ماذا تعرف عن تكنولوجيا النانو؟

أنبوب نانوي لكاربون الدوار


التقنية النانوية (Nanotechnology) أو تقنية المنمنمات: هي دراسة ابتكار تقنيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر. وعادة ما تتعامل التقنية النانوية مع قياسات بين 0.1 إلى 100 نانومتر. وهي تتعامل مع أي ظواهر أو بُنى على المستوى النانوي، ومن أهم هذه البنى الأنابيب النانوية الكربونية.

وتعد العلوم النانوية والتقانة النانوية إحدى امتدادات علوم المواد واتصالات هذه العلوم مع الفيزياء، والهندسة الميكانيكية والهندسة الحيوية، والهندسة الكيميائية تشكل تفرعات واختصاصات فرعية متعددة ضمن هذه العلوم.

و تعرّف التقنية النانوية بأنها "تطبيق علمي يتولى إنتاج الأشياء عبر تجميعها من مكوناتها الأساسية، مثل الذرة والجزيء". وما دامت كل المواد المكونة من ذرات مرتصفة وفق تركيب معين، فإننا نستطيع أن نأخذ أي ذرة ونرصفها إلى جانب أخرى بطريقة مختلفة عما هي عليه في الأصل، وهكذا نستطيع صنع كل شيء ومن أي شيء تقريبًا. وتكمن صعوبة التقنية النانوية في مدى إمكانية السيطرة على الذرات بعد تجزيء المواد المتكونة منها، كما أن صعوبة التوصل إلى قياس دقيق عند الوصول إلى مستوى الذرة يعد اعتراضًا آخر يواجه هذا العلم الجديد الناشئ.

تعاريف مهمة :

مقياس النانو: يشمل الأبعاد التي يبلغ طولها نانومترا واحداً إلى غاية الـ100 نانومتر.
علم النانو: هو دراسة المبادئ الأساسية للجزيئات والمركبات التي لا يتجاوز قياسه الـ100 نانومتر.
تقنية النانو: هو تطبيق لهذه العلوم وهندستها لإنتاج مخترعات مفيدة.
أهمية تقنية النانو:

الأمر الفريد في مقياس النانو أو الـ”Nano Scale” هو أن معظم الخصائص الأساسية للمواد والآلات كالتوصيلية والصلابة ودرجة الانصهار تعتمد على الحجم بشكل لا مثيل له في أي مقياس آخر أكبر من النانو.

تخيــــــل:

فلنتخيل شيئًا في متناول أيدينا؛ على سبيل المثال مكعب طول ضلعه متر واحد ولنقطعه بأداة ما طولاً وعرضًا وارتفاعًا؛ سيكون لدينا ثمانية مكعبات طول ضلع الواحد منها 50 سنتيمترًًا، وبمقارنة هذه المكعبات بالمكعب الأصلي نجد أنها ستحمل جميع خصائصه كاللون الأصفر اللامع و النعومة وجودة التوصيل ودرجة الانصهار وغيرها من الخصائص ماعدا القيمة النقدية بالطبع، ثم سنقوم بقطع واحد من هذه المكعبات إلى ثمانية مكعبات أخرى، و سيصبح طول ضلع الواحد منها 25 سنتيمترًا وستحمل نفس الخصائص بالطبع، و سنقوم بتكرار هذه العملية عدة مرات وسيصغر المقياس في كل مرة من السنتيمتر إلى المليمتر وصولاً إلى المايكرومتر, وبالاستعانة بمكبر مجهري وأداة قطع دقيقة سنجد أن الخواص ستبقى كما هي عليه وهذا واقع مجرب في الحياة العملية, فخصائص المادة على مقياس المايكرومتر فأكبر لا تعتمد على الحجم. عندما نستمر بالقطع سنصل إلى ما أسميناه سابقًا مقياس النانو، عند هذا الحجم ستتغير جميع خصائص المادة كليًا بما فيها اللون والخصائص الكيميائية؛ وسبب هذا التغير يعود إلى طبيعة التفاعلات بين الذرات المكونة لعنصر الذهب، ففي الحجم الكبير من الذهب لا توجد هذه التفاعلات في الغالب, ونستنتج من ذلك أن الذهب ذا الحجم النانوي سيقوم بعمل مغاير عن الذهب ذي الحجم الكبير!

تحديات تواجه النانو:

إن مصنعي الشرائح قلقون بشأن ما سيحدث عندما تبدأ مصانعهم بتصنيع شرائح تحمل خصائص نانوية. ليس بسبب ازدياد التكلفة الهائل فحسب، بل لأن خصائص المادة على مقياس النانو تتغير مع الحجم، ولا يوجد هناك سبب محدد يجعلنا نصدق أن الشرائح ستعمل كما هو مطلوب منها، إلا إذا تم اعتماد طرق جديدة ثورية لتصميم الشرائح المتكاملة. في العام 2010 سوف تصبح جميع المبادئ الأساسية في صناعة الشرائح قابلة للتغيير و إعادة النظر فيها بمجرد أن نبدأ بالانتقال إلى الشرائح النانوية منذ أن وضع مور قانونيه، إن إعادة تصميم و صناعة الشرائح لن تحتاج إلى التطوير فحسب؛ بل ستحتاج إلى ثورة تتغير معها المفاهيم والتطلعات. هذه المعضلات استرعت انتباه عدد من كبرى الشركات و جعلتهم يبدؤون بإعادة حساباتهم وتسابقهم لحجز موقع استراتيجي في مستقبل الشرائح النانوية.