بحث عن تقنية النانو

لقد كان التطور التكنولوجي هو السمة الفريدة في القرن العشرين , و قد أجمع الخبراء على أن أهم تطور تكنولوجي في النصف الأخير من القرن الماضى هو اختراع الإلكترونيات ، فقد أدى تطورها إلى ظهور ما يسمى بشرائح المايكرو (Microchips) والتي بدورها أدت إلى ثورة علمية وتقنية في جميع المجالات. وحتى الخمسينات من القرن الماضى لم يكن هناك غير التلفاز الأبيض و الأسود , ولم توجد إلا عشرة حواسب في العالم أجمع تقريباً, ولم تكن هناك هواتف نقالة أو ساعات رقمية أو الانترنت , كل هذه الاختراعات يعود الفضل فيها بعد الله سبحانه وتعالى ، إلى تلك الشرائح ، و التي أدى ازدياد الطلب عليها إلى انخفاض أسعارها بشكل سهل دخولها في تصنيع جميع الالكترونيات الاستهلاكية التي تحيط بنا اليوم. وخلال السنوات القليلة الماضية , برز إلى الأضواء مصطلح جديد ألقى بثقله على العالم وأصبح محط الاهتمام بشكل كبير , هذا المصطلح هو تقنية النانو أو كما يسميه البعض بتكنولوجيا النانو. فهذه التقنية و بكل بساطة ستمكننا من صنع أي شيء نتخيله وذلك عن طريق صف جزيئات المادة بجانب بعضها البعض بشكل يفوق الخيال , فلنتخيل إنتاج حواسيب بالغة الدقة يمكن وضعها على رأس قلم أو دبوس , ولنتخيل أسطولاً من الروبوتات النانومترية الطبية والتي يمكن حقنها في الدم أو ابتلاعها لتعالج الجلطات الدموية والأورام السرطانية والأمراض الأخرى المستعصية. وهذه التقنية الواعدة تبشر بقفزة هائلة في جميع فروع العلم , ويرى المتفائلون أنها ستلقي بظلالها على كافة مجالات الطب الحديث و الاقتصاد العالمي و العلاقات الدولية وحتى الحياة اليومية للفرد العادي. ما هى تقنية النانو؟ تقنية النانو (Nanotechnology) قد يَعرفها البعض وقد يجهلها البعض الآخر، وقد يخاف منها آخرون. و قد ظهرت مفاهيم مختلفة لتعريف تقنية النانو، فهناك من يصف النانو بأنها التقنية القادرة على تحقيق درجات عالية من الدقة في وظائف وأحجام وأشكال المواد ومكوناتها، وهذا بدوره يساعد على التحكم في وظائف الأدوات المستعملة في ميادين الطب والصناعة والهندسة والزراعة والعقاقير والاتصالات والدفاع والفضاء وغيرها...، وآخر يعرفها بأنها علم التعامل مع أشياء أصغر من الصغر نفسه. ومصطلح "تقنية النانو" مشتق من اللغة اليونانية وتعني عالم الأقزام الخرافي المتناهي في الصغر، و تقنية النانو معناها التقنيات التي تصنع علي مقياس النانومتر‏(شكل1),‏ وهي أصغر وحدة قياس مترية وتعادل واحد من ألف مليون من المتر ، أي واحد من مليار من المتر ، ويمثل ذلك أدق وحدة قياس مترية معروفة حتى الآن ، والنانومتر يعادل عشرة أضعاف وحدة القياس الذري المعروفة بالأنجستروم ، و حجم النانو أصغر بحوالي 80.000 مرة من قطر شعرة الرأس ، فهى حقاً تقنية المنمنمات. ويصف توماس كيني من جامعة ستانفورد حجم النانو بأمثلة كثيرة، مثل كونه يشبه عرض الحمض النووي منقوص الأوكسجينDNAأو بحجم عشر ذرات هيدروجين، أو معدّل نموّ ظفر الإنسان في ثانية واحدة، أو ارتفاع قطرة ماء بعد بسطها كليّا على سطح مساحته متر مربّع واحد. (أ) قطر الذرة يبلغ عدة إنغسترومات (عشرات من النانومتر) ؛ (ب) اتساع جزيئات الDNA حوالى 2.5 نانومتر ؛ (ج) الخلية الحيوية (كرات الدم الحمراء) يبلغ قطرها آلاف النانومترات ؛ (د) شخص طوله متران ، يمثل 2 مليار نانومتر. وقد يجد القارئ العادى غير المتخصص تناقضاً فى تعريف تقنية النانو ، ولكن الأهم فيها أنها منظومة ظاهرة فى جميع مناحى حياتنا اليومية ، فعندما يهاجم فيروس ما جسم الإنسان، فبالطبع لا يمكن قتله بأى آلة حادة، ولكن لابد أن نبحث عن آلة صغيرة جداً تهاجم الفيروس، فالنانو هي التقنية التي تصنع هذه الآلة الدقيقة. ولتقريب مفهوم تقنية النانو للقارئ العادى ،فكلنا يعرف طعم البرتقال , ونتفق جميعا بأنه مهما اختلفت طريقة تقديم البرتقال فلن يتغير طعمه و لو قمنا بتقطيعه وعصره عصراً شديداً فلن يتغير طعمه أبداً. أما فى تقنية النانو فالأمر مختلف فقد يصبح البرتقال شياً آخر مختلفاً فى الشكل والطعم واللون. والآن نستطيع أن نعطى تعريفاً مختصراً لتقنية النانو، على أنها مجموعة من الأدوات والتقنيّات والتطبيقات التي تتعلّق بتصنيع بنية معيّنة وتركيبها باستخدام مقاييس غاية فى الصغر. تاريخ تقنية النانو: منذ آلاف السنين قصد البشر استخدام النانو دون أن يعرفوا هذا المصطلح ، فاستخدمت في صناعة الصلب والمطاط و الفلكنه وكلها تمت اعتماداً على خصائص عشوائية للحجوم الذرية لتلك المواد. ولا يمكن تحديد حقبة أو عصر بعينه لاستخدام هذه التقنية فقد ذُكر أن صانعى الزجاج فى العصور الوسطى كانوا يستخدمون حبيبات الذهب النانوية الغروية فى تلوين الزجاج ، ويعضد ذلك كأس الملك الرومانى لايكورجوس الموجود فى المتحف البريطانى منذ القرن الرابع الميلادى، والذى يحتوى على جسيمات من الذهب والفضة نانوية الحجم، حيث يلاحظ تغير لون الكأس من اللون الأخضر إلى اللون الأحمر الغامق عندما يتعرض لمصدر ضوئى. وفى عام 1959 تحدث الفيزيائى الأمريكى الشهير ريتشارد فيمان فى محاضرة ألقاها أمام الجمعية الفيزيائية الأمريكية تحت عنوان " هناك مساحة واسعة فى الأسفل" وضح خلالها أن المادة عند المستويات المتناهية فى الصغر ( النانو الآن) ، بعدد قليل من الذرات ، تتصرف بشكل مختلف عن حالتها عندما تكون بالحجم المحسوس ، كما أشار إلى إمكانية إيجاد طرق لتحريك ذرات وجزيئات المادة بشكل مستقل للوصول إلى الحجم المطلوب. وفي عام‏1986‏ وضع عالم الرياضيات الأمريكي اريك دريكسلر المؤسس الفعلي لهذا العلم كتابا اسماه محركات التكوين بسط فيه الأفكار الأساسية لعلم النانو. وفى عام 1991 تم اكتشاف ظاهرة فيزيائية جديدة لأول مرة وهى النانوتيوب في شركة NEC للصناعات الإلكترونية في اليابان بواسطة العالم سوميو ليجيما، حينما كان يدرس الرماد الناتج عن عملية التفريغ الكهربي بين قطبين من الكربون باستخدام ميكروسكوب إلكتروني عالي الكفاءة ، وكانت النتيجة أنه وجد أن جزيئات الكربون تأخذ ترتيبًا يشبه الأنابيب في داخل بعضها البعض. وفي عام 1993 تمكن العالم دونالد بثيون من شركة IBM لتكنولوجيا الحاسبات في الولايات المتحدة الأمريكية من رصد نانوتيوب مكونة من طبقة واحدة (single-wall) يبلغ قطر الأنبوب الواحد منها 12 نانومتر، وانطلق العلماء بعد ذلك في مجال النانوتيوب، حتى استطاع فريق من العلماء الصينيين حديثاً من رصد أصغر نانوتيوب في العالم الذي يصل قطره إلى 0.5 نانومتر فقط، مع العلم أن أقل قطر لأصغر شيء نظريًّا هو 0.4 نانومتر. وفي عام 2003م تم معرفة أسرار هذه التقنية والتحكم بعالم المواد النانونية. وفي عام 2004م بدأت مرحلة التطبيقات الصناعية لهذه التقنية ، حيث استخدمت المواد النانوية في صناعة المطاط الماليزي وكانت النتائج مذهلة فقد قفزت الخصائص الميكانيكية للمطاط من 12 إلى 20 ضعفاً بإضافة أجزاء بسيطة من المواد النانوية. ولقد حظيت تقنية النانو فى الوقت الحاضر بالاهتمام الكبير نظراً لتطبيقاتها المتوقعة فى المجالات المختلفة وخاصة المجالات الطبية والعسكرية والحوسبة والاتصالات. طرق تحضير المواد النانومترية: خلافاً لما يحدث عند تحضير وتصنيع المواد المحسوسة (الحجمية) ، فإن الخواص الفيزيائية والكيميائية للمادة الخام المستخدمة فى تحضير المواد النانوية ، تلعب دوراَ هاماً للغاية. فقد اكتشف العلماء أن بعض المركبات عندما تصنع بأحجام نانومترية فإنها تكتسب خواص فريدة لا تتوافر لها عندما تكون في الحجم المحسوس ‏,‏ فعلى الرغم من تطابق التكوين الكيميائي في الحالتين إلا أن المادة النانومترية المتناهية في الصغر تكتسب صفات وخواص كهربية وضوئية ومغناطيسية استثنائية نتيجة للترتيب الجديد الذي تأخذه الذرات ,‏ فالبورسلين مثلا يعتبر مادة مهمة ولكنها هشة ، وسبب هشاشتها أن الفراغ بين جزيئاتها (المكون من الرمل) كبير نسبيا مما يقلل من تماسكها فيمكن اخذ البورسلين الموجود في الصحون المكسورة مثلاً وتفكيكه إلي مكوناته الذرية الأصغر ثم إعادة ترتيب هذه المكونات فنحصل على بورسلين أقوي من الحديد يمكن استعماله في البناء أو في صناعة سيارات خفيفة الوزن لا تحتاج إلي كثير من الوقود‏. ‏ ومثال آخر ، البترول يتشابه في تركيبه مع الكثير من المواد العضوية‏,‏ فتقنية النانو تمكننا من صناعة أو تخليق مكونات بترولية من أي نفايات أو مخلفات عضوية بعد تفكيكها إلي مكوناتها الذرية ثم إعادة تجميعها فنحصل على بترول‏ . وبناء علي هذا المفهوم يمكن صناعة التيتانيوم (المعدن الأشد صلابة علي الأرض الذي تصنع منه مركبات الفضاء) من أي خردة معدنية ، ويمكن صناعة ملابس عادية واقية من الرصاص من النفايات والمخلفات وغيرها من التطبيقات التي تعد بمثابة انقلاب جذري في العلاقة بين الصناعة والمواد الأولية بل ومجمل نظام التبادل الاقتصادي العالمي‏.‏ وهناك طرق عديدة لتصنيع المواد النانوية تم تقسيمها إلى قسمين رئيسيين، أحدهما من أعلى إلى أدنى (top-down) حيث يتم تكسير المادة الأصلية (الكبيرة) شيئاً فشيئاً حتى الوصول إلى الحجم النانوى. وتستخدم عدة طرق لذلك منها الحفر الضوئى ، القطع ، الكحت والطحن. واستخدمت هذه التقنيات فى الحصول على مركبات إلكترونية مجهريه كشرائح الحاسب وغيرها. أما الطريقة الثانية فهى تبدأ من أسفل لأعلى(bottom –up)، بعكس الطريقة الأولى ، حيث يتم بناء المادة النانوية انطلاقاً من ذرات وجزيئات يتم ترتيبها حتى نصل إلى الشكل والحجم النانوى المطلوب. وهذه الطريقة غالباً ما تكون طرق كيميائية ، وتتميز بصغر حجم المواد الناتجة ، وقلة الفاقد والحصول على روابط قوية للمادة النانوية الناتجة. وتجدر الإشارة بأن هناك العديد من الطرق التى لا يمكن حصرها فى هذا المقال. ويستخدم عدد من الأجهزة النانوية لدراسة تركيب المواد الناتجة من تلك العمليات مثل: المجهر الإلكترونى الإنفاذى (TEM) ، المجهر الإلكترونى الماسح (TFM) ، مجهر القوى الذرية (AFM) ، وحيود الأشعة السينية(XRD). وفى عام 1981 اخترع العالمان جيرد بينج وهنريك الميكروسكوب النفقى الماسح (STM)، الذى يقوم بتصوير الأجسام بحجم النانو، ومنذ ذلك التاريخ فقد زادت الاهتمامات البحثية المتعلقة بتصنيع ودراسة التركيبات النانوية للمواد. أشكال المواد النانومترية: تحضر المواد النانوية على أشكال مختلفة منها: 1- النقاط الكمية Quantum Dots وهى عبارة عن نانوى شبه موصل ثلاثى البعد ، تتراوح أبعاده ما بين 2 إلى 10 نانومتر. وعندما يكون قطر النقطة الكمية 10 نانومتر فإنه يمكن صف 3 ملايين نقطة كمية بجوار بعضها البعض بطول يساوى عرض إصبع إبهام الإنسان (شكل4). 2- الفولورين Fullerene جزيئات نانوية مكونة من ذرات كربون مترابطة ثلاثيا تعطي شكل كريات لها بناء يماثل الجرافيت , ولكن بدلاً من الشكل السداسي النقي, فإنها تحتوى على أشكال خماسية (و احتمال سباعية) من ذرات الكربون, مما يؤدى لانثناء الطبقات إلى كريات أو أسطوانات ، و يعد أكثر الفولورينات شهرة هو الجزيء C60 ، حيث تترتب الـ60 ذرة كربون على رؤوس مجسم عشريني ناقص . وشكل المجسم العشريني الناقص يشبه كرة القدم (شكل5) ، و يتميز بأنه جزيء ممغنط و غير قابل للاحتكاك. وتم اكتشاف الفولورين قدراً عام 1944 عندما لاحظ أوتوهان وجود سلاسل من الكربون أثناء إجرائه لتجارب كانت تستهدف تكوين ذرات ثقيلة من ذرات أخف عن طريق امتصاصها للنيوترونات . إذ أن بحثه كان منصباً في الكشف عن الفروق الصغيرة في الوزن بين بعض ذرات العناصر الثقيلة التي يقوم بتبخيرها في قوس كربوني . (أ) (ب) (أ) فولورينC60فى الصورة الجزيئية ؛(ب) فولورينC60فى الصورة البلورية وأثناء مشاهدته لتلك النتائج ، لاحظ أن القوس أنتج أيضا سلاسل من الكربون كان لها (قدراً) نفس الوزن الجزيئي للمعدن، وحيث أنه لم يكن مهتما بسلاسل الكربون فقد دوَّن ملاحظاته بشأنها في نهاية تقريره ثم انطلق وراء الهدف الرئيسي من بحثه ولم تتم متابعة النتائج التي توصل إليها بشأن سلاسل الكربون إلا فى عام 1985م عن طريق هارولد كروتو و معه كل من روبرت كيرل و ريتشارد سمالي الذين توصلوا إلى أن سلاسل الكربون تلك ما هي إلاّ صورة جديدة من صور الكربون. 3- الكرات النانوية Nanoballs تنتمى الكرات النانوية إلى فئة الفلورينات (C60) ، مع الاختلاف فى التركيب شيئاً قليلاً وذلك لأنها متعددة القشرة، وخاوية المركز ، وبسبب تركيبها الذى يشبه البصل فقد أطلق عليها العلماء اسم bucky أى البصل. وقد يصل قطرها إلى ما يزيد عن 500 نانومتر ). 4- الجسيمات النانوية Nanoparticles فى تقنية النانو يعرف الجسيم بأنه أصغر وحدة(شيء) له الخواص الكيميائية والفيزيائية للمادة الحجمية. والجسيمات النانوية لها أبعاد تتراوح بين 1 إلى 100 نانومتر(شكل7). 5- الأنابيب النانوية Nanotubes المواد المستخدمة فى تقنية النانو تخضع لشرط أساسى ، هذا الشرط هو مقياس النانو 1-100 نانومتر لذلك فإن المواد المستخدمة يجب أن يتم تقطيعها إلى أجزاء لا تزيد أقطارها عن 100 نانومتر. فالأنابيب النانوية تتكون من خليط من مواد موصلة ومواد أشباه موصلة أسطوانية الشكل مجوفة يتراوح قطر الأنبوب بين 1 إلى 100 نانومتر. ويمكن إدخال عدة أنابيب ذات أنصاف أقطار متدرجة فى الصغر وكل أنبوبة من هذه الأنابيب تؤدى وظيفة مختلفة عن الأخرى. وأشهر الأنابيب النانوية أنابيب الكربون متناهية الصغر Carbon Nanotubes ، والتى سوف نفرد لها مقالاً خاصاً لأهميتها العلمية والتطبيقية. 6- الأسلاك النانوية Nanowires وهى عبارة عن أسلاك ذات بعد واحد (شكل9)، أقطارها تقل عن نانومتر واحد وبأطوال مختلفة ، تكون فى الغالب نسبة طولها إلى عرضها أكثر من 1000 مرة. وتتميز عن الأسلاك العادية (ثلاثية البعد) بقوة التوصيل الكهربى ، نتيجة لحصر الإلكترونات كمياً فى إتجاه جانبى واحد مما يجعلها تحتل مستويات طاقة محددة تختلف عن المستويات العريضة فى المادة الحجمية. 7- الألياف النانوية Nanofibers من أشهر الألياف النانوية الألياف المصنوعة من البوليمرات. ويكون عدد ذرات سطح الألياف كبير مقارنة بالعدد الكلى ، وهذا يكسب الألياف خواص ميكانيكية ( كالشدة ‘ والصلابة،...) تؤهلها للاستخدام كمرشحات فى تنقية السوائل والغازات ، وفى العديد من التطبيقات الطبية والعسكرية ). 8- المركبات النانوية Nanocomposites وهى عبارة عن مواد يضاف إليها جسيمات نانوية تكسبها خواصاً مميزة إضافية. فعند إضافة أنابيب نانوية (الكربون مثلاً) إلى مادة ما ، تزداد خواص التوصيل الكهربى والحراري لتلك المادة نتيجة لإضافة أنابيب الكربون النانوية لها. وقد يحدث أيضاً تحسن فى الخصائص الضوئية والميكانيكية ( الصلابة ، الشدة) نتيجة لإضافة مواد نانوية معينة لبعض المواد. ومن أشهر المركبات النانوية الموجودة الآن المركبات البوليمرية. تطبيقات تقنية النانو: مما لا شك فيه أن هناك حاجة ملحة لمرور بعض الوقت حتى نرى تطبيقات أكثر لهذه التقنية على أرض الواقع ، فقد نحتاج لفترة زمنية تتراوح ما بين 10 إلى 15 عاماً قبل أن ينتج سوبر كمبيوتر بحجم المعصم. وسيكون لكل مجال حظه الوافر من هذه التقنية ولا نستطيع أن نعرّج فى هذا المقال على كل المجالات، ولكن سيكون للمجال الطبى الحظ الأوفر من هذه التقنية ، فسيصبح للأطباء القدرة على السيطرة على بعض الأورام الصغيرة التي لا يمكن التأثير عليها في السابق. وقد تمكن باحثون في جامعة هانج يانج بكوريا الجنوبية من إدخال جسيمات نانوية من الفضة إلى المضادات الحيوية ، ومن المعروف أن الفضة قادرة على قتل حوالي 650 جرثومة دون أن تؤذي الجسم البشري. كما سيتمكن العلماء من خلال تقنيةالنانومن صنعيمكنها الإبحار في جسد الإنسان لإجراء عملية جراحية والخروج من دون جراحة. ولقد دخلت صناعة النانو حيز التطبيق في مجموعه من السلع التي تستخدم الأكاسيد النانوية على أنواعها (الألمنيوم والتيتانيوم وغيرها) ، خصوصا في مواد التجميل والمراهم المضادة للأشعة. وهذه الجسيمات النانوية تحجب الأشعة فوق البنفسجية كلها ويبقى المرهم في الوقت نفسه شفافا. كما يتوقع أن تساهم تقنية النانو فى تنقية مياه الشرب وذلك برش قليل من جسيمات نانوية داخل أنابيب المياه لتنقيتها من أدق الجزيئات والرواسب العالقة بها. أما فى المجال العسكرى ، فحدث و لحرج ، فيمكن من خلال تقنية النانو الدخول في صناعات الموجات الكهرومغناطيسيةالتي تتمكن بمجرد ملامستها للجسم على إخفائه مثلالطائرةأوالسيارةومن ثم لا يراهاالرادارويعلن اختفاءها . وبالنانو سيكون بمقدورنا صنع سيارة لا يستطيع حجمالحشرةوطائرة في حجمالبعوضةوزجاج طارد للأتربة وغير موصل للحرارة وأيضا صناعةالأقمشةالتي لا يخترقهاالماءبالرغم من سهولة خروجالعرقمنها. وفى مجال الحاسبات الرقمية سيظهر فى القريب العاجل حاسبات ذات ذاكرة نانوية قادرة على حفظ المعلومات أكثر بآلاف المرات من الذاكرة الموجودة حالياً. النانو و الدول العربية: في الخمسينيات ، أي في بداية التفكير فى تقنية النانو، تخيل عالم أمريكي اختراع طريقة لوضع المعلومات الموجودة فى مكتبة الكونجرس الأمريكى (أكبر مكتبة في العالم) على سن دبوس، وقتها كان هذا الكلام محض خيال، واليوم وبعد ظهور تقنية النانو أوشك هذا الحلم الأمريكى أن يتحقق. وبدأ اهتمام الأمريكان بهذه التقنية ورصدوا لها مبالغ خيالية ، وباستخدام النانو استطاع الجيش الأمريكي صنع بدله للجنود تتناسب مع أي طقس، فإذا كانوا في الصحراء تصيب النانو البدلة بالرطوبة، وإذا كانوا في مكان بارد تصيب النانو البدلة بالحرارة. ولا يخفى على أحد أن إسرائيل بدأت فعلاً فى تطبيق تقنية النانو فى المجالات العسكرية وتحاول أن يكون لها السبق على الدول العربية فى هذا المجال. أما الدول العربية فقد اجتمعت وتحمست وتكلمت عن تقنية النانو ، ولكنها للأسف الشديد لم تفعل شيئاً ملموساً على أرض الواقع ، باستثناء القليل منهاً. واليوم الحكومات العربية أمامها فرصة ذهبية لامتلاك هذه التقنية ، لأنها لديها مقومات هذه التقنية من موارد مالية وعقول بشرية. وهذا يتطلب رصد ميزانيات للإنفاق على هذه التقنية ، والتعاون المشترك فيما بينها، والاستفادة من علاقاتها الطيبة بالدول التى بدأت فعلاً تتقدم فى تقنية النانو مثل الصين واليابان وكوريا الجنوبية. ولا ننكر أنه توجد عوائق لدى الكثير من الدول العربية ، وأكبر عائق يقف أمام تطور تقنية النانو فى تلك الدول هو الموارد المالية ، لأن الأجهزة المستخدمة فى النانو عالية التكاليف ، كما أن ثمة عائق آخر لا يقل أهمية عن الموارد المالية، ألا وهو توفير البيئة العلمية القادرة على استقطاب العلماء المتميزين فى هذا المجال. النانو والمملكة العربية السعودية: لقد أدركت المملكة العربية السعودية أهمية هذه التقنية وتطبيقاتها المستقبلية ، وكان هذا واضحاً من اهتمام خادم الحرمين الشريفين شخصياً ، وتبرعه من ماله الخاص ، وإنشاء معاهد متخصصة فى تقنية النانو ، واستقطاب الكوادر العلمية المتميزة فى هذا المجال ، وإبرام العديد من الاتفاقيات المشتركة مع المعاهد العالمية المتخصصة في تقنية النانو. والمتتبع لأنشطة معهد الملك عبد الله لتقنية النانو سيرى أن هناك بحوثاً عملية تطبيقية قد أجريت باسم المعهد، وهذا يبشر بأن المملكة في المستقبل القريب ستكون لها الريادة في هذا المجال بما لديها من إمكانات مادية وبشرية. و فيما يلي مجموعة من الصور تقرب لنا مفهوم تقنية النانو :الخاتمة لقد انطلقت الثورة العلمية الجديدة (تقنية النانو) ، وانطلقت معها بعض الدول وأنشأت المعاهد والمراكز المتخصصة في هذا المجال. ومن الخطأ فعل ما يفعله كثيرون بالابتعاد وعدم الاقتراب من هذه التقنية ، خوفاً من عدم فهمها أو لصعوبة استيعابها، على الرغم من بساطتها، وشئنا أم أبينا، فهذه التقنية قادمة وتطبيقاتها ستكون هى محور حياتنا اليوميّة فى المستقبل القريب ..

مفهوم النانو تكنولوجي : مفهوم النانو : تذكر الموسوعة الحرة ويكيبيديا ( 2009م ) أن مفهوم النانو يعني مصطلح نانو الجزء من المليار ؛ فالنانومتر هو واحد على المليار من المتر و لكي نتخيل صغر النانو متر نذكر ما يلي ؛ تبلغ سماكة الشعرة الواحدة للإنسان 50 ميكرومترا أي 50,000 نانو متر, 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 فيا له من شيء دقيق للغاية. و قد يكون من المفيد أن نذكر التعاريف التالية: مقياس النانو : يشمل الأبعاد التي يبلغ طولها نانومترا واحدا إلى غاية الـ100 نانو متر علم النانو : هو دراسة المبادئ الأساسية للجزيئات والمركبات التي لا يتجاوز قياسها الـ100 نانو متر. تقنية النانو : هو تطبيق لهذه العلوم وهندستها لإنتاج مخترعات مفيدة. ويعرف النانوتكنولوجي كما يذكر الزهراني ( 2009م ) النانوتكنولوجي nano technology هو التقنيات المصنوعة بأصغر وحدة قياس للبعد استطاع الإنسان قياسها حتى الآن (النانو متر)، أي التعامل مع أجسام ومعدات وآلات دقيقة جداً ذات أبعاد نانويه، ( ا متر= 1000.000.000 نانومتر . فالنانو هو أدق وحدة قياس مترية معروفة حتى الآن، ويبلغ طوله واحد من بليون من المتر أي ما يعادل عشرة أضعاف وحدة القياس الذري المعروفة بالأنغستروم، و حجم النانو أصغر بحوالي 80.000 مرة من قطر الشعرة، وكلمة النانو تكنولوجي تستخدم أيضاً بمعنى أنها تقنية المواد المتناهية في الصغر أو التكنولوجيا المجهرية الدقيقة أوتكنولوجيا المنمنمات. ويذكر الصالحي والضويان ( 2007م، 20 ) أن كلمة النانو مشتقة من الكلمة الأغريقية ( Dwarf ) والتي تعنى جزء من البليون من الكل، ويعرف النانومتر بأنه جزء من البليون من المتر، وجزء من الألف من الميكرومتر،وتتمثل تقنية النانو في توظيف التركيبات النانونية في أجهزة وأدوات ذات أبعاد نانوية، ومن المهم معرفة أن مقياس النانو صغير جداً جداً بحيث لا يمكن بناء أشياء أصغر منه. ويذكر الزهراني ( 2009م ) أن فكرة استخدام تقنية النانو تتلخص في إعادة ترتيب الذرات التي تتكون منها المواد في وضعها الصحيح، وكلما تغير الترتيب الذري للمادة كلما تغير الناتج منها إلى حد كبير. وبمعنى آخر فإنه يتم تصنيع المنتجات المصنعة من الذرات، وتعتمد خصائص هذه المنتجات على كيفية ترتيب هذه الذرات، فإذا قمنا بإعادة ترتيب الذرات في الفحم يمكننا الحصول على الماس، أما إذا قمنا بإعادة ترتيب الذرات في الرمل وأضفنا بعض العناصر القليلة يمكننا تصنيع رقائق الكمبيوتر. وإذا قمنا بإعادة ترتيب الذرات في الطين والماء والهواء يمكننا الحصول على البطاطا.. وما يعكف عليه العلم الآن أن يغير طريقة الترتيب بناء على النانو، من مادة إلى أخرى، وبحل هذا اللغز فإن ما كان يحلم به العلماء قبل قرون بتحويل المعادن الرخيصة إلى ذهب سيكون ممكنا، لكن الواقع أن الذهب سيفقد قيمته في هذه الحالة !!. تاريخ النانو تكنولوجي : يذكر الصالحي والضويان ( 2007م، 20-22) انه لا يمكن تحديد عصر أو حقبة معينة لبروز تقنية النانو ولكن من الواضح أن من أوائل الناس الذين استخدموا هذه التقنية ( بدون أن يدركوا ماهيتها ) هم صانعي الزجاج في العصور الوسطى حيث كـانوا يستخدمون حبيبات الذهب النانوية الغـروية للتلوين. وفي العصر الحديث ظهرت بحوث ودراسات عديدة حول مفهوم تقنية النانو وتصنيع موادها وتوظيفها في تطبيقات متفرقة وسنعرض هنا لبعض الأحداث المثيرة التي صنعت مسيرة هذه التقنية وجعلتها تقنية المستقبل. ففي عام 1959 تحدث العالم الفيزيائي المشهور ريتشارد فيمان إلى الجمعية الفيزيائية الأمريكية في محاضرته الشهيرة بعنوان ( هناك مساحة واسعة في الأسفل ) قائلاً بأن المادة عند مستويات النانو ( قبل استخدام هذا الاسم ) بعدد قليل من الذرات تتصرف بشكل مختلف عن حالتها عندما تكون بالحجم المحسوس، كما أشار إلى إمكانية تطوير طريقة لتحريك الذرات والجزئيات بشكل مستقل والوصول إلى الحجم المطلوب، وعند هذه المستويات تتغير كثير من المفاهيم الفيزيائية فمثلاً تصبح الجاذبية أقل أهمية وبالمقابل تزداد أهمية التوتر السطحي وقوة تجاذب فاندر فالز،وقد توقع أن يكون للبحوث حول خصائص المادة عند مستويات النانو جوراً جذرياً في تغيير الحياة الإنسانية.وقبل هذه المحاضرة، وبالرغم من وجود أبحاث قليلة على مواد بمستوي النانو وإن كانت لم تسمى بـهذا الاسم، فقد تمكن أهلير من تسجيل مشاهداته للسيلكون الأسفنجي ( Porous silicon ) عام 1956، وبعد ذلك بعدة سنوات تم الحصول على أشعاع مرئي من هذه المادة لأول مرة عام 1990 حيث زاد الاهتمام بـها بعدئذ. كما أمكن في الستينات تطوير سوائل مغناطيسية ( Ferro fluids ) حيث تصنع هذه السوائل من حبيبات أو جسيمات مغناطيسية بأبعاد نانوية، كما اشتملت الاهتمامات البحثية في الستينات على ما يعرف بالرنين البارامغناطيسي الإلكتروني ( EPR ) لإلكترونات التوصيل في جسيمات بأبعاد نانوية تسمى آنذاك بالعوالق أو الغروانيات ( Colloids ) حيث تنتج هذه الجسيمات بالفصل أو التحلل الحراري ( heat de-composition ). وفي عام 1969 اقترح ليو ايساكي تصنيع تركيبات شبه موصلة بأحجام النانو، وكذلك تصنيع شبيكات شبه موصلة مفرطة الصغر، وقد أمكن في السبعينات التنبؤ بالخصائص التركيبية للفلزات النانوية كوجود أعداد سحرية عن طريق دراسات طيف الكتلـة ( mass spectroscopy ) حيث تعتمـد الخصائص على أبعـاد العينة غيـر المتبلورة. كما أمكن تصنيع أول بئر كمي ( quantum well ) في بعدين في نفس الفترة بسماكة ذرية أحادية تلاها بعد ذلك تصنيع النقاط الكمية ( quantum dots ) ببعد صفري والتي نضجت مع تطبيقاتـها هذه الأيام. وقد ظهر مسمى تقنية النانو عام 1979 عبر تعريف البروفيسور نوريو تانيقوشي في ورقته العلمية المنشورة في مؤتمر الجمعية اليابانية للهندسة الدقيقة حيث قال ( أن تقنية النانو ترتكز على عمليات فصل، اندماج، وإعادة تشكيل المواد بواسطة ذرة واحدة أو جزيء )، وفي نفس الفترة ظهرت مفاهيم علمية عديدة تداولتها الأوساط العلمية حول التحريك اليدوي لذرات بعض الفلزات عند مستوي النانو، ومفهوم النقاط الكمية، وإمكانية وجود أوعية صغيرة جداً تستطيع تقييد إلكترون أو أكثر. ومع اختراع الميكروسكوب النفقي الماسح Scanning Tunneling Micropscpe) STM بواسطة العالمان جيرد بينج وهينريك روهر عام 1981، وهو جهاز يقوم بتصوير الأجسام بحجم النانو، زادت البحوث المتعلقة بتصنيع ودراسة التركيبات النانوية للعديد من المواد. وقـد حصل العالمـان على جائـزة نوبل في الفيزياء عـام 1986 بسبب هـذا الاختراع. وبعد ذلك بعدة سنوات نجح العالم الفيزيائي دون ايجلر في معامل IBM في تحريك الذرات باستخدام جهاز الميكروسكوب النفقي الماسح، مما فتح مجالاً جديداً لإمكانية تجميع الذرات المفردة مع بعضها، وفي نفس الوقت تم اكتشاف الفلورينات بواسطة هارولد كرونو،ريتشارد سمالي وروبرت كيرل، وهي عبارة عن جزيئات تتكون من 60 ذرة كربون تتجمع على شكل كرة قدم ( وقد حصلوا على جائزة نوبل في الكيمياء 1996 ). وفي عام 1995 تمكن العالم الكيميائي منجي باوندي من تحضير حبيبات من شبه الموصلات الكادميوم / الكبريت ( أو السلينيوم ) أصغرها ذات قطر 3 – 4 نانومتر. أما طرق تحضير العينات النانوية غير المتبلورة والمعتمدة على تقنيات الليزر، البلازما أو الحفر بشعاع الكتروني وغيرها فقد وجدت منذ منتصف الثمانينيات. كما أن المفهوم الفيزيائي للتقييد الكمي الإلكتروني ( quantum confinement ) قد بدأ في أوائل الثمانينات أيضاً. وقد سجلت أول قياسات على تكميم التوصيلية في نـهاية الثمانينيات وأمكن تصنيع أول ترانـزيستور وحيد الإلكترون ( single electron transistor ). وفي عام 1991 تمكن البروفيسور سوميو ليجيما من جامعة ميجي من اكتشاف أنابيب الكربون النانوية، وهي عبارة عن أنابيب أسطوانية مجوفة قطرها بضعة نانومتر ومصنوعة من شرائح الجرافيت. وبعد ذلك تم اكتشاف ترانـزستور أنابيب الكربون النانوية عام 1998، حيث يصنع على صورتين أحداها معدنية والأخرى شبه – موصلة، ويستخدم هذا الترانـزستور في جعـل الإلكترونات تتردد جيئة وذهـاباً عبـر إلكترودين. وتكمن أهمية هذا الترانـزستور ليس فقط في حجمه النانوي ولكن أيضاً بانخفاض استهلاكه للطاقة وانخفاض الحرارة المنبعثة منه. وفي عام 2000 تمكن العالم الفيزيائي المسلم منير نايفه من اكتشاف وتصنيع عائلة من حبيبات السليكون أصغرها ذات قطر 1 نانو وتتكون من 29 ذرة سليكون سطحها على شكل الفولورينات الكربونية إلا أن داخلها غير فارغ وإنـما تتوسطها ذرة واحدة منفردة ،هذه الحبيبات عند تعريضها لضوء فوق بنفسجي فإنـها تعطي ألوانا مختلفة حسب قطرها تتراوح بين الأزرق والأخضر والأحمر،أما التجمع الذاتي ( self-assembly ) للجزيئات، أو ربطها تلقائياً مع سطوح فلزية فقد أصبحت في الوقت الحاضر ممكنة لتكوين صف من الجزئيات على سطح ما كالذهب وغيره. ويضيف الزهراني ( 2009م ) أن من وجهة النظر الفيزيائية الالكترونية يعتبر النانوتكنولوجي الجيل الخامس الذي ظهر في عالم الإلكترونيات الذي يمكن تصنيف ثوراته التكنولوجية على أساس أنها مرت بعدة أجيال شكلت أسباب الورود الحقيقي للنانو الذي عبر عن المرحلة الراهنة لها : *الجيل الأول ويتمثل في استخدام المصباح الإلكتروني ( Lamp) بما فيه التلفزيون. *الجيل الثاني ويتمثل في اكتشاف الترانزيستور، وانتشار تطبيقاته الواسعة. *الجيل الثالث من الإلكترونيات ويتمثل في استخدام الدارات التكاملية (IC، Integrate Circuit ) وهي عبارة عن قطعة صغيرة جداً شكلت ما تشكله تقنيات النانو في وقتنا الحالي من قفزة هامة في تطور وتقليل حجم الدارات الالكترونية فقد قامت باختزال حجم العديد من الأجهزة بل رفعت من كفاءتها وعددت من وظائفها. *الجيل الرابع ويتمثل في استخدام المعالجات الصغيرة( Microprocessor )، الذي أحدث ثورة هائلة في مجال الإلكترونيات بإنتاج الحاسبات الشخصية (Personal Computer) والرقائق الكومبيترية السيليكونية التي أحدثت تقدماً في العديد من المجالات العلمية والصناعية. *الجيل الخامس ويتمثل فيما صار يعرف باسم النانوتكنولوجي nano technology وهو الجيل الحالي. متى ظهرت تقنية النانو؟ كان أول من أثار هذا التساؤل عالم الفيزياء ريتشاد فينمان (Richard Feynman) والذي أعلن عن ظهور تكنولوجيا حديثة في مهدها الأول في ذلك الوقت سميت بالنانو تكنولوجى وذلك منذ قرابة 4 عقود, ثم قام إريك دريكسلر (Eric Drexler) عام 1975 بصياغة مفهوم للنانو تكنولوجى, وبالرغم من التأخر في هذه التقنية مقارنة بالتقدم الهائل في علوم الكمبيوتر وغيرها من تكنولوجيا الاتصالات, إلا أن هذه التقنية عاودت الظهور بكثافة عالية مؤخراً منذ عام 1990م وهى البداية الحقيقية لعصر تكنولوجيا النانو. ويضيف عبد الحميد ( 2009م ) أنه في عام ????، وضع عالم الرياضيات الأميركي أريك دريكسلر، المؤسّس الفعلي لهذا العلم، كتاباً اسمه «محرّكات التكوين»، بسّط فيه الأفكار الأساسية لعلم «نانو تكنولوجي». وعرض فيه أيضاً المخاطر الكبرى المرافقة له. تتمثّل الفكرة الأساس في الكتاب بأن الكون كلّه مكوّن من ذرّات وجزيئيات، وأن لا بد من نشوء تكنولوجيا للسيطرة على هذه المكوّنات الأساس. وإذا عرفنا تركيب المواد، يمكن صناعة أي مادة، أو أي شيء، بواسطة وصف «مكوّناتها الذرية» ورصّها الواحدة إلى جانب الأخرى. إن في كل صناعة «نانو تكنولوجي»، هناك ضرورة للسيطرة على الذرة الواحدة والجزيء الواحد، وذلك من خلال الراصف الذي هو عبارة عن إنسان آلي متناهي الصغر، لا يُرى بالعين المجرّدة، ولا يزيد حجمه عن حجم الفيروس أو البكتيريا. ويملك الراصف «أيدياً» تمكّنه من الإمساك بالذرة أو الجزيء، مما يعطيه القدرة على تفكيك أي مادة إلى مكوّناتها الذرية الأصغر. ومثل كل روبوت، فإنه مزوّد بعقل إلكتروني أي كمبيوتر يدير كل أعماله. ويتحكّم البشر بالرواصف عبر تحكّمهم بالكمبيوترات التي تدير الرواصف وبرامجها. ويمكن تخيّل راصف طبّي بحجم ال?يروس مبرمجاً لملاحقة البكتيريا التي تسبّب أمراضاً في الإنسان. ويمكن حقن مجموعة من تلك الرواصف، في دم مريض مهدّد بالتهاب عجز الطب عن علاجه، حيث تلاحق البكتيريا وتمزّقها. عالم النانو وتقنية الميكرو : يذكر الصالحي والضويان ( 2007م، 24) أنه قبل ظهور النانو كانت تقنية الميكرو هي المستخدمة في الأنظمة التقنية، مثل الشرائح الإلكترونية، حيث تتراوح أحجامها في المدى من الميكرومتر إلى الميليمتر، والميكرومتر هو مقياس طولي يساوي جزء من المليون من المتر أو يقابل 1/10 من حجم قطرة من الرذاذ او الضباب، ويستخدم الميكرومتر لقياس الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء. ومن الأنظمة الميكروية المعروفة هي الأنظمة الكهروميكانيكية الميكروية MEMS Microelectro mechanical systems ) ) ويتم تصنيع هذه الأنظمة بواسطة تقنيات مختلفة، مثل تصنيع شرائح السيلكون المستخدمة في الإلكترونيات، الكحت الرطب والجاف، وآلات التفريغ الكهربي. وقد استخدمت الأجهزة الميكروية في عدد كبير من الصناعات مثل طابعات الحبر النفاثة، ومجسات الضغط لقياس ضغط الهواء في إطارات السيارات وقياس ضغط الدم، القافلات الضوئية المستخدمة في الاتصالات وإرسال المعلومات. ومن المواد المستخدمة في تصنع الأجهزة الميكروية هي مادة السيلكون حيث تعتبر العصب الرئيس لصناعة الدوائر الإلكترونية المتكاملة، وهذه المادة تعطي عمرا طويلاً للأجهزة وتعمل لمدة تتجاوز البليون والترليون دوره بدون عطب. ويمكن كذلك استخدام البوليمرات لتصنيع الأجهزة الميكروية حيث مكن تصنيعها بإحجام كبيرة وذات خصائص مختلفة. وأخيراً تستخدم الفلزات في تصنيع الأجهزة المكروية حيث تعطي درجة عالية من الاعتمادية ومن الأمثلة على الفلزات المستخدمة الذهب، النيكل، الألمونيوم، الكروميوم، والفضة. واليوم تأتي تقنية النانو لتحل بديلاً عن الميكرو حيث يمكن تصنيع الأجهزة الكهروميكانيكية والإلكترونية النانوية، وتقليل حجم جميع تلك الأجهزة المستخدمة بمقدار ألف مـرة عن حجم أجهزة الميكرو مما يؤدي إلى تغيير خصائص تلك الأجهزة إلى الأفضل. أشكال المواد النانوية : عند تصنيع المواد بحجم النانو فإن التركيب الفيزيائي والتركيز الكيميائي للمواد الخام المستخدمة في التصنيع تلعب دوراً مهماً في خصائص المادة النانوية الناتجة، وهذا خلافاً لما يحدث عند تصنيع المواد العادية. تتركب المواد عادة من مجموعة من الحبيبات والتي تحتوي على عدد من الذرات وقد تكون هذه الحبيبات مرئية أو غير مرئية للعين المجردة بناء على حجمها، ويمكن ملاحظتها بواسطة الميكروسكوب. ففي هذه المواد يتفاوت حجم الحبيبات يكون من مئات الميكرومترات إلى سنتيمترات، أما في المواد النانوية فإن حجم الحبيبات يكون في حدود 1-100 نانومتر. هناك طريقتان لتصنيع حجم نانوي من المادة أحدهما من الأعلى للأسفل ( OP – DOWN ) حيث تبدأ هذه الطريقة بحجم محسوس من المادة محل الدراسة وتصغر شيئاً فشيئاً حتى الوصول إلى المقياس النانوي. ومن التقنيات المستخدمة في ذلك الحفر الضوئي، القطع، الكحت والطحن. وقد استخدمت هذه التقنيات للوصول إلى مركبات الكترونية مجهريه كشرائح الكمبيوتر وغيرها. أصغر حجم أمكن الوصول إليه في حدود 100 نانومتر ولا زال البحث مستمراً فلي الحصول على أحجام أصغر من ذلك. أما الطريقة الأخرى فهي من الأسفل للأعلى ( BOTTOM-UP ) حيث تبدأ هذه الطريقة بجزيئات منفردة كأصغر وحدة وتجمع في تركيب أكبر. وغالباً ما تكون هذه الطرق كيميائية، وتتميز بصغر حجم النواتج ( نانومتر واحد )، قلة هدر للمادة الأصلية والحصول على قوة ترابط بين الجسيمات النانوية الناتجة. يمكن فحص ودراسة خصائص المواد النانوية والتأكد من تركيبها باستخدام عدد من الأجهزة والتقنيات العلمية من أهمها : المجهر الإلكتروني الإنفاذي ( tem)، المجهر الإلكتروني الماسح ( SEM)، مجهر القوى الذرية (AFM) مع العوازل، وحيوية الأشعة السينية (XRD)... إلخ. ( الصالحي والضويان، 2007م، 24 ) ويمكن تصنيع المواد النانوية على عدة أشكال وذلك بناء على الاستخدام المقرر لهذه المواد، ومن أهم هذه الأشكال ما يلي : 1- النقاط الكمية Quantum dots : عبارة عن تركيب نانوي شبه موصل ثلاثي الأبعاد يتراوح إبعاده بين 2 إلى 10 نانومتر، وهذا يقابل 10 إلى 50 ذرة في القطر الواحد أو تقريباً 100 إلى 100000 ذرة في حجم النقطة الكمية الواحدة. وتقـوم النقطة الكمية بتقييد إلكترونات شريط التوصيل وثقـوب شريط التكافؤ أو الاكسبتونات ( وهي عبارة عـن زوج مرتبط مـن الكترونات التوصيل وثقوب التكافؤ ). كما تبدى النقاط الكمية طبقاً طاقياً مكمما متقطعا وتكون الدوال الموجية المقابلة متمركزة داخل النقطة الكمية. وعندما يكون قطر النقطة الكمية يساوي 10 نانومتر فإنه يمكن رصف 3 ملايين نقطة كمية بجانب بعضها البعض بطول يساوي عرض إصبع إبـهام الإنسان.

2- الفولورين Fullerene : تركيب نانوي غريب آخر للكربون وهو عبارة عن جزئ مكون من 60 ذرة من ذرات الكربون ويرمز له بالرمز C60، وقد اكتشف عام 1985م. إن جزئ الفولورين كروي المظهر ويشبه تماماً كرة القدم التي تحتوي على 12 شكلاً خماسياً و20 شكلاً سداسياً. ومنذ اكتشاف كيفية تصنيع الفولورين عام 1990م وهو يحضر بكميات تجارية. كما أمكن الحصول على جزئيات بعدد مختلف من ذرات الكربون مثل C36 وC48 وC70 إلا إن العلماء أبدوا اهتماما خاصا بالجزئي C60. لقد سمى هذا التركيب بالفولورين نسبة للمخترع والمهندس المعماري وبكمنستر فولر ( R. Buckminster Fuller ). وهكذا فقد نشأ فرع جديد يسمى كيمياء الفولورين حيث عرف أكثر من 9000 مركب فولورين منذ عام 1997م، وظهرت تطبيقات مختلفة لكل من هذه المركبات، ومنها المركبات K3C60 وRbcs2C60 وC60-CHBr3 التي أبدت توصيلية فائقة ( superconductivity). كما امتشقت أشكال أخرى منها كالفولورين المخروطي والأنبوبي إضافة إلى الكروي 3- الكرات النانوية: nanoballs : من أهمها كرات الكربون النانوية والتي تنتهي إلى فئة الفولورينات، من مادة C60، لكنها تختلف عنها قليلاً بالتركيب حيث أنـها متعددة القشرة. كما أنـها خاوية المركز، على خلاف الجسيمات النانوية، بينما لا يوجد على السطح فجوات كما هي الحال في الأنابيب النانوية متعددة الغلاف. وبسبب أن تركيبها بشبه البصل فقد سماها العلماء ( البصل ) Bucky وقد يصل قطر الكرات النانوية إلى 500 نانومتر أو أكثر. 4- الجسيمات النانوية : Nanoparticles على الرغم من أن كلمة ( الجسميات النانوية ) حديثة الاستخدام إلا أن هذه الجسيمات كانت موجودة في المواد المصنعة أو الطبيعة منذ زمن قديم. فعلى سبيل المثال، تبدو أحياناً بعض الألوان الجميلة من نوافذ الزجاج الصدئة وذلك بسبب وجود مجموعات عنقودية صغيرة جداً من الأكاسيد الفلزية في الزجاج حيث يصل حجمها قريباً من الطول الموحى للضوء. وبالتالي فإن الجسيمات ذات الأحجام المختلفة تقوم بتشتيت أطوال موجبة مختلفة من الضوء مما ينتج عنه ظهور ألوان مختلفة من الزجاج. يمكن تعريف الجسيمات النانوية على أنـها عبارة عن تجمع ذري أو جزئي ميكروسوبي يتراوح عددها من بضع ذرات ( جزئي ) إلى مليون ذرة، مرتبطة ببعضها بشكل كروي تقريباً بنصف قطر أقل من 100 نانومتر. فجسيم نصف قطري نانومتر واحد سوف يحتوي على 25 ذرة أغلبها على سطح الجسيم، وهذا يختلف عن الجزئي الذي قد يتضمن عدداً من الذرات بأن أبعاد الجسيم النانوي تقل عن أبعاد حرجة لازمة لحدوث ظواهر فيزيائية معينة مثل : متوسط المسار الحر الذي تقطعه الإلكترونات بين تصادمين متتالين مع الذرات المهتزة، وهذا يحدد التوصيلية الكهربائية. وللتجمع الذري أعداد سحرية من الذرات لتكوين الجسيمات النانونية، فجسيمات السيلكون النانوية، مثلاً، تتكون من أعداد محددة من الذرات وليس عند أي عدد، لينشأ جسيمات بأنصاف أقطار محددة 1، 1.67، 2.15، 2.9 نانومتر فقط. عند تعرض هذه الجسيمات لأشعة فوق بنفسجية فإنـها تبعث ضوء بلون مرئي طوله الموجي يتناسب عكسياً مع مربع قطر الجسيم، وبالتالي يمكن رؤية ألوان مرئية معينة. عندما يصل حجم الجسيمات النانوية إلى مقياس النانو في بعد واحد فإنـها تسمى البئر الكمي ( quantum well )، أما عندما يكون حجمها النانوي في بعدين فتسمي السلك الكمي ( quantum wire )، وعندما تكون هذه الجسيمات بحجم النانو في ثلاثة أبعاد فإنـها تعرف بالنقاط الكمية ( quantum dots ). ولابد من الإشارة هنا إلى أن التغير في الأبعاد النانوية في التركيبات الثلاثة السالفة الذكر سوف يؤثر على الخصائص الإلكترونية لها، مما يؤدي إلى حدوث تغيير كبير في الخصائص الضوئية للتركيبات النانوية. تكتسب الجسيمات النانوية أهمية علمية حيث أنـها تقع بين التركيب الحجمي الكبير للمادة وبين التركيب الذري والجزئي، حيث تحتوي هذه الجسيمات في العادة على 106 ذرة أو أقل، أما الجزئي فإنه يمكن أن يحتوي على 100 ذرة أو أقل وقد يصل نصف قطرة إلى أكثر من نانو متر واحد.ومن الخصائص المهمة وغير المتوقعة للجسيمات النانوية هو أن الخصائص السطحية للجسيمات تتغلب على الخصائص الحجمية للمادة. وبينما تكون الخصائص الفيزيائية للمادة الحجمية ثابتة بغض النظر عن حجمها، فإن تلك الخصائص للمادة عندما تصل إلى مقياس النانو سوف تتغير وبالتالي تعتمد على حجمها، مثل التقييد الكمي في الجسيمات النانوية شبه الموصلة، رنين البلازمون السطحي في بعض الجسيمات النانوية الفلزية. ويلاحظ كذلك أن النسبة المئوية للذرات السطحية للمادة تصبح ذات أهمية بالغة عندما يقترب حجم المادة من مقياس النانو، بينما عندما تكون المادة الحجمية أكبر من 1 ميكرومتر فإن النسبة المئوية للذرات عند سطحها ستكون صغيرة جداً بالنسبة للعدد الكلي للذرات في المادة. ومن الخصائص الأخرى للجسيمات النانوية هو إمكانية تعلقها داخل سائل أو محلول بدون أن تطفئ أو تنغمر وذلك لأن التفاعل بين سطح الجسيمات والسائل يكون قوياً بحيث يتغلب على فرق الكثافة بينهما لقد أمكن حديثا تصنيع جسيمات نانوية من الفلزات والعوازل وأشباه الموصلات والتركيبات المهجنة ( مثل الجسيمات النانوية المغلقة ) وكذلك تصنيع نماذج لجسيمات نانوية ذات طبيعة شبه – صلبه وهي الليبوزومات. ومن الصور الأخرى للجسيمات النانوية هي النقاط الكمية شبه الموصلة واللورات النانوية.وتعتبر جسيمات النحاس النانوية التي يصل حجمها إلى أقل من 50 نانومتر ذات صلابة عالية وغير قابلة للطرق أو السحب وذلك عكس ما يحدث لمادة النحاس العادية حيث يمكن ثنيها وطرقها وسحبها بسهولة. 5-الأنابيب النانوية : Nanotubes : تصنع الأنابيب النانوية، أحيانا، من مواد غير عضوية مثل أكاسيد الفلزات (أكسيد الفاناديوم، أكسيد المنجنيز )، تبتريد البرون والموليبدينوم، وهي شبيهة من ناحية تركيبها بأنابيب الكربون النانوية، ولكنها أثقل منها وليست بنفس القوة مثل أنابيب الكربون وتعد أنابيب الكربون النانوية التي اكتشفت عام 1991م أكثر أهمية نظراً لتركيبها المتماثل وخصائصها المثيرة واستخداماتـها الواسعة في التطبيقات الصناعية، والعلمية، وفي الأجهزة الإلكترونية الدقيقة، والأجهزة الطبية الحيوية. يمكن وصف أنابيب الكربون على أنـها عبارة عن شرائح من الجرافيت يتم طلبها حول محور ما لتأخذ الشكل الأسطواني حيث ترتبط ذرات نـهايتي الشريحة مع بعضها لتغلق الأنبوب. تكون إحدى نـهايتي الأنبوب في الغالب مفتوحة والأخرى مغلقة على شكل نصف كرة، كما قد يكون جدار الأنبوب فردي الذرات وتسمي في هذه الحالة بالأنابيب النانوية وحيدة الجدار ( singl wall nanotube ) SWNT، أو ثنائي أو أكثر وتسمى الأنابيب متعددة الجدار ( multi wall nanotube ) MWNT ويتراوح قطر الأنبوب بين أقل من نانومتر واحد إلى 100 نانومتر ( أصغر من عرض شعرة رأس بمقدار 50000 مرة )، أما طوله فقد يصل إلى 100 مايكرومتر ليشكل سلكاً نانوياً. للأنابيب النانوية عدة أشكال فقد تكون مستقيمة، لولبية، متعرجة، خيزرانية أو مخروطية وغير ذلك. كما أن لهذه الأنابيب خصائص غير اعتيادية من حيث القوة والصلابة والتوصيلية الكهربائية وغيرها. كما أن للكربون النانوي أشكالاً أخرى مثل الكرات النانوية والألياف النانوية. ويتم إنتاج أنابيب الكربون النانوية بعدة تقنيات منها، التفريغ القوسي، الكحت الليزري، الترسيب بواسطة أول أكسيد الكربون ذي الضغط العالي، والترسيب بواسطة البخار الكيميائي. )6- ألياف النانوية Nanofibres : لاقت الألياف النانوية اهتماماً كبيراً مؤخراً لتطبيقاتـها الصناعية. وقد اكتشف العديد من أشكالها كالألياف السداسية والحلزونية والألياف الشبيهة بحبة القمح ( coen-shaped). إن الجزء الجانبي لليف النانوى اللويحي أو الأنبوبي له شكل سداسي، مثلاً، وليس أسطوانياً ومن أشهر الألياف النانوية تلك المصنوعة من ذرات البوليمرات. إن نسبة مساحة السطح إلى الحجم كبيرة في حالة الألياف النانوية، كما للأنابيب النانوية،حيث أن عدد ذرات السطح كبير مقارناً بالعدد الكلي، وهذا يكسب تلك الألياف خواص ميكانيكية مميزة كالصلابة وقوة الشد وغيرها مما يؤهلها بلا منافس لاستخدامها كمرشحات في تنقية السوائل أو الغازات، وفي الطب الحيوي وزراعة الأعضاء كالمفاصل ونقل الأدوية في الجسم وفي التطبيقات العسكرية كتقليل مقاومة الهواء إلى آخره من التطبيقات لا سيما بعد تطوير طرق التحضير. هناك أكثر من طريقة لتحضير الألياف البوليمرية، من أشهرها التدوير الكهربي ( electrospinning ) ولا زالت تواجه العديد من الصعوبات للتحكم بخصائص الألياف الناتجة كاستمراري واستقامتها وتراصفها كما في الشكل. 7-الإسلاك النانوية : Nanowires : هي أسلاك بقطر قد يقل عن نانومتر واحد وبأطوال مختلفة أي بنسبة طول إلى عرض تزيد عن 1000 مرة. لذا فهي تلحق بالمواد ذات البعد الواحد، وكما هو متوقع ن فهي تفوق على الأسلاك التقليدية ( ثلاثية الأبعاد )، وذلك بسبب أن الإلكترونات تكون محصورة كميا باتجاه جانبي واحد مما يجعلها تحتل مستويات طاقة محددة تختلف عن تلك المستويات العريضة الموجودة في المادة الحجمية. وهنا تتضح أهمية الذرات السطحية مقارنة بالداخلية لظهور ما يعرف بالتأثير الحافي. وبسبب خضوعها للحصر الكمي المبني على ميكانيكا لكم، فسيكون لها توصيلية كهربية تأخذ قيما محددة تساوي تقريباًً مضاعفات المقدر 12.9 كيلو أوم – 1. وهي لا توجد في الطبيعة ولكنها تحضر في المختبر حيث منها الفلزي ( كالنيكل والفضة والبلاتينيوم ).وشبه الموصل ( كالسيلكون ونترات الجاليوم وفوسفات الانديوم ) والعازل ( كالسيليكات وأكسيد التيتانيوم)، ومنها الأسلاك الجزيئية العضوية ( DNA ) وغير العضوية ( مثل Mo6S9-xlx Li2Mo6Se6 التي ينظر لها كتجمعات بوليمرية) ذات القطر 0.9 من النانومتر وبطول يصل لمئات من المايكرومتر. يمكن استخدامها، في المستقبل القريب، لربط مكونات الكترونية دقيقة داخل دائرة صغيرة أو عمل وصلات ثنائية p-n وكذلك بناء الدوائر الإلكترونية المنطقية وقد تستخدم متقبلاً لتصنيع الكمبيوتر الرقمي. لذا فتطبيقاتـها الإلكترونية المتوقعة كثيرة جداً مما سيقود إلى الحساسات الحيوية الجزئية النانوية وللأسلاك النانوية عدة أشكال فقد تكون حلزونية (spiral) أو تكون متماثلة خماسية الشكل وقد تكون الأسلاك النانوية عند تحضيرها في المختبر على شكل أسلاك متعلقة من طرفها العلوي أو تكون مترسبة على سطح أخر. ومن الطرق المستخدمة لإنتاج الأسلاك المتعلقة عمل كحت كميائي لسلك كبير أو قذف سلك كبير بواسطة جسيمات ذات طاقة عالية. 8- المركبات النانوية : Nanocomposites هي عبارة عن مواد يضاف إليها جسيمات نانوية خلال تصنيع تلك المواد ونتيجة لذلك فإن المادة النانوية تبدي تحسناً كبيراً في خصائصها. فعلى سبيل المثال، يؤدي إضافة أنابيب الكربون النانوية إلى تغيير خصائص التوصيلية الكهربائية والحرارية للمادة. وقد يؤدي إضافة أنواع آخري من الجسيمات النانوية إلى تحسين الخصائص الضوئية وخصائص العزل الكهربي وكذلك الخصائص الميكانيكية مثل الصلابة والقوة. يجب أن تكون النسبة المئوية الحجمية للجسيمات النانوية المضافة منخفضة جداً ( في حدود 0.5% إلى 5% ) وذلك بسبب أن النسبة بين المساحة السطحية إلى الحجم للجسيمات النانوية تكون عالية تجرى البحوث حالياً للحصول على مركبات نانوية جديدة ذات خصائص ومميزات تختلف عن المركبات الأصلية. ومن المركبات النانوية المعروفة الآن هي المركبات البوليمرية النانوية.

النانوتكنولوجي والطب : تقنية النانو تقنية فتحت آفاق جديدة فــي مختـــلف مجالات الحياة , ومن احد أهم المجــالات الـــتي نجحت فيها هذه التقنية مجال الطب , ومن المعلوم أن تقنية النانو متعددة الخلفيات فهي تعتمد عـــــلى الفيزياء والكيمياء والهندسة والأحياء والصيدلة لذا فلابد للباحثين أن تكون لهم قاعدة عريضة تشمل كل هذه التخصصات ولابد أن يكون بين هذه التخصصات روابط مشتركة. و لقد ساعدت تقنية النانو على تغيير طريقة النظر إلى علاج كثير من الأمراض وأعطت أملا كبيرا لشفاء كثير من الإمراض المستعصية. وقد توجهت دول عديدة إلى دعم النانو بقوة فمثلاً دعمت الولايات المتحدة النانو بخطط خمسية بدأت من عام 2005 م , كما أنها تصرف سنويا ما يقارب 4 بليون دولار على أبحاث النانو في جميع المجالات بشكل عام والمجال الطبي بشكل خاص , ومن جهة أخرى يوجد ما يقارب 130 مشروعاً دوائياً مهتما بتقنية النانو وفقاً لإحصائية 2006م. والدراسات المبدئية قائمة حول العالم لتوظيف التطور الحاصل في تقنية النانو في المجالات الطبية , وسيتبع ذلك الدراسات المرتبطة بسلامة استخدامها على الإنسان حتى تتحول هذه التطبيقات إلى واقع يومي في المستشفيات والمراكز الصحية لتساهم في اكتشاف المرض مبكراً وتقليل تكلفة علاجه والحفاظ على صحة الإنسان. تطبيقات النانو في الطب : التطبيقات الطبية لتقنية النانو هي التطبيقـــــــات الأهم لهذه التقنية من بين كل التطبيقات المتوقعة من هذه التقنية الحديثة وذلك لارتباطها المبـــاشر بحياة وصحة الإنسان , فتقنية النانو تعد بالكـــثير من التطبيقات الطبية المتعلقة بالتشخيص الدقيق والعلاج عالي الكفاءة وكذلك الكثير من التطبيقات في مجال الرعاية الصحية , فمواجهة أكثر الأمراض فتكا بالإنسان مثل أمراض السرطان ستكون ممكنة بإذن الله في غضون العشر السنوات القادمة وذلك من خلال طب النانو nano- medicine والذي بدأت الكثير من أبحاثه وتطبيقاته التجريبية في الكثير من مراكز الأبحاث حول العالم. وفي ما يلي نستعرض أهم التطبيقات الطبية المستقبلية لتقنية النانو : 1- جهاز الناتئ النانوني ( الكانتيلفير ) : ( أجهزة النانو( كانتيلفير) تستطيع اكتشاف خلايا السرطان بدقة فائقة تصل الى حد رصد خلية واحدة) الكانتيلفير cantilever هو جهاز دقيق جداً بمقياس النانو حيث تقارب أبعاده أبعاد كرية الدم البيضاء وهو احد أجهزة النانو المستقبلية والتي تستطيع رصد واكتشاف الخلايا المصابة بالسرطان وذلك من خلال انحناء نتوءاتها الدقيقة. وأجهزة النانو كانتيلفير يمكن تصميمها هندسيا بشكل خاص يمكنها من الارتباط بالخلايا التي تشير تغيراتها إلى الإصابة بأنواع مختلفة من أمراض السرطان , وتتميز هذه الأجهزة بقدرتها الفائقة على تشخيص خلايا السرطان في مراحلها المبكرة , وذلك بدقة تصل إلى حد اكتشاف خلية سرطانية واحدة , والجدير بالذكر أن هذه الأجهزة أجهزة النانو كانتيلفير ما زالت في مراحل تطويرها الأولى , وهي من تطبيقات تقنية النانو المتقدمة جداً والتي ما زالت في حاجة لمزيد من البحث والدراسة. 2- توصيل الأدوية : أجهزة النانو الخاصة بتوصيل الدواء (ديندريمر) تتميز بقدرتها على اكتشاف الخلايا المصابة وتشخيص نوع الإصابة وكذلك تتميز بقدرتها على معالجة هذه الخلايا. من المعلوم أن علم الأدوية من العلوم التي تحتاج لدقة عالية وذلك لارتباطها ارتباطا مباشراً بصحة الإنسان , فوصول كمية كبيرة من الدواء إلى أعضاء الجسم الغير مصابة تقلل من فعالية الدواء وتؤدي إلى حدوث آثار جانبية غير مرغوب فيها. فعلى سبيل المثال نجد أن الوسائل التقليدية لمعالجة مرض السرطان كالعلاج الكيمائي والإشعاعي تؤدي إلى آثار جانبية كبيرة مع انخفاض فعاليتها في معالجة هذا المرض , وعليه فان من المهم أن يتم إيصال الأدوية المضادة للسرطان إلى الأجزاء المصابة بدقة متناهية جدا للحصول على أقصى فائدة ممكنه من الدواء. وحاليا يعكف العلماء على دراسة احد تطبيقات النانو المستقبلية والمتمثلة في تقنية إيصال الدواء باستخدام احد أجهزة النانو والمسمى الديندريمر DENDRIMER وهو احد أجهزة النانو الخاصة بإيصال الدواء والقادرة على الدخول بسهولة إلى الخلايا المصابة وتزويدها بكميات متعددة من الدواء دون حدوث أي نتائج سلبية , وأجهزة النانو (الديندريمر) تتميز بقدرتها على تحديد الخلايا المصابة وعلاجها وكذلك إعطاء تقرير عن مدى فعالية الدواء. 3- في مجال الأدوية والعقاقير العلاجية : أُدخل حاليا مصطلح جديد إلى علم الطب هو النانو بيوتك وهو البديل الجديد للمضادات الحيوية. ففي جامعة (هانج بانج) في سيؤول أستطاع الباحثون إدخال نانو الفضة إلى المضادات الحيوية، ومن المعروف أن الفضة قادرة على قتل 650جرثومه ميكروبيه دون أن تؤذى جسم الإنسان. هذه التقنية سوف تحل الكثير من مشاكل البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية التي أحدثت طفرات تحول دون تأثير المضاد على هذه البكتيريا ومن أمثله البكتريا المقاومة : Staphylococcus aureus و Pseudomonas.حيث يقوم النانو بيوتك بثقب الجدار الخلوي البكتيري أو الخلايا المصابة بالفيروس مما يسمح للماء من الدخول إلى داخل الخلايا فتباد. 4- استخدام النانو تكنولوجي كمساعد في العمليات الجراحية: قامت شركت (كورفس) بصناعه محولات مرئية (روبوت صغير) بحجم النانومتر يُستخدم كمساعد للأطباء في العمليات الجراحية الحرجة والخطرة, يستطيع الطبيب أن يتحكم في الروبوت بواسطة جهاز خاص مما يساعد في إنجاح العملية بكفائه عاليه وبدقه متناهية وهي أفضل من الطرق التقليدية وتقلل من المخاطر كثيراً. حيث يستخدم الجراح عصاة التحكم تمكنه من التحكم بذراع الروبوت الذي يحمل الأجهزة الدقيقة وكاميرا مصغره وذلك ليحول التحركات الكبيرة إلى تحركات صغيرة وهذا يتيح مزيدا من الدقة الجراحية. هذه الصورة توضح حجم الكاميرا مقارنة بقلم رصاص، هذه الكاميرا تستخدم وتكون بالطبع متصلة بجهاز حاسب آلي يراقب من خلاله الأطباء سير هذه الكاميرا 5- استخدام التقنية في علاج مرض السكري : نجحت جامعه (الينوى) في الولايات المتحدة الأمريكية في تطوير جهاز مُهَندس بالتقنية النانونية يزرع في الجسم يعمل على تنظيم السكر في الدم وهى تغني مرضى السكري عن حقن الأنسولين والجميل أنها سوف تنزل بالأسواق قريباً. 6- التصوير الطبي : يمكّن التصوير بالنانو الباحثين والأطباء من تعقب اي حركة تحدث في النسيج الحي داخل جسم الإنسان. وفي مستطاع الأطباء هنا التعرف بدقة على حركة الدواء داخل النسيج المريض , هذا وان دراسة بعض خلايا الجسم يكون صعباً، ومن هنا يلجأ العلماء إلى تلوينها وهناك مشكلة أخرى ألا وهي أن الخلايا التي تصدر أمواجا ضوئية مختلفة في الطول لا تعمل بشكل واحد أو بكيفية واحدة على الدوام , الأمر الذي يجعل عمليات التصوير الطبي تواجه مشاكل على صعيد التشخيص الصحيح, وقد تمكن العلماء من حل هذه المشكلة وذلك باستخدام بعض جزئيات النانو التي تبدي ردود فعل مختلفة إزاء الترددات الموجية المختلفة الناشئة بطبيعة الحال عن اختلاف طول الموجة. (تقنية النانو في التصوير الطبي) 7- مكائن تعمير الخلايا التالفة : في طرق العلاج التقليدية المتبعة في علم الطب والجراحة، يقوم الأطباء بمعالجة الأنسجة والخلايا التالفة بواسطة العمليات الجراحية المختلفة والأدوية المتعددة. بيد أن الحال يختلف فيما لو استخدمت مكائن تعمير الخلايا التالفة. وبواسطة زرق ابر خاصة لا تؤدي إلى قتل الخلايا، تدخل المكائن المعمرة إلى الخلايا التي يراد الدخول إليها. وفي هذه الطريقة العلاجية الحديثة يتم الاستفادة من حقيقة أن خلايا الجسم تبدي ردود فعل إزاء المحركات الخارجية مهما كانت فإذا ما وصلت إليها محركات النانو أو المحركات الدقيقة أبدت رد الفعل هذا. الأمر الذي يغير من عمل الخلايا ويأخذ بها من المرض إلى الشفاء وهذه الطريقة كما يبدو طريقة مباشرة في العلاج.

أيضاً هناك مركبات تم هندستها بتقنية النانو لتتوافق مع مستوى الجزيئات والذرات، لذا فاستخدام هذه التقنية يساعد في كل من التشخيص والعلاج للأمراض من شتى المجالات منها أمراض القلب و المخ والأعصاب والحروق والإصابات والإنجاب، ومستحضرات التجميل. 8- التشخيص : الهدف الأساسي هو اكتشاف المرض في مراحل مبكرة قدر المستطاع حتى يمكن القضاء عليه قبل أن يتسبب في أعراض أو مضاعفات. باستخدام تقنية النانو تصبح الاختبارات الحيوية لقياس وجود أو نشاط المواد المختبرة أسرع, أكثر دقة و أكثر مرونة. فيمكن دمج جزيئات النانو المغناطيسية مع الأجسام المضادة المناسبة و استخدامها كعلامات على وجود جزيئات محددة أو ميكروبات ,و بالمثل استخدام جزيئات الذهب المدمجة مع مقاطع قصيرة من الحمض النووي للتعرف على تسلسل من الجينات في عينة ما. هناك أيضاً تقنية ثقوب النانو لتحليل الحمض النووي و التي تحول تسلسل وحداته مباشرة إلى إشارات كهربية.و باستخدام جزيئات النانو كعوامل للتباين ( كبديل عن الصبغة ) نحصل على صور بالرنين المغناطيسي و الأشعة فوق الصوتية ذات تباين و توزيع أفضل. بل إن جزيئات النانو المضيئة تستطيع أن تساعد الجراح أثناء العملية الجراحية في التعرف على مكان الورم و بالتالي تجعل من عملية استئصاله أمراً أكثر سهولة. 9-هندسة الأنسجة: تستطيع تقنية النانو أن تساعد في عملية إعادة تصنيع أو إصلاح الأنسجة التالفة ؛ فهندسة الأنسجة تستغل عملية تكاثر الخلايا المثارة صناعياً بواسطة جزيئات النانو و عوامل النمو. و قد تصبح تلك التقنية في يوم ما بديلاً عن نقل الأعضاء أو الأعضاء الاصطناعية. من جهة أخرى تظل هندسة الأنسجة أسيرة الجدال الأخلاقي المتعلق باستخدام الخلايا الجذعية. v ومن الأدوات المستخدمة في تقنية النانو في المجال الطبي : 1. الأجهزة المجهرية الدقيقة والمطورة مثل المجهر الإلكتروني الماسح. 2. المعدات المستخدمة في تصوير الخلايا والبكتيريا والفيروسات والوحدات الجزيئية. 3. جزيئات الكربون حيث يتم تشكيلها لإنتاج مواد أقوى 100 مرة من الفولاذ على الرغم من أن وزنها سدس وزن الفولاذ وأكثر من النحاس من ناحية التوصيل، ويمكن أن يستخدم بأمان في بعض التطبيقات الطبية مثل أنظمة إيصال الأدوية وتعتبر من أشهر الأمثلة 4. في استخدام تقنية النانو في الطب مثل Nanotubes، Fullerenes.. 5. الأجهزة الدقيقة التي تضم النظم الكهربائية الصغيرة (MEMS) والتي تحتوي على أجزاء متحركة مصغره للعمليات الجراحية والأجهزة المنظمة لضربات القلب. 6. ميكرو فلويديكس (Microfluidics) لإجراء اختبارات الحمض النووي . 7. .ميكرو ارايس (Microarrays) والتي تستخدم للكشف عن الكميات القلية للبكتريا المرضية. مستقبل طب النانو : لا شك أن التطورات التي سيتمكن علماء النانو من تحقيقها في المستقبل ستتخطى كل تصوراتنا فالعالم يتجه نحو بناء أدوات في حجم النانو تستطيع أن تكتشف و تعالج الأمراض دون الحاجة إلى جراحات و بأسرع وقت ممكن للشفاء. وإليكم بعض الأفكار التي يتنبأ العلماء أنها ستصبح حقيقة في المستقبل القريب: (https://12345-proxy.appspot.com/knol.google.com) 1- إنسان آلي بحجم النانو (نانو روبوت) : سيغير هذا الاختراع وجه الطب إذا صار إلى واقع ملموس.سيوجه طب النانو هذا الإنسان الآلي لإصلاح أو لاكتشاف التلف و العدوى.و يُتوقع أن يكون حجم هذا الروبوت من 0.5 ل 3 ميكرون حتى يستطيع أن يمر عبر الأوعية الدموية الدقيقة و سيكون العنصر الرئيسي في تكوين هذا الروبوت هو الكاربون نظراً لصلابته و الخواص الهامة الأخرى التي تتوفر في بعض أنواع الكاربون. وسيتم تصنيع هذا الإنسان الآلي النانو في مصنع نانو مخصص لهذا الغرض. ولمتابعة عمل الروبوت نستطيع أن نستعين بالرنين المغناطيسي. أولاً سيتم حقن الروبوت في الجسم ليتجه إلى العضو أو النسيج المريض و سيتابع الطبيب خط سير الروبوت ليتأكد أنه وصل إلى وجهته الصحيحة وسيتمكن الطبيب أيضا من رؤية أشعة مقطعية يظهر فيها الروبوت و هو يواجه المرض. 2-آلة إصلاح الخلايا : باستخدام الدواء و الجراحة يستطيع الأطباء فقط أن يشجعون الأنسجة على إصلاح نفسها ولكن باستخدام الآلات الجزيئية ستكون عملية الإصلاح مباشرة بشكل أكبر. ستستخدم تلك الآلات نفس الحيل التي يستخدمها الجسم لإصلاح نفسه.ستخترق الغشاء الخلوي ,تذيب المحتويات التالفة و تعيد بناءها.ستقوم بإصلاح الحمض النووي و علاج الخلل الجيني، بل ستتمكن أيضاً من اختراق غشاء البكتريا و الفيروسات و تغيير خواصها و إزالة العوامل الممرضة بها. 3- علاج أمراض الكلى بتقنية النانو: Nanonephrology فرع من طب النانو يعنى بـــ : دراسة تكوين بروتينات الكلى على المستوى الذري. التصوير بتقنية النانو لدراسة العمليات الحيوية التي تحدث في خلايا الكلى. استخدام جزيئات النانو في علاج أمراض الكلى. من خلال فهم الخواص الفيزيائية و الكيمائية لبروتينات الكلى على مستوى الذرى سيستطيع العلم أن يتوصل إلى حل لعديد من أمراض الكلى. كلى صناعية بتقنية النانو هو حلم يراود العديد من الأطباء في هذا المجال و يمكن أن يتحقق باستخدام نانوروبوت يقوم عملية ترميم للكلى المريضة على المستويين الخلوي و الجزيئى. الهدف هو المقدرة على توجيه الأحداث بطريقة منظمة على مستوى الخلية مما يحمل إمكانية تحسن كبير في حياة العديد من مرضى الكلى. (https://12345-proxy.appspot.com/knol.google.com). النانوتكنولوجي والصناعة: لقد فتحت العلوم والتقنيات المتناهية في الصغر الباب أمام تطبيقات متعددة ومتنوعة تشمل مختلف المجالات العلمية والصناعية. تهتم هذه العلوم وهذه التقنيات بأجسام ذات أبعاد نانومترية؛ تتميز بخواص ميكانيكية، كيميائية، إلكترونية وكهربائية جديدة، نظرا لارتفاع نسبة سطحها على حجمها. وفي هذا الجزء سنتطرق إلى تطبيقات النانوتكنولوجي في الصناعة والتي بدأت تنتشر انتشارا واسعا وتلقى قبولا كبيرا نظرا لجودتها ودقتها،وتطبيقات النانو في الصناعة كثيرة ولايمكن حصرها في هذا الجزء من البحث الذي سنحاول من خلاله التطرق إلى أهم هذه التطبيقات في عصرنا الحالي ومنها: في مجال صناعة الورق : تم استخدام تقنيات النانو تكنولوجي لتطوير صناعة الورق في مصر‏ في إنجاز علمي مهم،‏ وقد تمكن فريق بحثي بالمركز القومي للبحوث من تحضير أنواع متطورة من الورق من ألياف نانو متربة تم استخدامها من المخلفات الزراعية مثل قش الأرز ومصاصة القصب‏. ويتميز هذا النوع من الورق المحضر بتكنولوجيا النانو بمواصفات عالية الجودة والمتانة تتفوق علي الورق المحضر بالطرق التقليدية‏. وأشار الدكتور هاني الناظر رئيس المركز القومي للبحوث، إلى أنه باستخدام النانو تكنولوجي سوف يحدث طفرة في صناعة الورق في مصر‏,‏ حيث يمكن الاستغناء نسبياً عن استيراد لب الورق ذي الألياف الطويلة كما يمكن تصنيع ورق بمواصفات أعلي في الجودة بطرق ميكانيكية حديثة ومتطورة‏.‏ وقد تم التوصل من خلال النتائج الأولية للأبحاث الى أنواع متطورة من الورق من الألياف النانومترية لقش الأرز ومصاصة القصب لها قوة شد تعادل من أربعة الى خمسة أضعاف قوة الشد للورق المحضر صناعيا بالطرق التقليدية‏. بطاريات جديدة من فيروسات معدلة وراثياً ـــ وبتقنية النانو : أعلن باحثون بمعهد تكنولوجيا ماساتشوستس أنهم توصلوا إلى صنع بطاريات صديقة للبيئة يمكنها تزويد السيارات الهجين والهواتف النقالة بالطاقة اللازمة، وذلك باستخدام تقنية النانو المتناهية الصغر والفيروسات المعدلة وراثيا وفق تقرير مجلة "كومبيوترورلد". وذكرت مصادر المعهد أن فيروسات تصيب البكتيريا ولا تضر الإنسان، قد استخدمت لبناء الطرفين المشحونين بالسالب والموجب (القطبين) لبطاريات أيونات ليثيوم، لها نفس الطاقة والقدرة والأداء لأحدث الطرازات القابلة للشحن، بحيث تُشغّل سيارات الطاقة الهجينة والأجهزة الإلكترونية الشخصية. ولدى اختبار تلك البطاريات في المعامل، أمكن لمادة القطب السالب الجديدة (الكاثود) أن تشحن وتفرغ أكثر من مائة مرة دون أن تفقد أي جزء من سعتها وقدرتها الكهربائية. وكانت رئيسة المعهد سوزان هوكفيلد قد أخذت الأسبوع الماضي نموذجا أوليا من البطارية الجديدة إلى البيت الأبيض، وناقشت التمويل الاتحادي لمشروعات تطوير تقنيات الطاقة النظيفة مع الرئيس باراك أوباما. وتمكن هذه التقنية بطاريات أيونات ليثيوم من الشحن في ثوان وليس ساعات. ويأملون أن يؤدي هذا الإنجاز إلى بطاريات أصغر وأسرع شحنا لاستخدامها في الهواتف النقالة والأجهزة الأخرى. وكان فريق بحثي آخر من المعهد قد أعلن أيضا في فبراير/شباط الماضي عن تصميم رقاقة رقمية ذات كفاءة عالية باستخدام الطاقة، يمكنها تشغيل أجهزة طبية مزروعة بجسم الإنسان، باستخدام حرارة الجسم كمصدر للطاقة. ولكن لا تزال الرقاقة الجديدة في مرحلة إثبات صحة الفكرة، وهي تستخدم طاقة أقل بعشر مرات من الرقاقات التقليدية الأخرى. وهذا ما قد يزيد من عمر بطارية الجهاز الطبي. أما في البطاريات الخضراء الجديدة، فقد أمكن للفيروسات المعدلة وراثيا أن تكوّن في الواقع الأقطاب الموجبة (الأنودات) للبطاريات. ويذكر تقرير المعهد أنه في بطاريات أيونات ليثيوم التقليدية، تتدفق أيونات ليثيوم بين الأنود سالب الشحن المصنوع من الغرافيت والكاثود موجب الشحن المصنوع من أكسيد الكوبلت أو فوسفات الحديد. وبحسب علماء مشروع البحث، فإن تقنية الفيروسات المعدلة قد تم التوصل إليها منذ سنوات حيث تقوم ببناء أنود سالب الشحنة بتغليف نفسها بطبقة من أكسيد الكوبلت والذهب، ثم تتجمع الفيروسات لتكوّن سلكا متناهي الدقة. لكن في الآونة الأخيرة، قام فريق البحث بهندسة تعديل فيروسات تغلف نفسها بفوسفات الحديد. ثم تقيد نفسها إلى أنابيب نانومترية (متناهية الصغر) من الكربون لإيجاد شبكة فائقة التوصيل. ويمكن للإلكترونات الانتقال عبر شبكات أنابيب الكربون النانومترية، ناقلة الطاقة بسرعة كبيرة. وجاءت إضافة أنابيب الكربون النانومترية لتزيد مستوى الموصلية بدون إضافة وزن ثقيل للبطارية. ويرجح لبطاريات تبنى بهذه التقنية أن تكون خفيفة الوزن ومرنة بما يكفي لاتخاذ شكل حاوياتها. صناعة الطائرات و السيارات: تقدّم تقنية النانو الكثير لتحسين الصناعة في هذا المجال، فمثلا تتدخل هذه التقنية في صناعة الأبواب و المقاعد و الدعامات، و من أهم مميزات هذه القطع المحسّنة أنها صلبة و ذات مرونة عالية في نفس الوقت كما أنها تتميز بخفة وزنها. و تدخل النانو أيضا في تحسين الزجاج بشكل عام و تحسين زجاج النوافذ بشكل خاص حيث يصبح عالي الشفافية، و ذلك باستخدام نوع معين من جسيمات النانو في صناعة نوع من الزجاج يعرف باسم "الزجاج النشط"، حيث أن هذه الجسيمات تتفاعل مع الأشعة الفوق بنفسجية فتهتز مما يزيل الرواسب و الأوساخ و الغبار الملتصق بالسيارات كما أن هذه الجسيمات تتميز بأنها تشكل سطحا قابلا للماء مما يجعل تنظيفها أمرا سهلا لدرجة أنه أطلق عليه اسم "زجاج التنظيف الذاتي".و من ميزات القطع المحسنة المستخدمة في صناعة الأجزاء الداخلية أنها تقلل من استهلاك الوقود.،كما أنها ستساعد في صنع محركات نفاثة تتميز بهدوئها و أدائها العالي. صناعة النظارات الشمسية: قامت شركة النظارات الشمسية sunglasses بتصنيع طلاء بلاستيكي مقاوم للخدش و الانعكاس و أنتجت نظارات النانو ذات الكفاءة العالية و الخصائص المميزة، و يعتبر سعر هذه النظارات معقولا نظرا لصغر الكمية المطلوبة من جسيمات النانو في تصنيعها. .) المنتجات الرياضية: تستخدم تقنية النانو في هذا المجال بشكل عام لهدفين، أولا لتقوية الأدوات الرياضية، و ثانيا لإكسابها المرونة و الخفة. حيث أن بعض جسيمات النانو أقوى بمائة مرة من المعدن الصلب و أخف منه بست مرات. و من المنتجات التي تم تحسينها: مضارب الهوكي، مضارب البيسبول، مضارب و كرات التنس، كرات القولف. صناعة الدهانات و الأصباغ: تتميز هذه الدهانات بأن لها القدرة على مقاومة الخدش و التآكل و التفتت مما سيجعلها مناسبة تماما لدهن السفن والمراكب. صناعة الشاشات: تتميز الشاشات التي تم تحسينها بتقنية النانو بأنها توفر كثيرا من الطاقة التي تستهلك في تشغيلها، كما أنها ستتميز بوضوح و دقة عالية. أما بالنسبة لحجمها فهي تتميز بصغر سماكتها و خفة وزنها. ( تنقية المياه: و يعتبر من أهم التطبيقات التي تستخدم النانو حيث أن الكثير من الدول النامية تعاني من نقص في المياه و إذا ما استخدمت النانو في تنقيتها و معالجتها و تحليتها فإن ذلك سيؤدي إلى توفر المياه بشكل أكبر. كما أن درجة نقاء المياه ستكون أعلى من السابق حيث ستعمل جسيمات النانو المستخدمة على حجز و منع مرور العوالق و الكائنات الحية الدقيقة في المياه. و الجدير بالذكر هنا قيام فريق بحثي سعودي باسم مدينة الملك عبد العزيز للعلوم و التقنية بالحصول على تسجيل حقوق اختراع لأغشية جديدة تحلي الماء من الأملاح و تنقيها من المواد السامة بكفاءة و سرعة عالية و ذلك بالاعتماد على تقنية النانو. صناعة الملابس : كشف علماء في معهد فراونهوفر الألماني المعروف عن إنتاج أنسجة رقيقة يمكن للإنسان أن يغير لونها حسب الطلب. وأوضح العلماء أنه يمكن لتقنية النانو تكنولوجي أن تحدث ثورة في عالم الأنسجة والملابس بعد أن اقتحمت في السابق عوالم صناعة الأجهزة والمعدات والمواد الدقيقة. وجاء في تقرير للمعهد لاقتصاد العمل والتنظيم أن أربعة معاهد تابعة له، تهتم بأبحاث البوليمر والسيلكون والمواد والفيزياء، شاركت في الاختراع. وتتكون الأقمشة الرقيقة، التي تصلح أيضا لكسو الأقمشة والسطوح من الخارج، من كريات نانوية بالغة الصغر تغير لونها حسب طول الموجات الضوئية التي تنعكس عليها. وذكر فلوريان روتفوس، من معهد فراونهوفر،أن العلماء توصلوا إلى صنع «ماتريكس» النسيج من خلال مزج الكريات النانوية مع صبغة عديمة اللون. وأبدت صناعة الأنسجة من كافة أنحاء العالم اهتمامها بالاختراع بغية إحداث ثورة في عالم الموضة والأنسجة والملابس. كما أعربت شركات أخرى تهتم بالبناء بالاختراع برغبة صناعة ورق جدران يغير لونه حسب الطلب. واعتمد العلماء الألمان في اختراعهم على نتائج دراسة نشرها الأميركي يادون ين عام 2007، من جامعة كاليفورنيا، في مجلة «الكيمياء التطبيقية. وذكر «ين» حينها أنه نجح في التوصل إلى إنتاج بلورات من أكسيد الحديد تغير لونها باستخدام مادة رابطة تتفاعل مع مجال مغناطيسي معين. وكانت مشكلة ين آنذاك هي أن النسيج المنتج من البلورات يعود إلى لونه الرمادي الأصلي حينما ينتهي مفعول المجال المغناطيسي، وهي المشكلة التي تغلب عليها الألمان حاليا من خلال استخدام الكريات النانوية محل البلورات والتخلي عن أكسيد الحديد لصالح إنتاج عجينة ما لم يكشف عن مكوناتها، أو ماتريكس، يربط الكريات ببعضها،وبدلا من الحقول المغناطيسية، نجح علماء معهد فراونهوفر في تغيير لون النسيج المنتج بهذه الطريقة باستخدام الأشعة فوق البنفسجية. وأكد روتفوس أن التقنية لا تشكل أي خطر على صحة الإنسان. وهذا يعني أن من الممكن مستقبلا شراء بدلة واحدة وتغيير لونها عدة مرات في الحفلة الواحدة، أو الاحتفاظ بالبدلة وتغيير لون القميص وربطة العنق فقط. ويمكن أن يكون الاختراع مهما للعاملين في المواقع التي تتطلب تغيير الملابس باستمرار كما هي الحال مع مقدمي برامج التلفزيون. وعموما، سيحتاج المعهد، حسب تصريح روتفوس، إلى ثلاث سنوات أخرى كي يجعل الاختراع جاهزا للسوق. صناعة البلاستيك: وتقوم حالياً شركة (هايبرد بلاستيكس)، أو البلاستيك المهجن، بإضافة مواد مصنعة عن طريق التقنية النانوية لمواد تمتد من مزيتات المحركات النفاثة وحتى ألواح الدوائر الكهربائية في القوارب وأحواض السباحة. وتعتبر هذه الجسيمات الدقيقة التي تبيعها الشركة صغيرة جداً لدرجة أن قطر أكبر جسيم يقدر بحوالي 3 نانومتر،(أي واحد من مليار من المتر). وتُكسب هذه الجسيمات البلاستيك خواص فريدة كالقدرة على مقاومة الحرارة واللهب والبرد، فضلا عن زيادة صلابته. 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. ويعتبر صنع هياكل الصواريخ من البلاستيك المحتوي على هذه الجسيمات أرخص وأسهل من الهياكل المعدنية التي يمكنها حماية الحمل سواء كان ذخيرة أو قمراً صناعياً من الاصطدام مع النفايات التي تطوف بالفضاء وتتحمل برد الفضاء القاسي وحرارة الاحتكاك عند العودة للأرض. 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. الأنابيب النانوية Nanotubes : المواد المستخدمة في تقنية النانو تخضع لشرط أساسي، هذا الشرط هو مقياس النانو 1-100 نانومتر لذلك فإن المواد المستخدمة يجب أن يتم تقطيعها إلى أجزاء لا تزيد أقطارها عن 100 نانومتر. فالأنابيب النانوية تتكون من خليط من مواد موصلة ومواد أشباه موصلة أسطوانية الشكل مجوفة يتراوح قطر الأنبوب بين 1 إلى 100 نانومتر. ويمكن إدخال عدة أنابيب ذات أنصاف أقطار متدرجة في الصغر لتصبح على الشكل التالي: شكل- مجموعة من الأنابيب النانوية المتداخلة والمختلفة الخواص. وكل أنبوبة من هذه الأنابيب تؤدى وظيفة مختلفة عن الأخرى. وأشهر الأنابيب النانوية أنابيب الكربون متناهية الصغر Carbon Nanotubes، والتي سوف نفرد لها مقالاً خاصاً لأهميتها العلمية والتطبيقية. الأسلاك النانوية Nanowires وهى عبارة عن أسلاك ذات بعد واحد أقطارها تقل عن نانومتر واحد وبأطوال مختلفة، تكون في الغالب نسبة طولها إلى عرضها أكثر من 1000 مرة. وتتميز عن الأسلاك العادية (ثلاثية البعد) بقوة التوصيل الكهربى، نتيجة لحصر الإلكترونات كمياً في إتجاه جانبي واحد مما يجعلها تحتل مستويات طاقة محددة تختلف عن المستويات العريضة في المادة الحجمية.

شكل- صورة ميكروسكوبية لأسلاك نانوية الألياف النانوية Nanofibers من أشهر الألياف النانوية الألياف المصنوعة من البوليمرات. ويكون عدد ذرات سطح الألياف كبير مقارنة بالعدد الكلى، وهذا يكسب الألياف خواص ميكانيكية ( كالشدة ‘ والصلابة،...) تؤهلها للاستخدام كمرشحات في تنقية السوائل والغازات، وفى العديد من التطبيقات الطبية. شكل- ألياف نانوية صناعة المجاهر: يستخدم في الوقت الحاضر عددٌ من المجاهر الإلكترونية في تطبيقات عديدة في مجال تقنية النانو وبواسطة هذه المجاهر يمكن رؤية المواد النانوية وفحصها وتصويرها عند مقاسات متناهية الصغر تصل إلى حدود النانو مثلا. ومن هذه المجاهر (مجهر القوة الذرية وله قدرة تحليل تصل إلى أجزاء من النانومتر ) و(المجهر الالكتروني الماسح يستطيع المجهر الماسح إنتاج صور ذات تحليل عالي جدا لسطح العينة، وإظهار تفاصيل دقيقة للسطح تصل إلى حجم 1- 5 نانومتر) و (المجهر الالكتروني النفاذ،ويستخدم فيه شعاع من الالكترونات ينفذ من خلال عينة رقيقة جدا ويتفاعل معها عند مروره. تتكون الصورة بواسطة الالكترونات النافذة خلال العينة والتي يتم تكبيرها وتركيزها بواسطة عدسة شيئية وعرضها على شاشة تصوير). الوجه المرعب لتكنولوجيا النانو : تذكر منيرة العبدالله ( 2008م ) أن الصناعة الجزيئية رفعت احتمال إمكانية تصنيع أسلحة ذات تأثير شنيع جداً. فعلى سبيل المثال فإن أصـــــغر حشرة تكــون بحجم 200 مايكرون وهــــذا يمثل الـــحجم المـــناسب للأسلحة القادرة على تعقب الأشخاص غير المحميين وحقن السموم في أجسادهـــم. هــــذه الجرعـــــات المميتة تبلغ 100 نانو جرام أو 1/100 من حجم السلاح. ولذلك فإن جهازاً واحدا يمكن حمله في حقيبة يد واحدة يمكنه قتل 50 بيليون شخص, وهي كافية لقتل كل إنسان على الأرض. ستكون الأسلحة اليدوية بجميع أشكالها أقوى أكثر بكثير من ذي قبل، ورصاصاتها قد تتمكن من التعقب الذاتي للضحية. كما أن الأجهزة الفضائية ستكون أخف وأعلى في الأداء من ذي قبل، وذلك بصناعتها بقليل من المعادن إن لم يكن بدونها, وستكون أصعب في الضبط على الرادار أما بالنسبة للحواسيب فستتمكن من التحكم وتشغيل الأسلحة عن بعد وستتطور صناعة الروبتات المستقبلية . ولكن السؤال المهم، هل هذه الأسلحة ستكون مصدراً للاستقرار أو العكس؟ فعلى سبيل المثال فإن الأسلحة النووية كانت المقيدة والمانعة للحروب الكبيرة منذ اختراعها، ولكن أسلحة النانو تكنولوجي مختلفة عن الأسلحة النووية. فالاستقرار النووي ناتج عن أربعة عوامل على الأقل، أوضحها هو التدمير الهائل الذي قد ينتج عن الحروب النووية الشاملة. وحرب النانوتيك الشاملة مكافئة لذلك على المدى القصير إلا أن الحرب النووية تتسبب في إفراز الدمار والتلوث الذي يكون أقل بكثير مع أسلحة النانوتيك والأسلحة النووية تتسبب في خراب شامل وغير محدد بعكس أسلحة النانو التي يمكنها أن تحدد أهدافها. كما أن الأسلحة النووية تحتاج إلى جهود مضنية في البحث والتطوير الصناعي وهذا يجعل من الممكن تعقب تطوراتها بسهولة أكثر من نماذج أسلحة النانو التي تتطور باستمرار وبسرعة وبتكلفة أقل . وأخيراً، فإن الأسلحة النووية لا يمكن تسليمها ونقلها بسهولة قبل الحاجة إلى استخدامها والعكس صحيح مع أسلحة النانوتك . إن مميزات مثل عدم القدرة على تحديد ومعرفة قدرات العدو، و عدم امتلاك الوقت الكافي للتحرك ورد الفعل تجاه الاعتداء، و الاستهداف الأفضل الذي يمتلكه العدو ضد موارد وثروات الطرف الآخر من الحرب، جميعها تجعل من جيل أسلحة النانو أقل استقراراً. بالإضافة إلى ذلك فإنه عند عدم التحكم الكامل وبشدة في النانوتك فإن عدد الدول التي ستمتلك النانوتك في العالم سيكون أعلى بكثير من الدول النووية مما يزيد من فرصة انفجار النزاع الإقليمي . يقول الأدميرال ديفيد جيريمايا نائب رئيس قيادة الأركان في الولايات المتحدة الأمريكية المتقاعد في خطاب ألقاه عام 1995 في مؤتمر التنبؤ بتكنولوجيا النانو الجزيئية: الاستخدامات العسكرية للصناعات الجزيئية محتملة بشكل أكبر من الأسلحة النووية وذلك لتغيير موازين القوى جذرياً . هنالك مقال ممتاز لتوم مكارثي يستكشف فيه هذه النقاط بتفصيل أكبر. إنه يناقش الطرق التي يمكن لتكنولوجيا النانو الإخلال بالتوازن في العلاقات الدولية من خلالها، فسوف تقلل من التأثير والتكافؤ الاقتصادي، و تشجع على استهداف الأشخاص المعارضين للشركات والأسلحة، وستقلل من قدرات الدولة في مراقبة أعدائها المحتملين . وعند تمكن العديد من الدول بأن تكون هدّامة عالمياً، فستلغى قدرة الدول العظمى في حراسة الساحة الدولية. وبجعل الجماعات الصغيرة مكتفية ذاتياً من الأسلحة فإن ذلك سيشجع من انقسام الدول القائمة حالياً . عادة ما تقول المجموعات الصناعية :إن هذه النتائج بعيدة الاحتمال، أو بعيدة لدرجة لا تحتاج إلى إنذارنا اليوم. إلا أن CRN وهو مركز تكنولوجيا النانو المسؤول يؤمن بأن تطوير تكنولوجيا النانو يمكن أن يتسارع بخطوات تجعلنا في لحظة ما غير مدركين وغير مستعدين لها. تجارب الدول العالمية و العربية في مجال تنمية تقنية النانو تكنولوجي تقنية النانو أو تقنية المنمنمات هي دراسة ابتكار تقنيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر،وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر. وبدأ استخدام هذا المصطلح في مجال الصناعات الإلكترونية المتصلة بالمعلوماتية، ثم انتشر بعد استخدامه لمجالات أخرى. وتستخدم هذه التقنية الخصائص الفيزيائية المعروفة للذرات والجزيئات لصناعة أجهزة ومعدات جديدة ذات سمات غير عادية. أصبحت هذه التقنية حقيقة واقعة تحظى باهتمام العديد من دول العالم المتقدمة، إذ أنها تبشر بثورة علمية جديدة في المستقبل القريب في شتى مجالات الحياة. لذلك نعرض في هذه الو رقة أهم التجارب الدولية و العربية السابقة و الحالية في مجال تنمية الصناعات المستقبلية و تطبيقات تقنيات النانو. واقع النانو في الولايات المتحدة: تتنبأ مؤسسة العلوم القومية الأمريكية بأن سوق خدمات تقنيات النانو ومنتجاتها سيصل إلى تريليون دولار بحلول عام 2015 م، ومَن يحظى بقيادة تقنيات النانو سيتحكم في الاقتصاد العالمي في القرن الحادي والعشرين. وتشير التقديرات الاقتصادية إلى أن ما تمَّ بيعه في عام 2006 م من المنتجات المصنعة بتكنولوجيا النانو، وصل إلى 15 مليار دولار، ويتوقع أن يزيد هذا الرقم ليصل إلى نحو 4مليار دولار في عام 2008 م. واقع النانو في روسيا: أعلنت مصدر روسي رسمي أن شركة "روس نانو تكنولوجيا" ستخصص أكثر من 14 مليون دولار أميركي لإنتاج عدسات بصرية فريدة من نوعها باستخدام تكنولوجيا النانو. ونقلت مصادر إخبارية روسية عن نائب رئيس الحكومة الروسية سيرغى إيفانوف أن شركة "روس نانو تكنولوجيا" الوطنية ستخصص أكثر من 14 مليون دولار أميركي لإنتاج عدسات بصرية فريدة من نوعها باستخدام تكنولوجيا النانو، مشيرا إلى أن شركات أخرى ستخصص مبالغ مماثلة للغرض نفسه. وقال إيفانوف "إن تطبيق مثل هذه التكنولوجيات الحديثة سيشمل طائفة واسعة من الأجهزة بما فيها كاميرات التصوير ومختلف الوسائل الفضائية وأشار إلى أن المشروع سينفذ على مرحلتين، لافتا إلى أن المرحلة الأولى تبدأ بين العام 2008م". والعام 2010م من تصنيع وتجهيز المعدات الجديدة اللازمة، قبل أن يبدأ إنتاجها الصناعي المتسلسل في المرحلة الثانية اعتبارا المرحلة الممتدة بين عامي 2010 و 2012كانت تكنولوجيا النانو سمة مميزة لمعرض تقنيات القرن ال 21 الذي أقيم في روسيا في عام 2008. وضم المعرض اختراعا يتعلق بتلك التكنولوجيا من إنتاج مؤسسات روسية.أحد العارضين، وهي مؤسسة صنعت في وقت سابق ما يخفي المنشآت الهامة المطلوب حمايتها والسفن والطائرات عن رادارات العدو. وتنتج هذه المؤسسة الآن أقمشة تحمي الإنسان من موجات كهرومغناطيسية شديدة. وما يُكسب الأقمشة القدرة على مقاومة الموجات غير المرغوب بها هو تكنولوجيا النانو. ويمكن أن تستخدم أقمشة النانو في المستشفيات وفي المباني القريبة من شبكة الهاتف الخلوي وفي الغرف المكتظة بأجهزة الكمبيوتر الشخصي وأيضا لضرب ستار من السرية على مواقع المفاوضات السياسية والتجارية. واقع النانو في إسرائيل : أما في إسرائيل فقد اهتمَّ كثيرًا بتطوير وإنتاج تكنولوجيا النانو؛ حيث أسس "معهد أبحاثالنانو" بتكلفة بلغت 88 مليون دولار، و"معهد إسرائيل التكنولوجي" في مدينة حيفا، برأسمال قدره 4مليون دولار، وحشدت فيه 200 عالم من كل التخصصات. كما أنشئوا في عام 2003 م "هيئة أبحاث النانو"، ورصدوا في نهاية العام الماضي ما يقربمن 90مليون دولار، بالإضافة لدعم هذه الهيئة من قِبل الولايات المتحدة، بما يوازي 250 مليون دولار، وقد تم إنشاء ما يقرب من 80 شرك ً ة في الكيان، من إجمالي 820 شركة حول العالم، لإنتاج وتسويق منتجات تكنولوجيا النانو، ويتوقع أن يصل إنتاج "إسرائيل" في هذا القطاع إلى تريليون دولار في عام 2015 م. واقع النانو في تايوان : قامت الاسترتيجيه في تايوان على الحوافز للشركات الصغيرة والمتوسطة نتيجة أن عدد السكان محدود. وقامت الحكومة بإنشاء المعهد الصناعي للبحوث التكنوليجي( ITRI ) في عام 1973 ليدعم البحوث الصناعية وعلى الأخص الصناعات الالكترونية وكانت الرؤية لهذا المعهد أن يكون من اكبر معامل الأبحاث المتميزة ويوظف الإبداع التكنولوجي لجعل تايوان قادرة على مواجهه التحديات المستقبلية. وهذا المعهد يضم7 معامل متخصصة و 5 مراكز للبحوث مركزه حول جامعتين في مجمع هينشو العلمي. ( Hsinchu Science Park ). والأبحاث في المعهد تركز على المجالات الخمس التاليه: Communication & Optoelectronics Materials & Chemical Engineering Nanotechnology وتمتلك تايون عده مصانع للرقائق السيلكونيه ومنها اكبر شركتين عالميتان في هذا المجال ( TSMC and UMC ) النانو في كوريا : تعتبر كوريا اكبر منتج للدوائر المتكاملة وخصوصا في مجال الذاكرات والشاشات. واعتمدت كوريا على الشركات الكورية العملاقة في إنشاء صناعات الكترونية قويه مثل سمسونج وجولدستار ونتيجة الريادة لهذه الشركات العملاقة ازدهرت الصناعية بعدد كبير من الشركات الصغيرة والمتوسطة التي تقدم مختلف الخدمات التقنية لهذه الشركات. وهناك بالطبع نظام تعليمي ممتاز وجدي والمثير أن لغه التدريس هناك تعتمد على اللغة الكورية. وحسب احصائيه 2006 في السوق الصينى الآن يوجد حوالي 245 شركه تعمل في مجال التصميمات الإلكترونية وتقنية النانو و 19% منها تحقق اجمالى مبيعات يتعدى 15 مليون دولار أمريكي . وفى تايوان ترتفع النسبه حيث أن اجمالى الدخل ل 37% من الشركات يتعدى 15 مليون دولار. النانو في سنغافورة وماليزيا : تركز سنغافورة على التصميمات الالكترونية الدقيقة والمعقدة والتي تحتوى على كم كبير من الممتلكات الفكري وهو ما يجعل العائد المالي مجزى جدا ومعهد البحوث الالكترونية يقع في نطاق مجمع التكنولجيا وهو منطقه ضخمه المساحة وتركز فيها مراكز لأبحاث للشركات متعددة الجنسيات وكلها يقع في محيط جامعه سنغافورة الوطنية ذات السمعة العالمية المرموقة. وتعتمد سنغافورة على الدول المجاورة مثل ماليزيا والصين في التصنيع لرخص العمالة في هذه الدول بالمقارنة بسنغافورة. أما ماليزيا فتعتبر تجربه فريدة في التنمية الصناعية ككل وتنميه الصناعات الالكترونية نتيجة للنمو السريع للصناعات الالكترونية باستخدام تقنية النانو، وكان من البديهي أن تهتم الحكومة بالتصميمات الكهربية وإنتاج الدوائر المتكاملة وقامت باستثمارات ضخمه في مجال تصنيع رقائق السيلكون وافتتح أول معمل لإنتاج هذه الرقائق في عام 1996م استثمار يقرب من ال 500 مليون دولار. وفى عام 2001م تم افتتاح معملين آخرين في شمال البلاد والآخر في مقاطعه سرواك باستثمار يقارب ال 3.5 مليار دولار وبالمشاركة مع بعض الشركات اليابانية والأمريكية. وهى معامل تجاريه حديثه تعمل في مجال ال 90 نانو متر. ولتقدير حجم النجاح الذي أنجزته ماليزيا فأن حجم الإنتاج المصنع الالكتروني تجاوز ال 40 مليار دولار سنويا وهو مايقارب أو يتعدى قيمه الإنتاج الالكتروني لبريطانيا واستطاعت القضاء على الفقر لقطاعات كبيره من الشعب ( نسبه السكان تحت خط الفقر لتتعدى 2%. ولقد قامت الحكومة الماليزيه في ال 10 سنوات الأخيرة ببرامج عده لتشجيع الشركات المحلية للعمل في مجال الالكترونيات عن طريق عده وسائل منها إنشاء القرية الذكية باستثمار يتعدى المليار دولار. وا قع النانو في الدول العربية : لا يزال حال العالم العربي من بحوث تقنيات النانو، نفس حاله من البحوث في المجالات الأخرى إن لم يكن أسوأ، إلا أن هناك اهتمامًا بعقد المؤتمرات التعليمية، إذ عقدت المدرسة العربية للعلوم والتكنولوجيا في دمشق في أكتوبر 2002 م ندوة عن "تقنيات الميكرو والنانو"، وفي سبتمبر من عام 2003 م كانت "تقنيات النانو" محور الأسبوع العلمي الأردني، وفي مايو من عام 2003م عقدت في لبنان ندوة كان هذا المجال أحد محاورها المهمة، تحديات النانو العربي، ويعاني البحث العلمي في الوطن العربي من شح الإنتاج، وضعف في مجالات أساسية، وشبه غياب في حقول متقدمة مثل المعلوماتية والبيولوجيا الجزئية مع انخفاض الإنفاق عليه، وانخفاض عدد المؤهلين للعمل فيه، فلا يزيد عدد العلماء والمهندسين العاملين في الدول العربية على 371 لكل مليون من السكان، وهو أقل بكثير من المعدل العالمي البالغ 97 لكل مليون. وتواجه عملية ترويج نتائج البحث والتطوير صعوبات وعقبات أساسية؛ بسبب ضعف الروابط بين مؤسسات البحث والتطوير وقطاعات المجتمع الإنتاجية، وغياب الدعم المؤسسي، وعدم توافر البيئة العلمية المواتية لتنمية العلم وتشجيعه بالرغم من امتلاك العرب ثروة بشرية مهمة وقادرة على حفز صحوة معرفية، وكان اقتصار سياسات التصنيع العربية على مفهوم اقتناء وسائل الإنتاج وعدم الاهتمام بالسيطرة على التقنيات وتوطينها؛ مما أضعف فرص منافسة المؤسسات العربية عالم?يا؛ لأن استيراد البلدان العربية للتقنية يحفز على تنمية المعرفة في الدول المصدرة لها، بينما يخنقها على الصعيد المحلي. ومن ثَمَّ فإن معظم عمليات التصنيع والاقتناء التقني، التي قام بها العرب خلال نصف القرن الماضي، لم تؤِّد إلى الفائدة المرجوة.

(الندوة العالمية حول الصناعات المستقبلية وتطبيقات تقنية النانو،2008م،30-82) الصين والطفرة في صناعات النانو : على الرغم من أن الولايات المتحدة، اليابان، ألمانيا وكوريا الجنوبية لا زالت المصادر الرئيسية في مجال تطوير وأبحاث تقنية النانو، ولكن الصين وتايوان يضيقان الفجوة بسرعة، وذلك يعود بشكل كبير إلى الاستثمارات العامة في مجال التطوير والأبحاث، بالإضافة إلى الاستثمار في التعليم العلمي. لم يكن الإعلام الصيني قبل عام 2000 يتحدث عن نظرية "تقنية النانو" أو أي من مظاهرها وعلاقتها بالصناعة عالية التقنية. ولكن اليوم هناك العشرات من مراكز الأبحاث الصينية والمئات من الشركات التي تداخلت في إنتاج التقنيات والتي وصلت إلى صناعة بمليارات الدولار. وبالتركيز على المراكز الاقتصادية الصينية الكبيرة، نجد أن هذه المراكز المحلية تصل إلى ما يقارب 90% من أبحاث وتطوير تقنية النانو. بينما ظلت تقنية النانو في الصين (مثلما في غيرها) مرتكزة بشكل كبير على مرحلة البحث والتطوير، وهناك أكثر من 30 منتج يقوم باستخدام مواد النانو في الصين، والذي يشمل قطاعات الأقمشة، البلاستيك، البور سلين، الشحوم والمطاط. بالإضافة إلى استخدام التقنية في قطاع أنابيب كربون النانو، والذي بدأ البحث فيه في بداية عام 1992، من خلال الجهود التي بذلتها الأكاديمية الصينية للعلوم، والتي بدأت في 1996 بتطوير تطبيقاتها التجارية. وكانت أحد الشركات الناجحة في هذا المجال هي شركة شينزين لتقنية النانو المحدودة، والتي قامت بتطوير دهانات مضادة للصدأ تستخدم مع براميل الزيت. إن نصيب الصين من النشرات الأكاديمية عن تقنية النانو وعلومه والمواضيع الهندسية قد ارتفع من 7.5% في عام 1995 إلى 18.3% في عام 2004، مما وصل بالدولة من المرتبة الخامسة إلى المرتبة الثانية عالميا. كما ارتفع نصيبها من النشرات بازدياد مطرد خلال الخمس سنوات الماضية بينما انخفض نصيب المانيا واليابان باطراد. قدرت الحكومة الصينية أن يتم صرف مبلغ 250 مليون على تقنية النانو في عام 2005 بالمقارنة بدول مثل المانيا واليابان. ولكن بعد تعديل هذه النفقات والبنية التحتية للصين وتكاليف العمالة، فإن نفقات الصين تعد الثانية بعد الولايات المتحدة. إن جهود الصين نحو تحويل التقنية إلى التجارة قد تضاعفت بشدة، وتم تخصيصها نحو تطبيقات أساسية لمواد النانو، الالكترونيات وتطبيقات العلوم الحياتية. كما أن الصين تملك ثلاثة مراكز وطنية لتقنية النانو وهي، بكين، شنغهاي وتيانجين. ويعد المركز الوطني لعلوم وتقنيات النانو والذي يقع في بكين، المركز الرئيسي لأكاديمية علوم النانومتر ومركز الأبحاث التكنولوجية. يتعاون مركز شنغهاي الوطني لتطوير وتسويق تقنية النانو مع سبعة جامعات وبعض المعاهد، وتسعة شركات خاصة ويتم تمويله من قبل الجهات الحكومية، لجنة تطوير وإصلاح الدولة، والشركات الخاصة.. وقد أصبحت الصين الآن واحدة من زعماء العالم من حيث عدد الشركات المسجلة حديثًا في مجال صناعة النانو و عدد براءات الاختراع المتعلقة بها. وخلاصة لذلك : فان على مدى السنوات الثلاث الماضية، زاد عدد الشركات في مجال صناعة النانو في الصين إلى أكثر من 800 شركة. وللصين ميزات فريدة عن باقي الدول الصناعية الأخرى , منها انخفاض تكاليف الأيدي العاملة وعدم وجود حواجز لتقنيات الجديدة و والكمية الكبيرة من رؤوس الأموال الاستثمارية الأجنبية و انخفاض سعر العملة و انخفاض الضرائب و دعم الحكومة والسوق المحلية الكبيرة حيث يوجد أكثر من 1.3 مليار مستهلك, كل هذه الأسباب مجتمعة تؤدي إلى ازدهار الصناعة في الصين و منها صناعة النانو. ( الركبان، 2008م، ورقة عمل، 3-15) المؤتمر العربي الدولي الأول لتقنيات النانو (25-28/3/2008) الدوحة : لقد كان للصناعات المستقبلية ومنها الصناعة القانونية – المتناهية في الصغر – ذات الكثافة التكنولوجية العالية والقيمة المضافة المرتفعة دور حيوي في التحول نحو الاقتصاد المبني على المعرفة، وأن تقنيات النانو تبشر بثروة صناعية كبيرة يتوقع أن تدخل تطبيقاتها (Nano Technologies) في كافة ميادين الحياة وجل مجالات النشاطات الاقتصادية من ضمنها قاطرة الصناعة. وفي هذا الإطار يأتي انعقاد هذا المؤتمر تنفيذا لتوصيات ورشة العمل التي ( 2006 ) تحت عنوان "التقنيات المتناهية في الصغر وآفاق استخدامها في الصناعة عقدت بالرباط أهداف المؤتمر: 1. التعرف على تكنولوجيا النانو، مفاهيمها وأبعادها ومجالات تطبيقاتها المختلفة وتأثيرها على التنمية، ومتطلباتها ثم أثارها على البيئة والمجتمع. 2. تحديد الآليات التي يمكن استخدامها لتطوير القاعدة التكنولوجية الصناعية العربية وتقليص الفجوة الموجودة بين العالم العربي والعالم المتقدم في مجال تكنولوجيا النانو. 3. التعرف على واقع أبحاث وتطبيقات تكنولوجيا النانو في الدول العربية. 4. التعرف على التجارب الناجحة لتطبيقات تكنولوجيا النانو على المستوى العالمي. 5. استيعاب وتطوير تكنولوجيا النانو وتطويعها وفقا لمتطلبات برامج التنمية الصناعية في الدول العربية. محاور المؤتمر : 1. واقع وآفاق تقنيات النانو "الفرص والتحديات" في العالم العربي. 2. الرؤية العربية المستقبلية في مجال أبحاث وتطبيقات تكنولوجيا النانو. 3. القوانين والتشريعات الخاصة بتطبيقات النانو عربيا وعالميا. 4. آليات وأساليب التطوير التكنولوجي للصناعة العربية في ظل الفجوة بين العالم العربي والدول المتقدمة في مجال تكنولوجيا النانو. 5. عرض التجارب الناجحة لتطبيقات النانو على المستوى العربي والعالمي. ( النشرة التعريفية للمؤتمر الدولي الأول لتقنيات النانو، 2008م، 1-5 ) ومن مؤتمرات النانو الصناعية : 1-المؤتمر الدولي لصناعات تقنية النانو (التقنية الرائدة في القرن الحادي والعشرين)، 9 -11/4/1430هـ -معهد الملك عبد الله لتقنية النانو بجامعة الملك سعود-الرياض. 2-مؤتمر الصناعات المعرفية وتقنيات النانو ،11-12 فبراير 2008 – الدوحة . ) تقنية النانو والبحث العلمي في المملكة : إن المملكة بقيادةخادم الحرمين الشريفين الملك عبدالله بن عبدالعزيز ومعاضده سمو ولي عهده الأمين وسمو النائب الثانيحفظهم الله قد أدركت أهمية هذه التقنية وأهميةتوطينها وأهمية الاستفادة منها. ولقد كان لرؤيةالملك عبدالله حفظه الله القول الفصل في هذاالتوجه الذي بدأته بتبرع شخصي خصص لأبحاث تقنيةالنانو في كل من جامعة الملك سعود وجامعة الملكعبدالعزيز وجامعة الملك فهد للبترول والمعادن. ثمتلا ذلك موافقته حفظه الله على إنشاء معاهد ومراكزمخصصة في تقنية النانو حيث أنشأت جامعة الملك سعودمعهد الملك عبد الله لتقنية النانو وجامعة الملكعبدالعزيز مركز النانو تكنولوجي وجامعة الملك فهدللبترول مركزاً متخصصاً في أبحاث دراسات تقنيةالنانو. ولم يتوقف الأمر عند هذا الحد بلأن مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية قد وقعتاتفاقية مع شركة IBM لإنشاء مركز دولي للأبحاث فيتطبيقات النانو وتحلية المياه والطاقةوالبتر وكيمياويات. ولا شك أن وزارة التعليم العاليتبذل جهوداً جبارة من أجل تذليل الصعاب التي تواجهذلك التوجه والعمل على التوسع فيه للوفاء بمتطلباترؤية خادم الحرمين الشريفين الملك عبدالله بنعبدالعزيز حفظه الله. كما أن لجامعة الملك عبداللهللعلوم والتقنية دورا بارزا في مجال تقنية النانوحيث وقعت عدة اتفاقيات مع عدد من الجامعاتالعالمية للتعاون في هذا المجال الحيوي والهاموالذي أًصبح النجاح حليف من يحقق قصب السبق ويفوزفيه. يتضح مما سبق أن البنية التحيةلأبحاث ودراسات تقنية النانو في المملكة بدأتتتبلور وأًصبح لكل معهد ومركز نشاطات وتوجيهاتتمثلت في المرحلة الحالية في وضع النظم واللوائحوإًصدار المجلات التوعية والمتخصصة واستقطابالمتخصصين وعقدت اتفاقيات تعاون بالإضافة إلى عقدالندوات وورش العمل والمؤتمرات المحلية والدوليةولا شك أن ذلك يمثل بداية موفقة إلا أن الأبحاثالإستراتيجية التي تدخل ضمن اهتمامات الدولة لا بدوأن توجد جهة عليا تديرها وتتابع نتائج الأبحاثالتي توضع لها خطط زمنية محدودة للوفاء بهاوانجازها لذلك فإنني اقترح إنشاء الهيئة العلياللبحث العلمي تكون مهمتها تحديد نقاط البحثالإستراتيجية وتوجيه الجهات المعنية من معاهدومراكز أبحاث للوفاء بها على أن تتكون تلك الهيئةمن متخصصين على درجة عالية من العلم والتفكيرالاستراتيجي نقول ذلك لأن جميع الدول يوجد فيهانوعية من الأبحاث أحدهما تقوم به المجموعاتالبحثية بمبادرة ذاتية وهي التي تحدد مدى اتساعالبحث وميزانيته ومدى أهميته. وأبحاث تدخل ضمنالقرار السياسي والسيادي للدولة وهي تشرف عليهوتتابعه هيئات عليا متخصصة. نعم إننا في أمس الحاجة إلى البحثالاستراتيجي الموجه والمدعوم والذي يكون في كثيرمن الأحيان يتسم بالسرية التامة إذا كان ذا مساسبالأمن والاقتصاد الوطني. إن هذا النوع من التوجهيشمل جميع أنواع الأبحاث التطبيقية ذات الأهميةالبالغة لأمن واقتصاد ودفاع هذا الوطن الكريم سواءكان ذلك في مجال تقنية النانو أو غيرها منالمجالات التي تتسم بالأهمية البالغة. أما العامل الثاني لدعم أبحاثودراسات تقنية النانو فهو أن يكون لدى القطاعالخاص من شركات صناعية واستثمارية مزيد من الحسالوطني نحو إنشاء مختبرات بحث وتطوير خاصة بها أوتقديم الدعم المادي للجامعات للقيام بمشاريع أبحاثتطويرية مشتركة وبالتالي يكون هناك فائدتان لكل منالشركة مقدمة الدعم حيث تستفيد من الأبحاث ومنتسهيلات التدريب وإعادة التدريب لمنسوبيها داخلالجامعات وتستفيد الجامعات من الدعم المادي أييصبح هناك شراكة مجتمعية تجمع الجامعات مع وسائلالتصنيع والإنتاج وبذلك تكتمل حلقة التكامل الذيتتوجه فوائده ونتائجه وتصب في مصلحة هذا الكيانالعظيم وطناً وشعباً. خادم الحرمين الشريفين واهتمامه بتقنية النانو تكنولوجي : منذ فترة و خادم الحرمين الشريفين الملك عبد الله بن عبدالعزيز يولي اهتماما شديدا بالتقنية المتناهية الصغر " النانو " ولعل أخر أوجه اهتمامه بهذا المجال الذي احدث ثورة علمية هو رعايته الشخصية للمؤتمر الدولي للتقنيات متناهية الصغر والذي تنظمه جامعة الملك عبدالعزيز في مدينة جدة في يونيو وستدعى السعودية نخبة من أبرز المتخصصين في علوم وتقنيات النانو على المستوى العالمي ليشاركوا في هذا المؤتمر. لعل عنوان المؤتمر« الفرص والتحديات» يبين التطلعات المرجوة من خلفه. وستتمثل المحاور الرئيسة للمؤتمر في مناقشة التحديات العالمية والفرص لتقنيات النانو، ومناقشة الحاضر والمستقبل لوحدات البناء وتقنية النانو الحيوية. كما سيتم تخصيص محور للحديث عن الأنظمة والأدوات النانية وتقنية النانو من أجل طاقة نظيفة متجددة، هذا بالإضافة إلى مناقشة صناعة تقنية النانو في المملكة والعالم العربي. ويهدف المؤتمر كما ذكر بين رسمي نقلته وكالة الأنباء السعودية، إلى فتح نافذة جديدة على آخر المستجدات بمختلف تخصصات تقنيات النانو، كما سيتم التركيز على الجوانب والتطبيقات والفرص المتاحة في المملكة لبعض الصناعات الجديدة التي تعتمد أساساً على تقنيات النانو. وهذه ليست هي أكبر مظاهر اهتمام الملك السعودي بتقنية النانو إذ سبق وأعلن الملك عبدالله قبل عامين تقريباً عن تبرعه بمبلغ 36 مليون ريال لتجهيز معامل متخصصة في مجال تقنية "النانو" في ثلاث جامعات سعودية هي جامعة الملك عبدالعزيز في جدة وجامعة الملك سعود في الرياض وجامعة الملك فهد للبترول والمعادن في المنطقة الشرقية وجاء تبرع الملك بإنشاء هذه المعامل لتكون حجر الأساس لإنشاء معاهد متقدمة في الجامعات الثلاث مستقبلاً لتطوير تقنيات النانو وتطبيقاتها المختلفة وكذلك لتأهيل الخبراء السعوديين من خلال قضاء إجازات التفرغ العلمي والابتعاث لما بعد الدكتوراه في هذا المجال. وحتى تكون برامج الشراكة والتعاون مع المعاهد والمراكز العالمية المتخصصة في تقنية "النانو" مثمرة، كان لابد من إنشاء هذه المعامل حتى تستقطب الخبراء والباحثين العالميين المتخصصين في هذه المجال. معهد الملك عبد الله لتقنية النانو تحقيقاً لرؤية خادم الحرمين في مجال تقنية النانو * في الجامعات السعودية، سعت جامعة الملك سعود إلى إنشاء معهد خاص بتقنية النانو داخل حرم الجامعة وقد اعتمد مقره بكلية العلوم، ويعد تطوير وحدة أبحاث النانو في كلية العلوم من أهم أهداف الخطة الإستراتيجية بالجامعة ؛ كي تكون نواة لمعهد يهتم بعلوم النانو. وقد بدأت خطوات الإعداد لتنفيذ ذلك المعهد بإعداد تصور كامل عنه، ثم عرض التصور على مجلس الجامعة، وصدرت الموافقة بتاريخ 26/3/1428هـ، بإنشاء معهد لعلوم وأبحاث تقنية النانو تحت مسمى: "معهد خادم الحرمين الشريفين لأبحاث التقنيات المتناهية الصغر (النانو)"، ورفعت توصية بذلك إلى مجلس التعليم العالي لاستكمال الخطوات اللازمة لتأسيس هذا المعهد-قسم الفيزياء والفلك فور صدور موافقة مجلس التعليم العالي على إنشائه. ومن مجالات عمل المعهد ما يلي: أولاً: المجالات البحثية والتطويرية والتطبيقية في مجالات الطاقة، معالجة المياه، الاتصالات, الطب والصيدلة، الغذاء والبيئة، تصنيع و دراسة خصائص مواد النانو. ثانياً : النمذجة modeling والمحاكاة لتراكيب النانو. ثالثاً : المجالات التعليمية والتدريبية في مختلف مجالات النانو. رابعاً : المجالات الاقتصادية والصناعية والاجتماعية المتعلقة بصناعة النانو. و للمعهد رؤية طموحة تتمثل في أن تكون جامعة الملك سعود رائدة أبحاث النانو على مستوى العالم رسالة المعهد: تطوير أبحاث وتقنيات النانو والصناعات المرتكزة عليها، وتوثيق الشراكة بين الجامعة والقطاعات المختلفة ذات العلاقة، بهدف المساهمة في بناء اقتصاد وطني مبني على المعرفة. أهداف المعهد: 1) إعداد وتأهيل الخبرات المحلية في مجال تقنيات النانو. 2) استقطاب المتميزين من العلماء والباحثين في مجال النانو. 3) تطوير برامج أكاديمية بالجامعة مرتبطة بعلوم وتقنيات النانو. 4) بناء البنية التحتية للبحث والتطوير في مجال علوم وتقنيات النانو. 5) دعم مشاريع وأبحاث النانو في كليات الجامعة المختلفة. 6) وضع إستراتيجية للتعاون والتنسيق في مجالات علوم وتقنيات النانو مع الجامعات والمؤسسات البحثية المحلية. 7) نشر الوعي العلمي على المستوى الاجتماعي والتربوي بعلوم وتقنيات النانو. الدورات التي أقامها المعهد في مجال تقنية النانو: لتحقيق هدف المعهد لتطوير وإعداد وتأهيل الخبرات المحلية في مجال تقنيات النانو, تم التركيز على تطوير القدرات البشرية الوطنية في مجال النانو وذلك بالتعاون مع خبراء عالميين متميزين في هذا المجال. وقد سعى المعهد إلى رفع كفاءة أعضاء هيئة التدريس والفنيين في الجامعة وذلك بإقامة ]دورات في مجال تقنية النانو كما يلي: 1. محاضرة ألقاها البروفسور: Niyazi Serdar Sariciftci التصاميم النانوية العضوية وغير العضوية للكهروضوئيات. 2. محاضرتان ألقاهما دكتور برايان سوليمان Brian Suliman بتاريخ 17/4/1430 هـ 3. سلسلة محاضرات تدريبية في تقنية مجهر القوة الذرية 22/4/1430 هـ 4. محاضرة علمية ألقاها الدكتور شريف الصفتي من معهد علوم المواد (اليابان) يوم 20/3/1430 هـ 5. محاضرات خبير التقنية النانوية: البروفيسور بيير بسمجي 14/3/1430 هـ 6. دورة تدريبية في "أساسيات تقنية النانو وأساليب تحضير المواد المتناهية الصغر" حيث تمت خلال الفترة 13-15/5/1429هـ الموافق 18-20/5/2008. وقد ألقاها البروفيسور محمد سامي الشال. 7. دورة تدريبية في " تصنيع ودراسة خصائص جزيئات النانو " وقد أقيمت خلال الفترة 29-30/5/1429هـ الموافق 3-4/6/2008. وقد ألقاها البروفيسور منير نايفة. وسيواصل المعهد مسيرة التطوير , بعقد دورات أخرى في مجال تقنيات النانو. ورش العمل التي أقامها المعهد في مجال تقنية النانو: 1) ورشة عمل في مجال النانو بعنوان "أبحاث النانو في الجامعات.. الطريق نحو تحقيق رؤية خادم الحرمين الشريفين " : نظمت اللجنة ورشة عمل في مجال تقنية النانو بعنوان "أبحاث النانو في الجامعات: الطريق نحو تحقيق رؤية خادم الحرمين الشريفين" والتي عقدت بتاريخ: 16-17 شوال 1428هـ, الموافق 28-29 أكتوبر 2007م. في رحاب جامعة الملك سعود التي تهدف إلى: • عرض و مناقشة ما تم إنجازه في مجال علوم و تقنيات النانو في الجامعات السعودية و القطاعات البحثية الأخرى في المملكة. • التواصل مع خبراء و باحثين من داخل و خارج المملكة في مجال النانو. • التعرف على المستجدات و التوجهات الحديثة في مجال علوم وتقنيات النانو. • استشراف مستقبل برنامج النانو في الجامعات السعودية و القطاعات البحثية و التعليمية. وقد تم دعوة عدد من الخبراء البارزين في مجال النانو للمشاركة في الورشة. 2) ورشة عمل بعنوان " التجربة الصينية في صناعة النانو " - ‏الأحد‏، 20‏ جمادى الأولى‏، 1429هـ: نظم معهد الملك عبد الله لتقنية النانو بجامعة الملك سعود يوم ‏الأحد‏، 20‏ جمادى الأولى‏، 1429هـ ورشة عمل بعنوان " التجربة الصينية في صناعة النانو " تحت رعاية معالي وزير التعليم العالي الأستاذ الدكتور خالد العنقري و ذلك في الصالة الرئيسية للاحتفالات – الدور الرابع – مبنى 17 واستمرت فعاليات الورشة حتى الثلاثاء 22 جمادى الأولى 1429هـ. و قد حاضر في الورشة مجموعة من العلماء المتميزين في مجال النانو من جمهورية الصين الشعبية و هم يمثلون عدة جهات أكاديمية في الصين مثل: - أكاديمية العلوم الصينية. - المركز الوطني لعلوم النانو و التكنولوجيا. - معهد الفيزياء التابع للمختبر الوطني للمادة المكثفة. - المختبر المفتاحى للبنية التركيبية النانونية للجزئيات و التكنولوجيا. و تهدف هذه الورشة إلى: - تفعيل نشاط معهد الملك عبد الله لتقنية النانو في توسعة قاعدة البحث العلمي. - التعرف عن كثب على التجربة الصينية في صناعة النانو. .- الاستفادة من التجربة الصينية لنقل التقنية والمعرفة في مجال صناعة النانو. - إقامة شراكة مع الجانب الصيني لتدريب الكوادر الوطنية على مختلف الأبحاث في مجال صناعة النانو. و ترتكز الورشة علي مجموعة من المحاور تشمل: - التقنيات المستخدمة في تحضير و تشخيص مواد النانو. - تطبيقات مواد النانو في الصناعة. - الاستخدامات المتعددة لمواد النانو. البحوث التي قام بها المعهد: للمعهد عدد من البحوث و التجارب منها ما هو مكتمل و منها ما هو قيد البحث، فمن هذه البحوث: 1) مركبات الفلورين كمواد متباينة للتصوير بالرنين المغناطيسي مع جسيمات النانو لاستهداف الأورام السرطانية. 2) تصنيع أغشية رقيقة من البوليمرات المترافقة ذوات أساس من الفولورين للتطبيقات الكهروضوئية. 3) تصنيع أغشية من الإلكتروليت البوليمري الرخو المركب النانوي وذلك لتطبيقات خلية الليثيوم الأيونية. إصدارات المعهد: 1) مجلة النانو: 2) برنامج النانو بجامعة الملك سعود 3) تقنية النانو أين ستقودنا. 4) صناعة النانو

أهمية البحث العلمي في تعزيز الصناعات والابتكارات يحتل البحث العلمي في الوقت الراهن،مكاناً بارزاً في تقدم النهضة العلمية وتطورها،من خلال مساهمة الباحثين بإضافتهم المبتكرة في رصيد المعرفة الإنسانية،حيث تعتبر المؤسسات الأكاديمية هي المراكز الرئيسية لهذا النشاط العلمي الحيوي،بما لها من وظيفة أساسية في تشجيع البحث العلمي وتنشيطه وإثارة الحوافز العلمية لدى الطالب والدارس حتى يتمكن من القيام بهذه المهمة على أكمل وجه. 1. وقد أصبحت الحاجة إلى البحث العلمي في وقتنا الحاضر أشد منها في أي وقت مضى، حيث أصبح العالم في سباق محموم للوصول إلى أكبر قدر ممكن من المعرفة الدقيقة المثمرة التي تكفل الراحة والرفاهية للإنسان وتضمن له التفوق على غيره. وبعد أن أدركت الدولُ المتقدمة أهمية البحث العلمي وعظم الدور الذي يؤديه في التقدم والتنمية والابتكار الصناعي.. أولته الكثير من الاهتمام وقدَّمت له كل ما يحتاجه من متطلبات سواء كانت مادية أو معنوية، حيث إن البحث العلمي يُعتبر الدعامة الأساسية للاقتصاد والتطور. والابتكار الصناعي. والبحث العلمي يُعد ركناً أساسياً من أركان المعرفة الإنسانية في ميادينها كافة كما يُعد أيضاً السمة البارزة للعصر الحديث, فأهمية البحث العلمي ترجع إلى أن الأمم أدركت أن عظمتها وتفوقها يرجعان إلى قدرات أبنائها العلمية والفكرية والسلوكية. ومع أن البحوث تحتاج إلى وسائل كثيرة معقدة وتغطي أكثر من مجال علمي وتتطلب الأموال الطائلة، إلا أن الدول المدركة لقيمة البحث العلمي ترفض أي تقصير نحوه، لأنها تعتبر البحوث العلمية دعائم أساسية لنموها وتطوره. وأيضاً فإن الإلمام بمناهج البحث العلمي وإجراءاته أصبح من الأمور الضرورية لأي حقل من حقول المعرفة، بدءاً من تحديد مشكلة البحث ووصفها بشكل إجرائي واختيار منهج وأسلوب جمع المعلومات وتحليلها واستخلاص النتائج.. وتزداد أهمية البحث العلمي بازدياد اعتماد الدول عليه، ولاسيما المتقدمة منها لمدى إدراكها لأهميته في استمرار تقدمها وتطورها، وبالتالي تحقيق رفاهية شعوبها والمحافظة على مكانتها. فالبحث العلمي يساعد على إضافة المعلومات الجديدة ويساعد على إجراء التعديلات الجديدة للمعلومات السابقة بهدف استمرار تطورها. ويفيد البحث العلمي في التغلب على الصعوبات التي قد نواجهها سواء كانت صناعية أو بيئية أو اقتصادية أو اجتماعية وغير ذلك. ويمكن القول: إنه في وقتنا الحاضر أصبح البحث العلمي واحداً من المجالات الهامة التي تجعل الدول تتطور بسرعة هائلة في المجال التقني والصناعي وتتغلب على كثير من المشكلات التي تواجهها بطرق علمية ومرجع ذلك أن تأثير البحث العلمي في حياة الإنسان ينبع من مصدرين هما: الأول:يتمثل في الانتفاع بفوائد تطبيقية.. حيث تقوم الجهات المسؤولة بتطبيق هذه الفوائد التي نجمت عن الأبحاث التي تم حفظها باستخدام المدونات وتسهيل نشرها بالطبع والتوزيع وطرق المخاطبات السريعة التي قضت على الحدود الجغرافية والحدود السياسية. الثاني: يتمثَّل في الأسلوب العلمي في البحث الذي يبنى عليه جميع المكتشفات والمخترعات والابتكارات هذا الأسلوب الذي يتوخى الحقيقة في ميدان التجربة والمشاهدة ولا يكتفي باستنباطها من التأمل في النفس أو باستنباطها من أقوال الفلاسفة. وتتجلى أهمية البحث العلمي أكثر وأكثر في هذا العصر المتسارع.. الذي يُرفع فيه شعار البقاء للأقوى.. والبقاء للأصلح! إذ أصبح محرك النظام العالمي الجديد هو البحث العلمي والتطوير. ولم يعد البحث العلمي رفاهية أكاديمية تمارسه مجموعة من الباحثين القابعين في أبراج عاجية! حيث يؤكد الوهيبي (1997م، 27) على أهمية البحث العلمي والدور الفعّال الذي يلعبه في تطوير المجالات الصناعية والعلمية للمجتمعات الإنسانية المعاصرة على اختلاف مواقعها في سلم التقدم الحضاري، ولا يختلف اثنان في أهميته لفتح مجالات الإبداع والتميز لدى أفراد وشعوب هذه المجتمعات، وتزويدها بإمكانية امتلاك أسباب النماء على أسس قويمة. والحق أن البحث العلمي يسهم في العملية التجديدية التي تمارسها الأمم والحضارات لتحقيق واقع علمي عملي يحقق سعادتها ورفاهيتها، فهو البحث يعمل على إحياء المواضيع العلمية القديمة وتحقيقها تحقيقاً علمياً دقيقاً، وبالتالي تطويرها للوصول إلى اكتشافات جديدة.. واجتماعياً. الإنفاق العالمي على البحث العلمي: ُقُدّر إنفاق الولايات المتحدة الأمريكية واليابان، والاتحاد الأوروبي على البحث العلمي خلال عام 2008 م بما يقارب 417 بليون دولار، وهو ما يتجاوز ثلاثة أرباع إجمالي الإنفاق العالمي بأسره على البحث العلمي.. في حين تولي دول جنوب وشرق آسيا أهمية متزايدة للبحوث والتطوير، فقد رفعت كوريا الجنوبية نسبة إنفاقها على البحث العلمي من الناتج المحلي الإجمالي من 0.6% في عام 1997 إلى 2.89% في عام 2005م ووجهت أولوياتها نحو مجالات الإلكترونيات، وعلوم البحار والمحيطات، وتقنيات البيئة،وتقنيات المعلومات، وأدوات القياس، والمواد الجديدة، وعلوم الفضاء والطيران. أما الصين فقد خططت لرفع نسبة إنفاقها على البحث العلمي من 0.5% من إجمالي الناتج المحلي عام 1995 إلى 1.5 في عام 2000، ووجهت أيضاً أهداف خطتها الخمسية خلال تلك الفترة نحو تحسين تطبيقات التقنية في قطاع صناعة النانو تكنولوجي وتطوير البنية الأساسية للصناعات الوطنية للمعلومات، وزيادة التطوير في عمليات التصنيع. وأما ماليزيا الإسلامية فقد أصبحت بفضل سياستها العلمية والتقنية الدولة الثالثة في العالم في إنتاج رقائق أشباه الموصلات.. وأكدت في خطتها المستقبلية لعام 2020 على الأهمية الخاصة للبحث العلمي والتقنية في الجهود الوطنية للتنمية الصناعية والمنافسة على المستوى العالمي، كما أولت قطاعات مثل الاتصالات والمعلومات أهمية قصوى حيث خصصت لها مايقارب بليوني دولار سنوياً. ومما لا شك فيه أن ما حققته تلك الدول من تطور تقني واقتصادي وسيطرة على الأسواق العالمية، يعزى بصفة رئيسة إلى نجاحها في تسخير البحث العلمي في خدمة التنمية الاقتصادية والصناعية والابتكارات التكنولوجية وذلك من خلال رسم سياسات علمية وتقنية فعَّالة وشاملة، تعززها استثمارات مالية ضخمة في المكونات المختلفة للمنظومة من بحث وتطوير، وتعليم وتدريب، وأنشطة مساندة، وغيرها. (موقع : http://www.al-jazirah.com.sa تاريخ الدخول 3/6/1430هـ) البحث العلمي في الوطن العربي: يمكن للبحث العلمي الجامعي في الوطن العربي أن يقوم بدور هام وحيوي في خدمة وتوطين وتطوير الصناعة، وفي بحث المشكلات التي تعترض سير وتطور الصناعة في كافة مرافقها، للوصول إلى حلول مثلى و موثوقة، و مبنية على أسس علمية موضوعية. مما سيؤدي إلى تحسين عمل المؤسسات الصناعية، ورفع مردودها و موثوقيتها. تُظهر الإحصاءات والمعلومات الخاصة في مجال البحث العلمي العربي، أن نتاج البحث العربي ازداد نسبياً خلال الفترة الممتدة من عام 1990 إلى 2008. وكان إجمالي الإنتاج العلمي قد بلغ حوالي ستة آلاف بحث في عام 2008 من مختلف أرجاء الوطن العربي من أكثر من 175 جامعة وأكثر من ألف مركز للبحث والتطوير، وقد حصل خلال الفترة السابقة، عدد من التغييرات المثيرة للاهتمام.. فقد كان هناك توسّع سريع في مجالات التقنية، وهذا التوسّع رافقه في عدد قليل من البلدان توسّع في البحث العلمي والمنشورات العلمية، ويُعَدّ مؤشّر عدد العلماء والمهندسين المشتغلين في البحث العلمي، لكل مليون نسمة من أهم المؤشرات المعتمدة من قِبل منظمة اليونسكو في تقويم الواقع التكنولوجي والبحثي. وتشير بيانات (اليونسكو) إلى أنّ هذا المؤشر قد ارتفع في الوطن العربي من 124 عالماً ومهندساً لكل مليون نسمة، إلى 363 شخصاً عام 1990. ورغم هذا الارتفاع إلا أننا نجد أن هذا الرقم ما زال متخلّفاً مقارنة بالمناطق الدولية الأخرى، التي بلغت عام 1990م ( 3359 ) في أمريكا الشمالية، و(2206) في أوروبا، و ( 3600 ) في الدول المتقدمة أمّا بخصوص مساهمة الوطن العربي في إجمالي عدد العلماء والمهندسين المشتغلين في البحث العلمي على الصعيد العالمي، فقد ارتفع إلى 1.47 % عام 1990.. لكن تبقى هذه النسبة منخفضة جداً مقارنة بمساهمة المناطق العالمية الأخرى. ومن تحليل البيانات الخاصّة بمحاور الأبحاث يتضح أنّ الزراعة تستحوذ على حصة الأسد من الباحثين من حملة الشهادات العليا في الأقطار العربية، يليها في ذلك العلوم الهندسية والأساسية، ثم بعد ذلك العلوم الاجتماعية والإنسانية. أما بالنسبة للحقل الصناعي المهم في بناء القاعدة الإنتاجية، فلا يزال عدد الباحثين فيه قليلاً جداً في الوطن العربي. (المؤتمر الوطني للبحث العلمي والتطوير التقني، 2006م، 25-30) ( موقع : http://www.al-jazirah.com.sa تاريخ الدخول 3/6/1430هـ). خاتمة: وفي ضوء ما ذكرناه سابقاً نأمل أن نكون قد وفقنا في عرض ميسر لمفهوم تقنية النانو وأهميتها في الحياة والمستقبل وتأثيرها على شتى النواحي العلمية والاقتصادية والصناعية والتعليمية والاجتماعية والطبية ليكون ذلك منطلقاً لتفعيل النانوتكنولوجي في حياتنا العامة والعلمية والتعليمة . كما نتمنى أن نكون ألقينا الضوء على أهمية النانوتكنولوجي في شتى مجالات الحياة وأهمية البحث العلمي ودوره في تحقيق التنمية الاقتصادية والاجتماعية والتطور لمجتمعنا الغالي وشتى المجتمعات. هذا وما كان في هذا العمل من صواب فمن الله وحده وتوفيقه وما كان فيه من خطأ أو نقص أو خلل فمن أنفسنا واجتهادنا ونسال الله القبول والغفران . وفي الختام لا يسع من يطالع الأبحاث الكثيرة حول تقنية النانو في مختلف المجالات إلا أن يستبشر بقفزة نوعية في جميع فروع العلم ومجالات الحياة. والله ولي التوفيق،،، وصلى الله وسلم على نبينا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين.

علم الانسان مالم يعلم

علم الانسان مالم يعلم شكرا لك وبارك الله فيك .... لك مني أجمل تحية