سمینار جهت گیری های نانوتکنولوژی (2001 TNT)
گزارش سمینار به نقل ازاستیولنهارت, مدیر سایت nanotech.about.com
7-3 سپتامبر 2001- من به خاطر حضور در TNT 2001 در سگوویای اسپانیا که بیش از 250 دانشمند و مهندس به منظور بحث در مورد آخرین پیشرفتهای نانوتکنولوژی در آنجا گرد هم آمده بودند خرسندم . در حالیکه بسیاری از کنفرانسهای علمی در هتلها یا سالنهای کنفرانس مجلل برگزار می‌شوند، TNT 2001 در صومعه‌ای به سبک ایزابلینو – گوتیک، به نام " سانتا کروز" برگزار شد. محیط قدیمی، محکم و زیبای آنجا این موضوع را به ذهن من آورد که انسان هزاران سال ساختمانهای با شکوهی در مقیاس بزرگ ( ماکرو) ساخته است. لذا این محیط از آن جهت مناسب بود که ما را به فکر واداشت که چگونه میتوان چنین کاری را در مقیاس نانو انجام داد.
در بخش مدرن‌تر کنفرانس موارد جالبی از نانوتکنولوژی شامل الکترونیک، فتونیک, نانولوله‌ها، وسایل مکانیکی ، مدلهای تئوری ، خودچیدمانی و شبکه‌ها و سرمایه‌گذاری ها به نمایش گذاشته شده بود. من در اینجا به طور مختصر صحبت می‌کنم که چرا هرکدام از موارد بعنوان یکی از شاخه‌های علم نانوتکنولوژی درآمده‌اند.
1-1-الکترونیک
شکی وجود ندارد که صنایع میکروالکترونیک به زودی مجبور خواهد بود با طبیعت محدود ماده در مقیاس نانو کار کنند . این مشکل بزرگ, که در صنایع نیمه‌هادیها به "خط قرمز" معروف است, باعث شده است تا فعالیت زیادی برای درک رفتار الکترونیکی مقیاس نانو و فراگیری فرآیندهای مناسب نانو ساختن و توسعه معمارهای نوین کامپیوتری صورت گیرد. در حالی که فرآیند سیلیکونی " بالا به پایین" با سرعت ثابت بین 5 تا 10 سال ترقی یابد، انتظار می‌رود که نانوالکترونیک یک نمونه جدید از محاسبات را ارائه نماید و این مورد یکی از کاربردهای داغ و مورد توجه نانوتکنولوژی است.
1-2-فوتونیک
مواد با فاصله باند فوتونی ( PBG) که در آنها الکترونها توسط فوتونها جابجا می‌شوند به نیمه‌هادیها شباهت دارند. همانگونه که در نیمه‌هادیها میتوان الکترونها را بین مناطق آغشته(نوع N یا P) انتقال داد، با ایجاد ساختارهای متناوبی از مواد PBG که ثوابت دی‌الکتریک متفاوتی دارند، میتوان جریانی از نور را از درون این مواد هدایت کرد.فاصله تناوبی این ساختارها بستگی به طول موج شعاع نوری دارد که از PBG عبور میکند؛مثلاً این طول موج برای نور مرئی چند صد نانومتر می‌باشد. این مواد تقریباً یک کشف جدید هستند و گستره کاربردی وسیعی را از دیودهای منتشرکننده نور ( LED) گرفته تا کامپیوترهای کوانتومی دارا می‌باشند.
1-3-نانولوله های کربنی
10 سال پیش سومیو لیجیما (یکی از شرکت‌کنندگان TNT 2001 در حال حاضر) دریافت که تعداد انواع نانولوله‌ها ( و مواد مربوط به آنها) همانند موارد کاربرد آنها بسیار گسترده و زیاد است. بعضی از این کاربردها که در کنفرانس مورد بررسی قرار گرفتند، عبارتند از: میکروسکوپی پروب اسکن‌کننده ( SPM) ، نمایشگرهای انتشارمیدانی، نانومدارها و حتی کاتالیست‌ها. نانولوله‌ها با کاربردهای فراوانشان می‌توانند بعنوان چرخها و عوامل حرکت رو به جلوی نانوتکنولوژی مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به اندازه نانومتری این لوله‌ها، اختراعات زیادی ممکن است در مسیر تحقیق و توسعه آنها به وقوع بپیوندد.
1-4-وسایل مکانیکی
درحالیکه مهندسین مکانیک عادی نمونه‌هایی از وسایل مکانیکی چون اتومبیل‌ها، لوله‌ها و ساعتها و سایر ماشینها را به نمایش گذارنده‌اند، میکرومکانیک و نانومکانیک در سوی دیگر در حال ساخت فراورده‌های جدید می‌باشند یک نمونه از کاربردهای سیستم‌های میکرومکانیکی ، یک تیرک موئین ( Cantilever) می‌باشد. تیرک موئین (به عنوان یک جزء کلیدی در بسیاری از انواع SPM ها) در مقابل نیرو آن‌قدر کم خم می‌شود که میتوان به کمک آن تصاویری با دقت نانومتری تهیه کرد. هرچند SPM یکی از موفقترین نمونه‌ها در زمینه میکروماشینهاست. ماشینهای دیگری نیز در این زمینه کاری وجود دارند؛ مخصوصاً دو مورد عملی آن: سنسورهای بسیار حساس ،و قابلیت انتقال دقیق دارو به مواضع خاص بدن.
1-5-مدل های تئوری
شبیه‌سازی ریاضی و کامپیوتری نانوسیستم ها احتیاج به ترکیب منحصربفردی از مکانیک کوانتومی و مدلهای کلاسیک دارد. در آغاز ( یعنی هنگامی که داده‌های عملی و تجربی وجود ندارد) مدلهای مکانیک کوانتومی به قدرت کامپیوتری بسیار بالایی احتیاج دارد، و این امر به شدت اندازه سیستم را محدود میکند. با سوپر کامپیوترهای امروزی میتوان مدلهای مکانیک کوانتومی در حدود 50 اتم را به دقت شبیه‌سازی کرد. ( البته نانوتکنولوژی نیز خود به توسعه کامپیوترها کمک خواهد نمود) از طرف دیگر ، مدلهای کلاسیک ممکن است اثرات مهم کوانتومی را که باعث پدیدارشدن خواص منحصر بفرد ابزارهای نانومتری می‌شود، نادیده بگیرند. توسعه کارایی و دقت مدلهای ریاضی نانوسیستم‌ها یک تلاش ضروری و نتیجه بخش می‌باشد.