منذ آلاف السنين قصد البشر استخدام النانو دون أن يعرفوا هذا المصطلح، فاستخدمت في صناعة الصلب، والمطاط، والفلكنة، وكلها تمت اعتمادًا على خصائص عشوائية للأحجام الذرية لتلك المواد. ولا يمكن تحديد حقبة أو عصر بعينه لاستخدام هذه التقنية. فقد ذُكر أن صانعي الزجاج في العصور الوسطى كانوا يستخدمون حبيبات الذهب النانوية الغروية في تلوين الزجاج، ويعضد ذلك كأس الملك الروماني لايكورجوس (Lycurgus) الموجود في المتحف البريطاني منذ القرن الرابع الميلادي (انظر الشكلين رقم 18، و19)، حيث يحتوي على جسيمات من الذهب والفضة نانوية الحجم؛ لأنه يلحظ تغير لون الكأس من اللون الأخضر إلى اللون الأحمر الغامق عندما يتعرض لمصدر ضوئي ⁽⁸⁾.

كما عرف عن المحاربين القدامى في اليابان (الساموراي) استخدامهم المواد المعدنية في الصورة النانوية لطلاء سيوفهم؛ للحصول على الخصائص المطلوبة لتلك السيوف ⁽¹¹⁾. ويعد مايكل فراداي (Michael Faraday) أحد العلماء الأوائل الذين كتبوا تقريرًا عن كيفية إيجاد جزيئات الذهب الغروية في عام 1857 م ⁽¹²⁾. وفي عام 1940 م درس استخدام محفزات (Catalysts) المواد النانوية لأول مرة ⁽⁵⁾.

شكل رقم (18) الضوء المنعكس (8).

شكل رقم (19) الضوء النافذ (8).

وفي عام 1959 م ألقى الفيزيائي الأمريكي الشهير ريتشارد فينمان (R .Feynman) محاضرة أمام الجمعية الفيزيائية الأمريكية تحت عنوان «هناك مساحة واسعة في الأسفل» (There's plenty of Room at the Bottom) ، حيث وضح فيها أن المادة عند المستويات المتناهية في الصغر (ما يعرف بالنانو) حاليا بعدد قليل من الذرات، تتصرف تصرفًا مختلفًا عن حالتها عندما تكون بالحجم المحسوس. كما أشار إلى إمكانية إيجاد طرق لتحريك ذرات وجزيئات المادة على نحو مستقل؛ للوصول إلى الحجم المطلوب ⁽⁸⁾. وقد طوّرت التقنية ما بين عامي 1960 م – 1970 م، حيث استخدم المسحوق المعدني النانوي (metallic nanopowders) في شرائط التسجيل المغناطيسي ⁽⁵⁾.

شكل رقم (20) العالم الأمريكي ريتشارد فينمان (R. Feynman)

وفي عام 1974 م استخدم العالم الياباني نوريو تانقيشي Norio Taniguchi)) مصطلح تقنية النانو لأول مرة، حيث قال: «إنّ تقنية النانو هي مجموعة من عمليات الفصل، والتكوين، والدمج للمواد على مستوى الذرات، أو الجزيئات» ⁽¹³⁾.

شكل رقم (21) العالم الياباني نوريو تانقيشي Norio Taniguchi))

وفي عام 1986 م ألف العالم الأمريكي إريك دريكسلر (Eric Dexler) كتابا أسماه: محركات التكوين (Engines of Creation)، وبسط فيه الأفكار الأساسية لعلم النانو ⁽¹⁴⁾. ووضع دريكسلر تخيلاً مفاده أنه يمكن تغيير ترتيب الذرات داخل المادة، كما وضع فكرة حول شيء يسمى المجمع (Assembler)، وقد تخيله على صورة آلة صغيرة بحجم الفيروس، وله يدان يستطيع بهما الإمساك بالجزيئات والذرات وإعادة ترتيبها حسب البرنامج المحمل عليه، وهو قابل لإعادة البرمجة حسب نوع المهمة المطلوبة منه.

شكل رقم (22) العالم الأمريكي إريك دريكسلر (E. Drexler) (8)

شكل رقم (23) صورة توضح اسم شركة IBM)) كتبت بواسطة الذرات.

يعد بعض الباحثين أن سنة  1990م هي البداية الحقيقية لعصر التقنية النانوية، ففي ذلك العام تمكن الباحثون في مختبر فرعي تابع لشركة (IBM) من صنع أصغر إعلان في العالم (انظر: الشكل رقم 23) ، حيث استخدموا 35 ذرة من عنصر الزينون في كتابة اسم الشركة ذي الحروف الثلاثة على واجهة مقر فرعها بالعاصمة السويسرية (8).

وفي عام 1991 م اكتشفت أنابيب الكربون النانوية في شركة (NEC) للصناعات الإلكترونية في اليابان بواسطة العالم الياباني سوميو إيجيما Sumio lijima))، وذلك حينما كان يدرس الرماد الناتج عن عملية التفريغ الكهربي بين قطبين من الكربون باستخدام ميكروسكوب إلكتروني عالي الكفاءة، وكانت النتيجة إيجاده أن جزيئات الكربون تأخذ ترتيبا يشبه الأنابيب في داخل بعضها بعضًا ⁽¹⁵⁾.

شكل رقم (24) العالم الياباني سوميو إيجيما (Sumio lijima ) (8)

وفي عام 1993 م تمكن العالم الأمريكي دونالد بثيون (Donald Bethune) من شركة IBM لتكنولوجيا الحاسبات في الولايات المتحدة الأمريكية من رصد نانوتيوب مكون من طبقة واحدة (single-wall) يبلغ قطرها 12 نانومتر ⁽⁸⁾.

شكل رقم (25) العالم الأمريكي دونالد بثيون  (Donald Bethune)(91)

ثم انطلق العلماء بعد ذلك في مجال النانوتيوب، حتى استطاع فريق من العلماء الصينيين حديثاً رصد أصغر نانوتيوب في العالم، حيث يصل قطره إلى 5 نانومتر فقط. وفي عام 1996 م أنشئت الوكالة الوطنية لتقنية النانو في الولايات المتحدة الأمريكية، وهي منظمة حكومية أمريكية هدفها عمل الأبحاث والتجارب في مجال تقنية النانو.

وفي عام 2003 م عرفت أسرار هذه التقنية، وتحكم في عالم المواد النانوية ⁽⁸⁾. وفي عام 2004 م بدأت مرحلة التطبيقات الصناعية لهذه التقنية، حيث استخدمت المواد النانوية في صناعة المطاط الماليزي، وكانت النتائج مذهلة، فقد قفزت الخصائص الميكانيكية للمطاط من 12 إلى 20 ضعفاً، وذلك بإضافة أجزاء بسيطة من المواد النانوية.

ولقد حظيت تقنية النانو في الوقت الحاضر بالاهتمام الكبير نظراً لتطبيقاتها المتوقعة في المجالات المختلفة، وخاصة المجالات الطبية والعسكرية، والحوسبة، والاتصالات ^(16).

وفي عام 1997 م تمكن العالم الفيزيائي العربي المسلم منير نايفه من اكتشاف وتصنيع عائلة من حبيبات السليكون التي أصغرها ذات قطر واحد نانومتر، وتتكوّن من 29 ذرة سليكون، سطحها على شكل الفولورينات الكربونية، بيد أنّ داخلها غير فارغ، وإنما تتوسطها ذرة واحدة منفردة، وهذه الحبيبات عند تعريضها لضوء فوق بنفسجي، فإنها تعطي ألواناً مختلفة حسب قطرها، بحيث تتراوح ما بين الأزرق والأخضر والأحمر.

أما التجمع الذاتي (self-assembly) للجزيئات، أو ربطها تلقائيا بسطوح فلزية فقد أصبحت في الوقت الحاضر ممكنة؛ لتكوين صف من الجزيئات على سطح ما: كالذهب، وغيره ⁽¹⁷⁾.

________________________________________________________

هوامش

(5) Dutta, J. and Hofmann, H. Nanomaterials, Electronic Book, 2005.

(8) Poole, C. P. and Owens, F. J. Introduction to Nanotechnology, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2003.

(11) Vinson, J. R. and Sicrakowski, R. L. The Behavior of Structures Composed of Composite Material. 2nd ed. Kluwer Academic Publishers, New York, Boston, 2002.

(13) Taniguchi , N. On the Basic Concept of Nano-Technology, Proc. Intl. Conf. Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society of Precision Engineering, 1974.

(14) http://www.q8mool.com/articles_view_1157.html.

(15) Iijima, S., Nature, 354, 1991, 56-58.

(16) سليم؛ محمود محمد. تقنية النانو وعصر علمي جديد. مبادرة الملك عبد الله للمحتوى العربي من جامعة الملك سعود (2009 م).

(17) سلامة: صفات. النانوتكنولوجي: عالم صغير ومستقبل كبير. بيروت: الدار العربية للعلوم (ناشرون)، مؤسسة محمد بن راشد آل مكتوم (2009 م).

(91) www.Wikipedia.org