موقع د.محمد عنتر

الاكاديمية العربية للعلوم المالية والمصرفية
جمهورية مصر العربية

نبذة عن تقنية النانو
Nano Technology

اعداد:

أمانى السيد أحمد الشيخ
محمد عبدالفتاح شعراوى

تحت اشراف الاستاذ الدكتور/ محمد عنتر أحمد
رئيس قسم ادارة الاعمال
بالاكاديمية العربية للعلوم المالية والمصرفية

الفهرس:

الموضوعات الصفحة

المقدمة 3 – 5
الفصل الاول:
تقنية النانو
Nano Technology 6 – 14
الفصل الثانى:
مميزات تقنية النانو تكنولوجى
Advantages of the Nano Technology 15 - 20
الفصل الثالث:
حقول العلم والتقنيات المستقبلية
The Future of the Nano Technology 21 – 30
الفصل الرابع:
نبذة تاريخية وتحديات النانو تكنولوجى
A brief and the Challenges of the Nano Technology 31 – 38
مراجع البحث 39

المقدمة

نانوتكنولوجي كثيرا ما سمعنا عن النانو تكنولوجي ذلك العلم الذي قد ينقذ أو يفني البشرية وقد أحببنا فى هذا البحث أن اطلع كل من لا يعرفه ما هو النانو تكنولوجي.

النانوتكنولوجي مصطلح ظهر في عام 2004. تكنولوجيا تصنيع ادوات ومكائن حجمها جزء من مليون جزء من الميلليمتر! الذرات هي العناصر الاولية التي تكون الاشياء في الطبيعة و هي العناصر الاولية في هذه التقنية.

هل تتخيل حجم خلية في جسم انسان؟ ما هي العمليات المعقدة التي تقوم بها؟ لن يكون عسيرا على حضارة اليوم تصنيع النانو خلال هذه العشر سنوات. تكنولوجيا تغزو جميع المجالات لتصنع ما لا تراه العين المجردة. تتركب هذه الذرات بسبب التجاذب او بسبب تكامل اشكالها في عملية تركيبية. سيحتاج العلماء لصنع الات مجمعة للذرات والات تصنع هذه المجمِّعات.

سيتمكن الانسان من اعادة صناعة المجوهرات، الماء، الطعام، الادوات الاستكشافية التي تحبر في جسم الانسان وتحارب خلايا السرطان وتستأصلها وتلاحق الفيروسات وتقوم بعمليات معقدة طبية وعلاجية وتجميلية وتصويرية دون الحاجة الى الجراحة والمناظير وقد لا تنتهي من تخمين ما يمكن ان يحدث!


ادوات لا تنتج التلوث ولا تحتاج كثير من المساحة و لكن تحتاج الى كوادر جديدة للتعامل مع اجسام النانو واجهزة دقيقة حتما ستغير وجه عالم اليوم.


ما معنى كلمة نانو ؟
النانو : تطلق كلمة نانو باللغة الإنجليزية على كل ما هو ضئيل الحجم دقيق الجسم.

النانومتر: هو أدق وحدة قياس مترية معروفة حتى الآن.

 ويبلغ طوله واحد من بليون من المتر.
 يعادل عشرة أضعاف وحدة القياس الذري المعروفة بالأنغستروم.
 و حجم النانو أصغر بحوالي 80000 مرة من قطر الشعرة.

الأجيال الإلكترونية التي سبقت تقنية النانو:


1/ الجيل الأول الذي استخدم المصباح الإلكتروني (Lamp) بما فيه التلفزيون .
2/ الجيل الثاني الذي استخدم جهاز الترانزيستور .
3/ الجيل الثالث من الإلكترونيات الذي استخدم الدارات التكاملية (IC) وهي عبارة عن قطعة صغيرة جداً قامت باختزال حجم العديد من الأجهزة بل رفعت من كفاءتها وعددت من وظائفها.
4/ وجاء الجيل الرابع باستخدام المعالجات الصغيرة Microprocessor الذي أحدث ثورة هائلة في مجال الإلكترونيات بإنتاج الحاسبات الشخصية والرقائق الكومبيوترية السيليكونية التي أحدثت تقدماً في العديد من المجالات العلمية والصناعية.

فماذا عن الجيل الخامس ؟

وهو ما صار يعرف باسم النانو تكنولوجي ؟


الفصل الاول

تقنية النانو

Nano Technology



ما هي نانوتكنولوجي؟

يشتق مصطلح "نانوتكنولوجي" من النانومتر، وهو مقياس مقداره واحد من الف من مليون من المتر، اي واحد على بليون من المتر، او واحد من مليون من المليمتر. ويمثل ذلك واحداً على ثمانين الفاً من قطر... شعرة واحدة!

من الواضح انه مقدار شديد الصغر. اى انه المقياس الذي يستخدمه العلماء عند قياس الذرة والالكترونات التي تدور حول نواة الذرة وما الى ذلك. ترجع اول افكار Nanotechnology الى عالم الرياضيات
الاميركي فون نييمان، الحائز جائزة نوبل (1959). ولشرح الفكرة، يعطي نييمان المثال التالي:

يرسل عالم الى زميله دبوساً كتب على رأسه جملة "ما رأيك بهذا، هل تستطيع تقليده"؟ فيرد الزميل الدبوس بعد ان يكتب على نقطة في تلك الجملة عبارة "حسناً، ما رأيك انت بهذا"؟

في عام 1986، وضع عالم الرياضيات الاميركي اريك دريكسلر، المؤسس الفعلي لهذا العلم، كتاباً اسمه "محركات التكوين"، بسَّط فيه الافكار الاساس لعلم نانوتكنولوجي. وعرض فيه ايضاً المخاطر الكبرى المرافقة له. تتمثل الفكرة الاساس في الكتاب بان الكون كله مكون من ذرات وجزيئيات Atoms & Molecules، وأن لا بد من نشوء تكنولوجيا للسيطرة على هذه المكونات الاساس. واذا عرفنا تركيب المواد، يمكن صناعة اي مادة، او اي شيء، بواسطة رصف مكوناتها الذرية ورصها الواحدة الى جانب الاخرى مثلاً، المعروف ان الماس مكون من ذرات الفحم وجزيئياته. ونظرياً، يمكن تفكيك الفحم، ثم اعادة رص مكوناته الذرية لصناعة الماس.

يعتبر البورسلان مادة مهمة، ولكنها هشَّة. سبب هشاشتها ان الفراغ بين جزيئياتها، وهي من الرمل، كبير نسبياً، ما يقلل من تماسكها. يمكن اخذ اي بورسلان، مثل الصحون، وتفكيكه الى مكوناته الذرية الاصغر، ثم اعادة رصف هذه المكونات بصورة متماسكة جداً.

النتيجة؟

بورسلان اقوى من الحديد، يمكن استعماله في صنع سيارات خفيفة الوزن لا تحتاج الى كثير من الوقود. يتشارك البترول، مثلاً، في تركيبه مع الكثير من المواد العضوية. يمكن تركيب البترول،انطلاقاً من اي نفايات عضوية، بعد تفكيكها الى مكوناتها الذرية ثم اعادة تجميعها لتصنع بترولاً! الحال ان الاحتمالات لا متناهية. يمكن صناعة التيتانيوم، المعدن الاشد صلابة على الارض الذي تصنع منه مركبات الفضاء، انطلاقاً من اي خردة معدنية. انه انقلاب جذري العلاقة بين الصناعة والمواد الاولية، بل ومجمل نظام التبادل الاقتصادي العالمي. الرواصف تبيد البشرية! اذاً في كل صناعة نانوتكنولوجي، هناك ضرورة للسيطرة على الذرة الواحدة والجزيء الواحد. كيف يمكن ذلك؟ انها الرواصف Assembler، ذلك هو الحلم الكبير لدريكسلر.

ماهو الراصف؟ هو انسان آلي (روبوت (Robot متناهي الصغر، لا يرى بالعين المجردة، ولا يزيد حجمه عن حجم الفيروس او البكتيريا. يملك الراصف "ايدي" تمكنه من الامساك بالذرة او الجزيء، ما يعطيه القدرة على تفكيك اي مادة الى مكوناتها الذرية الاصغر. وكذلك يقدر على رصف الذرات الواحدة قرب الاخرى، لصناعة كل شيء انطلاقاً من اي شيء تقريباً. ومثل كل روبوت، فانه مزود بعقل الكتروني، اي كومبيوتر، يدير كل اعماله. ويتحكم البشر بالرواصف عبر تحكمهم بالكومبيوترات التي تدير الرواصف وبرامجها. يمكن تخيّل راصف طبي بحجم فيروس. انه مبرمج لملاحقة البكتيريا التي تسبب امراضاً في الانسان. يمكن حقن مجموعة من تلك الرواصف في دم مريض مهدد بالتهاب عجز الطب عن علاجه. بعدها، تلاحق الرواصف البكتيريا وتمزقها، ما يخلص المريض من شبح الموت. هكذا يشرح دريكسلر عمل رواصف النانوتكنولوجي في كتابه المذكور آنفاً. هاك روبوت نانوي يسبح في دم الانسان ويقاتل البكتيري.


يمكن هذه الرواصف ان تُبَرْمَج لتمسك بذرات معدنية لصنع مركبات فضاء بحجم الظفر. تلك المركبات مزودة بكومبيوترات واجهزة اتصال مع الارض. ولانها مركبات فائقة الصغر، يمكن ان تستعمل اي مصدر للطاقة في الفضاء الخارجي، مثل الضوء او حتى الذبذبات الصوتية، للانطلاق الى مجرات لا يحلم الانسان بالوصول اليها. وينطبق الوصف نفسه على صنع غواصات تقدر على مسح قيعان محيطات الكرة الارضية. وهكذا دواليك. واضح ان الامريتطلب اعداداً كبيرة من الرواصف. يتمثل الحل في صناعتها، او حتى تكليف الرواصف نفسها بصنعها، اي اعطاء الرواصف القدرة على "استنساخ" نفسها بنفسها. كأنها انسال لنوع جديد سيولد على الارض بفضل علم نانوتكنولوجي. هل اصبح ثقب الاوزون مهدداً للارض؟ لنرسل اليه الرواصف لاصلاحه. لكن ماذا لو حدث خلل ما لعمل الرواصف او بالاحرى كومبيوتراتها؟ عندها بدل اصلاح ثقب الاوزون ربما زادت الرواصف في خرابه. ربما ازالت كل درع الاوزون الذي يقي الارض من تدفق الاشعاعات المميتة. ما الذي يحدث عندها؟ في رفة عين، يفنى كل ذي حياة على وجه الارض، وتنتهي حضارة الانسان كلها! هذا ما يحذر منه دريكسلر في كتابه. ذلك احد المخاطر التي تؤرق دوماً بيل جوي. هل يمكن درء هذا الخطر؟ الجواب رهن المستقبل.
بعبارة وتوضيح اكثر وابسط

يعني مصطلح نانو الجزء من المليار ؛ فالنانومتر هو واحد على المليار من المتر, وأصغر الأشياء التي يمكن للإنسان رؤيتها بالعين المجردة يبلغ عرضها حوالي 10,000 نانو متر ، وعندما تصطف عشر ذرات من الهيدروجين فإن طولها يبلغ نانو مترا واحدا فياله من شيئ دقيق للغاية.

مقياس النانو:

الأمر الفريد في مقياس النانو أو الـ”Nano Scale” هو أن معظم الخصائص الأساسية للمواد و الآلات كالتوصيلية والصلابة ودرجة الانصهار تعتمد على الحجم (size dependant) بشكل لا مثيل له في أي مقياس آخر أكبر من النانو ، فعلى سبيل المثال السلك أو الموصل النانوي الحجم لا يتبع بالضرورة قانون أوم الذي تربط معادلته التيار والجهد والمقاومة !,فهو يعتمد على مبدأ تدفق الالكترونات في السلك كما تتدفق المياه في النهر ؛ فالالكترونات لا تستطيع المرور عبر سلك يبلغ عرضه ذرة واحدة بأن تمر عبره الكترونا بعد الآخر. إن أخذ مقياس الحجم بالاعتبار بالاضافة إلى المبادئ الأساسية للكيمياء والفيزياء والكهرباء هو المفتاح إلى فهم علم النانو الواسع.

فلنتخيل شيئا في متناول أيدينا ؛ على سبيل المثال مكعب طول ضلعه متر واحد ولنقطعه بأداة ما طولا وعرضا وارتفاعا ؛سيكون لدينا ثمانية مكعبات طول ضلع الواحد منها 50 سنتيمترا ، 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 سنتيمترا وستحمل نفس الخصائص بالطبع ، و سنقوم بتكرار هذه العملية عدة مرات وسيصغر المقياس في كل مرة من السنتيمتر إلى المليمتر وصولا إلى المايكرومتر, وبالاستعانة بمكبر مجهري وأداةقطع دقيقة سنجد أن الخواص ستبقى كما هي عليه وهذا واقع مجرب في الحياة العملية, فخصائص المادة على مقياس المايكرومتر فأكبر لاتعتمد على الحجم ((Not size dependant

عندما نستمر بالقطع سنصل إلى ما أسميناه سابقا مقياس النانو ، عند هذا الحجم ستتغير جميع خصائص المادة كلياً بم فيها اللون والخصائص الكيميائية ؛ وسبب هذا التغير يعود إلى طبيعة التفاعلات بين الذرات المكونة لعنصر معين ، ففي الحجم الكبير من الذهب مثلا لا توجد هذه التفاعلات في الغالب, ونستنتج من ذلك أن الذهب ذا الحجم النانوي سيقوم بعمل مغاير عن الذهب ذي الحجم الكبيرتطبيقات النانو تكنولوجي
يمكن من خلال تقنية النانو تكنولوجي صنع سفينة فضائية في حجم الذرة يمكنها الإبحار في جسد الإنسان لإجراء عملية جراحية والخروج من دون جراحة ، كما تستطيع الدخول في صناعات الموجات الكهرومغناطيسية التي تتمكن بمجرد تلامسها بالجسم على اخفائه مثل الطائرة أو السيارة ومن ثم لا يراها الرادار ويعلن اختفاءها . كما تتمكن من صنع سيارة في حجم الحشرة وطائرة في حجم البعوضة وزجاج طارد للأتربة وغير موصل للحرارة وأيضا صناعة الأقمشة التي لا يخترقها الماء بالرغم من سهولة خروج العرق منها.

تقنية النانو:

*تعني هذه العبارة حرفياً تقنيات تصنع على مقياس النانو متر.
* إنها تقنية المواد المتناهية في الصغر أو التكنولوجيا المهجرية الدقيقة أو تكنولوجيا المنمنمات.
* وعند المستوى الدقيق للنانو نجد أن الخواص الطبيعية والكيميائية والبيولوجية تختلف جوهرياً وغالبا بشكل غير متوقع عن تلك المواد الكبيرة الموازية لها.
* يقول إدون توماس (بروفيسور متخصص في النانو): النانو علم مستقل ويقع في الأهمية في موضع مواز للكهرباء والترانزيستور والانترنت والمضادات الحيوية.



الفصل الثانى

مميزات تقنية النانو تكنولوجى

Advantages of the Nano Technology


تتميز هذه التقنية بأن الشيء المصنوع منها أصغر وأرخص وأخف وأسرع

• مثلا أنابيب الكربون النانوية أقوى 100مرة من الفولاذ وأخف ست مرات منها.
• فلو تفحصنا البطاقات المستخدمة في الحواسيب المحمولة لوجدت أنها مضغوطة إلى درجة كبيرة، فالبطاقة التي لا يزيد سمكها على بضعة ملليمترات، تتكون في الحقيقة من خمس رقاقات مضغوطة مع بعضها.
• كما أننا لو تفحصنا الكبلات والمكثفات التي كان وزنها يقدر بالكيلوجرام، لوجدنا أن وزنها لا يتجاوز أجزاء الميللي جرام. فقد تضاءل الحجم، وتضاعفت القدرة وكل ذلك بفضل اختزال سُمك الكابلات وضغط حجم المكثفات والدارات، مما قصّر المسافات، التي تقطعها الإلكترونات، وأكسب الحواسيب سرعة أكبر في تنفيذ العمليات.

الاستفادة الطبية من تقنية النانو
تعد التطبيقات الطبية لتكنولوجيا المنمنمات من أهم التطبيقات الواعدة على الإطلاق

o فمن المحتمل الحصول على مركبات نانوية تدخل إلى جسم الإنسان وترصد مواقع الأمراض وتحقن الأدوية وترمم الأنسجة.
o كما يمكن لهذه المركبات الذكية أن تحقن الأنسولين داخل الخلايا .
o أوتدخل إلى الخلايا السرطانية لتفجرها من الداخل و تدعى عندئذ بالقنابل المنمنمة.
o أما أجهزة الاستشعار النانوية فباستطاعتها أن تزرع في الدماغ لتمكن المصاب بالشلل الرباعي من السير.
o كما تم الحصول على طاقم أسنان سيليكوني لايزيد حجمه عن حجم الخلية يستطيع ابتلاع الكريات الحمراء وقضمها ثم إطلاقها مجدداً إلى الدم، ويمكن لطاقم الأسنان هذا أن يساعد على إدخال الأدوية أو الجينات إلى داخل الخلايا.
o ويتوقع المراقبون أن تؤدي هذه التكنولوجيا الجديدة إلى ثورة غير مسبوقة للتصدي للكائنات الدقيقة حيث يعتمد النانو بيوتكس (البديل الجديد للأنتبيوتيك)على الثقب الميكانيكي للخلايا الممرضة (الجراثيم أو الفيروسات) لقتلها.
o ويتوقع العلماء أن تنجح هذه التقنية النانوية في القضاء على الفطريات.
o وفي الطريق حاليا أجهزة إلكترونية تأمر الخلايا بإفراز هرمونات محدودة عندما يحتاجها جسم الإنسان.
o ومولدات للكهرباء ومحركات تجمع نفسها داخل الخلية، وتستغل مصادر الطاقة الخاصة بالخلية لاستعمالها.

نجحت (تيجال ديساي) من جامعة (إلينوي) الأمريكية في تطوير جهاز مهندس بالتقنية النانوية يزرع في الجسم، بحيث يغني الأشخاص المصابين بالسكري عن استخدام حقن الأنسولين، وقد مضت عدة أسابيع على الفئران المصابة بالسكري ولديها هذا الجهاز مزروعاً في أجسادها من دون أن تحتاج إلى حقن الأنسولين، أو تبدي أي مظاهر تدل على رفض الجهاز المزروع.


النانو بيوتكس أحدث بديل للمضاد الحيوي

• النانو بيوتكس:هو ببتيد حلقي ذاتي التجمع ، ومُخَلّق صناعيا، من الممكن له أن يتجمع على هيئة أنابيب نانوتوب (Nanotubes) أو دبابيس نانوية متناهية في الصغر، لتقوم بثقب جدران البكتريا المعدية الفتاكة المقاومة للمضادات الحيوية.
• وعلى هذا نرى أن مبدأ النانوبيوتكس و النانوتوب يختلف تماماً عن طريقة عمل المضادات لحيوية والمطهرات وبذلك يصعب على هذه الكائنات أن تطور مناعة ذاتية أو مقاومة
• تحقق أول نجاح مهم في هذا المجال في شهر أكتوبر (2001م) عندما صمم (ريزا غاديري) وفريق من العلماء الآخرين بيبتيد تخليقي ووجد العلماء أن هذا النوع من البيبتيد يتخلل غشاء الخلايا البكتيرية، ويحدث به ثقوبا كثيرة تؤدي لقتلها.
• ويعتبر هذا النوع الجديد من الأدوية الذكية بديلا غير مسبوق للمضادات الحيوية، ويساعد على حل مشكلة مقاومة هذه الأنواع البكتيرية للأدوية، فمن المعروف أن الجراثيم تنشط المقاومة للأدوية؛ بسبب إفراط المرضى في استخدام المضادات الحيوية .
• يتوقع أن تبدأ مثل هذه التجارب السريرية على البشر بعد حوالي 2 – 3سنوات من الآن ونجاح هذه الطريقة يوفر وبحسب منظمة الصحة العالمية مبلغ عشرة بلايين دولار سنوياّ وهي تكلفة معالجة الإصابات الناجمة عن العدوى بالبكتريا المقاومة للمضادات الحيوية.
• يعد هذا النوع الجديد من الأدوية التي تعرف حاليا بالنانو بيوتكسNanobiotics ) ) من باكورة الإنتاج الطبي لأحد أهم حقول العلم والتقنيات المستقبلية.





الفصل الثالث

حقول العلم والتقنيات المستقبلية




أولا: فى المجالات الطبية
قنابل نانوية لتفجير الخلايا السرطانية


الوسائل الدقيقة المصنوعة بالتقنية النانوية تهدف إلى:

1/ توصيل الأدوية المضادة للسرطان إلى الخلايا السرطانية.
2/ القدرة على وضع كميات كبيرة من العناصر الكيميائية العلاجية أو الجينات العلاجية داخل الخلايا السرطانية مع تجنب الخلايا السليمة .
3/ وسوف يعمل ذلك بشكل كبير من تخفيض أو التخلص من المضاعفات الجانبية السلبية التي تصاحب معظم طرق العلاج الحالية للسرطان.
4/ الكشف عن السرطان في مراحله المبكرة وتحديد موقعه في الجسم .
• استخدم العلماء بقيادة ديفيد شينبيرج التقنية النانوية في إنتاج القنابل المنمنمة، ومن ثَم استخدامها في قتل الخلايا السرطانية في فئران المختبر.
• طور علماء من مركز السرطان (ميموريان كيتيرنج) الأمريكي قنابل مجهريه ذكية تخترق الخلايا السرطانية، وتفجرها من الداخل.
• استطاعت الفئران المصابة بالسرطان أن تعيش 300 يوم بعد هذا العلاج، في حين لم تعِش الفئران التي لم تتلقَّ العلاج أكثر من 43 يوماً.
• وتم تجريب الطريقة على خلايا مستنبَتة مخبريا من مختلف الأنواع السرطانية التي تصيب الإنسان، مثل الأورام السرطانية في الثدي والبروستاتة وسرطان الدم.
• ستجرَّب الطريقة أولا في مكافحة سرطان الدم بعد أن تأكد العلماء أن التجارب على الفئران سارت دون ظهور أعراض جانبية.


ثانيا الاستفادة العسكرية من التقنية النانوية


من شركات الكيماويات التي تدرس مجال التقنية النانوية شركة (دوبونت) التي يحاول علماؤها صناعة ألياف توصل الكهرباء ويمكنها تغيير شكلها من المستدير إلى المثلث والمربع. وتهدف (دوبونت) استخدام هذه الألياف في الثياب التي تغير لونها وحجمها وفقا لطلب المرتدي.
وتصنع نفس الشركة الآنفة الذكر زيتاً لسلاح الجو الأمريكي يمكنه تحمل حرارة تصل إلى 500 درجة فهرنهايت، أي حوالي 100 درجة أعلى من الزيوت الحالية من دون الاحتراق أو الانحلال.
وتقوم شركة (ترايتون) بتطوير تغليف بلاستيكي مقاوم للخدش لخوذات الطيارين في البحرية الأمريكية، وقد يُستخدم هذا التغليف بعدسات النظارات العادية قريبا.


يتنافس كل من الجيش الأمريكي ووكالة ناسا على العمل ضمن هذا المجال فيأملون في الحصول على الملابس التي يمكنها:
@ تصغير نفسها حتى تكون بمقاس مرتديها.
@ أو يمكنها أن تتصلب عند الخطر لتصبح مقاومة للرصاص واللهب .
@ أو تغير من لونها للتمويه أوالتخفي.



ثالثا: الاستفادة الصناعية من التقنية النانوية:



الباحثون في علم المواد يستخدمون تقنية النانو لتغيير خواص البلاستيك والزيوت والأنسجة لتصبح مقاومة للحرارة وزيادة قوتها ومرونتها.
وتقوم حالياً شركة (هايبرد بلاستيك) أي البلاستيك المهجن، بإضافة مواد مصنعة عن طريق التقنية النانوية لمواد مثل مزيتات المحركات النفاثة وألواح الدوائر الكهربائية في القوارب وأحواض السباحة. وتعتبر هذه الجسيمات الدقيقة التي تبيعها الشركة صغيرة جداً لدرجة أن قطر أكبر جسيم يقدر بحوالي 3 نانومتر.
وهياكل الصواريخ المصنوعة من البلاستيك المهجن المحتوي على هذه الجسيمات تتحمل برد الفضاء القاسي وحرارة الاحتكاك عند العودة للأرض وتعتبر أرخص وأسرع من الهياكل المعدنية.
وتختبر (ناسا) أنواعاً جديدة من البلاستيك الذي يحتوي على هذه الجسيمات على هيكل محطة الفضاء الدولية.
وتختبره أيضا القوات العسكرية وشركات الطيران لاستخدامه كبديل للهياكل المعدنية على الطائرات والصواريخ والأقمار الصناعية.
كما تقوم شركة (نانوفيز تكنولوجيز) ببيع جسيمات دقيقة مثل أكسيد الزنك مصنعة عن طريق استخدام التقنية النانوية لصانعي شتى المنتجات من التغليف الصناعي إلى مستحضرات التجميل.



رابعا الاستفادة فى المجالات التكنولوجية:

تكنولوجية IBM للتصغير تهدف أبحاث شركة IBM في مجال تكنولوجية التصغير إلى تصميم مكونات وهياكل ذرية جديدة على المستوى الجزيئي لتحسين تكنولوجيات المعلومات، بالإضافة إلى اكتشاف وفهم أساسها العلمي. ومن خلال ريادة تطوير تكنولوجية التصغير أو النانو، استطاع علماء شركة IBM وضع دراسات لهذه التكنولوجيات على مستوى النانو أو التكنولوجية القزمية. وعلى وجه التحديد، فإن الأنابيب الكربونية المصغرة ومسبار الفحص الذي تم إنتاجه من ميكروسكوب الطاقة الذرية يقدم وعداً بتمكين تحسين الدوائر ووسائل تخزين البيانات. ويؤدي البحث في جزيئات النانو إلى تطبيقات في الطب الطبيعي بالإضافة إلى التخزين على القرص الصلب للكمبيوتر.

ومما يذكر أن الأبحاث في مجال تخزين المعلومات بواسطة تكنولوجية النانو الميكانيكية، مثل مشروع شركة IBM الذي يطلق عليه MILLIPEDE سوف تستمر في زيادة احتمالات زيادة كثافة التخزين الهوائي
هل تعلم؟
 أنه بواسطة تقنية النانو يمكن السيطرة على الذرة الواحدة وتحريكها بحرية وسهولة.
 أن أمريكا وإسرائيل من أشد المهتمين بهذه التقنية للأسف .
 أن في الولايات المتحدة 40000عالم أميركي لديهم القدرة على العمل في هذا المجال.
 أعلن الملك عبدالله بن عبد العزيز عن بدء مشروع إنشاء جامعة للعلوم والتقنية في جدة بتكلفة 10 آلاف مليون ريال وستكون الابحاث الدقيقة (النانو) من أحد تخصصاتها.
 مشاركة النادي العلمي السعودي في فعاليات أول ندوة علمية عن تطوير تقنيات علم النانو في المملكة العربية السعودية.
 أنه يتم إنشاء مركز تقنيات النانو في جامعة الملك عبد العزيز.
 وصل تمويل اليابان لدعم بحوث النانو تكنولوجي إلى بليون دولار.
 المملكة العربية السعودية ستصرف نحو 6 مليارات ريال خلال السنوات الست القادمة على هذه التقنيات.
 تقدر الميزانية الأميركية المقدمة لهذا العلم بتريليون دولار حتى عام 2015م.
 خصصت تايوان 1,6 بليون دولار للإنفاق خلال السنوات الخمس القادمة على أبحاث النانو تكنولوجي.
 خصصت الهند 20 مليون دولار لأبحاث النانو تكنولوجي في الأعوام من 2004م إلى 2009م.
 من المقرر أن يتضاعف إنتاج تايوان من المنتجات التي تستخدم التكنولوجيا الدقيقة بحلول عام 2008م لكي تصل إلى 10 بلايين دولار.






الفصل الرابع
نبذة تاريخية
والتحديات التى تواجه النانو تكنولوجى

• منذ الآلاف السنين قصد البشر استخدام النانو تكنولوجي . فعلى سبيل المثال أستخدم في صناعة الصلب والمطاط والفلكنه. كلها تمت اعتمادا على خصائص عشوائيا تشكيل المجموعات الذرية نانوميترز مجرد حجمها ،وتميز عن الكيمياء في أنها لا تعتمد على الممتلكات الفردية الجزيئات. لكن وضع مجموعة من المفاهيم الآن تحت مصطلح التكنولوجيا النانوية أبطأ. الأولى إلى بعض المفاهيم المميزة في النانو تكنولوجيا (تسبيق لكن استخدام هذا الاسم) في عام 1867 كاتب جيمس ماكسويل عندما اقترحت فكرة تجربة صغيرة كيان يعرف ماكسويل للشيطان من معالجة الجزيئات الفردية . في عام 1920 ، كان ارفنغ لانجميور وكاثرين بلودغيت إدخال مفهوم نظام مونولايير، طبقة سميكة من جزيء المادة. لانجميور حصل على جائزة نوبل في الكيمياء لعمله .
• النظرية الأصول موضوع النانو مرة أخرى تطرقت “هناك الكثير من الغرفة في القاع” كلام قدمها الفيزيائي ريتشارد ففينمان في المجتمع الامريكى المادي معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في اجتماع عام 1959. فينمان وصف العملية التي القدرة على التعامل مع الذرات والجزيئات الفردية قد توضع باستخدام مجموعة من الأدوات الدقيقة لبناء وتشغيل مجموعة أخرى اصغر نسبيا ، حتى على الحاجة إلى وضع جدول. في غضون ذلك ، لاحظ أن حجم القضايا الناشئه عن تغيير حجم مختلف الظواهر الفيزيائية : خطورة أن تصبح اقل أهمية ، وتوتر السطح فان در والس أن يجذب أكثر أهمية وما هذه الفكرة الأساسية تبدو ممكنة ، واسى مجلس يعزز التوازي مع إنتاج كمية مفيدة من المنتجات النهائية. غوردن مور عام 1965 إن ترانزستورات سيليكون كان يجري عملية مستمرة من انخفاض مستوى ، فالملاحظة التي دونت فيما بعد عن قانون مور. منذ ملاحظته المرور الأدنى سمة الأحجام من 10 إلى 65 ميكرومترات المدى في نيو مكسيكو عام 2007. الحد الأدنى مما هو سمة تقريبا 180 ذرات السليكون طويلة مصطلح “التكنولوجيا النانويه” لأول مرة تعرف من العلوم ، جامعة طوكيو نوريو بوينكه في 1974 ورقة (ن بوينكه ، “على المفهوم الأساسي للتكنولوجيا نانو’ ، ‘” اليابان الجزء الثاني من المجتمع دقة الهندسة 1974). ما يلي : “‘ نانو التكنولوجيا بشكل رئيسي من تجهيز والفصل الدمج ، والتشويه من مواد ذرة أو جزيء واحد. ” ومنذ ذلك الوقت تعريف النانو عامة تشمل صاعد في حجمها وتشمل الملامح الكبيرة 100 نانو متر. كما أن فكرة عرض هياكل النانو يشمل الجوانب الكميه الميكانيكية ، مثل كمية نقاط ، وقد ألقيت في التعريف. أيضا في عام 1974 عملية ترسيب طبقة الذرية لإيداع موحدة الاغشيه الرقيقة طبقة من ذرية في وقت واحد ، وكان النمو المسجلة الدكتور تومو سونتولا وزملاء العمل في فنلندا. في الثمانينات نانوتيكولوغي فكرة الحتمية وبدلا من العشوائية ، معالجة كل الذرات والجزيئات هو مفهوم استكشاف عمق كاف من الدكتور اريك دريكسلر ، من الترويج التكنولوجي أهمية نانو النطاق الظواهر والأدوات خلال الخطب والكتب محركات الإبداع : خلال عصر تكنولوجيا النانو ونانوسيستيمس : آلات التصنيع الجزيئي والحساب (ISBN 0-471-57518-6). رؤية دريكسلر النانو وغالبا ما تسمى “النانو الجزيئي” (الأمهات) او “التصنيع الجزيئي” ، ودريكسلر في نقطة واحدة اقترح مصطلح “زيتاتيش” التي شاعت أبدا.
• تجريبي التقدم النانو ونانوسكينس حصلت زيادة في أوائل الثمانينات مع تطورين رئيسيين هما : ولادة مجموعة العلوم والابتكار لمسح حفر نفق المجهر (آلية المتابعة. وأدى هذا التطور إلى اكتشاف الفولارينات الكربون في 1986 والنانومتريه بضع سنوات. وفي تطور آخر ، التوليف وخواص أشباه الموصلات نانوكريستالس كان يدرس. وأدى ذلك إلى زيادة عدد سريع شبه نانوبارتيكليس كمية من النقاط. في هذه الممارسة في عام 2007 تضم كلا من النانو عشوائي النهج الذي ، على سبيل المثال ، مدد الكيمياء يخلق ماء السراويل والقطعية النهج فيه أحد الجزيئات (أنشأتها عشوائي الكيمياء تتلاعب على سطح الركيزة (أنشأتها عشوائي ترسب الطرق (الطرق القطعية التي تضم الدفع لهم آلية المتابعة أو منهما يبحث وإحداث بسيطة ملزمة أو كرد فعل على حدوث الانقسام. حلم معقدة القطعية الجزيئات المتناهية الصغر لا يزال بعيد المنال. للمستقبل ، يعني أن البعض وجد أن الأمهات لتصميم التطور في البنى العملية التي تحاكي التطور البيولوجي في النطاق الجزيئي. التطور البيولوجي بنسبة عشوائي الاختلاف في المتوسطات مجموعة من الكائنات مجتمعة مع ذبح من اقل البدائل الناجحة والإنجاب من الأكثر نجاحا الصيغ وماكروسكالي التصميم الهندسي أيضا الإيرادات من عملية التصميم التطور من البساطة إلى التعقيد إلى حد الكشف بشكل هجائي جون الصفراء : “نظام معقد يعمل دائما وجد تطورت من مجرد نظام عمل…. نظام معقد مصمم من الصفر لا يعمل ولا يمكن مرقع لإنجاحها. عليك البدء من جديد ، بدءا النظام يعمل. ” تقدم الرضع في حاجة إلى أي عائدات بسيط الذرية المجموعات التي يمكن أن تبنى مع آلية المتابعة المعنية ، إلى الرضع عن طريق أنظمة معقدة في عملية التصميم التطور. أي عائق في هذه العملية هو صعوبة رؤية والتلاعب في البنى بالمقارنة مع أي ماكروسكالي يجعل اختيار حتمي لنجاح التجارب الصعبة. في تطور عكس البيولوجية الإيرادات عن طريق عمل ما يسمى ريتشارد دوكنز له الساعاتي الأعمى يضم عشوائي الجزيئية.



تحديات تواجه النانو:

لقد كان التطور التكنولوجي الهائل هو السمة الفريدة في القرن العشرين الذي ودعناه قبل بضع سنوات ، و قد أجمع الخبراء على أن أهم تطور تكنولوجي في النصف الأخير من القرن الحالي هو اختراع الكترونيات السيليكون ، فقد أدى تطويرها إلى ظهور ما يسمى بالشرائح الصغرية أو الـ(MicroChips) والتي أدت إلى ثورة تقنية في جميع المجالات كالاتصالات والحواسيب والطب وغيرها . ففي عام 1950 لم يوجد غير التلفاز الأبيض و الأسود ، وكانت هناك فقط عشرة حواسيب في العالم أجمع ، ولم تكن هناك هواتف نقالة أو ساعات رقمية أو الانترنت ، كل هذه الاختراعات يعود الفضل فيها إلى الشرائح الصغرية و التي أدى ازدياد الطلب عليها إلى انخفاض أسعارها بشكل سهل دخولها في تصنيع جميع الالكترونيات الاستهلاكية اللتي تحيط بنا اليوم . و خلال السنوات القليلة الفائتة ، برز إلى الأضواء مصطلح جديد ألقى بثقله على العالم وأصبح محط الاهتمام بشكل كبير ، هذا المصطلح هو “تكنولوجيا النانو

الشرائح الصغرية ، قد يكون من المناسب أن نذكر القانونين التجريبين الذين وضعهما جوردون مور رئيس شركة إنتل العالمية ليصف بهما التغير المذهل في الكترونيات الدوائر المتكاملة
.
فقانون مور الأول ينص على أن المساحة اللازمة لوضع الترانزيستور في شريحة يتضاءل بحوالي النصف كل 18 شهرا . هذا يعني أن المساحة التي كانت تتسع لترانزستور واحد فقط قبل 15 سنة يمكنها أن تحمل حوالي 1′000 ترانزستور في أيامنا هذه.

قانون مور الثاني يحمل أخبارا قد تكون غير مشجعة ؛ كنتيجة طبيعية للأول فهو يتنبأ بأن كلفة بناء خطوط تصنيع الشرائح تتزايد بمقدار الضعف كل 36 شهرا.

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.


الخاتمة:

فى احدى المجلات العلمية والتى حملت نبأ صغيراً، ولكنه لافت، عن استقالة بيل جوي، مهندس الكومبيوتر الشهير من شركة "صن مايكروسيستمز"، الذي اعلن انه يريد ان يتفرغ لامور "اكثر اهمية" من الكومبيوتر والانترنت. ولعل مُتابِعي جوي حدسوا ان الرجل لم يعد يطيق صبراً على ما يراه وهو:

"تهديداً بزوال الحضارة الانسانية برمتها وبفناء الجنس البشري كاملاً"! ثالوث اسلحة دمار بالمعرفة اراء الرجل معروفة وذائعة وهو يرى ان الثالوث المُمَثَّل بعلوم الكومبيوتر والهندسة الوراثية ونانوتكنولوجي Nanotechnology يسير بالانسان صوب فناء محتم! وببساطة، يرى ان كلاً من الثلاثة يشبه علم القنبلة الذرية في قدرته على ابتكار ما يفني البشر. وبحسب قوله، تمثل العلوم الثلاثة اسلحة دمار بالمعرفة". تقدر الوراثة على التلاعب بجينات الانسان الطبيعة الى حد الخطورة وتستطيع علوم الكومبيوتر انتاج روبوتات متطورة واكثر ذكاء من الانسان تحل محله تدريجاً ثم "تطرده" من على وجه الارض.


مصادر معلومات هذا البحث:

بحث عن النانو تكنولوجي/كاتبه: علاء سامي آل عبد ربه/من منتدى النادي العلمي السعودي.
حوار مع البروفيسور منير نايفة / حاوره:م.مصطفى محمد طالب- معاذ محمد السقاف/ من مجلة آفاق العدد الثالث.
مقال عن النانو تكنولوجي/ كاتبته: د. رحاب الصواف.
خبر بعنوان ( 4تخصصات بجامعة العلوم والتقنية في المرحلة الأولى)/ كاتبه: علي العميري.
مقالة بجريدة الحياة
مقالة من الانترنت مجموعة المحتوى العربى "دروب".
مجلة المهندس، 4 نوفمبر 2008
Research & presentations submitted by Noha Elwy, Researcher on Nano Technology
مقتطفات من بعض الحوارات العلمية المتخصصة اذيعت ببعض القنوات الفضائية.