لخّصلي

تقنية (النّانو) (النانو تكنولوجي)
ومقا يتطوّر العلم بشكل كبير لا يقف أبدًالذلك نجد في كل يوم أمرا جديدًا في المجالات العلميّة المختلفة،
لاشك فيه أن تقنية النانو) أضحت موضوع العلم الحديث، ومحور اهتمامه، وغدت في طليعة المجالات العليا
الأكثر أهمية في الفيزياء والكيمياء والأحياء والهندسة والطب وغيرها.
ويعود أصيل اشتقاق كلمة (نانو) إلى الكلمة الإغريقيّة (نانوس)؛ وتعني القزم، ويقصد بها كل ما هو
صغير، وأمّاتقنية النانو)؛ فتعني تقنية الموادّ متناهية الصغر أو (التكنولوجيا) المجهريّة الشقيقة، وعلم
(الناتو): هو اسة المبادئ الأساسية للجزيئات والمركبات التي لا يتجاوز قياسها (نانومتر
المائة )؛
و(النانومتر) هو وحدة قياس تساوي 10 ميلليمتر أو 10 مترا
ويقوم مبدأ هذه التقنية على التقاط الذرات متناهية الصغر لأن مادّة، والتلاعب بها، وتحريكها من
مواضعها الأصليّة إلى مواضع أخرى، ثمّ. ذات لمواد اخرى؛ لتكوين شبكة بلوريّة؛ للحصول على
موادّ (نانويّة) الأبعاد، متميّزة الخواص، عالية الأداء. - اك
تاريخ تقنية (النانو):
استخدام تقنية النانو) قديم جدًا، ويعود إلى الحضارتين: الإغريقية، والصينية في صناعة الزجاج،
ولعل الإناء الإغريقي الشهير (ليكوروج) الذي يتغيّر لونه تبعًا لزاوية سقوط الضوء، أحد أقدم التطبيقات
لهذه التقنية، وقد استخدم في صناعته جسيمات (نانو) من الذهب تمّ خلطها بالزجاج.
له كما كان العرب والمسلمون من أوائل الشعوب التي استخدمت هذه التقنية دون أن يدركوا ماهيتها؛
إذ إن السنيوف الذمشقيّة المعروفة بالمتانة ، يدخل في تركيبها مواذ (نانوية) تعطيها صلابة (ميكانيكيّة،
ويصنع من الفولاذ بطريقة خاصةويحتوي تراكيب لأنابيب باحجام (نانويّة) داخل الفولاذ، تشبه الأنابيب
الكربونيّة (النانويّة) التي يوظفها المصمّمون في التقنيات الحديثة؛ لصنع منتجات متينة تتصف بخقة وزنها.
وكان صانعو الزجاج في العصور الوسطى يستخدمون حُبيبات الذهب (النانوية) الغرويّة للتلوين،
كما اعتمدت تقنية التصوير الفوتوغرافي منذ القرن الثامن عشر الميلادي إنتاج فيلم أو غشاء مصنوع من
جَسيمات فضية (نانويّة) حسناسة للضسًوء.
وعلى الرغم ان تقنية التان.
من ) حديثة نسبيًا، فإن وجود أجهزة تعمل وفق هذه التقنية ليس بالأمر
الجديد؛ فمن المعروف أن الأنظمة (البيولوجيّة) في الجسم الحيّ تقوم بتصنيع بعض الأجهزة الصغيرة جدا،
تصل إلى حدود مقياس (النانو)؛ فالخلايا الحيّة تعدّ مثالا مهما لتقنية النانو) الطبيعيّة، إذ تُعدّ الخليّة مستودعًا
لعددٍ كبير من الآلات البيولوجيّة بحجم (النانو). لان
وقبل ظهور تقنية (النانو) كانت تقنية (الميكرو) مستخدمة في الأنظمة التقنية، مثل الشترائج
الالكترونية، إذ تتراوح أحجامها في المدى من المايكرومتر إلى الميليمتر، ومن الأنظمة (الميكرويّة) المعروفة
(الكهروميكانيكيّة الميكرويّة)؛ إذ استُخدمت في عدد كبير من الصناعات؛ مثل: طابعات الحبر النفاثة.
وتعدّ مادّة (السيلكون) العصب الرئيس لصناعة الدّوائر الإلكترونيّة المتكاملة، وهذه المادّة تعطي عمرا طويلا
للأجهزة، وتعمل لمدّة تتجاوز البليون والتريليون دورة دون عطب. 1867
وأمّا بداية الأبحاث الحديثة في تقنية (النانو)، فتعود إلى عام ، عندما أجرى الفيزيائيّ
الإسكتلندي (جيمس ماكسويل) تجربة ذهنية تعرف باسمعفريت (ماكسويل)، وكانت التجربة التي ولدت
فكرة التحكم في تحريك الذرات والجزيئات.
وفي عام قام الفيزيائي الأمريكي (ريتشارد فاينمان) بإلقاء
1959 محاضرة بعنوان: (هناك متسع
كبير في القاع)، وتساءل فيها عن إمكانيّة التحكم في تحريك الذرة الواحدة، وإعادة ترتيبها كما نريد، ووصف
مجالا جديدًا، وكان هذا بداية الإعلان عن مجال جديد عرف لاحقا بتقنية النانو).
وفي 1974
عام أطلق الباحث اليابان تسمية المصطلح تقنية النانو)
(نوريو تاينغوشي)
عام 1976 استحدث الفيزيائى العربي (منير نايفة) طريقة (ليزريّة) تسمّى التأيّن الرنين؛ لكشف
الترات المنفردة، وقياسها بأعلى مستويات الدّقة والتحكم، ورصد بها نرة واحدة من بين ملايين الترات،
وكشف هويتها مرة في التاريخ، وبذا يكون (نايفة) قد أجاب عن السّؤال الذي سبق أن طرحه (فاينمان)،
لأول
واستطاع تطبيقيًا أن يجعل الفرض عند (فاينمان) واقعًا.
وفي عام 1981 اخترع الباحثان التويسريان: (جيرد بينغ) و(هنريك روهر) جهاز المجهر الفقى
الماسح، وقد مكن هذا المجهر العلماءً لأول مرة من التعامل المباشر مع الذرات والجزيئات، وتصويرها
وتحريكها؛ لتكوين جسيمات (نانويّة).
عام ) "محركات "وذكر المخاطر لتقنية ؛
1986 ألف (إريك دريكسلرالتكوين، فيه المتخيّلة النانو
مثل: صنع محركات ومركبات (نانويّة) تستطيع نسخ نفسها، ولا يمكن الحدّ من انتشارها، كما بسط فيه
الأفكار الأساسية لتقنية النانو)، ومنها: إمكانية صناعة أيّ مادّة بواسطة رصف مكوناتها الذريّة واحدة تلو
اخرى.
1991
عام اكتشف الباحث اليابان (سوميو ليجيما) أنابيب الكربون (النانويّة.
مبادئ تقنية النانو):
إمكانية التحكم بتحريك الذات المنفردة وإعادة ترتيبها؛ ممّا يعني إمكانية بناء أي مادّة في الكون؛
لأنّ الدّة هي وحدة البناء لكل الموادّ.
إن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادّة عند مقياس (الناتو) تختلف عن الخصائص للمادّة نفسها
في الحجم الطبيعيّ؛ مما يعني اكتشاف خصائص مميّزة للمواد، يستفاد منها في الكثير من الاختراعات
والمجالات التطبيقيّة.
إمكانية التحكم بالذات في صنع الموادّ والآلات، وتنقيتها من الشوائب وتخليصها من العيوب؛
فتصبح خصائص المواد والآلات أفضل، فهي أصغر واخف وأقوى واسرع وأرخص وأقل استهلاكا للطاقة.
فكرة (النانو):
إن النواة تقع في مركز الدرةوتمثل أغلب كتلتها، أمّا الإلكترونات التي تدور حولها، فكتلتها ضئيلة
حجم إلى ككل 1
جدًا، إلى الحدّ الذي يمكن هو إلى ,100
إهمالها، وإن نسبة. نواة الذرة حجم الذرة ، فجزء
000
واحد فقط فيه كتلة والباقي فراغ، ليس هذا فحسب، بل إن النواة ذاتها غير متراصةوهنالك فراغات بين
الجسيمات التي تكونها.
وبما أن الذرة في معظمها فراغ مهول، فإن المادّة بدورها فراغ شاسع؛ لأن المادّة ما هي إلا مجموعة
كبيرة من الذات المرتبطة مع بعضها بطريقة معينة، واستغلت تقنية النانو) هذا الفراغ الذي سمح بإعادة
هيكلة الذرات والجزيئات وتشكيلها؛ لتوليد صور أخرى من المواذ على هيئة كيانات متناهية التغر، وهو ما
بالجسيمات أو المواد النانويّة.
فلو تمّ التعديل أو التغيير في ذلك الفراغ الشاسع في المادة، ووفق طبيعة تركيبها وتفاعلاتها الدّاخلية؛
الأمكن الحصول على مواد جديدة، أو بتعبير أدق: تراكيب من المادّة نفسها، لكنها . ذات تختلف عن
خواص
تلك الموجودة في المادّة الأصليّة من حيث: الصلابة، وخفة الوزن، ومقاومة التآكل، والظروف الجويّة والبيئيّة
المختلفة، ويُعزى هذا الاختلاف إلى المقياس الصغير للمادّة التي تؤدّي بدورها إلى زيادة المساحة التطحية
للتركيب (النانوينسبة إلى
) حجمه، وزيادة عدد الذات السّطحية بشكل كبير؛ مما يؤدّي إلى تغيير خواص
التركيب (النانو) مقارنة بما هو أكبر منه.
هده
خواص المواد النانويّة):
يمكن القول إن المواد (النانويّة): هي تلك الفئة المتميّزة من المواد المتقدّمة التي يمكن إنتاجها؛ إذ
تتراوح أو
مقاييس أبعادها أبعاد حبيباتها الدّاخليّة بين ، وقد صيغر
100 1 نانومتر ونانومترأدّى
إلى اختلاف صفاتها عن المواد الأكبر حجمًا، وتتنوع المواد (النانويّة) من حيث المصدر، وتختلف باختلاف
نسبها؛ كأن تكون موادّ عضويّة أو غير عضويّة طبيعية أو مُخلقة.
1- الخواص (الميكانيكيّة): ترتفع قيم الصلابة للمواد الفلزيّة وسبائكها، وكذلك تزيد مقاومتها لمواجهة
إجهادات الأحمال المختلفة الواقعة عليها، وذلك من خلال مقاييس ، والتحكم في ترتيب
تصغير حبيبات المادّة
ذراتها. - درجة تتأثر .
2الانصهار: قيم درجات بتصغير أبعاد مقاييس حبيباتها
حرارة انصهار المادّة
3الخواص المغناطيسيّة: تعتمد المغناطيس اعتمادًا كليًا على مقياس أبعاد حبيبات

• قوّة المادّة
  المصنوع منها المغناطيس، وكلما صغر حجم الجسيمات (النانويّة) وتزايدت مساحة أسطحها الخارجية.
  وبوجود الذات على تلك الأسطح - زادت قوة المغناطيس وشدّته.
  4 - الخواص الكهربائية : إن صغر أحجام حبيبات الموادّ (النانوية) يؤثر إيجابا على خواصها
  الكهربائيّة؛ فتزداد قدرة المواذ على توصيل التيار الكهربائيّ، إذ تستخدم المواذ (النانويّةصناعة
  ) في اجهزة
  الحساسات الدّقيقة والشرائح الإلكترونية في الأجهزة الحديثة؛ لأنها ذات مواصفاد تقنية عالية.
  الخواص الكيميائيّة
  5- : فكلما ازداد تجانس الجسيمات (النانوية، وبالحجم نفسه، ازداد .
  تفاعلها
  تطبيقات (النانو تكنولوجي):
  مجالات تقنية () في
  إن استخدام النانوالوقت الحاضر وفي المستقبل كثيرة، وفي مختلف النواحي
  الحياتيّة،
  والمجالات اخلاصة لاستخدامها البشريّة.
  وهي ما يهمّ من هذه التقنية؛ فالعلماء يسعون في خدمة
  تم تطبيقات (النانو تكنولوجي في الطب:
  ساعد تطوّر تقنية النانو) على تغيير القواعد الطبيّة المتبعة في القضاء على أنواع من
  وتشخيصها وعلاجها، وأصبحنا انعيش عصر التقنية الطبيّة (النانويّة)؛ فمثلا: تقدّم تقنية النانو) طرائق جديدة
  الجسم،
  الحاملات الدّواء داخل ويمكن بواسطة هذه التقنية تصوير خلايا الجسم بسهولة، ويمكن التحكم بتلك
  الخلايا وتشكيلها بأشكال مختلفة
  الكشف عن الأمراض: تستخدم الأسلاك (النانويّة) كمجسات وذلك العالية،
  حيويّة (نانويّة)؛ لحساسيتها
  وحجمها .
  الصغير جدًا؛ إذ يتم طلاء هذه الأسلاك بأجسام مضادّة مصنعة تلتصق بالجسيمات الحيويّة (DNA).
  علاج السرطان: تستخدم الأغلفة (النانوية) المطلية بالذهب؛ لتدمير الخلايا السّرطانية؛ لأنها أصغر
  من حجم خلية السّرطان بنحو مائة وسبعين مرة، وعندما تحقن هذه الأغلفة (النانويّة) داخل الجسم، فإنها
  تلتصق –تلقائيًا- بالخلايا السّرطانيّة،
  على تسخين الذهب ثمّ يتمّ تعريض تلك الخلايا لأشعة ليزريّة) تحت الحمراء، فتعمل بدورها
  ورفع درجة حرارته؛ ممّا يؤدّي إلى احتراق تلك الخلايا وموتها. وتمتاز هذه ال
  بالدّقة والموضوعية؛ نظرا لصغر الأغلفة (النانويّة) بالنسبة للخلايا، وتركزها على الخلايا المريضة فقط.
  مجال الأدوية والعقاقير: دخل مصطلح (النانو بيوتك) إلى علم الطب، وهو البديل الجديد للمضادّات
  الحيوية، فقد استطاع الباحثون إدخال (نانو) الفضة إلى المضادّات الحيويّة، والفضنة على قتل ستمائة
  قادرة
  وخمسين جرثومة (ميكروبيّة) دون أن تؤذي الإنسانهذه كثيرا من
  جسم ، وسوف تحل التقنية مشكلات
  المقاومة الحيوية التي
  البكتيريا للمضادّات أحدثت طفرات الحيوي على هذه ؛
  تحول دون تأثير المضادّ البكتيريا
  إذ يقوم (النانو بيوتك) بثقب الجدار الخلوي البكتيري أو الخلايا المصابة بالفيروس؛ ممّا يسمح للماء بالدّخول
  إلى داخل الخلايا فتقتل.
  مجال
  وفي العمليّات الجراحيّة، تمّت صناعة (روبوت) صغير بحجم (النانومتر) يستخدم كمساعد
  في
  للأطباء العمليات الجراحية الحرجة والخطرة؛ إذ يستطيع الطبيب التحكم في الروبوت
  () بواسطة جهاز
  الخاص، كما تمّ تصنيع نسيج طب شفاف البروتينلا غشئر المليمتر، يستخدم
  من ، يزيد سُمكة على ؛ لتغطية
  الجروح وتعقيمها، وتسريع التئامها، ثمّ يذوب ويختفي .
  تطبيقات النانو تكنولوجي في مجال الصناعة:


• صناعة الطائرات والتيارات: تقدّم تقنية النانو) الكثير؛ لتحسين الصناعة في هذا المجال؛ فهي تدخل
  على سبيل المثال- في صناعة الأبواب والمقاعد والدّعامات، أهم مميزات القطع الحسنة: أنها
  ومن طلبة،
  وذات مرونة عالية، إضافة إلى خفة الوزن. وتتسم القطع المحسنة المستخدمة في صناعة الأجزاء الدّاخليّة
  بأنها تقلل من استهلاك الوقود، كما أنها تساعد في صنع مخركات نفاثة، تتميّز بهدوئها وأدائها العالي.
  صناعة الزجاج: تدخل تقنية (النانو) في تحسين الزجاج، إذ يصبح عالي الشتفافيّة؛ وذلك باستخدام
  النوع معين من جسيمات (النانو) يُعرف (بالزجاج النشط)؛ إذ إن هذه الجسيمات تتفاعل مع الأشقة فوق
  البنفسجيّة فتهتز؛ ممّا يزيل الرواسب والأوساخ والغبار الملتصق بالتيارات؛ ويجعل تنظيفها أمرا سهلا، وهو
  اما اسوغ تسميته لاحقا بـ (الزجاج ذات التنظيف).
  صناعة المنتجات الرياضية: تستخدم تقنية النانو) في هذا المجال بشكل :
  عام لهدفينأولهما: تقوية
  الأدوات الرياضية، وثانيهما: إكسابها المرونة ، إذ إن جسيمات (النانو) أقوى مائة مرة
  والخفةبعض
  المعدن الصلب، واخف منه بست مرات.
  صناعة الذهاناد الأصباغ: إذ تتميّز هذه الدّهانات بأن لها القدرة على مقاومة الخدم والتآكل
  والتفتت؛ ممّا يجعلها مناسبة لطلاء التفن والمراكب.
  صناعة الشتاشاد : تتميّز هذه الشاشات المحسنة بطريق تقنية (النانو) بانها توفر كثيرا من الطاقة التي
  تستهلك في تشغيلها، كما أنها تتميز بوضوح ودقة عاليين، وبالنسبة لحجمها، سماكتها وخفة
  فهي تتميّز بقلة
  وزنها صناعة الثلاجات: على الرغم من أن الحرارة المنخفضة في الثلاجات تقل تكاثر البكتيريا، إلا أنها
  لا تمنعها؛ لذا قامت شركات الإلكترونيات بتبطين الثلاجات بطبقة مجهرية من محلول (نانو) الفضةلمنع
  البكتيريا من عملية التمثيل الضوئ والتنفس؛ مما يجعل هذه الثلاجات تحافظ على جودة الطعام لفترة أطول.
  صناعة الغالات: أيضلاقاه
  قامت بعض شركات الإلكترونيات بتجهيز غالاتها بنظام التنظيف بالفضة
  الذي يعتمد على التحليل الكهربائي لجزيئات الفضة، فتعقم الملابس وتحميها لمدّة ثلاثين يومًا.
  تطبيقات (النانو تكنولوجي في مجال الإلكترونيات:
  أضحت الإلكترونيّات عصب الحياة الحديثة، وصارت عنصرا مهمًا في حياتنا اليومية، ولا يمكن
  تخيّل حياتنا دونها، ومما لا شك فيه أنّ (تكنولوجيا النانو) أضحى لها دورها الأساسي والكبير في تطوير
  صناعة الإلكترونيات المعروفة باسم الإلكترونيّات (الثانويّة.
  (الترانزستور):
  دخلت (الترانزستورات) كمكونات رئيسة في بناء الدّوائر المتكاملة في الأجهزة الإلكترونية المختلفة،
  وبفضل تكنولوجيا النانو) تمكنت شركات الكمبيوتر من مضاعفة عدد (الترانزستورات ) المستخدمة في أبعادهاومن شأن هذه المضاعفة الضخمة أن تضاعف قدرات الحاسوب، وسرعته
  المعالجات؛ وذلك بتصغير
  في إجراء العمليّات الحسابية المعقدة.
  الحكاسات.
  لدى الحساسات العادية في مجال الكشف عن المتفجرات العديد من العيوب؛ مثل: كبر الحجم،
  وانخفاض الحساسيّةوطول مهامهاوصعوبة تكثيف توزيعها في أماكن مهمة،
  الفترة الزمنية اللازمة لأداء ،
  فضلا شبكة ؛ أماكن
  عن صعوبة ربطها من خلال أرضيّةلرصد وجود المتفجّرات، وأنواع الموادّ المستخدمة،
  وإرسال تلك البيانات لحظيًا لمركز القيادة والتحكم، في المقابل، تتميّز ) بنقيض خصائص
  الحساسات (النانويّة.
  الحساسات التقليدية، إضافة إلى انخفاض تكلفة إنتاجها.
  تطبيقات (النانو تكنولوجي في المستقبل:
  . نخاص النانويّةمتميّزة ورائعة، ويمكن الاستفادة الوصول تطبيقات
  المواد منها؛ إذ يمكننا إلى
  أكثر سرعة وتعمل على زيادة سهولة حياتنا اليوميّة
  يتم التفكير حاليًا- في تصنيع أجهزة (نانويّة) ذات خصائص (ميكانيكيّة) وكهربائية تحل بديلا لخلايا
  الدّم الأصلية، وتقوم بجميع وظائفها، كما أنّ تقنية النانو) تستطيع أن تقدّم بديلا للأعضاء والأجهزة البشرية،
  وبكفاءة قريبة من الأصليّة؛ إذ تجرى البحوث الآن لاستبدال أعضاء (نانوية) ببعض الأعضاء التي تؤدّي
  وظائف حركيّة كالعظام والعضلات والمفاصل.
  الأخطار المحتملة في التعامل مع تقنية النانو):
  على الرغم من التطبيقات الواسعة لتقنية النانو) في الوقت الحاضر، إلا أنّ هناك اهتمامًا كبيرا في
  البحث عن إمكانية حدوث آثار جانبية لاستخدام هذه التقنية على حياة الإنسان. إن الجسيمات (النانويّة) نتيجة
  الصغرها الشديد يمكن أن تنفذ بسهولة شديدة من خلال الجلد والرئتين والأجهزة المعويّة للإنسان، دون معرفة
  تأثيرها على الصحة البشرية، ومن ناحية أخرى، يمكن الاعتقاد أن استنشاق الموادّ (الثانوية) سيؤدّي إلى
  سريان هذه الموادّ داخل الجسم، ثمّ وصولها إلى المخ.
  ولا بدّ من الإشارة هنا إلى أنه لا يوجد قوانين محدّدة وواضحة تحدّد الأضرار والأخطار الناتجة عن
  استخدام الموادّ (النانويّة، ولقد أشارت بعض الدّراسات إلى أن الجسيمات (النانوية) عند استنشاقها يمكن أن
  تُحدِث التهابا في الرئتين أكثر ممّا تُحدِثه الجسيمات ذات الحجم الكبير من النوع نفسه، وأن الجسيمات
  (الثانويّة) قد تسببت في موت بعض القوارض، وحدوث تلف للمخ في الأسماك، وأنّ زيادة تركيز الجسيمات
  (النانوية) في الهواء سوف يؤدّي إلى زيادة انتشار الأمراض والوفيات، وعلى العموم فلا بدّ للعاملين في تقنية
  (النانو) من أن يحتاطوا ؛ لتفادي استنشاق المواد النانويّة) على أنواعها جميعها، أو ملامستها لجلد الإنسان.
  على أن تقنية النانو) تبقى واحدة من أهمّ التقنيات في الحاضر ومستقبلا، بل أصبحت في طليعة
  المجالات العلمية؛ لأهميتها في تحسين المنتجات، وعلاج الأمراض، وخدمة البشرية، إضافة إلى أنها تعطي
  أملا كبيرا للثورات العلمية المستقبلية في الفيزياء والكيمياء وعلم الأحياء والهندسة وغيرها.
  ا