اسأل ونحن نجيب: كل ما تريد معرفته عن تقنية النانو!

يوم أن وقف الفيزيائي  “ريتشارد فاينمان” الحاصل على جائزة نوبل في أواخر خمسينات القرن الماضي، وتحدث بشأن خاصية التلاعب بالأشياء على نطاقٍ صغير، كان الأمر مدهشًا للجميع، ولذا فإننا نستعرض معك في هذا المقال معلومات لا تعرفها عن تقنية النانو حيث إن فاينمان قام حينها بطرح سؤاله عند تسلم الجائزة قائلًا ” لِمَ لا يمكننا أن نقوم بكتابة مجلدات كاملة من الموسوعة البريطانية وندونها على رأس دبوس !”، فكرة مجنونة وربما لا تُعقل أليس كذلك ؟!

لكن بالفعل منذ ذلك الحين وأخذت التطورات دورها بشكل كبير وبدأت في تصنيع الإلكترونيات المصغرة، ثم تم اكتشاف نظام آخر شاهد على مدى تطور عالم التكنولوجيا في العصر الحديث وهو تقنية النانو، إليك عزيزي القاريء معلومات لا تعرفها عن تقنية النانو ..

التعريف المبسط لعلم النانو هو ذلك العلم الذي يسلط الضوء على الظواهر المختلفة من حولنا ويعمل على دراستها جيدًا ومن ثَم يبدأ في إعمال التلاعب بالمواد لتتوافق مع المقياس المصغر جدًا لنظام تقنية النانو.

يرجع الأصل لكلمة نانو إلى اللغة اليونانية  “نانوس” والتي تعني “القزم”، وذلك تعبيرًا عن مدى صغرها ودقتها، النانو هو أحد تقنيات تكنولوجيا الإلكترونيات التي يُعتمد إستخدامها في تصميم وإنتاج الهياكل والأجهزة المتنوعة وذلك عن طريق التحكم في شكلها وحجمها وضبطها على مقياس النانو، تدخل تقنية النانو تطبيقيًا في العديد من الصناعات التقليدية والحديثة على حدٍ سواء.

هناك عدة طرق يتم بها تحضير النانو مثل الطرق الفيزيائية عن طريق تسخين المادة بخاريًا أو بإلقائها بحزمة من الإلكترونات، وقد يتم حلها حراريًا عن طريق استخدام تقنية الليزر ومن ثم تبريد البخار الصادر عنها وتعريضه لصدمة بغازٍ محايد، ثم يوضع على سطحٍ بارد حتى لا يحدث بناء بلوري، وهنا يبدأ التحضير الفعلي لمواد النانو عن طريق الليزر او بإستخدام الموجات.

أيضًا هناك الطرق الكيميائية حيث التفاعلات في الحالة البخارية، يتم تحضيرها في مفاعل CVD، ومن ثَم فتندمج جزيئات المادة وذلك مع درجة حرارة محددة، يحدث أيضًا تفاعل مع العديد من الغازات ليتكون في نهاية الأمر شريطٌ صلب، ومن المواد التي تستخدم تلك الطريقة في التحضير كميمات أشباه الموصلات.

وهناك الطرق الميكانيكية فهناك العديد من الوسائل التي تساهم في تحضير النانو مثل طريقة الرصد والتزجيج، اتباع طرق التشويه القوية، طريقة الإستئصال بإستخدام الليزر، طريقة التنفيل، طريقة الطحن، وطريقة التركيب الميكانيكي وأخيرًا الطريقة الإلكتروكيميائية.

لك أن تتخيل أن مقياس سُمك شعرة واحدة من رأسك يتراوح بين خمسين ألف إلى مائة ألف نانومتر، أظافرك هل تعلم أنها تنمو في الثانية الواحدة بمقدار واحد نانومتر ؟!، هل بإمكانك عزيزي القاريء أن تُدرك إلى أي حدٍ تُعد تلك التقنية صغيرة جدًا حيث إن المدة الزمنية التي يحمل فيها الرجل ماكينة الحلاقة إستعدادًا لحلق ذقنه، في تلك الثانية يكون شعره أيضًا قد نما بمعدل واحد نانومتر! وبالتأكيد هذه من ضمن معلومات لا تعرفها عن تقنية النانو ..

معلومة من أشهر معلومات لا تعرفها عن تقنية النانو تقول أبحاث اُقيمت في جامعة درسدن بألمانيا أن السيف الدمشقي المعروف بقدرته الفائقة على القطع الحاد ومدى قوته المذهلة ومرونته الشديدة، تبين أن ذلك السيف تمت صناعته من موادٍ مؤلفة بمقياس النانومتر، كما استُخدم النانو قديمًا في صناعة المطاط والصلب، كانت تتم الصناعة إعتمادًا على الخصائص التابعة للمجموعات الذرية النانومترية وذلك عن طريق التشيكلات العشوائية المتكونة.

لتقنية النانو أيادٍ بيضاء على الكثير من المجالات طبيًا وصناعيًا، وأيضًا فيما يتعلق بالطيران والطاقة فقد أسهمت في إقامة العديد من الصناعات مثل الآلات الدقيقة جدًا التي تم تصنيعها للتدخل في العلميات الجراحية لعلاج الأمراض التي تستدعي تلك التدخلات كإستئصال الأورام مثلًا، كما تم اختراع ما يُسمى بالأنف الإلكتروني وذلك عن طريق إستخدام أنابيب الكربون النانونية حيث يتم تشخيص أمراض السرطان عن طريقها.

وفي مجال الطيران تمكنت وكالة ناسا الفضائية من صنع آلات دقيقة جدًا تعمل عن طريق تقنية النانو، يقومون بحقنها في أجساد رائدي الفضاء حيث يُمكنهم ذلك من مراقبة أوضاعهم الصحية ويتعاملوا معها مباشرة دون الحاجة إلى إسعافهم بطبيب مُرسل!

وفي مجال الصناعة يدخل النانو في تصنيع ملابس ذات مواصفات خاصة جدًا فهي تعمل على إنتاج الطاقة وإزالة الأوساخ ذاتيًا !، أيضًا تساهم في صناعة الزجاج الطارد للأتربة والعازل للحرارة، هذا بالإضافة إلى الشاشات ثلاثية الأبعاد التي يدخل النانو في تصنيعها وهي تتميز بقدرات فائقة لا تتواجد في غيرها.

من مساويء تقنية النانو أنه في الأصل يتكون من جزئيات صغيرة الحجم جدًا للحد الذي يجعلها تتمكن من التسلل خلف جهاز المناعة في جسم الإنسان، كما يمكنها أن تتسلل عبر أغشية خلايا الجلد والرئتين، والأمر الأكثر قلقًا على الإطلاق أن بإمكانها تخطي وتجاوز حاجز دم الدماغ.

أيضًا في عام 1997 قامت دراسات في جامعة اكسفورد، قيل فيها أن النانو المتواجد في المراهم المضادة لأشعة الشمس قد أصابت حمض الـ DNA للجلد بالضرر، كما أجرى مركز جونسون للفضاء والذي يتبع وكالة ناسا دراسة وضح فيها أن النانو المستخدم في أنابيب الكربون يُعد أكثر ضررًا من غبار الكوارتز والذي بدوره يتسبب في إحدى الأمراض المميتة يُسمى بـ “السيليكوسيس”.

شاهد هذا الفيديو أيضًا:

في نهاية الأمر، الواقع يقول أن لكل تقنية جديدة نصيب من الانتقادات والمخاطر، فالكهرباء على سبيل المثال يموت بسببها سنويًا نسبة من البشر، ولكن هل هذا منعنا من التمتع بفوائد تلك التقنية العظيمة والأساسية جدًا في حياتنا الآن؟ يبقى المغزى هنا في فهم مخاطر التقنية الجديدة أيًا كانت ومن قم التعامل معها والتحكم فيها من أجل تجنب الضرر المحتمل أن يقع منها ..