الأحد، 17 فبراير، 2013

النانو :نورمان :البيئة الافتراضية :الانتشار السريع :المستوى الخامس :سراب حنان: 136

بسم الله الرحمن الرحيم 

كتبهاسراب حنين المقاتلة ، في 14 يوليو 2009 الساعة: 07:47 ص

بسم الله الرحمن الرحيم
أول من قام بالتفكير فى موضوع النانو هو عالم الرياضيات الأمريكي فون نييمان الذى حصل على جائزة نوبل فى عام 1959.
 
تم إدخال مصطلح التكنولوجيا النانوية لأول مرة عام 1974 وذلك من قبل الباحث الياباني نوريو تانيغوشي عندما حاول بهذا المصطلح التعبير عن وسائل و طرق تصنيع
وعمليات تشغيل عناصر ميكانيكية وكهربائية بدقة ميكروية عالية.
 
ولكن الموضوع ظل خامدا إلى عام 1986 حينما عالم الرياضيات الأمريكي اريك دريكسلر كتابا اسمة محركات التكوين Engines of Creation والذى
اعتبر البداية الحقيقية لعلم النانوتكنولوجى لذلك يعتبرعالم الرياضيات الأمريكي اريك دريكسلر هو المؤسس الفعلى لهذا العلم.
 
في عام 1991اكتشف الباحث الياباني سوميو ليجيما الأنابيب النانوية المؤلفة فقط من شبكة من الذرات الكربونية .
 
لقد تنبأ العلماء بمستقبل واعد لهذه التقنية 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 .
نراها في تطور سريع في الحاسوب ..
منها المعالجات (البروسسور) فشركة إنتل تنتج معالجات بتقنيه الـ 45 نانو ميليميتر ..
وخلال هذا العام ستنتج معالجات بتقنيه 32 نانو ميليميتر ..
يعني أن الترانزستور الواحد يشغل 32 × 10−9 مما يتيح 2 بليون ترانزستور في المعالج الواحد !!
هذا الشي عملياً يزيد من الآداء ويقلل من إستهلاك الطاقه

فما هو هذا العلم الذي يتوقع له أن يغزو العالم بتطبيقاته التي قاربت الخيال ؟
النانوتكنولوجي هو الجيل الخامس الذي ظهر في عالم الإلكترونيات وقد سبقه أولاً الجيل الأول الذي استخدم المصباح الإلكتروني ( Lamp) بما فيه التلفزيون ، والجيل الثاني الذي استخدم جهاز الترانزيستور ، ثم الجيل الثالث من الإلكترونيات في استخدام الدارات التكاملية (IC) Integrate Circuit = وهي عبارة عن قطعة صغيرة جداً قامت باختزال حجم العديد من الأجهزة بل رفعت من كفاءتها وعددت من وظائفها .
 
وجاء الجيل الرابع باستخدام المعالجات الصغيرة Microprocessor الذي أحدث ثورة هائلة في مجال الإلكترونيات بإنتاج الحاسبات الشخصية (Personal Computer) والرقائق الكومبيترية السيليكونية التي أحدثت تقدماً في العديد من المجالات العلمية والصناعية
تقنية النانو (Nanotechnology) هل هي حقيقة أم مجرد خيال علمي . بداية معرفتي بإسم هذه التقنية هو لعبة (PlayStation) وإسمها (NanoBreaker) أعتقد هكذا إسمه محطم أو مقطع النانو
في البداية إعتقد بأنها مجرد خيال علمي كحرب المجرات والمخلوقات المريخيه لكن بعد قراءتي لأحد المجلات كذلك بعض المواقع إكتشفت بأنها حقيقة على أرض الواقع لها تطبيقاتها في مختلف المجالات
وهنا سنلقي الضوء على تقنية النان وتطبيقاتها ومجالاتها
تعريفها
معنى المصطلح (Nanotechnology) أو تقنية النانو : هو التقنيات المتناهية في الصغر
ونسبة التسمية ( نانو) حرفياً هي تقنيات تصنع على مقياس النانو متر .
فالنانو هو أدق وحدة قياس مترية معروفة حتى الآن ( نانو متر ) ويبلغ طوله واحد من بليون من المتر أي ما يعادل عشرة أضعاف وحدة القياس الذري المعروفة بالأنغستروم ، و حجم النانو أصغر بحوالي 80.000 مرة من قطر الشعرة ، وكلمة النانو تكنولوجي تستخدم أيضاً بمعنى أنها تقنية المواد المتناهية في الصغر أو التكنولوجيا المجهرية الدقيقة أوتكنولوجيا المنمنمات .سمها ما شئت .
وإذا كنت تعتقد أن الأفلام السينيمائية التي تتحدث عن المركبات المصغرة التي تُحقن في الدم (كفيلم الرحلة الفضائية الممتعة) أو فيلم (كان يا ما كان الحياة) واللذان حازا على جوائز الأوسكار هي نوع من الخيال أو ضرب من المستحيل فيجب عليك أن تعيد التفكير .
فمشروع المركبات الدقيقة التي تسير مع الكريات الحمراء أمر محتمل تحقيقه في المستقبل القريب وذلك عن طريق علم النانو تكنولوجي أو التقنية الدقيقة .
فتحويل المواد إلى الحجم الذري سيكون الطريق الجديد لبناء الآلات الدقيقة مثل الروبوتات.
النانوتكنولوجي هو الجيل الخامس الذي ظهر في عالم الإلكترونيات وقد سبقه أولاً الجيل الأول الذي استخدم المصباح الإلكتروني ( Lamp) بما فيه التلفزيون ، والجيل الثاني الذي استخدم جهاز الترانزيستور ، ثم الجيل الثالث من الإلكترونيات الذي استخدام الدارات التكاملية (IC) Integrate Circuit =وهي عبارة عن قطعة صغيرة جداً قامت باختزال حجم العديد من الأجهزة بل رفعت من كفاءتها وعددت من وظائفها .
وجاء الجيل الرابع باستخدام المعالجات الصغيرة Microprocessor الذي أحدث ثورة هائلة في مجال الإلكترونيات بإنتاج الحاسبات الشخصية (Personal Computer) والرقائق الكومبيترية السيليكونية التي أحدثت تقدماً في العديد من المجالات العلمية والصناعية .
فماذا عن الجيل الخامس ؟ وهو ما صار يعرف باسم النانوتكنولوجي.
تعتمد على الليزر والأسلحة الذكية وتقنية النانو:
نظم حروب المستقبل.. خطة التطوير بـ 91 مليار دولار!

* إعداد المهندس أحمد خضر
تخطط الدول الكبرى، وفي طليعتها الولايات المتحدة لأن تكون جيوشها قادرةعلى الحركة والوصول إلى مناطق التوتر بسرعة، فالجيش الأمريكي على سبيل المثال قرر إنفاق 91 بليون دولار خلال السنوات الست القادمة لتحقيق هذا الهدف.
قد يبدو أن الهدف بسيطا، وهو القدرة على إرسال لواء إلى أي مكان في العالم خلال 96 ساعة، وفرقة خلال 120 ساعة وخمس فرق خلال 30يوما؛ لكن تحقيقه يعنى تحويل الجيش من قوة ثقيلة جدا مبنية أساسا على استخدام الدبابات والمركبات الثقيلة إلى آخر يتشكل من دبابات خفيفة تستطيع أن تنطلق بسرعة 60ميل/الساعة في أرض المعركة ومع ذلك تكون لها نفس القدرات القاتلة مثل سابقتها الأثقل.
«نحن نغير طرق قتال الجيوش وانتشارها»، هذا ما أعلنه الجنرال جون كين نائب رئيس أركان الجيش الأمريكي أمام 1161 عالما وتكنولوجيا في المؤتمر العلمي نصف السنوي رقم 23 المنعقد في ديسمبر الماضي بمدينة أورلاندو في فلوريدا.واعتبر هذا المؤتمر حلقة بحث للحاضرين لتحديد الأهداف والتحديات التكنولوجية المصاحبة لما يسميه الجيش «نظم حروب المستقبل»، سيكون التغيير الأساسي المطلوب هو استيعاب تكنولوجيا جديدة تشمل مركبات ذات محركات كهربية وإنسان آلي وشبكات اتصال ليزرية متحركة ومجموعات من الأسلحة الذكية ومجسات تعتمد على التكنولوجيا مثل الأنظمة الميكانيكية الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية وصولا إلى التكنولوجيا المتناهية الدقة (النانو)، بينما ستساعد جهود الأبحاث الأخرى على حماية القوات من العوامل والأخطار البيولوجية.
مركبات أخف
ستدمج كل تلك التكنولوجيات المتقدمة في أسطول مركبات لها 16 عجلة، وتلك بدورها ستدخل في برنامج أنظمة معركة المستقبل، وتتولى شركة بوينج حاليا إدارة هذا المشروع كمقاول رئيسي، وهذه المركبات مصممة بحيث لا يزيد وزنها عن 20 طناً سواء كانت ناقلة جنود مدرعة أو مركبة استطلاع بحيث يمكن نقلها بسهولة إلى أرض المعارك الخارجية بواسطة طائرة نقل عسكرية مثل 130 C بينما في المقابل تزن دبابة ابرامز M175 طن.
وستعتمد نظم حروب المستقبل على مركبات ذات محركات كهربية للنقل، وتستخدم هذه المركبات وقودا أقل، بالإضافة إلى تمتعها بميزة أخرى، وهي قدرتها على إعادة شحن البطاريات المستخدمة في المعدات الإلكترونية العاملة في مختلف فروع الجيش المقاتل، ولنفس الأسباب، سيتم أيضا تمويل الأبحاث لتطوير خلايا الوقود لاستخدامها في إنتاج الكهرباء، وسيتم توظيف هذا النوع الجديد من الطاقة في مركبات تأخذ أشكال الإنسان الآلي، حيث تتولى مهمة الاستكشاف أمام القوة الرئيسية لتحديد التهديدات الكيماوية والبيولوجية والنووية، وسيتم توظيفها أيضا في استطلاع الكهوف الجبلية أو الأنفاق المحفورة تحت الأرض، وأيضا كأدوات لإخلاء الجرحى ونقل الإمدادات.
وستتغير خطط معارك المستقبل كنتيجة حتمية للتغيير في التسليح، وكما شرح الجنرال كين، «اعتمدت العمليات العسكرية في الماضي ، كما في حرب الخليج ، على توفير قوة نيران هائلة عبر الحدود للاستيلاء على أراضي العدو قدر الإمكان»، بينما تسمح مستشعرات التكنولوجيا الموجودة في كل شيء بدءا من الأقمار الصناعية حول الأرض إلى المركبات اللاسلكية إلى الطائرات الموجهة بدون طيار للقوات بأن «ترى ما يدور خلف التل»، على نحو لم يحدث أبدا من قبل. ويقول كين: «في حروب المستقبل» سيتمركز الجيش في نقاط استراتيجية (مثل حبات الكريز فوق كعكة التفاح)، بينما تسمح المستشعرات بمراقبة كاملة لكل الفطيرة».
ولتحقيق هذه الرؤية، اختبر الجيش الأمريكي بصفة مبدئية 547 فكرة تكنولوجية جديدة يمكن استخدامها لتحقيق أهداف نظم معارك المستقبل، وطبقا لتصريح كلود م. بولتون مساعد وزير الجيش للإمداد والتموين والتكنولوجيا، تم فرز تلك الأفكار لتصل في النهاية إلى 100 فكرة فقط، وتمثل المئة فكرة التي وقع عليها الاختيار قائمة أولويات تطوير الجيش الأمريكي في المستقبل، مثل: تطوير شاسيه واحد لكل مركبات أنظمة معركة المستقبل، تطوير مدفع ذي حجم مناسب، اتصالات متطورة وأيضا تقنيات تخفض المطالب الخاصة بكل من الأوزان والأحجام وتكلفةالإمدادات للقوى المحركة والوقود والطعام والمياه اللازمة لإعاشة القوات المقاتلة.
إنترنت متحركة
من ناحية أخرى، يرى القائمون على تطوير النظم المستقبلية لحروب المستقبل أنه يجب توفير شبكة اتصال متحركة مع هذه المركبات الخفيفة والسريعة، ويمكن أن نتصور تلك الشبكة كشبكة إنترنت متحركة تسافر وتتحرك مع المركبات أثناء تقدمها عبر الأراضي الوعرة والغابات وحول التلال، وتعتبر هذه التكنولوجيا هامة جدا؛ لأنها ستوفر ما يسمى ب«استطلاع الموقف» أو «معرفة مواقع العدو»، وعلى عكس الدبابات، لن تصمم تلك المركبات للصمود أمام النيران المباغتة، بل ستكون مهمتها تحديد مكان العدو بواسطة مستشعرات ثم المبادرة بإطلاق النيران،لكن مازال هناك أسئلة كثيرة تحتاج إلى إجابة حتى يمكن تطوير شبكة اتصالات متحركة ناجحة، ومن بين هذه الأسئلة التحديد الأمثل للترددات اللازمة للاتصالات، والتعامل مع الاختناقات، وهناك سؤال آخر عن كيفية تغيير مسار معلومة محددة إذا فقدت طريقها إلى عقدة (محطة) الاتصال المطلوبة، وأيضا كيفية حماية المعلومات السرية من الاستخدام غير المصرح، سواء من جانب الأعداء أو القوات الصديقة.
قاذفات بالليزر
يمكن استخدام التكنولوجيا الجديدة المتبقية من البرنامج الملغى لتطوير مدفع الميدان «الهاوتزر» لزيادة قدرة نيران مدافع نظم معركة المستقبل، فمنذ أيام نابليون والمدافع تستخدم شحنات البارود الأسود التي يتم إشعالها بواسطة «بادئ» كمادة قاذفة، مشكلة هذه البوادئ أنها تحتاج إلى استبدالها عقب كل طلقة، وأيضا يجب نقل عدد كبير منها إلى الخطوط الأمامية لإعادة تزويد المدافع بها. وكبديل لذلك، يتم حاليا تطوير طريقة تستخدم شعاع ليزر لإشعال المادة القاذفة في مركز هندسة وتطوير أبحاث الأسلحة والذخيرة للجيش الأمريكي، حيث يتم توجيه شعاع الليزر من خلال نافذة ضوئية في كتلة ترباس المدفع لإشعال المادة القاذفة، وقد اتضح من الاختبارات التي أجريت على مدفع 155 مم أن استخدام شعاع الليزر زاد من معدل الطلقات في الدقيقة حيث لا يكون هناك حاجة لاستبدال البادئ، وهذا بدوره يعني أن هذه القوة أخف وأسرع كثيرا من الوسائل التقليدية المستخدمة حاليا، و ما زالت الاختبارات تجري للتأكد من قدرة الليزر على الصمود أمام صدمات الارتداد المتكررة التي تحدث عن استخدام المدافع.
صواريخ في صناديق
وهناك أيضا خطط لاستخدام الاختراعات الجديدة الذكية، مثل «صواريخ الصناديق» والتي يمكن نقلها وإطلاقها من شاحنة، وكمثال لذلك، يمكن استخدام طلقة هاون بسيطة كصاروخ كروز صغير، هنا، حيث ستصبح طلقة هاون 120مم دقيقة التوجيه ذات أجنحة منفتحة لزيادة مداها، والتي يتولى باحثها الليزري التعرف على الهدف كصاروخ موجه، وبالتالي يمكنها أن تحل محل قذائف المدفعية الابطأ والأقل دقة، وسيتم تزويد مركبات أنظمة معركة المستقبل بسلاح ليزري بمجرد استكمال النموذج المصغر واثبات قدرته أمام الذخيرة الصغيرة، وقد أثبتت التجارب الحديثة في ميدان اختبار الجيش على الرمال البيضاء في نيو مكسيكيو أن الأسلحة الليزرية لها قدرة فعالة في التغلب على طلقات المدفعية.
الطلقة الذكية
ومن المتوقع ظهور اختراعات جديدة على يد مركز أبحاث التكنولوجيا المتناهية الصغر (تكنولوجيا النانو) الذي افتتح في الربيع الماضي، وسيتم البت بصورة نهائية في إبرام عقود ترمي إلى إنشاء مركز مماثل لأبحاث البيوتكنولوجيا (التكنولوجيا الطبيعية)، وسيتم توجيه جزء من جهود هذه الأبحاث لزيادة قدرات الجندي، ويسمى هذا البرنامج ب «القوة المحسنة»، و من الأشياء الأخرى التي ما زالت تحت التطوير، سيارات لاسلكية بدون جنود مصنعة من القصدير ولها هيكل خارجي يزيد قوة الاتصال تستخدم في أعمال الاستطلاع. من جانب آخر، وكما يقول فرانك ويسلينج من مركز أبحاث التكنولوجيا المتطورة شافر كوربوريشن: «كما في قصص الخيال العلمي، لسنا بعيدين كثيرا عن الطلقة الذكية»، حيث سيتم استخدام تكنولوجيا مصغرة ومستشعرات أوتوماتيكية من برنامج الدفاع الصاروخي، بالإضافة إلى نظام توجيه وأجهزة تتولى التعرف على الأهداف أوتوماتيكيا لاصطياد الفريسة، ويقدر ويسلينج تكلفة إنتاج هذه الطلقة ب 500 دولار عند إنتاجها بكميات كبيرة.
وأخيرا، ليس هناك أدنى شك في أن جندي القرن الجديد سيكون جاهزا للتغير بصورة كاملة مع بدء إنتاج النماذج الأولية لأنظمة معركة المستقبل وتكنولوجيا المحارب المحسنة والمخطط ظهورها في أواخر عام2004م
المجال الطبي
يمكن الإستفادة الصحية والطبية من تقنية النانو، فأبحاث علاج السرطان والبحث الدقيق عن وجود خلاياه تعد بما يحل محل كل وسائل العلاج والفحوصات الطبية المتوفرة اليوم لذلك. والأبحاث التي نشرت بداية هذا العام عن دور هذه التقنية في التعامل مع الملاريا وتأثر مرونة خلايا الدم الحمراء تضع أسس دور رائد لها في فهم الأمراض المعدية وعلاجها. الدراسات في الشهر الماضي وقبله عن دور هذه التقنية في صنع سيراميك للعظام بدرجة متناهية في النعومة والصلابة تبشر بشيء كثير في مجال استبدال المفاصل وتطور تقنيتها إضافة إلى صناعة العظم!. الدراسات التي صدرت هذا الشهر تسلط مزيداً من الضوء على فائدة تقنية النانو في كتابة شفرات الجينات داخل «دي أن أيه» بما يسهل ويوفر المال لفحصه. واستخدام هذه التقنية كما في بحث نشر في الرابع عشر من هذا الشهر يسخرها للاستفادة حتى من بول الإنسان في صنع بطاريات طويلة العمر لفحص مرضى السكر كما نشرته مجلة «آليات الهندسة الدقيقة» للدكتور «كاي بانغ ليي» من مؤسسة أبحاث النانو والكيمياء الحيوية في سنغافورة. الباحثون من أسبانيا يتحدثون عن طريقة جديدة يستخدمها الأطباء في الكشف عن خلايا السرطان بسرعة وخاصة سرطان الثدي كما تقول «لورا ليشاغا» مديرة المركز القومي للإلكترونيات الدقيقة بأسبانيا من خلال هذه التقنية ونشرت أيضا في الرابع عشر من هذا الشهر. والأبحاث في الثالث من هذا الشهر أيضاً ذكرت عن دور هذه التقنية في صنع الأجهزة الطبية المستخدمة في غرف العمليات والعناية المركزة لتسلط ضوءا ساطعاً على فائدتها في تقليل عدوى المستشفيات وانتقال الجراثيم إلى المرضى كما طرح في مؤتمر أبحاث النانو في ولاية أريغون الأميركية، الدكتور «بروس غيبينس» وضح الفكرة بأن وضع طبقة رقيقة على مستوى النانو من الفضة فوق أسطح الأدوات الطبية لا يعطي مجالاً للمكروبات للالتصاق عليها وهو ما يتم لأول مرة في العالم وهو أولى الخطوات الصحيحة للحد من عدوى المستشفيات على حد قوله. تقنية النانو في عالم الصيدلة واسعة الاستخدام بدءاً من طرق إنتاج الدواء ومروراً بوسائل حفظه وانتهاء بكيفية إعطائه للمريض في هيئة تتفوق بمراحل على الطرق الحالية. تقنية النانو تجاوزت اليوم في الأبحاث وضع طرق أفضل لإنتاج الغذاء من شتى الجوانب وتنقية الماء وغيره مما يتناوله الإنسان.
المجال الحربي أو العسكري (الأسلحة)
وأظن بأن المجال الخصب لها هو مجال التجسس حتى أن البعض يخشى بأن الحياة المدنية للأشخاص ستكون مكشوفة للعيان مع هذه التقنية المخيفة فماذا لو سقطت في أيدي العامه فلن يكون هناك خصوصية لأحد في منزله
فالدول المتقدمة توصلت لصنع طائرات تجسسية بحجم راحه اليد بواسطة تقنية النانو وفي مجال صناعة الأسلحة والقنابل فالميدان خصب لإنتاجها بتقنية النانو
فعلى سبيل المثال فإن أصغر حشرة تكون بحجم 200 مايكرون وهذا يمثل الحجم المناسب للأسلحة القادرة على تعقب الأشخاص غير المحميين وحقن السموم في أجسادهم. هذه الجرعات المميتة تبلغ 100 نانوجرام أو 1/100 من حجم السلاح.
ومن الأفكار المطروحة و توجهات التوظيف العسكري الراهن للتكنولوجيا:
-ايجاد بديل إلكتروني للجزء الحيوي من الأدمغة البشرية المعروف باسم (قرن آمون)، للوصول إلى وضع يستطيع معه صاحب الدماغ المعدل إلكترونياً تحميل الذاكرة بمئات أضعاف ما هو متاح طبيعياً، وتخزين التعليمات المعقدة، والقدرة على تحقيق الاتصال والتواصل بين دماغ بشري وآخر.
ابتكار أعضاء وبدائل مصنعة لأجزاء من الجسم بما يتيح رفع مستوى وقدرات الأداء البشري.
صناعة أقراص تغير عمليات الاستقلاب في خلايا أجسام الجنود بما يمنحهم القدرة على البقاء لعدة أيام بدون نوم أو طعام.
صنع روبوتات تكاد تطابق الكائنات الحية، مصممة على غرار الصراصير، تستطيع التسلق على الجدران والسلالم والتضاريس الصخرية المختلفة.
استخدام نحل قادر على اكتشاف المتفجرات.
صنع أنظمة ترصد من مسافة بعيدة الحالة الذهنية للأشخاص المشكوك بهم، أو المرغوب بمراقبتهم والتجسس على أفكارهم، باستخدام تقنية قريبة من التصوير بالرنين المغناطيسي وسواه، بحيث تتمكن هذه الأنظمة من كشف نوايا الشخص وقراءة أفكاره مسبقاً.
المجالات العامه كالإقتصاد
هل تعلمون أن تقنية النانو الآن تستخدم في صيانة أنابيب النفط
فكميه لا بأس بها من النانو تقوم بصيانه الأنابيب من الداخل بالقضاء على الأجزاء الصدئه وإعادة ترميمها وبنائها
هذا غيض من فيض من حقيقة هذا العالم المتناهي في الصغر العظيم بتطبيقاته المتعدده ومجالاته الكثيرة
 
.استخدمات تقنية النانو في الطب والإستخدام العسكري
 

المجال الطبي
يمكن الإستفادة الصحية والطبية من تقنية النانو، فأبحاث علاج السرطان والبحث الدقيق عن وجود خلاياه تعد بما يحل محل كل وسائل العلاج والفحوصات الطبية المتوفرة اليوم لذلك. والأبحاث التي نشرت بداية هذا العام عن دور هذه التقنية في التعامل مع الملاريا وتأثر مرونة خلايا الدم الحمراء تضع أسس دور رائد لها في فهم الأمراض المعدية وعلاجها. الدراسات في الشهر الماضي وقبله عن دور هذه التقنية في صنع سيراميك للعظام بدرجة متناهية في النعومة والصلابة تبشر بشيء كثير في مجال استبدال المفاصل وتطور تقنيتها إضافة إلى صناعة العظم!. الدراسات التي صدرت هذا الشهر تسلط مزيداً من الضوء على فائدة تقنية النانو في كتابة شفرات الجينات داخل «دي أن أيه» بما يسهل ويوفر المال لفحصه. واستخدام هذه التقنية كما في بحث نشر في الرابع عشر من هذا الشهر يسخرها للاستفادة حتى من بول الإنسان في صنع بطاريات طويلة العمر لفحص مرضى السكر كما نشرته مجلة «آليات الهندسة الدقيقة» للدكتور «كاي بانغ ليي» من مؤسسة أبحاث النانو والكيمياء الحيوية في سنغافورة. الباحثون من أسبانيا يتحدثون عن طريقة جديدة يستخدمها الأطباء في الكشف عن خلايا السرطان بسرعة وخاصة سرطان الثدي كما تقول «لورا ليشاغا» مديرة المركز القومي للإلكترونيات الدقيقة بأسبانيا من خلال هذه التقنية ونشرت أيضا في الرابع عشر من هذا الشهر. والأبحاث في الثالث من هذا الشهر أيضاً ذكرت عن دور هذه التقنية في صنع الأجهزة الطبية المستخدمة في غرف العمليات والعناية المركزة لتسلط ضوءا ساطعاً على فائدتها في تقليل عدوى المستشفيات وانتقال الجراثيم إلى المرضى كما طرح في مؤتمر أبحاث النانو في ولاية أريغون الأميركية، الدكتور «بروس غيبينس» وضح الفكرة بأن وضع طبقة رقيقة على مستوى النانو من الفضة فوق أسطح الأدوات الطبية لا يعطي مجالاً للمكروبات للالتصاق عليها وهو ما يتم لأول مرة في العالم وهو أولى الخطوات الصحيحة للحد من عدوى المستشفيات على حد قوله. تقنية النانو في عالم الصيدلة واسعة الاستخدام بدءاً من طرق إنتاج الدواء ومروراً بوسائل حفظه وانتهاء بكيفية إعطائه للمريض في هيئة تتفوق بمراحل على الطرق الحالية. تقنية النانو تجاوزت اليوم في الأبحاث وضع طرق أفضل لإنتاج الغذاء من شتى الجوانب وتنقية الماء وغيره مما يتناوله الإنسان.
المجال الحربي أو العسكري (الأسلحة)
وأظن بأن المجال الخصب لها هو مجال التجسس حتى أن البعض يخشى بأن الحياة المدنية للأشخاص ستكون مكشوفة للعيان مع هذه التقنية المخيفة فماذا لو سقطت في أيدي العامه فلن يكون هناك خصوصية لأحد في منزله
فالدول المتقدمة توصلت لصنع طائرات تجسسية بحجم راحه اليد بواسطة تقنية النانو وفي مجال صناعة الأسلحة والقنابل فالميدان خصب لإنتاجها بتقنية النانو
http://img.photobucket.com/albums/v695/eng_ahmed2/ c5dc28d8
النانو تكنولوجي في المجالات الطبية
 
كريم للجلد شفاف اللون ويقى من الأشعة البنفسجية ،
و تم تحسين كفاءة بعض العقاقير ،
عقار أزيثرومايثين Azithromycin وهو العقار المعروف تجاريا باسم زيثروماكس Zithromax هذا العقار يتوفر بصورة كبسولات تحوى بداخلها حبيبات العقار كما تتوفر فى صورة معلق (شراب)
يقوم الجسم بامتصاص حوالى %59 من الكمية المتعاطاة
عند القيام بتقطيع حبيبات هذا العقار لتصبح حجم حبيباتة بحجم صغير داخل إطار مقياس النانو فإن معدل امتصاص الجسم لهذا العقار يصل إلى %99.5
تم عمل نفس الشىء مع عنصر الفضة وتم استغلال قدرتة على قتل البكتريا فى صنع بعد العقاقير
ظهرت تقنية تسمى تقنية المعلقات النانوية Nano Suspensions
تحويل المواد الغير ذائبة إلى مواد معلقة داخل محلول وذلك من خلال تحويلها إلى جزيئات نانوية Nano Particlesويستخدم فى ذلك جهازا يسمى Nano Septic LAB 60 Production Unit
 
ونلاحظ من خلال ما سبق أنة بمجرد أن يصبح حجم جزىء ماادة داخل إطار مقياس النانو فإن خواص هذة المادة تتغير.
ويحصر الباحثون مهامهم في الوقت الحالي في تصميم روبوت ضئيل الحجم قادر على تحريك الجزيئات وذلك حتى يكون ممكنا لها مضاعفة ذاتها بشكل آلي دون تدخل العوامل الخارجية. وفيما يتعلق بجسم الإنسان يتوقع أن تعمل تقنية النانو على مكافحة أمراض الجسم وإعادة إنتاج الخلايا الميتة ومضاعفتها والقيام بدور الشرطي في الجسم لحماية الأجهزة لتدعيم جهاز المناعة لدى الإنسان.
كما تعد التطبيقات الطبية لتكنولوجيا المنمنات من أهم التطبيقات الواعدة على الإطلاق؛ فقد يتم علاج الإنسان مستقبلاً من خلال التحكم في خلايا جسده، أو عن طريق إدخال آلات دقيقة داخل الخلايا لعلاجها، حيث ستتمكن تلك الآلات المجهرية من أن ترمم الأجسام المعتلة من الداخل، وستقوم أجهزة دقيقة مزروعة في الجسم بتشخيص المرض ومكافحته، وإجراء بعض التحسينات على الآلية الجزيئية التي تدير الخلايا وتتحكم في عملها.
وأول استخدام طبي للتقنية النانوية يثبت جدارته حالياً في التجارب، بعد أن نجحت (تيجال ديساي) من جامعة (إلينوي) الأمريكية في تطوير جهاز مهندس بالتقنية النانوية يزرع في الجسم، بحيث يغني الأشخاص المصابين بالسكري عن استخدام حقن الأنسولين، وقد مضت عدة أسابيع على الفئران المصابة بالسكري ولديها هذا الجهاز مزروعاً في أجسادها من دون أن تحتاج إلى حقن الأنسولين، أو تبدي أي مظاهر تدل على رفض الجهاز المزروع.
وتَعد تطورات كهذه بتغيير طريقة تناولنا للدواء، وتوشك الأجهزة الذكية التي تزرع في الجسم لإعطاء الأدوية بدقة لدى الحاجة إليها، أن تنزل إلى الأسواق، وفي الطريق حاليا أجهزة إلكترونية تأمر الخلايا بإفراز هرمونات محدودة عندما يحتاجها جسم الإنسان، ومولدات للكهرباء ومحركات تجمع نفسها داخل الخلية، وتستغل مصادر الطاقة الخاصة بالخلية لاستعمالها.
 
ومن تخصصات النانو الطبية مثل Nano Pharmacology و Nano Therapy
تكنولوجية النانو وعلاج السرطان ::
يمكن للأجهزة الدقيقة أن تعمل بشكل جذري على تغيير علاج السرطان إلى الأفضل وان تزيد
بشكل كبير من عدد العناصر العلاجية، وذلك لأن الوسائل الدقيقة، على سبيل المثال يمكن أن
تعمل كأدوات مصممة حسب الطلب تهدف لتوصيل الدواء وقادرة على وضع كميات كبيرة من
العناصرالكيميائية العلاجية أو الجينات العلاجية داخل الخلايا السرطانية مع تجنب الخلايا السليمة
وسوف يعمل ذلك بشكل كبير من تخفيض أو التخلص من المضاعفات الجانبية السلبية التي
تصاحب معظم طرق العلاج الحالية للسرطان.
وهناك مثال جيد من العالم البيولوجي وهي كبسولة الفيروس، المصنعة من عدد محدد من
البروتينات، كل منها له خصائص كيميائية محددة تعمل معا على إنشاء وسيلة متعددة الوظائف
دقيقة لتوصيل المواد الجينية. سوف تعمل تكنولوجية التصغير على تغيير أساس تشخيص وعلاج
والوقاية من السرطان، ومن خلال الوسائل الدقيقة المبتكرة القادرة على القيام بوظائف طبية بما
في ذلك الكشف عن السرطان في مراحله المبكرة وتحديد موقعه في الجسم وتوصيل الأدوية
المضادة للسرطان إلى الخلايا السرطانية وتحديد إذا كانت هذه الأدوية تقتل الخلايا السرطانية أم لا.
تطوير خطة تكنولوجية التصغير لمعالجة السرطان :
تقوم خطة تكنولوجية التصغير لمعالجة السرطان على تزويد دعم مهم في هذا المجال من خلال
مشاريع داخلية وخارجية ومعمل لتوحيد مقاييس التكنولوجية الدقيقة الذي سوف يعمل على تطوير
معايير هامة لأجهزة ووسائل التكنولوجية الدقيقة التي سوف تمكن الباحثين من تطوير واجهات
عمل متعددة الوظائف وتقوم بمهام متعددة.


النانو تكنولوجي في تفجير الخلايا السرطانية
طور علماء من مركز السرطان (ميموريان كيتيرنج) الأمريكي قنابل مجهرية ذكية تخترق الخلايا
السرطانية، وتفجرها من الداخل. استخدم العلماء بقيادة (ديفيد شينبيرج) التقنية النانوية في إنتاج
القنابل المنمنمة، ومن ثَم استخدامها في قتل الخلايا السرطانية في فئران المختبر. وعمل العلماء
على تحرير ذرات مشعة من مادة (أكتينيوم 225) ترتبط بنوع من الأجسام المضادة من (قفص
جزيئي)، ونجحت هذه الذرات في اختراق الخلايا السرطانية ومن ثم في قتلها.
وأكد (شينبيرج) أن فريق العلماء توصل إلى طريقة فعالة لربط الذرات بالأجسام المضادة ومن ثَم
إطلاقها ضد الخلايا السرطانية. واستطاعت الفئران المصابة بالسرطان أن تعيش 300 يوم بعد هذا
العلاج، في حين لم تعِش الفئران التي لم تتلقَّ العلاج أكثر من 43 يوماً.
وتوجد في كل (قنبلة) خلية ذات عناصر إشعاعية قادرة على إطلاق ثلاث جزيئات عند اضمحلالها.
وكل جزيئة من هذه الجزيئات تطلق ذرة (ألفا) ذات الطاقة العالية، لذلك فإن وجودها داخل الخلية
السرطانية يقلص من احتمال قيام ذرات ألفا بقتل الخلايا السليمة.
وتم تجريب الطريقة على خلايا مستنبَتة مختبرياً من مختلف الأنواع السرطانية التي تصيب
الإنسان، مثل الأورام السرطانية في الثدي والبروستاتة وسرطان الدم. وستجرَّب الطريقة أولا في
مكافحة سرطان الدم بعد أن تأكد العلماء أن التجارب على الفئران سارت دون ظهور أعراض جانبية.

(النانوبيوتيك).. أحدث بديل للمضاد الحيوي ::
توصل العلماء الأمريكيون إلى طريقة علمية جديدة لمكافحة البكتيريا القاتلة التي طورت مقاومة ضد المضادات الحيوية، وللبكتريا القاتلة الفتاكة التي طورت مناعة ذاتية للمضادات الحيوية، والبكتريا المحورة وراثيا المستخدمة عادة في الحرب البيولوجية. ويعتبر هذا النوع الجديد من الأدوية الذكية بديلا غير مسبوق للمضادات الحيوية، ويساعد على حل مشكلة مقاومة هذه الأنواع البكتيرية للأدوية.
ومن المعروف أن الجراثيم نشطت المقاومة للأدوية؛ بسبب إفراط المرضى في استخدام المضادات الحيوية، وعدم إدراك الأطباء لقدرة البكتيريا الكبيرة على تطوير نفسها لمقاومة المضادات الحيوية، كما تدخلت علوم الهندسة الوراثية والمناعة والكيمياء الحيوية في هندسة بعض الكائنات وراثياً بحيث لا تؤثر فيها المضادات الحيوية، كما لا تؤثر فيها الطعوم أو اللقاحات التي تم تحضيرها بناء علي التركيب الجيني للكائنات الطفيلية المُمرِضة العادية .
وكانت منظمة الصحة العالمية قد أصدرت مؤخراً تحذيراً من أن جميع الأمراض المُعدية تطور مناعة ضد المضادات الحيوية بصورة منتظمة.
وحسب تقديرات المنظمة فإن التكلفة الكلية لمعالجة الإصابات الناجمة عن العدوى بالبكتريا المقاومة للمضادات الحيوية تبلغ حوالي 10 بلايين دولار سنوياً. كما أن الهلع الذي أصاب الولايات المتحدة والعالم تحسباً لوقوع هجوم كبير بالأسلحة البيولوجية، دفع العلماء للإسراع عن الكشف عن أحدث التقنيات لمكافحة هذا الخطر. ويعد هذا النوع الجديد من الأدوية التي تعرف حاليا ب(النانوبيوتيكس (Nanobiotics) من باكورة الإنتاج الطبي لأحد أهم حقول العلم والتقنيات المستقبلية.
يعتمد دواء (النانوبيوتيكس) الجديد علي بيبتيدات حلقية ذاتية التجمع مخلقة صناعياً (synthetic, selfassembling peptide nanotubes)، من الممكن أن تتجمع على هيئة أنابيب أو (دبابيس) نانوية متناهية الصغر لتقوم بثقب جدران البكتريا المعدية الفتاكة المقاومة للمضادات الحيوية، ومعظم الأنواع الأخرى المستخدمة عادة في الحرب البيولوجية.
ومن المعروف أن البيبتيدات الحلقية (Cyclic peptides) الطبيعية حققت نجاحاً كبيراً في مقاومة بعض الجراثيم والميكروبات في الحيوانات والنباتات. كما تم إنتاج مضادات حيوية طبيعية مثل عقار (باسيتراسين Bacitracin)، الذي يُستعمل عموما كمضاد حيوي موضوعي.
كانت البداية التاريخية عندما شكل علماء الكيمياء الحيوية بمعهد (سكريبس) للأبحاث في لايولا بكاليفورنيا أنابيب متناهية الصغر (Nanotubes) من مجموعة من البيبتيدات الحلقية في عام 1992م. وكان الهدف من ذلك هو إنتاج (أنابيب اختبار) على المستوى الجزيئي (Nanoscale) لاستخدامها في الأبحاث الطبية، ولاحظ العلماء أن هناك نشاطاً غريباً لغشاء هذه الأنابيب في عام 1994م، ولذلك اهتموا بتسخيرها في معالجة البكتيريا المقاومة للعديد من المضادات الحيوية.
تحقق أول نجاح مهم في هذا المجال في شهر أكتوبر (2001م) عندما صمم (ريزا غاديري) وفريق من العلماء الآخرين، في نفس المعهد السابق ذكره، (بيبتيد peptide) تخليقي (عبارة عن تصنيع دقيق لجزيء تفرزه النباتات والحيوانات لمقاومة العدوى)، ووجد العلماء أن هذا النوع من البيبتيد يتخلل غشاء الخلايا البكتيرية، ويحدث به ثقوبا كثيرة تؤدي لقتلها".
يتوقع العلماء أن تصبح النانو-تكنولوجيا في المستقبل القريب جزءا أصيلا من الممارسة الطبية اليومية خاصة في مجال توصيل الدواء.



جدّة: خلدون غسّان سعيد
التكنولوجيا الحديثة المسماة نانو تكنولوج Nanotechnology قد يعرفها بعض الناس. وقد يجهلها البعض الآخر، وقد يخاف منها الآخرون. والنانو تكنولوجي او تقنيات النانو، هي مجموعة من الأدوات والتقنيّات والتطبيقات التي تتعلّق بتصنيع بنية معيّنة وتركيبها باستخدام مقاييس في غاية الصغر. ومن الخطأ فعل ما يفعله الكثيرون عند سماعهم بهذه التقنيّة، إذ أنّهم يبتعدون عن معرفة المزيد عنها، خوفا من عدم فهمهم أو لصعوبة تخيّلهم لهذه التقنية، ولكنّها بسيطة جدّا، وشئنا أم أبينا، ستكون تطبيقات هذه التكنولوجيا في محور حياتنا اليوميّة خلال بضع سنين. شركة آي بي إم International Business Machines IBM تعلم ذلك، ولهذا تصبّ جُلّ جهودها لتطوير هذه التكنولوجيا في مجال تقنيّة المعلومات. ومن إنجازات آي بي إم في هذا المجال، مجهر لتصوير الذرّات وتسجيلها باستخدام رؤوس أقراص صلبة على مستوى النانو. وتطلعاتها إلى المستقبل أكبر بكثير من حجم هذه التكنولوجيا، فهي تطمح لتطوير بنية معيّنة على مستوى الذرّات أو الجزيئات لتطوير تقنيّات المعلومات. ويمكن باستخدام هذه التقنية أن يتمّ «تفصيل» مركّبات من ذرّات معيّنة انتقائيّا باليد. وسيصبح بالإمكان تكوين مركّبات بأي مواصفات يريدها الشخص، أو إيجاد مركّبات بمواصفات ليست موجودة في الطبيعة، وبكلّ المقاييس من المستوى الذريّ إلى مستوى ناطحات السحاب، وبالتالي إيجاد عمليّات تصنيعيّة زهيدة الثمن وعالية الأداء، مما سيمهّد الأساس لمستقبل مزدهر لتقنيّة المعلمومات.النانو وتطبيقاته: النانو هو واحد من مليار من المتر، أو 9-10 من المتر. ويصف توماس كيني Thomas Kenny من جامعة ستانفورد حجم النانو بأمثلة كثيرة، مثل كونه بنفس عرض الحمض النووي منقوص الأوكسجين DNA أو بحجم عشر ذرّات هيروجين، أو معدّل نموّ ظفر الإنسان في ثانية واحدة، أو ارتفاع قطرة ماء بعد بسطها كليّا على سطح مساحته متر مربّع واحد، أو واحد على عشرة من سماكة الطبقة الملوّنة على النظّارات الشمسيّة. والجدير بالذكر أنّ عرض أصغر مركّب في معالج البنتيوم Pentium هو 100 نانومتر.
الحجم له اعتبار في عالم الحاسب الآلي والإلكترونيّات، فالحاسب الخارق اليوم الموجود في مراكز الأبحاث والتطوير أو في الجامعات الكبيرة سيكون مجرّد ساعة يد في المستقبل القريب. والمباني والآلات ستستطيع إرسال إشارات لاسلكيّة عندما تحتاج إلى صيانة، أو قد تستطيع إصلاح نفسها. اما ثيابنا فستأخذ بيانات عن صحتنا وتنبهنا لعوامل بيئيّة مضرّة وستنظّف نفسها من الأوساخ والروائح دون أيّ مساعدة وستقوم بتدفئة أو تبريد الجسم حسب درجة الحرارة الخارجيّة. وسيمكن صناعة غرفة عملّيات كاملة في كبسولة (عبوة) صغيرة، يتمّ وضعها داخل جسم المريض لتقوم بتنفيذ برنامج العمليّة الذي برمجه الطبيب فيها حسب حالة المريض (من الممكن جدّا أن يحتاج الخيّاط أو المهندس أو الطبيب لأخذ دروس في برمجة هذه التقنيّات). مجالات لا تُعدّ ولا تُحصى تدخل فيها النانوتكنولوجيا، وستغيّر حياتنا عشرات الألوف من المرّات التي استطاع فيها الإنسان تغيير حياته منذ بدء الزمان وحتّى يومنا هذا. وسيصبح محتوى أكثر أفلام الخيال العلميّ خصوبة الآن، مجرّد تخيّلات بسيطة لطفل صغير.
ابداعات «آي بي إم»: شركة آي بي إم استطاعت إيجاد طريقة لاستخدام طرق التصنيع التجاريّ المستخدمة الآن في صنع أنظمة تحكّم في مجموعات من أسلاك صغيرة، وهو التطوّر الذي تأمل الشركة أن يؤدي إلى إيجاد شرائح ذاكرة للحاسب الآليّ ذات كثافة تبلغ أربعة أضعاف الكثافة الحاليّة.
ومع أنّ كثافة الذاكرة تزداد الآن، إلا أنّها تزداد بمقدار ثابت (خطّيّ)، وهذه التقنيّة الجديدة ستسمح بالقفز تقنيّا إلى الأمام بعشرات السنين في لحظة واحدة، وستقلّص من تكاليف التصنيع بشكل كبير جدّا. التقنية هذه تتكوّن من إيجاد نمط لنظام تحكّم يتكوّن من ثلاثة عناصر، يوضع أحدها على نهاية مجموعة من الأسلاك المتوازية ويقوم بإمداد الإلكترونيات، والعنصران المتبقيان يوضعان على جانبي المجموعة، ويقومان معا بتكوين مجالات كهربائيّة عبر مجموعة الأسلاك انتقائيّا، ويمكنهما إيقاف التيّار في كلّ الأسلاك، عدا سلك واحد مختار. ومجموعة الأسلاك التي استطاعت آي بي إم استخدامها إلى الآن تتكوّن من أربعة أسلاك، ولكنّ المبدأ نفسه يمكن تطبيقه على ثمانية أسلاك. ووجود القدرة على انتقاء سلك معيّن تعني أنّه من الممكن إيجاد عناوين محدّدة للإشارات الكهربائيّة، العنصر المهمّ جدّا والرئيسيّ في تصميم وعمل الذاكرة العشوائيّة Random Access Memory RAM.
وعلى سبيل المثال يمكن جعل خليّة ذاكرة ما في شبكة كبيرة من الخلايا أن تقرأ أو تكتب المعلومات عن طريق تفعيل خطّين متعامدين، تماما مثل قراءة إحداثيّات نقطة ما في المستوى الديكارتي (المحورين السيني والصادي) أو مثل استخدام خطوط الطول والعرض معا لتحديد موقع ما على الخريطة.
وتتوقّع شركة آي بي إم أن تستطيع إيجاد نماذج من هذه الذاكرة صالحة للاستخدام في عام 2006، وإذا أثبتت هذه النماذج قدرتها على العمل بكفاءة، فإنّه سيصبح بالإمكان إيجاد استخدامات أكثر تعقيدا من هذه النماذج في السنوات اللاحقة، مثل معالجات الحاسب الآليّ، فتطبيقات المبدأ كثيرة وستُحدث ثورة في عالم الإلكترونيّات.
وفي تطوّر آخر لشركة آي بي إم، استطاع باحثون فيها (يوري فلاسوف ومارتن أوبويل وهيندريك هامان وشاري مكناب من مركز تي جيه واتسون للأبحاث بدعم جزئيّ من وكالة مشاريع أبحاث الدفاع المتقدّمة DARPA، المؤسسة المسؤولة عن التطوير والأبحاث المركزيّة التابعة لوزارة الدفاع الأميركيّة، عن طريق برنامجها «إبطاء وتخزين ومعالجة الضوء» Slowing, Storing and Processing Light من الاقتراب أكثر من حلم استبدال الكهرباء بالضوء في إيصال سيل المعلومات بين أجزاء الدارات. وهذا الأمر سيؤدّي إلى تطوّرات جذريّة في أداء الحاسب الآلي وكلّ الأنظمة الإلكترونيّة الأخرى، فالباحثون استطاعوا إبطاء سرعة الضوء إلى واحد على 300 من سرعته المعتادة عن طريق تمريره في قنوات من السليكون المصنّع بعناية بالغة، يسمّى موجّه موجات الكريستا ـ الفوتونيّ Photonic Crystal Waveguide PCW شريحة رقيقة من السليكون «منقّطة» بمجموعات من الثقوب تكسر أو تغيّر من مسار الضوء المار بها). هذا التصميم للقنوات يسمح بتغيير سرعة الضوء عن طريق تمرير تيّار كهربائيّ لموجّه الموجات. ويجدر بالذكر أنّ الكثير من الباحثين في السابق استطاعوا إبطاء سرعة الضوء في ظروف مخبريّة، ولكنّ تحكّمهم في سرعة الضوء على شرائح سليكونيّة باستخدام وسائل تصنيعيّة تعتمد على النانو تكنولوجيا هو سابقة جديدة. وحجم هذا الجهاز الذي استطاع العلماء تصنيعه صغير جدّا، ويمكن استخدام المواد شبه الموصلة فيه المواد التي تُستخدم عادة في تصنيع الدارات الكهربائيّة والقدرة على التحكّم بسرعة الضوء أو إبطائه في هذه الحالة تجعل بالإمكان لهذه التقنية أن تصنع دارات ضوئيّةOptical Circuits في غاية الصغر من الحجم، وعمليّة في آن واحد لوضعها في الأدوات الإلكترونيّة. معوّقات التطوّر: للتشبيه، فإنّه من الصعب إيصال سلع تجاريّة في وقت سريع في مدينة دائمة الازدحام بالسيّارات، مهما كان حجم الإنتاج وسرعته. والحل هو إمّا زيادة عرض الشوارع في المدينة (الأمر المستحيل بسبب وجود مبان محيطة بالشوارع)، أو إيجاد طرق بديلة (الأمر المكلف زمنيّا). وعدم القدرة على إيصال المعلومات في الدارات الكهربائيّة هي أحد أكبر «الإختناقات المروريّة» التي يمرّ فيها مصمّمو الدارات الكهربائيةّ. كما ان من المشاكل التي تواجه مصمّمي الدارات الكهربائيّة، زيادة الناتج الحراريّ بسبب ازدياد مرور الإلكترونات في الدارات الكهربائيّة، الأمر الذي قد يؤدّي إلى «احتراق» الدارة بكاملها إن لم يتمّ تبريدها بشكل مدروس. وأحد أكبر المشاكل التي تشلّ تطوّر المعالجات والذاكرة في الحاسب الآليّ هي ظاهرة انتقال الإلكترونات من مسارها إلى مسار آخر عند تقليص حجم الدارة الكهربائيّة. فالتقنيّات المستخدمة اليوم تعتمد تقنية 90 و65 و45 نانو متر في التصميم، ولكنّ المصمّمين يواجهون ظاهرة انتقال الإلكترونات من مسار ما إلى آخر بسبب التنافر الكهربائيّ بينها وبين إلكترونات أخرى قريبة. هذه الظاهرة لم تكن موجودة من قبل لأنّ التقنيات المستخدمة حينها كانت تستخدم مسارات إلكترونيّة أكثر عرضا من المسارات المستخدمة الآن. ولكنّ نتائج أبحاث آي بي إم لن تحلّ هذه المشاكل، بل ستتجاوزها لتنعدم من أساسها، إذ ستتغيّر قوانين الفيزياء في الدارات لتصبح تعتمد على نظريّات وقوانين الضوء (كميّة أو موجيّة أو غيرها)، لتنعدم الآثار الحراريّة لمرور الإلكترونات في الأسلاك والدارات الكهربائيّة، ولينعدم التنافر الإلكترونيّ. وسيصبح الضوء هو أساس توصيل المعلومات بين مكوّنات الحاسب الآليّ. ولكن ليتمّ كلّ ما تمّ ذكره، يجب أن تدعم المكوّنات هذه تحكّما كاملا بإشارات الضوء، ويجب أن تكون تكلفة تصنيع آليّة هذا التحكّم زهيدة الثمن وحجمها صغيرا. واستطاعت آي بي إم من أن تقدّم بعض الحلول لهذه المشكلة عن طريق استخدام موجّهات موجات الكريستال ـ الفوتونيّ، التي تحتوي على معامل انحراف للضوء عال بسبب وجود أنماط من مجموعات الثقوب فيها. فكلّما ازداد معامل الانحراف، قلّت سرعة الضوء الخارج منها. وبزيادة حرارة موجّهات موجات الكريستال ـ الفوتونيّ عن طريق تمرير تيّار كهربائيّ فيها، يتمّ تغيير معامل الانحراف، الأمر الذي يغيّر من سرعة الضوء الخارج من الثقوب، باستخدام قدرة كهربائيّة قليلة جدّا.
ويجدر ذكر أنّ كلّ ما تمّ تطبيقه في الأبحاث موجود على منطقة صغيرة جدّا من الدارة، ولا يمكن مشاهدتها إلا تحت المجهر. هذا الأمر يعني أنّّه بالإمكان إيجاد دارات ضوئيّة في غاية التعقيد بنفس حجم الدارات الحاليّة. أمّا بالنسبة لعمليّة التصنيع، فإنّها موجودة في أغلب مصانع الدارات الحاليّة. والقدرات الوظيفيّة التي يدّعيها الباحثون تسمح بإيجاد مكوّنات بحجم النانو، مثل اماكن لحفظ المعلومات الضوئيّة والمعالجات الضوئيّة والكثير غيرها. وإن تمّ صنع جميع هذه المكوّنات بأسعار معتدلة، فإنّ أوّل جهاز حاسب آليّ ضوئيّ (هل سيصبح اسمه الحاسب الضوئيّ؟) سيكون من صنع شركة آي بي إم. وعلى الأغلب، فإنّ الجيل الأوّل سيكون عبارة عن هجين من الدارات الإلكترونيّة والضوئيّة مع بعضها البعض، إلى حين نضوج هذه التقنيّة.

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق