أصبحت تقنية النانو في طليعة أكثر المجالات أهمية وإثارة في الفيزياء والكيمياء، والأحياء، والهندسة، ومجالات كثيرة أخرى. فقد أعطت أملاً كبيرًا لظهور ثورات علمية في المستقبل القريب؛ لذا فمن المهم إعطاء فكرة عامة وموجزة لغير المختصين عن هذه التقنية.

ويعود الاهتمام الواسع بتقنية النانو إلى الفترة التي تتراوح ما بين عام  1996م إلى 1998 م، وذلك عندما درس مركز تقويم التقنية العالمي الأمريكي (WTEC) الموضوع، وأجرى دراسة تقويمية في أبحاث النانو، وأهميتها في الإبداع التقني وخلصت الدراسة إلى نقاط من أهمها: أن لتقنية النانو مستقبلاً عظيمًا في جميع المجالات الطبية والعسكرية والمعلوماتية، والإلكترونية، والحاسوبية، والبتروكيميائية، والزراعية والحيوية، وغيرها. كما أن تقنية النانو متعددة الخلفيات فهي تعتمد على مبادئ الفيزياء والكيمياء، والهندسة الكهربية والكيميائية، وغيرها، إضافة إلى تخصصي الأحياء والصيدلة.

ومن هذا المنطلق، فإنّ الباحثين في مجال ما لا بد أن يتواصلوا مع الآخرين في مجالات أخرى؛ للحصول على خلفية عريضة عن تقنية النانو، ومشاركة فعّالة في هذا المجال المثير. كما أن الإداريين ذوي العلاقة، وداعمي هذه الأبحاث لا بد أن يُلمّوا إلماماً عاماً موجزا بهذه المجالات ⁽⁸⁾.

ويرى كثير من المتفائلين في مجال تقنية النانو – ومعهم بعض الحكومات – أن لتقنية النانو فوائد عديدة منها:

1. وفرة المواد الحميدة بيئيًّا، والمستخدمة في توفير موارد نظيفة للمياه.
2. المحاصيل والأغذية المهندسة وراثيا تسهم في وفرة وزيادة الإنتاج الزراعي بأقل متطلبات للعمل.
3. تعزيز ودعم نواحي التغذية التفاعلية الذكية للأغذية الرخيصة والقوية.
4. زيادة القدرة التصنيعية النظيفة وذات الكفاءة العالية.
5. زيادة سعة تخزين المعلومات وإمكانات الاتصال.
6. تصنيع الأجهزة التفاعلية الذكية: وذلك بزيادة الأداء البشري عبر التقنيات المتقاربة.

وحري بالذكر أن تقنية النانو لم تعد مجرد مادة للشائعات والرؤى المستقبلية، بل بدأت توليد تجارة حية، ومنتجات مفيدة، وأصبحت تلامس حياتنا بالفعل، وبطرق متعددة؛ لكونها هندسة على مستوى الجزيئات بهدف ابتكار مواد وأجهزة مفيدة. فيمكننا العثور على منتجات التقنية النانوية في السيارة التي تقودها، وفي دهان جدران المنازل التي نقطنها. كما أنها تسهم في تحسين تشخيص الأمراض، وتطوير مكونات مواد البناء والبلاستيك، وتمهد الطريق لتطورات أساسية في الإلكترونيات، وتقنية الحاسوب.

ويعتمد مفهوم تقنية النانو على إعطاء الجسيمات التي يقل حجمها عن مئة نانومتر (النانومتر جزء من ألف مليون من المتر) المادة التي تدخل في تركيبها خصائص وسلوكيات جديدة. وهذا بسبب إبداء هذه الجسيمات (التي هي أصغر من الأطوال المميّزة المصاحبة لبعض الظواهر) مفاهيم فيزيائية وكيميائية جديدة؛ مما يقود إلى سلوك جديد يعتمد على حجم الجسيمات. وقد لوحظ تغير التركيب الإلكتروني، والتوصيلية، والتفاعلية، ودرجة الانصهار، والخصائص الميكانيكية للمادة، وذلك عندما يقل حجم الجسيمات عن قيمة حرجة من الحجم. فكلما اقترب حجم المادة من الأبعاد الذرية خضعت المادة لقوانين ميكانيكا الكم بدلاً من قوانين الفيزياء التقليدية. إن اعتماد سلوك المادة على حجمها يمكننا من التحكم بهندسة خواصها، وبناءً على ذلك استنتج الباحثون أن لهذا المفهوم آثارا تقنية عظيمة، تضمّ مجالات تقنية واسعة ومتنوعة منها إنتاج مواد خفيفة وقوية، واختزال زمن توصيل الدواء النانوي إلى الجهاز الدوري البشري وزيادة حجم استيعاب الأشرطة المغناطيسية، وصناعة مفاتيح حاسوبية سريعة .... إلخ.

وعلى الرغم من حداثة تقنية النانو، فإنّ وجود أجهزة تعمل بهذا المفهوم، وتراكيب ذات أبعاد نانوية ليس بالأمر الجديد، والواقع أن وجودها يعود إلى عمر الأرض، وبدء الحياة فيها، حيث من المعروف أن الأنظمة البيولوجية في الجسم الحي تصنّع بعض الأجهزة الصغيرة جدًّا، ومنها ما يصل إلى حدود مقياس النانو، فالخلايا الحية تعد مثالاً مهماً لتقنية النانو الطبيعية، حيث تعد الخلية مستودعًا لعدد كبير من الآلات البيولوجية التي بحجم النانو، وتصنّع البروتينات داخلها على شكل خطوط مجتمعة بحجم النانو تسمى ريبوزومات. بل إنّ الإنزيمات نفسها تعدّ آلة نانوية، حيث تفصل الجزيئات، أو تجمعها حسب حاجة الخلية ومن ثم يمكن للآلات النانوية المصنعة أن تتفاعل معها، وتؤدي الهدف المنشود، مثل: تحليل محتويات الخلية، وإيصال الدواء إليها، أو إبادتها عندما تصبح مؤذية.

وتضم فوائد تقنية النانو أيضًا تحسين أساليب التصنيع، وأنظمة تنقية المياه، وشبكات الطاقة، وتعزيز الصحة البدنية والطب النانوي، وكذلك تحسين طرق إنتاج الأغذية والتغذية على نطاق واسع، والبنية التحتية لصناعة السيارات، وغير ذلك من الصناعات والمنتجات المصنوعة مع تقنية النانو قد تتطلب عملاً قليلاً، والأرض، أو الصيانة، وتكون ذات إنتاج عال، وانخفاض في التكلفة، ولها متطلبات متواضعة من حيث المواد والطاقة ⁽⁹⁾.

______________________________________________

هوامش

(8) Poole ,C. P. and Owens , F. J. Introduction to Nanotechnology, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2003.

(9) Borisenko, V. E., and Stefano, O. What is What in the Nanoworld: A Handbook on Nanoscience and Nanotechnology. Weinheim: Wiley-VCH, 2005