نانو Nano، كلمة صغيرة مكونة من أربعة حروف، تزايد شغف العالم بها في الآونة الأخيرة بعد أن أشرقت في سماء حياتنا اليومية منذ بداية هذا القرن. وقد أدت الاكتشافات الباهرة والتطبيقات التكنولوجية المختلفة والإنجازات المتعلقة بالنانو إلى سطوع نجمها يوما بعد يوم، وسنة بعد أخرى، فباتت أغنية نتغنى بها، بعد أن ظلت طويلا ضريا من ضروب الخيال أو مجرد حلم داعب خيال العلماء، وحرك أقلام مؤلفي قصص أفلام وروايات الخيال العلمي.

أضحت تكنولوجيا النانو بمنزلة بحر علمي مترامي الأطراف تمتزج مياهه الساخنة بالإنجازات العلمية المثيرة بالمياه العذبة لينابيع العلوم الأساسية والهندسية والطبية وغيرها من أفرع العلم والمعرفة.

المؤلف

كلمة النانو هي بادئة منحوتة من اللغة اليونانية القديمة وتعني «قزم Nanos» ¹ وفي مجال العلوم يعني النانو جزءا من مليار (جزءا من ألف مليون). فمثلا، نانو ثانية (Nanosecond، وحدة لقياس الزمن وتختصر لتصبح Nano Sec) تعني «واحدا على مليار من الثانية الواحدة». وبالمثل، يستخدم النانومتر Nanometer، الذي يختصر بالحروف اللاتينية إلى nm، كوحدة لقياس أطوال الأشياء الصغيرة جدا التي لا ترى إلا تحت المجهر (الميكروسكوب) الإلكتروني. وتُستخدم هذه الوحدة للتعبير عن أبعاد أقطار ومقاييس ذرات وجزيئات المواد والمركبات والخلايا والجسيمات المجهرية مثل البكتيريا والفيروسات والنانومتر الواحد يساوي جزءا من ألف مليون (مليار) جزء من المتر، أو بتعبير آخر، فإن المتر الواحد يحتوي على مليار جزء من النانومتر ². وللمقارنة، فإن النانومتر الواحد يعادل قياس طول صف مكون من 13 ذرة من ذرات غاز الهيدروجين ³ إذا ما تخيلنا أنها وضعت متراصة بعضها بجوار البعض، كما هو مبين في الشكل (1 – 1).

الشكل (1 – 1): رسم تخطيطي يوضح صفا أفقيا مكونا من 13 ذرة من ذرات الهيدروجين البالغ قطر الواحدة منها 0.75 نانومتر، افترض وضعها بعضها بجوار البعض. وكما هو مبين في الشكل، فإن مجموع مقاييس أقطار هذه الذرات المتجاورة يبلغ نانومترا واحدا ⁴.

ولبيان وحدة النانومتر المستخدمة في قياس أبعاد أطوال الأشياء الصغيرة جدا، وإدراك مدى تناهي صغر أحجام ومقاييس الأشياء التي يمكن التعبير عنها باستخدام هذه الوحدة، لعل من المجدي أن أدعو القارئ الكريم لإلقاء نظرة سريعة على صور بعض الأشياء المعروفة لنا، والتي تتباين أبعادها وأحجامها كما هو موضح في الشكل (1 – 2) فعلى سبيل المثال، إذا ما أردنا قياس قطر شعرة واحدة من شعر الإنسان فسنجد أنه يتراوح بين 60 و 120 مايكرومتر (المايكرومتر، هو وحدة لقياس أطول الأشياء الصغيرة، ويساوي جزءا من مليون جزء من المتر الواحد، وهذا يعني أن المايكرومتر الواحد يساوي 1000 نانومتر)، أي أن قطر شعرة الرأس يعادل 60000 إلى 120000 نانومتر. هذا بينما يبلغ قطر كرة من كرات الدم الحمراء للإنسان نحو 2.5 مايكرومتر أي ما يعادل 2500 نانومتر، بينما يبلغ مقياس أطوال بكتيريا الكوليرا نحو 1 مايكرومتر وهو ما يعادل 1000 نانومتر.

_______________________________________________

هوامش

(1) ربما تكون هذه الكلمة هي أصل كلمة «ننووس» المستخدمة في مصر لتصغير الأشياء بغرض تدليل الطفل الصغير أو أحيانا للسخرية وتقليل شأن شخص ما. وربما تكون قد وردت في اللغة الفرعونية القديمة نتيجة للانفتاح القائم بين الحضارتين القديمتين المصرية والإغريقية آنذاك وتوارثها المصريون بعد ذلك لتدخل في قاموس اللغة العامية.

(2) السنتيمتر 00cm = 1/1 جزء من مائة من المتر.

المليمتر 000mm = 1/1 جزء من ألف من المتر.

المايكرومتر = μm 0000001/1 (جزء من مليون من المتر).

 النانومتر = nm 0000000001/1 (جزء من مليار من المتر).

(3) تعد ذرة عنصر الهيدروجين أصغر ذرات العناصر المعروفة حيث يبلغ مقياس قطرها نحو 0.075 نانومتر ويتم تقريب هذه القيمة في معظم المراجع إلى 0.1 نانومتر.

(4) تم تنفيذ الشكل بواسطة المؤلف.