Nanotehnoloģiju nozare ir starpdisciplināra pētniecības un attīstības joma lielākajā daļā dzīvības un fizisko zinātņu. Molekulārās nanotehnoloģijas no 2011. gada galvenokārt koncentrējas uz attīstību četrās galvenajās nozarēs – medicīnā, militārajās sistēmās, enerģētikā un datorzinātnēs, lai gan pētniecība var skart gandrīz jebkuru rūpniecisku vai komerciālu interešu jomu. Nanotehnoloģiju uzņēmumu biznesa modeļu uzmanības centrā 21. gadsimta sākumā ir tendence būt materiālu zinātnei un farmaceitisko zāļu radīšanai un piegādes sistēmām. Tas ir tāpēc, ka unikālu ķīmisko un materiālu struktūru izveidi ir vieglāk izstrādāt nekā nobriedušākas nākotnes nanotehnoloģijas, kurās arvien lielāka uzmanība tiks pievērsta autonomām, pašreplicējošām mašīnām, kas konstruētas konkrētu uzdevumu veikšanai.
Tā kā nanotehnoloģiju nozare var būt neticami plaša un pilnveidot materiālus un iekārtu darbību praktiski jebkurā procesā, nanotehnoloģiju izglītībai jācenšas sniegt izpratni par daudzām pētniecības jomām. Tas bieži vien noved pie ekspertiem noteiktās jomās, piemēram, fizikas, ķīmijas vai kristalogrāfijas jomās, piemēram, mikrobioloģijas un elektrotehnikas jomā, lai viņi varētu strādāt citās disciplīnās, lai pilnībā izprastu procesus, kas darbojas molekulārā mērogā. Jaunajiem studentiem nanotehnoloģiju jomā ir jāiegūst fundamentāla izpratne par vairākām cilvēku zināšanu jomām. Tie ietver fiziku, ķīmiju, mikrobioloģiju un ar tām saistītās zinātnes par dzīvību, kā arī šo zinātņu praktisko pielietojumu dažādās inženierzinātņu jomās.
Jaunās nanotehnoloģiju nozares izaugsmi finansē dažādas valdības visā pasaulē, sākot no Eiropas Savienības līdz Japānai, Indijai, Krievijai, ASV un Austrālijai. Tiek lēsts, ka 2011. gadā globālā mērogā šādai izpētei tiek tērēti 10,000,000,000 65,000,000,000 2014 100,000,000,000 ASV dolāru (USD), un paredzams, ka līdz tā paša gada beigām šis skaitlis pieaugs līdz 2015 250,000,000,000 2011 XNUMX ASV dolāru. Tiek lēsts, ka līdz XNUMX. gadam pētniecības izdevumi visā pasaulē būs USD XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX, un līdz XNUMX. gadam tiem vajadzētu pietuvoties USD XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX USD. Jaunattīstības valstis arī iegulda lielus ieguldījumus nanotehnoloģiju nozarē, un Ķīnas izdevumi XNUMX. gadā pārsniedz ASV izdevumus.
Daudzos aspektos sekmīga jebkura dzīvotspējīga nanotehnoloģijas pielietojuma izveide ir sacensība līdz finiša līnijai, kurā uzvarētājs iegūs patentus ierīcēm vai materiāliem, kuriem ir potenciāls globāli ietekmēt un mainīt sabiedrību neparedzētā un revolucionārā veidā. Daudzi zinātnieki nanotehnoloģiju nozari uzskata par sākumu otrai industriālajai revolūcijai, kas klusi norisinās laboratorijās visā pasaulē un kuru sabiedrība lielākoties nepamana. Tas notiek, neskatoties uz to, ka kopš 2011. gada mazumtirdzniecības tirgū jau tiek pārdoti vairāki tūkstoši produktu un materiālu ar īpašībām, kas izstrādātas nanotehnoloģiskā mērogā.
Plašā interese par nanotehnoloģiju nozari ir tiešs rezultāts tam, cik liela tā ir vispārējas nozīmes zinātne. Tas spēj uzņemt jebkuru zināmu ķīmisku vai mašīnu procesu un padarīt to efektīvāku un jaudīgāku, kontrolējot reakcijas, kas notiek atomu un molekulu mērogā, kas cilvēces vēsturē ir nepieredzēts. Šo procesu mērogošana līdz pat cilvēka ikdienas darbības makrolīmenim var radīt tādus rūpnieciskos procesus, kas spēj pārstrādāt 100% no to atkritumiem vai uzņemt iepriekšējo paaudžu sabiedrības radītos atkritumus un pārstrādāt tos noderīgos jaunos materiālos, pārbūvējot. tā molekulārā pamatstruktūra.
Nanotehnoloģiju iekārtām ir arī potenciāls, lai tās varētu apiet būtiskus šķēršļus cilvēka izpratnē. Darbojoties kā universāla mehāniķa forma, šādas ieprogrammētas mikroskopiskas iekārtas kādu dienu var aizstāt bojātās šūnas vai orgānus cilvēka ķermenī, ražojot jaunas molekulārās skalas līmenī, bez nepieciešamības saprast, kas izraisīja orgānu mazspēju. vispirms. Tāpēc nanotehnoloģiju nozares mērķis ir izmantot zināšanas ķīmijā, fizikā un bioloģijā, lai darbotos kā montāžas līnijas strādnieks, aizstājot nolietotos materiālus un sistēmas ar jauniem, vienlaikus izmantojot potenciālos atkritumu materiālus kā izejvielu, lai to paveiktu. . Dabas sistēmas, piemēram, koki, to ir darījušas kopš neatminamiem laikiem, veidojot sarežģītas struktūras pa vienai šūnai, taču līdz nesenam laikam cilvēku sabiedrība rīkojās tikai, lai veidotu un izmantotu šādas izaugsmes gala rezultātus.
Gan K. Ēriks Drekslers ar savu 1986. gada grāmatu “Radīšanas dzinēji”, gan Ričarda Feinmena 1959. gada runa “There’s Plenty of Room at the Bottom” tiek uzskatītas par fundamentālām dzirkstelēm, kas radīja interesi par zinātni un inženierzinātnēm nanotehnoloģiju nozarē. Drekslers uzskatīja, ka nav nekādu būtisku ierobežojumu, lai radītu pašreplicējošas molekulārās mašīnas, kas galu galā varētu izveidot jebkuru ierīci vai materiālu no vispārējām izejvielām. Feinmans veicināja to pašu ideju, norādot, ka tieša manipulācija ar atomiem ir praktiska iespēja.