1

إذا كنت تعتقد أن الروبوتات الصغيرة التي تدخل جسم الإنسان وتقوم ببعض الوظائف داخله هي شيء خيالي، فبالتأكيد لم تسمع بعد عن تقنية “النانو”، لكن قبل التعرف على هذه التقنية يجب طرح عدة مفاهيم:

كما نعلم أن الذرة هي وحدة بناء المادة وهي أصغر جزء من العنصر الكيميائي، ويختلف حجم الذرة من عنصر لآخر، والنانو جزء من المليار أي النانو = 1/1000,000,000 متر، فمثلًا سُمك شعرة الإنسان 80,000 نانو تقريبًا، أي أن النانو هو المستوى الذي توجد فيه أطوال الذرات وبعض الجزيئات، ومن خلال النانو نستطيع إجراء تقنيات على مستوى الذرة، فهناك إحصائية ذكرتها مجلة American Science عام 2005 تقول “إذا تم تجزئة 2 غرام من مادة الألمنيوم فإن كل إنسان على الأرض يمكن أن يأخذ ثلاثمئة ألف من هذه الحبيبات”.

تعريف تقنية النانو Nano Technology

Israel's vital contributions to nanotechnology - ISRAEL21c

انطلقت هذه التقنية عندما ألقى العبقري الفيزيائي ريتشارد فاينمن سنة 1959 محاضرة عنوانها “there is plenty of room at the bottom” أي هناك الكثير ما يمكننا فعله في المستوى الأصغر من الأطوال والأحجام، و”النانو تيكنولوجي” هي تقنية تهتم بدراسة خواص المواد الطبيعية والفيزيائية والكيميائية بمقياس (1-100) نانو متر والذي نستطيع من خلاله تطوير وظائف المواد وكذلك استحداث وظائف جديدة،

إنَّ الكثير من خصائص المادة مثل التوصيل الحراري والتوصيل الكهربائي أو الخصائص الميكانيكية مثل الصلابة والانصهار وغيرهم تعتمد على حجم المادة بشكل أساسي من خلال القوانين المحددة، لكن تقنية النانو تمكننا من السيطرة على هذه الخصائص من دون التقيد بتلك القوانين، وذلك من خلال التعامل مع المواد على هيئة ذرات صغيرة، فالمواد في هذا الحجم الصغير تُظهر خصائص مختلفة تمامًا، والنانو تكنولوجي تعمل على إعادة ترتيب الذرات التي تتكون منها المواد في وضعها الطبيعي، وكلما تغير الترتيب الذري للمادة تغير الناتج النهائي بشكل كبير، فمثلًا، إعادة ترتيب ذرات الفحم يعطينا الألماس، وإعادة ترتيب ذرات الرمل مع إضافة بعض العناصر الأخرى يعطينا شرائح الحاسوب الرقيقة، وكذلك تحويل المواد العازلة من خلال إعادة الترتيب الذري إلى نواقل أو أنصاف نواقل، وبالتالي أصبح لدينا القدرة على الفحص بطريقة دقيقة جدًّا وتركيب المواد بمواصفات جديدة تمامًا وبدقة متناهية.

تطبيقات تقنية النانو

الترانزستورات

تقنية النانو

وهي المفاتيح الرئيسية التي تعمل على تصغير حجم الحواسيب وذلك من خلال تقنية النانو، ففي بداية القرن العشرين كان حجم الترانزستور التقليدي من 130 إلى 250 نانومتر، وفي سنة 2014 صنّعت شركة Intel ترانزستور بحجم 14 نانومتر، ثم ابتكرت شركة IBM أول ترانزستور بحجم 7 نانومتر وذلك في سنة 2015، أما في سنة 2016 أنتج مختبر لورانس بيركلي الوطني ترانزستورًا بحجم نانومترًا واحدًا.

اقرأ أيضاً: هل انتهى عصر قانون مور ؟ كيف ستصبح المعالجات الالكترونية خلال السنوات القادمة ؟

الذواكر الفريدة

MRAM

باستخدام ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية (MRAM)، ستكون أجهزة الكمبيوتر قادرة على الإقلاع على الفور، حيث يتم تمكين MRAM بواسطة تقاطعات مغناطيسية بمقياس نانومتر ويمكنها حفظ البيانات بسرعة وفعالية أثناء إيقاف تشغيل النظام وكذلك تمكين ميزات استئناف التشغيل، كما يتم الآن بيع شاشات عرض وأجهزة تلفاز فائقة الدقة بسبب استخدام النقاط الكمومية في تصنيعها لإنتاج ألوان أكثر حيوية مع توفير للطاقة بشكل أكبر.

الأجهزة الالكترونية المرنة

الأجهزة الإلكترونية القابلة للطي نجمة العام 2019 | MEO

وصلت الإلكترونيات المرنة والقابلة للانحناء والطي والمط والدحرجة إلى قطاعات الصناعة المختلفة، حيث تم دمجها مع مجموعة متنوعة من المنتجات مثل الأجهزة القابلة للارتداء والتطبيقات الطبية وتطبيقات الفضاء، وقد تم تطوير الإلكترونيات المرنة باستخدام أغشية نانوية ومواد نانوية محددة مثل الجرافين والمواد النانوية السليلوزية، بالإضافة إلى الخلايا الكهروضوئية التي يمكن خياطتها على الملابس والتي تعطي إمكانية تبديل لون الملابس، والورق الإلكتروني الذي يمكن لفه.

وبفضل تقنية النانو احتوت المنتجات الحاسوبية والإلكترونية الأخرى على ذاكرة فلاشية للهواتف الذكية ومحركات الأقراص الخارجية أو ما يسمى بمحركات أقراص الإبهام لأن حجمها بحجم الإبهام، بالإضافة إلى أجهزة سمع فائقة الاستجابة وطلاء لوحة المفاتيح المضاد للميكروبات وأغلفة الهواتف المحمولة.

النانو تيوبز

تقنية النانو

الأنابيب النانوية الكربونية هي أبرز تقنيات النانو، فإذا أخذنا عددًا من ذرات الكربون وألصقناها سويًّا وجعلنا منها مساحة أو سطح رقيق كالورقة ثم قمنا بلفّها على نفسها بشكل أنبوب كربوني رقيق سيتشكل لدينا النانو تيوبز، وهي تقنية لها قوة صلابة عالية جدًّا، حيث تستطيع هذه الأسلاك أو الأنابيب الإلكترونية أن تمسك بفيل كامل، ولهذه الأسطوانات الكربونية استخدامات مهمة جدًّا في العديد من الصناعات مثل البصريات والإلكترونيات وألواح الطاقة الشمسية وصناعة الدروع، وذلك بسبب خصائصها الفريدة كالقوة والصلادة والناقلية الكهربائية والحرارية.

المجال الطبي

Nanorobotics تقنية النانو
Nanorobotics

أحدثت هذه التكنولوجيا ثورة في المجال الطبي، حيث استطاع العلماء اختراع أجهزة نانوية صغيرة للغاية وقادرة على دخول الجسم من أجل علاج ومحاربة الأورام والخلايا السرطانية، كما ابتكر الباحثون حديثًا جهاز صغير يمكن وضعه مكان أحد الأسنان على أحد الفكين، يتكون هذا الجهاز من حساسات دقيقة ويحتوي على المادة الفعالة المعالجة للمرض الذي يحتاج إلى جرعات بشكل مستمر، فيعمل هذا الجهاز على إطلاق الجرعة المناسبة التي يحتاجها الجسم، ويمكن التحكم به عن طريق اتصال لاسلكي من خلال الهاتف الذكي.

كما تم ابتكار رقاقة صغير مصنوعة بتقنية النانو تُزرع تحت الجلد وتُصدِر هرمون مانع الحمل بشكل أوتوماتيكي كل يوم بجرعات مضبوطة لمدة ستة عشر سنة، والجديد في هذه التقنية أن المرأة تستطيع قفل الرقاقة بواسطة جهاز تحكم عندما تريد الحمل.

الروبوت الذي سيحدث ثورة تكنولوجية في المجال الطبي، حيث أمكن صناعة روبوت صغير جدًّا يمكنك بلعه بحيث يذهب إلى خلايا معينة في جسمك ويعالجها عن طريق المادة الفعالة الموجودة فيه ثم يرسل بياناته إلى الأجهزة المتحكمة بة، والطبيب في هذه الحالة قادر على إدخال هذا الروبوت من خلال فتحة دقيقة لا تتجاوز رأس الدبوس من أجل إجراء عملية دقيقة جدًّا في جزء معين من الجسم.

تَنقية المياه

وذلك من خلال تقنية الـ Nanofiltration أو الترشيح النانوي، تعمل هذه التقنية على إزالة وفصل الأيونات الإضافية للعناصر الثقيلة مثل المنغنيز والحديد وغيرها من الأيونات متعددة التكافؤ، وإن عملية تنقية المياه عبر الترشيح النانوي تنتج مياه صالحة للشرب بنسب عالية جدًّا، وهي طريقة غير مكلفة بالمقارنة مع الأنظمة التقليدية الأخرى لمعالجة المياه وتحليتها.

صناعة الأدوات الرياضية

مقدمة تقنية النانو تكنولوجي وأهم تطبيقاتها فى المجالات المختلفة - براكسيلابس

إن أغلب المنتجات الرياضية تستخدم تقنية النانو وذلك من أجل منحها الصلابة والتحمل وزيادة عمرها وكذلك لإكسابها الخفة، فبعض الجزيئات النانوية أخف من المعدن بستة مرات وأقوى منه بمئة مرة، حيث تعتبر كرات التنس ومضارب التنس من أبرز المنتجات الرياضية التي تستخدم تقنية النانو، بالإضافة إلى مضارب الهوكي والبيسبول وكرات الغولف.

صناعة السيارات والطائرات

Tilt rotor technology developments تقنية النانو

ساعدت تقنية النانو على رفع مستوى الجودة في مجال الصناعة وبخاصة صناعة السيارات والطائرات، حيث تدخل هذه التكنولوجيا في صناعة مقاعد المركبات وأبوابها، بالإضافة إلى صناعة الدعامات وذلك يجعل المركبة أقل وزنًا وأكثر صلابة ومرونة.

صناعة الملابس

تمّت صناعة الملابس باستخدام تقنية النانو قبل سنوات، حيث ابتُكِر قماش مقاوم لجزيئات الماء وجميع أنواع السوائل والبقع، وقد تم ذلك باستخدام السيلكا وهو معدن طبيعي يدخل في صناعة الإسمنت لإنتاج ملابس ذات قدرة فائقة على مقاومة الماء، حيث رُبطت تكنولوجيا النانو بالألياف لتكون طارِدةً لذرات الهيدروجين التي تقترب منها، بالإضافة إلى إمكانية تغيير لون اللباس عن طريق الكريات النانوية القابلة لتغيير اللون.

الزجاج العازل للحرارة

تقنية النانو

يعمل الزجاج غير المعالج على إدخال الضوء المرئي عبر النوافذ، كما يعمل على زيادة حرارة الأشعة الشمسية وتأثيراتها السلبية، ثم جاءت تقنية النانو لتساعد في صناعة الزجاج العازل للحرارة، بحيث يُبقي أشعة الشمس في الخارج صيفًا ويحتفظ بالحرارة الداخلية شتاءً، كما تعمل هذه التقنية على تحسين مقاومة النوافذ المزدوجة والفردية.

صناعة المصاعد الفضائية

المصاعد الفضائية: هل هي مستقبل السفر الفضائي؟ - تقنية النانو

قدّمت اليابان أسهل طريقة للصعود إلى الفضاء عن طريق المصعد الفضائي، حيث تمّت صناعة هذا المصعد عن طريق حبل طويل جدًّا موصول بالأرض بواسطة ثقل كبير جدًّا وبنفس وزن 170 حافلة مدرسية، يقابله وزن آخر يحلّق في الفضاء الخارجي ويدور بنفس سرعة دوران الأرض من أجل المحافظة على قوة شد الحبل، يصعد المصعد عبر الحبل بواسطة صفائح تستمد طاقتها من أشعة الشمس، وتمّت صناعة حبال المصعد الفضائي من خلال النانو تكنولوجي عن طريق النانو تيوبز.

مخاطر تقنية النانو

أدوات النانو هي عبارة عن روبوتات صغيرة جدًّا على شكل حشرات قد تتم برمجتها لأداء بعض الوظائف مثل تسميم البشر والمياه والغذاء بالإضافة إلى إمكانية حملها للقنابل، وبالطبع هناك صعوبة بالغة في رصد هذه الروبوتات على الرادارات، وهناك البعض يرى أن تقنية النانو يمكن أن تكون أحد أهم الطرق في إبادة البشرية!، فهناك آثار سلبية على البيئة وعلى صحة الأنسان، وبعض الحالات الصحية لبعض العمال الذين استعملوا الأدوات المصنوعة بتقنية النانو أظهرت حدوث أمراض في الرئتين والدم بسبب إمكانية استنشاقها لدقة حبيباتها، إذًا يجب الحذر الشديد عند التعامل مع الأدوات المصنوعة بواسطة النانو تكنولوجي ومنع انتشارها بشكل مضبوط.

 

1

شاركنا رأيك حول "من التكنولوجيا إلى الصحة.. تعرّف على تقنية النانو وأهم تطبيقاتها ومخاطرها"