دانلود مقاله نانوتکنولوژی

نانوتکنولوژی چیست؟

نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر، و بهره برداری از خواص و پدیده های نوظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند.

یک نانومتر چقدر است؟

یک نانومتر یک میلیاردم متر (9-m 10) است.

این مقدار حدوداً چهار برابر قطر یک اتم است.

مکعبی با ابعاد 5/2 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود.

کوچکترین IC های امروزی با ابعادی در حدود 250 نانومتر در هر لایه به ارتفاع یک اتم، حدود یک میلیون اتم را در بردارند.

در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه ای حدود 10 نانومتر، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است.

امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman)، برنده جایزه نوبل فیزیک، مطرح شد.

فین من طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیز ها را رد نمی کند.

وی اظهار داشت که می توان با استفاده از ماشین های کوچک ماشین هایی به مراتب کوچک تر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد.

همین عبارت های افسانه وار فاینمن من راهگشای یکی از جذاب ترین زمینه های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روبوت هایی در مقیاس نانو شد.

در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانوماشین هایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند ، هر دانشمندی را به وجد می آورد.

در رویای دانشمندانی مثل جی استورس هال (J.Storrs Hall) و اریک درکسلر (E.Drexler) این روبوت ها یا ماشین های مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی درمی آیند.

شاید در آینده ای نه چندان دور بتوانید به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر، تختخوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید.

چرا این مقیاس طول اینقدر مهم است؟

خواص موجی شکل (مکانیک کوآنتمی) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می پذیرند.

با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب، خواص مغناطیسی، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می آید.

استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژیهای جدیدی با کارایی بالا منتهی می شود که پیش از این میسر نبود.

نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است.

نانوتکنولوژی به ما اجازه می دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرارداده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای جدید خود_اسمبلی بسازیم.

در روش خود_اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست.

این ترکیب پرقدرت علم مواد و بیوتکنولوژی به فرایندها و صنایع جدیدی منتهی خواهد شد.

ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانوذرات و نانولایه ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت، واکنشهای شیمیایی، تهیه دارو و ذخیره انرژی ایده ال می سازد.

سرامیک های نانوساختاری غالباً سخت تر و غیرشکننده تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند.

کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می کنند.

وسایل الکترونیکی جدید، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر می توانند با کنترل واکنش ها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند.

اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است.

منافع نانوتکنولوژی چیست؟

مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیرقابل پیش بینی تأثیر بگذارد.

محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتند از: لاستیکهای مقاوم در برابر سایش که از ترکیب ذرات خاک رس با پلیمرها بدست آمده اند، شیشه هایی که خودبخود تمیز میشوند, مواد دارویی که در مقیاس نانو ذرات درست شده اند،ذرات مغناطیسی باهوش برای پمپهای مکنده و روان سازها, هد دیسکهای لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه ها از کیفیت بالاتری برخوردارند، چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگ دانه و … قابلیتهای محتمل تکنیکی نانوتکنولوژی عبارتند از : 1-محصولات خوداسمبل 2-کامپیوترهایی با سرعت میلیاردها برابر کامپیوترهای امروزی 3-اختراعات بسیار جدید ( که امروزه ناممکن است) 4- سفرهای فضایی امن و مقرون به صرفه 5- نانوتکنولوژی پزشکی که درواقع باعث ختم تقریبی بیماریها، سالخوردگی و مرگ و میر خواهد شد.

6- دستیابی به تحصیلات عالی برای همه بچه‌های دنیا 7-احیاء و سازماندهی اراضی و ...

نانوتکنولوژی در جهان : دنیای‌ تکنولوژی‌ همیشه‌ در حال‌ تغییر و تحول‌ بوده‌ است‌، اما بعضی‌ از این‌ تحولات‌ تنها در یک‌ زمینه‌ خاص‌ از تکنولوژی‌ نیست‌ بلکه‌ حوزه‌ وسیعی‌ از تکنولوژیها را شامل‌ می‌شود.

صاحبنظران‌ معتقدند، نانوتکنولوژی‌ از جمله‌ این‌ تحولات‌ را رقم‌ خواهد زد و از این‌ رو، رقابت‌ سختی‌ بین‌ کشورها بر سر آن‌ به‌ وجود آمده‌ است‌.

«ام‌.

س‌.

روکو» مشاور ارشد نانوتکنولوژی‌ بنیاد ملی‌ علوم‌ و رییس‌ کمیته‌ فرعی‌ علوم‌، مهندسی‌ و فناوری‌ نانو(NSET)، وابسته‌ به‌ شورای‌ ملی‌ علوم‌ و فناوری‌ امریکا مستقر در ریاست‌ جمهوری‌، طی‌ مقاله‌یی‌ چشم‌انداز آینده‌ نانوتکنولوژی‌ و فضای‌ تحقیق‌ و توسعه‌ حاکم‌ بر آن‌ در جهان‌ را تبیین‌ می‌کند.

در ادامه‌، چکیده‌ این‌ مقاله‌ و نکات‌ برگزیده‌ آن‌ آورده‌ شده‌ است‌ که‌ می‌تواند در فرصتی‌ کوتاه‌ آشنایی‌ کلی‌ با وضعیت‌ نانوتکنولوژی‌ در جهان‌ را ایجاد کند.

بر مبنای‌ گزارشهای‌ رسیده‌ از سازمانهای‌ دولتی‌ در کشورهای‌ مختلف‌، میزان‌ سرمایه‌گذاری‌ آنها در تحقیق‌ و توسعه‌ نانوتکنولوژی‌ در جهان‌، بین‌ سالهای‌ 1997 تا 2001، 5\3 برابر افزایش‌ یافته‌ که‌ بیشترین‌ افزایش‌ مربوط‌ به‌ سال‌ 2001 با نرخ‌ 90درصد است‌.

امروزه‌ دانشمندان‌ به‌ شبکه‌ گستردهای‌ از اکتشافات‌ وارد شده‌اند، به‌ گونهای‌ که‌ نمی‌توان‌ عرصه‌هایی‌ را در علوم‌ فیزیک‌، زیست‌شناسی‌ و مهندسی‌ دست‌ نخورده‌ دانست‌.

صنعت‌ دریافته‌ است‌ که‌ نانو تکنولوژی‌ مزیت‌ رقابتی‌ ایجاد خواهدکرد و تخمین‌ زده‌ می‌شود تا 10 الی‌ 15 سال‌ آینده‌، تولید سالانه‌ صنعتی‌ نانوتکنولوژی‌ در سطح‌ جهان‌ به‌ یک‌ تریلیون‌ دلار خواهد رسید.

که‌ این‌ میزان‌ تولید به‌ حدود 2 میلیون‌ نیروی‌ انسانی‌ شاغل‌ در زمینه‌ نانوتکنولوژی‌ نیاز خواهد داشت‌.

امریکا توسعه‌ پایه‌های‌ علوم‌ و مهندسی‌ را با راهبردی‌ چندرشته‌یی‌ از طریق‌ برنامه‌ پیشگامی‌ ملی‌ نانوتکنولوژی‌ آغاز کرده‌ است‌ و ژاپن‌ و اروپا برنامه‌های‌ گسترده‌یی‌ دارند و طرحهای‌ فعلی‌ آنها برای‌ 4 تا 5 سال‌ آینده‌ برنامه‌ریزی‌ شده‌اند.

کشورهای‌ دیگر، حوزه‌های‌ دارای‌ پتانسیل‌ خود را ترویج‌ کرده‌ اند و تفاوت‌ میان‌ کشورها، در زمینه‌ «حوزه‌های‌ تحقیق‌»، «سطح‌ تلفیق‌ برنامه‌ها با بخش‌های‌ مختلف‌ صنعت‌» و «مقیاس‌ زمانی‌ هدفهای‌ تحقیق‌ و توسعه‌» است‌.

نانو تکنولوژ پتانسیل‌ بهبود کارایی‌ انسان‌، توسعه‌ پایدار مواد، آب‌، انرژی‌ و غذا، محافظت‌ از باکتریها و ویروس‌های‌ ناشناخته‌ و حتی‌ کاهش‌ عوامل‌ بهم‌ زدن‌ نظم‌ عمومی‌ را دارد و توسعه‌ این‌ عرصه‌، پیش‌ شرطی‌ برای‌ پیشرفت‌ سایر فناوری‌های‌ کلیدی‌ از جمله‌ بیوتکنولوژی‌ و انقلاب‌ دیجیتال‌ است‌.

تقریبا هیچ‌ حوزه‌ مهمی‌ از شبکه‌ تحقیق‌ و توسعه‌ مقیاس‌ نانو دست‌ نخورده‌ باقی‌ نمانده‌ است‌ و دیگر این‌ سوال‌ مطرح‌ نیست‌ که‌ آیا نانوتکنولوژی‌ توسعه‌ می‌یابد یا خیرأ بلکه‌ این‌ سوال‌ مطرح‌ است‌ که‌ چه‌ کسی‌ در هر عرصه‌ پیشتاز خواهد بود؟

در واقع‌ انتظار می‌رود در 10 الی‌ 15 سال‌ آینده‌ به‌ سبب‌ رشد و توسعه‌ نانو تکنولوژی‌، تغییرات‌ چشمگیر علمی‌، فناوری‌ و اجتماعی‌ ایجاد شود.

تخمین‌ زده‌ شده‌ است‌ که‌ تولیدات‌ نانوتکنولوژی‌ در 10 الی‌ 15 سال‌ آینده‌ به‌ یک‌ تریلیون‌ دلار برسد.

اگر تصور کنیم‌ حداکثر برای‌ تولید نیم‌ میلیون‌ دلار نیاز به‌ یک‌ متخصص‌ باشد، پیش‌بینی‌ می‌شود 2 میلیون‌ نفر در این‌ زمینه‌ مورد نیاز باشد.

به‌ نظر می‌رسد دانش‌ فنی‌ و محصولات‌ نانوتکنولوژی‌ در همین‌ برهه‌ زمانی‌ )15 10سال‌ آینده‌(، رفته‌ رفته‌ به‌ زندگی‌ روزانه‌ ما وارد شود.

این‌ زمان‌، اگر آن‌ را با فناوری‌ اطلاعات‌ مقایسه‌ کنیم‌، زمان‌ نسبتا کوتاهی‌ است‌.

در مورد نانوتکنولوژی‌، عبارت‌ «از دست‌ ندادن‌ قطار فعلی‌» در شرکتهای‌ بزرگ‌ و بعضی‌ کشورها مطرح‌ شده‌ است‌.

«قطار رفته‌» به‌ فرصتهای‌ اخیر در عرصه‌هایی‌ چون‌ ژنتیک‌، بیوتکنولوژی‌ و فناوری‌ اطلاعات‌ اشاره‌ دارد.

اینک‌ همیاری‌ میان‌ حوزه‌های‌ همگرا، نقش‌ موثری‌ در تولد و رشد فناوری‌های‌ جدید ایفامی‌ کند و به‌ نظر می‌رسد این‌ همگرایی‌ از مقیاس‌ مولکولی‌ در حال‌ شروع‌ شدن‌ است‌.

تشخیص‌ اینکه‌ نانوتکنولوژی‌ روندی‌ کلیدی‌ در علم‌ و فناوری‌ قرن‌ بیست‌ویکم‌ است‌، در سالهای‌ 1997 و 1998 اتفاق‌ افتاد.

کلینتون‌ رییس‌ جمهور وقت‌ امریکا، اولین‌ برنامه‌ ملی‌ نانوتکنولوژی‌ را با مشارکت‌ دستگاه‌های‌ کلیدی‌ دولت‌، بخش‌ خصوصی‌ و دانشگاه‌ در ژانویه‌ 2000 اعلام‌ کرد و این‌ برنامه‌ محرک‌ فعالیتهای‌ دیگر کشورها شد.

در سال‌ 2001 تقریباص همه‌ کشورهای‌ توسعه‌ یافته‌ برنامه‌های‌ مورد نیاز توسعه‌ نانو تکنو لوژی‌ خود را تدوین‌ کرده‌ بودند یا در شروع‌ آن‌ بودند.

چندین‌ کشور، استفاده‌ از دفاتر هماهنگ‌ کننده‌ ملی‌ را مشابه‌ شورای‌ ملی‌ علوم‌ و فناوری‌ امریکا اقتباس‌ کردند.

در سال‌ 2001 بیشتر از 30 کشور در عرصه‌ نانوتکنولوژی‌ در سطح‌ ملی‌ دارای‌ فعالیت‌ یا برنامه‌ هستند.

دنیای‌ تکنولوژی‌ همیشه‌ در حال‌ تغییر و تحول‌ بوده‌ است‌، اما بعضی‌ از این‌ تحولات‌ تنها در یک‌ زمینه‌ خاص‌ از تکنولوژی‌ نیست‌ بلکه‌ حوزه‌ وسیعی‌ از تکنولوژیها را شامل‌ می‌شود.

سرمایه‌گذاری‌های‌ دولتی‌ در علوم‌ و فناوری‌ نانو بین‌ سال‌های‌ 1997 تا 2001، بیشتر از 3 برابر شده‌ است‌.

در آسیا برنامه‌های‌ در حال‌ رشدی‌ در ژاپن‌، چین‌، کره‌ جنوبی‌، تایوان‌ و سنگاپور وجود دارد و در این‌ زمینه‌ فعالیتها و توافقنامه‌های‌ مهم‌ بین‌ المللی‌ افزایش‌ یافته‌اند.

به‌ عنوان‌ مثال‌ موافقتنامه‌هایی‌ بین‌ بنیاد ملی‌ علوم‌ امریکا و اتحادیه‌ اروپا، APEC، روسیه‌ و چین‌ و همچنین‌ ایالتهای‌ نیویورک‌ امریکا و کبک‌ کانادا امضا شده‌ است‌.

از بین‌ فرصتهای‌ بسیار گسترده‌ تحقیق‌ و توسعه‌، کشورهای‌ مختلف‌ با توجه‌ به‌ تجربه‌ و نیازهای‌شان‌، حوزه‌هایی‌ را برای‌ توسعه‌ انتخاب‌ کرده‌اند.

یک‌ چالش‌ اصلی‌ برای‌ پیشرفت‌ نانوتکنولوژی‌، آموزش‌ و تعلیم‌ نسل‌ جدید نیروهای‌ کار ماهر با گرایش‌ چند رشته‌یی‌ است‌.

چالشهای‌ علمی‌ و فنی‌ مشترکی‌ نیز وجود دارد که‌ بین‌ کشورها مشترک‌ است‌ و به‌ دلیل‌ اهداف‌ بزرگ‌ انسانی‌ مورد توجه‌ قرار می‌گیرند.

به‌ گفته‌ کارشناسان‌، انتظار می‌رود پروژه‌های‌ تحقیق‌ و توسعه‌ مشترک‌ بین‌المللی‌ در سالهای‌ آینده‌ افزایش‌ یابند.

نانوتکنولوژی‌ با دیگر حوزه‌های‌ تحقیقات‌ دارای‌ وجوه‌ مشترکی‌ است‌، نه‌ اینکه‌ جایگزین‌ آنها باشد.

درحالی‌ که‌ محققان‌ منفرد و گروههای‌ کوچکتر تحقیقاتی‌، بخش‌ زیادی‌ از تحقیق‌ و توسعه‌ مقیاس‌ نانو را انجام‌ می‌دهند، مراکز تحقیقاتی‌ بزرگتر نقش‌ اساسی‌ در توسعه‌ موضوعات‌ مهم‌ و ایجاد مشارکتها ایفا می‌کنند.

این‌ مراکز باعث‌ همگرایی‌ بلندمدت‌، فعالیت‌ بین‌ رشته‌یی‌ و همچنین‌ گردهم‌ آمدن‌ افرادی‌ با تجربیات‌ و ابزارهای‌ مختلف‌ مورد نیاز توسعه‌ نانوتکنولوژی‌ می‌شوند.

بخش‌ اعظم‌ مراکز مهم‌ نانوتکنولوژی‌ در سراسر جهان‌ در یک‌ سال‌ اخیر تاسیس‌ شده‌ است‌.

علاوه‌ بر انقلاب‌ دیجیتال‌ و زیست‌ شناسی‌ جدید ، نا نو تکنو لوژی‌ به‌ عنوان‌ یک‌ روند کلیدی‌ علم‌ و فناوری‌ در دهه‌های‌ آینده‌ مورد توجه‌ قرار گرفته‌ است‌ و در این‌ حوزه‌، اکتشافات‌ بیشتری‌ نسبت‌ به‌ دو حوزه‌ دیگر اتفاق‌ می‌افتد.

فناوریهای‌ نانو، بیو و اطلاعات‌ با همیاری‌ بزرگی‌ با دیگر علوم‌ رشد خواهند کرد.

همگرایی‌ علوم‌ در جهان‌ به‌ سوی‌ ابعاد نانو خواهد بود.

تحقیق‌ و توسعه‌ علوم‌ و مهندسی‌ مقیاس‌ نانو، عمدتاص در مرحله‌ پیش‌ رقابتی‌ است‌.

همکاری‌ بین‌المللی‌ در تحقیقات‌ بنیادی‌، چالشهای‌ فنی‌ بلندمدت‌، علم‌اندازه‌گیری‌، آموزش‌ و مطالعه‌ اثرات‌ اجتماعی‌ این‌ فناوری‌، نقش‌ مهمی‌ در تکوین‌ و رشد این‌ عرصه‌ خواهد داشت‌.

مقیاس‌ نانو پتانسیل‌ تبدیل‌ شدن‌ به‌ کارآمدترین‌ مقیاس‌ طولی‌ ساخت‌ و تولید را دارد.

صنعت‌ و گروههای‌ تجاری‌ دریافته‌اند که‌ نانوتکنولوژی‌، باعث‌ تغییر ذهنیت‌ عمومی‌ (PARADIGM Shift) در اقتصاد می‌شود.

این‌ فناوری‌ بزودی‌ تغییرات‌ شگرفی‌ را در تمام‌ عرصه‌ها ایجاد خواهد کرد.

راهبرد بین‌المللی تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی نویسنده: M.C.

Roco ، مشـــاور ارشـــد نانــوتکنولــوژی بنیــاد ملــی علــوم (mroco@nsf.gov و http://www.nsf.gov/nano) و رئیـس کمیتـه فرعـی علـوم، مهندسی و فنـاوری نانـو، وابستـه بـه شورای ملی علوم و فناوری آمریکا (NSET) مستقر در ریاست جمهوری، http://www.nano.gov .

28 آگوست 2001 چکیده برمبنای گزارشهای رسیده از سازمانهای دولتی در کشورهای مختلف، میزان سرمایه‌گذاری آنها در تحقیق وتوسعه نانوتکنولوژی در جهان، بین سالهای 1997 تا 2001، 5/3 برابر افزایش یافته که بیشترین افزایش مربوط به سال 2001 با نرخ 90% می‌باشد.

دانشمندان به شبکه گسترده‌ا‌ی از اکتشافات وارد شده‌اند، به گونه‌ا‌ی که نمی‌توان عرصه‌ا‌ی را در علوم فیزیک، زیست‌شناسی و مهندسی دست‌نخورده دانست.

صنعت دریافته‌است که نانوتکنولوژی مزیتهای رقابتی ایجاد خواهدکرد.

تخمین زده می‌شود تا 10 الی 15 سال آینده، تولیدات سالانه صنعتی در سطح جهان به یک تریلیون دلار خواهدرسید که این، به حدود 2 میلیون متخصص نانوتکنولوژی نیاز خواهدداشت.

آمریکا توسعه پایه‌های علوم و مهندسی را با راهبردی چند رشته‌ا‌ی از طریق برنامه پیشگامی ملی نانوتکنولوژی آغاز نموده‌است.

ژاپن و اروپا برنامه‌های گسترده‌ا‌ی دارند و طرحهای فعلی آنها برای 4 تا 5 سال آینده برنامه‌ریزی شده‌اند.

کشورهای دیگر، حوزه‌های دارای پتانسیل خود را ترویج نموده‌اند، بعضی نیز در حوزه‌هایی که دارای پتانسیل بازار هستند، تمرکز نموده‌اند.

تفاوت میان کشورها در زمینه‌های "حوزه‌های تحقیق"، "سطح تلفیق برنامه‌ها با بخشهای مختلف صنعت" و "مقیاس زمانی هدفهای تحقیق و توسعه" می‌باشد.

نانوتکنولوژی در محیطی در حال رشد است که مبادلات بین‌المللی در آن، به علم، آموزش و تحقیق و توسعه صنعتی سرعت می‌بخشد.

راهبرد جهانی، همکاریهای دوجانبه، ارتباط برنامه‌های جداگانه هر کشور و جوامع تخصصی آنها و سازمانهای بین‌المللی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها: نانوعلم، نانوتکنولوژی، برنامه‌های تحقیق و توسعه، بودجه تحقیقات، همکاری بین‌المللی.

مقدمه پیشرفتهای علوم و مهندسی در مقیاس نانو، نیازهای انسان را در گشودن مرزهای علم و فناوری برآورده می‌سازد.

نانوتکنولوژی برای ایجاد تغییرات متحول‌کننده در اجتماع و همچنین هماهنگی تلاشهای بین‌المللی برای رسیدن به اهدافی بالاتر از پیشرفت در یک حوزه علم و فناوری و یا یک ناحیه جغرافیایی پتانسیل بلندمدتی دارد.

یکی‌شدن علوم بر مبنای اجزای سازنده‌ا‌ی در مقیاس نانو، همگرایی فناوری را آسان می‌سازد.

این فناوری پتانسیل بهبود کارآیی انسان، توسعه پایدار مواد، آب، انرژی و غـذا، محافظت از باکتریها و ویروسهای ناشناخته و حتی کاهش عوامل به‌هم زدن نظم عمومی را دارد.

همچنانکه آموزش، پژوهش و تولیدات صنعتی ماهیت بین‌المللی بیشتری پیدا می‌کنند، شناسایی روندهای جهانی و کشف فرصتهای بین‌المللی مهم خواهدبود.

به برخی از این روندها در این مقاله اشاره شده و پیشنهادهایی برای راهبردهای کلی توسعه نانوتکنولوژی در جهان ارائه می‌شود.

محیط پژوهش عرصه علوم و فناوری نانو وسیع بوده و هنوز در تقریباً همه رشته‌ها و زمینه‌های مربوط در حال اکتشاف می‌باشد.

توسعه این عرصه، پیش‌شرطی برای پیشرفت در سایر فناوریهای کلیدی ازجمله بیوتکنولوژی و انقلاب دیجیتال می‌باشد.

تقریبا" هیچ حوزه مهمی از شبکه تحقیق و توسعه مقیاس نانو دست‌نخورده باقی نمانده‌است.

مزایای نانو، نه‌تنها در کوتاه‌مدت (از طریق فناوری‌های مقدماتی مقیاس نانو)، که در میان‌مدت (5 تا 15 سال) و بلندمدت نیز مبرهن است.

پژوهشگران و کارشناسان صنایع دریافته‌اند که در علوم و مهندسی درحال نزدیک‌شدن به این اندازه ناپیدا هستیم.

دیگر این سؤال مطرح نیست که آیا نانوتکنولوژی توسعه می‌یابد یا خیر؛ بلکه این سؤال مطرح است که چه کسی در هر عرصه، پیشتاز خواهدبود؟

به‌نظر می‌رسد سال 2001، نقطه شروع نمودار متعارف رشد S شکل برای نانوتکنولوژی باشد و ما برای رسیدن به بخش رشد صعودی منحنی به 5 سال زمان نیاز داریم (شکل-1).

نرخ افزایش اکتشافات علمی این بیان را تقویت می‌کند.

بخشی از ویژگیهای محیط پژوهشی فعلی به شرح زیر است: شکل-1 : منحنیS شکل برای رشد تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی انتظار می‌رود در 10 الی 15 سال آینده به‌خاطر نانوتکنولوژی، تغییرات چشمگیر علمی، فناوری و اجتماعی ایجاد شود تخمین زده شده‌است که تولیدات نانوتکنولوژی در 10 الی 15 سال آینده به یک تریلیون دلار برسد.

]10[ این تخمین از اطلاعاتی حاصل شده که از صنعت گرفته شده‌است.

اگر تصور کنیم حداکثر برای تولید 5/0 میلیون دلار نیاز به یک متخصص باشد، پیش‌بینی می‌شود 2 میلیون نفر مورد نیاز باشد.

به‌نظر می‌رسد دانش فنی و محصولات نانوتکنولوژی در همین برهه زمانی، رفته‌رفته به زندگی روزانه ما وارد شود.

این زمان، زمان نسبتاً کوتاهی است؛ اگر آن را با فناوری اطلاعات مقایسه کنیم که با وجود گذشت بیش از 4 دهه از رشد آن هنوز کمبود متخصصان کیفی در آن وجود دارد.

به‌خاطر محیط تکنولوژیکی کیفی جدید، فناوریهای مزاحم، کمبود منابع انسانی، تغییر در ساختار اقتصادی و دیگر وقایع غیرکمی اتفاق می‌افتد.

ابتدائاً برخی فرآیندها و ساختارهای دارای پیچیدگی کمتر در مقیاس نانو مانند نانولایه‌ها، تجمع نانوذرات و فرآیندهای تک‌بعدی مقیاس نانو وارد عرصه بازار شده‌اند و به‌طور مداوم با سطوح بعدی پیچیدگی جایگزین می‌شوند.

بازار ابزارهای معمول اندازه‌گیری در مقیاس نانو می‌تواند بعنوان تقریبی برای تأثیر نانوتکنولوژی در بخشهای اقتصادی بکار رود.

شرکت ابزارهای Digital-Vecco اولین میکروسکوپ SPM را حدود 10 سال قبل ارائه داد و حدود 3000 دستگاه از این میکروسکوپ را به فروش رساند.

این تعداد بیشتر از نصف بازار جهانی در این دهه بوده‌است.]4[ در این دوره، بازار شرکت فوق در زمینه‌های زیر بوده‌است: مواد 30 تا 35 درصد نیمه‌هادیها 18 تا 25 درصد (35 درصد در سال 2000) ذخیره اطلاعات 15 تا 20 درصد علوم زندگی 9 تا 14 درصد پلیمرها 8 تا 12 درصد الکتروشیمی 3 تا 5 درصد نور 2 تا 4 درصد آگاهی جهانی در مورد پتانسیل فناوری جدید، باعث ایجاد شرایط رقابتی علمی و تکنولوژیکی شده و انتقال منابع انسانی و مالی به صنعت و تجارت شروع شده‌است موضوع «از دست‌ندادن قطار فعلی» در شرکتهای بزرگ و بعضی کشورها مطرح شده‌است.

«قطار رفته» به فرصتهای اخیر در عرصه‌هایی چون ژنتیک، بیوتکنولوژی و فناوری اطلاعات اشاره دارد.

توجه روزافزون به نانوتکنولوژی، باعث فعالیت بسیار کیفی محققان و آموزش‌دهندگان و حتی اخیراً صنعت و گروههای سرمایه‌گذاری عمومی شده‌است.

داستانهای علمی تخیلی بلافاصله پس از تشخیص نانوساختارهای سطح در میکروسکوپ SPM در جراید عمومی منتشر شدند.

اکنون هیجان کشفهای علمی بسیار فراگیر بوده و مورد توجه رسانه‌ها قرار گرفته‌است.

برنامه پیشگامی ملی نانوتکنولوژی که توسط رئیس‌جمهور آمریکا اعلام شد، شناسایی بیشتر این عرصه را مورد تأکید قرار داده‌است.

تلاشهای تحقیق و توسعه در سراسر جهان توزیع شده‌است بیشتر تلاشهای فعلی توسط آمریکا، ژاپن و اتحادیه اروپا انجام شده که سرمایه‌گذاری دولتی آنها قابل مقایسه می‌باشد.

بعنوان یک شاخص باز هم بازار ابزارهای Digital-Vecco را مورد استفاده قرار می‌دهیم.

از لحاظ منطقه‌ا‌ی این بازار به صورت زیر بوده‌است: آمریکا 40 تا 45 درصد ژاپن 25 تا 30 درصد اروپا 15 تا 20 درصد آسیا و اقیانوسیه (به‌غیر از ژاپن) 5 تا 10 درصد سایر کشورها 5 درصد همگرایی حوزه‌های علم و فناوری نانوتکنولوژی، بیوتکنولوژی، فناوری اطلاعات، بیوپزشکی و علوم وابسته به آن و تفکر سیستمی در وابستگی نزدیک به یکدیگر توسعه می‌یابند.

همیاری میان حوزه‌های همگرا، نقش مؤثری در تولد و رشد فناوریهای جدید ایفاء می‌کند.

به‌نظر می‌رسد این همگرایی از مقیاس مولکولی در حال شروع‌شدن است.

جهانی‌شدن شتاب می‌گیرد جهانی‌شدن تحقیق و توسعه، فضایی خواهدبود که در آن نانوتکنولوژی رشد خواهدکرد.

فرصتهای همکاری برای رسیدن به فعالیتهای بین‌المللی نانوتکنولوژی، بویژه در عرصه‌های پیش‌رقابتی، موقعیت موردنظر برنامه‌های ملی را تقویت می‌کند.

همچنین باید این نکته را نیز یادآور شد که شرکتهای بزرگ بر مبنای نتایج تحقیق و توسعه‌ا‌ی که از منابع خارجی شرکت دریافت می‌کنند، باقی می‌مانند (در حدود 80 درصد در سال 2001)، که قسمت زیادی از این موضوع از سایر کشورها می‌باشد (بر مبنای مرجع ]7[ ، 35% اروپا، 33% ژاپن و 12% آمریکا).

تعداد روزافزونی شرکت به صورت جهانی و با جریان چشمگیری از ایده‌ها، سرمایه‌ها و افراد فعالیت می‌کنند.

مخاطرات توسعه فناوری برای جامعه، مورد توجه واقع شده‌است سازمانهای مسؤول، برای توجه بیشتر به جنبه‌های اخلاقی و حقوقی توسعه نانوتکنولوژی و پیامدهای بالقوه آن مخاطب قرار گرفته‌اند.

زیرنظر داشتن اثرات اجتماعی و اطلاع‌رسانی آن به عموم، یکی از وظایفی است که در کمیته فرعی علوم، مهندسی و فناوری نانو در شورای ملی علوم و فناوری آمریکا، مورد توجه قرار گرفته‌است.

تاریخچه بین‌المللی الف) قبل از موج : دسترسی مستقیم به اجزای سازنده ماده -‌اتمها، مولکولها و ساختارهای اولیه آنها- حادثه‌ا‌ی تاریخی در علم و فناوری است.

سیستمهای زنده و محصولات دست‌ساز بشر در مقیاس نانو کار می‌کنند، اما دانشهای بنیادی محدود و ابزارهای تحقیق ناکافی ما را از فهم ساختارها، پدیده‌ها و سازوکارهای بنیادی ماده، بازداشته‌است.

ریچارد فاینمن، جامعه علمی را از سال 1959 برای کشف «فضایی در پایین» به چالش انداخت؛ اما فعالیتهای تحقیق و توسعه نانو، فقط چندسال پس از اینکه Gerd Binning و Heinrich Rohrer در سال 1981 میکروسکوپ STM را برای دیدن و حس نانوساختارهای روی سطح اختراع کردند، در چندین کشور آغاز گردید.

فعالیتهای تحقیقاتی در اواخر دهه 1980 بین رشته‌ها و حوزه‌های مرتبط تقسیم شده‌بود.

اندازه‌گیری خوشه‌های اتمها و مولکولها روی سطح، یکی از اولین عرصه‌های مهـم پژوهش بـود.

خوداسمبلی شیمیایی در دهــه 1980 توسـط فعالان پیشگامـی چـون Jean Marie Lehn مورد توجه قرار گرفت.

پس از آن، buckyballها (R.F.

Curl ، Jr.

، H.W.

Kroto و R.E.

Smallcy در سال 1985) و نانولوله‌ها (S.

Lijima در سال 1991) بعنوان مدلهایی برای کار مورد توجه قرار گرفتند.

به‌خاطر هندسه نسبتاً ساده، اندازه‌گیری ساده‌تر اثر اندازه و وجود کاربردهای بالقوه، پژوهش در نانوذرات زودتر از دیگر نانوساختارهای پیچیده شروع شد.

اولین برنامه آمریکا که در علوم و مهندسی نانو متمرکز بود، بر مبنای مفاهیم جدید سنتز و پردازش با نرخ بالای نانـوذرات در سـال 1991، بنـا شـد.

]12[ تجربـه مشابهـی نیـز در ژاپـن ]15[ و اروپـا ]3[ وجـود داشـت.

در اوایل دهه 1990، نانوعلم هنوز بعنوان حوزه مورد علاقه تعداد کمی از محققان آن هم در داخل دیگر حوزه‌های مرتبط از قبیل میکروالکترونیک یا مهندسی دقیق، مطرح بود.

جزء غالب تحقیق و توسعه امروزی، تحقیق تجربی ساختارها و اجزاء نانومتری، و معماری سیستم می‌باشد.

توجه سازمانهای مختلف به پتانسیل درحال رشد نانوعلم از مطالعه وضعیت یک حوزه یا کشور مشخص مانند آلمان ]1[ ، اتحادیه اروپا ]2[ و سازمان ملل ]14[ سرچشمه گرفته‌است.

تشخیص اینکه نانوعلم و نانوتکنولوژی روندی کلیدی در علم و فناوری قرن بیست‌ویکم است، در سالهای 1997 و 1998 اتفاق افتاد.

رسانه‌های عمومی هنوز از جنبه‌های علمی تخیلی نانوتکنولوژی پر بود و پتانسیل نانوعلم در جوامع علمی، فنی و تجاری به‌طور کامل شناخته نشده‌بود.

ب ) برنامه پیشگامی ملی نانوتکنولوژی (NNI) در آمریکا، NNI ضمن یکسان‌سازی دیدگاهها نسبت به نانوتکنولوژی، به نحو گسترده‌ا‌ی باعث پذیرش آن شد.

این دیدگاه پیرو مطالعات مختلفی که از نیمه دوم سال 1996 شروع شد، بدست آمد: بررسی وضعیت آمریکا و وضعیت بین‌المللی توسط گروهی ازمحققان با سفر به سراسرجهان]16،17و18[، کتاب جهت‌های تحقیقات نانوتکنولوژی ]9[ و گزارش مقایسه‌ا‌ی بین‌المللی ]13[.

راهبرد انتقالی تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی برنامه ملی آمریکا را شکل داد ]6[ و فهم بهتری از ارتباط نزدیک فناوری و جامعه بدست آورد]10[.

کلینتون رئیس‌جمهور وقت آمریکا، اولین برنامه ملی نانوتکنولوژی را با مشارکت دستگاههای کلیدی دولت، بخش خصوصی و دانشگاه در ژانویه 2000 اعلام نمود.

این برنامه محرک فعالیتهای دیگر کشورها شد.

در سال 2001، تقریباً همه کشورهای توسعه‌یافته، برنامه‌های ملی خود را داشتند و یا در شروع آن بودند.

چندین کشور، استفاده از دفاتر هماهنگ‌کننده ملی را مشابه شورای ملی علوم و فناوری آمریکا، اقتباس نمودند.

چشم‌انداز نانوتکنولوژی، همچنانکه در شکل 2 پیشنهاد شده‌است، از سال 1998 تغییر کرده‌است.

قبل از سال 98، نانوتکنولوژی به صورت حوزه‌ا‌ی بسیار دور برای فعالیتهای صنعتی (بیشتر به صورت تخیلات علمی) دیده می‌شد.

بعد از یکنواختی و تبدیل دیدگاههای این عرصه که در سال 1999 انجام شد، نانوتکنولوژی به سوی عرصه‌ا‌ی امکان‌پذیر در بلندمدت (بین 15 تا 30 سال)، حرکت کرد.

اجزای برنامه NNI که در اکتبر 2000 شروع شد و متعاقب آن گسترش فعالیتهای تحقیق و توسعه در سراسر جهان، باعث تغییر دیگری در این چشم‌انداز شد.

مقیاس نانو پتانسیل تبدیل‌شدن به کارآمدترین مقیاس طولی ساخت و تولید را دارد.

صنعت و گروههای تجاری دریافته‌اند که نانوتکنولوژی، باعث تغییر ذهنیت عمومی در اقتصاد می‌شود.

شکل-2 : چشم‌انداز نانوعلم و نانوتکنولوژی بین سالهای 1998 تا 2001 (تحولی سریع) ج: سرمایه‌گذاری بین‌المللی در سال 2001 بیشتر از 30 کشور در عرصه نانوتکنولوژی در سطح ملی دارای فعالیت یا برنامه هستند.

سرمایه‌گذاریهای دولتی در علوم و فناوری نانو بین سالهای 1997 تا 2001، بیشتر از 3 برابر شده و از 432 میلیون دلار به 577/1 میلیارد دلار رسیده‌است.

افزایش مربوط به سال 2001 از 3 سال قبل بیشتر بوده‌است.

(جدول 1 و شکل 3 را ببینید) اطلاعات جدول 1 بر مبنای اطلاعاتی است که از برنامه‌های دولتها جمع‌آوری شده و بر مبنای اطلاعات ارائه‌شده در سخنرانی‌های جلسه «شبکه‌بندی جهانی نانوتکنولوژی» که توسط «اتحادیه بین‌المللی مواد» سازماندهی شده و در 30 آگوست 2001 برگزار گردید، مورد تجدیدنظر قرار گرفته‌است.

در آسیا، برنامه‌های درحال رشدی در ژاپن، چین، کره جنوبی، تایوان و سنگاپور وجود دارد.

در اروپا، علاوه بر کشورهای عضو اتحادیه اروپا، سوئیس نیز دارای برنامه‌ا‌ی قوی است.

روسیه و اوکراین هم فعالیتهای تحقیقاتی بویژه در سنتز و فرآیندهای مواد پیشرفته دارند.

برنامه‌های درحال تکوینی هم در اروپای شرقی اعلام شده‌است.

فعالیتها و توافقنامه‌های مهم بین‌المللی افزایش یافته‌اند.

بعنوان مثال موافقتنامه‌هایی بین بنیاد ملی علوم آمریکا و اتحادیه اروپا، APEC، روسیه و چین و همچنین ایالتهای نیویورک آمریکا و کبک کانادا امضاء شده‌است.

در مکزیک در حدود 20 گروه تحقیقاتی وجود دارد که به‌طور مستقل کار می‌کنند.

در آمریکای شمالی، شورای ملی تحقیقات کانادا، مؤسسه ملی نانوتکنولوژی را در کالگری آلبرتا (Colgary، Alberta) با 80 میلیون دلار بودجه 5 ساله تأسیس نموده‌است.

جدول-1 : سرمایه‌گذاری تخمینی دولتها درتحقیق و توسعه نانوتکنولوژی (میلیون دلار در سال) توضیح: اروپای غربی شامل کشورهای عضو اتحادیه اروپا و سوئیس است.

نرخ مبادله دلار و یورو، هر دلار معادل 1/1 یورو و 120 ین ژاپن معادل 1 دلار محاسبه شده‌است.

منظور از سایر کشورها، استرالیا، کانادا، چین، کشورهای شوروی سابق، کره، سنگاپور، تایوان و غیر از آن می‌باشد.

سال مالی در آمریکا اول اکتبر سال قبل (که در جدول با حرف «الف» مشخص شده‌است) و در دیگر کشورها از مارس یا آوریل سال بعد شروع می‌شود (حرف «ب»).

در جدول 1، نانوتکنولوژی طبق تعریف برنامه NNI در نظر گرفته شده‌است که عبارتست از: تحقیق و توسعه فناوری در سطوح اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی در مقیاس طولی 1 تا 100 نانومتر به‌منظور درک اساسی پدیده‌ها و مواد در مقیاس نانو و ایجاد و استفاده از ساختارها، دستگاهها و سیستمهایی که به‌خاطر اندازه کوچک یا متوسط آنها خواص و وظایف بدیعی دارند.

خواص و وظایف جدید در مقیاس طولی بحرانی ماده (زیر 100 نانومتر) ایجاد می‌شود.

تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی شامل کنترل ماده و کار با آن در مقیاس نانو و یکپارچه‌ساختن نانوساختارها برای ایجاد اجزای بزرگتر ماده، سیستمها و معماری‌ها می‌باشد.

در داخل این ساخته‌های بزرگتر، کنترل و ساخت ساختارها و اجزاء در مقیاس نانومتر انجام می‌شود.

شکل-3 : بودجه دولتها در سراسر جهان برای تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی (آگوست 2001) استراتژی جهانی چندین روند جهانی برای استراتژی سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی مورد شناسایی قرار گرفته‌است: انتخاب محورهای تمرکز متفاوت در تحقیق و توسعه با توجه به نقش و وظیفه کشور از بین فرصتهای بسیار گسترده تحقیق و توسعه، کشورهای مختلف با توجه به تجربه و نیازهایشان، حوزه‌هایی را برای توسعه انتخاب نمود‌ه‌اند.

آنها به نقاط خالی سنگ‌فرش تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی نگریسته و بدین صورت سایر تلاشهای جهانی را تکمیل کرده‌اند.

این کار، یک «توزیع خودساخته» بوده‌است.

محورهای تمرکز از استراتژی مبتنی بر علم (مانند آمریکا و فرانسه) تا استراتژی مبتنی بر کشش صنعت (مانند اتحادیه اروپا، کره و تایوان) و از انتخاب حوزه‌های گسترده (مانند آمریکا، ژاپن و آلمان) تا بعضی زمینه‌های مشخص متفاوت بوده‌است.

تفاوت اصلی میان کشورها در زمانبندی و حوزه‌هایی است که برای تحقیقات بعنوان هدف خود برگزیده‌اند.

آموزش افراد برای موفقیت بلندمدت، امری کلیدی است یک چالش اصلی برای پیشرفت نانوتکنولوژی، آموزش و تعلیم نسل جدید نیروهای کار ماهر با گرایش چندرشته‌ا‌ی می‌باشد.

مفاهیم مقیاس نانو (سطوح اتمی، مولکولی و چند مولکولی) در سیستم آموزش دهه آینده نفوذ خواهدکرد، همچنانکه رویکرد میکروسکوپی در 40 تا 50 سال گذشته، حضوری فعال داشته‌است.

با درنظر گرفتن سطح فعلی خرید تجهیزات در بازار جهانی ]4[ و با توجه به اینکه نیروی آموزش‌دیده متناسب با اندازه بازار است، تعداد افراد آموزش‌دیده لازم در نانوتکنولوژی در سالهای 2010 تا 2015 بدین صورت خواهدبود: آمریکا 800 تا 900 هزار ژاپن 500 تا 600 هزار اروپا 300 تا 400 هزار نواحی آسیا و اقیانوسیه (بجز ژاپن) 100 تا 200 هزار سایر کشورها حدود 100 هزار چالشهای علمی و فنی مشترکی نیز وجود دارد که به دلیل اهداف بزرگ انسانی مورد توجه قرار می‌گیرند مثالهایی از چالشهای علمی و فنی که تمایل گسترده‌ا‌ی به آنها وجود دارد، عبارتست از: تحقیق متمرکز روی مولکولهای منفرد و عمل سلولهای تک (مانند آنچه توسط مؤسسات ملی بهداشت آمریکا و گروههای مختلفی در آلمان و ژاپن انجام می‌شود).

تحقیق در کارآیی انسان (که هنوز به‌طور شفاف مورد توجه قرار نگرفته‌است) توسعه پایدار و فرآیندهایی در محیط زیست (مانند روشهای شیمیایی مقابله با آلودگی خاک، نمک‌زدایی از آب، تبدیل انرژی خورشیدی و افزایش کارآیی برق).

تلاشهایی برای ساختاردهی به انفجار بزرگ اطلاعات مربوط به شناسایی و پردازش در مقیاس نانو، انجام می‌شود]19[.

انتظار می‌رود پروژه‌های تحقیق و توسعه مشترک بین‌المللی در سالهای آینده افزایش یابند.

تمرکز در ساخت و تولید در مقیاس نانو نیاز به توسعه مفاهیم جدید فرآیندها، مواد و سیستمهای نانو -‌که برای تولید با نرخ بالا و مقیاس‌پذیری مناسب هستند- احساس می‌شود (بعنوان مثال مفاهیم ساخت نانوذرات را در مرجع ]8[ نگاه کنید)، این نیاز همچنین برای ابزارهای اندازه‌گیری و استانداردسازی مورد تأیید در سطح بین‌المللی وجود دارد.

چالش مهم فقط ایجاد قابلیتهای ساخت و تولید نیست، بلکه ایجاد بازار و کاربران موضوع در کوتاه‌مدت و بلندمدت نیز هست.

مشارکت: تشویق فعالیتهای یکپارچه و بین‌رشته‌ا‌ی نانوتکنولوژی با دیگر حوزه‌های تحقیقات دارای وجوه مشترکی می‌باشد، نه اینکه جایگزین آنها باشد.

مشارکت میان دانشگاهها، صنعت و بخش تجارت در داخل و بین مرزهای ملی حتی سریعتر از اصل فعالیتهای تحقیق و توسعه در حال رشد می‌باشد.

صنعت و تجارت به‌طور عمومی علاقه‌مند به تبدیل عمودی اکتشافات بنیادی به محصول هستند، در حالی که فعالیتهای دانشگاهی عموماً به صورت کشفهای بنیادی، افقی در رشته‌های متعدد و مربوط به هم و حوزه‌های مختلف کاربرد جهت‌گیری شده‌است.

همکاری بین‌المللی سرعت می‌گیرد این موضوع مظهر توسعه مشارکت است.

مشارکت بین‌المللی برای تحقیقات دانشگاهی، اهداف مشترک تحقیق و توسعه و متعادل‌کردن هزینه‌های تسهیلات و آزمایشهای گران مناسب می‌باشد.

تقریبا" همه کشورهای صنعتی در سالهای اخیر برنامه‌های تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی را در سطح ملی در دستور کار خود داشته‌اند و فرصتهای مناسبی برای انعقاد موافقتنامه‌های دوجانبه در حوزه‌های تحقیقاتی پیش‌رقابتی وجود دارد.

علاوه بر توافقنامه‌های دوجانبه، سازمانهای بین‌المللی نیز مشهورتر شده‌اند.

به عنوان مثال APEC ، EC ، NAFTA (PASI) ؛ شبکه‌هایی جهانی توسط بعضی مجامع تخصصی از قبیل ACS ، IEEE ، ASME ، APS و اتحادیه بین‌المللی مواد ایجاد شده‌است.

بروز دیگر ارتباطات بین‌المللی، سهم روبه افزایش پروژه‌هایی است که با همکاری محققان خارجی انجام می‌شوند که در سال 2001 ، 10 تا 15 درصد از کل پروژه‌های دو شبکه آمریکایی اینگونه بوده‌است (در حوزه آزمایشگاهی، شبکه ملی کاربری ساخت نانویی تأسیس در سال 1994، در حوزه مدلسازی و شبیه‌سازی مرکز توزیعی شبیه‌سازی الکترونیکی پیشرفته تأسیس در سال 1998).

مثالهایی از مراکز و شبکه‌هایی که با پشتیبانی اولیه منابع دولتی ایجاد شده‌اند همچنانکه محققان منفرد و گروههای کوچکتر تحقیقاتی، بخش زیادی از تحقیق و توسعه مقیاس نانو را انجام می‌دهند، مراکز تحقیقاتی بزرگتر نقشی اساسی در توسعه موضوعات مهم و ایجاد مشارکتها ایفاء می‌کنند.

این مراکز، همگرایی بلندمدت، فعالیت بین رشته‌ا‌ی و همچنین فرصتی برای گردهم‌آمدن افرادی با تجربیات و ابزارهای مختلف مورد نیاز توسعه نانوتکنولوژی را فراهم می‌آورند.

بخش اعظم مراکز مهم نانوتکنولوژی در سراسر جهان در یک سال اخیر تأسیس شده‌است که نمونه‌هایی از مراکز کلیدی تحقیقاتی به شرح زیر می‌باشند: آمریکا شبکه ملی کاربری ساخت نانویی با مشارکت 5 دانشگاه و سرپرستی دانشگاه کرنل مراکز توزیعی شبیه‌سازی الکترونیکی پیشرفته با مشارکت4 دانشگاه و سرپرستی دانشگاه ایلینویز اوربان