قد يندهش القارئ الكريم إذا ما علم أن استخدام المواد النانوية في بعض التطبيقات يرجع إلى عدة مئات من السنين، خاصة في مجال تحضير وتوصيف المركبات الكيميائية، وذلك نظرا إلى أن مقاييس وأبعاد كل الجزيئات Molecules المكونة للمركبات الكيميائية تكون في مستوى النانو وقد تناول عالم الفيزياء والرياضيات الأكثر شهرة ألبرت آينشتاين Albert Einstein في جزء من برنامجه العملي برسالة الدكتوراه منذ ما يقرب من مائة عام كيفية انتشار وذوبان جزيئات السكر في الماء، حيث تمكن من حساب أبعاد جزيء واحد من السكر ووجد أنه لا يتعدى النانومتر الواحد هذا الاكتشاف على الرغم من أهميته، لم يعد مثيرا في حد ذاته في مرحلتنا الحالية التي نعيشها اليوم حيث تم التعرف على أبعاد الجزيئات المكونة للمادة، وكذلك تم التعرف على كل الخلايا الحيوانية والنباتية والفيروسات والبكتيريا والجسيمات الدقيقة، وأدركنا تماما مدى تدنيها في الحجم إلى مستويات أقل من 100 نانومتر. والقارئ الكريم الذي أتيحت له فرصة زيارة بعض الكنائس الموجودة بالبلدان الأوروبية، المنشأة في القرون الوسطى، ربما يكون قد شاهد نوافذ الزجاج الملون Stained Glass Window الموجودة بها، والذي تتداخل فيه حبيبات نانوية من فلز الذهب الحر بأقطار مختلفة المقاييس. وكما هو معروف، فإن اختلاف طول قطر كل حبيبة من حبيبات فلز الذهب يُعطي لونا مغايرا وفقا لظاهرة التشتت أو التكسير الضوئي Light Scattering لسطح المادة، الذي يتسبب في كسب المادة للون الذي نراها عليه. لذا فإن ألوانها الظاهرة لنا تتدرج من الأصفر إلى البرتقالي إلى الأرجواني ثم إلى الأحمر والأخضر وفقا لطول أقطار حبيباتها.

وإذا كان الأمر هكذا فما الجديد أو الفريد إذن؟ الإجابة عن هذا السؤال تكمن في أن ما قام به العلماء السابقون لنا، وعلى الرغم من إبداعاتهم العلمية، كان مجرد رصد لظاهرة معينة أو ملاحظة ارتباط ظاهرتين أو أكثر كل منهما بالأخرى. أما اليوم فإننا لا نكتفي فقط بدراسة تأثير صغر الحبيبات المكونة للمادة على الخواص المختلفة لها، وإيجاد التفسيرات والتبريرات العلمية لهذا الارتباط الوثيق فقط، بل لقد انتقلنا بالفعل إلى مرحلة جديدة ومهمة، وهي القدرة على إنتاج وتصنيع مواد وأجهزة نانوية متقدمة يتم توظيفها في كل المجالات التطبيقية. وكل هذا في الأساس يرجع فضله إلى علمائنا الأوائل الذين سبقونا في الملاحظة وفي بعض التطبيقات.

الشكل (1–5): رسم توضيحي يبين الإبرة الإلكترونية المزود بها الميكروسكوب النفقي الماسح STM والتي تحدد بواسطتها أشكال وأحجام الذرات للمواد المختلفة. وهذه الإبرة تستخدم كذلك في تحريك وترتيب ذرات المواد المختلفة والتحكم في بناء شبكاتها وفقا للغرض المطلوب وللخواص المرجوة منها بعد إعادة هيكلتها ^{11. 13}.

الشكل (1–6) شعار شركة IBM مكتوبا بذرات لعنصر الزينون المترسبة على سطح شريحة فلزية من النيكل ¹⁴.

إذن وكما سبق أن أشرنا إليه فإن تصغير حجم وأبعاد الحبيبات المكونة لبنية أي مادة ليس هدفا أو غاية في حد ذاته، بل هو وسيلة وسبيل لتحسين الخواص المختلفة للمادة تمكننا من توظيف التأثير الكمي المكتسب لدى تلك المواد النانوية، والذي يتعاظم بتدني صغر حبيباتها ليهيمن على سلوكها ويعمل على تحسين صفاتها وخواصها البصرية والكهربية والمغناطيسية وجميع الخواص الأخرى بشكل متميز وغير مسبوق.

________________________________
هوامش

(11) Binning, G. and H. Rohrer, Helvetica Physica Acta, Vol. 55 (1982) pp. 726-735

(13) M. Sherif El-Eskandarany, Satoru Ishihara, Wei Zhang and A. Inoue, Met. Trans.36A (2005). pp. 141-147.

(14) http://www.zurich.ibm.com/nano/themes_history.html