نانو تكنولوجيا

} النانو تكنولوجي

إن المستقبل سيكون لتقنية صناعة النانو ( Nanotech industry ) التي يمكن أن تقود العالم إلى ثورة صناعية جديدة. فالنانو هو جزء من المليار من المتر، وقطر شعرة الإنسان هي 80000 نانومتر. عند هذا المستوى من التقنية فإن جميع القوانين الفيزيائية والكيميائية العادية لا يبقى لها وجود، فعلى سبيل المثال أنابيب نانو الكربون أقوى 100 مرة من الفولاذ وأخف ست مرات منه. ولذا تتميز هذه التقنية في مجالات استخدامها البشري بأن الشيء المصنوع منها أصغر وأرخص وأخف وأقدر على أداء الوظائف المناطة به. الفوائد الصحية والطبية لتقنيات النانو لا حصر لها اليوم وستشهد نمواً مضطرداً لا يمكن لنا وصفه ، فأبحاث علاج السرطان والبحث الدقيق عن وجود خلاياه تبشر بما يحل محل كل وسائل العلاج والفحوصات الطبية المتوفرة اليوم.

الحاسوب يندمج بالجسد البشري :

يشتق مصطلح «نانو تكنولوجي» من النانومتر، وهو مقياس مقداره واحد من ألف من مليون من المتر، أي واحد على بليون من المتر، أو واحد من مليون من المليمتر. ويمثّل ذلك واحداً على ثمانين ألفاً من قطر شعرة واحدة. ونانو تعني باليونانية قزم و«نانو تكنولوجي» هو المقياس الذي يستخدمه العلماء عند قياس الذرة والالكترونيات التي تدور حول نواة الذرة وما إلى ذلك. في عام ١٩٨٦، وضع عالم الرياضيات الأميركي أريك دريكسلر، المؤسّس الفعلي لهذا العلم، كتاباً اسمه «محرّكات التكوين»، بسّط فيه الأفكار الأساس لعلم «نانو تكنولوجي». وعرض فيه أيضاً المخاطر الكبرى المرافقة له.

جدّد منح جائزة نوبل هذا العام إلى عالمي الفيزياء الفرنسي ألبرت فيروالألماني بيتر غرونبرغ عن اكتشاف يرتبط بعلم النانوتكنولوجيا Nano Technology وتطبيقاته في مجال الأقراص الصلبة ، الانتباه إلى العلاقة بين النانوتكنولوجيا وعلوم الكومبيوتر. وقد وصف إنجاز فير وغرونبرغ بأنه «أول تطبيق فعلي للعلوم النانوتكنولوجية». ففي عام 1988، توصل فير وغرونبرغ ، عبر بحوث مستقلة ، لاكتشاف نظرية عن المقاومة التي تظهر عند التعامل مع التيار الكهربائي والحقل المغناطيسي على مستوى الذرات ، وسمياها «المقاومة المغناطيسية العملاقة» Giant Magnetic Resistance. ثم عملا على تطبيق تلك على عملية تخزين المعلومات في الأقراص الصلبة للكومبيوتر. إذ فرض تطور صناعة الحواسيب صنع أقراص صلبة يصغر حجمها باستمرار، لكن قدرتها على تخزين المعلومات تتضاعف باطراد. والمعلوم أن المعلومة «تحفر» على القرص الصلب على هيئة «حقل» مغناطيسي متناهي الصغر. ولذا تحتاج قراءة المعلومة إلى رؤوس فائقة الصغر ، وخصوصاً أن كلمة «قراءة» تعني تحويل المعلومة من «حقل» مغناطيسي إلى تيار كهربائي ، ما يمكّن الكومبيوتر من التعرف إليه ، لأن الحاسوب يقرأ المعلومات باعتبارها تياراً كهربائياً يسير وينقطع ، ما يساوي اللغة الرقمية للكومبيوتر التي تتألف من مجاميع متسلسلة من رقمي صفر (انقطاع التيار) وواحد (استمرار التيار). وكلما زاد حجم المعلومات ، توجب أن تحتل مساحة أقل فأقل على القرص الصلب. وعندما نصل إلى أقراص تحتوي على عشرات من التيرابايت (كل منها يساوي تريليون بايت) ، يصبح «حفر» المعلومات عملاً يجري عند حدود الذرات ، وكذلك الحال بالنسبة إلى قراءته ، أي لتحويل هذا الحقل المغناطيسي الذري إلى تيار كهربائي ليستطيع الكومبيوتر أن يقرأه. وبقول مختصر، فإن التخزين المكثف للمعلومات يواجه القوى المغناطيسية على مستوى ذري ، وحيث تبرز «المقاومة المغناطيسية العملاقة». وكذلك يحتاج الأمر إلى أدوات تستطيع أن تقرأ المعلومات الممغنطة عند حدود ذرية أيضاً. ولذا ، استعمل العالمان فير وغرونبرغ نظريتهما المغناطيسية لصنع رؤوس متناهية الصغر، وبحجم لا يزيد عن مجموعة صغيرة من الذرّات ، تقدر على التعامل مع الحقول المغناطيسية الفائقة الصغر ومقاومتها. واستخدما علم النانوتكنولوجي الذي يتعامل مع الأشياء في مستوى الواحد من المليون من الميلليمتر، في صناعة تلك القارئات المغناطيسية. وأسديا بذلك خدمة هائلة إلى تطور الكومبيوتر وصناعته ، كما هي الحال بالنسبة إلى الأدوات التي تستعمل أقراصاً صلبة لتخزين المعلومات مثل مشغلات الموسيقى والفيديو الرقمي والخليوي والمساعد الرقمي الشخصي وغيرها. وفي المقابل ، يردّد متابعو الشأن المعلوماتي دوماً أن الخطوة الكبرى المقبلة في المعلوماتية معقودة على التقدم في تقنية «نانو تكنولوجيا» والعلوم المتصلة بها. وللمزيد من التوضيح ، فإن نانو تكنولوجيا هي التقنية التي تتعامل مع الأشياء كلها على مستوى النانو، الذي يمثل جزءاً من البليون كالقول أن النانوثانية هي جزء من بليون من الثانية، والنانومتر هو جزء من مليون من الميلليمتر وهكذا ... ويعتبر العالم المصري أحمد زويل، استخدم تكنولوجيا النانو في ابتكاره كاميرا تستطيع أن تصور تفاعلات الذرة خلال كسر من عشرة من النانوثانية ، فنال جائزة نوبل عن ابتكاره الذي يستطيع أن يصور الذرات أثناء تفاعلاتها فعلياً ، وبالتالي يفتح مجالاً للتدخل والتحكّم فيها.

تطبيقات النانو تكنولوجي

يمكن من خلال تقنية النانو تكنولوجي صنع سفينة فضائية في حجم الذرة يمكنها الإبحار في جسد الإنسان لإجراء عملية جراحية والخروج من دون جراحة ، كما تستطيع الدخول في صناعات الموجات الكهرومغناطيسية التي تتمكن بمجرد تلامسها بالجسم على إخفائه مثل الطائرة أو السيارة ومن ثم لا يراها الرادار ويعلن اختفاءها . كما تتمكن من صنع سيارة في حجم الحشرة وطائرة في حجم البعوضة وزجاج طارد للأتربة وغير موصل للحرارة وأيضا صناعة الأقمشة التي لا يخترقها الماء بالرغم من سهولة خروج العرق منها.

كومبيوتر النانو

ثمة فرع من تطبيقات تكنولوجيا النانو في عالم الكومبيوتر، يهتم بإدخال مواد بيولوجية من الكائنات الحيّة ، لتندمج في الأسلاك وسائر أنواع الموصلات ، ما يجعل منها عناصر ذكية قادرة على التجاوب والتفاعل مع بقية الأجهزة التي يتألف منها الحاسوب. مثلاً ، لنفكر بالإمكانات الهائلة لحمض الوراثة ، الذي يحمل بلايين المعلومات في حجم فائق الصغر في قلب الخلية. هل يمكن صنع «نانوكومبيوتر» يُشبه الحمض النووي وقدراته ، وأن تُضاف إليه قدرات الذكاء الاصطناعي للحواسيب. ويشكل السيليكون راهناً أهم مكونات أجهزة الكومبيوتر والجوال وشبكات الألياف الضوئية.

دخول المواد العضوية إلى الكومبيوتر

يُعد «مجلس الأبحاث القومي الكندي» إحدى المنظمات القليلة التي تبحث في الشؤون المعقدة تكنولوجيا ً، بما فيها تكنولوجيا النانو. وأصدر أوراقاً علمية أورد فيها مقاربة لموضوع تحضير أجهزة دقيقة جداً تستطيع الإحساس والتجاوب مع المعلومات التي تأتي من محيطها. وافترضت إحدى الدراسات التي صدرت عن هذا المجلس إمكان اللجوء إلى مواد عضوية في صناعة شرائح السيليكون ، لكي تحل محل التوصيلات التي تنهض بأمرها راهناً الأسلاك الدقيقة. وإذا تحقق ذلك ينفتح المجال أمام إدخال أنسجة (مثل الخلايا العصبية) تملك القدرة على التفكير، لتصبح جزءاً من شريحة الكومبيوتر. ومن الواضح أن إدماج تلك الأنسجة مع الرقاقات الإلكترونية أمر يحتاج إلى تقنيات علم النانوتكنولوجيا. وتضيف تلك الدراسة أن هذه المواد العضوية تستطيع أن تُشكّل خطوطاً تنقل المعلومات في مثل سرعة الضوء. منجزات النانوتكنولوجيا بسرعة ما نشهده في ظلّ اكتشافات صناعة الأجهزة الدقيقة باستخدام تكنولوجيا النانو مثير لأسباب عدة أهمها: 1 - لاحظ «قانون مور» More Law ، الذي يوجّه مسارات كثيرة في صناعة الكومبيوتر، أن قوة الشرائح الالكترونية تتضاعف كل 18 شهراً بفضل تصغير المُكوّنات الدقيقة والأسلاك الموصلة في الرقاقة. فإذا قدِّر للعلماء أن ينجحوا مع المواد العضوية ، ويستخدموها لتمريرالالكترونيات فقد يسير التضاعف في قوة الرقاقات الالكترونية بسرعة أكبر مما توقّع «قانون مور».

2 - ترخي الأبعاد المثيرة لتكنولوجيا النانو بظلها أيضاً على التطبيقات التكنولوجية - البيولوجية حيث يعمل بعض العلماء في «وادي السيليكون» ، على محاكاة الجهاز العصبي للإنسان في الأجهزة الذكية ، بما فيها الروبوت. ويتوقع بعضهم تكوين بدائل للأعصاب وأنسجة الدماغ ، لتوضع في أجهزة الكومبيوتر والرجال الآليين. وفي المقابل يمكن صنع ألياف متطورة لتحل محل الأعصاب في الإنسان ، كما يسعى البعض إلى «تدعيم» عمل الدماغ البشري بأنواع متطورة من الرقاقات الالكترونية.

3 - يُرجع العلماء علم تكنولوجيا النانو إلى أواخر الخمسينات حين خرجت الأفكار السوريالية من بعض المختبرات ، وما لبثت أن تلاشت وظهر يومها علماء كثر سخروا من فكرة التحكم بعمليات بسيطة في جسم الإنسان أو حتى إدارتها.

4 - في حال تمكّن العلماء من تصغير الأجهزة إلى حدود فائقة الصغر، باستخدام تكنولوجيا النانو، فقد يصل الأمر إلى استخدامات مثيرة ، مثل أجهزة قياس صغيرة جداً تدخل في عروقنا لتسافر فيها وتشخص كل ما تراه، ثم ترسل تقاريرها إلى كومبيوتر يثبت على الجسم من الخارج.

5 - في مجال التطبيقات العسكرية ، تحدث العلماء طويلاً عن «جراثيم آلية» تهاجم الخصم. وتقضي هذه الطريقة بأن يحضّر جيش من الجراثيم ، على هيئة آلات متناهية الصغر، يوجَّه مثلاً إلى وزارة الدفاع الأميركية ، فتتسرب من ممرات الهواء التي لا يمكن حراستها إلى جهاز الكومبيوتر الذي يسيطر على إدارة العمليات العسكرية ، فتدمره أو تسيطر عليه.

6 - المعروف إن جسم الإنسان يتجـدد. فمعظم خلاياه تحتوي على خريطة الجينات الوراثية لصناعة كل خلايا الجسم المؤلف مبدئياً من عشرة ترليونات خلية تقريباً، وتستطيع كل من هذه الخلايـا أخذ هـذه الوصفة لاستبدال نفسها ، كل بضع سنوات. هنا يأتي دور تكنولوجيا النانو لأنها قد تتطور إلى حدّ تقنيات عمل الخلايا واستعمالها في تجديد مكوّنات جهاز الكومبيوتر، وهذا يعني أن يجدد الحاسوب «خلاياه» كل فترة ، خصوصاً إذا نجح علم النانو تكنولوجي في مزج المواد العضوية مع غير العضوية ، فتتصرف المكوّنات الإلكترونية في الحاسوب وكأنها خلايا فعلياً.

7 – يركز كثير من العلماء جهدهم على تطوير أنابيب النانو Nano tubes وهي أجسام تشبه السيجار وتتكوّن من جزيئات كاربون دقيقة. تتمتع تلك الأنابيب بقوة تفوق قوة الفولاذ مئة مرة ، وتستطيع نقل الحرارة والكهرباء أفضل من النحاس. --Tmhakh 04:21، 30 مارس 2008 (UTC) وتنفع هذه الأنابيب في مجال شرائح الكومبيوتر ويمكن أن تشكل أساساً لدوائر إلكترونية جديدة في الكومبيوتر، وثمة علماء يقترحون أن تستخدم في الجهاز العصبي الإلكتروني في الرجل الآلي (روبوت). ولعل الأمر الذي قد يحدث انقلاباً مذهلاً ، يتمثل في استعمال أنابيب النانو في صنع «أقفاص» متناهية الصغر تستطيع الإمساك بالذرات. وعندها ينفتح باب هائل الاتساع ، مثل إطلاق تلك الأقفاص للامساك بالكربون في الهواء والتخلص من التلوث ، وصنع أنواع من أقفاص أنابيب النانو تستطيع الإمساك بالطاقة ، ما يتيح مثلاً الاحتفاظ بطاقة الشمس والهواء وحتى تحرك الصخور في باطن الأرض، ضمن «بطاريات» فائقة القوة واستخدامها بديلاً لطاقة الوقود الاحفوري؛ وكذلك صنع أقفاص تستطيع تخليص المياه من المواد التي تلوّثها وغيرها.

الصين تملك تقنية النانو

من المتوقع خلال العشرين سنة المقبلة أن تواجه تقنية النانو تغيرات واسعة في مجال علاجات الأعصاب، الصيدلانيات، تقنية المعلومات، التحكم في التلوث.إن الصين تسعى لأن تكون قوة علمية كبرى. إن تقنية النانو تحصل على اهتمام كبير واستثمارات واسعة في الصين. وفقا للتقرير الصادر عن آر إن سي أو إس RNCOS report "سوق تقنية النانو العالمي 2006", “The World Nanotechnology Market (2006)”, والذي أفاد بأن تقنية النانو ومنتجاتها في الأسواق بالصين وصل إلى 5.4 مليار دولار أمريكي في عام 2005م ومن المتوقع أن يزيد على 31.4 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2010 وإلى 144.9 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2015. إن الصين تستمر في تقنية النانو من خلال العديد من الدوافع الهادفة إلى جعل الدولة أكبر لاعب على المستوى العالمي خلال العشر سنوات القادمة. يمكن أن تعطي تقنية النانو الدول النامية الفرصة السانحة مثلما حدث مع الصين في الاستثمار في الأبحاث والتطوير، دعم البرامج الجامعية الهادفة إلى إيجاد العلماء والمهندسين المتخصصين في تقنية النانو وابتعاثهم للدراسة في معاهد تقنية النانو. بينما تتطلب بعض أشكال التقنية استخدام بعض التطبيقات والمعدات المكلفة (على سبيل المثال استخدام المكبرات أو بعض المواد المصممة خصيصا والتي تسمح بتصوير، استحداث بعض الهياكل الخاصة بمواد النانو) بينما بعض الأشكال من التقنية غير مكلفة، مثل المواد الحيوية الخاصة بالنانو والتي تقل تكلفتها دون الحاجة لاستثمار مليارات الدولارات في المرحلة القادمة

أصبح علم النانو تكنولوجيا الآن من العلوم المهمة في العالم بل أصبح يدخل إلى الجسد البشري وكأنه جزء من أجزائه ولن يستطيع العالم التخلي عن تطوير هذا العلم والاستفادة من تقنياته العالية.

على مدى السنوات الثلاث الماضية زاد عدد الشركات في مجال صناعة النانو وخاصة في الصين وللصين مميزات فريدة عن باقي الدول الصناعية الأخرى منها انخفاض تكاليف الأيدي العاملة وعدم وجود حواجز لتقنيات الجديدة كل هذه الأسباب مجتمعة تؤدي إلى ازدهار الصناعة في الصين و منها صناعة النانو.

المراجع :

1- www.3almani.org 2- بحث الدكتور/ سلمان بن عبدالعزيز الركيان – جامعة الملك سعود

--Tmhakh 03:36، 30 مارس 2008 (UTC)--Tmhakh 03:36، 30 مارس 2008 (UTC)