تكنولوجيا النانو ... العصر العلمي الجديد!

[نايف ذوابه]

بسم الله الرحمن الرحيم

تكنولوجيا النانو ... العصر العلمي الجديد!

عاصم زينو

ماجستير – جامعة الملك فهد للبترول والمعادن

منذ بداية ثمانينيات القرن العشرين والدول الصناعية الكبرى تتنافس فيما بينها إلى اكتشاف أبعاد جديدة للمادة - لم تكن معروفةً من قبل – تساعد في التحكم والسيطرة عليها بشكل أكبر. ففي أواخر القرن الماضي ومطلع القرن الحادي والعشرين توصل العلماء كنتيجة لتطوير المجاهر الإلكترونية إلى دقة في التعامل مع المادة تصل إلى 1 نانو متر.. أي ما يعادل ألف مليون جزء من المتر، وبشكل ملموس أكثر، بدقة أصغر من قطر شعرة الإنسان بـثمانين ألف مرة. أدى هذا الأمر إلى قفزةٍ هائلةٍ في علم المواد والعلوم التطبيقية، مما انعكس بدوره على كافة التطبيقات التكنولوجية والطبية في الحياة البشرية، ابتداءً بالصناعات الإلكترونية الدقيقة وحتى الصناعات الثقيلة المتطورة، فظهرت بوادر ثورةٍ صناعيةٍ تلوح في الأفق لألفية جديدة تعدُ بظهور عصرٍ جديدٍ من العلوم له فيزياؤه وكيمياؤه الخاصة، وله قدرةٌ للتحكم بالمواد ذرّة ذرّة.. وجزيئًا جزيئًا؛ فهو يقوم بإعادة هيكلة الذرات والجزيئات داخل المادة للحصول على خواص نوعيةٍ مختلفة أدت إلى تطبيقات غير مسبوقةٍ في مجالاتٍ مختلفة؛ كالطب، والكيمياء، والاتصالات، والفضاء، والطاقة والبيولوجيا، والزراعة وغير ذلك. فظهرت أدويةٌ علاجية جديدة للسرطان، وعقاقير ذكية تعالج الأمراض المستعصية، ومواد إلكترونية فائقة المواصفات، ومستحضرات تجميل نانوية خاصة، وملابس مقاومة للبقع والبكتيريا تعمل على تنظيف نفسها بنفسها، وانتهاءً بالتطبيقات العسكرية الفريدة. كما ظهرت أيضًا في بادئ الأمر أنابيب الكربون النانوية (Carbon Nanotubes) ذات التطبيقات الميكانيكية والضوئية والإلكترونية الواعدة، حتى بلغ مجموع ما تنفقه الحكومات في أبحاث النانو حوالي (4) مليارات دولار سنويًا.
لقد صار السباق اليوم بين الدول هو في التنافس على استحواذ مفاتيح هذا العلم النانوي، بعدما كان السباق في العقدين الماضيين للسيطرة على الفضاء وحرب النجوم وغير ذلك، حتى غدا الدخول لعصر النانو ضروريًا لأي دولةٍ تسعى إلى أن يكون لها تأثير في تاريخ البشرية الحديث، فهو بوابة الاقتصاديات الجديدة، والتطبيقات العسكرية المتطورة، والعلوم الإنسانية التجريبية الرفيعة. فقامت دولٌ كبرى بإطلاق مبادراتها الوطنية في هذا المجال، كتلك التي أطلقتها الولايات المتحدة الأمريكية عام 2001 م، وهي المبادرة الوطنية للنانوتكنولوجي، ومن ثم تلتها مبادرات أخرى في اليابان، والصين، وكوريا الجنوبية، وألمانيا. كما قامت الحكومة الروسية بالموافقة على البرنامج الفيدرالي لتطوير البنية التحتية للنانوتكنولوجي للفترة من 2008 – 2010 م من خلال تطوير المراكز المتخصصة في ذلك، حتى إن الحكومة الإسرائيلية قد أطلقت مبادرتها القومية لتكنولوجيا النانو عام 2001 م واستخدامها في التطبيقات العسكرية.
لذلك... ظهر هناك اهتمامٌ متزايد في العالم العربي للمشاركة في أبحاث وتطبيقات تكنولوجيا النانو للّحاق بالركب العالمي، والرمي ولو بقوس في هذا المجال. لكن ... لا يزال هناك المزيد من الجهود لابد أن تُبذل في توسيع ثقافة علوم النانو في شتى المجالات؛ فالتعليم يُعدّ بيئةً هامة لنشر هذه الثقافة في كافة مراحله، ومراكز البحوث لابد لها من إطلاق مشاريع خاصة تهدف إلى المشاركة في هذا العلم بما يتناسب مع حاجة كل قطر وموارده وإمكانياته، خصوصًا أن بعض مجالات تكنولوجيا النانو ليست مكلفةً بشكل أكبر من البحوث التقليدية المايكروية. بالإضافة إلى ذلك ... لا بد من وجود جهود عربية مشتركة لأبحاث وتطبيقات النانوتكنولوجي لنشر الوعي العلمي بين الطلاب والعلماء والصناع في هذا المجال.
أخيرًا ... حتى يكون للدول العربية دورٌ بارزٌ في العصر العلمي الجديد ... لابد من إطلاق مبادرة وطنية لأبحاث النانو من خلال تعزيز دور مراكز البحوث المنتشرة في كافة أرجاء دولنا العربية لتقوم بدورها الفعّال كحلقة وصل ... بين الداخل والخارج علميًا ... وبين الصناعة والعلماء والطلاب داخليًا.
(الإسلام اليوم)

[نايف ذوابه]

ما هو النانو تكنلوجي ...؟!

هي دراسة ابتكار تقنيات و وسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر. عادة تتعامل التقانة النانوية مع قياسات بين 0.1 إلى 100 نانومتر. و هذا التحديد بالقياس يقابله اتساع في طبيعة المواد المستخدمة فالتقانة النانوية فهي تتعامل مع أي ظواهر أو بنى على المستوى النانوي . مثل هذه الظواهر النانوية يمكن ان تتضمن تقييد كمومي quantum confinement التي تؤدي إلى ظواهر الكترومغناطيسية و بصرية جديدة للمادة التي تقع في الوسط بين الجزيئات النانوية و المادة الصلبة الضخمة . تتضمن الظواهر النانوية أيضا تأثير جيبس-تومسون - و هو انخفاض درجة انصهار مادة ما عندما يصبح قياسها نانويا ، اما عن البنى النانوية فأهمها الأنابيب النانوية الكربونية.

تستخدم بعض الكتابات الصحفية أحيانا مصطلح (تكنولوجيا الصغائر) رغم عدم دقته فهو لا يحدد مجاله في التقانة النانوية أو الميكروية إضافة إلى التباس كلمة صغائر مع الجسيمات و الدقائق Particles .

العلوم النانوية و التقانة النانوية احدى امتدادات علوم المواد و اتصالات هذه العلوم مع الفيزياء ، الهندسة الميكانيكية ’ الهندسة الحيوية ، و الهندسة الكيميائية تشكل تفرعات و اختصاصات فرعية متعددة ضمن هذه العلوم.

وكما جاء في مقال في جريدة (الحياة اللندنية) للكاتب (أحمد مغربي) تعرّف التقنية النانوية بأنها تطبيق علمي يتولى إنتاج الأشياء عبر تجميعها من مكوناتها الأساسية، مثل الذرة والجزيء. وما دامت كل المواد المكونة من ذرات مرتصفة وفق تركيب معين، فإننا نستطيع أن نأخذ أي ذرة ونرصفها إلى جانب أخرى بطريقة مختلفة عما هي عليه في الأصل، وهكذا نستطيع صنع كل شيء ومن أي شيء تقريبا. وتكمن صعوبة التقنية النانوية في مدى إمكانية السيطرة على الذرات بعد تجزيء المواد المتكونة منها. كما أن صعوبة التوصل إلى قياس دقيق عند الوصول إلى مستوى الذرة يعد اعتراضًا آخر يواجه هذا العلم الجديد الناشئ.

لقد كان التطور التكنولوجي الهائل هو السمة الفريدة في القرن العشرين الذي ودعناه قبل بضع سنوات، و قد أجمع الخبراء على أن أهم تطور تكنولوجي في النصف الأخير من القرن هو اختراع الكترونيات السيليكون، فقد أدى تطويرها إلى ظهور ما يسمى بالشرائح الصغرية أو الـ(MicroChips) والتي أدت إلى ثورة تقنية في جميع المجالات كالاتصالات و الحوسبة والطب وغيرها . ففي عام 1950لم يوجد غير التلفاز الأبيض و الأسود، كانت هناك فقط عشرة حواسيب في العالم أجمع، ولم تكن هناك هواتف نقالة أو ساعات رقمية أو الانترنت، كل هذه الاختراعات يعود الفضل فيها إلى الشرائح الصغرية و التي أدى ازدياد الطلب عليها إلى انخفاض أسعارها بشكل سهل دخولها في تصنيع جميع الالكترونيات الاستهلاكية اللتي تحيط بنا اليوم. و خلال السنوات القليلة الفائتة، برز إلى الأضواء مصطلح جديد ألقى بثقله على العالم وأصبح محط الاهتمام بشكل كبير، هذا المصطلح هو "تكنولوجيا النانو" .

فهذه التقنية الواعدة تبشر بقفزة هائلة في جميع فروع العلوم والهندسة، ويرى المتفائلون أنها ستلقي بظلالها على كافة مجالات الطب الحديث و الاقتصاد العالمي و العلاقات الدولية وحتى الحياة اليومية للفرد العادي فهي و بكل بساطة ستمكننا من صنع أي شيئ نتخيله وذلك عن طريق صف جزيئات المادة إلى جانب بعضها البعض بشكل لا نتخيله وبأقل كلفة ممكنة، فلنتخيل حواسيباً خارقة الأداء يمكن وضعها على رؤوس الأقلام والدبابيس، ولنتخيل أسطولا من الروبوتات النانوية الطبية والتي يمكن لنا حقنها في الدم أو ابتلاعها لتعالج الجلطات الدموية و الأورام والأمراض المستعصية.

النانو هي مجال العلوم التطبيقيه والتكنولوجيا تغطي مجموعة واسعة من المواضيع. توحيد الموضوع الرئيسي هو السيطرة على أي أمر من حجم اصغر واحد ميكروميتر ، كذلك تصنيع الاجهزه نفسها على طول هذا الجدول. وهو ميدان متعدد الاختصاصات العالية، هناك الكثير من التكهنات حول ما الجديد من العلم والتكنولوجيا الذي قد ينتج عن هذه الخطوط البحثية.




ماهو النانوتكنولوجي Nanotechnology؟

تطلق كلمة نانو باللغة الإنجليزية على كل ما هو ضئيل الحجم دقيق الجسم.
فالنانومتر يساوي واحد مليار من المتر ويساوي عشر مرات من قطر ذرة الهيدروجين،مع العلم إن قطر شعرة الرأس العادية في المعدل يساوي 80000 نانومتر. وفي هذا المقياس القواعد العادية للفيزياء والكيمياء لا تنطبقان على المادة. على سبيل المثال: خصائص المواد مثل اللون والقوة والصلابة والتفاعل،كما إنه يوجد تفاوت كبير بين Nanoscale وبين The micro .
فمثلاَ Carbon Nanotubes أقوى 100 مرة من الفولاذ ولكنه أيضاَ أخف بست مرات.




ماذا يمكن للنانو تكنولوجي أن يعمل؟؟

النانو تكنولوجي تمكن من امتلاك الإمكانية لزيادة كفاءة استهلاك الطاقة، ويساعد في تنظيف البيئة، ويحل مشاكل الصحة الرئيسية، كما إنه قادر على زيادة الإنتاج التصنيعي بشكل هائل وبتكاليف منخفضة جداَ،وستكون منتجات النانوتكنولوجي أصغر.




*ماذا يقول الخبراء حول النانو تكنولوجي؟؟

في عام 1999م،الفائز بجائزة نوبل للكيمياء "ريتشارد سمالي Richard Smalley " خاطب لجنة الولايات المتحدة الأمريكية التابعة لمجلس النواب عن علم النانوتكنولوجي تحت موضوع: "تأثير النانو تكنولوجي على الصحة،الثروة،وحياة الناس" وقال: "سيكون على الأقل مكافئ التأثيرات المشتركة لعلم الإلكترونيات الدقيقة،والتصوير الطبي،والهندسة بمساعدة الحاسوب وتكوين مركبات كيميائية اصطناعية متطورة خلال هذا القرن".

[وهاب غبريني]

لسنا ندري ما الذي يخبّأ الغد في عالم التكنولوجيا الدقيقة فقد بدأت تظهر ثمارها في ميادين شتّى و هناك من يتحدّث عن استعمال الباكتريا و برمجتها لصناعة أعضاء و آلات , و لم لا قد ينجح العلماء في التحكم في مفاتيح dna . و جعلها طوع بنانهم لانتاج اي شيء يخطر في البال ....
و مبتغى الباحثين هو بناء الجسم ابتداء من الذرة كلبنة اساسية و تتغير طريقة الصنع جذريا ,
من يدي يا نايف قد نحصل يوما على بذور للكمبيوترات و اخرى للغسلات ....و لم لا للسيارات ....

اليس الله القائل
و يخلق ما لا تعلمون

و سخر لكم ما في السماوات الأرض جميعا منه ان في ذلك لآيات لقوم يتفكرون

فقط أدعو الله ان يكون للمسلين نصيب في هذا العلم الرهيب حتى لا يغزونا الغرب بطائرات مجهرية

شكرا