بعد إسهامات "النجار".. كل ما تريد معرفته عن "النانو تكنولوجي" واستخداماته

كرمت منظمة الأمم المتحدة للتربية والعلوم والثقافة "اليونسكو" أمس الخميس، العالم المصري الدكتور محمد إسماعيل النجار ضمن 10 علماء دوليين تقديرا لمساهماته فى الأبحاث العلمية فى مجال النانو تكونولوجي.

وقال السفير إيهاب بدوى سفير جمهورية مصر العربية في باريس، إن تكريم العالم المصرى محمد إسماعيل النجار من قبل اليونسكو يؤكد مجددا بأن مصر زاخرة بالعلماء والخبراء الذين استطاعوا أن يحتلوا مكانة مهمة فى مختلف دول العالم بتحقيقهم إنجازات فى مجالات متنوعة.

وأكد بدوي، حرص الدولة المصرية على دعم و مد جسور التواصل مع العلماء لدعم ثقافة الإبتكار والإبداع وتطويع البحث العلمى فى خدمة النمو والاقتصاد والاستعانة بهؤلاء العلماء لمواجهة مختلف التحديات وتحقيق الأهداف الاستراتيجية للتنمية المستدامة "مصر 2030".

ويشار إلى أن محمد إسماعيل النجار هو خريج كلية الهندسة جامعة القاهرة وأمضى أكثر من 30 عامًا فى المجال الأكاديمى والصناعى من خلاله عمله فى مصر والولايات المتحدة وكندا والسويد والإمارات ، ويعد المدير المؤسس لمختبر (VLSI) فى جامعة ولاية أوهايو ، وهو أحد أهم الكيانات البحثية فى مجال الدوائر المتكاملة التناظرية.

كما نال مرتبة كرسى البحث بالمعهد الملكى السويدى للتكنولوجيا وانشأ أنظمة متكاملة للإشارات اللاسلكية المختلطة ، وشارك فى تأسيس العديد من الشركات الناشئة فى خدمات تصميم أشباه الموصلات.

وكان حفل اليونسكو قد شهد أيضا تكريم علماء من روسيا و الولايات المتحدة واستراليا وفنلندا وكازاخستان واليونان وفرنسا والنمسا.

وتقدم "الفجر" لقرائها معلومات عن مجال النانو تكنولوجي خلال السطور التالية.

ما هو النانو ؟

النانو هو أحد أجزاء القياس وهو جزء من مليار من الشيء ، فلو كانت وحدة القياس هي الطول ( بالمتر) لكان النانو متر هو جزء من مليار من المتر ( وهو بلغة الرياضيات العدد 10 مرفوع إلى القوّة -9 = 10^-9 ) ، وبالتالي فهو رقم صغير جدّاً وجزء صغير جدّاً من المتر وهذا يعني الدقّة المتناهية للجسم وهو أمرٌ في غاية الحساسية.

* تكنولوجيا النانو

تكنولوجيا النانو (بالإنجليزية: Nanotechnology) هي تقنية تعمل على دراسة المادة وفهمها ومراقبتها بأبعاد تتراوح ما بين 1 و 100 نانومتر،[1] والتي يمكن استخدامها في جميع المجالات العلمية المختلفة، مثل: الفيزياء، والكيمياء، والبيولوجيا، وعلوم المواد، والهندسة.

مصطلح تقنية النانو أو تكنولوجيا النانو يتعلق بالفهم الأساسي للخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية على المقاييس الذرية والجزيئية، والتحكم بهذه الخصائص الخاضعة للرقابة لإنشاء مواد وأنظمة وظيفية ذات قدرات فريدة.

اكتشاف تكنولوجيا النانو

بدأت الأفكار والمفاهيم تتكون لعلم وتكنلوجيا النانو قبل فترة طويلة من استخدامه، وذلك عندما اقترح الفيزيائي ريتشارد فاينمان (Richard Feynman) في اجتماع الجمعية الأمريكية للفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في التاسع والعشرين من شهر كانون الأول في عام 1959، موضوعاً بعنوان "هناك حيز كبير في القاع" (بالإنجليزية: There's Plenty of Room at the Bottom)، حيث قام فاينمان بوصف عملية يتمكن فيها العلماء من التحكم والتأثير على الذرات الفردية والجزيئات، وبعد عقد من استكشافه للمعالجة الآلية فائقة الدقة (بالإنجليزية: Ultraprecision machining)، قام الأستاذ نوريو تانيجوتشي (Norio Taniguchi) بابتكار مصطلح تكنولوجيا النانو، وحتى عام 1981 بدأت التكنولوجيا النانوية مع تطوير مجهر المسح النفقي (بالإنجليزية: Scanning Tunneling Microscope) الذي يمكن من خلاله رؤية الذرات الفردية الصغيرة.

فوائد تكنولوجيا النانو

توفر تكنولوجيا النانو العديد من الفوائد التي تدخل في العديد من المجالات الحياتية، فهي تساعد على تحسين العديد من القطاعات التكنولوجية والصناعية إلى حد كبير، مثل: تكنولوجيا المعلومات، والطاقة، والطب، والأمن الوطني، وعلوم البيئة، وسلامة الأغذية، والعديد من الأمور الأخرى، كما أنها تعمل على تكييف هياكل المواد في مقاييس صغيرة جداً لتحقيق خصائص محددة لها، حيث يمكن من خلالها تقوية فعالية المواد، مع أن تكون خفيفة الوزن، وأكثر متانة، وتفاعلاً وتشابكاً، فالعديد من المنتجات التجارية اليومية الموجودة في السوق تعتمد على تكنولوجيا النانو، فعلى سبيل المثال يمكن أن تساعد الأغشية أو الطبقة الرقيقة النانوية الشفافة على شاشات الحاسوب، والكاميرا، والنظارات، والنوافذ، والأسطح الأخرى، أن تجعلها مقاومة للماء، ومضادة للانعكاس، ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء، أو مقاومة للخدش، أو موصلة للكهرباء.

كما دخلت تكنولوجيا النانو في المنتجات الاستهلاكية، حيث تم ربط المليارات من شعيرات النانو المجهرية (بالإنجليزية: microscopic nanowhiskers)، التي يبلغ طول كل منها حوالي 10 نانومتر، جزيئياً على الألياف الطبيعية والاصطناعية لإضافة خاصية مقاومة البقع في الملابس والأقمشة، كما أنه تم استخدام البلورات النانوية أكسيد الزنك لصنع واق من أشعة الشمس غير مرئية، فهي تحمي من الأشعة فوق البنفسجية، كما أنه قد تم تضمين البلورات الفضية النانوية في الضمادات لقتل البكتيريا ومنع العدوى


* تقنية النانو تكنولوجي
تُعرف تقنية النانو تكنولوجي على أنها علم يهتم بدراسة عملية معالجة المواد بالاستعمال الجزيئي والذري، وتقاس هذه التقنية بالنانوميتر، والذي يعتبر جزءاً من أجزاء المليون المتواجدة في الملليتمتر، ويجدر بالذكر أنّ هذه التقنية تستخدم في العديد من المجالات، ومنها: الزراعية، والبيئة، والصناعية، والعسكرية، والتي لعبت دوراً كبيراً في إحداث الثورة التكنولوجية.

تطبيقات تقنية النانو تكنولوجي (الطاقة النانوية)

تستعمل تقنية النانو تكنولوجي في مجالات متعددة في مجال الطاقة، ومنها: التحويل، والتخزين، وتحسين التصنيع، فيوجد المصباح الثنائي المصدر للضوء، والذي يساهم في ترشيد استخدام الطاقة الكهربائية في مجال الإضاءة، إضافة لذلك فهي تساهم في زيادة نشاط عملية تحول الضوء الحراري بوساطة استعمال الهياكل النووية المتواجدة في الحزم ذات الثقوب والفجوات، والجدير ذكره أنّ هذه التقنية تلعب دوراً كبيراً في تحسين كفاءة وفعالية محرك الاحتراق الداخلي من خلال تطوير بعض المواد النووية الجزئية التي يتم نثرها على السطح، مما يؤدي إلى تحوله لمصدر للطاقة الشمسية، عدا عن أن الطاقة النانوية تعتبر صديقة للبيئة، إذ أنها تلعب دوراً كبيراً في تقليل التلوث المنبعث من محرك الاحتراق، ويكون ذلك بوساطة مرشحات مسام نانوية تساهم في تنظيف وتنقية العوادم عن طريق جزيئات نبيلة نانوية ومحولات محفزة.

تطبيقات تقنية النانو في مجال معالجة المياه

تستخدم هذه التقنية في عملية تصنيع المواد النانوية، والتي تساهم في معالجة المياه السطحية، والمياه الجوفية، ومياه الصرف الصحي، فلديها قدرة كبيرة على التخلص من جميع الملوثات.

الطب النانوي

تساهم هذه التقنية في علاج الأمراض السرطانية، وذلك من خلال استعمال الجسيمات النانوية في عملية التصوير بوساطة الرنين المغناطيسي، حيث يتم بواسطتها تحديد مكان الورم السرطاني بشكل دقيق، إضافة لذلك تستخدم هذه التقنية في تصنيع العقاقير والأدوية باستعمال مسحوق النانو، والذي هو مركب نانومتري لا يتجاوز قطره 100 نانوميتر، عدا عن تقنية توصيل العقاقير والأدوية بوساطة الأنابيب النانومترية.

الأغذية النانوية

باتت عملية إنتاج وتصنيع الأطعمة تعتمد على هذه التقنية، وذلك عن طريق مشروع تقينة النانو الناشئة PIN، والذي يضم ثلاثة أصناف من الأطعمة، فعلى سبيل المثال يحتوي زيت الكانولا على قطرات نانوية مكونة من معادن، وفيتامينات، ومواد كيميائية نباتية، إضافة إلى الشاي النانوتي، وشوكولاتة الحمية، والتي تحتوي على العديد من الكتل النانوية التي تساهم في تحسين المذاق.

بصريات النانو

تم إنتاج نظارات شمسية صممت باستخدام طلاءات سطحية مكافحة للخدش باستخدام مكوّنات نانوية، هذا عدا عن أن بصريات النانو تساهم في زيادة دقة عملية تصحيح بؤبؤ العين، كما تستعمل في مجال صناعة قرنيات العيون. الأدوات المنزلية بات هناك أصنافاً متعددة من الزجاج والسيراميك، والتي تحتوي على العديد من الجزيئات النانوية التي تساهم في زيادة نعومتها، كما تجعلها أكثر مكافحةً للحرارة، وأسهل في عملية التنظيف.

الزراعة النانوية

تساهم هذه التقنية في تحسين عملية إنتاج الغذاء والأطعمة بدءاً من عملية التصنيع، ووصولاً إلى تعبئة المنتجات ومعالجة النفايات، هذا عدا عن دورها الكبير في خفض الكفاءة الإنتاجية للأراضي المزروعة.