الرئيسية
أحدث الصور
من طرف 3 - يُرجع العلماء علم تكنولوجيا النانو الى أواخر الخمسينات حين خرجت الأفكار السوريالية من بعض المختبرات، وما لبثت ان تلاشت، وظهر يومها علماء كثر سخروا من فكرة التحكم بعمليات بسيطة في جسم الانسان أو حتى ادارتها.
وعلى رغم كل الانتقادات اقتنع الرئيس الأميركي السابق بيل كلينتون بتقديم 495 مليون دولار لتمويل الأبحاث في إطار ما عرف باسم «مبادرة النانوتكنولوجي القومية» National Nanotechnology Initiative. كما قدمت الإدارة الجمهورية للرئيس جورج بوش مبالغ مماثلة لتلك المبادرة.
4 - في حال تمكّن العلماء من تصغير الاجهزة الى حدود فائقة الصغر، باستخدام تكنولوجيا النانو، فقد يصل الأمر الى استخدامات مثيرة، مثل أجهزة قياس صغيرة جداً تدخل في عروقنا لتسافر فيها وتشخص كل ما تراه، ثم ترسل تقاريرها الى 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 ان 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 الى حدّ «اقتباس» تقنيات عمل الخلايا واستعمالها في تجديد مكوّنات جهاز الكومبيوتر، وهذا يعني أن يجدد الحاسوب «خلاياه» كل فترة؛ خصوصاً إذا نجح علم النانوتكنولوجي 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.
*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 ما تشكله تقنيات النانو في وقتنا الحالي من قفزة هامة في تطور وتقليل حجم الدارات الالكترونية فقد قامت باختزال حجم العديد من الأجهزة بل رفعت 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 الكومبيترية السيليكونية التي أحدثت تقدماً في العديد من المجالات العلمية والصناعية .
*الجيل الخامس ويتمثل فيما صار يعرف باسم النانوتكنولوجي nano technology وهو المفهوم الذي نحاول توضيحه الآن ..
تعني هذه العبارة حرفياً التقنيات المصنوعة بأصغر وحدة قياس للبعد استطاع الإنسان قياسها حتى الآن (النانو متر) ، أي التعامل مع أجسام ومعدات وآلات دقيقة جداً ذات أبعاد نانويه ،( ا متر= 1000.000.000 نانومتر ) .
فالنانو هو أدق وحدة قياس مترية معروفة حتى الآن ، ويبلغ طوله واحد من بليون من المتر أي ما يعادل عشرة أضعاف وحدة القياس الذري المعروفة بالأنغستروم ، و حجم النانو أصغر بحوالي 80.000 مرة من قطر الشعرة ، وكلمة النانو تكنولوجي تستخدم أيضاً بمعنى أنها تقنية المواد المتناهية في الصغر أو التكنولوجيا المجهرية الدقيقة أوتكنولوجيا المنمنمات .سمها ما شئت .
ويتعامل العلماء والمهندسون مع المادة في هذا المقياس على مستوى دقيق جدا أي على مستوى الذرات والجزيئيات النانونية، ليس لبناء أجهزة نانونية فحسب، بل لخلق مواد جديدة ذات ترتيبات وتجمعات وخصائص مبتكرة وغير موجودة طبيعيا، تفتح آفاقا جديدة في العلوم والتكنولوجيا، وتؤدي الى تطبيقات حياتية مختلفة، بالاضافة الى امكانية تحريك الذرات والجزيئيات بدقة لاحداث تفاعلات كيماوية، مما يؤدي الى تصنيع أو تعديل بعض الجزيئيات الاحيائية المهمة.
وتتمثل قاعدة التقنيات النانوية العلمية في مسألتين، الأولى بناء المواد بدقة من لبنات صغيرة، والحرص على مرحلة الصغر يؤدي الى مادة خالية من الشوائب ومستوى أعلى جدا من الجودة والتشغيل. والثانية أن خصائص المواد قد تتغير بصورة مدهشة عندما تتجزأ الى قطع أصغر وأصغر، وخصوصا عند الوصول الى مقياس النانو أو أقل، عندها قد تبدأ الحبيبات النانونية اظهار خصائص غير متوقعة ولم تعرف من قبل أى غير موجودة في خصائص المادة الأم.
التصورات والتطبيقات لتكنولوجيا النانو
* المصانع الدقيقة ستقوم بصنع كل شيء، من الأثاث إلى المركبات الصاروخية بجودة تتفوق على كل ما صنع قبلا وبتكلفة ضئيلة جدا ، وستقوم كومبيوترات دقيقة بالاندماج مباشرة مع دماغ الإنسان مضيفة بالتالي ذكاء الى ذكائه الطبيعي بنسبة كبيرة. وستسبح آلات دقيقة في الدورة الدموية مزيلة المرض والضعف. واعلن العديد من افراد الجمهور المستمعين الى المحاضرة أنه يؤمن بحدوث هذه التطويرات أثناء حياتهم ...هذا ما يفكر به علماء اليوم وقد استطاعوا تحقيق بعض تلك التي كانت أوهام سابقا ، وهم متفائلون جدا في قدرتهم للوصول الى المزيد المزيد ، ولاأشك صراحة في قدرة عقولنا التي وهبنا الله فما من شك بأن ما نقوم به اليوم أذهل آباءنا واجدادنا ونحن على يقين بأن ماسيقوم به أبناءنا سيسحق الكثير الكثير من مفاهيمنا وخاصة أن مسيرة التطور تتسارع بشكل أسي وبسرعة هائلة جعلتنا غير قادرين حتى على استيعابها ...!!
يمكن باستخدام هذه التقنية أن يتمّ «تفصيل» مركّبات من ذرّات معيّنة انتقائيّا باليد. وسيصبح بالإمكان تكوين مركبات بأي مواصفات يريدها الشخص، أو إيجاد مركّبات بمواصفات ليست موجودة في الطبيعة، وبكلّ المقاييس من المستوى الذري إلى مستوى ناطحات السحاب، وبالتالي إيجاد عمليّات تصنيعيّة زهيدة الثمن وعالية الأداء، مما سيمهّد الأساس لمستقبل مزدهر لتقنيّة المعلمومات.
الحجم له اعتبار في عالم الحاسب الآلي والإلكترونيّات، فالحاسب الخارق اليوم الموجود في مراكز الأبحاث والتطوير أو في الجامعات الكبيرة سيكون مجرّد ساعة يد في المستقبل القريب. والمباني والآلات ستستطيع إرسال إشارات لاسلكيّة عندما تحتاج إلى صيانة، أو قد تستطيع إصلاح نفسها. اما ثيابنا فستأخذ بيانات عن صحتنا وتنبهنا لعوامل بيئيّة مضرّة وستنظّف نفسها من الأوساخ والروائح دون أيّ مساعدة وستقوم بتدفئة أو تبريد الجسم حسب درجة الحرارة الخارجيّة. وسيمكن صناعة غرفة عملّيات كاملة في كبسولة (عبوة) صغيرة، يتمّ وضعها داخل جسم المريض لتقوم بتنفيذ برنامج العمليّة الذي برمجه الطبيب فيها حسب حالة المريض (من الممكن جدّا أن يحتاج الخيّاط أو المهندس أو الطبيب لأخذ دروس في برمجة هذه التقنيّات). مجالات لا تُعدّ ولا تُحصى تدخل فيها النانوتكنولوجيا، وستغيّر حياتنا عشرات الألوف من المرّات التي استطاع فيها الإنسان تغيير حياته منذ بدء الزمان وحتّى يومنا هذا. وسيصبح محتوى أكثر أفلام الخيال العلميّ خصوبة الآن، مجرّد تخيّلات بسيطة لطفل صغير.
وكي ننتقل قليلا الى الواقع ، لابد من الحديث عن نتائج ،وعن الثمار الأولية لهذه التكنولوجيا ، فنتائج الجهود العلمية المدعومة بالأموال الطائلة ظهرت في منتجات مثل سراويل حيكت من الألياف الدقيقة، والتي تقاوم البقع، وكرات تنس تحتفظ بمرونتها وثنائي الصمام منتج للضوء بشكل أكثر كفاءة. وفي الأفق توجد كومبيوترات أصغر وأسرع مصنوعة من أنابيب كربونية ذرية الحجم، وأسلاك فائقة القوة تستخدم لبناء مصعد للفضاء وأنظمة أفضل لحقن العقاقير وغيرها.فقد نجح بول أليفيساتوس وزملاؤه العلماء في جامعة كاليفورنيا في بركلي، في صنع أقفاص صغيرة غير مرئية بحجم الذرات، حيث يحتوي كل فراغ على ذرتي كوبالت وأوكسجين مترابطتين بعضهما ببعض مع بلورة متكاملة من البلاتينيوم وهو يخشخش في حركته داخل هذه الأقفاص، كانوا يعرفون أنهم قد أبدعوا مادة كيميائية جديدة تماما.
وكانت تلك الأقفاص صغيرة جدا، بحيث أن عشرات الألوف منها بالكاد تستطيع أن يبلغ عرضها عرض شعرة إنسان. وبإمكانها أن تحث على التفاعلات الكيميائية التي لولاها لما كان ممكنا أن تحدث، وهي آخر ما تم إنتاجه من مادة جديدة تأتي من الحقل
وعلى رغم كل الانتقادات اقتنع الرئيس الأميركي السابق بيل كلينتون بتقديم 495 مليون دولار لتمويل الأبحاث في إطار ما عرف باسم «مبادرة النانوتكنولوجي القومية» National Nanotechnology Initiative. كما قدمت الإدارة الجمهورية للرئيس جورج بوش مبالغ مماثلة لتلك المبادرة.
4 - في حال تمكّن العلماء من تصغير الاجهزة الى حدود فائقة الصغر، باستخدام تكنولوجيا النانو، فقد يصل الأمر الى استخدامات مثيرة، مثل أجهزة قياس صغيرة جداً تدخل في عروقنا لتسافر فيها وتشخص كل ما تراه، ثم ترسل تقاريرها الى 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 ان 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 الى حدّ «اقتباس» تقنيات عمل الخلايا واستعمالها في تجديد مكوّنات جهاز الكومبيوتر، وهذا يعني أن يجدد الحاسوب «خلاياه» كل فترة؛ خصوصاً إذا نجح علم النانوتكنولوجي 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.
*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 ما تشكله تقنيات النانو في وقتنا الحالي من قفزة هامة في تطور وتقليل حجم الدارات الالكترونية فقد قامت باختزال حجم العديد من الأجهزة بل رفعت 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 الكومبيترية السيليكونية التي أحدثت تقدماً في العديد من المجالات العلمية والصناعية .
*الجيل الخامس ويتمثل فيما صار يعرف باسم النانوتكنولوجي nano technology وهو المفهوم الذي نحاول توضيحه الآن ..
تعني هذه العبارة حرفياً التقنيات المصنوعة بأصغر وحدة قياس للبعد استطاع الإنسان قياسها حتى الآن (النانو متر) ، أي التعامل مع أجسام ومعدات وآلات دقيقة جداً ذات أبعاد نانويه ،( ا متر= 1000.000.000 نانومتر ) .
فالنانو هو أدق وحدة قياس مترية معروفة حتى الآن ، ويبلغ طوله واحد من بليون من المتر أي ما يعادل عشرة أضعاف وحدة القياس الذري المعروفة بالأنغستروم ، و حجم النانو أصغر بحوالي 80.000 مرة من قطر الشعرة ، وكلمة النانو تكنولوجي تستخدم أيضاً بمعنى أنها تقنية المواد المتناهية في الصغر أو التكنولوجيا المجهرية الدقيقة أوتكنولوجيا المنمنمات .سمها ما شئت .
ويتعامل العلماء والمهندسون مع المادة في هذا المقياس على مستوى دقيق جدا أي على مستوى الذرات والجزيئيات النانونية، ليس لبناء أجهزة نانونية فحسب، بل لخلق مواد جديدة ذات ترتيبات وتجمعات وخصائص مبتكرة وغير موجودة طبيعيا، تفتح آفاقا جديدة في العلوم والتكنولوجيا، وتؤدي الى تطبيقات حياتية مختلفة، بالاضافة الى امكانية تحريك الذرات والجزيئيات بدقة لاحداث تفاعلات كيماوية، مما يؤدي الى تصنيع أو تعديل بعض الجزيئيات الاحيائية المهمة.
وتتمثل قاعدة التقنيات النانوية العلمية في مسألتين، الأولى بناء المواد بدقة من لبنات صغيرة، والحرص على مرحلة الصغر يؤدي الى مادة خالية من الشوائب ومستوى أعلى جدا من الجودة والتشغيل. والثانية أن خصائص المواد قد تتغير بصورة مدهشة عندما تتجزأ الى قطع أصغر وأصغر، وخصوصا عند الوصول الى مقياس النانو أو أقل، عندها قد تبدأ الحبيبات النانونية اظهار خصائص غير متوقعة ولم تعرف من قبل أى غير موجودة في خصائص المادة الأم.
التصورات والتطبيقات لتكنولوجيا النانو
* المصانع الدقيقة ستقوم بصنع كل شيء، من الأثاث إلى المركبات الصاروخية بجودة تتفوق على كل ما صنع قبلا وبتكلفة ضئيلة جدا ، وستقوم كومبيوترات دقيقة بالاندماج مباشرة مع دماغ الإنسان مضيفة بالتالي ذكاء الى ذكائه الطبيعي بنسبة كبيرة. وستسبح آلات دقيقة في الدورة الدموية مزيلة المرض والضعف. واعلن العديد من افراد الجمهور المستمعين الى المحاضرة أنه يؤمن بحدوث هذه التطويرات أثناء حياتهم ...هذا ما يفكر به علماء اليوم وقد استطاعوا تحقيق بعض تلك التي كانت أوهام سابقا ، وهم متفائلون جدا في قدرتهم للوصول الى المزيد المزيد ، ولاأشك صراحة في قدرة عقولنا التي وهبنا الله فما من شك بأن ما نقوم به اليوم أذهل آباءنا واجدادنا ونحن على يقين بأن ماسيقوم به أبناءنا سيسحق الكثير الكثير من مفاهيمنا وخاصة أن مسيرة التطور تتسارع بشكل أسي وبسرعة هائلة جعلتنا غير قادرين حتى على استيعابها ...!!
يمكن باستخدام هذه التقنية أن يتمّ «تفصيل» مركّبات من ذرّات معيّنة انتقائيّا باليد. وسيصبح بالإمكان تكوين مركبات بأي مواصفات يريدها الشخص، أو إيجاد مركّبات بمواصفات ليست موجودة في الطبيعة، وبكلّ المقاييس من المستوى الذري إلى مستوى ناطحات السحاب، وبالتالي إيجاد عمليّات تصنيعيّة زهيدة الثمن وعالية الأداء، مما سيمهّد الأساس لمستقبل مزدهر لتقنيّة المعلمومات.
الحجم له اعتبار في عالم الحاسب الآلي والإلكترونيّات، فالحاسب الخارق اليوم الموجود في مراكز الأبحاث والتطوير أو في الجامعات الكبيرة سيكون مجرّد ساعة يد في المستقبل القريب. والمباني والآلات ستستطيع إرسال إشارات لاسلكيّة عندما تحتاج إلى صيانة، أو قد تستطيع إصلاح نفسها. اما ثيابنا فستأخذ بيانات عن صحتنا وتنبهنا لعوامل بيئيّة مضرّة وستنظّف نفسها من الأوساخ والروائح دون أيّ مساعدة وستقوم بتدفئة أو تبريد الجسم حسب درجة الحرارة الخارجيّة. وسيمكن صناعة غرفة عملّيات كاملة في كبسولة (عبوة) صغيرة، يتمّ وضعها داخل جسم المريض لتقوم بتنفيذ برنامج العمليّة الذي برمجه الطبيب فيها حسب حالة المريض (من الممكن جدّا أن يحتاج الخيّاط أو المهندس أو الطبيب لأخذ دروس في برمجة هذه التقنيّات). مجالات لا تُعدّ ولا تُحصى تدخل فيها النانوتكنولوجيا، وستغيّر حياتنا عشرات الألوف من المرّات التي استطاع فيها الإنسان تغيير حياته منذ بدء الزمان وحتّى يومنا هذا. وسيصبح محتوى أكثر أفلام الخيال العلميّ خصوبة الآن، مجرّد تخيّلات بسيطة لطفل صغير.
وكي ننتقل قليلا الى الواقع ، لابد من الحديث عن نتائج ،وعن الثمار الأولية لهذه التكنولوجيا ، فنتائج الجهود العلمية المدعومة بالأموال الطائلة ظهرت في منتجات مثل سراويل حيكت من الألياف الدقيقة، والتي تقاوم البقع، وكرات تنس تحتفظ بمرونتها وثنائي الصمام منتج للضوء بشكل أكثر كفاءة. وفي الأفق توجد كومبيوترات أصغر وأسرع مصنوعة من أنابيب كربونية ذرية الحجم، وأسلاك فائقة القوة تستخدم لبناء مصعد للفضاء وأنظمة أفضل لحقن العقاقير وغيرها.فقد نجح بول أليفيساتوس وزملاؤه العلماء في جامعة كاليفورنيا في بركلي، في صنع أقفاص صغيرة غير مرئية بحجم الذرات، حيث يحتوي كل فراغ على ذرتي كوبالت وأوكسجين مترابطتين بعضهما ببعض مع بلورة متكاملة من البلاتينيوم وهو يخشخش في حركته داخل هذه الأقفاص، كانوا يعرفون أنهم قد أبدعوا مادة كيميائية جديدة تماما.
وكانت تلك الأقفاص صغيرة جدا، بحيث أن عشرات الألوف منها بالكاد تستطيع أن يبلغ عرضها عرض شعرة إنسان. وبإمكانها أن تحث على التفاعلات الكيميائية التي لولاها لما كان ممكنا أن تحدث، وهي آخر ما تم إنتاجه من مادة جديدة تأتي من الحقل
