أود في هذا الجزء أن أضع بين يدي القارئ الكريم مقارنة أعددتها لبيان مزايا وعيوب استخدام تقنيات ميكروسكوبات المسبار الماسح بنوعيه في عملية التجميع الذاتي للذرات أو الجزيئات وتكوين الهياكل الذرية أو الجزيئية للمنتج.

المزايا

– القدرة على التعامل مع الذرات أو الجزيئات الفردية، وتحريكها من مكان إلى آخر وترتيب أماكن وجودها وفقا للتصميم الموضوع.

– القدرة الفائقة على بناء هياكل ذرية لأشكال هندسية منتظمة ودقيقة على هيئة دوائر نانوية الأبعاد، لا تزيد أبعاد أقطارها على قطر الذرة الواحدة.

العيوب

– العيب الوحيد الذي يمكن أن يصم – إن جاز التعبير – هذه الطريقة بوضعها الحالي، هو أن تجميع الذرات والجزيئات لتشكيل الهياكل المطلوبة، بطيء جدا، مما يحد من استخداماتها على مستوى الإنتاج الصناعي. وهذا لا يمنع بالتأكيد من استخدامها في تصنيع الهياكل الجزيئية لبعض الأجهزة الدقيقة التي لا يتم إنتاجها بكميات ضخمة.

وفي رأيي الشخصي المتواضع، فنحن لا نزال نحتاج إلى مزيد من الجهد والعمل المتحليين بالصبر لإنتاج أجهزة تجميع للذرات والجزيئات ذات قدرة إنتاجية عالية، بحيث تحتوي على أذرع روبوتية Robotic Arms عديدة تشبه تلك الأذرع الموجودة في ميكروسكوب القوة الذرية وتتسق مع التصميم الذي وضعه لنا دريكسلر ⁽²⁷⁾ (الشكل 6 – 12)، لنتمكن بها من مضاعفة قدرة تلك الأجهزة على تجميع الذرات وترتيبها لنؤلف بها الهياكل الذرية أو الجزيئية على المستوى الصناعي الضخم. وفي إطار المتابعة اليومية للأبحاث المتعلقة بهذا الموضوع، وفي ظل هذا النمو المتزايد والتطور المذهل الذي تشهده تقنية التجميع الموضعي، ومع اتباع أسلوب المحاولة والخطأ، فإنني على ثقة بأن هناك كثيرا من الإنجازات التي سوف تتحقق مع ابتكار أنواع جديدة ومتطورة من أجهزة التجميع الذري الموضعي أو الجزيئي وتطوير أداء الأجهزة المستخدمة حاليا. وكما قال لنا الأب الروحي لعلم وتكنولوجيا النانو – إن جاز لي استخدام هذا التعبير – البروفيسور ريتشارد فينمان: «وفقا لما أفهمه وأستطيع إدراكه، فإن أسس وقواعد الفيزياء، لا تقف عائقا أمام تحقيق المناورة بالأشياء ذرة تلو الأخرى» ⁽³⁰⁾. ويقصد فينمان في جملته هذه أنه حيث لا يوجد أي تناقض علمي أو خروج عن مألوف قواعد الفيزياء الحديثة ومفاهيم ميكانيكا الكم، فلا يوجد ما يوقف محاولاتنا ومناوراتنا الخاصة بإيجاد الحيل والسبل التي تؤهلنا إلى تحريك الذرات واستخدامها لبنات بناء الهياكل الذرية للمواد.

الشكل (6 – 12) تصميم مُبسط قام به دريكسلر ⁽²⁷⁾ ليوضح فكرته في إنتاج أجهزة ضخمة روبوتية الأذرع لها القدرة على تحريك ثلاثة ملايين من الذرات وترتيبها وفقا لنموذج الهيكل المراد تنفيذه (أضاف مؤلف هذا الكتاب الشرح على الشكل الأصلي الموجود في المرجع الرقم 27).

وقد عبر البروفيسور «مارفن لي منسكي» Marvin L. Minsky – أحد أبرز علماء العالم شهرة في مجال الذكاء الاصطناعي – بدوره عن موضوع التجميع الموضعي الجزيئي للذرات والجزيئات في مقولة شهيرة قال فيها: «لنفترض أننا بصدد عمل نموذج طبق الأصل لماكينة مثل المخ الذي يحتوي على تريليونات من المكونات والأجزاء المختلفة فإننا، وعلى الرغم من تسلحنا بالمعرفة المطلوبة، لا نستطيع الآن تحقيق هذا الإنجاز لبناء كل مكون من تلك المكونات في صورة فردية. ولكن، لو تصورنا أن لدينا ملايين الأجهزة والمعدات التشييدية القادرة على بناء آلاف المكونات في الثانية الواحدة، فإن مهمتنا لن تستغرق إلا دقائق معدودات فقط» ⁽³¹⁾.

____________________________________
هوامش

(27) Eric Drexler, Nanosystems: Molecular Machinery. Manufacturing and Computation, John Wiley & Sons, New York? USA (1992).

(30) نص ما قاله البروفيسور ريتشارد فينمان باللغة الإنجليزية هو:

«The principles of physics, as far as I can see, do not speak against the possibility of maneuvering things atom by atom» لقراءة نص المحاضرة الكامل أقترح زيارة الموقع التالي:

http://www.aps.org/publications/apsnews/200012/history.cfm

(31) Marvin L. Minsky, Virtual Molecular Reality, in Prospects in Nanotechnology: Toward Molecular manufacturing, (eds. Markus Krumenacker & James Lewis) Wiley. 1995 ISBN 0–471–30914–1.

مواضيع ذات صلة

The mean free path

Collisions between molecules

The specific heats of gases

Atomic processes

حساسات أنابيب الكربون النانوية

المحفزات النانوية

الطرق المستخدمة في الطلاء النانوي

مواد الطلاء النانوية واستخداماتها

تطبيقات الاسلاك النانوية

ماهي الاسلاك النانوية

الأسلاك النانوية

تصنيف المتراكبات النانوية وتطبيقاتها