فناوری نانو (Nanotechnology) بر اساس استاندارد ملی INSO-ISO 80004-1 که برگرفته از استاندارد بین‌المللی ایزو ISO/TS 80004-1:2015 است، به استفاده از دانسته‌های علمی در دستکاری و کنترل ماده، غالباً در نانومقیاس (محدوده ۱–۱۰۰نانومتر) برای بهره‌برداری از پدیده‌ها و خواص وابسته به ساختار و اندازه است. این خواص متمایز با خواص اتم‌ها و مولکول‌های منفرد و غیرقابل برونیابی (استنتاج) از شکل توده همان ماده هستند. سازمان ملی استاندارد ایران (ISIRI) تعداد ۶۶ استاندارد مرتبط با فناوری نانو تا پایان سال ۲۰۱۷ منتشر کرده‌است.

فناوری نانو شامل سه مرحله می‌باشد:

1. طراحی مهندسی ساختارها در سطح اتم.

2. ترکیب این ساختارها و تبدیل آن‌ها به مواد جدید با ساختار نانو با خصوصیات ویژه.

3. ترکیب این‌گونه مواد و تبدیل آن‌ها به ابزارهای سودمند.

محصول فناوری نانو

محصول فناوری نانو (Nanotechnology Product) بر اساس استاندارد ملی INSO-ISO 21145 که برگرفته از استاندارد بین‌المللی ایزو ISO/TS 18110:2015 است، شامل کالای فناوری نانو (Nanotechnology Goods) و خدمت فناوری نانو (Nanotechnology Service) می‌شود. کالای فناوری نانو، شامل دو تعریف نانوپدید (Nano-enabled) یا نانو بهبود (Nano-enhanced) می‌شود. هر کالایی حاوی نانوماده که کارکرد یا خاصیت آن با فناوری نانو بهبودیافته (نانوبهبود) یا مبتنی بر فناوری نانو (نانوپدید) باشد، کالای فناوری نانو شناخته می‌شود.

به‌طور کلی کالای فناوری نانو شامل یکی از موارد زیر می‌شود:

(۱) نانوماده تولیدشده یا نانوماده مهندسی شده.

(۲) محصول میانی بهبودیافته با نانو یا پدیدار شده با نانو.

(۳) محصول نهایی بهبودیافته با نانو یا پدیدار شده با نانو.

فناوری نانو در بهبود کیفیت زندگی مردم

به‌کارگیری فناوری نانو در تولید محصولات می‌تواند موجب بهبود خواص موجود محصولات یا توسعه محصولاتی با ویژگی‌های جدید شود. برای هر یک از محصولات نانو می‌توان میزان رفع مسائل موجود و همچنین راه‌حل‌های ارائه شده با فناوری نانو را بررسی و ارزیابی نمود. با مطالعه مدل‌ها و شاخص‌های جهانی برای ارزیابی میزان کیفیت زندگی، تأثیر محصولات فناوری نانو بر کیفیت زندگی مردم را می‌توان از چهار منظر اقتصاد، سلامت، محیط‌زیست و رفاه و در پنج دسته «درمان مؤثر»، «آب سالم»، «تنفس پاک»، «بهداشت عمومی» و «آسایش خانه» مورد بررسی قرار داد. در گزارش «بهبود کیفیت زندگی با محصولات نانوفناوری ایرانی»، به معرفی بیش از ۳۰ مورد از محصولات و فناوری‌های نانویی توسعه‌یافته در داخل ایران پرداخته شده‌است، که می‌توان به «داروی‌های ضدسرطان»، «مکمل‌های دارویی»، «سامانه‌های نیترات و آرسنیک‌زدایی آب»، «سامانه‌های تصفیه پساب صنعتی و آب خاکستری»، «نمک‌زدایی آب شور»، «ماسک و فیلترهای هوا»، «شکم‌بندهای ضد امواج»، «پانسمان‌ها و مواد ضدعفونی‌کننده»، «منسوجات متنوع ضدباکتری»، «لوله‌ها و پروفیل ساختمانی» «مصالح ساختمانی از جمله شیشه کم‌گسیل، بتن فوق سبک، رنگ‌ها، کاشی و سرامیک‌های ضد باکتری و ضدآب و لک»، «پاک‌کننده‌های اُرگانیک خانگی»، «ظروف بسته‌بندی و نگه‌داری» و «قطعات پلیمری خودرو» اشاره کرد.

رابطه فناوری نانو و معماری

گستره حوزه نانو تکنولوژی، معماری و ساختمان‌سازی را نیز در بر می‌گیرد. اساساً نانو تکنولوژی خود نوعی ساختن و بنا کردن است و از این حیث شباهت زیادی به معماری در مقیاس انسانی دارد. شاید مهم‌ترین فرق، تنها در مقیاس نانو ساختارها با ساختارهای معماری باشد. فناوری نانو، فناوری طبیعت است و در پی حقارت مقیاس انسان در فضا یا دگرگونی انسان در طبیعت نیست. این موضوع اثر مستقیم روی فرهنگ کاربران خواهد داشت.

کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان

با توجه به نو بودن این فناوری، هر سال کاربردهای جدیدی از آن در صنایع مختلف معرفی می‌شود. در مورد کاربردهای نانوتکنولوژی در صنعت ساختمان به‌طور خلاصه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بهبود خواص سیمان و بتن
  • بهبود خواص مکانیکی
  • افزایش کیفیت سیمان و بتن
  • جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب خارجی به داخل بتن
• نانو پوشش‌ها
  • ایجاد پوشش عایق مناسب
  • عدم نفوذ عوامل خوردگی
  • افزایش مقاومت در برابر انتقال حرارت
  • افزایش مقاومت در برابر خوردگی، سایش و پوسیدگی
  • خاصیت خود تمیز شوندگی سطوح
  • رنگ‌های تصفیه‌کننده هوا
• نانو ضدآب‌کننده‌ها
• نانو شیشه‌ها
  • شیشه‌های خود تمیز شونده
  • شیشه‌های محافظ در برابر آتش
  • شیشه‌های کنترل‌کننده انرژی
• نانو آسفالت‌ها
• نانوکامپوزیت‌ها
• تصفیه‌کننده‌های آب و فاضلاب

شاخه‌های اصلی نانو

می‌توان موردهای زیر را شاخه‌های بنیادین دانش نانوفناوری دانست:

• نانو روکش‌ها
• نانو مواد
  • نانو شئ
    • نانو ذره
    • نانو لوله‌ها (نانو تیوب‌ها)
    • نانوصفحات
    • نانو کامپوزیت‌ها
  • نانو ساختار
• مهندسی مولکولی
  • موتورهای مولکولی (نانو ماشین‌ها)
• نانو الکترونیک
  • نانوسیم‌ها
  • نانو حسگرها
  • نانو ترانزیستورها
• نانو مواد نرم
  • لیپید نانوفناوری
• نانو مکانیک
  • نانو سیالات
  • نانو لیتوگرافی

 آغاز فناوری نانو در ایران و تنظیم سند راهبرد فناوری نانو

جرقه‌های اولیه فناوری نانو در ایران در سال ۱۳۸۰ زده و با دستور ریاست جمهور وقت ایران، مطالعات راهبردی فناوری‌نانو آغاز شد. دو سال بعد از شروع این مطالعات، در سال ۱۳۸۲ ستاد ویژه توسعه فناوری نانو (INIC) تأسیس شد، این ستاد سند راهبردی فناوری‌نانو را در مدت دو سال تهیه و به هیئت وزیران تسلیم نمود. این سند در سال ۱۳۸۴ توسط هیئت وزیران تصویب شد. در سال ۱۳۸۵ نیز سیاست‌ها و راهبردهای ارتقاء و توسعه فناوری نانو به تصویب رسید. برای توسعه فناوری نانو این ستاد کارگروه‌های مختلفی را دایر کرد که از آن جمله می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد: کارگروه صنعت و بازار، کارگروه توسعه فناوری، کارگروه توسعه منابع انسانی، کارگروه زیرساخت‌های فناوری، کارگروه ترویج و فرهنگ‌سازی، کارگروه روابط بین‌الملل و کارگروه سیاست‌گذاری و ارزیابی سند ده ساله دوم توسعه فناوری‌نانو (۱۴۰۴–۱۳۹۴) با توجه به ارزیابی‌های راهبردی، گزارش‌های عملکرد سالانه و بازخوردهای حاصل از اجرای آن، در سال ۱۳۹۴ تدوین شد. در این سند تلاش شده تا اهداف و نحوه دستیابی به آنان به‌گونه‌ای به‌روزرسانی شود که حرکت پیش‌گامانه کشور در عرصه این فناوری نوظهور، به صورت شتابان تداوم داشته باشد. بر این اساس، رویکرد کلی حاکم بر سند اول که ناظر بر توسعه و تربیت سرمایه انسانی و تأمین زیرساخت‌های توسعه این فناوری بود، به رویکردهایی از قبیل دستیابی به مرجعیت علمی نانو در جهان، توسعه فناوری‌های کلیدی، استقرار سیستم نانونماد، ایجاد و ارتقای صنایع نانو و توسعه بازار این فناوری ارتقا یافت. انرژی، بهداشت و سلامت، آب و محیط زیست، و ساخت و ساز، اولویت‌های ملی فناوری نانو در ایران محسوب می‌شوند. حوزه انرژی، با توجه به این که نفت و گاز از صنایع اصلی در ایران هستند از اولویت‌های اصلی تحقیقات فناوری نانو قلمداد می‌شود.

ترویج عمومی فناوری‌نانو

ترویج عمومی فناوری‌نانو یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد برنامه توسعه فناوری نانو در ایران محسوب می‌شود. در ایران به آموزش عمومی فناوری نانو به ویژه در سطح دانش‌آموزی توجه ویژه ای می‌شود. ستاد نانو به منظور ارتقای آشنایی دانش‌آموزان با علوم و فناوری نانو و زمینه‌سازی تحقیق و پژوهش دانش‌آموزی در این حوزه، اقدام به تأسیس باشگاه دانش‌آموزی نانو نموده‌است. یکی از برنامه‌های ترویجی ایران برگزاری نوآورانه المپیاد فناوری نانو در این کشور است. در سال ۱۳۸۳ سایت باشگاه دانش‌آموزی نانو فعالیت‌های آموزشی خود را در فضای مجازی آغاز و از سال ۱۳۸۷مجموعه فعالیت‌های مختلف آموزشی را برنامه‌ریزی و اجرا کرده‌است. این مجموعه سعی دارد تا دانش‌آموزان را در طی یک فرایند آموزشی، از یادگیری مفاهیم اولیه تا خلق ایده‌های دانش‌محور هدایت نماید؛ با این هدف که پس از فارغ‌التحصیلی، آموخته‌ها و تجربیات باشگاه پایه پژوهش‌های دانشگاهی شوند. از مهم‌ترین اصول مطرح در باشگاه نانو، فراهم‌سازی امکان تجربه کار گروهی است. ترسیم ماهیت بین‌رشته‌ای علوم و فناوری‌نانو، مفهومی است که در جریان فعالیت در باشگاه به‌طور تجربی به دانش‌آموزان آموزش داده شده‌است. ماهنامه زنگ نانو، ماهنامه فناوری نانو و پایگاه مجازی نانوکلوپ از دیگر اقدامات ستاد جهت ترویج این فناوری است. از دیگر برنامه‌های انجام شده در بخش دانش آموزی می‌توان به راه‌اندازی ۷ آزمایشگاه دانش آموزی در پژوهش‌سراها اشاره کرد.

توسعه منابع انسانی

با توجه به اهمیت پرورش متخصصان فناوری‌نانو، طی ده سال گذشته در ۲۳ دانشگاه ایران دوره‌های دکتری مرتبط با فناوری‌نانو تأسیس شده‌اند که در آن‌ها دانش‌پژوهان در رشته‌هایی نظیر نانوشیمی، نانوفیزیک، نانومواد، نانوپزشکی و چند رشته مرتبط دیگر تحصیل می‌کنند. همچنین ۶۶ دانشگاه نیز در مقطع کارشناسی ارشد دانشجو می‌پذیرند. تا پایان سال ۹۶، ۳۷۷۰ پروژه دکتری در حوزه فناوری‌نانو به اتمام رسید و ۷۴۰ پروژه نیز در دست انجام بود. در مقطع کارشناسی ارشد نیز بیش از ۱۶۰۰۰ پروژه انجام شد و ۳۴۰۰ پروژه هم در حال انجام بود. اعضاء هیئت عملی فعال در فناوری‌نانو نیز در سال ۱۳۸۳، ۲۴۴ نفر بودند که این رقم در پایان سال ۱۳۹۶ به ۲۴۵۰ نفر رسید. در کنار این فعالیت‌ها، کتاب‌های متعددی نیز به چاپ رسیده‌است که از آن جمله می‌توان به ۳۲ کتاب انگلیسی و ۱۲۶ کتاب به زبان فارسی اشاره کرد.

صنعت

طی ۱۳ سال گذشته از زمان اجرای سند توسعه فناوری نانو در ایران، ۱۷۶ شرکت مبتنی بر فناوری‌نانو در ۱۳ صنعت مختلف تأسیس و مشغول به تولید هستند. حدود یک چهارم از این شرکت‌ها در تجهیزات آزمایشگاهی فعالیت دارند. ساخت تجهیزات آزمایشگاهی و صنعتی مرتبط با فناوری‌نانو یکی از اولویت‌های اصلی متولیان فناوری‌نانو در ایران بوده‌است. از این رو برنامه‌های تشویقی متعددی برای سوق دادن مخترعان و دانش‌پژوهان به سوی ساخت ادوات و تجهیزات مرتبط با فناوری‌نانو تدوین و اجرا شده‌اند. پس از تجهیزات، بیشترین شرکت‌ها در صنایع ساخت و ساز، نساجی و پلیمر و کامپوزیت فعال هستند. همچنین تعداد محصولات نانوی ساخت ایران موجود در بازار تا اردیبهشت ۹۷، ۴۲۱ محصول بوده‌است که ۳۵ درصد از آن‌ها (۱۵۰ محصول) را تجهیزات آزمایشگاهی و صنعتی دربرمی‌گیرند. در محصولات نیز پس از تجهیزات سه حوزه پزشکی و سلامت، نساجی و ساخت و ساز بیشترین سهم را دارا هستند. محصولات نانوی ایران در سال ۹۶ به ۴۷ کشور دنیا (عمدتاً در آسیا و اروپا) صادر شده‌است.

شاخص‌های علم و فناوری

تعداد مقالات فناوری نانو که در نشریات ISI به چاپ رسیده یکی از شاخص‌های علمی برای بررسی جایگاهی علمی کشورها در این حوزه است. ایران در سال‌های اخیر رشد قابل توجهی در این شاخص داشته‌است به طوری‌که از رتبه ۵۶ در سال ۲۰۰۰ به رتبه ۴ در سال ۲۰۱۷ رسیده‌است. بر اساس اطلاعات پایگاه استت‌نانو در سال ۲۰۱۷ ایران ۸۷۹۱ مقاله نانو به چاپ رسانده که معادل ۵٫۷ درصد از کل مقالات نانوی سال ۲۰۱۷ می‌شود. ایران در این شاخص رتبه اول در حوزه خلیج فارس و همچنین کشورهای اسلامی را دارد. از منظر کیفیت مقالات نانو، مقدار شاخص h-index پنج ساله برای مقالات نانوی ایران (منتشر شده در سال‌های ۲۰۱۳–۲۰۱۷) ۹۳ و رتبه ایران در این شاخص هجدهم است و همچنین ایران از نظر متوسط ارجاع به مقالات نانو در پنج سال منتی به ۲۰۱۷ در رده چهل و چهارم دنیا قرار دارد. ایران در مجموع بیش از ۲۲۰ پتنت مرتبط با فناوری نانو تا سال ۲۰۱۸ در دفاتر ثبت پتنت اروپا و آمریکا ثبت کرده‌است که این مقدار حدود یک سوم از کل پتنت‌های ایران در حوزه‌های مختلف می‌شود. در سال ۲۰۱۷ رتبه ایران در تعداد پتنت‌های منتشر شده در دفتر ثبت آمریکا (USPTO) بیست و دوم بود.