لخّصلي

العلم يتطوّر بشكلٍ كبيرٍ، لا يقف أبدًا؛ لذلك نجد في كلّ يومٍ أمرًا جديدًا في المجالات العلميّة المختلفة، وممّا لا شكّ فيه أنّ تقنية (النّانو) أضحت موضوع العلم الحديث، ومحور اهتمامه، وغدت في طليعة المجالات الأكثر أهميّة في الفيزياء والكيمياء والأحياء والهندسة والطبّ وغيرها. ويعود أصل اشتقاق كلمة (نانو) إلى الكلمة الإغريقيّة (نانوس)، وتعني القزم، ويقصد بها كلّ ما هو صغير، وأمّا تقنية (النّانو)، فتعني تقنية الموادّ متناهية الصّغر أو (التكنولوجيا) المجهريّة الدّقيقة، وعلم (النّانو): هو دراسة المبادئ الأساسيّة للجُزيئات والمركبّات الّتي لا يتجاوز قياسها المائة (نانومتر)، و(النّانومتر) هو وحدة قياس تساوي 10-6 ميلليمتر أو10-9 مترًا. ويقوم مبدأ هذه التّقنية على التقاط الذّرات متناهية الصّغر لأيّ مادّة، والتّلاعب بها، وتحريكها من مواضعها الأصليّة إلى مواضع أخرى، ثمّ دمجها مع ذرّات لموادّ أخرى؛ لتكوين شبكة بلوريّة؛ للحصول على موادّ (نانويّة) الأبعاد، متميّزة الخواصّ، عالية الأداء. تاريخ تقنية (النّانو): استخدام تقنية (النّانو) قديم جدًّا، ويعود إلى الحضارتين: الإغريقيّة، والصّينيّة في صناعة الزّجاج، ولعلّ الإناء الإغريقيّ الشّهير (ليكوروجز) الّذي يتغيّر لونه تبعًا لزاوية سقوط الضّوء، أحد أقدم التّطبيقات لهذه التّقنية، وقد استخدم في صناعته جسيمات (نانو) من الذّهب تمّ خلطها بالزّجاج. كما كان العرب والمسلمون من أوائل الشّعوب الّتي استخدمت هذه التّقنية -دون أن يدركوا ماهيتها؛ إذ إنّ السّيوف الدّمشقيّة -المعروفة بالمتانة- يدخل في تركيبها موادّ (نانويّة) تعطيها صلابة (ميكانيكيّة)، ويصنع من الفولاذ بطريقة خاصّة، ويحتوي تراكيب لأنابيب بأحجام (نانويّة) داخل الفولاذ، تشبه الأنابيب الكربونيّة (النّانوية) الّتي يوظفها المصمّمون في التّقنيات الحديثة؛ لصنع منتجات متينة تتّصف بخفّة وزنها. وكان صانعو الزّجاج في العصور الوسطى يستخدمون حُبيبات الذّهب (النّانوية) الغرويّة للتّلوين، كما اعتمدت تقنية التّصوير الفوتوغرافيّ -منذ القرن الثّامن عشر الميلاديّ-إنتاج فيلم أو غشاء مصنوع من جُسيمات فضّيّة (نانويّة) حسّاسة للضّوء. وعلى الرّغم من أنّ تقنية (النّانو) حديثة نسبيًّا، فإنّ وجود أجهزة تعمل وفق هذه التّقنية ليس بالأمر الجديد؛ فمن المعروف أنّ الأنظمة (البيولوجيّة) في الجسم الحيّ تقوم بتصنيع بعض الأجهزة الصغيرة جدًّا، تصل إلى حدود مقياس (النّانو)؛ فالخلايا الحيّة تعدُّ مثالًا مهمًّا لتقنية (النّانو) الطّبيعيّة، إذ تُعدّ الخليّة مستودعًا لعددٍ كبيرٍ من الآلات البيولوجيّة بحجم (النّانو). وقبل ظهور تقنية (النّانو) كانت تقنية (الميكرو) مستخدمة في الأنظمة التّقنية؛ مثل الشّرائح الإلكترونية، إذ تتراوح أحجامها في المدى من المايكرومتر إلى الميليمتر، ومن الأنظمة (الميكرويّة) المعروفة الأنظمة (الكهروميكانيكيّة الميكرويّة)؛ إذ استُخدمت في عددٍ كبيرٍ من الصّناعات؛ مثل: طابعات الحبر النّفّاثة. وتعدّ مادّة (السيلكون) العصب الرّئيس لصناعة الدّوائر الإلكترونيّة المتكاملة، وهذه المادّة تعطي عمرًا طويلًا للأجهزة، وتعمل لمدّة تتجاوز البليون والتّريليون دورة دون عطب. وأمّا بداية الأبحاث الحديثة في تقنية (النّانو)، فتعود إلى عام 1867، عندما أجرى الفيزيائيّ الإسكتلنديّ (جيمس ماكسويل) تجرِبة ذهنيّة تعرف باسم: عفريت (ماكسويل)، وكانت التّجرِبة الّتي ولّدت فكرة التّحكم في تحريك الذّرات والجزيئات. - وفي عام 1959 قام الفيزيائيّ الأمريكيّ (ريتشارد فاينمان) بإلقاء محاضرة بعنوان: (هناك متّسع كبير في القاع)، وتساءل فيها عن إمكانيّة التّحكم في تحريك الذّرة الواحدة، وإعادة ترتيبها كما نريد، ووصف مجالًا جديدًا، وكان هذا بداية الإعلان عن مجال جديد عرف لاحقًا بتقنية (النّانو). - وفي عام 1974 أطلق الباحث اليابانيّ (نوريو تاينغوشي) تسميّة المصطلح تقنية (النّانو). - عام 1976 استحدث الفيزيائيّ العربيّ (منير نايفة) طريقة (ليزريّة) تسمّى التّأيّن الرّنينيّ؛ لكشف الذّرات المنفردة، وقياسها بأعلى مستويات الدّقة والتّحكم، ورصد بها ذرة واحدة من بين ملايين الذّرات، وكشف هُويّتها لأوّل مرّة في التّاريخ، وبذا يكون (نايفة) قد أجاب عن السّؤال الّذي سبق أن طرحه (فاينمان)، واستطاع تطبيقيًّا أن يجعل الفرض عند (فاينمان) واقعًا. - وفي عام 1981 اخترع الباحثان السّويسريان: (جيرد بينغ) و(هنريك روهر) جهاز المجهر النّفقيّ الماسح، وقد مكّن هذا المجهرُ العلماءَ لأوّل مرّة من التّعامل المباشر مع الذّرات والجزيئات، وتصويرها وتحريكها؛ لتكوين جسيمات (نانويّة). - عام 1986 ألّف (إريك دريكسلر) "محرّكات التّكوين"، وذكر فيه المخاطر المتخيّلة لتقنية (النّانو؛، مثل: صنع محرّكات ومركّبات (نانويّة) تستطيع نسخ نفسها، ولا يمكن الحدّ من انتشارها، كما بسط فيه الفِكَر الأساسيّة لتقنية (النّانو)، ومنها: إمكانيّة صناعة أيّ مادّة بواسطة رصف مكوّناتها الذّرّيّة واحدة تلو الأخرى. - عام 1991 اكتشف الباحث اليابانيّ (سوميو ليجيما) أنابيب الكربون (النّانوية). مبادئ تقنية (النّانو): - إمكانيّة التّحكّم بتحريك الذّرّات المنفردة وإعادة ترتيبها؛ ممّا يعني إمكانيّة بناء أيّ مادّة في الكون؛ لأنّ الذّرّة هي وحدة البناء لكلّ الموادّ. - إنّ الخصائص الفيزيائيّة والكيميائيّة للمادّة عند مقياس (النّانو) تختلف عن الخصائص للمادّة نفسها في الحجم الطبيعي؛ مّما يعني اكتشاف خصائص مميّزة للمواد، يستفاد منها في الكثير من الاختراعات والمجالات التّطبيقيّة. - إمكانيّة التّحكم بالذّرّات في صنع الموادّ والآلات، وتنقيتها من الشّوائب وتخليصها من العيوب؛ فتصبح خصائص المواد والآلات أفضل، فهي أصغر وأخفّ وأقوى وأسرع وأرخص وأقلّ استهلاكًا للطّاقة. فكرة (النّانو): إنّ النّواة تقع في مركز الذّرة، وتمثّل أغلب كتلتها، أمّا الإلكترونات الّتي تدور حولها، فكتلتها ضئيلة جدًّا، إلى الحدّ الّذي يمكن إهمالها، وإنّ نسبة حجم نواة الذّرة إلى حجم الذّرة ككل هو 1 إلى 100,000، فجزء واحد فقط فيه كتلة والباقي فراغ، ليس هذا فحسب، بل إنّ النّواة ذاتها غير متراصّة، وهنالك فراغات بين الجسيمات الّتي تكوّنها. وبما أنّ الذّرّة في معظمها فراغ مَهول، فإنّ المادّة بدورها فراغ شاسع؛ لأنّ المادّة ما هي إلّا مجموعة كبيرة من الذّرّات المرتبطة مع بعضها بطريقة معيّنة، واستغلّت تقنية (النّانو) هذا الفراغ الّذي سمح بإعادة هيكلة الذّرات والجزيئات وتشكيلها؛ لتوليد صورٍ أخرى من الموادّ على هيئة كيانات متناهية الصّغر، وهو ما يعرف بالجسيمات أو المواد (النّانوية). فلو تمّ التّعديل أو التّغيير في ذلك الفراغ الشاسع في المادة، ووفق طبيعة تركيبها وتفاعلاتها الدّاخلية؛ لأمكن الحصول على موادّ جديدة، أو بتعبير أدقّ: تراكيب من المادّة نفسها، لكنّها ذات خواصّ تختلف عن تلك الموجودة في المادّة الأصليّة من حيثُ: الصّلابة وخفّة الوزن ومقاومة التّآكل والظّروف الجويّة والبيئيّة المختلفة، ويُعزى هذا الاختلاف إلى المقياس الصّغير للمادّة الّتي تؤدّي بدورها إلى زيادة المساحة السّطحية للتّركيب (النّانوي) نسبةً إلى حجمه، وزيادة عدد الذّرّات السّطحية بشكلٍ كبيرٍ؛ مما يؤدّي إلى تغيير خواّص التّركيب (النّانوي) مقارنة بما هو أكبر منه. خواصّ المواد (النّانوية): يمكن القول إنّ المواد (النّانوية) هي: تلك الفئة المتميّزة من المواد المتقدّمة الّتي يمكن إنتاجها؛ إذ تتراوح مقاييس أبعادها أو أبعاد حبيباتها الدّاخليّة بين 1 نانومتر و100 نانومتر، وقد أدّى صِغَرَ هذه المواد إلى اختلاف صفاتها عن المواد الأكبر حجمًا، وتتنوّع المواد (النّانوية) من حيث المصدر، وتختلف باختلاف نسبها، كأن تكون موادّ عضويّة أو غير عضويّة طبيعيّة أو مُخلّقة.