Czym jest przemysł nanotechnologiczny?
Przemysł nanotechnologiczny jest interdyscyplinarną dziedziną badań i rozwoju w większości nauk przyrodniczych i fizycznych. Nanotechnologia molekularna od 2011 r. Koncentruje się w dużej mierze na postępach w czterech kluczowych sektorach medycyny, systemów wojskowych, energii i informatyki, choć badania mogą dotyczyć niemal każdego obszaru zainteresowań przemysłowych lub handlowych. Modele biznesowe firmy nanotechnologicznej na początku XXI wieku koncentrują się głównie na materiałoznawstwie oraz systemach wytwarzania i dostarczania leków farmaceutycznych. Wynika to z faktu, że tworzenie unikatowych struktur chemicznych i materiałowych jest łatwiejsze do zaprojektowania niż bardziej dojrzałe nanotechnologie przyszłości, które będą coraz bardziej koncentrować się na autonomicznych, samoreplikujących się maszynach zbudowanych do wykonywania określonych zadań.
Ponieważ przemysł nanotechnologiczny może być niezwykle szeroko zakrojony i wprowadzać udoskonalenia w materiałach i funkcjonowaniu maszyn do praktycznie każdego procesu, edukacja nanotechnologiczna musi próbować przekazać poczucie zrozumienia wielu dziedzin badań. Często skutkuje to przekrojowym szkoleniem ekspertów w niektórych dziedzinach, takich jak fizyka, chemia lub krystalografia, w dziedzinach takich jak mikrobiologia i elektrotechnika, dzięki czemu mogą oni pracować w innych dyscyplinach, aby w pełni zrozumieć procesy zachodzące w skali molekularnej. Nowi studenci w dziedzinie nanotechnologii muszą uzyskać podstawowe zrozumienie kilku obszarów ludzkiej wiedzy. Obejmują one fizykę, chemię, mikrobiologię i pokrewne nauki przyrodnicze oraz praktyczne zastosowania tych nauk w różnych dziedzinach inżynierii.
Rozwój nowo powstającego przemysłu nanotechnologicznego jest finansowany przez wiele różnych rządów na całym świecie, od rządów Unii Europejskiej, po Japonię, Indie, Rosję, Stany Zjednoczone i Australię. Szacuje się, że według stanu na 2011 r. 10 000 000 000 USD rocznie (globalnie) przeznacza się na takie badania, a liczba ta wzrośnie do 65 000 000 000 USD do końca tego samego roku. Szacuje się, że do 2014 r. Globalne wydatki na badania wyniosą 100 000 000 000 USD, a do 2015 r. Powinny zbliżyć się do 250 000 000 000 USD. Kraje rozwijające się również intensywnie inwestują w przemysł nanotechnologiczny, a wydatki Chin przekraczają wydatki USA w 2011 r.
Pod wieloma względami pomyślne zbudowanie jakiejkolwiek opłacalnej aplikacji nanotechnologicznej to wyścig do mety, gdzie zwycięzca będzie posiadał patenty na urządzenia lub materiały, które mogą mieć globalne implikacje i zmieniać społeczeństwo w nieprzewidziany i rewolucyjny sposób. Wielu naukowców postrzega przemysł nanotechnologiczny jako początek drugiej rewolucji przemysłowej, która po cichu odbywa się w laboratoriach na całym świecie i która w dużej mierze pozostaje niezauważona przez społeczeństwo. Dzieje się tak pomimo faktu, że kilka tysięcy produktów i materiałów jest już w sprzedaży na rynku detalicznym od 2011 r., A ich funkcje zostały opracowane w skali nanotechnologicznej.
Powszechne zainteresowanie przemysłem nanotechnologicznym jest bezpośrednim wynikiem tego, jak bardzo jest to nauka ogólnego przeznaczenia. Ma zdolność do podjęcia dowolnego znanego procesu chemicznego lub maszynowego i uczynienia go bardziej wydajnym i potężnym poprzez kontrolowanie reakcji zachodzących w skali atomowej i molekularnej, co jest niespotykane w historii ludzkości. Skalowanie kontroli tych procesów do poziomu makro codziennej działalności człowieka może potencjalnie sprawić, że procesy przemysłowe będą w stanie poddać recyklingowi 100% swoich produktów odpadowych lub zabrać odpady wyprodukowane przez poprzednie pokolenia społeczeństwa i przekształcić je w przydatne nowe materiały poprzez przebudowę jego podstawowa struktura molekularna.
Maszyny nanotechnologiczne mogą również być w stanie ominąć podstawowe przeszkody w ludzkim zrozumieniu. Działając jako forma uniwersalnej mechaniki, takie zaprogramowane mikroskopijne maszyny mogą pewnego dnia być w stanie zastąpić uszkodzone komórki lub narządy w ludzkim ciele, wytwarzając nowe od skali molekularnej w górę, bez konieczności zrozumienia, co spowodowało niewydolność narządu na pierwszym miejscu. Dlatego celem nanotechnologii jest wykorzystanie wiedzy w dziedzinie chemii, fizyki i biologii jako formy pracownika linii montażowej, zastępując zużyte materiały i systemy nowymi, wykorzystując do tego potencjalne odpady . Naturalne systemy, takie jak drzewa, robią to od niepamiętnych czasów, budując złożone struktury po jednej komórce na raz, ale do niedawna społeczeństwo ludzkie działało jedynie w celu ukształtowania i wykorzystania końcowych rezultatów takiego wzrostu.
Zarówno K. Eric Drexler ze swoją książką z 1986 roku, The Engines of Creation , jak i wykład Richarda Feynmana z 1959 roku, Jest mnóstwo miejsca na dnie , są uważani za podstawowe iskry, które wywołały burzę zainteresowania nauką i inżynierią dla przemysłu nanotechnologicznego. Drexler uważał, że nie ma podstawowych ograniczeń w tworzeniu samoreplikujących się maszyn molekularnych, które mogłyby ostatecznie zbudować dowolne urządzenie lub materiał z ogólnej materii źródłowej. Feynman promował ten sam pomysł, stwierdzając, że bezpośrednia manipulacja atomami była praktyczną możliwością.