طورت الأحياء على مدى ملايين السنين جزيئات وتراكيب جزيئية معقدة، تتمكن من استغلال الطاقة بكافة مستوياتها، وكذلك المواد وتحويلها عبر عمليات فيزيائية كيميائية متنوعة جدا. إن دراسة علم الحياة يكشف التفاصيل والفعاليات البيولوجية على المستوى الجزيئي والذري ويُبرز القدرات غير العادية للمواد البيولوجية. ومكن علم الحياة من كشف الكثير من الظواهر الطبيعية، وفسح المجال أمام استغلال هذه المعرفة في فهم العالم وتطوير المواد والآليات لإشباع حاجات الإنسان الغذائية ومكافحة الأمراض وإدامة حياة الإنسان. هذا دفع الكثير من الباحثين إلى محاكاة التراكيب والعمليات البيولوجية عبر التقنية النانوية البيولوجية، من أجل زيادة المعرفة وتطوير مواد جديدة. استعرض (2019) ,.Xia et al الأبحاث العلمية والتقنية في مجال علم الحياة التخليقي ومحاكاة التراكيب والعمليات البيولوجية في مجالات المعدنة البيولوجية، وإنتاج الطاقة، وإنشاء التراكيب البيولوجية والصناعية المختلطة واستخدام البروتينات والأحماض النووية كسقالات لبناء أجهزة نانوية جديدة والكثير غيرها خلال العقدين الأخيرين. كما قدَّمَت (2019) Hochfeild عرضًا لعدد من منجزات الهندسة الأحيائية؛ كاستخدام الفايروسات في إنتاج بطاريات خزن الطاقة الكهربائية مع تصغير الحجم، وتنوع الشكل، وتخفيض الكلف الطاقية والتلوث. كذلك استخدام بروتينات القنوات المائية في أغشية الخلايا في إنتاج مرشّحات تنقية المياه العالية الكفاءة وغيرها. غير أننا سنعرض فيما يأتي جهود المحاكاة البيولوجية المستندة إلى ظواهر ميكانيك الكم فقط، والتي هي في مجال علم الحياة الكمومي.

إن عمل الظواهر الكمومية في الكائنات الحية، والذي كشفته البيولوجيا الكمومية، فتح آفاقًا جديدةً من خلال عمل ميكانيك الكم في البيئات المكتظة بالجزيئات ودرجات الحرارة العالية والتي كان يُعتقد بعدم إمكانيتها. كما أظهرت البيولوجيا الكمومية دور الأحماض النووية والبروتينات والجزيئات الحيوية وترتيبها الذي يمكن من استغلال موارد البيئة بما فيها مصادر الطاقة والمجالات الكهرومغناطيسية، وتحقيق عمل الظواهر الكمومية. هذا حفّز على استلهام التراكيب الجزيئية وآليات عمل المنظومات البيولوجية العالية الكفاءة، في بناء منظومات نانوية ومواد بفاعليات كمومية، ضمن مجال التقنية النانوية. وحسب (2011) Cai فإن الأهمية العملية لدراسة البيولوجيا الكمومية، هو التعلُّم من الطبيعة وتصميم أجهزة عالية التأثير تُحاكي النظم البيولوجية، لغرض إنجاز أهداف هامة؛ مثل تجميع الطاقة وتحسس المجالات المغناطيسية الضعيفة وتحسس الروائح وغيرها من القدرات البيولوجية الملهمة والتي يمكن أن تجد تطبيقات تقنيةً لها تحسس الجسيمات أو الجزيئات المفردة؛ كقدرة الصبغات العينية أو نظم التركيب الضوئي على تحسس الفوتونات المفردة، وكذلك تحسس المجال المغناطيسي الضعيف جدًّا، والنقل الكفوء للطاقة ونقل الإلكترونات بواسطة البروتينات والتنظيم الذاتي للبروتينات والفايروسات وغيرها.

مواضيع ذات صلة

Neurology of vision

Other eyes

The compound (insect) eye

The rod cells

The physiology of the eye

The human eye

The Relation of Physics to Biology

تقييم البيئة البحرية بواسطة حساسات النانو

تكنولوجيا النانو في قطاع الزراعة: إعادة ترتيب الجينات

النانو روبوت

تكنولوجيا النانو للوقاية من البكتيريا والجراثيم

دعامات القلب النانوية