من العقبات الكبيرة التي تواجه العلماء العاملين على تطوير تقنية النانو كيفية تصنيع مواد بهذا الصغر، وبكميات كبيرة وأسعار منافسة حيث إنّ التقنيات المتوافرة اليوم في المعامل لا تسمح بذلك. ولكن مع الوقت، ودخول الشركات التجارية إلى هذا المجال على نحو أكبر، فإنه يتوقع أن تحلّ هذه العقبة، كما يتوقع أن تكتشف اكتشافات كبيرة لفوائد هذه التقنية في السنوات القادمة في الطب، وعلم الأدوية، وعلم المواد ^{(71، 72، 73)}.

ويقدر عدد الباحثين في مجال تقنية النانو اليوم بحوالي 20000 باحث في جميع أنحاء العالم، وأغلبهم إن لم يكن جلهم يجرون أبحاثهم في أمريكا وأوروبا، وبعض الدول الآسيوية، مثل: اليابان، والصين وكوريا الجنوبية.

وهناك تقدير مفاده أن عدد العاملين في هذا القطاع بعد خمسة عشر عامًا سيفوق المليوني شخص! ويقدر د. ريتشارد سمالي الحائز على جائزة نوبل في تقنية النانو أنّ هذه التقنية ستسهم في كثير من المنتجات في مجال الزراعة والغذاء وبقيمة ملياري دولار وستزيد إلى 20 مليارا بحول عام 2010 م. ولا يخفى علينا وجود بعض المنتجات (مثل: المضافات إلى الغذاء) التي أنتجت عن طريق تقنية النانو، ومثل هذه المنتجات موجودة في بعض أنواع الغذاء، مثل: بعض أنواع العصائر.

وكذلك من المتوقع أن تسهم تقنية النانو في تحقيق تقدم في كثير من مجالات الزراعة والغذاء، والطاقة، وكذلك في توفير الماء النقي، وتعدّ هذه التقنية حديثة على المستوى العالمي ⁽⁷⁴⁾. وعلى الرغم من هذه الأمور الملموسة، فلا يزال من الصعب جعل التقنية النانوية إلزامية. كما أن أحد تحديات تقنية الجزيئات هو إيجاد طريقة لتجميع الأشياء باستخدام مقياس جزيئي. وقد عالج العلماء الذرات الفردية بمجهر قوي يسمى مجهر مجسّ المسح (AFM). ويستخدم هذا الجهاز مجسات صغيرة في مسح سطح الأشياء عند المستوى الذري. كما يمكن استخدام المجس أيضًا في التقاط وترتيب الذرات الفردية للجزيئات. وتستغرق عملية معالجة الذرات واحدة تلو الأخرى وقتاً طويلا، والطريقة الأخرى تسمى التجميع الذاتي، وربما تكون أسلوبًا أكثر فاعلية؛ لصناعة الأشياء الدقيقة، كما يطلق عليها أيضًا التركيبات الجزيئية. ويعتقد العلماء إمكانية توجيه الجزيئات الحيوية أو العضوية عملية التجميع الذاتي للتركيبات الجزيئية ⁽⁷⁵⁾.

وهناك تحد رئيس يواجه التقنية النانوية ألا وهو كيفية صناعة البنى النانوية المرغوبة فيها، ومن ثم دمجها؛ لتكون مرئية بالعين المجرّدة، وهذا يتطلب إنشاء واجهة (Interface) بين بنى مصممة في نطاق النانومتر، وأخرى في نطاق المايكرومتر.

وهناك إستراتيجية شائعة تتجلى في استخدام ما هو معروف بطريقة «مقاربة التقسيم – التجميع»، وهذه الطريقة تستلزم صنع بنية نانوية بأدوات تستخدم في المجال النانوي، وإنشاء البنى النانوية وفق تقنيات تركيب محددة. ومن ثمّ عرضها للعالم في المجال المايكرومتري عن طريق استخدام عملية مقاربة التقسيم. ولكن توجد عوائق تقنية تواجه التقنية النانوية. فعلى سبيل المثال لا الحصر تنتج مقاربة التجميع بلورات نانوية بحدود نانومتر واحد وهو بعد صغير جدا لتقنيات التركيب والإنشاء الحالية؛ ليتعامل معها. ومن هذا المنطلق، نلحظ أنّ عرض البلورات النانوية على العالم معقد جدا، وعملية مكلفة للغاية. ويجب إيجاد تدابير وإجراءات متطورة؛ للتغلب على هذه العوائق قبل أن تتمكن البنى النانوية من أن تصبح جزءًا من التطبيقات الصناعية السائدة حاليا.

وعندما يصبح حجم البنية النانوية أقل دقة، فإن منطقة سطح المادة تزداد ازديادا مثيرا مقارنة بالحجم الكلي للبنية. وذلك يفيد في التطبيقات التي تتطلب منطقة سطحية كبيرة، حيث تسهم هذه المنطقة في زيادة إمكانية احتكاك طبقات غير مرغوب فيها من الجزيئات بالسطح؛ فنؤدي بذلك الأداء الكهربائي للأنابيب النانوية.

هناك قضية مهمة أخرى ترتبط بحقيقة أن خواص البلورات النانوية حسّاسة جدا لأي تغير بأحجامها، أو بنيتها، أو خواص سطحها.

إن أي تغيير بسيط يمكن أن يغير الخواص الفيزيائية تغييرًا كبيرًا. ويتطلب منع حدوث مثل هذه التغيرات دقة عالية في تطوير وإنشاء البنى النانوية، ويمكن بعد تحقق ذلك تطوير الأجهزة المعتمدة على البنى النانوية إلى المستوى المناسب.

ومن المتوقع أن يكون للتقنية النانوية تأثيرات متنوعة في الاقتصاد والمجتمع، والبيئة، والأمن القومي. وقد بدأت مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية في عام 2000 م، العمل مع المبادرة الوطنية الأمريكية للتقنية النانوية؛ لتوجيه الآثار الممكنة للتقنية النانوية، واقتراح الطرق التي تساعد على تخفيض وتقليل النتائج غير المرغوب فيها.

وعلى سبيل المثال لا الحصر: نجد أن تطورات التقنية النانوية قد تؤدي إلى نقص في بعض الوظائف، كما هو الحال عندما قضى تطور السيارات على معظم وسائل النقل المعتمدة على الدواب ومن ثم أدى ذلك إلى فقدان الكثير وظائفهم.

إن المنتجات المعتمدة على التقنية النانوية ستؤدي حتما إلى نتائج مشابهة في بعض الصناعات المعاصرة. ومن الأمثلة على المهن المهددة بالانقراض: الأعمال في الصناعة التقليدية للتلفازيات؛ لأن تلفازيات الإصدار الحقلي المعتمدة على التقنية النانوية أو شاشات التلفاز المسطحة ذات البلورات السائلة ستجعل هذه الأعمال مهملة. وتبشر هذه الأنواع الجديدة من التلفازيات بتحسين جذري في نوعية الصورة. فمثلا نجد في التلفازيات الجديدة أنّ كل بكسل (عنصر صورة) مؤلف من رأس حاد يبعث الإلكترونات بسرعة عالية عبر فجوة صغيرة داخل وميض أحمر، أو أخضر، أو أزرق إن البكسلات تكون أكثر سطوعًا بعكس شاشات الـ (LCD) التقليدية التي تفقد سطوعها في ضوء الشمس.

إن تلفازيات الإصدار الحقلي تحتفظ بوضوحها في سطوع ضوء الشمس، وهي تستخدم طاقة أقل بكثير من التلفازيات العادية، ويمكن أن تكون مصنعة صناعة رفيعة جدًّا (أقل من المليمتر)، وعلى الرغم من ذلك فإنّ الأجهزة التجارية الحالية ستكون أضخم قليلاً من أجل الاستقرار، والثبات التركيبي، وقوة البنية. ادعت شركة سامسونج أنها ستطلق الموديل التجاري الأول المعتمد على أنابيب الكربون النانوية القاذفة في أوائل 2004 م، بيد أن منتجاتها حتى اليوم مازالت قيد التجريب.

ومن الممكن أن تكون الخسائر المحتملة الأخرى في الأعمال تتمثل بأمناء الصناديق في الأسواق التجارية في حال استبدالهم بالكومبيوترات ذات الأفلام الرقيقة المرنة المعتمدة على التقنية النانوية والتي تكون موضوعة في أغلفة المنتجات البلاستيكية، وبذلك يمكن معرفة قيمتها كلها دفعة واحدة. كما يمكن لزبائن الأسواق التجارية ببساطة تمرير عرباتهم عبر بوابة كشف على نحو مشابه تماما لأنظمة الأمن المغناطيسي الموجودة عند مخارج المحال اليوم.

وهكذا فإنّ أي تحول في التقنية النانوية يتوقع منه إيجاد التقنية النانوية أعمالاً كثيرة جديدة. ويمكن أن تصبح الآثار الاجتماعية الناجمة عنها كبيرة، مثل: التحسن المعتمد على التقنية النانوية في العناية بصحة الإنسان كما تمتلك في مجالات التقنية الحيوية والوراثية سبل تطور أساسية في التقنية النانوية لها مضمون أخلاقي.

وكذلك يمكن أن يكون للمواد النانوية آثار بيئية عكسية؛ لذلك لا بد من وجود تنظيم مناسب في الموقع؛ لتقليل أية آثار مؤذية. وبما أنّ المواد النانوية غير مرئية بالعين المجردة فلا بد من اتخاذ حيطة إضافية؛ لتجنب إطلاق هذه الجسيمات في المحيط. وتشير بعض الدراسات التمهيدية إلى خواص مسرطنة (إمكانية التسبب بالسرطان) للأنابيب الكربونية النانوية.

وعلى الرغم من حاجة هذه الدراسات إلى التأكيد فإنّ علماء كثر يعتقدون أنه من الحكمة اتخاذ الإجراءات؛ لمنع أية مخاطرة محتملة، يمكن أن تسببها هذه التراكيب النانوية. ولكن معظم المنتجات المعتمدة على التقنية النانوية ستحتوي على مواد نانوية متاخمة لمواد، أو عناصر أخرى أكثر من المواد النانوية محدودة الحجم ذات الحركة الحرة، وعند ذلك لن تصنف على أنها مخاطرة. وفي الوقت نفسه، فإن من المتوقع أن يكون لانتشار التقنية النانوية فوائد بيئية: كتقليل انبعاث ملوثات الهواء، ومنظفات قنوات نقل النفط. وتعطي مناطق السطح الواسعة في المواد النانوية قدرة هائلة على امتصاص مواد كيميائية متعددة.

فقد استخدم الباحثون الآن في المختبر الوطني لشمال غربي المحيط الهادي في ريتشلاند في واشنطن (وهو جزء من قسم الولايات المتحدة للطاقة) قالبا نفاذا من السليكا مع طبقة فعّالة خاصة؛ لإزالة الرصاص والزئبق من إمدادات الماء.

وأخيرا، يمكن أن يكون للتقنية النانوية باع في الأمن الوطني، حيث يمكنها تحسين القوى العسكرية والسماح برقابة أفضل للسلام، وتحقيق المعاهدات. كما يمكن أن تطور الجهود باستخدام أجهزة التقنية النانوية؛ لمنع إنتاج الأسلحة النووية، أو الكشف عن وجود أسلحة كيميائية، وبيولوجية. وجدير بالذكر أنه من الصعب إيصال سلع تجارية في وقت سريع في مدينة دائمة الازدحام بالسيارات، ومهما كان حجم الإنتاج، وسرعته. والحل هو إما توسيع الشوارع في المدينة (حيث إنّ ذلك يكون مستحيلاً غالبًا؛ بسبب وجود مبان محيطة بالشوارع)، أو إيجاد طرق بديلة (وذلك مكلف زمنيا). وعدم القدرة على إيصال المعلومات في الدوائر الكهربائية تمثل أكبر «الاختناقات المرورية» التي يمرّ فيها مصمّمو الدوائر الكهربائية. كما أنّ من المشكلات التي تواجه مصممي الدوائر الكهربائية، زيادة الناتج الحراري؛ بسبب ازدياد مرور الإلكترونات في الدوائر الكهربائية؛ الأمر الذي قد يؤدي إلى «احتراق» الدارة بكاملها، إن لم تبرد تبريدًا مدروسًا. ومن المشكلات التي تشل تطوّر المعالجات والذاكرة في الحاسب الآلي ظاهرة انتقال الإلكترونات من مسارها إلى مسار آخر، وذلك عند تقليص حجم الدارة الكهربائية.

____________________________________________________

هوامش

(71) Harris, P. Carbon Nanotubes and Related Structures Cambridge University Press,1999

(72) Amall, A.H. Future Technologies, Today’s Choices, Greenpeace Environmental Trust: London, 2003

(73) Allianz, A. G. Group. Small Sizes That Matter: Opportunities and Risks of Nanotechnologies. Munich., 2005.

(74) http://nano.ksu.edu.sa/index.php?lang=ar

(75) www.mawsoah.net Global Arabic Encyclopedia: