تقنية النانو - الصغيرة جميلة

كانت وسائل الإعلام الشعبية ضجيجًا في عام 2004 بمصطلح جديد ، تقنية النانو ، والتي تشير إلى تصنيع المواد والأجهزة على نطاق صغير للغاية. البادئة نانو مشتقة من النانو اليونانية ، وتعني "قزم". النانومتر هو جزء من المليار من المتر ، وتعتبر تقنية النانو بشكل عام عالم الأجسام التي يبلغ بُعدها 100 نانومتر أو أقل. (يبلغ سمك شعرة الإنسان حوالي 80000 نانومتر ، ويبلغ عرض خيط DNA 2.5 نانومتر.) في هذا المقياس ، فإن الجسيمات أو الأغشية الرقيقة لبعض المواد لها خصائص كيميائية وفيزيائية تختلف كثيرًا عن تلك الموجودة في المواد بكميات كبيرة. اقترح الفيزيائي الأمريكي ريتشارد فاينمان فكرة العمل على هذا المستوى الفائق الدقة في وقت مبكر من عام 1959 ، وقدم الباحث نوريو تانيغوتشي مصطلح التكنولوجيا النانوية في اليابان في السبعينيات. تعد تكنولوجيا النانو تبشر بتقدم كبير في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، من الأجهزة التي تنظف الغلاف الجوي للأرض إلى الوسائل الجديدة للتغلب على المرض وعملية الشيخوخة.

من الأمثلة على أجهزة مقياس النانو التي تعمل بالفعل هي الأنابيب النانوية الكربونية ، التي اكتشفها Sumio Iijima في اليابان في عام 1991 ، قيد الاستخدام في مصابيح "jumbotron" المثبتة في العديد من الملاعب الرياضية. تشمل التطبيقات العملية الأخرى لتقنية مقياس النانو المواد المستخدمة في محركات أقراص الكمبيوتر وأجهزة استشعار السيارات والإطارات وكاشفات الألغام الأرضية وبوصلات الحالة الصلبة. يتم استخدام هذه التكنولوجيا في تصنيع الضمادات للحروق والجروح ، وترشيح المياه ، والمحولات الحفازة ، واقيات الشمس.

بعض تقنيات النانو الأكثر إثارة ليس لها تطبيق عملي حتى الآن. تتضمن هذه التكنولوجيا "المصاعد النانوية" ذاتية التجميع التي أبلغ عنها المطورون في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، في عام 2004 ، حيث يمكن صنع جزيئين متشابكين (تخيل مجموعة سدادة ثلاثية في مقبس ثلاثي الفتحات) للدخول والخروج. من المتوقع أنه خلال السنوات القليلة المقبلة ، ستوفر الخلايا الشمسية النانوية في بلاط السقف وسيلة اقتصادية لزيادة توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية وبالتالي تقليل التلوث من محطات الطاقة الكهربائية التقليدية. والأمر الأكثر إثارة هو زرع أجهزة مقياس النانو في جسم الإنسان - لتوصيل الأدوية والسيطرة عليها أو تحديد الخلايا السرطانية - والتطبيقات البيئية ، مثل أجهزة الاستشعار للكشف عن المواد الكيميائية والسموم في الهواء. قدمت حكومة الولايات المتحدة تمويلا كبيرا لتطوير تكنولوجيا النانو لاستخدامها في مكافحة الإرهاب. أحد التطبيقات المحتملة هو استخدام الأنابيب النانوية الكربونية لاستشعار كميات ضئيلة من عوامل الأعصاب في الهواء - وتطبيق أجهزة نانومترية على أساس مقياس كبير - لدمج المستشعرات كجزء من نظام وطني لمراقبة الغلاف الجوي فوق الولايات المتحدة بشكل مستمر من أجل وجود مسببات الأمراض البيولوجية أو المواد الكيميائية الخطرة.

كما هو الحال مع أي تقنية جديدة ، تتميز تقنية النانو بسمات مخيفة للبعض ، وقد تسللت الآلات الصغيرة المخيفة بالفعل إلى كتابات الخيال العلمي — على سبيل المثال ، “النانوية” التي تغير الجسم والتي تستخدمها شركة Star Trek's Borg أو أجهزة النانو الخبيثة ذاتية التكرار ”في رواية مايكل كريشتون عام 2002 بري. ربما يكون القلق الأكثر واقعية - كما هو مقترح في بعض تقارير علم السموم على مدى السنوات القليلة الماضية - هو أن الجسيمات النانوية يمكن أن تثبت ضررها على الكائنات الحية. ومع ذلك ، من المتوقع أن تصبح تقنية النانو صناعة بقيمة 1 تريليون دولار بحلول عام 2015.