مقدمه

نانوفناوری، در زمره فناوری‌های نوظهور و پرکاربردی است که در طیف وسیعی از صنایع و بخش‌های اقتصادی، اعم از کشاورزی، الکترونیک، داروسازی، تجهیزات پزشکی و ... خوش درخشیده است. در این میان، گرافن را می‌توان یک نوآوری بدیع و انقلابی در حوزه فناوری نانو دانست که به دلیل خواص و ویژگی‌های منحصربه‌فرد، تحولات بزرگی در صنایع مختلف پدید آورده است.

استارت‌آپ انگلیسی پاراگراف (Paragraf)، یکی از شرکت‌هایی است که تمرکز خود را بر توسعه فناوری‌ها و محصولاتی مبتنی بر گرافن قرار داده است. سنسورهای گرافنی این استارت‌آپ، پوششی با ضخامت کمتر 0.1 تا 0.5 نانومتر داشته (یک میلیون بار نازک‌تر از موی انسان) و عملاً بسیاری از محدودیت‌های صنعت الکترونیک را برای تولید دستگاه‌های الکترونیکی مبتنی بر گرافن رفع نموده است. در این نوشتار، از سلسله مقالات معرفی استارت‌آپ‌های نانویی، داستان شکل‌گیری و توسعه پاراگراف را مرور می‌کنیم.

پاراگراف در یک نگاه

پاراگراف در سال 2015 میلادی و با ایده اولیه «توسعه نخستین کاربرد تجاری گرافن در یک دستگاه الکترونیکی» تأسیس شد. در نگاه نخست، این ایده کمی مبهم و در عین حال کاملاً بلندپروازانه به نظر می‌رسد، اما تجربه سال‌های اخیر و موفقیت‌های این استارت‌آپ در تولید و عرضه سنسورها و دستگاه‌های حالت جامد گرافنی، توانسته بسیاری از بازارهای رو به رشد، از جمله نیمه‌هادی‌ها، انرژی سبز و سنسورها را تحت تأثیر قرار دهد.

پاراگراف طی تلاش‌های تحقیق و توسعه‌ای خود، نوعی فرآیند انحصاری برای پوشش مستقیم مواد تک اتمی و دو بعدی روی سیلیکون، سیلیکون کاربید، یاقوت کبود، نیترید گالیوم و سایر بسترهای سازگار با نیمه‌هادی‌ها پدید آورده است. این فناوری، کاملاً مقیاس‌پذیر بوده و از آن مهم‌تر، سازگاری کاملی با فرآیندهای تولید دستگاه‌های الکترونیکی دارد.

سنسورهای «Hall-Effect» این شرکت، امکان اندازه‌گیری میدان‌های مغناطیسی در محیط‌های سخت را ممکن نموده و این یک ویژگی ارزشمند برای صنایع نیمه‌هادی، سنسورها و برداشت و ذخیره‌سازی انرژی محسوب می‌شود. مجموعه این فناوری‌ها و محصولات، سازندگان دستگاه‌های الکترونیکی را قادر به استفاده عملیاتی از خواص منحصربه‌فرد گرافن می‌کند، دقیقاً هدفی که پاراگراف برای تحقق آن تأسیس گردید!

یک نکته جالب در ارتباط با شکل‌گیری و توسعه پاراگراف، همکاری نزدیک با مراکز دانشگاهی و پژوهشی است. هم‌اکنون، پاراگراف در کمبریج انگلستان مستقر بوده و به نوعی آن را می‌توان یک استارت‌آپ زایشی از گروه علوم مواد دانشگاه کمبریج (Cambridge University) دانست. آن‌طور که در وب‌سایت این شرکت آمده است، تولید مواد فیلم نازک، کاربردهای نوین برای مواد و محصولات ابتکاری، پردازش دستگاه‌ها و ساختار حالت جامد، مهم‌ترین نقاط تمرکز شرکت به حساب می‌آیند. هدف نهایی، استفاده از دانش مهندسی و علم مواد برای دستیابی به فناوری‌های در دسترس و مقرون‌به‌صرفه، دستاوردهای کلیدی در حوزه‌های حساس همچون پزشکی و انرژی و نیز توجه به مزایا و منافع زیست‌محیطی در فرآیند تولید است. پاراگراف معتقد است که گرافن از پتانسیل کافی برای تحقق این موارد برخوردار بوده و قادر است تا یک انقلاب بزرگ در صنایع مختلف (به‌ویژه صنعت الکترونیک) پدید آورد.

یک نکته مهم پیرامون گرافن، تعریف دقیق و واضح چشم‌انداز، مأموریت و اهداف کسب‌وکار است. بسیاری از بنیان‌گذاران و کارآفرینان استارت‌آپی، تصور می‌کنند که در مراحل نخست، فقط باید ایده و توسعه فنی آن را در اولویت قرار دهند. همین سوءبرداشت، موجب می‌شود تا همه توجه و تلاش خود را بر این موضوع متمرکز نموده و عملاً سایر موارد را فراموش کنند. آن‌ها گاهی غافل می‌شوند که این ایده یا فناوری توسعه یافته، قرار است به دست مشتری برسد و به دلیل همین غفلت، بدون توجه به نیاز بازار، رقبا و محصولات در دست تولیدشان و حتی بدون ترسیم هیچ چشم‌انداز ذهنی از آنچه قرار است در آینده به آن دست آورند، فقط به جلو حرکت می‌کنند. بدیهی است که این هیجان کاذب، می‌تواند شکست‌های ناامیدکننده‌ای را برای آن‌ها در پی داشته باشد. با این حال، پاراگراف توجه ویژه‌ای به این موضوع داشته و هدف‌گذاری خود را نیز بر همین اساس تعریف نموده است.

چشم‌انداز تعریف شده برای پاراگراف، پیشگامی در توسعه فناوری‌ها و محصولات الکترونیکی گرافنی است. تأکید بر گرافن و انتخاب صنعت الکترونیک به‌عنوان مرزهای اصلی کسب‌وکار، خود گویای هوشمندی بنیان‌گذاران و مدیران این استارت‌آپ موفق است. در مأموریت این شرکت هم بر نوآوری‌های هدفمند و همکاری‌های فناورانه برای توسعه کاربردهای جدید گرافنی تأکید شده و این موضوع، بیانگر درک عمیق مدیران از فرآیند نوآوری در صنایع پیشرفته و الزامات اصلی آن نظیر همکاری‌های فنی است. جالب اینجا است که در ارزش‌های پیشنهادی کسب‌وکار، به چند ارزش اصلی و نمادین اشاره شده که فضا و محیط پاراگراف را به خوبی توصیف می‌کند. این ارزش‌ها عبارتند از: 1) توجه به روابط و مشارکت‌ها، 2) اخلاق‌مداری و تعادل در تصمیم‌گیری، 3) توانمندسازی پرسنل مبتنی بر مسئولیت‌پذیری و تفویض اختیار، 4) نوآوری و خلاقیت برای تحقیق و توسعه اختراع محور و 5) تعهد کامل به مشتریان و شرکای تجاری.

فناوری‌ها و محصولات

محصولات و فناوری‌های کلیدی پاراگراف را می‌توان در سه گروه اصلی طبقه‌بندی نمود:

الف) سنسورهای گرافنی:

سنسورهای گرافنی پاراگراف که تحت عنوان «Paragraf™ GHS Series Hall-Effect» تولید می‌شوند، امکان سنجش و اندازه‌گیری میدان‌های مغناطیسی با وضوح بسیار بالا را فراهم می‌کنند. این ویژگی، به معنای موقعیت‌یابی در طیف وسیعی از شرایط عملیاتی بوده و در نتیجه، از ارزش تجاری بسیاری بالایی برخوردار است. صنایع باتری، مراقبت‌های بهداشتی، هوافضا و خودروسازی، از جمله مشتریان این فناوری محسوب می‌شوند. حوزه کاربرد این سنسورهای گرافنی به شرح زیر می‌باشد:

• عملکرد دقیق در شرایط شدید مغناطیسی و دمایی
• اندازه‌گیری دقیق میدان مغناطیسی
• نقشه‌برداری و ترازبندی دقیق گرادیان میدان مغناطیسی
• اندازه‌گیری جریان و توان با حساسیت بالا
• موقعیت دقیق، چرخش و سنجش سرعت
• سنجش مداوم توان‌های فوق‌العاده کم

ب) بیو سنسورهای گرافنی:

از سال‌ها پیش اثبات شده که سنسورهای زیستی گرافنی می‌توانند عملکرد فوق‌العاده‌ای از خود نشان دهند. با این وجود، مشکل بزرگ در به‌کارگیری گسترده این سنسورهای نانویی، محدودیت‌های فنی در ساخت آن‌ها است که به لطف گرافن دارای خلوص بالای پاراگراف، امکان تولید تکرارپذیر، سازگار و باکیفیت آن‌ها برای نخستین بار ممکن شده است.

سنسورهای سری «GBS» این شرکت، توانایی تشخیص نشانگرهای زیستی متعدد در یک تراشه واحد و با حداقل حجم نمونه را دارا بوده و این باعث می‌شود که مواردی همچون پزشکی بالینی، دامپزشکی، نظارت و کنترل بر محیط‌زیست، کشاورزی و ایمنی مواد غذایی و کنترل فرآیندهای صنعتی، به‌عنوان حوزه‌های کاربرد فناوری به حساب آیند.

ج) دستگاه‌های حالت جامد گرافنی:

پاراگراف در حال توسعه دستگاه‌های حالت جامد نظیر ترانزیستورها و تعدیل‌کننده‌های نوری است. تحرک و جابه‌جایی الکترونی گرافن، به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا با سرعت بالاتری کار کنند، در حالی که به دلیل ضخامت اتمی مواد و وزن بسیار پایین، نگرانی خاصی پیرامون حرارت تولید شده وجود نخواهد داشت. از این منظر، گرافن یک راهکار کلیدی برای تولید انبوه این دستگاه‌ها در مقیاس‌های بزرگ است. تعدیل‌کننده‌ها و ترانزیستورهای سری «GSS» تولیدی پاراگراف، یک گزینه ایده‌آل برای بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی با ولتاژ بالا و سطوح تابشی قوی است.

همکاری فناورانه؛ رکن اصلی نوآوری هدفمند

همان‌طور که در بخش‌های پیشین اشاره شد، همکاری با شرکای توانمند، یک اصل کلیدی در موفقیت‌های نوآورانه در صنایع پیشرفته است. در حالی که نوآوری باز به پارادایم غالب در فضای کسب‌وکار بدل شده و عملاً کمتر شاهد توسعه‌های درون‌زا و کاملاً بسته هستیم، پاراگراف سعی نموده تا این امر را در صدر اولویت‌های خود قرار دهد. این شرکت، اذعان دارد که استفاده از فرآیند نوآورانه و انحصاری برای لایه‌نشانی مستقیم گرافن بر روی بسترهای سازگار با نیمه‌هادی‌ها، نیازمند شرکای قدرتمند و پویا است. از همین رو، سعی نموده تا با توسعه شبکه ارتباطات خود در صنعت، همکاری‌های فناورانه خود در حوزه‌های مرتبط را افزایش دهد. این همکاری‌ها، عمدتاً در حوزه‌های زیر تعریف می‌شوند:

1. سنسورها: یکی از مزایای اصلی فناوری پاراگراف، عدم وجود آلودگی مرتبط با کاتالیزورهای فلزی و تکنیک‌های انتقال است. این ویژگی، باعث ایجاد گرافن با خلوص بالا و ایده‌آل برای فناوری‌های سنجش می‌شود. از سنسورهایی که می‌توانند از این فناوری بهره‌مند شوند، می‌توان به سنسورهای مغناطیسی، سنسورهای دما، سنسورهای مادون قرمز و سنسورهای فشار اشاره نمود.

2. فناوری‌های نیمه‌هادی: فرآیند لایه‌نشانی گرافنی پاراگراف، با سیلیکون و نیمه‌هادی‌های مرکب سازگار بوده و با زیرساخت‌های موجود در صنعت نیمه‌هادی‌ها قابل پیاده‌سازی است. به عبارت بهتر، پاراگراف این قابلیت را دارد که گرافن را برای یکپارچه‌سازی دستگاه‌های پیشرفته با این سیستم‌ها ترکیب کند. از جمله برنامه‌های کاربردی این حوزه، می‌توان به ترانزیستورها، تعدیل‌کننده‌ها و دیودهای ساطع کننده نور اشاره نمود.

3. بیو سنسورها: پاراگراف دارای توانمندی منحصربه‌فردی برای تولید ورقه‌های گرافنی در مقیاس ویفر است که به آن‌ها انتخاب گزینشی طیف وسیعی از نشانگرهای زیستی، از جمله «DNA»، «RNA»، آنتی‌ژن‌ها، آنتی‌بادی‌ها، آنزیم‌ها و حتی مولکول‌های کوچک را می‌دهد. با استفاده از سنسورهای زیستی گرافنی، می‌توان تعداد زیادی از عوامل بیماری‌زا را تشخیص داده و حتی غلظت بسیار پایین عوامل بیماری‌زا در مایعات و گازها را رصد و کنترل نمود.

4. انرژی‌های تجدیدپذیر: پاراگراف در حال همکاری برای ایجاد و توسعه سلول‌های خورشیدی تقویت شده با گرافن است. همچنین این شرکت، پروژه «Innovate UK» را به تازگی به پایان رسانیده که هدف آن، استفاده از گرافن برای برداشت و ذخیره‌سازی انرژی از محلول‌های یونی مانند آب دریا و فاضلاب است.

5.ذخیره‌سازی انرژی: پاراگراف در زمینه طراحی و توسعه دستگاه‌های الکترونیکی ذخیره انرژی (از جمله خازن و باتری) تخصص دارد. همین علاقه‌مندی، باعث شده تا هر گونه مشارکت و همکاری برای توسعه و تولید این دستگاه‌ها و به‌کارگیری گرافن برای بهبود عملکرد آن‌ها، مورد استقبال پاراگراف قرار گیرد.

جذب سرمایه‌

پاراگراف تاکنون موفق به جذب سرمایه‌ای بالغ بر 26 میلیون دلار (19.1 میلیون پوند) شده که برای یک استارت‌آپ تقریباً شش ساله، عدد قابل توجهی است. نخستین دور تأمین مالی این شرکت، به سال 2018 میلادی باز می‌گردد؛ زمانی که مبلغ 2.9 میلیون پوند از سوی بازوی سرمایه‌گذاری دانشگاه کمبریج (University of Cambridge Enterprise)، در قالب سرمایه‌گذاری بذر به پاراگراف تزریق شد.

همین سرمایه اولیه، کمک کرد تا فعالیت‌های تحقیق و توسعه‌ای این شرکت سرعت گرفته و با ظهور نشانه‌هایی از موفقیت، سایر سرمایه‌گذاران هم تحریک شوند. لازم به تأکید است که در این دور سرمایه‌گذاری، دانشگاه کمبریج تنها نبوده و مجموعه‌ای از صندوق‌های سرمایه‌گذاری خطرپذیر نظیر «Amadeus Capital Partners»، «IQ Capital» و «Martlet Capital» هم در آن مشارکت داشته‌اند.

سرمایه‌گذاری‌های بعدی در جولای و دسامبر 2019 میلادی و با رهبری «Parkwalk Advisors» صورت گرفته که به ترتیب، 12.8 و 3.4 میلیون پوند سرمایه جدید را برای این استارت‌آپ به همراه داشت.

تیم کاری

پشت هر استارت‌آپ موفق، یک تیم کاری قوی و هماهنگ قرار دارد. نفراتی خلاق، باانگیزه و مکمل که با همکاری و تعامل تیمی، می‌توانند ناممکن‌ها را محقق ساخته و به قله‌های موفقیت دست یابند. این موضوع، در پاراگراف هم کاملاً مشهود است. مدیریت این شرکت بر عهده دکتر سیمون توماس (Simon Thomas) قرار دارد. وی با یک پیشینه علمی غنی و متنوع در حوزه‌های فیزیک، مهندسی و علوم مواد و سال‌ها تجربه در زمینه نیمه‌هادی‌ها، مواد کاربردی، دستگاه‌های حالت جامد و تولید تجهیزات سرمایه‌ای، توانسته به خوبی این شرکت نوپا را در مسیر صحیح هدایت نماید.

مدیریت بخش علمی و پژوهشی پاراگراف، بر عهده پروفسور کالین همفریس (Colin Humphreys) است. وی دارای تجربیات گسترده‌ای در تجاری‌سازی ایده‌های علمی و ایجاد شرکت‌های موفق دانشگاهی است. «LED»های مقرون‌به‌صرفه و با کارایی بالا که توسط گروه تحقیقاتی وی توسعه یافت، هم‌اکنون در انگلستان تولید می‌شوند. آلیاژهای جدید توسعه یافته توسط مرکز تحقیقات دانشگاه رولزرویس که توسط او تأسیس و هدایت شد، با موفقیت به تجاری‌سازی نهایی رسیده و در حال حاضر، در موتورهای رولزرویس بکار گرفته می‌شوند. حضور این محقق کلیدی و آشنا با نوآوری‌های دانشگاهی، امکان ترجمه ایده‌های نوین دانشگاهی به کاربردهای صنعتی در شرکت پاراگراف را تسهیل نموده است.

مدیریت مالی پاراگراف هم بر عهده هیو وولی (Hugh Wolley) است. هیو با چندین شرکت کوچک و متوسط همکاری داشته و با توجه به تجربه کار با کسب‌وکارهای نوپای مبتنی بر فناوری‌های پیشرفته که در مراحل اولیه راه‌اندازی و توسعه خود قرار دارند، درک عمیقی از نیازها و الزامات این شرکت‌ها دارد. این مزیت کلیدی، بیشتر از همه خود را در تخصیص بهینه منابع به ایده‌های فنی اولویت‌دار و تأمین مالی بسیار موفق پاراگراف نشان داده است.

در نهایت، جان تینگای (John Tingay)، به‌عنوان مدیر ارشد فناوری در پاراگراف مشغول است. وی در دو دهه اخیر، توسعه تجهیزات سرمایه‌ای برای صنایع نیمه‌هادی و الکترونیک را در طیف وسیعی از فناوری‌ها هدایت کرده است. این تجربه ارزشمند، باعث شده تا حضور پاراگراف در یک فضای کاملاً مبهم به‌عنوان لبه دانش و فناوری، به خوبی مدیریت شده و ایده‌ها و فناوری‌ها به خوبی در قالب محصولات و کاربردهای تجاری معرفی گردند.