Hva er nanoteknologibransjen?

Nanoteknologibransjen er et tverrfaglig forsknings- og utviklingsfelt i det meste av livs- og fysikkvitenskap. Molekylær nanoteknologi fra og med 2011 fokuserer i stor grad på utviklingen i de fire viktige sektorene medisin, militære systemer, energi og informatikk, selv om forskning kan berøre nesten ethvert område av industriell eller kommersiell interesse. Fokuset for nanoteknologiselskaps forretningsmodeller i begynnelsen av det 21. århundre har en tendens til å være innen materialvitenskap og farmasøytisk medisinskaping og leveringssystemer. Dette er fordi det er enklere å konstruere unike kjemiske og materialstrukturer enn fremtidens modne nanoteknologier, noe som vil ha et økende fokus på autonome, selvreplikerende maskiner bygget for å utføre spesifikke oppgaver.

Siden nanoteknologibransjen kan være utrolig bredbasert og bringe avgrensninger i materialer og funksjonen til maskiner til praktisk talt enhver prosess, må nanoteknologiutdanning forsøke å formidle en forståelse av mange forskningsarenaer. Dette resulterer ofte i eksperter på visse felt som fysikk, kjemi eller krystallografi på tvers av opplæring innen felt som mikrobiologi og elektroteknikk, slik at de kan jobbe i andre fagområder for å fullstendig forstå prosessene som virker i molekylær skala. Nye studenter til feltet nanoteknologi er pålagt å få en grunnleggende forståelse av flere områder av menneskelig kunnskap. Disse inkluderer fysikk, kjemi, mikrobiologi og relatert biovitenskap, og praktiske anvendelser for disse vitenskapene innen forskjellige ingeniørfelt.

Veksten i den nye nanoteknologinæringen finansieres av et bredt utvalg av regjeringer over hele verden, fra EU, til Japan, India, Russland, USA og Australia. Fra 2011 anslås det at 10 000 000 000 amerikanske dollar (USD) blir brukt årlig på global basis for slik forskning, og dette tallet forventes å øke til 65 000 000 000 000 dollar ved utgangen av samme år. Innen 2014 er estimater at forskningsutgiftene globalt vil være $ 100.000.000.000 USD, og ​​innen 2015 bør de nærme seg $ 250.000.000.000 USD. Utviklingslandene investerer også sterkt i nanoteknologibransjen, og Kinas utgifter passerte USAs utgifter i 2011.

I mange henseender er vellykket å bygge en levedyktig nanoteknologi-applikasjon et løp mot en mållinje der vinneren vil ha patenter på enheter eller materialer som har potensial til å ha globale implikasjoner og endre samfunnet på uforutsette og revolusjonerende måter. Mange forskere ser nanoteknologibransjen som begynnelsen på en annen industriell revolusjon som i stillhet foregår i laboratorier rundt om i verden og som stort sett ikke blir lagt merke til av publikum. Dette til tross for at flere tusen produkter og materialer allerede er solgt på personmarkedet fra 2011 med funksjoner som er konstruert i nanoteknologisk skala.

Den omfattende interessen for nanoteknologibransjen er et direkte resultat av hvor mye av en generell vitenskap det er. Det har evnen til å ta en hvilken som helst kjent kjemisk prosess eller maskinprosess og gjøre den mer effektiv og kraftig ved å kontrollere reaksjonene som oppstår i en atom- og molekylær skala, noe som er enestående i menneskets historie. Skalering av kontroll av disse prosessene opp til makronivået i hverdagslig menneskelig aktivitet, har potensialet til å lage industrielle prosesser som er i stand til å resirkulere 100% av avfallsstoffene sine eller ta avfall produsert av tidligere generasjoner av samfunnet og foredle det til nyttige nye materialer ved å gjenoppbygge dens grunnleggende molekylstruktur.

Nanoteknologimaskiner har også potensial til å kunne omgå grunnleggende veisperringer i menneskers forståelse. Fungerer som en form for universalmekaniker, kan slike programmerte mikroskopiske maskiner en dag være i stand til å erstatte skadede celler eller organer i menneskekroppen ved å produsere nye fra molekylær skala og opp, uten at det er nødvendig å forstå hva som forårsaket organsvikt til å oppstå i utgangspunktet. Nanoteknologibransjen har derfor som mål å dra nytte av kunnskap innen kjemi, fysikk og biologi for å fungere som en form for samlebåndarbeider, og erstatte slitte materialer og systemer med nye, mens de bruker potensielt avfall som kildemateriale for å gjøre det. . Naturlige systemer som trær har gjort dette fra uminnelige tider ved å bygge komplekse strukturer en celle av gangen, men inntil nylig handlet det menneskelige samfunn bare for å forme og utnytte sluttresultatene av en slik vekst.

Både K. Eric Drexler med sin bok fra 1986, The Engines of Creation , og Richard Feynmans tale fra 1959, It's Plenty of Room at the Bottom , regnes som de grunnleggende gnistene som skapte en ildstorm av interesse for vitenskap og ingeniørfag for nanoteknologibransjen. Drexler mente at det ikke var noen grunnleggende grenser for å lage selvrepliserende molekylære maskiner som til slutt kunne bygge hvilken som helst enhet eller materiale fra generelle kildemateriale. Feynman fremmet den samme ideen ved å konstatere at direkte manipulering av atomer var en praktisk mulighet.