تسائلات النانو والطب

النانوتكنولوجي

هل تساءلت يوماً عما سيمكن للإنسان أن يفعله في حال السيطرة على الذرة الواحدة وتحريكها بحرية وسهولة ؟
جاء هذا على لسان العالم فاينمان عندما أعلن عن ظهور تقنية حديثة سميت بالتقنية النانوية أو النانوتكنولوجي .
لقد تنبأ العلماء بمستقبل واعد لهذه التقنية التي بدأت بشكل حقيقي عام 1990 والتي باتت الدول الصناعية تضخ الملايين من الدولارات من أجل تطويرها وقد وصل تمويل اليابان لدعم بحوث النانوتكنولوجي لهذا العام إلى بليون دولار أما في الولايات المتحدة فهناك 40.000 عالم أمريكي لديهم المقدرة على العمل في هذا المجال ، وتقدّر الميزانية الأمريكية المقدمة لهذا العلم بتريليون دولار حتى عام 2015 .
فما هو هذا العلم الذي يتوقع له أن يغزو العالم بتطبيقاته التي قاربت الخيال ؟

النانوتكنولوجي وتطبيقاته

لايمكن تحديد عصر او حقبة معينة لبروز تقنية النانو، كما انه ليس من المعروف بداية استخدام الإنسان للمادة ذات الحجم النانوي، لكن من المعلوم أن أحد المقتنيات الزجاجية وهو كأس الملك الروماني لايكورجوس (Lycurgus) في القرن الرابع الميلادي الموجودة في المتحف البريطاني يحتوي على جسيمات ذهب وفضة نانوية، حيث يتغير لون الكأس من الأخضر إلى الأحمر الغامق 

 عندما يوضع فيه مصدر ضوئي.

علم النانو تكنولوجي

 النانو تكنولوجي

 

-->

يمكن تعريف المواد المتناهية في الصغر على أنها المواد التي لها بعد واحد على الأقل في سلم النانومتر )أقل من (100nm. فالمواد المركبة إنطلا قا من الجزيئات المتناهية في الصغر تكون أشد صلابة وأكثر مرونة من المواد العادية. فكلما تقلص حجم الجزيئات ارتفعت صلابة المادة . ويفترض أن تقليص حجم الجزيئات يؤدي إلى تغيير الروابط الذرية ، المبنية على تشارك الإلكترونات

مواد النانوتكنولوجي

النانو تكنولوجي 

يقوم العلماء حالياً بتجارب لصنع  أدوات ضمن النطاق النانوي، وذلك وفقاً لنوعين من المقاربات: مقاربة التقسيم ومقاربة التجميع.

أ‌- مقاربة التقسيم

يبدأ التقنيون في عملية التقسيم مع جسم مادي فيقطعونه إلى قطع صغيرة. تستخدم عموماً هذه العملية اليوم لصنع رقاقات الكمبيوتر، وقد تم التوصل إلى صنع رقاقات كمبيوتر أرق من 100 نانومتر على الرغم من أن معظم الرقاقات التجارية سماكتها أكبر بكثير من ذلك. الرقاقات الأصغر والأسرع ستجعل الكمبيوترات قابلة لأن تكون أصغر وقادرة على إنجاز وظائف أكثر وبسرعة أكبر.

مقاربة التقسيم - والتي تدعى أحياناً بالبناء الميكروي أو النانوي - تستخدم تقنيات الطباعة الحجرية المتقدمة لصنع بنى بحجم رقاقات الكمبيوتر التجارية الحالية أو حتى أصغر منها. هذه التقنيات في الطباعة الحجرية المتقدمة تشمل نوعين: طباعة حجرية بصرية وطباعة حجرية الكترونية شعاعية.

حالياً يمكن أن تستخدم الطباعة البصرية لصنع تراكيب صغيرة بمقدار 100 نانومتر، وتبذل الجهود لصنع أدوات أصغر باستخدام هذه التقنية.
أما الطباعة الشعاعية الالكترونية فيمكنها صنع تراكيب أصغر تصل إلى 20 نانومتر ولكنها غير مناسبة للإنتاج لأنها مكلفة جداً.
وفي النهاية فإن هذه المقاربة في إنتاج التراكيب النانوية ليست فقط مرتفعة التكاليف ولكنها أيضاً مستحيلة تقنياً.
إن تجميع وتركيب رقاقات الكمبيوتر أو المواد الأخرى المجال النانوي غير عملي لسبب رئيسي. فعند قطع مادة ما بأسلوب تصميمي خاص؛ يجب أن تكون الأداة المستخدمة لإنجاز العمل تتمتع بأبعاد دقيقة أكثر من دقة أبعاد المادة المراد قطعها، وهكذا فإن هذه الأداة يجب أن يكون لها طرف قاطع أدق من أدق التفاصيل لكي تتمكن من القطع وفق الأبعاد المطلوبة، وهذا ما ليس متوفراً حالياً ويتطلب تكاليف باهظة للحصول عليه.

nano technology

nano technology

-->

تعد علوم المواد المتناهية في الصغر(مواد النانو) . لقد فتح هذا الميدان العلمي، السريع التطور، الباب أمام تطبيقات خارقة للعادة في مختلف الميادين العلمية والتقنية. فهي تغطي إشكاليات علمية وتقنية متنوعة وتعطي أجوبة على أسئلة تقليدية مثل

-->

تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية بأقل كلفة

صنع مواد بخواص متباينة كشدة الصلابة والخفة في نفس الوقت.  

تقليص حجم الترانزيستورات

لقد انطلق هذا التطور سنة 1990 بعد أن اكتشف العالمان D.Huffmanو  W.Kratschmerطريقة تركيب كمية ماكروسكوبية من الجزيئات والبلورات انطلاقا من الفولرين، الذي اكتشف بضع سنوات فيما قبل، واكتشاف قنوات الكربون المتناهية في الصغر من طرف S.Iijima بواسطة المجهر الإلكتروني. هكذا فتح المجال للعلوم والتقنيات المتناهية في الصغر وأحدثت تقنيات وآليات جد متطورة. وثلث هذه الأبحاث اكتشافات لطرق أخرى لتركيب المواد وأصبح من الممكن دراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية لأجسام متناهية في الصغر. يرجع الاهتمام بالأجسام المتناهية في الصغر أولا لبنيتها وثانيا لخصائصها المتنوعة؛ ميكانيكية، كيميائية، إلكترونية وكهر بائية.

أبسط تعريف لعلم المواد المتناهية في الصغر هو دراسة المواد في السلم الذري أو الجزيئي؛ والتي تختلف خواصها بشكل ملحوظ عن خواص نفس المواد في سلم أكبر. وهو علم متعدد التخصصات يغطي عدة مجالات علمية؛ الكيمياء، الفيزياء، البيولوجيا، الطب، علوم الهندسة، الإلكترونيك والتقنيات الجديدة لتقليص أحجام المواد. تغطي الأبحاث في هذا المجال تحضير واكتشاف مميزات المواد المتناهية في الصغر بأشكال وبنيات وخصائص فيزياء- كيميائية جد خاصة. يمكن أن تكون هذه المواد؛ عضوية، غير عضوية أو هجين. يتعلق ترتيبها بأبعاد وهندسة مواد النانو وخصائصها المميزة أيضا.

لهذه المواد أبعاد تتراوح بين عشرة ومائة نانو متر .(1nm = 10^-3μ = 10^-9m )لتصور أبعاد هذه المواد نقارنها بأجسام أخرى، فمثلا؛ بعد الذرة يتراوح بين 0,1nm و0,4nm بينما يقدر سمك جزيئة الحامض الأميني ADN ب 2nm أما طولها فيصل إلى 10 أمتار. أما طول فيروس ما فيتراوح بين 10 nm و 100 nm وسمك شعرة الإنسان تتراوح بين 50000 nm و 100000 nm

 سوف نتحدث في مقالات قادمه عن التطبيقات في المجالات الهندسيه