* النانو تقني وتفرعاتها

تصنيع نانوي
تصنيع نانوي (بالإنجليزية: Nanomanufacturing) هو مصطلح يستخدم لوصف أي إنتاج المواد ألنانوية، والتي يمكن أن تكون المساحيق أو السوائل ، أو لوصف تصنيع أجزاء "من أسفل إلى أعلى" من المواد النانوية أو "أعلى إلى أسفل" في أصغر الخطوات لدقة عالية، وتستخدم في العديد من التقنيات مثل التذرية الليزرية، والنقش وغيرها. يجب أن لا يتم الخلط بين تصنيع نانوي مع التصنيع الجزيئي، الذي يشير تحديدا إلى صناعة معقدة، والهياكل النانومترية الحجم عن طريق التصنيع الميكانيكي غير البيولوجي (وتجميع الجزيئات لاحقا )

مقياس نانومتري
مقياس نانومتري هو مصطلح عادة ما يشير إلى أجسام ذات طول نانومتري (على مستوى نانومتر)، وعادة ما تكون بين 1-100 نانومتر. فإن المقياس النانومتري يكون أدنى من المتوسطة النطاق بالنسبة لمعظم المواد الصلبة.
لأهداف تقنية , المقياس النانومتري هو مقياس حيث تحدث فيه تقلبات للخصائص المتوقعة (بسبب الحركة وتصرف الجسيمات المنفردة) لا يمكن تطبيقها إلى حد عتبات معينة (غالباً بضعة نسب) , ويجب وقوعها بشكل صارم في سياق أية مشكلة جسيمية.
عادة يرمز للمقياس النانومتري كنقطة حيث خصائص المادة تتغير ; فوق تلك النقطة خصائص المادة مسببة من قبل تأثير الكتلة أو الحجم , بالتحديد حيث الذرات تظهر , كيف هم مترابطات , وبأية نسب معينة. تحت هذه النقطة , خصائص المادة تتغير , وحيث نوع الذرات الموجودة وتوجهاتها النسبية لا تزال مهمة , 'تأثير مساحة السطح' (وأيضا يشار لها بتأثير الكمية أو التأثير الكمي) تصبح هذه العوامل أكثر وضوحاً بسبب هندسة المادة (كم سمكها , كم عرضها , إلخ) , بحيث , في هذه الأبعاد الصغيرة , تستطيع أن تمتلك تأثير جذري على الأوضاع المكممة , وبحيث خصائص المادة.

كيمياء النانو
كيمياء النانو (بالإنجليزية : Nanochemistry) هو علم جديد يهتم بالخصائص الفريدة المرتبطة بتجمعات الذرات أو الجزيئات على نطاق فردي وجماعي للذرات أو الجزيئات . وبهذا المستوى فإن تأثيرات الكم قد يكون لها أثر وأهمية كبيرة ، أيضاً يصبح تنفيذ الطرق المبتكرة للتفاعلات الكيميائية ممكناً.
وهو علم الأدوات ، التقنيات ، ومنهجيات التصنيع "التحضير" الكيميائي ، التحليل الكيميائي ، والتشخيص الكيميائي الحيوي ، والتي تُعمل على مستوى النانولتر إلى الفيمتولتر.
تستخدم كيمياء النانو الكيمياء التحضيرية (التصنيعية) لتكوين اللبنات النانومترية النطاق بحسب الرغبة من حيث الشكل، الحجم، تكوين وتركيب السطح، الشحنة والوظيفة وذلك مع هدف اختياري للسيطرة على التجميع الذاتي من هذه اللبنات في مختلف أطوال النطاق .
كيمياء النانو تستخدم أشباه الموصلات التي توصل الكهرباء بصورة خاصة بها لتفي بالغرض. كما أن أشباه الموصلات هي أصغر بكثير من أشباه الموصلات العادية للقيام بالعمليات على مستوى النانو.

نظرية السعة النانوية
إن فهم المبدأ النظري للسعة قد يساعد في فهم استخدام تقانة النانو كأداة قوية في تصميم مكثّفات ذات قدرة تخزين أعلى للطاقة. إن سعة المكثّف (C) أو كمية الطاقة المخزّنة تساوي كمية الشحنة (Q) المخزّنة في كل سطح مقسومة على الجهد (V) بين السطحين. وكتمثيل آخر للسعة (C) أنها تقريباً تساوي سماحية العازل(ε) مضروبة بمساحة الأسطح (A) مقسومة على المسافة بينهم (d). وبذلك فإن السعة تتناسب طرداً مع مساحة الأسطح الناقلة، وتتناسب عكساً مع المسافة بين الأسطح.
باستخدام أنابيب النانو الكربونية كمثال، والتي من خواصها أنها تملك مساحة سطح كبيرة لتخزين الشحنة وبما أن السعة (C) تتناسب مع مساحة السطح الناقل (A)، يصبح من الواضح أن استخدام مواد بحجم النانو ذات مساحة سطح كبيرة يكون مناسباً جداً لزيادة السعة. ومن ناحية أخرى وبما أن السعة(C) تتناسب عكساً مع المسافة بين الأسطح (d)، فإن استخدام أسطح نانوية كأنابيب النانو الكربونية المصنّعة وفق تقنيات النانو يتيح إمكانية إنقاص المسافة بين الأسطح والذي من شأنه أيضاً زيادة السعة.

المكثفات النانوية
يعمل العلماء والمهندسون منذ عقود على جعل الحواسب أصغر حجماً وأكثر فعالية. تعدّ المكثفات عناصر أساسية من الحواسب. المكثفة هي جهاز مكوّن من زوج من المساري يفصلها عازل عن بعضها البعض وكل منها يخزّن شحنة معاكسة. تخزّن المكثفة شحنة عندما يتم إزالتها من الدارة الموصولة إليها، وتحرر الشحنة عندما يتم إعادتها إلى الدارة. وتعتبر المكثّفات أفضل من البطّاريات بحيث أنها تحرر شحنتها بشكل أسرع من البطّاريات.
تتألف المكثّفات التقليدية المعدنية من أسطح معدنية رقيقة ناقلة مفصولة عن بعضها بعازل كهربائي ومن ثم تكدّس أو تلف وتوضع في غلاف. مشكلة هذا النوع من المكثّفات التقليدية أنها تحد من صغر حجم الحاسب الذي يمكن للمهندس تصميمه. وكحل لهذه المشكلة انتقل العلماء والمهندسون إلى استخدام تقانة النانو.
باستخدام تفانة النانو عمل الباحثون على تطوير ما أسموه "المكثفات الدقيقة" (بالإنجليزية: Ultracapacitors)، وهو مصطلح عام يصف المكثّفات التي تحتوي على مكونات نانوية. وهناك أبحاث كثيرة حول المكثّفات الدقيقة بسبب كثافتها الداخلية العالية، وحجمها الصغير، ووثوقيتها، وسعتها العالية. وهذاالنقص في الحجم يزيد من إمكانية تطوير حواسب ودارات أصغر حجماً. وكذلك فإن للمكثّفات الدقيقة القدرة على دعم البطّاريات في السيارات الهجينة عبر تأمين كمية كبيرة من الطاقة خلال تسارع الذروة، مما يسمح للبطّاريات بتأمين الطاقة لوقت أطول أثناء القيادة بسرعة ثايتة على سبيل المثال. وهذا من شأنه أن ينقص من حجم ووزن البطّاريات الكبيرة المستخدمة في السيارات الهجينة وكذلك تخفيف الحمل عن البطّارية، لكن استخدام المكثّفات الدقيقة والبطّاريات معاً يعدّ مكلفاً بسبب الحاجة إلى إلكترونيات تيار مستمر DC إضافية لتنسيق العمل بينهما.
يعدّ الايروجيل الكربوني دقيق المسام أحد المواد التي يتم استخدامها في تصميم المكثّفات الدقيقة، فهو يملك مساحة سطح داخلي كبيرة ويمكن تعديل خواصه عبر تغيير قطر المسام وتوزعها مع إضافة فلزات قلوية بحجم النانو لتعديل ناقليتها.
وكذلك تعد أنابيب النانو الكربونية مادة أخرى يمكن استخدامها في المكثّفات الدقيقة. تصنّع أنابيب النانو الكربونية عبر تبخير الكربون ومن ثم تكثيفه على سطح. وعند تكثيف الكربون يشكّل أنبوباً دقيقاً بحجم النانو مكوّن من ذرات الكربون. ولهذا الأنبوب مساحة سطح كبيرة مما يزيد من كمية الشحنة التي يمكن تخزينها. ويجري البحث حالياً حول الوثوقية المنخفضة والكلفة العالية النتجة عن استخدام أنابيب النانو الكربونية في المكثّفات الدقيقة.
في دراسة حول المكثّفات الدقيقة أو المكتّفات الكبيرة قام باحثون من جامعة Sungkyunkwan في جمهورية كوريا بدراسة إمكانية زيادة سعة المساري عبر إضافة ذرات الفلورين إلى جدران أنابيب النانو الكربونية. كما ذُكر سابقاً، تُعدّ أنابيب النانو الكربونية شكل متزايد من المكثّفات بسبب استقرارها الكيميائي الكبير، ناقليتها العالية، كتلتها الخفيفة ومساحة سطحها الكيبرة. قام الباحثون بإضافة الفلورين إلى أنابيب النانو الكربونية أحادية الجدار (SWCNTs) عند درجة حرراة عالية لربط ذرات الفلورين إلى الجدران. وتقوم ذرات الفلورين المضافة بتغيير الأنابيب النانوية غير القطبية لتصبح جزيئات قطبية. ويمكن أن يُعزى ذلك إلى نقل الشحنة من الفلورين. هذا ينشئ طبقات ثنائي القطب - ثنائي القطب على طول جدران الأنابيب النانوية الكربونية. وبمقارنة الأنابيب التي تم إضافة الفلوين إليها مع الأنابيب في حالتها العادية يظهر اختلاف في السعة. وقد قُرر أن الأنابيب التي تم إضافة الفلورين إليها مفيدة في تصنيع المساري في المكثفات الكهربائية ولتحسين قابلية ترطيبها باستخدام الكهرل المائي، مما يعزز الأداء العام للمكثّفات الكبيرة supercapacitors. بينما جلبت هذه الدراسة مثالاً أكثر كفاءة من المكثفات، لا يعرف إلا القليل عن هذه المكثّفات الجديدة، ويُفتقر إلى تحليل واسع النطاق يكون ضرروياً لأي إنتاج ضخم، ويكون تحديد شروط الإعداد مهمة شاقة للوصول إلى المنتج النهائي.

الفوائد الاقتصادية لتقانة النانو
إن للإتجاه الحديث لاستخدام تقانة النانو في الحصول على الطاقة ونقلها وتخزينها آثار اقتصادية إيجابية على المجتمع. ويعتبر التحكم في المواد في المنتجات الاستهلاكية الذي توفره تقانة النانو للعلماء وللمهندسين أحد أهم مزايا تقانة النانو مما يمكّن من تطوير فعالية المنتجات بشكل كبير.
ويعتبر نقص الفعالية الناجم عن توليد الحرارة بشكل مرافق للعمليات من المواضيع الهامة في عمليات توليد الطاقة الحالية. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك الحرارة المتولّدة عن محرك الإحراق الداخلي، حيث يفقد حوالي 64% من الطاقة المولَّدة عن البنزين على شكل حرارة، وأي تحسين على ذلك قد يكون مكلفاً اقتصادياً بشكل كبير. وكذلك فقد ثبت أن تطوير محرك الإحراق الداخلي من هذه الناحية دون التأثير على الأداء سيكون صعباً جداً. بينما يكون استخدام تقانة النانو في تطوير فعالية خلايا الوقود مقبولاً أكثر وذلك عبر استخدام حفازات مصممة جزيئياً وأغشية البوليمر وتخزين محسّن للوقود.
حتى تعمل خلية الوقود فهناك حاجة لمتغيّر خاص من الهيدروجين، حفّاز من المعادن الثمينة (عادة يستخدم البلاتينيوم وهو مكلف جداً) وذلك لفصل الالكترونات عن البروتونات في ذرات الهيدروجين. ولكن الحفّازات من هذا النوع تكون حسّاسة بشكل كبير لردود فعل أول أكسيد الكربون. وللتغلب على هذا يستخدم الكحول أو المركبات الهيدروكربونية لخفض تركيز أول أكسيد الكربون في النظام. مما يضيف كلفة إضافية على الجهاز. باستخدام تقانة النانو يمكن تصميم الحفّازات عبر عمليات التصنيع النانوي بشكل مقاوم أكثر لردود فعل أول أكسيد الكربون مما يزيد من فعالية العملية ويمكن تصميمه باستخدام مواد أقل تكلفة مما ينقص من التكلفة بشكل عام.
تحتاج خلايا الوقود المصممة حالياً من أجل وسائل النقل زمن إقلاع سريع يلبي حاجة المستهلك العملية. وهذه العملية تضع ضغطاً كبيراً على أغشية البوليمر المكهرلة التقليدية مما ينقص من دورة حياة الأغشية بحيث تحتاج إلى استبدال دوري. باستخدام تقانة النانو يستطيع المهندسون إيجاد أغشية بوليمر تدوم لوقت أطول مما يقدم حلاً مناسباً لهذه المشكلة. وكذلك فإن أغشية البوليمر المقيّسة بحجم النانو تكون فعّآلة أكثر من حيث الناقلية الأيونية، مما يزيد من فعالية النظام وينقص من الزمن اللازم لاستبدال الأغشية وبالتالي ينقص التكلفة.
وهناك مشكلة أخرى تتعلق بخلايا الوقود المعاصرة وهي تخزين الوقود. ففي حالة خلايا الوقود الهيدروجينية فإن تخزين الهيدروجين على شكل غاز وليس سائل يزيد الفعالية بحوالي 5%. ولكن المواد المتوفرة حالياً تحدّ من تخزين الوقود بشكل كبير بسبب انخفاض التسامح في الضغط والتكاليف. وقد عمل العلماء على حل هذه المشكلة باستخدام مادة الستايرين دقيقة المسام (وهي مادة غير مكلفة نسبياً) والتي حين تبرّد بشكل كبير إلى حوالي -196o درجة سلسيوس تبقى بشكل طبيعي على ذرات الهيدروجين وتحرر الهيدروجين للاستخدام عندما تسخّن ثانية.

تطبيقات الطاقة لتقنية النانو
على مدى العقود القليلة الماضية، جرت مساعي حثيثة في مجالات العلوم والهندسة لتطوير أنواع جديدة ومحسّنة لتقنيات الطاقة التي قد تؤدي إلى القدرة على تحسين الحياة في جميع أنحاء العالم. من أجل تحقيق القفزة التالية إلى الأمام من الجيل الحالي من التقنيات، عمل العلماء والمهندسون على تطوير تطبيقات الطاقة لتقنية النانو . تقنية النانو هي حقل جديد في العلوم، وهي أي تقنية تحوي مكونات أصغر من 100 نانومتر. ولإيضاح المقياس، يبلغ عرض جزيء واحد من الفيروس حوالي 100 نانومتر.
ُيعد التصنيع النانوي إحدى الحقول الفرعية الهامة من تقنية النانو المرتبطة بالطاقة. وهو عملية تصميم وتصنيع أجهزة حسب المقياس النانوي. حيث يساعد تصنيع أجهزة أصغر من 100 نانومتر على إيجاد وتطوير طرق جديدة للحصول على الطاقة وتخزينها ونقلها، مما يقدم للعلماء وللمهندسين مستوى جيد من التحكم يؤهلهم لحل العديد من المشكلات المتعلّقة بالجيل الحالي من تقنيات الطاقة التي يواجهها العالم اليوم.
وقد بدأ العاملون في حقول العلوم والهندسة العمل على تطوير طرق لاستخدام التقانة النانوية في تطوير منتجات استهلاكية. ومن مزايا تصميم تلك المنتجات زيادة فعالية الإنارة والتدفئة، زيادة سعة التخزين الكهربائية، وانقاص التلوث الناجم عن استخدام الطاقة. مما أعطى استثمار رأس المال في بحث وتطوير التقانة النانوية أولوية كبرى.
في الآونة الأخيرة ، التي أنشئت سابقا والشركات الجديدة كليا مثل BetaBatt ، وشركة مواد Oxane تركز على المواد متناهية الصغر باعتبارها وسيلة لتطوير وتحسين بناء أساليب قديمة لنقل ، والتقاط وتخزين الطاقة من أجل تطوير المنتجات الاستهلاكية.
ConsERV ، وهو منتج وضعتها مؤسسة تحليلية دعيس ، يستخدم الأغشية البوليمر النانوية لزيادة كفاءة أنظمة التدفئة والتبريد وثبت بالفعل أن يكون تصميم المربحة. تم تكوين غشاء البوليمر خصيصا لهذا التطبيق من قبل الهندسة انتقائي حجم المسام في الغشاء لمنع الهواء من المرور ، في الوقت الذي تسمح رطوبة بالمرور عبر الغشاء. ويمكن تصميم الأغشية البوليمرات السماح بشكل انتقائي جزيئات حجم وشكل واحد بالمرور بينما منع آخرون من أبعاد مختلفة. وهذا يجعل لأداة قوية يمكن استخدامها في المنتجات الاستهلاكية من حماية الأسلحة البيولوجية لفصل المواد الكيميائية الصناعية.
دعت شركة تتخذ من نيويورك مقرا NanoWorks التطبيقية ، وشركة وقد تم تطوير المنتجات الاستهلاكية التي تستخدم تكنولوجيا الصمام لتوليد الضوء. الثنائيات التي تشع ضوءا أو المصابيح ، لا تستخدم إلا حوالي 10 ٪ من الطاقة المتوهجة أن نموذجي أو يستخدم مصباح الفلورسنت وعادة ما تستمر لفترة أطول ، مما يجعلها بديلا مجديا لمصابيح الاضاءة التقليدية. بينما المصابيح كانت موجودة منذ عقود ، وهذه الشركة وغيرها مثل ذلك تم تطوير نوع خاص من الصمام يسمى الصمام الأبيض. المصابيح البيضاء تتكون من طبقات إجراء شبه العضوية التي ليست سوى حوالي 100 نانومتر في مسافة من بعضهما البعض وتوضع بين قطبين ، الذي خلق أنود والكاثود و. عند تطبيق الجهد على النظام ، يتم إنشاء ضوء الكهرباء عندما يمر عبر طبقتين العضوية. هذا هو electroluminescence يسمى. خصائص أشباه الموصلات من طبقات العضوية هي ما يسمح لكمية ضئيلة من الطاقة اللازمة لتوليد الضوء. في المصابيح الكهربائية التقليدية ، يتم استخدام خيوط معدنية لتوليد ضوء عند تشغيل الكهرباء من خلال خيوط. باستخدام المعدن يولد قدرا كبيرا من الحرارة ويقلل بالتالي من الكفاءة.
وقد تم البحث لفترة أطول البطاريات دائم عملية مستمرة منذ سنوات. وقد بدأ الباحثون الآن لاستخدام تكنولوجيا النانو لتكنولوجيا البطاريات. وقد استخدمت تقنيات mPhase في التكتل مع جامعة روتجرز ومختبرات بيل المواد النانوية لتغيير السلوك ترطيب السطح حيث السائل في البطارية يكمن في نشر قطرات السائل على أكبر مساحة على السطح ، وبالتالي مزيدا من السيطرة على حركة قطرات. وهذا يعطي المزيد من السيطرة إلى المصمم للبطارية. هذا التحكم يمنع ردود الفعل في البطارية عن طريق فصل السائل الكهربائي من القطب الموجب والسالب للبطارية عندما لا تكون قيد الاستعمال والانضمام إليها عندما تكون البطارية في حاجة إلى استخدام.
التطبيقات الحرارية هي أيضا من التطبيقات المستقبلية nanothechonlogy خلق نظام انخفاض تكلفة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، وتغيير التركيب الجزيئي لتحسين إدارة درجة الحرارة الاستماع قراءة صوتية للكلمات القاموس - عرض القاموس المفصل

علم الأحياء النانوي
علم الأحياء النانوي (أو بالإنجليزية: Bionanoscience) هو مجال البحث التي ظهر نتيجة لاندماج بين العلوم النانوية (أو التقانة النانوية) وعلوم الاحياء. ويركز على الظواهر النانومترية الحجم في علم الأحياء ،و الموادالمصنعة عن طريق المحاكاة الاحيائية Biomimicry (محاكاة الطبيعة). وهو يركز على البحوث العلمية الأساسية لتطوير العلوم النانوية والتكنولوجيا النانوية فضلا عن علم الأحياء والطب.
يشمل علم الأحياء النانوي خواص المواد وتطبيقاتها الميكانيكية (مثل تشوه، الالتصاق، وفشل)، والكهربائية / الإلكترونية (مثل التحفيز الكهربائية، المكثفات، تخزين الطاقة / البطاريات)، والبصرية (مثل الاستيعاب، والتألق، والكيمياء الضوئية، والحرارية، والبيولوجية (مثل خلايا كيف تتفاعل مع المواد متناهية الصغر، الجزيئية العيوب / عيوب, التحس الاحيائي)، والعلوم الدقيقة للمرض (مثل الامراض الوراثية، والسرطان، وفشل الأجهزة أو الأنسجة)، فضلا عن الحوسبة (مثل حوسبة الدنا).
هذا المجال تعتمد على مجموعة متنوعة من طرائق البحث، بما فيها الأدوات التجريبية (مثل التصوير والوصف عبر Atomic force microscope مجهر القوة الذرية / ملاقيط البصرية وغيرها، وحيود الأشعة السينية، من خلال التوليف الذاتي والتجمع وإعادة الاتحاد لحمض النووي(تقنيات الهندسة الوراثية)...الخ), مثل الميكانيكا الاحصائية ،ميكانيكا النانوية، وما إلى ذلك)، وكذلك النهج الحسابية (محاكاة من أسفل إلى أعلى المتعددة bottom-up multi-scale simulation وحاسوب عملاق)

هندسة نانوية
الهندسة النانوية (بالإنجليزية: Nanoengineering) هو مصطلح مزاولة الهندسة في المقاييس النانومترية.و يستند الاسم إلى النانومتر، الذي هو وحدة قياس ما يعادل واحد من المليار من المتر. الهندسة النانوية ترتبط ارتباطا وثيقا بتقنية النانو. أول برنامج الهندسة النانوية في العالم وقد بدأ في جامعة تورونتو في العلوم الهندسية البرنامج بوصفه واحدا من خيارات للدراسة في السنوات الأخيرة. في عام 2003، بدأ معهد لوند للتكنولوجيا في برنامج الهندسة النانوية. في عام 2005، أنشأت جامعة واترلو برنامج فريد من نوعه الذي يوفر درجة كاملة في هندسة تقنية النانو.و جامعة كاليفورنيا في سان دييغو ثم بعد ذلك بفترة قصيرة في عام 2007 مع قسم خاص لالهندسة النانوية

قفص نانوي...
تشير الأقفاص النانوية غير العضوية (بالإنجليزية: Nanocage) إلى جسيمات الذهب النانوية المسامية الجوفاء والمرتبة في أحجامٍ تتراوح من 10 إلى 150 نانومتراً. ويتم إنتاج مثل تلك الجسيمات بواسطة تفاعل جسيمات الفضة النانوية مع حمض كلوروذهبيك (بالإنجليزية: chloroauric acid)(4 Cl A H) في الماء المغلي. حيث أنه في حين امتصاص الجزيئات النانوية الذهبية للضوء في مطياف الضوء المرئي (عند 45 نانومتراً تقريباً)، تمتص الأقفاص النانوية الذهبية الضوء حينئذٍ في المستويات القريبة من الاشعة تحت الحمراء (بالإنجليزية: near-infrared)، حيث تمتص هناك الأنسجة الحيوية الكم الأقل من الضوء. ونتيجة أنها أيضاً متوافقةً ضوئياً، تمثل الأقفاص النانوية الذهبية مجالاً واعداً على سبيل أنها تمثل مادة تباينٍ في مجال التصوير الطبقي للتماسك البصري [[إنج|optical coherence tomography}}، والذي يستخدم التشتت الضوئي بطريقةٍ مشابهةٍ للموجات فوق الصوتية صورٍ حيويةٍ (في- الحيوية) للأنسجةٍ ذات دقة الوضوح التي تقارب الميكرومترات القليلة. وتكون مادة التباين مطلوبةً لو أن لهذا الأسلوب القدرة على تصوير الأورام السرطانية في مرحلةٍ مبكرةٍ والتي تُعَدُ مرحلة القابلية للعلاج. هذا وتمتص الأقفاص النانوية الذهبية الضوء ثم تسخن بعد ذلك، مما يؤدي إلأى أنها تقتل الخلايا السرطانينة المحيطة. كما وظفت مجموعة Xia، العاملة بجامعة واشنطن، والتي تمثل المخترع الأصلي للأقفاص النانوية، الأقفاص النانوية ذات الأجسام المضادة للسرطانات، ومن ثم استطاعوا ربط الأقفاص النانوية الذهبية بالخلايا السرطانية بصورةٍ خاصةٍ.

انتقادات وردود لصناعة النانو
تحصل دائما عند كل تطور علمي أو تقني انتقادات وتنتشر المخاوف. كما حصل في الثورة الصناعية الأولى وعند اختراع الكمبيوتر وظهور الهندسة الوراثية وغيرها. تتركز الانتقادات هنا على عنصرين : الأول هو أن النانو جزيئات صغيره جدًا إلى الحد الذي يمكنها من التسلل وراء جهاز المناعة في الجسم البشري، وبإمكانها أيضًا أن تنسل من خلال غشاء خلايا الجلد والرئة، وما هو أكثر إثارة للقلق أن بإمكانها أن تتخطى حاجز دم الدماغ !. في سنة 1997م أظهرت دراسة في جامعة أكسفورد أن نانو جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم الموجودة في المراهم المضادة للشمس أصابت الحمض النووي DNA للجلد بالضرر. كما أظهرت دراسة في شهر مارس الماضي من مركز جونسون للفضاء والتابع لناسا أن نانو أنابيب الكربون هي أكثر ضررًا من غبار الكوارتز الذي يسبب السيليكوسيس وهو مرض مميت يحصل في أماكن العمل. الثاني من المخاوف هي أن يصبح النانو بوت ذاتي التكاثر, أي: يشبه التكاثر الموجود في الحياة الطبيعية فيمكنه أن يتكاثر بلا حدود ويسيطر على كل شيء في الكره الأرضية. وقد بدأت منظمات البيئة والصحة العالمية تنظم المؤتمرات لبحث هذه المخاطر بالذات. وعقد اجتماع في بروكسل في شهر يونيو من عام 2008 برئاسة الأمير تشارلز، وهو أول اجتماعٍ عالميٍّ ينظم لهذا الهدف، كما أصدرت منظمة غرين بيس مؤخرًا بيانا تشير فيه إلى أنها لن تدعو إلى حظر على أبحاث النانو. ومهما كان، فالإنسان على أبواب مرحلةٍ جديدةٍ تختلف نوعياً من جميع النواحي عما سبقها جديدة بايجابياتها وكبيرة بسلبياتها وكما يقول معظم العلماء: " لا يمكن لأي كان الوقوف في وجه هذا التطور الكبير، فلنحاول تقليص السلبيات ".
النانو غدا**
مواد نانو: انابيب كاربونية نانو، مواد خفيفة يمكن ان تحدث ثورة في تصميم السيارات بسبب قوتها وقدرتها على توصيل الكهرباء والحرارة.
نانو روبوت: المرحلة المقبلة في عمليات التصغير يمكن ان تؤدي إلى تصنيع محركات أو روبوتات ميكروسكوبية للمساعدة في دراسة الخلايا والنظم البيولوجية، بالإضافة إلى الألياف.
عربات ميكرو: عربات متناهية في الصغر يمكن تطويرها لأبحاث الفضاء العميق، والمدارات والمناخ أو استكشاف الأسطح المتحركة.
مجسات نانو: مجسات متناهية في الصغر ولاسلكية وسريعة وفي غاية الحساسية، يمكن وضعها مع المجسات الالكترونية والكيميائية أو البصرية لاستخدامها في المهام العلمية، ولاسيما في التحليل الفوري وعمليات الروبوت.
يمكن إدماج تقنية النانو في شبكات بشرية مثل أجهزة الرعاية وشبكات المراقبة البيئية.
إدارة الأوضاع الصحية لرواد الفضاء: يمكن لرواد الفضاء في رحلات طويلة استخدام تقنية النانو لمواجهة الأوضاع المناخية ذات الإشعاعات المرتفعة وتصنيع أجهزة رقابة طبية ومعدات للعلاج، والمساعدة في خفض أو التغلب على الضغوط والتوتر الناشئ عن رحلات الفضاء الطويلة. ويمكن تحقيق ذلك عن طريقتين. الاولى هي تصنيع المواد النانو التي يمكن استخدامها للتغلب على اختراق الأشعة الكونية للسفن. والطريقة الأخرى هي المجسات النانو لتحديد مستويات الأشعة.
أوضح سكوت مايز رئيس معهد فورسايت في بالو التو بولاية كاليفورنيا «اعتقد انه على المدى القصير سنشاهد زيادة تدريجية في التقدم». وتجدر الإشارة إلى ان هذا المعهد هيئة لا تسعى للربح هدفه تعليم الرأي العام بخصوص نتائج التقدم في تقنيات النانو. واضاف مايز لا تتوقعوا قفزات هائلة في تقنية النانو في الوقت الراهن، بل زيادات تدريجية ـ التي بدأت تظهر بالفعل في مجالات المجسات، بل والمنتجات التجارية من مستحضرات التجميل إلى المعدات الرياضية. وذكر ان معهد فورسايت يفحص في الوقت الراهن كيف يمكن لتقنية النانو مواجهة مجموعة من التحديات التي تواجه البشرية اليوم. ومن بين قائمة أهم 10 موضوعات بالإضافة إلى مواجهة الأمراض المعدية وعلاج السرطان، وتوفير المياه النظيفة للجميع ـ هي توفير رحلات فضائية رخيصة للفضاء. وقال انه من الصعب القول ان تطبيقا معينا أكثر أهمية من التطبيقات الأخرى.
أحلام أنابيب النانو
واحد من الأفكار العظيمة لتطبيق تقنية النانو هو المصعد الفضائي. تخيل كابل مرتبط بالأرض على منصة عائمة في خط الاستواء، وفي الناحية الأخرى معلقة في الفضاء فيما بعد المدار. ويستخدم المصعد الفضائي مصاعد كهربائية تتحرك على الكابل لوضع صواريخ ومحطات فضائية ومعدات في مدار الأرض.
وستتيح أنابيب النانو للمهندسين بناء مصاعد فضائية والتحرك بسرعة في الفضاء. ويمكن لنفس المادة خفض كلفة نقل المعدات عبر المصاعد وتخفيف وزن الأقمار التي تعمل بالطاقة الشمسية ومحطات الفضاء

صناعة النانو التي بدأت فعلا
دخلت صناعة النانو حيز التطبيق في مجموعة من السلع التي تستخدم نانو جزيئات الأكسيد على أنواعه "الألمنيوم والتيتانيوم وغيرها ". خصوصا في مواد التجميل والمراهم المضادة للأشعة. فهذه النانو جزيئات تحجب الأشعة فوق البنفسجية UV كلها ويبقى المرهم في الوقت نفسه شفافا وتستعمل في بعض الألبسة المضادة للتبقع.
وقد تمكن باحثون في جامعة هانج يانج في سيئوول من إدخال نانو الفضة إلى المضادات الحيوية.
وسينزل عملاق الكمبيوتر "هاولت باكارد " قريبا إلى السوق رقاقات يدخل في صنعها نانو اليكترونات قادرة على حفظ المعلومات أكثر بآلاف المرات من الذاكرة الموجودة حاليا. وقد تمكن باحثون في IBM وجامعة كولومبيا وجامعة نيو أورليانز من تملق وجمع جزيئين غير قابلين للاجتماع إلى بلور ثلاثي الأبعاد. وبذلك تم اختراع ماده غير موجودة في الطبيعة " ملغنسيوم مع خصائص مولده للضوء مصنوعة من نانو " و" أوكسيد الحديد محاطا برصاص السيلينايد ". وهذا هو نصف موصل للحرارة قادر على توليد الضوء. وهذه الميزة الخاصة لها استعمالات كثيرة في مجالات الطاقة والبطاريات. وقد أوردت مجلة الايكونوميست مؤخرا أن الكلام بدأ عن مادة جديدة مصنوعة من نانو جزيئات تدعى قسم " Quasam " تضاف إلى البلاستيك والسيراميك والمعادن فتصبح قويه كالفولاذ خفيفة كالعظام وستكون لها استعمالات كثيرة خصوصا في هيكل الطائرات والأجنحة، فهي مضادة للجليد ومقاومة للحرارة حتى 900درجة مئوية
وأنشأت شركة كرافت المتخصصة في الأغذية السنة الماضية اتحاد الأقسام البحوث العلمية لاختراع مشروبات مبرمجة.
ويقول الدكتور اريك دريكسلر " ليس هناك من حدود، استعدوا للرواصف الذين سيبنون كل شيء. من أجهزة التلفزيون إلى شرائح اللحم بواسطة تركيب الذرات ومركباتها واحده واحده كقطع القرميد، بينما سيتجول آخرون في أجسامنا وفي مجارى الدم محطمين كل جسم غريب أو مرض عضال، وسيقومون مقام الإنزيمات والمضادات الحيوية الموجودة في أجسامنا. وسيكون بإمكاننا إطلاق جيش من الرواصف غير المرئية لتتجول في بيتنا على السجاد والرفوف والأوعية محوله الوسخ والغبار إلى ذرات يمكن إعادة تركيبها إلى محارم وصابون وأي شيء آخر بحاجه إليه ".
وقد أحدث برنامج في الولايات المتحدة باسم مبادرة تقانة نانوية أمريكية لتنسيق الجهود المتعددة في هذا الحقل العلمي الجديد

تطبيقات النانو تقني
يمكن من خلال تقنية النانو تقني صنع سفينة فضائية في حجم الذرة يمكنها الإبحار في جسد الإنسان لإجراء عملية جراحية والخروج من دون جراحة. كما تمكن من صنع سيارة في حجم الحشرة وطائرة في حجم البعوضة وزجاج طارد للأتربة وغير موصل للحرارة وأيضا صناعة الأقمشة التي لا يخترقها الماء بالرغم من سهولة خروج العرق منها. و قد ورد في بعض البرامج التسجيلية أنه يمكن صناعة خلايا أقوى 200 مرة من خلايا الدم ويمكن من خلالها حقن جسم الإنسان بـ 10% من دمه بهذه الخلايا فتمكنه من العدو لمدة 15 دقيقة بدون تنفس !!..

تاريخ تقنية النانو
كشفت أبحاث ماريان ريبولد وزملائها في جامعة درسدن الألمانية الغطاء عن سر السيف الدمشقي المشهور بقدرته الكبيرة على القطع ومتانته المذهلة ومرونته الكبيرة، فقد تبين لها أنه مصنوع من مواد مركبة بمقياس النانومتر، فأنابيب الكربون النانوية التي تعتبر من أقوى المواد المعروفة وذات المرونة ومقاومة الشد المرتفعة، أحاطت بالأسلاك النانوية من السمنتيت (Fe3C) وهو مركب قاس وقصف.
منذ آلاف السنين قصد البشر استخدام تقنية النانو. فعلى سبيل المثال أستخدم في صناعة الصلب والمطاط. كلها تمت اعتمادا على خصائص مجموعات ذرية نانوميترية في تشكيلات عشوائية.وتتميز عن الكيمياء في أنها لا تعتمد على الخواص الفردية للجزيئات.. الأولى إلى بعض المفاهيم المميزة في النانو تقنية(تسبيق لكن استخدام هذا الاسم) في عام 1867 كاتب جيمس ماكسويل عندما اقترحت فكرة تجربة صغيرة كيان يعرف ماكسويل للشيطان من معالجة الجزيئات الفردية. في عام 1920 أدخل ارفنغ لانجميور وكاثرين بلودغيت مفهوم نظام monolayer أي طبقة ذرية واحدة أو طبقة مادة يبلغ سمكها مقاييس الذرة. وحصل لانجميور على جائزة نوبل في الكيمياء لعمله.

تحديات تواجه النانو
عودة إلى موضوع الشرائح الصغرية، قد يكون من المناسب أن نذكر القانونين التجريبين الذين وضعهما جوردون مور رئيس شركة إنتل العالمية ليصف بهما التغير المذهل في إلكترونيات الدوائر المتكاملة.
فقانون مور الأول ينص على أن المساحة اللازمة لوضع الترانزيستور في شريحة يتضاءل بحوالي النصف كل 18 شهرا. هذا يعني أن المساحة التي كانت تتسع لترانزستور واحد فقط قبل 15 سنة يمكنها أن تحمل حوالي 1’000 ترانزستور في أيامنا هذه، ويمكن توضيح القانون بالنظر إلى الرسم البياني التالي :
قانون مور الثاني يحمل أخبارا قد تكون غير مشجعة ؛ كنتيجة طبيعية للأول فهو يتنبأ بأن كلفة بناء خطوط تصنيع الشرائح تتزايد بمقدار الضعف كل 36 شهرا.
إن مصنعي الشرائح قلقون بشأن ما سيحدث عندما تبدأ مصانعهم بتصنيع شرائح تحمل خصائصاً نانوية. ليس بسبب ازدياد التكلفة الهائل فحسب، بل لأن خصائص المادة على مقياس النانو تتغير مع الحجم، ولا يوجد هناك سبب محدد يجعلنا نصدق أن الشرائح ستعمل كما هو مطلوب منها، إلا إذا تم اعتماد طرق جديدة ثورية لتصميم الشرائح المتكاملة. في العام 2010 سوف تصبح جميع المبادئ الأساسية في صناعة الشرائح قابلة للتغيير وإعادة النظر فيها بمجرد أن نبدأ بالانتقال إلى الشرائح النانوية منذ أن وضع مور قانونيه التجريبيين، إن إعادة تصميم وصناعة الشرائح لن تحتاج إلى التطوير فحسب ؛ بل ستحتاج إلى ثورة تتغير معها المفاهيم والتطلعات. هذه المعضلات استرعت انتباه عدد من كبرى الشركات وجعلتهم يبدؤون بإعادة حساباتهم وتسابقهم لحجز موقع استراتيجي في مستقبل شرائح النانو.

ضآلة متناهية
لنتخيل شيئا في متناول أيدينا على سبيل المثال مكعب من الذهب طول ضلعه متر واحد ولنقطعه بأداة ما طولا وعرضا وارتفاعا سيكون لدينا ثمانية مكعبات طول ضلع الواحد منها 50 سنتيمترا، وبمقارنة هذه المكعبات بالمكعب الأصلي نجد أنها ستحمل جميع خصائصه كاللون الأصفر اللامع والنعومة وجودة التوصيل ودرجة الانصهار وغيرها من الخصائص ماعدا القيمة النقدية بالطبع، ثم سنقوم بقطع واحد من هذه المكعبات إلى ثمانية مكعبات أخرى، وسيصبح طول ضلع الواحد منها 25 سنتيمترا وستحمل نفس الخصائص بالطبع، وسنقوم بتكرار هذه العملية عدة مرات وسيصغر المقياس في كل مرة من السنتيمتر إلى المليمتر وصولا إلى الميكرومتر. وبالاستعانة بمكبر مجهري وأداة قطع دقيقة سنجد أن الخواص ستبقى كما هي عليه وهذا واقع مجرب في الحياة العملية, فخصائص المادة على مقياس الميكرومتر فأكبر لا تعتمد على الحجم.

النانو تقني
أنابيب النانو الكربونية
لقد كان التطور التقني الهائل هو السمة الفريدة في القرن العشرين الذي ودعناه قبل بضع سنوات، وقد أجمع الخبراء على أن أهم تطور تقني في النصف الأخير من القرن الحالي هو اختراع إلكترونيات السيليكون أو الترانزيستور والمعامل الإلكتروني، فقد أدى تطويرها إلى ظهور ما يسمى بالشرائح الصغرية والتي أدت إلى ثورة تقنية في جميع المجالات مثل الاتصالات والحاسوب والطب وغيرها. فحتى عام 1950 لم يوجد سوى التلفاز الأبيض والأسود، وكانت هناك فقط عشرة حواسيب في العالم أجمع. ولم تكن هناك هواتف نقالة أو ساعات رقمية أو الإنترنت، كل هذه الاختراعات يعود الفضل فيها إلى الشرائح الصغرية والتي أدى ازدياد الطلب عليها إلى انخفاض أسعارها بشكل سهل دخولها في تصنيع جميع الإلكترونيات الاستهلاكية التي تحيط بنا اليوم. وخلال السنوات القليلة الفائتة، برز إلى الأضواء مصطلح جديد ألقى بثقله على العالم وأصبح محط الاهتمام بشكل كبير، هذا المصطلح هو "تقنية النانو".
هذه التقنية الواعدة تبشر بقفزة هائلة في جميع فروع العلوم والهندسة، ويرى المتفائلون أنها ستلقي بظلالها على كافة مجالات الطب الحديث والاقتصاد العالمي والعلاقات الدولية وحتى الحياة اليومية للفرد العادي فهي وبكل بساطة ستمكننا من صنع أي شيء نتخيله وذلك عن طريق صف جزيئات المادة إلى جانب بعضها البعض بشكل لا نتخيله وبأقل كلفة ممكنة، فلنتخيل حواسيباً خارقة الأداء يمكن وضعها على رؤوس الأقلام والدبابيس، ولنتخيل أسطولا من روبوتات النانو الطبية والتي يمكن لنا حقنها في الدم أو ابتلاعها لتعالج الجلطات الدموية والأورام والأمراض المستعصية.
والنانو هي مجال العلوم التطبيقية والتقنية تغطي مجموعة واسعة من المواضيع. توحيد الموضوع الرئيسي هو السيطرة على أي أمر من حجم أصغر من الميكروميتر، كذلك تصنيع الأجهزة نفسه على طول هذا الجدول. وهو ميدان متعدد الاختصاصات العالية، مستفيدا من المجالات مثل علم صمغي الجهاز مدد الفيزياء والكيمياء. هناك الكثير من التكهنات حول ما جديد العلم والتقنية قد تنتج عن هذه الخطوط البحثية. فالبعض يرى النانو تسويق مصطلح يصف موجودة من قبل الخطوط البحوث التطبيقية إلى اللجنة الفرعية حجم ميكرون واسع. رغم بساطة ما لهذا التعريف، النانو عليا تضم مختلف مجالات التحقيق. النانو يتخلل مجالات عديدة، بما فيها صمغي العلوم والكيمياء والبيولوجيا والفيزياء التطبيقية. فانه يمكن أن يعتبر امتدادا للعلوم في القائمة، تقدر إما إعادة صياغة العلوم القائمة باستخدام أحدث وأكثر الوسائل عصرية. فهناك نهجين رئيسيين تستخدم تقنية النانو : فهو "القاعدة" التي هي مواد وأدوات البناء من الجزيئات التي تجمع بينها عناصر كيميائية تستخدم مبادئ الاعتراف الجزيئي ؛ الآخر "من القمة إلى القاعدة" التي تعارض هي نانو مبنى أكبر من الكيانات دون المستوى الذري. زخم النانو نابعة من اهتمام جديد صمغي العلوم إضافة جيل جديد من الأدوات التحليلية مثل مجهر القوة الذرية (ساحة) ومسح حفر نفق المجهر (آلية المتابعة. العمليات المشتركة والمكررة مثل شعاع الإلكترون والطباعة الحجرية هاتين الأداتين في التلاعب المتعمد، نانوستروستوريس وهذا بدوره أدى إلى رصد ظواهر جديدة. النانو أيضا مظله وصف التطورات التقنية الناشئة المرتبطة الفرعية المجهري الأبعاد. على الرغم من الوعد العظيم التقنيات المتناهية الدقة عديدة مثل حجم النقاط والنانومتريه، حقيقي الطلبات التي خرجت من المختبر إلى السوق والتي تستخدم أساسا مزايا صمغي نانوبارتيكليس في معظم شكل مثل سمرة الشمس المستحضر ومستحضرات التجميل والطلاءات الواقية وصمة المقاومة الملابس. يعتقد العلماء ان تقنية النانو ستحل مجموعة من التحديات التي تواجه البشرية كالأمراض وتوفير المياه النظيفة للجميع فضلا عن رحلات فضائية رخيصة لا تؤثر فيها الإشعاعات
إن أصل كلمة "النانو" مشتق من الكلمة الاغريقية "نانوس " وهي كلمة إغريقية تعني القزم ويقصد بها، كل شيئ صغير وهنا تعني تقنية المواد المتناهية في الصغر أو التكنولوجيا المجهرية الدقيقة أوتكنولوجيا المنمنمات. وعلم النانو هو دراسة المبادئ الأساسية للجزيئات والمركبات التي لا يتجاوز قياسه الـ 100 نانو متر، فالنانو هو أدق وحدة قياس مترية معروفة حتى الآن ، ويبلغ طوله واحد من بليون من المتر أي ما يعادل عشرة أضعاف وحدة القياس الذري المعروفة بالأنغستروم ، ويعرَّف النانومتر بأنه جزء من البليون من المتر، وجزء من الالف من الميكرومتر. ولتقريب هذا التعريف إلى الواقع فان قطر شعرة الرأس يساوي تقريبا ٧٥٠٠٠ نانومتر، كما ان حجم خلية الدم الحمراء يصل إلى ٢٠٠٠ نانومتر، و يعتبر عالم النانو الحد الفاصل بين عالم الذرات والجزيئات وبين عالم الماكرو.
لنتعرف على تقنية النانو
في يوم من الأيام ،، قررت مجموعة من الناس إقامة حفلة تكريماً لعالم فيزيائي أمريكي يعرف بالبروفسورريتشارد فاينمان،، وكان ذلك في 1959م في شهر ديسمبر،، هذه المجموعة عرفت بالجمعية الأمريكية للفيزياء ....
وفي خلال هذا الاحتفال قام البروفسور فاينمان بإلقاء محاضرة نادرة وغريبة بعنوان (هنالك الكثير من المساحات والغرف الكبيرة بالقاع!)..
كانت هذه المحاضرة هي بداية ثورة حصلت في عصرنا الحالي ،، القرن الحادي والعشرين