النانو تكنولوجي هي تكنولوجيا حديثة للمستقبل، هذا ما اتفق عليه غالبية
المختصين والخبراء منذ عقود سابقة فقد سيطرت فكرة اللعب بالذرات وذلك
بفصلها وتجميعها في أشكال مختلفة أذهان علماء الفيزياء والرياضيات.
إذن هي تكنولوجيا مستحدثة تهدف إلى صنع آلات ومواد في سمك النانومتر أي جزء من مليار متر.
ويعتبر عصر النانو هو المستقبل الذي ينتظرنا بكل ما يحمل من تكنولوجيا لها مميزاتها ومخاطرها.
النانو
تكنولوجيا هي تهجين المادّة الأساسيّة لأقلمتها مع غايات البشر وهي
بالتالي إعادة هيكلة المواد وصياغتها ويمكن تشبيه هذه العمليات بلعبة Lego.
فهناك امكانيات لاحصر لها في صياغة المواد تماما كما هو الحال بالنسبة
للكائنات المحوّرة جينيا وتستند تكنولوجيا النانو إلى التنسيق بين علوم
مختلفة هي علوم الفيزياء والبيوتكنولوجيا والكيمياء وعلوم المعرفة ، ويقع
التحكّم في الذرات والإمساك بها ثم تجميعها وفق برنامج محدّد و استنساخ
الأجهزة والآلات النانويّة.
تعود فكرة إنشاء التقنيات النانوية إلى
ريشارد فاينمان Richard P. Feynman 1988-1918 الذي دعا إلى استغلال
الكائنات الصغيرة وهو اسم كبير يخفي في طياته العديد من مواضيع البحث
العلمي التي تتعامل مع الأجسام بحجم النانومتر، تم إدخال مصطلح التكنولوجيا
النانوية لأول مرة عام 1974 وتم تحويل هذا المصطلح الذي يعبر عن وسائل
وتصنيع وعمليات وتشغيل عناصر ميكانيكية وكهربائية بدقة ميكروية عالية.
وفي
عام 1982 كان العام الذي فتحت فيه البوابة إلى عالم الذرات وذلك بتطوير
الميكروسكوب الأكثر دقة من أجل مراقبة الذرات وإمكانية التأثير عليها
وإزاحتها وبعد هذا الإنجاز في عام 1991 تم اكتشاف الأنابيب النانوية
المؤلفة فقط من شبكة من الذرات الكربونية وبالقياس تم الحصول على مقاومة شد
أعلى من مقاومة شد الفولاذ بعشرة مرات وأكثر قساوة واستقراراً من الماس
بمرتين على الأقل وتهتم النانو تكنولوجيا بتصنيع الالات والادوات والمواد
وتطوير أساليب الانتاج والتحليل النانوي وتعتبر كلمة النانو في مصطلح
العلوم الفزيائية عن وحدة قياس والتي تعادل 1x 10-9 من المتر وتعود كلمة
النانو أصلها الى اللغة اليونانية وتعني عالم الاقزام المتناهي في الصغر و
كلمة نانو باللغة الإنجليزية تطلق على كل ما هو ضئيل الحجم دقيق الجسم
ولهذا فان عالم التكنولوجيا النانوية تسري فيه قوانين العلوم الفزيائية
والميكانيكية وفزيائية الكم وتعتبر الذرات هي وحدة البناء الرئيسية لكل
المواد وانه الان بالامكان ان نتحكم بترتيب ذرات أي مادة هذا هو اختصاص
تكنولوجيا النانو والكثير من العلماء يؤكد على انه في غضون السنوات القليلة
القادمة سيتم التحكم في كل ذرة من الذرات المكونة للمادة.
وتعتمد
التكنولوجيا النانوية على التشبيك والتنسيق بين العلوم البيولوجية
والفيزيائية والكيميائية والميكانيكية والإلكترونية وعلم المواد وتقنية
المعلومات وذلك من أجل دراسة الهياكل البنائية للمادة الحية واللاحية، ان
التطور الهائل في مجال التكنولوجيا النانوية والبيولوجية والنانوبيولوجية
والميكروية والبصرية قد تم استخدامها في تطوير الصناعة البشرية، ويعتبر
«مجلس الأبحاث القومي الكندي» إحدى المنظمات القليلة التي تبحث في الشؤون
المعقدة تكنولوجيا ً، بما فيها تكنولوجيا النانو وأهمها موضوع تحضير أجهزة
دقيقة جداً تستطيع الإحساس والتجاوب مع المعلومات التي تأتي من محيطها وقد
أدت إحدى الدراسات التي صدرت عن هذا المجلس إلى إمكانية اللجوء إلى مواد
عضوية في صناعة شرائح السيليكون ، لكي تحل محل التوصيلات التي تنهض بأمرها
راهناً الأسلاك الدقيقة 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 بسرعة
الضوء. ويعتبر النانوتكنولوجيا الجيل الخامس الذي ظهر في عالم الإلكترونيات
الذي يمكن تصنيف الثورة التكنولوجية على أساس انها مرت بعدة أجيال هى:
* الجيل الأول ويتمثل في استخدام المصباح الإلكتروني ( Lamp) بما فيه التلفزيون .
* الجيل الثاني ويتمثل في اكتشاف الترانزيستور ، وانتشار تطبيقاته الواسعة .
*
الجيل الثالث من الإلكترونيات ويتمثل في استخدام الدارات التكاملية (IC ،
Integrate Circuit ) وهي عبارة عن قطعة صغيرة جداً شكلت فى فترات ماضية
قفزة هامة في تطور وتقليل حجم الدارات الالكترونية فقد قامت باختزال حجم
العديد من الأجهزة ، ورفعت من كفاءتها وعددت من وظائفها .
* الجيل
الرابع ويتمثل في استخدام المعالجات الصغيرة( Microprocessor ) ، الذي أحدث
ثورة هائلة في مجال الإلكترونيات بإنتاج الحاسبات الشخصية (Personal
Computer) والرقائق الكومبيوترية السيليكونية التي أحدثت تقدماً في العديد
من المجالات العلمية والصناعية .
* الجيل الخامس ويتمثل فيما صار يعرف باسم النانوتكنولوجي nano technology
من
المتوقع خلال السنوات المقبلة أن تواجه تقنية النانو تغيرات واسعة في عدة
مجالات ولذلك هناك ثلاثة مراحل للوصول إلى التكنولوجيا النانوية هي:
1) التمكن من التأثير والتحكم بكل ذرة من الذرات المكون للمادة، وهذا يعني تطوير طريقة للامساك بالذرة وتحريكها إلى المكان المطلوب.
2) تطوير ألات نانوية تسمى المجمع assembler، تبرمج مسبقاً لتتحكم في الذرات والجزيئات.
3) تطوير ملايين المجمعات فإن أجهزة نانوية تسمى المستنسخات replicators تكون مبرمجة لتبني هذه المجمعات.
وعلاوة
على السرية المطلقة التي احيطت بها البحوث المتعلقة بالنانو تكنولوجي الا
ان تطبيقاتها هي المستخدمة في الكثير من مناحي الحياة واهم هذه التطبيقات
هي :ــ
- صنع حواسيب خارقة الأداء وصغيرة الحجم كما يهتم بادخال مواد بيولوجية من الكائنات الحية لتندمج في الاسلاك وسائر انواع الموصلات.
- الهندسة الميكانيكيّة، مقاومة الصدأ والتآكل والاحتكاك
- تخزين المعلومات في رقائق ذات حجم متناهي في الصغر يتم غرسها تحت الجلد او داخل الجسم لتتبع حركة الافراد.
- روبوتات نانوية تغرس في الجسم للتعرف على الخلايا المريضة وترميمها ومعالجتها .
-
في صناعة البدل عسكريّة تقاوم الحرارة والبرودة وكذلك بدلات عسكرية من
الجيل الجديد وتعتبر خارقة تحميهم من الرصاص والغازات والسموم.
- في
صناعة أنواعً جديدة من البلاستيك الذي يحتوي على هذه الجسيمات لاستخدامه
كبديل للهياكل المعدنية على الطائرات والصواريخ والأقمار الصناعية وكذلك
خودات الطيارين.
- صناعة الموجات الكهرومغناطيسية .
- صنع سفن فضائية ذات أحجام صغيرة.
ومن اهم أنواع التركيبات الجزيئية قام العلماء في عالمنا الحديث بإنتاج نوعين من التركيبات الجزيئية:
1- بلورات جزيئية.
2- أنابيب جزيئيـة.
وتعتبر
البلورات جزيئية ومجموعة ذرات في حجم النانومتر ، لها خصائص بصرية،
وإلكترونية ومغناطيسية فريدة. فهناك على سبيل المثال، بعض أنواع البلورات
الجزيئية ينبعث منها الضوء عندما تمتص الطاقة. ولكن يعتمد لون الضوء
المنبعث على حجم البلورة. والنوع الآخر من البلورة الجزيئية له خصائص فريدة
ترتبط بقدرته على نقل التيار الكهربائي. ويمكن أن تتحول عينة صغيرة من هذه
البلورة الجزيئية من معدن موصل ممتاز إلى عازل. ويمكن أن يحدث هذا التغيير
عند درجة حرارة وضغط ثابتين، وبدون أي تغيير في الخواص الكيميائية
للبلورة. كما يستخدم بعضها كموصلات وبعضها عازلات أو أشباه موصلات. وشبه
الموصل مادة توصل التيار الكهربائي بصورة أفضل من العازل، ولكنه ليس
كالموصل.ولهذا فإن الأشياء التي بحجم النانوميتر ذات خصائص فيزيائية
وكيميائية تختلف عن خصائص الأشياء الكبيرة من المادة نفسها. كما أن خصائص
الأشياء الصغيرة تتغير بانتظام ومرونة مع الحجم وفقًا لما يعرف بقوانين
القياس. وباستخدام تلك القوانين، وهكذا يمكن تصميم مواد متطورة تتفاعل بطرق
مختلفة ومتنوعة بتغيير حجم المكونات فقط. ومن ناحية أخرى قام العلماء
بدراسة مواد تكنولوجية التصغير المحتملة، نظرياً أو من خلال محاكاة
الكمبيوتر، حيث اكتشفوا مميزات ومساوئ بناء مفاتيح التشغيل والترانزستورات
المنمنمة باستخدام أنابيب كربونية دقيقة متنوعة الارتباط، وسلاسل ذرية
مصنوعة من الذرات الفردية أو حتى جزيئات DNA إلا أن مساهمتهم الرئيسية
تمثلت في تركيزهم على بناء الأجهزة الدقيقة، وخلصوا إلاَّ انه تعين على
المطورين بناء أجهزة دقيقة من الأسفل إلى الأعلى، فإنهم سوف يكونون بحاجة
لتوجهات جديدة تماما نحو التطوير.