نانوفناوری در بسیاری از بخش‌ها و صنایع کاربرد پیدا کرده است و راه‌حل‌هایی برای چندین چالش حیاتی قرن بیست و یکم ارائه می‌کند. این مقاله به یکی از زمینه‌هایی که با این فناوری امکان پذیر شده است، یعنی نانوفناوری مولکولی می‌پردازد.
اصل نانوفناوری مولکولی مبتنی بر دیدگاه ریچارد فاینمن از کارخانه‌های نانومقیاس است که از ماشین‌های پیچیده برای ساخت محصولات استفاده می‌کنند. این به ماشین‌های نانومقیاس مهندسی می‌پردازد که در مقیاس مولکولی متمایز از سایر حوزه‌های فناوری نانو مانند مواد در مقیاس نانو، کار می‌کنند.
ماشین‌ها بر اساس اصل مکانوسنتز تا مشخصات دقیق و پیچیده اتمی ساخته می‌شوند. به عنوان مثال مکانیسم الماس در ۱۰-۱۵ سال گذشته توجه تحقیقاتی زیادی را به خود جلب کرده است.
نانوفناوری مولکولی اصول در بسیاری از زمینه‌ها مانند بیوفیزیک و شیمی را با هم ترکیب می‌کند که از ماشین‌های مولکولی موجودات بیولوژیکی و اصول مهندسی سیستم‌ها استخراج می‌شود که توسعه کارخانه‌های مدرن در مقیاس کلان را هدایت می‌کند. یکی از فناوری‌های خاصی که این رشته با آن مرتبط است مونتاژکننده مولکولی است، دستگاهی که می‌تواند ماشین‌های نانومقیاس را اتم به اتم بسازد.
کاربرد‌های بالقوه نانوفناوری مولکولی
نانوفناوری مولکولی پتانسیل کاربرد در بسیاری از بخش‌ها را دارد و به ارائه راه‌حل‌هایی برای مشکلات حیاتی کمک می‌کند و ابزار‌های جدید و نوآورانه‌ای را در اختیار محققان قرار می‌دهد که زمینه‌های علم را به سمت آینده پیش می‌برد. به عنوان مثال ماشین‌های نانومقیاس ساخته شده توسط مکانوسنتز می‌توانند به‌عنوان مواد هوشمند، نانوحسگرها، نانوربات‌های خود تکرار شونده، نانوربات‌های پزشکی و اپتیک‌های آرایه فازی استفاده شوند.
می‌توان مواد هوشمندی را طراحی کرد که شبیه پوست انسان باشد، زیرا می‌توانند خود ترمیم شوند و هزینه‌های نگهداری و مسائل ایمنی را به شدت کاهش دهند، در حالی که حسگر‌های هوشمند می‌توانند رفتار خود را با واکنش به محیط تغییر دهند.
نانوپزشکی یکی از هیجان انگیزترین پتانسیل‌های نانوفناوری مولکولی است. تعداد زیادی از نانوربات‌های پزشکی می‌توانند برای از بین بردن سریع بیماری و ارائه تسکین درد فوق‌العاده هدفمند برای بیماران استفاده شوند. آن‌ها همچنین ممکن است بتوانند شرایط ارثی و حتی افزایش طول عمر را اصلاح کنند؛ با این حال نگرانی‌های اخلاقی در مورد این کاربرد فناوری نانو مطرح شده است.
تاثیر صنعتی
تولید کمتر به دلیل ظرفیت محدود خواهد شد: اندازه میکروسکوپی نانوماشین‌ها و مواد اجازه می‌دهد تا حجم بیشتری از محصول با هزینه بسیار کاهش یافته تولید شود. علاوه بر این، ساخت مواد قوی‌تر و بسیار سبک‌تر که پیشرفتی متکی به فولاد و آلومینیوم هستند، یک کاربرد بالقوه است. رایانه‌های مولکولی پیچیده و نسل بعدی امکان پذیر خواهند بود که به طور قابل توجهی قدرت محاسباتی را بهبود می‌بخشند.
یک مزیت اقتصادی بالقوه نیز وجود دارد. نانوفناوری مولکولی تقریبا کمبود کالا‌های تولیدی را از بین می‌برد و امکان بسیار بیشتری را فراهم کرده و تاثیر مثبتی بر سلامت اقتصادی کشور‌های در حال توسعه و توسعه‌یافته دارد.
خطرات نانوفناوری مولکولی
نانوفناوری مولکولی و حوزه وسیع‌تر آن، چندین خطر را به همراه دارد. توسعه سلاح‌های بیولوژیکی جدید یکی از خطرات مرتبط با این میدان است. دستگاه‌ها ممکن است مانند ویروس‌ها و باکتری‌ها توانایی تکثیر در بدن انسان را داشته باشند. تاثیر آتی استفاده از این فناوری به طور طولانی مورد بحث قرار گرفته است و باعث ایجاد احتیاط در مورد اجرای فناوری مولکولی شده است.
به این ترتیب، موسسه آینده‌نگری دستورالعمل‌هایی را برای توسعه اخلاقی فناوری نانو تهیه کرده است. طراحی مجموعه‌ای از مقررات سختگیرانه برای تحقیق و توسعه نانوفناوری مولکولی با توسعه این زمینه بسیار مهم است که به پیشگیری از خطرات و افزایش اعتماد به مزایای این فناوری کمک می‌کند.
چشم انداز آینده
پیش بینی می‌شود بازار فناوری نانو تا سال ۲۰۳۰ به ۳۳.۶۳ میلیارد دلار افزایش یابد و در سال ۲۰۲۰ ارزش آن به ۱.۷ میلیارد دلار برسد. با پیشرفت‌هایی که در نانوفناوری مولکولی صورت می‌گیرد، این بخش احتمالا سهم فزاینده‌ای از این رشد پیش بینی شده را تشکیل می‌دهد. در دنیایی که به سرعت در حال تغییر است و با مسائلی مانند همه‌گیری، تغییرات آب و هوایی، رشد جمعیت و مسابقه فضایی جدید مواجه است، نانوفناوری مولکولی ممکن است نقشی کلیدی در توسعه انسانی ایفا کند.
تحقق نوآوری‌های تکنولوژیکی و وارد کردن آن‌ها به جریان اصلی نیازمند پیشرفت‌های چند رشته‌ای قابل توجه است. با این حال، توانایی تولید راه حل‌های زیست پزشکی و تولیدی موفق، موثر، یک فرصت هیجان انگیز است. نانوفناوری مولکولی حوزه‌ای است که واقعا در لبه پیشروی تحقیقات علمی در قرن بیست و یکم قرار دارد.
