كاربرد نانو تكنولوژی در كامپیوتر و الكترونیك

[setiya 12,665]

كاربرد نانو تكنولوژی در كامپیوتر و الكترونیك

هدف از نگارش این نوشتار، مرور یكی از روش های بكارگیری فناوری نانو است. برای مثال این فناوری نسبتاً نو، در كامپیوتر و قطعات الكترونیكی كاربرد بسیاری دارد. از مثالی كه ریچارد فایمن در سخنرانی خود استفاده كرد، شروع می كنیم. در واقع با این مثال میخواهیم ابعاد و اندازه های نانویی را با اندازه های خیلی كوچكی كه تكنولوژی آنها هم اكنون در دسترس است، مقایسه بكنیم. او كه جایزۀ نوبل فیزیك را دریافت كرده بود، در كنفرانس سال 1960 تحت عنوان «فضای زیادی وجود دارد» به بحث در مورد توانایی ها و امكان ساخت مواد نانو مقیاس پرداخت. او به گونه ای خیال پردازانه، خطوطی حكاكی شده با به كارگیری باریكۀ الكترونی و با عرضی به اندازۀ چند اتم را فرض كرد كه در واقع وجود لیتوگرافی توسط باریكۀ الكترونی را پیش بینی می كرد. در واقع فاینمن با این سوال شروع كرد: "چرا نمی توانیم بیست و نه پوشینۀ دایره المعارف بریتانیكا را به سر یك سوزن بنویسیم؟" و ادامه داد "قطر ته سوزن 1/16 اینچ است. اگر آن را بیست و پنج هزار بار بزرگ كنیم سطح آن با كل سطح صفحات دایره المعارف برابر می شود. پس كافی است همه نوشته ها را بیست و پنج هزار بار كوچك كنیم." اگر چه اندیشه های فاینمن بازتاب چندانی توسط دانشمندان آن زمان نداشت؛ هم اكنون بسیاری از فرضیات او به واقعیت پیوسته اند.

ریچارد فاینمن به پاس كمك های شایانش به الكترودینامیك كوانتومی (موضوعی بسیار دور از فناوری نانو) جایزۀ نوبل فیزیك را دریافت كرده بود. همگام با او، رویا پردازان دیگری نیز مشغول به فعالیت بودند. راف لندور فیزیكدانی نظری بود كه در سال 1957 برای IBM كار می كرد. وی ایده هایی در پیرامون نانو الكترونیك داشت و به ارزش اثرات مكانیك كوانتومی در این زمینه پی برده بود.

 

 

1. الكترونیك و فناوری اطلاعات

انقلاب اطلاعات، جهان پیرامون ما را به شیوۀ گسترده ای تحت تاثیر قرار داده است و هوده های آن از اثرات انقلاب صنعتی نیز پیشی گرفته است. كلید توسعه و پیشرفت در فناوری اطلاعات، دستیابی به رایانه هایی با توان بیشتر، حجم كوچك تر و قیمت ارزان تر است. در ادامه به كاربردهای بیشتری از این فناوری در الكترونیك و كامپیوتر می پردازیم.

 

2.1 ذخیره سازی و حافظه ها

با استفاده از این فناوری می توان ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات را در حد هزار برابر یا بیشتر افزایش داد. ذخیره سازی اطلاعات مبحثی بسیار مهم و ضروری است كه می تواند به روش های مختلفی انجام شود. هم اكنون ظرفیت دیسك های مغناطیسی رایانه ها با استفاده از قانون مور افزایش یافته است و بازاری در حدود چهل میلیارد دلار را در اختیار دارد.

 

2.1 ساخت ماشین های شبیه سازنده

نانو كامپیوتر و نانو اسمبلر، دو مفهوم جدیدی هستند كه در "علم نانو" مطرح می شوند. ساخت نانو اسمبلر در واقع یك هدف نهایی و مهم در نانو تكنولوژی است. نانو اسمبلر در واقع امكان تهیۀ ماشین یا مكانیك ساختاری شبیه خودش را به وجود می آورد. زمانی كه یك نانو اسمبلر كامل در دسترس باشد تقریباً همه چیز ممكن می شود و این مهمترین و بزرگترین خواسته دانشمندان نانو تكنولوژی است. كدام ساده تر است؛ تهیه كپی از ماشین، یا تهیۀ ماشینی كه خودش را كپی كند؟ در مقیاس ماكرو مولكولی ساختن یك كپی خیلی ساده تر از ساختن ماشینی است كه بتواند خودش را كپی كند اما در تراز مولكولی این مساله واژگونه است؛ یعنی ساختن ماشینی كه بتواند خود را كپی كند كار را برای ما بارها ساده تر از ساختن ماشین دیگر می كند و این مهم ترین كاربرد نانو اسمبلر می باشد. به این ترتیب ساختن اتوماتیك محصولات بدون نیروی كار سنتی، همانند عمل كپی در ماشین های زیراكس، آسان می شود.

 

3.1 نیمه هادی ها؛ اساس صنعت الكترونیك كنونی

مطابق قانون مور، نعداد ترانزیستور ها در یك مدار الكترونیكی، در هر 12 تا 24 ماه دو برابر می شود. به این معنی كه مدارها با گذر زمان فشرده و پیچیده تر خواهند شد. اگر چه این قانون در دهه های گذشته راست بود، اما فناوری لیتوگرافی با محدودیت برای كوچك تر كردن عناصر است؛ به طوری كه پیش بینی می شود صنعت نیمه هادی در 10 سال آینده به مرز كوچك سازی برسد. به این ترتیب نیاز است كه فناوری جدیدی وارد عمل شود تا كوچك سازی مدارها را انجام دهد. از دهۀ 1920 دانشمندان دریافتند كه ویژگی های مواد مانند استحكام و قابلیت هدایت الكتریكی با ساختار اتمی و مولكولی آنها تعیین می شود. بعد ها دانش فوق منجر به ساخت مواد نیمه هادی شد كه پایۀ صنعت الكترونیك كنونی است. در صنعت كامپیوتر، قابلیت نانو ماشین ها برای كوچك كردن ترانزیستورها رو تراشه های سیلیكونی می تواند انقلابی در این زمینه بوجود آورد. به این ترتیب نیاز است كه فناوری نو و تازه ای بكارگرفته شود تا كوچك سازی مدارها را انجام دهد.

 

4.3.1 ابر خازن های الكتروشیمیایی

ابر خازنها دارای ظرفیت بالایی می باشند و به صورت بالقوه قابل استفاده در قطعه های الكترونیكی هستند. این ابر خازن ها دارای دو الكترود هستند كه به وسیلۀ یك مادۀ عایق كه در قطعه های الكترو شیمیایی دارای رسانایی یونی می باشد، از هم جدا می شوند. ظرفیت یك ابر خازن شیمیایی نسبت واژگونه با بار روی الكترود، و شمارگر بار در الكترولیت دارد. از ابر خازن های نانو لوله، برای ذخیرۀ انرژی استفاده می شود. به طور كلی گفته می شود كه توجه بیشتر در این مورد، با ذخیرۀ بار فرق می كند.

 

 

 

2. الكترونیك مولكولی

2.1 نانو تیوب های كربنی در نانو الكترونیك

نانو تیوب های كربنی دارای كاربردهای بسیار در زمینۀ نانو الكترونیك و همچنین نانو كامپیوترها دارند. از كاربردهای بی شمار نانو لوله ها می توان به كارگیری به عنوان عایق، رسانا و نیمه رسانا و یا نیمه هادی استفاده كرد.

 

2.1.2 خواص رسانایی الكتریكی در نانو تیوب ها

نانو لوله ها بسته به بردار كایرالشان رسانندگی متفاوتی از خود نشان می دهند. البته رسانایی آنها به قطر نانو لوله ها نیز بستگی دارد؛ به این صورت كه نانو لوله هایی با قطر كوچك، رسانا یا نیمه رسانا هستند. نانو لوله های تك دیواره با بردارهای كایرال متفاوت، ویژگی های متفاوت با یكدیگر دارند. از جمله فعالیت اُپتیكی، استحكام مكانیكی و هدایت الكتریكی آن ها با هم فرق دارد. از انواع نانو لوله ها از نگر رسانایی، نانو تیوب های زیگزاگ، آرمیچر و نا متقارن هستند. همه ی ساختارهای ممكن نانو لوله تك دیواره با بردارهای كایرال با انتقال یافتن دو محدوده ای كه در شكل نشان داده شده است می تواند شكل گیرد، كه n و m صحیح اند و در نانو لوله های زیگزاگ، θ

 

2.4.1 انواع نانو لوله ها از نگر رسانایی

اگر زاویۀ 0=θ یا n,0 ، نانو لوله از نوع زیگزاگ خواهد بود. در صورتی كه (n-m)/3 شماری صحیح باشد نانو لوله از نوع فلزی است. در غیر این صورت از نوع نیمه هادی است.

در صورتی كه 30=θ یا n≤m باشد، نانو لوله از نوع آرمیچر خواهد بود. نانو لوله های آرمیچر همه از نوع فلزی هستند.

در غیر از این دو حالت فوق، نانو لوله از نوع متقارن یا كایرال است كه دارای خواص رسانایی بسیار كمی می باشد. n≠m , n≠0

 

2.2 الكترونیك مولكولی با نانو لوله ها

مثال هایی از كاربرد بالقوۀ نانو لوله ها به عنوان قطعه های گسیلندۀ میدانی را می توان نمایش دهنده های صفحات تخت، لوله های تخلیۀ گاز در شبكه های مخابراتی، تفنگ های الكترونی برای میكروسكوپ الكترونی، سوزن های میكروسكوپ اتمی روبشی و تقویت كننده های میكرو موج نام برد.

 

3.2سیستم های نانو الكترو مكانیكی (NEMS)

سیستم های میكروالكترومكانیكی (MEMS) عمدتاً مانند ویفرهای سیلیكونی به روش فتولیتوگرافی ساخته می شوند. این سیستم ها در ابزارهایی مانند سنسورها، پمپ ها و روتورها استفاده می شوند. در حال حاضر، MEMS یك صنعت 11 میلیارد دلاری است. در این زمینه حركت از مقیاس میكرو به سمت نانو، امكانات و قابلیت های جدیدی را برای سیستم های الكترومكانیكی ایجاد می كند. با وجود این، فقدان انگیزه های كافی اقتصادی برای كوچك كردن ماشین ها تا مقیاس نانو، باعث شده است كه تكامل سیستم های نانو الكترومكانیكی از روند آرامی برخوردار باشد.

یكی از اهداف نانو فناوری پیشرفت در زمینۀ الكترونیك و علوم كامپیوتر، برای ساخت حافظه ها و تراشه ها با قابلیت بیشتر، و هزینۀ كمتر است. همان طور كه در بالا توضیح داده شد، دستیابی به اهداف در این زمینه نقص های بسیاری در ماشین ها را برطرف خواهد كرد. به خصوص حافظه ها و اسمبلرها، كه انقلاب عظیمی در صنعت الكترونیك، در حوزۀ فناوری نانو خواهد بود.

كاربرد نانوتكنولوژی در پزشكی

 

یك باكتری مغناطیسی می تواند در امتداد میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد و مطابق با آن بالا یا پایین برود تا مقصد مورد نظرش را پیدا كند.

 

در سال 1966 فیلمی تخیلی با عنوان «سفر دریایی شگفت انگیز» اهالی سینما را به دیدن نمایشی جسورانه از كاربرد نانوتكنولوژی در پزشكی میهمان كرد. گروهی از پزشكان جسور و زیردریایی پیشرفته شان با شیوه ای اسرارآمیز به قدری كوچك شدند كه می توانستند در جریان خون بیمار سیر كنند و لخته خونی را در مغزش از بین ببرند كه زندگی او را تهدید می كرد. با گذشت 36 سال از آن زمان، برای ساختن وسایل پیچیده حتی در مقیاس های كوچك تر گام های بلندی برداشته شده است. این امر باعث شده برخی افراد باور كنند كه چنین دخالت هایی در پزشكی امكان پذیر است و روبات های بسیار ریز قادر خواهند بود در رگ های هر كسی سفر كنند.

 

همه جانداران از سلول های ریزی تشكیل شده اند كه خود آنها نیز از واحدهای ساختمانی كوچك تر در حد نانومتر (یك میلیاردم متر) نظیر پروتئین ها، لیپیدها و اسیدهای نوكلئیك تشكیل شده اند. از این رو، شاید بتوان گفت كه نانوتكنولوژی به نحوی در عرصه های مختلف زیست شناسی حضور دارد. اما اصطلاح قراردادی «نانوتكنولوژی» به طور معمول برای تركیبات مصنوعی استفاده می شود كه از نیمه رساناها، فلزات، پلاستیك ها یا شیشه ساخته شده اند. نانوتكنولوژی از ساختارهایی غیرآلی بهره می گیرد كه از بلورهای بسیار ریزی در حد نانومتر تشكیل شده اند و كاربردهای وسیعی در زمینه تحقیقات پزشكی، رساندن داروها به سلول ها، تشخیص بیماری ها و شاید هم درمان آنها پیدا كرده اند.

 

در برخی محافل نگرانی های شدیدی در مورد جنبه منفی این فناوری به وجود آمده است؛ آیا این نانوماشین ها نمی توانند از كنترل خارج شده و كل جهان زنده را نابود كنند؟

 

با وجود این به نظر می رسد فواید این فناوری بیش از آن چیزی باشد كه تصور می رود. برای مثال، می توان با بهره گیری از نانوتكنولوژی وسایل آزمایشگاهی جدیدی ساخت و از آنها در كشف داروهای جدید و تشخیص ژن های فعال تحت شرایط گوناگون در سلول ها، استفاده كرد. به علاوه، نانوابزارها می توانند در تشخیص سریع بیماری ها و نقص های ژنتیكی نقش ایفا كنند.

 

طبیعت نمونه زیبایی از سودمندی بلورهای غیرآلی را در دنیای جانداران ارائه می كند. باكتری های مغناطیسی، جاندارانی هستند كه تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین قرار می گیرند. این باكتری ها فقط در عمق خاصی از آب یا گل ولای كف آن رشد می كنند. اكسیژن در بالای این عمق بیش از حد مورد نیاز و در پایین آن بیش از حد كم است. باكتری ای كه از این سطح خارج می شود باید توانایی شنا كردن و برگشت به این سطح را داشته باشد. از این رو، این باكتری ها مانند بسیاری از خویشاوندان خود برای جابه جا شدن از یك دم شلاق مانند استفاده می كنند. درون این باكتری ها زنجیره ای با حدود 20 بلور مغناطیسی وجود دارد كه هر كدام بین 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. این بلورها در مجموع یك قطب نمای كوچك را تشكیل می دهند. یك باكتری مغناطیسی می تواند در امتداد میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد و مطابق با آن بالا یا پایین برود تا مقصد مورد نظرش را پیدا كند.

 

این قطب نما اعجاز مهندسی طبیعت در مقیاس نانو است. اندازه بلورها نیز مهم است. هر چه ذره مغناطیسی بزرگ تر باشد، خاصیت مغناطیسی اش مدت بیشتری حفظ می شود. اما اگر این ذره بیش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطیسی مجزا تقسیم می شود كه خاصیت مغناطیسی آنها در جهت عكس یكدیگرند. چنین بلوری خاصیت مغناطیسی كمی دارد و نمی تواند عقربه كارآمدی برای قطب نما باشد. باكتری های مغناطیسی قطب نماهای خود را فقط از بلورهایی با اندازه مناسب می سازند تا از آنها برای بقای خود استفاده كنند. جالب است كه وقتی انسان برای ذخیره اطلاعات روی دیسك سخت محیط هایی را طراحی می كند دقیقاً از این راهكار باكتری ها پیروی می كند و از بلورهای مغناطیسی در حد نانو و با اندازه ای مناسب استفاده می كند تا هم پایدار باشند و هم كارآمد.

 

محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطیسی در مقیاس نانو برای تشخیص عوامل بیماری زا استفاده كنند. روش این محققان نیز مانند بسیاری از مهارت هایی كه امروزه به كار می رود به آنتی بادی های مناسبی نیاز دارد كه به این عوامل متصل می شوند. ذرات مغناطیسی مانند برچسب به مولكول های آنتی بادی متصل می شوند. اگر در یك نمونه، عامل بیماری زای خاصی مانند ویروس مولد ایدز مد نظر باشد، آنتی بادی های ویژه این ویروس كه خود به ذرات مغناطیسی متصل هستند به آنها می چسبند. برای جدا كردن آنتی بادی های متصل نشده، نمونه را شست وشو می دهند. اگر ویروس ایدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطیسی آنتی بادی های متصل شده به ویروس، میدان های مغناطیسی تولید می كنند كه توسط دستگاه حساسی تشخیص داده می شود. حساسیت این مهارت آزمایشگاهی از روش های استاندارد موجود بهتر است و به زودی اصلاحات پیش بینی شده، حساسیت را تا چند صد برابر تقویت خواهد كرد.

 

دنیای پیشرفته الكترونیك پر از مواد پخش كننده نور است. برای نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوری می خواند كه از یك دیود لیزری می آید. این دیود از یك نیمه رسانای غیرآلی ساخته شده است. هر تصویر، قسمت كوچكی از یك CD به اندازه یك مولكول پروتئین (در حد نانومتر) را می كند. در نتیجه این عمل یك نانو بلور نیمه رسانا یا به اصطلاح تجاری یك «نقطه كوانتومی» ایجاد می شود.

 

فیزیكدانانی كه برای اولین بار در دهه 1960 نقاط كوانتومی را مطالعه می كردند معتقد بودند كه این نقاط در ساخت وسایل الكترونیكی جدید و وسایل دید استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماری از این محققان ابراز می كردند كه از این یافته ها می توان برای تشخیص بیماری یا كشف داروهای جدید كمك گرفت و هیچ كدام از آنان حتی در خواب هم نمی دیدند كه اولین كاربردهای نقاط كوانتومی در زیست شناسی و پزشكی باشد.

 

نقاط كوانتومی قابلیت های زیادی دارند و در موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. یكی از كاربردهای این نقاط نیمه رسانا در تشخیص تركیبات ژنتیكی نمونه های زیستی است. اخیراً برخی محققان روش مبتكرانه ای را به كار بردند تا وجود یك توالی ژنتیكی خاص را در یك نمونه تشخیص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلای 13 نانومتری استفاده كردند كه با DNA (ماده ژنتیكی) تزئین شده بود. این محققان در روش ابتكاری خود از دو دسته ذره طلا استفاده كردند. یك دسته، حامل DNA بود كه به نصف توالی هدف متصل می شد و DNA متصل به دسته دیگر به نصف دیگر آن متصل می شد. DNA هدفی كه توالی آن كامل باشد به راحتی به هر دو نوع ذره متصل می شود و به این ترتیب دو ذره به یكدیگر مربوط می شوند. از آنجا كه به هر ذره چندین DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف می توانند چندین ذره را به یكدیگر بچسبانند. وقتی این ذرات طلا تجمع می یابند خصوصیاتی كه باعث تشخیص آنها می شود به مقدار چشم گیری تغییر می كند و رنگ نمونه از قرمز به آبی تبدیل می شود. چون كه نتیجه این آزمایش بدون هیچ وسیله ای قابل مشاهده است می توان آن را برای آزمایش DNA در خانه نیز به كار برد.

 

هیچ بحثی از نانوتكنولوژی بدون توجه به یكی از ظریف ترین وسایل در علوم امروزی یعنی میكروسكوپ اتمی كامل نمی شود. روش این وسیله برای جست وجوی مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوك تیزی دارد كه با كشیده شدن آن روی یك صفحه، شیارهای روی آن خوانده می شود. سوزن میكروسكوپ اتمی بسیار ظریف تر از سوزن گرامافون است به نحوی كه می تواند ساختارهای بسیار كوچك تر را حس كند. متاسفانه، ساختن سوزن هایی كه هم ظریف باشند و هم محكم، بسیار مشكل است. محققان با استفاده از نانو لوله های باریك از جنس كربن كه به نوك میكروسكوپ متصل می شود این مشكل را حل كردند. با این كار امكان ردیابی نمونه هایی با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به این ترتیب، برای كشف مولكول های زنده پیچیده و برهم كنش هایشان وسیله ای با قدرت تفكیك بسیار بالا در اختیار محققان قرار گرفت.

 

این مثال و مثال های قبل نشان می دهند كه ارتباط بین نانوتكنولوژی و پزشكی اغلب غیرمستقیم است به نحوی كه بسیاری از كارهای انجام شده، در زمینه ساخت یا بهبود ابزارهای تحقیقاتی یا كمك به كارهای تشخیصی است. اما در برخی موارد، نانوتكنولوژی می تواند در درمان بیماری ها نیز مفید باشد. برای مثال می توان داروها را درون بسته هایی در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش های پیچیده تحت كنترل در آورد. یكی از نانوساختارهایی كه برای ارسال دارو یا مولكول هایی مانند DNA به بافت های هدف ساخته شده، «دندریمر»ها هستند. این مولكول های آلی مصنوعی با ساختارهای پیچیده برای اولین بار توسط «دونالد تومالیا» ساخته شدند. اگر شاخه های درختی را در یك توپ اسفنجی فرو ببرید به نحوی كه در جهت های مختلف قرار گیرند می توان شكلی شبیه یك مولكول دندریمر را ایجاد كرد. دندریمرها مولكول هایی كروی و شاخه شاخه هستند كه اندازه ای در حدود یك مولكول پروتئین دارند. دندریمرها مانند درختان پرشاخه و برگ دارای فضاهای خالی هستند، یعنی تعداد زیادی حفرات سطحی دارند.

 

دندریمرها را می توان طوری ساخت كه فضاهایی با اندازه های مختلف داشته باشند. این فضاها فقط برای نگه داشتن عوامل درمانی هستند. دندریمرها بسیار انعطاف پذیر و قابل تنظیم اند. همچنین آنها را می توان طوری ساخت كه فقط در حضور مولكول های محرك مناسب، خود به خود باد كنند و محتویات خود را بیرون بریزند. این قابلیت اجازه می دهد تا دندریمرهای اختصاصی بسازیم تا بار دارویی خود را فقط در بافت ها یا اندام هایی آزاد كنند كه نیاز به درمان دارند. دندریمرها می توانند برای انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درمانی نیز ساخته شوند. این شیوه نسبت به روش اصلی ژن درمانی یعنی استفاده از ویروس های تغییر ژنتیكی یافته بسیار ایمن تر هستند.

 

همچنین محققان ذراتی به نام نانوپوسته ساخته اند كه از جنس شیشه پوشیده شده با طلا هستند. این نانوپوسته ها می توانند به صورتی ساخته شوند تا طول موج خاصی را جذب كنند. اما از آنجا كه طول موج های مادون قرمز به راحتی تا چند سانتی متر از بافت نفوذ می كنند، نانوپوسته هایی كه انرژی نورانی را در نزدیكی این طول موج جذب می كنند بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراین، نانوپوسته هایی كه به بدن تزریق می شوند می توانند از بیرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوی گرما داده شوند. چنین نانوپوسته هایی را می توان به كپسول هایی از جنس پلیمر حساس به گرما متصل كرد. این كپسول ها محتویات خود را فقط زمانی آزاد می كنند كه گرمای نانوپوسته متصل به آن باعث تغییر شكلش شود.

 

یكی از كاربردهای شگرف این نانوپوسته ها در درمان سرطان است. می توان نانوپوسته های پوشیده شده با طلا را به آنتی بادی هایی متصل كرد كه به طور اختصاصی به سلول های سرطانی متصل می شوند. از لحاظ نظری اگر نانوپوسته ها به مقدار كافی گرم شوند می توانند فقط سلول های سرطانی را از بین ببرند و به بافت های سالم آسیب نرسانند. البته مشكل است بدانیم آیا نانوپوسته ها در نهایت به تعهد خود عمل می كنند یا نه. این موضوع برای هزاران وسیله ریز دیگری نیز مطرح است كه برای كاربرد در پزشكی ساخته شده اند.

 

محققان از نانوتكنولوژی در ساخت پایه های مصنوعی برای ایجاد بافت ها و اندام های مختلف نیز استفاده كرده اند. محققی به نام «ساموئل استوپ» روش نوینی ابداع كرده است كه در آن سلول های استخوانی را روی یك پایه مصنوعی رشد می دهد. این محقق از مولكول های مصنوعی استفاده كرده است كه با رشته هایی تركیب می شوند كه این رشته ها برای چسباندن به سلول های استخوانی تمایل بالایی دارند. این پایه های مصنوعی می توانند فعالیت سلول ها را هدایت كنند و حتی می توانند رشد آنها را كنترل كنند. محققان امیدوارند سرانجام بتوانند روش هایی بیابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلكه اندام های پیچیده تر را با استفاده از پایه های مصنوعی بازسازی كنند.

 

به نظر می رسد برخی از اهدافی كه امروزه در حال تحقق هستند در آینده ای نزدیك توسط پزشكان به كار گرفته شوند. جایگزینی قلب، كلیه یا كبد با استفاده از پایه های مصنوعی شاید با فناوری كه در فیلم سفر دریایی شگفت انگیز نشان داده شد، متناسب نباشد اما این تصور كه چنین درمان هایی در آینده ای نه چندان دور به واقعیت بپیوندند بسیار هیجان انگیز است. حتی هیجان انگیزتر اینكه امید است محققان بتوانند با تقلید از فرآیندهای طبیعی زیست شناختی، واحدهایی در مقیاس نانو تولید كنند و از آنها در ساخت ساختارهای بزرگ تر بهره گیرند. چنین ساختارهایی در نهایت می توانند برای ترمیم بافت های آسیب دیده و درمان بسیاری از بیماری ها به كار روند.