تقانة النانو
الأصول

نوقشت المفاهيم الأولى لتكنولوجيا النانو في عام 1959 من قبل الفيزيائي الشهير ريتشارد فاينمان في محاضرة بعنوان «هناك مساحة كبيرة في القاع»، حين وصف إمكانية صنع مُركبات من خلال التلاعب المباشر بالذرات.
استُخدم مصطلح «تكنولوجيا النانو» لأول مرة من قِبل نوريو تانيجوتشي في عام 1974، على الرغم من أن المصطلح لم يكن معروفًا على نطاق واسع. استخدم كاي. إريك دريكسلر مصطلح «تكنولوجيا النانو» في كتابه «محركات التكوين: العصر القادم لتكنولوجيا النانو»، والذي اقترح فيه فكرة «المجمّع» على مقياس النانو والذي سيكون قادرًا على بناء نسخ من نفسه ومن عناصر أخرى معقدة عن طريق التحكم الذري. وفي عام 1986، شارك دريكسلر في تأسيس معهد فورسايت (الذي لم يعد تابعًا له) للمساعدة في زيادة الوعي العام وفهم مفاهيم تكنولوجيا النانو وآثارها.
ظهرت تكنولوجيا النانو كمجال بحثي في ثمانينات القرن العشرين من خلال العمل النظري والعام لدريكسلر، الذي طور إطارًا مفاهيميًا لتكنولوجيا النانو، وأدى إلى تقدم تجريبي واضح لفت انتباهًا إضافيًا على نطاق واسع لتكنولوجيا التحكم الذري وإمكانياتها. في ثمانينات القرن العشرين، أدى إنجازان رئيسيان إلى نمو تكنولوجيا النانو في العصر الحديث. أولًا، اختراع مجهر المسح النفقي في عام 1981 الذي وفّر تصورًا غير مسبوق للذرات الفردية وروابطها، واستُخدم بنجاح في التلاعب في الذرات الفردية في عام 1989. حصل مطورو المجهر، جيرد بينيج وهاينريش روهرر، من مختبر أبحاث آي بي إم في زيورخ على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1986. بالإضافة إلى ذلك، اخترع بينيج وكوايت وجربر مجهر القوة الذرية المماثل في ذلك العام.
ثانيًا، اكتُشف الفوليرين في عام 1985 من قبل هاري كروتو وريتشارد سمالي وروبرت كورل، الذين فازوا معًا بجائزة نوبل في الكيمياء عام 1996. لم يُوصف نظير الكربون C60 في البداية على أنه تكنولوجيا نانوية؛ استُخدم المصطلح خلال العمل اللاحق مع الأنابيب النانوية الكربونية ذات الصلة (التي تُسمى أحيانًا أنابيب الجرافين أو أنابيب بوكي) ما أتاح تطبيقات محتملة للإلكترونيات والأجهزة النانوية. يُعزى اكتشاف الأنابيب النانوية الكربونية إلى حد كبير إلى سوميو إيجيما من شركة إن إي سي في عام 1991، والتي فاز بسببها بجائزة كافلي الافتتاحية لعام 2008 في علم النانو.
اقترح إيه. روز في البداية بناء ترانزستور تقاطعي معدني شبه موصل بقاعدة نانوية (تقاطع إم إس) في البداية عام 1960، وقد صنعه إل. جيبيرت ومحمد عطا الله وداون كانج في عام 1960. بعد عقود، أتاحت التطورات في تكنولوجيا الأجهزة متعددة البوابات إمكانية تصغير أجهزة ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات (موسفيت) إلى مستويات النطاق النانوي التي يقل طولها عن 20 نانومتر، بدءًا من ترانزستور فنفيت (ترانزستور تأثير المجال الزعنفي)، الذي هو جهاز موسفيت ثلاثي الأبعاد غير مستوٍ مزدوج البوابة. في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، قام فريق من الباحثين يشمل ديغ هيساموتو وتشينمينغ هو وتسو جاي كينغ ليو وجيفري بوكور وآخرون بتصنيع أجهزة فنفيت وصل طولها إلى 17 نانومتر في عام 1998، ثم إلى 15 نانومتر في عام 2001، ثم إلى 10 نانومتر في عام 2002.
في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، اكتسب هذا المجال اهتمامًا علميًا وسياسيًا وتجاريًا متزايدًا أدى إلى جدل وتقدم في هذا المجال. ظهر جدل بشأن التعاريف والآثار المحتملة لتقنيات النانو، كما يتضح من تقرير الجمعية الملكية حول تكنولوجيا النانو. أثيرت تحديات فيما يتعلق بجدوى التطبيقات التي تصورها دعاة تكنولوجيا النانو الجزيئية، والتي بلغت ذروتها في نقاش عام بين دريكسلر وسمالي في عامي 2001 و2003.
في نفس الفترة، بدأ تسويق المنتجات القائمة على التطورات في تقنيات النانو. تقتصر هذه المنتجات على التطبيقات الضخمة للمواد النانوية ولا تتضمن تحكمًا ذريًا بالمادة. تتضمن بعض الأمثلة منصة الفضة النانوية التي تشمل استخدام جسيمات فضة نانوية كعامل مضاد للبكتيريا، وواقيات شمس شفافة قائمة على الجسيمات النانوية، وتقوية ألياف الكربون باستخدام جسيمات السيليكا النانوية، وأنابيب كربونية نانوية لصناعة النسيج المقاومة للبقع.
تحركت الحكومات لتعزيز وتمويل الأبحاث في مجال تكنولوجيا النانو، كما هو الحال في الولايات المتحدة التي أطلقت مبادرة النانو الوطنية، التي صاغت تعريفًا حجميًا لتكنولوجيا النانو ووفرت تمويلًا للبحوث على النطاق النانوي، وفي أوروبا عبر هيئة البرامج للأبحاث والتطور التكنولوجي. بحلول منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، بدأ الاهتمام العلمي الجديد بالازدهار. ظهرت مشاريع جديدة لإنتاج خطط مستقبلية لتكنولوجيا النانو والتي تركز على تحقيق معالجة ذرية دقيقة للمادة وتناقش القدرات والأهداف والتطبيقات الحالية والمتوقعة.
في عام 2006، طور فريق من الباحثين الكوريين من المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا ومركز نانو فاب الوطني جهاز موسفيت بعرض 3 نانومتر، وهو أصغر جهاز إلكتروني نانوي في العالم.
أنشأت أكثر من ستين دولة برامج حكومية للبحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو بين عامي 2001 و2004. تم تجاوز التمويل الحكومي من خلال إنفاق الشركات على البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو، إذ يأتي معظم التمويل من الشركات الموجودة في الولايات المتحدة واليابان وألمانيا. كانت المنظمات الخمس الأولى التي قدمت معظم براءات الاختراع الفكرية في مجال تكنولوجيا النانو بين عامي 1970 و 2011 هي سامسونج (2578 براءة اختراع أولى) وشركة نيبون للصلب (1490 براءة اختراع أولى) وآي بي إم (1360 براءة اختراع) وتوشيبا (1298 براءة اختراع أولى) وكانون (1162 براءة اختراع أولى). كانت المنظمات الخمس الأولى التي نشرت معظم الأوراق العلمية حول أبحاث تكنولوجيا النانو بين عامي 1970 و2012 هي الأكاديمية الصينية للعلوم والأكاديمية الروسية للعلوم والمركز الوطني للبحوث العلمية وجامعة طوكيو وجامعة أوساكا.