لقد كان أول تطبيق لعلم تقنية النانو على مجال علم الحاسوب، وخاصة الأقراص الصلبة، ففي عام 1988 م توصل العالم (فير) الفرنسي والعالم (جرونبرج) الألماني عبر بحوث مستقلة إلى اكتشاف نظرية عن المقاومة، تظهر عند التعامل مع التيار الكهربائي، والحقل المغناطيسي على مستوى الذرات، وسمياها «المقاومة المغناطيسية العملاقة». وقد طبقت عمليًّا على تخزين المعلومات في الأقراص الصلبة. ويعمل الحاسوب على تحويل المجالات المغناطيسية إلى تيار كهربائي، حتى يتمكن من قراءتها، والمعلومات الرقمية تحفر حفرًا على المادة المخزنة فيها على هيئة حقول مغناطيسية وتكون على مستوى الذرة، وأقل من ذلك بكثير، وفي الوقت نفسه، تحتاج إلى آليات دقيقة جدا؛ لقراءتها، حيث تحوّل عملية القراءة الحقول المغناطيسية إلى تيار كهربائي، وبذلك يتمكن جهاز الحاسوب من التعرف عليها، وفهمها. وفي حال تمكّن العلماء من تصغير الأجهزة إلى حدود فائقة في الصغر باستخدام تقنية النانو، فقد يصل الأمر إلى استخدامات مثيرة، مثل: صناعة أجهزة قياس صغيرة جدا، تدخل في عروقنا؛ لنسافر فيها، وتشخص كل ما تراه، ثم ترسل تقاريرها إلى حاسوب يثبت على الجسم من الخارج ⁽²⁷⁾.

استطاعت شركة آي بي إم (IBM) إيجاد طريقة لاستخدام طرق التصنيع التجاري المستخدمة الآن في صنع أنظمة تحكم في مجموعات من أسلاك صغيرة. وهو التطوّر الذي تأمل الشركة أن يؤدي إلى إيجاد شرائح ذاكرة للحاسب الآلي ذات كثافة تبلغ أربعة أضعاف الكثافة الحالية (انظر: الشكلين رقم 15، و16). وعلى الرّغم من ازدياد كثافة الذاكرة حاليًّا، فإنها ستزداد أيضًا بمقدار ثابت (خطي)، وهذه التقنية الجديدة ستسمح بالقفز تقنيا إلى الأمام بعشرات السنين في لحظة واحدة، وستقلّص تكاليف التصنيع تقليصًا كبيرًا جدًّا. والتقنية هذه تتكوّن من إيجاد نمط لنظام تحكّم يتكوّن من ثلاثة عناصر، بحيث يوضع أحدها على نهاية مجموعة من الأسلاك المتوازية، ويمد الإلكترونيات. في حين يوضع العنصر ان المتبقيان على جانبي المجموعة، ويكونان معًا مجالات كهربائية عبر مجموعة الأسلاك انتقائيا، ويمكنهما إيقاف التيار في كلّ الأسلاك، باستثناء سلك واحد مختار، ومجموعة الأسلاك التي استطاعت شركة آي بي أم استخدامها إلى الآن تتكوّن من أربعة أسلاك، ولكن المبدأ نفسه يمكن تطبيقه على ثمانية أسلاك. ووجود القدرة على انتقاء سلك معيّن تعني أنه من الممكن إيجاد عناوين محدّدة للإشارات الكهربائية التي تعد العنصر المهم جدًّا والرئيس في تصميم الذاكرة العشوائية وعملها (Random Access Memory-RAM).

وسيطرح عملاق الحاسوب (هاولت باكارد) في السوق رقاقات تدخل في صناعة مكونات الحاسوب، حيث تدخل في صنعها إلكترونات النانو القادرة على حفظ المعلومات أكثر بآلاف المرات مما لدى الذاكرة الموجودة حاليًّا. وقد تمكن أيضًا باحثون في شركة آي بي أم (IBM) وجامعة كولومبيا، وجامعة نيو أورليانز من جمع جزيئين غير قابلين للاجتماع، وتحويلهما إلى بلور ثلاثي الأبعاد وبذلك اخترعت مادة غير موجودة في الطبيعة «ماغنسيوم مع خصائص مولدة للضوء مصنوعة من نانو، وأكسيد الحديد محاطا برصاص».

شكل رقم (15) ذاكرة الحاسب المستخدمة الآن سيحدث لها تطور هائل في عالم النانو (27).

شكل رقم (16) ذاكرة الحاسب بتقنية النانو (27).

وسيصبح بالإمكان إيجاد استخدامات أكثر تعقيدا من هذه النماذج في السنوات القادمة، مثل: معالجات الحاسب الآلي، فتطبيقات المبدأ كثيرة، وستحدث ثورة في عالم الإلكترونيات. ⁽²⁷⁾.

وفي تطوّر آخر لشركة آي بي أم (IBM)، استطاع مجموعة من الباحثين (يوري فلاسوف، ومارتن أوبويل، وهيندريك هامان وشاري مكتاب) من الاقتراب أكثر من حلم استبدال الكهرباء بالضوء في إيصال سيل المعلومات بين أجزاء الدوائر وهم من مركز تي جيه واتسون للأبحاث بدعم جزئي من وكالة مشاريع أبحاث الدفاع المتقدّمة (DARPA) والمؤسسة المسؤولة عن التطوير والأبحاث المركزية التابعة لوزارة الدفاع الأميركية، وذلك عن طريق برنامجها المتعلق بإبطاء وتخزين ومعالجة الضوء. وهذا الأمر سيؤدي إلى تطوّرات جذرية في أداء الحاسب الآلي، وكل الأنظمة الإلكترونية الأخرى، فالباحثون استطاعوا إبطاء سرعة الضوء من واحد إلى 300 من سرعته المعتادة، وذلك عن طريق تمريره عبر قنوات من السليكون المصنّع بعناية بالغة (انظر: الشكل رقم 17) يسمّى موجّه موجات الكريستال الفتوني (Photonic Crystal Waveguide PCW). وهذا التصميم للقنوات يسمح بتغيير سرعة الضوء عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر موجّه الموجات.

وجدير بالذكر أن باحثين كثر في السابق استطاعوا إبطاء سرعة الضوء في ظروف مخبرية، ولكن تحكمهم في سرعة الضوء على شرائح سليكونية باستخدام وسائل تصنيعية تعتمد على النانو تكنولوجيا يعد سابقة جديدة. وحجم هذا الجهاز الذي استطاع العلماء تصنيعه صغير جدا، ويمكن استخدام المواد شبه الموصلة فيه، مثل: المواد التي تُستخدم عادة في تصنيع الدوائر الكهربائية، والقدرة على التحكّم بسرعة الضوء، أو إبطائه في هذه الحالة، بحيث تمكن هذه التقنية من صناعة دوائر بصرية (Optical Circuits) متناهية في صغر حجمها، وعمليّة في آن واحد؛ لوضعها في الأدوات الإلكترونية ⁽²⁷⁾.

ويعتقد العلماء أنّ المستقبل سيحفل بالتفاعل المباشر بين الإلكترونيات، ومن بينها أجهزة الحاسوب والإنسان. ومن المرجح أن تختفي لوحة المفاتيح وتستبدل بداية بوسائل أخرى تعتمد على المخاطبة الكلامية، أو التحكّم بواسطة العين، أو حتى بواسطة الانفعالات العصبية، ثم تأتي بعد ذلك مرحلة التواصل المباشر مع النُّظم المعلوماتية بواسطة الواجهة العصبية، أي: الإشارات العصبية الصادرة عن الدماغ.

فإذا تعين علينا الاستمرار في هذه التوجهات توجب علينا تطوير تكنولوجية تصنيع جيدة، بحيث تسمح لنا ببناء أنظمة حاسوب غير مكلفة، وذلك بواسطة كميات من العناصر المنطقية التي تكون جزيئية من حيث الحجم والدقة، ومرتبطة ببعضها بعضا، وباستخدام أنماط معقدة وبالغة الحساسية، وهو ما ستسمح تقنية النانو بالقيام به.

شكل رقم (17) شريحة رقيقة من السليكون بها ثقوب تغيّر مسار الضوء المار بها (27).

_______________________________________

هوامش

(27) العلي؛ ليلى صالح، الاسكندراني، محمد شريف، القطان، محمد، عبد الحميد، أحمد. التقانة النانوية: مسيرة وتطبيقات – التقانة النانوية لدفع قاطرة التنمية – التقانة النانوية والصناعات النفطية – النانوتكنولوجي عالم صغير ومستقبل كبير. مجلة التقدم العلمي. الكويت: مؤسسة الكويت للتقدم العلمي. العدد 66، صفحات 25–33 (أكتوبر 2009 م).

(91) www.Wikipedia.org