . پاپ‌کین (Popkin) در سال ۱۹۹۴ وضع مشابه‌ای را با واژه عقلانیت اطلاعات اندک شرح می‌دهد. او توضیح می‌دهد که شهروندان، مصرف کنندگان عام بوده و تلاش‌های سرمایه‌گذاری وقتی نتیجه می‌دهد که این مصرف‌کنندگان نتیجه نهایی مقعولی را ببینند. برای موضوعاتی مانند فناوری‌نانو که درک عمیقآن نیاز به تلاش‌های مهمی در بخش شهروندان عادی دارد، نتیجه مطلوب، با آگاهی دادن درباره خط‌مشی نظرات و سیاست‌ها واقعاً کافی نخواهد بود. در نتیجه حس عالی برای شهروندان وقتی به وجود می‌آید که به نظرات افراد نظارت ‌کننده، گروه‌های موردعلاقه و تصورات رسانه‌ها درباره یک موضوع خاص اعتماد کنند.

به هر حال، آنچه ما به عنوان مدل شناختی مایزر برای پردازش اطلاعات مطرح کردیم مبتنی بر دو فرضیه مهم است. اول آنکه مردم برای تصمیم‌گیری درباره موضوعاتی همچون فناوری‌ها یا کشف‌های علمی، از تمامی اطلاعات موجود استفاده نمی‌کنند. آنها به میان‌برهای شناختی یا ذهنی مانند پیش علائق آرمانی، اعتقادات دینی یا تعاریف رسانه‌ای برای قضاوت درباره این موضوعات اتکا می‌کنند.
دوم آنکه سنجش عقیده مردم از راه مدل شناختی مایزر یک نمونه است که تمامی الگوهای اجتماعی را شامل نمی‌شود. منظور این است که برخی گروه‌ها همچون افراد بسیار علاقمند به موضوعات علمی، تصمیم گیرندگان علمی، اعضای گروه‌های علمی علاقمند، و گرو‌ه‌های متفرقه دیگر در مدل شناختی مایزر جای نمی‌گیرند. برای اکثریت مردم عادی جامعه مدل شناختی مایزر، مدل توصیفی عالی برای تصمیم‌گیری سطح معلومات است.
۱-۲) چارچوب رسانه‌ای
مخصوصاً در حوزه فناوری‌های نوظهور، جایی که شهروندان هیچ تجربه مستقیمی ندارند، پوشش رسانه‌ای این فناوری‌ها عامل ذهنی مهمی را ایجاد می‌کند (Nisbet et al,2003;Nisbet & Lewenstein 2002) . تحقیقات اخیر نشان داده است که برخی از خبرهای منتشره مبتنی بر اطلاعات با ارزش علمی نیست، به عنوان مثال خبرنگاران درباره فناوری‌های عمده مواضع صریح موافق و مخالفی می‌گیرند؛ ولی به تفاوت‌های دقیق و همچنین طرز ارائه محتویات خبرها کمتر توجه می‌کنند.

چارچوب رسانه‌ای، مبتنی بر این عقیده است که بینندگان چگونه اخبار را تفسیر می‌کنند؛ این مورد بستگی زیادی به طرز ارائه اخبار از سوی خبرنگاران دارد
(Scheufele 1999) . به بیان دیگر دو داستان خبری که محتویات کاملاً یکسانی دارند، ممکن است دو برداشت متفاوت در بینندگان ایجاد کنند که این به سادگی مربوط به تفاوت در طرز ارائه خبر است. مخصوصاً، طرح خبر بستگی به ابزارهای خبری یا اصطلاحات علمی و فنی دارد.

به عنوان مثال یک داستان جنایی در روزنامه محلی با چاپ عکس مضنون آمریکایی – آفریقایی تفسیر بسیار متفاوتی در مقایسه با چاپ همین خبر اما بدون عکس از دید خوانندگان خواهد داشت. همچنین طرح خبر بستگی به ابزارهای علمی و فنی مانند لقب‌های متفاوت برای یک وضعیت مشابه دارد؛ به عنوان نمونه نزاع اخیر در صحنه سیاسی آمریکا با استفاده از برچسب‌هایی مانند مالیات مرده در مقابل طبقه‌بندی مالیات یا تخفیف مالیات در مقابل فراغت از مالیات مثال‌های خوبی برای این مورد هستند. با این چارچوب‌های متفات عملکردها و عکس‌العمل‌های متفاوتی از مردم نشان داده شد (Prices Tewksbury, 1997) . خلاصه آنکه چارچوب‌های خبری، میان‌برهای شناختی و ذهنی را به منظور پردازش مؤثر اطلاعات جدید، مخصوصاً موضوعاتی که بینندگان با آن خیلی آشنا نیستند، برای مستمعین فراهم می‌آورند.

تحقیقات گذشته درباره آرای عمومی در حوزه فناوری‌نانو دو واقعیت مهم را در ارتباط با شکل دادن نظرات پررنگ‌تر می‌کند. اول آنکه به نظر می‌رسد پوشش رسانه‌ای آمریکا درباره فناوری‌نانو تا این لحظه خیلی مثبت‌تر از انگلیس بوده است؛ به عنوان مثال در آمریکا تأکید بیشتری بر روی فواید این فناوری جدید شده است. دوم این که ماهیت پوشش‌رسانه‌ای نگرش عمومی را در مورد این موضوع تغییر می‌دهد.

در بررسی‌های جداگانه، بینبریج (Bainbridge,2002) و کوب و مکوبری (,۲۰۰۴ Cobb) نشان دادند که مشاهده فواید فناوری‌نانو، در این مرحله از چرخه انتشار علم بسیار مهم‌تر از مشاهده خطرات است و نگرش عموم مردم را نسبت به این فناوری جدید بسیار مثبت خواهد کرد.

بنابراین، فناوری‌نانو موضوع مناسبی برای مطالعه درک عمومی درباره مباحث علمی نوظهور و عوامل مختلف مؤثر بر آن است. همان‌طور که پس از این خواهیم گفت، سطوح آگاهی از فناوری‌نانو به عنوان یک موضوع و درجات درک دانش آن هنوز بسیار پایین است. واقعیت این است که شهروندان خودشان درک مشخصی درباره فناوری نانو ندارند، امّا این جمله بدین معنا نیست که آنها درباره فناوری‌نانو تصمیم نمی‌گیرند یا حکم نمی‌دهند. مهم‌تر آنکه نظرات آنها بیشتر تحت تأثیر عواملی مانند پیش‌زمینه‌های درونی (Coaverse,2006) ، روشی که رسانه‌های جمعی موضوعات را می‌پرورند، (Scheufele,1999,2000) و سطح دانش علمی عمومی (Miller,1998) خواهد بود تا اطلاعات صحیح علمی. هدف از ارائه این تحقیق کاوش بیشتر این مراحل بود. مخصوصاً ما به دو سؤال تحقیقاتی مهم علاقمند هستیم:

سؤال اول: هنگامی که قضاوت‌ درباره فناوری‌نانو به عنوان فناوری نوظهور موردنظر است، مردم در قالب مدل دانش علمی جای می‌گیرند یا مدل شناختی مایزر؟
سوال دوم: رسانه‌های گروهی در جهت‌گیری نگرش مردم درباره فناوری‌نانو چه نقشی را بازی می‌کنند؟
ما همزمان با پاسخ‌گویی به این پرسش، خلاصه‌ای از آرای کلی مناظره عمومی درباره فناوری‌نانو و عوامل مؤثر بر نظرات کلی دراین باره (در طولانی مدت) را نیز نشان خواهیم داد.

۲) روش‌ مطالعه
در پاییز سال ۲۰۰۴ ما یک مطالعه آماری تلفنی‌ را با اندازه نمونه۷۰۶= N را اجرا کردیم. میزان همکاری (مبتنی بر تعاریف استاندارد ارائه شده از سوی مؤسسه آمریکایی تحقیقات درباره نظرات اجتماعی) ۴۳ درصد بود. این آمار مبتنی بر نمونه‌ای کاملاً احتمالی بود. در این آمارگیری مشخصاً به پاسخ‌های منفی اصولی که به دلیل هویت علمی یا تازگی موضوع آمارگیری بود، اهمیت داده‌ایم. به بیان دیگر، احتمالاً کسانی که پاسخ‌گویی به آمارگیری ما را پذیرفتند، همگی به فناوری‌نانو و مباحث مرتبط به آن علاقه‌مند هستند و آنهایی که آگاهی و یا علاقه‌مندی کمتری نسبت به این موضوع داشتند از شرکت در این آمارگیری امتناع کردند. این مورد نه تنها آمارهای توصیفی ما را منحرف می‌کند، بلکه به طور بالقوه‌ای گرایش‌هایی در نسبت‌های گزارش‌شده ایجاد می‌کند. ما همچنین تعدادی منابع مشخص را برای رد کردن‌های اولیه و نداشتن تماس درنظر گرفتیم تا پاسخ‌های منفی را برای آمارگیری در این مورد به حداقل برسانیم.

تجزیه و تحلیل، شامل طرز برخورد عموم با فناوری‌نانو، تخمین خطرات و فواید، دانش فناوری‌نانو و انواع گوناگونی از کاربردهای رسانه‌ای علوم می‌شود. عبارت‌های سؤالی مشخص برای مهمترین یافته‌هایی که در اینجا مطرح شد را می‌توانید در ضمیمهیک بیابید. ارزیابی آمارهای مردمی نسبتاً واضح و به عبارات آماری استانداردی وابسته است. ما چهار نوع کنترل‌های آمارگیری مردمی را به حساب آوردیم: سن (۷۲/۱۷ =S,SD=50, M) ، جنسیت (۵۸ درصد مؤنث) ، تحصیلات رسمی (که میانگین غالباً تحصیلات دانشگاهی است) و درآمد (میانگین درآمد خانواده بین ۳۰ تا ۵۰ هزار دلار) .

سنجش ما درباره کارکرد رسانه‌ها، شامل ارزیابی‌های چندپارامتری درباره تکرار اخبار علمی در روزنامه‌ها، تلویزیون و اینترنت می‌شود. تکرار خبرهای علمی در روزنامه‌ها به صورت یک شاخص ترکیبی شش پارامتری (M=24/34 SD=16/95 Cronbach’s alpha=0/95) و تکرار اخبار علمی در تلویزیون به صورت یک شاخص ترکیبی چهار پارامتری (M=12/57, SD=7/94, Cronbach’s alpha =0/97) وتکرار اخبار علمی در اینترنت به صورت یک شاخص ترکیبی و چهار پارامتری (M=8/70, SD=9/46 , Cronbach’s alpha =0/93) درآمده است. آگاهی از ریسک‌ها و فواید با هشت پارامتر اندازه‌گیری شد و هر اندازه‌گیری براساس مقیاس ۱۰ نقطه‌ای ارزیابی شد. هر دو مورد مشاهده خطرات و فواید به صورت شاخص‌های ترکیبی چهار پارامتری اندازه‌گیری شدند. برای سنجش فواید، میانه ۲۶/۲۶ (SD=8/75) و برای دریافت خطرات، میانه ۹۰/۱۸ (SD=8/41) بود.

سواد فناوری‌نانو با شاخص شش پرسش واقعی علمی (M=3/90 SD=1/55 Cronbach’s alpha=0/56). و حمایت عمومی از فناوری‌نانو با مقیاس ده نقطه‌ای
(M=5/ 98, SD=2/67) اندازه‌گیری شد.

۳) نتایج
نتایج آماری ما نشان می‌دهد که در مجموع سطح آگاهی مردم درباره این موضوع پایین است. حتی بعد از توضیح بیشتر موضوع از طریق گفتگو، حدود یک چهارم از پاسخ‌های دریافتی مبنی بر این بود که آنها هرگز راجع به این بحث چیزی نشنیده‌اند.
جالب آنکه مردم بیشتر از حد تصورشان، به این علم آگاهی داشتند. حال آنکه حدود ۱۶ درصد از پاسخ‌گویان احساس می‌کردند که اطلاعات محدودی درباره فناوری‌نانویا حداقل تأثیرات اقتصادی آن دارند.

شکل (۱) درصد پاسخ‌گویی صحیح هر یک از شش سؤال علمی را نشان می‌دهد. همان طور که در شکل نشان داده شده سطح آگاهی درباره مباحث اقتصادی فناوری‌نانو و پرسش‌های عمومی‌تر درباره ماهیت فناوری‌نانو، بالاترین نمودار را دارد. برای تمامی این پرسش‌ها، میانگین پاسخ ها در حدی است که نمی‌توان آنها را تصادفی دانست. جالب آنکه تفاوت محسوسی بین پاسخ‌ها درباره اندازه یک نانومتر و جزئیات علمی دیگر وجود ندارد!