ما هي تقنية النانو وما هو نمط الحياة الذي تهيٍئه للانسان الان وفي المستقبل القريب؟

 

ما هي تقنية النانو وما هو نمط الحياة الذي

تهيٍئه للانسان الان وفي المستقبل القريب؟

 

د. الحسن اشباني

خبير في الامراض النباتية و المكافحة الحيوية

صحفي مهني معتمد

 

المقدمة :

أنه يجعل الأشياء أصغر، فإنه يؤثر على حياتنا أكثر؛ هذا هو جمال تكنولوجيا النانو. تتناول هذه المقالة بإيجاز الفوائد التي يمكن أن تجلبها تقنية النانو الى حياتنا في كل القطاعات وخصوصا الحيوية منها، وكذا بعض التخوفات المصاحبة لاستعمالها.

فقد لعبت العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (المعروفة أيضًا حسب نطقها بالفرنسية باسم  STIM) دورًا كبيرًا في حياتنا الحديثة. الى درجة لا يمكننا حتى تخيل ما سيكون عليه عالمنا بدون العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. بدءا من كل الأشياء اليومية، من المرتبة المريحة التي نستيقظ عليها إلى الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة التي نقضي ساعات في التحديق فيها ، كلها الان  ممكنة ونعيش معها بفضل المساهمات الهائلة في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.

اضافة الى هذه  الاصناف العلمية، تعد تكنولوجيا النانو منتجا مهما آخر منها والذي زاد من راحة حياتنا وبالنا بلا شك. يمكن أن تعني تقنية النانو في التصور الشائع، المستوحى في الغالب من أفلام وعروض الخيال العلمي، أي شيء من الروبوتات النانوية المستقبلية التي يمكنها السير في أجسادنا وتعافينا في دقائق إلى الروبوتات الصغيرة التي يمكنها اختراق أي آلة في ثوان. لكن في الواقع، فتكنولوجيا النانو موجودة في كل مكان وكانت كذلك من قبل لفترة طويلة جدًا.

تعرف تقنية النانو بأنها إنشاء أي تطبيق على المستوى النانوي اي النانومتر. والنانومتر هو واحد من المليار من المتر. فالنانو اذن صغير جدًا ويعد من أصغر وحدات القياس لجزيئات المادة وتسمى النانومتر، وهي واحد من المليون ملم أو واحد من الألف ميكرومتر، ويستحيل رؤيتها بالعين المجردة، و لتقريب الصورة اكثر  فكرات الدم الحمراء في جسمنا تساوي 7000 نانومتر، وقطر الشعرة في رؤوسنا هو 10000 نانومتر.

انابيب الكاربون النانوية

وتقنية النانو هي عبارة عن تكنولوجيا تصنيع موثوق بها بمثل هذه المقاييس الصغيرة. وتعتبر الخصائص الفيزيائية للمادة، مثل نقطة انصهارها، والتوصيل، والتفاعل، وما إلى ذلك، مختلفًة تمامًا في هذه المستويات، لذا فإن تصغير الجهاز يمكن أن يؤثر بشكل كبير على أدائه. ومع ذلك، من خلال إتقان تقنية النانو، قد تتاح لنا الفرصة لتحسين العديد من مجالات الحياة الحديثة التي سنتحدث عنها لاحقا.

غبار الاليمنيوم النانوي

في حين أنه يمكن رؤية أدلة على علم النانو منذ  عهد الرومان، في القرن الأول الميلادي، إلا أننا رأينا في السبعين عامًا الماضية أن هذه التكنولوجيا تغير حقًا ورويدا رويدا الطريقة التي نعيش ونشتغل بها. وكان تطوير الترانزستورات الإلكترونية والرقائق الدقيقة  (micropuces) في الأربعينيات من القرن الماضي، والذي جعل الإلكترونيات الحديثة ممكنة، أساس تقنية النانو الحديثة. اليوم، يمكن رؤية تطبيقات تكنولوجيا النانو في جميع جوانب الحياة، من واقيات الشمس (écrans solaires) ومزيلات العرق (déodorants) إلى الهواتف الذكية والأدوية.

تطبيقات النانو

المواد النانوية موجودة في السوق الاستهلاكية منذ سنوات حتى الآن، من المواد اللاصقة ومواد التشحيم والمواد الكاشطة إلى تغليف المواد الغذائية والأجهزة المصنعة والمعالجات السطحية الخ، هذه مجرد أمثلة قليلة التي تمت فيها تطبيق تقنية النانو. بصرف النظر عن هذه كلها، فإن لتكنولوجيا النانو تطبيقات بعيدة المدى وإمكانات مستقبلية أكبر في نطاق واسع للغاية من الاحتمالات. الآن دعونا نرى كيف تؤثر هذه التكنولوجيا الصغيرة علينا وتؤمن مستقبلنا.

1-أطباء صغار داخل الجسم (في ختام الجزء الاخير من المقال، سرد للمنتوجات النانوية الطبية للاستئناس):

شهد استخدام تقنية النانو في الطب تطورات هائلة في الآونة الأخيرة. فقد تم إنفاق مليارات الدولارات على الأبحاث في استخدام المواد النانوية للكشف عن الأمراض وعلاجها. على سبيل المثال، لقد أجريت بحوثًا كثيرة في اكتشاف الأمراض من خلال صنع مواد نانوية مليئة بصبغة فلورية يمكنها حبس الجزيئات المسببة للامراض في الدم.

وتجري حاليا الأبحاث ذات الصلة أيضًا لاستخدام الجسيمات النانوية في العلاج الكيميائي للهجوم المستهدف على الورم وتقليل الآثار الجانبية للعلاج الكيميائي على باقي الجسم.

ومن ناحية أخرى، يتم إجراء الأبحاث لتطوير أجهزة استشعار صغيرة يمكن حقنها بأمان في أجسامنا ويمكنها مراقبة علاماتنا الحيوية عن كثب أكثر من أي وقت مضى، مما يسمح للأطباء باقرار العلاج الدقيق. بل هناك احتمالات لا حصر لها لطب النانو، بدءًا من مراقبة الالتهاب والتعافي بعد الجراحة إلى حالات الاستخدام غير المعتاد حيث تتداخل الأجهزة الإلكترونية فعليًا مع إشارات أجسامنا لمراقبة وظائف الأعضاء.

 

2- الروبوتات والأسنان

يُطلق على تطبيق تقنية النانو في مجال طب الأسنان طب الأسنان النانو (la nanodentisterie)، وهي تقنية جديدة ومبتكرة حققت تقدمًا هائلاً في طب الأسنان. وتتوفر العديد من منتجات طب الأسنان الجديدة، بدءًا من الغرسات (Les implants) الى منتجات نظافة الفم التي تستخدم هذه التقنية.

 

مصدر الصورة – طب الأسنان النانوي

 

يستخدم طب الأسنان النانوي لتشخيص أمراض الفم وعلاجها والوقاية منها. كما أنه يستخدم لتخفيف الآلام وتحسين صحة الأسنان. وتقوم الشركات بالفعل بتصنيع منتجات مثل بصمات النانو (des nano-impressions)، وسيراميك النانو، ومركبات النانو، و مواد حشو نانوية (des nano-charges)، على سبيل المثال لا الحصر. يمكن أيضًا استخدام طب الأسنان النانوي في علاج سرطان الفم، والذي يمكن أن يكون له آثار ثورية في العلوم الطبية إذا نجح في السيطرة عليه.

 

تشمل التطبيقات الأخرى التي يبحث عنها باحثو طب الأسنان حاليًا ما يلي: العلاج اللبي (Thérapie endodontique) و منع تسوس الأسنان و التكامل مع زراعة الأسنان و علاج أمراض اللثة و سامير لتثبيت العظام و إجراءات سد العجين المباشر (Procédures de capsulage direct de la pâte) و تجديد الأسنان

و تجديد محسن للعظام وإنتاج أغشية مخاطية صناعية، إلخ.

 

3-إنشاء الجرافين (graphène)

تطبيق آخر واعد لعلوم النانو هو استخدام الجرافين والمواد الفائقة الأخرى باستخدام الهياكل النانوية السلبية. والجرافين مادة متناهية الصغر تتكون من شريحة منفردة من الكربون بسمك ذرة واحدة. إنه صلب للغاية وله خصائص واعدة فيما يتعلق بالتوصيل الكهربائي، فضلا انه مرن أيضًا. ومن بعض الخصائص المدهشة للجرافين نسرد التالي:

-إنه أقوى 200 مرة من الفولاذ وأخف منه ب 6 مرات.

-إنه موصل فائق للكهرباء.

-يمكن أن يتمدد حتى 20٪ من طوله.

-يمكن أن يطوى إلى ما لا نهاية دون أن ينكسر.

لذلك، يحمل المستقبل إمكانيات هائلة عندما يتعلق الأمر بالتقنيات القائمة على الجرافين، مثل الخلايا الشمسية المرنة لتوليد الطاقة والشاشات المرنة في هواتفنا الذكية! كما يمكن أيضًا استخدام الجرافين في تصنيع أجهزة الاستشعار الطبية الحيوية (capteurs biomédicaux) للاستشعار الحيوي (biodétection) والتصوير الحيوي والاستخدام العلاجي بسبب قابلية المعالجة المائية الاستثنائية وخصائص السطح الوظيفية الأخرى.

 

4-مجسات إلكترونية صغيرة

مع التطورات الحالية في تكنولوجيا النانو، يمكن طباعة المستشعرات (capteurs) ذات الميزات الدقيقة جدًا على لفات من البلاستيك المرن. يمكن إنتاجها بكميات كبيرة و بتكلفة منخفضة للغاية. كما يمكن استخدام هذه المستشعرات للمراقبة المستمرة لسلامة البنية التحتية الحيوية مثل الجسور والطائرات والمفاعلات النووية، إلخ.

 

5- الشفاء الذاتي

 قد لا يزال الشفاء الذاتي يعتبر خيالًا علميًا في الغالب، ولكن مع التطورات الجديدة في علم النانو، لن يستمر الأمر على هذا النحو لفترة طويلة. إن تغيير بنية بعض المواد على المستوى الذري يمكن أن يمنحها خصائص مثيرة للغاية. على سبيل المثال، تتوفر بالفعل الان في السوق العديد من المواد التي لها نسيج ذري فريد يسمح لها بصد الماء.

و يبحث العلماء حاليًا في القدرة على تفريق الجسيمات النانوية كوسيلة لملء أي شقوق صغيرة قد تظهر و “شفاء” الجزء التالف أو البالي. يمكن أن ينتج عن ذلك مواد ذاتية الاصلاح للهياكل اليومية مثل مقصورات قيادة الطائرات، والإلكترونيات الدقيقة، وشاشات العرض، وما إلى ذلك، ومنع الكسور الصغيرة من التطور و تصبح شقوقا أكبر وأكثر صعوبة.

6-الامكانات المتاحة في البيانات الضخمة:

في عصر تكنولوجيا المعلومات، هناك زيادة كبيرة في البيانات الإلكترونية، مما أدى إلى الحاجة الملحة لإدارة هذه البيانات بشكل فعال، وتحديد الأنماط وتنبيهنا إلى المشاكل دون فقدان المعلومات الحساسة المهمة  . على سبيل المثال لا الحصر ، البيانات الضخمة الصادرة من أجهزة استشعار حركة المرور للمساعدة في إدارة الاختناقات المرورية وتجنب الحوادث، ومنع الجريمة باستخدام الإحصائيات لتخصيص بشكل أكثر كفاءة  اعداد الشرطة المناسب.

تلعب تقنية النانو دورًا مهمًا هنا من خلال تمكين إنشاء ذاكرة فائقة الكثافة قادرة على تخزين كميات هائلة من هذه البيانات. وفي الوقت ذاته، يحفزهم هذا الامر لإنشاء خوارزميات فائقة الكفاءة لإدارة المعلومات وتدافعها ونقلها دون المساس بموثوقيتها.

7- محاربة تغير المناخ

تتمثل إحدى الطرق الرئيسية لمكافحة تغير المناخ في تطوير طرق أحدث وأكثر

كفاءة لتوليد الكهرباء. و بفضل التقدم في علم النانو، نرى بالفعل بطاريات يمكنها تخزين المزيد من الطاقة للدراجات الناري للسيارات الكهربائية والألواح الشمسية التي يمكنها تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بشكل أكثر كفاءة.

يستخدم كل من هذين التطبيقين النسيج النانوي لتحويل السطح المستو إلى سطح ثلاثي الأبعاد بسطح مساحته أكبر بكثير. يتيح ذلك مساحة أكبر للتفاعلات، مما يسمح بتخزين أو إنتاج طاقة عال جدا.

قد يُظهر لنا المستقبل ايضا جسيمات نانوية قادرة على جلب الطاقة من بيئتها بكفاءة تحويل عالية. على سبيل المثال، يمكن الحصول على الطاقة من الحركة والضوء وتغيرات درجة الحرارة و سكر الجلوكوز والعديد من المصادر الأخرى.

 

يتبع في الجزء الثاني

التعليقات مغلقة.