تقنية النانو: رحلة إلى عالم الذرات الصغيرة

جدول المحتويات

• ما هي تقنية النانو؟
• اختراع تقنية النانو
• حجم النانو
• أهمية تقنية النانو
• مجال الأجهزة الإلكترونية
• مجال الطب

ما هي تقنية النانو؟

تُعرف تقنية النانو على أنها علم وتكنولوجيا التعامل مع المواد على مستوى ذري وجزيئي، حيث تُركز على هندسة وتصنيع المواد على مقياس النانو، الذي يُعادل جزءًا من مليار من المتر.

تتداخل تقنية النانو مع العديد من المجالات العلمية مثل الفيزياء، الكيمياء، الهندسة الكيميائية، الهندسة الحيوية، والهندسة الميكانيكية، وتُعتبر مجالًا متخصصًا في بحث وتصنيع المواد على المستوى الذري.

اختراع تقنية النانو

فيما بعد اختراع المجاهر وتطورها في عام 1930، شهدت التكنولوجيا تطوراً ملحوظًا في صناعة الأجهزة الأصغر حجمًا والأكثر قوة وكفاءة. في البداية، استطاع المهندسون تصنيع قطع ولوحات إلكترونية تعمل بوحدات المليمتر (10^3 من المتر)،

لكن الحاجة إلى قطع إلكترونية أكثر تخصصًا ومصداقية أدت إلى ظهور الميكرو (10^6 من المتر) الذي شكل نقلة نوعية في عالم صناعة التكنولوجيا.

وبفضل التطور، تمكن العالم من إنتاج الهواتف الذكية والحواسيب الصغيرة ووحدات التخزين الصغيرة. لكن لم تتوقف رغبة العلم عند هذا الحد، فقد سعى إلى تجاوز ذلك وتحقيق المزيد من التطور

وذلك من خلال العمل على تقنية أصغر وأكثر دقة، وهي تقنية النانو (10^9 من المتر) التي فتحت آفاقًا جديدة للتقدم التكنولوجي.

حجم النانو

للإدراك الكامل لحجم النانو، يمكننا مقارنته بشعرة الإنسان التي يبلغ طولها 50 ميكرو متر (50*10^6 متر)، أي أنّ شعرة الإنسان تمتلك سماكة 50 ألف نانو متر.

أصغر طول يمكن للإنسان رؤيته بالعين المجردة هو 10 آلاف نانو متر، بينما يُعد النانو متر الواحد مسافة توازي صف 10 ذرات هيدروجين متراصة جنبًا إلى جنب.

وتتميز المواد النانونية بعدم اتباع حجمها في موصلية الكهرباء أو الحرارة. فعند توصيل الكهرباء في موصل نانوني، لا يتبع قانون أوم الشهير في المقاومة الكهربية للأجسام، والذي يربط بين التيار والجهد والمقاومة.

في الموصلات النانونية، يعتمد التوصيل الكهربائي على التدفق الإلكتروني فقط، مثل تدفق النهر، حيث يمر الإلكترون عبر عملية تدفقية داخل الموصل،

كأننا نصف بعض الكرات خلف بعضها البعض في طريق، وتبدأ كل كرة بالتدفق والخروج من الطرف الآخر واحدة تلو الأخرى.

ويحدث ذلك بسبب صغر سماكة الموصل التي لا تسمح بوجود أكثر من إلكترون فوق بعضها البعض، وبالتالي عدم وجود المجال الذي سيولد قانون أوم والمقاومة الكهربائية.

أهمية تقنية النانو

تُعد تقنية النانو أحد أهم التطورات التكنولوجية في القرن العشرين، حيث ساهمت في صناعة واختراع إلكترونيات السيليكون أو الترانزستور والمعامل الإلكتروني،

كما ظهرت ما تُعرف بالشرائح الصغيرة التي أدت إلى ثورة تقنية في جميع المجالات مثل الاتصالات، الحاسوب، والطب.

بعد اختراع الشرائح الصغيرة في عام 1950، أصبحت تقنية النانو تُستخدم بشكل واسع في العالم الحديث،

من أبرزها صناعة التلفاز الملون الذي سمح للجميع الحصول على تلفاز خاص به وبعائلته، بينما لم يكن متاحًا سابقًا إلا بالتلفزيون الأبيض والأسود ذو الثمن الباهظ.

مجال الأجهزة الإلكترونية

أحدثت تقنية النانو ثورة هائلة في مجال الأجهزة الإلكترونية، حيث ساهمت في صناعة أجهزة أصغر حجمًا وأكثر قوة وكفاءة.

من أهم استخدامات تقنية النانو في هذا المجال هو صناعة الشرائح الإلكترونية الصغيرة،

التي تُستخدم في الهواتف الذكية، الحواسيب، وجميع الأجهزة الإلكترونية الحديثة.

وتُستخدم تقنية النانو أيضًا في صناعة بطاريات ذات سعة أعلى وعمر أطول،

وذلك بفضل قدرتها على تصنيع مواد ذات خصائص أفضل

والمزيد من التطور في مجال الشاشات الرقيقة،

حيث تُستخدم في صناعة شاشات ذات جودة أفضل وأقل استهلاكًا للطاقة.

مجال الطب

تُعد تقنية النانو أداة قوية في مجال الطب،

حيث تُستخدم في تطوير تقنيات جديدة لعلاج الأمراض

وإجراء عمليات جراحية دقيقة.

من أهم تطبيقات تقنية النانو في مجال الطب:

• صناعة الروبوتات الدقيقة التي يمكن التحكم بها عن بعد

  والتي يمكن استخدامها في إجراء العمليات الجراحية الدقيقة

  أو توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا المستهدفة.

• صناعة مواد نانونية يمكن استخدامها في علاج السرطان

  حيث تُستخدم هذه المواد في توصيل العلاج إلى الخلايا السرطانية

  دون التأثير على الخلايا السليمة.

• تطوير تقنيات تشخيصية جديدة

  تُستخدم هذه التقنيات في الكشف عن الأمراض في مراحلها المبكرة

  بفضل دقتها العالية وحجمها الصغير.

• صناعة أجهزة طبية ذكية

  مثل أجهزة مراقبة السكر في الدم

  والتي تُساعد المرضى على مراقبة حالتهم الصحية بشكل أفضل.

تُعتبر تقنية النانو مجالًا واعدًا في مجال الطب،

حيث يُتوقع أن تؤدي إلى تطوير علاجات جديدة

وإجراءات وقائية

من شأنها تحسين صحة الإنسان بشكل كبير.