Electronic Spider
تُعد تقنية النانوتكنولوجي (التقنيات متناهية الصغر) Nanotechnology من مجالات البحث الجديدة و النشطة و السريعة جداً ،التي يقوم بدراستها العديد من العلماء في كل أنحاء العالم في مختبرات حكومية وتجارية و أكاديمية ، و يؤكد العديد من العلماء العاملين في هذا المجال بأن النانو تكنولوجيا سوف تحدث ثورة صناعية جديدة في المستقبل القريب في شتى مجالات الحياة محدثة تحولات جذرية في الإقتصاد و التكنولوجيا.
و تجتذب تطبيقات النانوتكنولوجي اهتمام الكثيرين من العلماء و الصناعيين و الممولين ، كما ارتفعت مساعدة الحكومات و الدول المتقدمة لبحوث النانوتكنولوجي في السنوات الأخيرة .
تعريف علم النانوتكنولوجي
هي تكنولوجيا مستحدثة مشتقة من النانومتر ، و كلمة نانو Nano هي في الأصل كلمة يونانية تعني القزم “Dwarf” و تستعمل النانو في الرياضيات للتعبير عن الجزء من المليار من وحدة القياس وهذا يعني أن نانومتراً واحداً يساوي جزءاً من مليار جزء من المتر الواحد وهو مايعادل واحد على بليون من المتر أو واحد على مليون من المليمتر أو واحد على المليار من المتر و يمثل ذلك واحداً على ثمانين ألفاً من قطر شعرة واحدة ، ويملك سمك صفحة الورق مئة ألف نانومتر .
علم النانوتكنولوجي هو علم حديث يبحث في تصميم و إنتاج أجهزة غاية في الدقة من خلال نماذج صغيرة جداً ويطلق هذا التعبير على أي تقنية تعمل على مستوى المقاسات المتناهية الصغر و تكمن أهمية هذه التقنية في كونها غير مكلفة وعوائدها الاقتصادية مرتفعة للغاية ،
علم النانوتكنولوجي هو علم تعديل الجزيئات أو الذرات لصنع منتجات جديدة ويطلق هذا التعبير على أي تقنية تعمل على مستوى المقاسات الفائقة الصغر ويمثل النانو جزءاً من المليار من المتر مما يقلل المساحة بنحو مليون ضعف ويؤدي ذلك إلى زيادة السرعة وتقليل استهلاك الطاقة للمعدات المستخدمة فيها تقنية النانو و تشير كلمة نانوتكنولوجي الى تقنية بناء المادة و تركيبها انطلاقاً من الذرة الواحدة ، أي برصف الذرة الى جانب الذرة حوالي تسع ذرات بجانب بعضها بعضاً على النانومتر الواحد.
و يعتبر عالم الفيزياء الامريكي إريك دريكسلر هو المؤسس الفعلي لعلم النانوتكنولوجي و في عام 1986 نشر كتاباً بعنوان”محركات الخلق”شرح وبسط فيه الافكار الاساسية لهذا العلم وكتب قائلاً (ان المكونات الأساسية للكون هي الذرات و الجزيئات ولابد من نشوء تكنولوجيا للسيطرة على هذه المكونات الأساسية) و تحدث في كتابه عن الروبوتات الآلية و دورها في ملاحقة البكتيريا التي تسبب الامراض اذ يمكن حقنها في دم المريض لتلاحق هذه البكتيريا وتفتك بها دون أي أعراض جانبية للمريض ويوضح دريكسلر أن هذه الروبوتات لها القدرة على التكاثر وبتطور علم الذكاء الصناعي تصبح هذه الروبوتات ذكية فتستفيد من ذكاءها وخبرتها وتستقل تدريجياً عن صانعها ويتساءل دريكسلر “ماذا لو خرجت هذه الروبوتات عن كل سيطرة فيمكن في هذه الحالة أن تبيد كل أشكال الحياة على الأرض “.
أنابيب الكربون النانوية
تم اكتشاف أنابيب الكربون النانوية عام 1991 و بالرغم من أن أنابيب الكربون النانوية صعبة التصنيع ومرتفعة التكاليف الا ان امكانياتها هائلة لكونها مواد بالغة القوة اذ أن مقاومة هذه الأنابيب تفوق بمئات الأضعاف مقاومة الفولاذ كما أنها أرفع من شعرة الإنسان بخمسين ألف مرة.
و يُعرف الانبوب النانوي كمادة شبه موصلة واذا وُضعت الذرات بترتيب مختلف يتصرف الانبوب كمعدن ناقل ففي بعض الاحيان تتمتع بخواص المعادن واحياناً تتمتع بخواص اشباه الموصلات حيث تمتاز أشباه الموصلات بأنها تنقل التيار الكهربائي ،و تتميز أنابيب الكربون النانوية بأنها شفافة و أقوى من الفولاذ ومن أقوى المواد البلاستيكية المتينة وتُصنع بشكل مرن ويمكن تسخينها كي تشع ضوء، و في التجارب المختبرية أثبتت قدرتها على العمل كخلايا شمسية تلاقط أشعة الشمس لإنتاج الكهرباء ، كما تم العمل على غزل أنابيب النانو الكربوينة الى خيوط مما سيجعل صناعة خيوط نانوية تقنية ممكنة اقتصادياً.
التطبيقات الواعدة للنانوتكنولوجي
أحد أهم تطبيقات النانو تكنولوجي أنه يمكننا أن تستعمل النانو في بناء مختبرات تحمل في راحة اليد و أن نصمم روبوتات أصغر من رأس الدبوس تستطيع الدخول والحركة في العروق الدموية وتكون مستعدة للقيام بجراحة دقيقة و لكن يتخوف البعض من أن التعمق كثيراً في تقنية النانو قد يعرض مستقبل الحضارة الإنسانية للخطر مع سيطرة الآلات على مقدرات الكون.
ويتيح لنا علم النانوتكنولوجي في المستقبل تطوير علاج قادر على تسريع العمليات الطبيعية التي تتم في الجسم وتدعيمها ضد هجمات الفيروسات و الميكروبات اذ يبلغ طول خلية الدم الحمراء الواحدة نحو 7000 نانومتر وقطر جزيء الـDNA بين 2 نانومتر و 2.5 نانومتر.
من تطبيقات النانو تكنولوجي في مجال الكمبيوتر
هناك رقيقة إلكترونية جديدة مساحتها 1سم مربع ولكنها قادرة على تخزين ألف تيرا بايت (تعادل ألف مليون ميغابيت) يعني تخزين كل المعرفة البشرية المسجلة حتى الآن على هذه الشريحة و (تخزين نصف مليون أغنية أو 3500 فيلم بدقة عالية).
تطبيقات النانوتكنولوجي في مجال الفضاء
تفكر وكالة الفضاء الامريكية ناسا في استخدام أنابيب الكربون النانوية في عمل مصعد فضائي يصل الأرض بالفضاء الخارجي لرحلات المستقبل وهو عبارة عن كابل يمتد في الفضاء مصنوع من مادة كربونية قوية و صلبة بحيث يمكن للمركبات ذات القوة الكهربائية أن تسافر عليه ويقول العالم ديفيد سميثرمان “ان استخدام أنابيب الكربون النانوية لصنع المصعد الفضائي يرجع الى أن مقاومة هذه الأنابيب تفوق بمئات الأضعاف مقاومة الفولاذ.
تطبيقات النانوتكنولوجي في مجال علاج الجلطات الدموية
تسير أبحاث النانو في هذا المجال بشكل سريع نحو انتاج روبوتات نانوية يتم ارسالها الى تيار الدم بحيث تقوم بازالة الجلطات الدموية من جدار الشرايين دون عمليات او تدخل جراحي.
تطبيقات النانوتكنولوجي في مجال معالجة المياه
تستخدم مرشحات النانو في عملية التحلية وازالة الاملاح من الماء اذ أن الكثير من الاضرار التي يسببها الكلور ومواد اخرى موجودة في الماء سواء عند شربها أو الاستحمام بها وبخاصة أن التعرض للكلور أثناء الاستحمام له مخاطر أكبر من خطر شرب نفس الماء ،فعند شرب الماء يأخذ طريقه الى الجهاز الهضمي و من ثم الى الجهاز الإخراجي و في نهاية المطاف جزء منه فقط يذهب الى الدورة الدموية أما في حال الاستحمام به فالماء الساخن يفتح المسامات وبالتالي يأخذ الكلور والملوثات طريقها الى الجسم والجلد كما أن البخار يكون محملاً بالكلور مما يجعله سهل الاستنشاق وهو في نهاية المطاف بخار محمل بمواد مسرطنة مما يعني المزيد من أمراض الجهاز التنفسي لذا يستخدم لمعالجة وتحلية المياة عدة تقنيات منها الترشيح النانوي ومرشحات أنابيب الكربون النانوية .
تطبيقات النانو تكنولوجي في مجالات متعددة
◾️توفر النانوتكنولوجي طلاء للسيارات يمنع التصاق ذرات الغبار و الماء على جسم السيارة كما تم اضافة مواد النانو إلى الإطارات مماجعل لها مقاومة عالية للتلف و الاحتكاك.
◾️أيضاً أدخلت شركة لوريال L’oreal لمستحضراتها الكثير من مواد النانو مثل واقي الشمس حيث تقوم جزيئات النانو بحجب الأشعة الفوق بنفسجية ، لكن تشير بعض الأبحاث إلى أن مكونات النانو المستخدمة بشكل واسع في المواد الواقية من الشمس يمكن أن تضر بالحمض النووي للخلايا.
◾️ تم استخدام النانو تكنولوجي كطلاء أو تغليف لشاشات الاجهزة الإلكترونية لحمايتها ضد الخدش وتستخدم كتغليف للأوراق والوثائق الهامة بحيث تجعلها عازلة للماء و لا تتشربة وتمتاز بأنها منخفضة التكلفة وسهلة الاستعمال و صديقة للبيئة ومقاومة للتآكل ونمو الميكروبات.
◾️انتاج أغلفة طبية مشربة ببلورات نانوية من عنصر الفضة الذي يتميز بخاصية مقاومته للميكروبات حيث تقوم الضمادات الطبية المكسوة ببلورات الفضة النانوية بإطلاق أيونات فضية سريعة المفعول ومتواصلة الإنطلاق في الجروح لتسريع الشفاء.
◾️في عام 2001 بدأت شركة تويوتا باستخدام النانو المركب في واقي الصدامات ، الأمر الذي أدى الى تخفيف وزنه بنسبة 60% ومضاعفة مقاومته للخدش و الثقب.
◾️معدن الفضة يعد مضاداً للبكتيريا و الفطريات فهو قادر على قتل أكثر من 650 جرثومة دون أن يؤذي الجسم البشري لذا تم تزويد بعض الاجهزة الالكترونية مثل الغسالات و الثلاجات ومكيفات الهواء بتقنية سيلفر نانو القادرة على القضاء على الجراثيم و دون الحاجة لاستخدام المياه الساخنة.
◾️تعمل تقنية النانو على تقليل حجم المواد الغذائية دون تغيير المادة نفسها مثل شاي النانو الذي يؤدي الى تقليل الكوليسترول و الدهون في الدم عن طريق اجتذاب الجذور الحرة و تدميرها.
◾️تسريع نمو العظام باستخدام الانابيب النانومترية المصنعة من أوكسيد التيتانيوم والخلايا الجذعية تساعد الاشخاص الذين يتعرضون للكسور نتيجة ممارسة الرياضة او حادث ما.
◾️انتاج وسائد تومض في الظلام و أغطية سرير ذكية تقرأ درجة حرارة جسم النزيل وتقوم بتعديل كمية حرارة الجسم لتوفير الراحة له و بدأت الأمارات العربية المتحدة في تطبيقه في الغرف الفندقية.
تديمر الخلايا السرطانية عبر تقنية النانوتكنولوجي
و في بحث نشر في مجلة نيتشر العلمية البريطانية تمكن فريق بحثي بقيادة البروفيسور “رام ساسيكهاران”من قسم الهندسة الحيوية من وضع تصميم لغواصات نانوية متناهية الصغر عبارة عن قنبلة ذكية مجهزة بأسلحة طبية لتدمير الخلايا السرطانية يمكن ادخالها الى الورم السرطاني واغلاق منافذ الخروج ومن ثم افراغ حمولتها من المركبات الكيميائية القاتلة داخل الورم و من دون ايذاء لخلايا الجسم السليمة وتكون بحجم خلايا الجسم الطبيعية ويتكون غلافها الخارجي من مواد كيميائية دوائية تعمل على قفل الاوعية الدموية الصغيرة التي تغذي الاورام السرطانية وتمنع نموها فيختنق الورم نتيجة منع المصادر الضرورية لحياته ونموه من خلال الاوعية الدموية وبعد ذوبان هذه المواد المكونة للقشرة الخارجية لخلايا النانو وانتهاء مهمتها تظهر الطبقة الداخلية لهذ والمكونة من مواد كيميائية للفتك بالخلايا السرطانية المحبوسة بعد قفل منافذ الاوعية الدموية.
علاج مرض السرطان باستخدام “جزيئات الذهب النانوية”
توصل العالم البروفيسور مصطفى السيد الى امكانية علاج السرطان باستخدام مركبات الذهب النانومترية وقال انه ينتظر موافقات لتجريبه على البشر بعد أن نجح في علاج الحيوانات المصابة بالسرطانات البشرية.
فقد توصل الى ان جزيئات الذهب تساعد في اكتشاف الهلايا السرطانية وعند تسخين هذه الجزيئات يمكنها تدمير الخلايا السرطانية الخبيثة.
ويقول البروفيسور مصطفى السيد ان مادة الذهب تفقد خواصها اللاتفاعلية حينما يتم تفتيتها الى دقائق نانوية وتتحول الى مادة تفاعلية و محفزة تتفاعل مع جسم الخلية السرطانية وتحدث وميضاً داخلها بينما لا تتفاعل مع الخلية السليمة.
و تقوم مادة النانو الذهبية بامتصاص ضوء الليزر الذي يسلط عليها بعد وصولها الى الخلية المصابة و تحوله الى حرارة تذيب الخلية السرطانية.
النانوتكنولوجي في مجال الحرب
في مؤتمر حول التسليح المستقبلي عقده معهد الخدمات الملكية المتحدة للدراسات الدفاعية و صحيفة الجارديان البريطانية جاء فيه أن تقنية النانو بإمكانها تصنيع عائلات جديدة من الأسلحة المجهرية الفتاكة مثل طائرات مجهرية باستطاعتها أن تطير بقوة مستشعراتها الخاصة وتحمل عدة قذائف مجهرية قاتلة بالاضافة الى ألغام ذكية بمقدورها أن تمطر أهدافاً مختارة بالعديد من القنابل الموجهه ، يقول المسؤولين بمعهد النانو تكنولوجي إنهم يأملون في تصميم زي عسكري تتغير ألوانه للتمويه مثل الحرباء ويكون صلباً في أماكن اصابات العظم كما يستشعر المواد البيولوجية أو الكيماوية القاتلة.
النانوتكنولوجي: مخاطر و مخاوف
رغم الفوائد العلمية الجمة للنانوتكنولوجي إلا أن معارضيها يخشون من تحولها لسلاح مدمر ، فبينما تتنافس الدول لإستغلالها في العديد من مجالات الحياة يتخوف بعض العلماء و الخبراء وواضعي السياسات العلمية من أن التعمق كثيراً في هذه التقنية قد يعرض مستقبل الحضارة البشرية للخطر و خاصة مع سيطرة الآلات الدقيقة على مقدرات الكون.
قد تتحول النانوتكنولوجي الى آفات ميكانيكية مدمرة تستنسخ نفسها بنفسها أي ذاتية التكاثر و لا يمكن ايقافها و تتمثل أقوى مخاطرها في أنها قد تدمر أنابيب النانو الحمض النووي اذا ما وضعت على الجلد مثل في حال استخدام المواد الواقية من الشمس كما أن الاستجابة العالمية لهذه التحديات ليست على المستوى المطلوب.
ويتخوف العلماء من انتقال الجسيمات والمواد النانوية متناهية الصغر الى الجسم البشري وكذلك اختراقها لخلايا النبات و الحيوان مؤدية الى تأثيرات ضارة على الخلايا و تكمن خطورة الجزيئات النانوية في صغر حجمها وانتشارها السريع و هنا تكمن الخطورة خاصة اذا احتوت هذه الجزيئات على مواد سامة رسخت فيها أثناء التصنيع.
و في مجلة نيو ساينتست البريطانية أوردت مقال للباحثة إيفا أوبيردو ستر و التي حذرت من سوء استخدام أنابيب الكربون النانوية بعد أن اكتشفت أنها تصيب الأحياء بتلف في المخ حيث في تجربتها استخدمت نوعاً من الأنابيب النانوية الكربونية يسمى باكي بولز و التي يسهل اذابتها في الماء ووضعت نصف جزء منها مقابل مليون جزء من الماء ! في حوض للأحياء المائية واكتشفت بعد مرور 48 ساعة ظهور تلف كبير في أنسجة مخ الأسماك حيث كان التلف أكبر بـ 17 مرة مقارنة بالأسماك التي لم تتعرض للأنابيب النانونية الكربونية مما يعني أن استنشاق جزيئات الكربون النانوية يؤدي الى وصولها للمخ وبقاءها فيه محدثة أضراراً بالغة.
بعض التوصيات المتعلقة بمستقبل النانوتكنولوجي في عالمنا العربي
أولاً :ضرورة تأسيس شبكة عربية للنانوتكنولوجي تكون عضويتها مفتوحة لكل المهتمين و الباحثين في تطبيقات و استثمارات تكنولوجيا النانو تكون بمثابة مرصد عربي يرصد ويتابع عن كثب الأبحاث و التطبيقات الحالية و المستقبلية العربية و العالمية وتحديد أولويات و مجالات البحوث و التطبيقات المهمة لعالمنا العربي بما يخدم الاقتصادات الوطنية في البلاد.
ثانياً:ضرورة التوسع في نشر الوعي العلمي و الطلابي و المجتمعي بمجال علوم و أبحاث و تطبيقات النانوتكنولوجي من خلال عقد المزيد من المؤتمرات الندوات وورش العمل و الدورات التدريبية وتبسيط علوم و تقنيات و تطبيقات النانو من خلال الكتب العلمية ووسائل الإعلام.
ثالثاً:ضرورة تشجيع و استقطاب المستثمرين و رجال الأعمال العرب للمشاركة في الإنفاق و الاستثمار عل أبحاث النانوتكنولوجي.
رابعاً:هناك ضرورة لتعليم وتدريس تكنولوجيا النانو في جميع المراحل الدراسية في المدارس و الجامعات والاستفادة من خبرة الدول المتقدمة في هذا المجال من خلال اقامة ورش عمل يتم فيها دعوة علماء و أساتذة متخصصين في تدريس تكنولوجيا النانو في الدول المتقدمة لعرض تجاربهم أمام نظرائهم من أساتذة و معلمي الدول العربية.
خامساً:هناك ضرورة للانتباه واتخاذ عناية خاصة للأخطار و الإنعكاسات التي يمكن أن تنتج عن أبحاث و تطبيقات تقنية النانوتكنولجي على صحة الإنسان و البيئة فهناك مخاوف و تحذيرات عالمية حالياً من بعض أبحاث وتطبيقات هذه التقنية.