تعد الإلكترونيات عصب الحياة الحديثة وقد أضحت عنصراً مهماً في حياتنا اليوم ولا يمكن تخيل حياتنا بدونها كونها مكون رئيسي في جميع الأجهزة الكهربية الحديثة التي نستخدمها اليوم. ومما لا شك فيه أن تكنولوجيا النانو أضحى لها دور أساسي وكبير في تطوير صناعة الإلكترونيات,

المعروفة باسم الالكترونيات النانوية (Nanoelectronics).

أولاً في مجال الترانزستورات

لنتحدث قليلاً عن ماهية الترانزستورات وتاريخ صناعتها:

يعود اختراع الترانزستورات إلى العام 1948 عندما قام علماء الفيزياء جون باردين و والتر براتن و ويليم شوكلي الباحثون بمعمل بل "تلفون في الولايات المتحدة بإعلان اختراعهم للترانزستور. وقد نال هذا الفريق بعدها على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1956.

والترانستور هو وحدة صغيرة جداً تقوم بوظيفة منظم لمرور التيار الكهربائي خلاله بمقدار غير ثابت حيث أنه يختلف باختلاف قيمة التيار الداخل إليه وتدخل الترانزستورات كمكونات رئيسية في بناء الدوائر المتكاملة في الأجهزة الإلكترونية المختلفة (حاسوب, مذياع مركبات فضائية..) وبفضل تكنولوجيا النانو تمكنت شركة إنتل من مضاعفة عدد الترانزستورات المستخدمة في المعالجات وذلك من خلال تصغير أبعادها, والتي وصلت اليوم إلى 90 نانو متر ومن المحتمل أن تصل أبعادها إلى 50 نانومتر خلال السنوات المقبلة. ومن دون شك فإن هذه المضاعفة في عدد الترانزستورات ووجود الأعداد الضخمة منها يعني مضاعفة قدرات الحاسوب وسرعته في إجراء العمليات الحسابية المعقدة في أجزاء من الثانية الواحدة بالإضافة إلى مضاعفة قدرته في معالجة الصور ومختلف الوسائط السمعية والبصرية.

النانوية تتمتع بخواص جيدة ومواصفات عالية جداً لذا فإنها تعتبر نموذجية في الاستخدام بمجال الاستشعار عن بعد. وقد أسهم تناهي صغر أحجام تلك الحساسات وخفة وزنها وانخفاض تكلفتها الإنتاجية في ازدهارها كي تستخدم في مجالات عديدة مثل مجال النقل والمواصلات مجال البناء والمرافق الطب والرعاية الصحية الحراسة والعمليات العسكرية وإنتاج الأسلحة.

وبما أن الحساسات النانوية تتميز بالدقة المتناهية والزمن القياسي في تحديد هوية وتركيز الملوثات الكيميائية, الميكروبية والبكتيرية في البيئة المحيطة فقد وظفت أيضاً في مجال رصد التدهور البيئي والتنبؤ بالأخطار البيئية. وقد غدت الحساسات النانوية مألوفة بعد أن غزت مجالات متعلقة بأنشطتنا اليومية فعلى سبيل المثال تلك الحساسات المستخدمة في الفتح الآلي الأبواب المحلات التجارية و تلك المستخدمة في السيارات لمساعدة السائق في تحديد ما حوله من أشياء خشية الارتطام أثناء عملية إيقاف السيارة في المواقف ورصد بيانات ضغط زيت المحرك ودرجة حرارته ومستوى الوقود وكذلك في الطائرات فهي تزود بعدد هائل من الحساسات النانوية التي يعتمد عليها الملاح الجوي في التعرف على العوامل الجوية الخارجية وارتفاع الطائرة, ومعرفة أي خلل أو عطل قد يقع في أحد اجزاء الطائرة.

وبالنسبة إلى رحلات الفضاء الخارجي فقد قامت وكالة ناسا الفضائية بخطوة رائدة حيث تمكنت الأول مرة في تاريخ البشرية من تصنيع إحدى حساسات النانو الكيميائية واختبارها على متن إحدى المركبات الفضائية.

وقد برهنت التجربة على نجاح تلك الحساسات المتقدمة في العمل في القضاء الخارجي وقدرتها الفائقة على تعيين وتحليل المقادير الضئيلة لملوثات الهواء الداخلي للمركبة الفضائية، ولا شك أن وجود هذه الملوثات ضمن المركبة الفضائية على الرغم من ضالتها قد يسبب تهديداً كبيراً لطاقم الملاحة بسبب تراكم تلك الملوثات وزيادتها في المركبة الفضائية المغلقة، خصوصاً خلال الرحلات الطويلة التي قد تمدد لأشهر.

وقد استخدمت تقنية النانو متمثلة في تقنية النظم الكهروميكانيكية الصغرى MEMS في تصنيع هذا الجهاز. وجهاز الاستشعار هذا يتألف من مجموعة من الإلكترونيات ترتبط بحساس نانوي مثبت معها بلوحة الإلكترونيات الرئيسية بالجهاز. وقد استخدمت أنابيب الكربون النانوية في تركيب هذا الحساس وذلك نظراً لدقة هذه المواد النانوية المتقدمة في تعيين وتحليل الكميات الضئيلة جداً من الغازات المتسربة في الهواء وتحديد أنواعها.

وفي مجال الكشف عن المتفجرات فإن الحساسات العادية لديها العديد من العيوب ككبر الحجم وانخفاض حساسيتها بالإضافة إلى طول الفترة الزمنية اللازمة لأداء مهامها, وصعوبة تكثيف توزيعها في أماكن مهمة أخرى مثل مواقف السيارات المنتشرة في المباني والمراكز التجارية. والجسور والأنفاق ودور العبادة.... الخ، فضلاً عن صعوبة ربط هذه الحساسات مع بعضها من خلال شبكة أرضية تكون قادرة على رصد واكتشاف أماكن وجود المتفجرات ونوع المواد المستخدمة وإرسال تلك البيانات لحظياً لمركز القيادة والتحكم. لذا فقد تدخلت تكنولوجيا النانو في توفير الحلول المناسبة بإنتاج مصغرات من أجهزة استشعار لها حساسية فائقة في التمييز بين المواد المتفجرة وتصنيفها بدقة عالية. كما تتميز هذه الحساسات النانوية بانخفاض تكلفة إنتاجها . وترتكز فكرة عملها على تصيد جزيئات المواد العضوية المستخدمة في صناعة المتفجرات ذلك لأن هذه المواد ذات درجات غليان منخفضة أي تتبخر نسب ضئيلة من جزيئاتها عند درجة حرارة الغرفة فتتصيدها الحساسات الكيميائية وتحللها وترسل إشارات لاسلكية لشبكة نظم المعلومات الجغرافية GIS التي ترسلها إلى أجهزة ال GPS لدى فرق المتابعة والمراقبة الأرضية. وتصدر هذه البيانات وفقاً للإحداثيات الثلاثية الخاصة بكل حساس ومن ثم يمكن تحديد موقع وجود اللغم والتدخل الفوري لإبطاله.