nanotechnology
تكنولوجيا النانو هي عبارة عن تقنية قائمة على إنتاج مواد من خلال تجميعها على المستوى الذرّي الصغير جدّاً، فكل مادّة تتكوّن من عدد هائل من الذرات والجزيئات فعند القيام بتبديل ذرّة مادّة ما مكان ذرّة مادة أُخرى سينتج مادّة جديدة مختلفة كليّاً عن المادّة السابقة ذات الخصائص فيزيائيّة وكيميائيّة جديدة، وهذه التقنية مهمّة جدّاً فهي الطريق أمام الإنسان لتطوير المّواد المختلفة والإستفادة منها.
وتقنية النانو كغيرها من التقنيات التي تواجهها العقبات، فقد واجه العلماء العديد من الصعوبات في السيطرة على الذرّات والجزيئات الناتجة من تفكيك المواد المتكوّنة منها، فالعمليات التي تتم على المستوى الذرّي تحتاج إلى أجهزة دقيقة جدّاً، كما أنّ عمليات القياس على المستوى الذرّي ومقدار التحكّم بها تواجه صعوبات كبيرة جدّاً، ويوجد لهذه الظاهرة أيضاً العديد من الآثار الجانبيّة والتي لا يمكن توقع مدى أثرها على الإنسان والبيئة.
ما هو النانو؟ وما هي تقنية النانو؟
النانو هو أحد الواحدات الثانوية في القياس، فكما لدينا الكيلوغرام والذي هو 1000 غرام، لدينا أيضاً الميلي غرام وهو جزء من 1000 جزء من الغرام، ولتوضيح ما هو النانو سنقارنه بالمتر، فإن قسمنا الميلي متر إلى مليون جزء فإن كل واحد من هذه الأجزاء الصغيرة يسمى نانومتر.
النانو هو مقدار غاية في الصغر فمثلاً الإنش الواحد يحتوي على 25,400,000 نانو متر، وسمك ورقة الجريدة يعادل تقريباً مئة ألف نانو متر. وعلى مجال مقارنة آخر، لو كان حجم صفيحة الرخام نانو متر، فالمتر سيكون بحجم الأرض (أكبر بمليار مرة).
تقنية النانو:
تقنية النانو هي العلم، الهندسة والتكنولوجيا المقامة على مقاييس النانو، والتي تكون عادة بين 1 إلى 100 نانومتر؛ أي أنها دراسة ومعالجة المادة على المستوى الذري والجزيئي. وهي أبعاد تتعامل مع 5 ذرات إلى 1000 ذرة معاً فقط، وهي أصغر من الأحياء الأولية مثل الباكتيريا فرضاً.
استخدامات قريبة المدى لتكنولوجيا النانو :
● في التشخيص الطبي والعلاج.
● تجميع الطاقة الشمسية والاستفادة منها (photovoltaic).
● مركبات تحتوي على أنابيب نانوية
● في صناعة الدهانات والتغليف
● نماذج جديدة لذاكرة الكمبيوتر والدوائر الالكترونية المتكاملة . حيث أن هناك استخدامات ممكنةلأنابيب الكربون النانوية (Carbon Nanotubes ) في:
● ثنائيات الوصلة والترانزستورات .
● مكبرات الإشارة في أجهزة الجوال.
● زيادة صلابة المكونات .
استخدامات بعيدة المدى لتكنولوجيا النانو :
● أنظمة تخزين البيانات بسعات هائلة جدا .
● رقائق لتخزين الفيديو قد تصل إلى 1000 ساعة.
● عمل ألواح بلاستيكية تستخدم في البناء تكون رقيقة وخفيفة جدا للنوافذ ولكنها ذات صلابة عالية
ويتوقع المراقبون أن تُشعل تكنولوجيا النانو سلسلة من الثورات الصناعية خلال العقدين القادمين والتي ستؤثر على حياتنا بشكل كبير.ويشير البعض إلى أن تقنية النانو ستصبح في القريب أكبر من الإنترنت وابعد مدى منه وستجلب ثورة هائلة جديدة محطمة الكثير من الثروات المالية القديمة تهز كل ما هو قائم من أعمال في كوكبنا.
ومن الرواد العرب في هذه التقنية العالم العربي البروفسور منير نايفة في جامعة الينوى الأميركية حيث يقوم حاليا بتأسيس شركة متخصصة بصناعة أجهزة نانوية وتطبيقات متناهية الصغر. ويرئس نايفة شبكة العلماء والتكنولوجيين العرب في الخارج.
استطاع البروفسور نايفة أن يحرك الذرات المنفردة ورسم بواسطة الذرات صورة تمثل القلب والحرف الانجليزي (P) كأصغر حرف في تاريخ الخط وبعرض خمسة بالمليون من المليمتر، والتي تناقلتها وكالات الأنباء واختارتها صورة لغلاف المجلة البريطانية العلمية الشهيرة «نيوساينتست»New Scientist ، عدد 7 مارس (آذار 1992)
في القريب العاجل، سيكون بمقدور الطبيب في أي قرية نائية في العالم الثالث وضع نقطة دم من المريض على قطعة بلاستيك صغيرة وبعد دقائق معدودة سينتهي الفحص الطبي الشامل بما في ذلك اختبارات الدم مثل تحليل الأمراض الخطيرة كالملاريا والإيدز واضطرابات الهرمونات وحتى السرطان.
هذه القطعة من البلاستيك تسمى معمل الشريحة وهو أحد المنتجات الثورية والنتائج المتطورة من أبحاث النانو تكنولوجي التي ستحول حياة المليارات البعيدين عن المدنية.
تطبيقات النانو قام الباحثون في مركز جونيت لأخلاقيات الأبحاث بجامعة تورونتو ونشر بمجلة بلوس ميدسين بسؤال لجنة مكونة من 63 خبيرا لتحديد أهم عشرة تطبيقات للنانو تكنولوجي تحتاجها البشرية وخاصة الدول النامية في مجالات المياه والزراعة والصحة والطاقة والبيئة في السنوات العشر القادمة.
تطبيقات النانو تكنولوجي من حيث تأثيرها على التنمية، يمكن ترتيبها على النحو التالي :
1- تخزين الطاقة وإنتاجها وتحويلها.
2- تحسين الإنتاج الزراعي. 3- معالجة مياه الشرب. 4- تشخيص الأمراض ومتابعتها. 5- تسليم الأدوية. 6- معالجة الطعام وتخزينه. 7- معالجة تلوث الهواء. 8- البناء. 9- مراقبة الصحة. 10- مقاومة الآفات والحشرات.
تطبيقات واستخدامات تقنية النانو:
كما كل التقنيات والتكنولوجيا الجديدة فهدفها الأساسي هو إيجاد طرق حديثة لتسهيل حياتنا وما نقوم به وتقنية النانو لها مجال مساهمة واسع في ذلك، كالتالي:
- الطب: اليوم تتم مهاجمة الخلايا السرطانية عن طريق ضخ الجسم بكميات كبيرة من المواد الكيميائية التي لا تميز بين الخلايا المصابة والخلايا السليمة، فاليوم يقوم الباحثون بتطوير جسيمات نانوية بحجم الجزيئات التي تقوم بإيصال العلاج -كالمواد الكيميائية في حال السرطان- بشكل مباشر لخلايا محددة في الجسم، الأمر الذي سيقلل الكثير من المخاطر الناتجة عن العلاج التقليدي.
- الإلكترونيات: باستخدام تقنيات النانو سنؤثر بشكل كبير على الأجهزة الإلكترونية لتصنيع معالجات أصغر حجماً، وأكثر كفاءة، وأقل استهلاكاً للطاقة، إضافةً لإمكانية صناعة بطاريات ذات حجم صغير وقادرة على تخزين طاقة كبيرة جداً، هذه الأمور كافة ستفتح مجالاً واسعاً لأجهزة إلكترونية جديدة ذات قدرات هائلة في المستقبل وستشكل قفزة كبيرة في هذا المجال تحديداً مقارنة بغيره من المجالات الأخرى.
- الطعام: بدأت تؤثر تقنية النانو بشكل ملحوظ في مجال علوم الأغذية، فتقوم الشركات بتطوير مواد نانوية لجعل المذاق أفضل، كذلك من أجل قضية الأمن الغذائي، من خلال المحافظة على جودة الطعام أثناء نقله وتوزيعه.
- خلايا الطاقة الشمسية: مع التقدم الحاصل في المجال النانوي؛ استطاع الباحثون تطوير نمط جديد من الخلايا الشمسية التي تمتلك كفاءة أفضل وتكلفة تصنيع أقل من الخلايا الشمسية التقليدية.
- الفضاء: سيستعمل علماء الفضاء والفلك تقنيات النانو لجعل استكشاف الفضاء أمر أكثر سهولة، فبمواد خفيفة لكن أكثر متانة سيقل استهلاك الوقود بشكل كبير؛ مما سيسرع العملية إضافةً لخفض التكلفة الكبيرة خلال كل رحلة فضائية.
- الوقود: قد تستطيع تقنية النانو حل مشكلة الوقود الأحفوري على جوانب عديدة، فقد تستطيع جعل عملية معالجة النفط لاستخلاص الوقود منه عملية صديقة للبيئة، كما ستزيد من كفاءة عمل المحركات، بالتالي مجال قيادة أكبر بكمية الوقود ذاتها.
- الأدوات الرياضية: إن كنت من محبي رياضة التنس أو الغولف فستكون سعيداً بمعرفة أن الأدوات الرياضية بدأت أيضاً في الدخول في المملكة النانوية، فتستخدم هذه التقنية في صناعة مضارب التنس والغولف من أجل زيادة متانتها وملء كافة العيوب التي قد تكون موجودة فيها.
- الأقمشة: لعل هذا المجال سيكون الأكثر تأثيراً على حياتنا اليومية، فالأقمشة المصنعة بتقنيات النانو ستتمتع بخصائص رائعة دون زيادة في الوزن أو السماكة، الملابس التي تكره الماء والوحل على سبيل المثال، لا يهم كم من الماء أو الوحل ستضع عليه، فلن تعلق حتى ذرة واحدة على الملابس وإنما ستنزلق كما تنزلق الكرة على القماش.