حينما نريد ان نتعرف على النانو تكنولوجي من خلال تعريفات العلماء له، نجد هناك تعددا وتنوعا في هذه التعريفات تنطلق من منطلقات واحدة هي أساس النانو لتصل إلى تعبيرات متنوعة، ولما كان هذا العلم الجديد الذي لم يتجاوز عمره ربع قرن فقط مجهولا من الكثيرين، لذا كان لنا بدءا أن نستعرض بعض هذه التعريفات لاستخدام معنى ومدلول هذا المصطلح.

يقول اريك دريكسلر مؤسس التقنية النانوية في كتابه محركات التكوين - الصادر عام 1986 عن النانو تكنولوجي - إن هذه التقنيـة تـدور حول محور واحد وهو أن كل شيء في هذا الكون يتكون من مجموعة جزيئات تتراصف لتكون أشكالا مختلفة، فإذا استطعنا إعادة تشكيل جزيئات الأشياء بشكل مختلف عما هي عليه في الأصل، وحسب مواصفات فيزيائية معروفة علميا، فإننا سنتمكن من إنتاج أشكال أخرى أخف وأقوى وأحسن وأطول عمرا.

إن هذا التعريف ينصرف أساسا إلى الجانب التقني من النانو، ولكنه لم يعرف حدود النانو في القياسات التي هي أساس هذا المفهـوم، حيـث أن هـذا المقطع من المصطلح غير المتداول علميا سابقا إذ أن أكثر ما يتعامـل بـه العـلـم وتقنيته هي الميكرو كأصغر قياس للأجسام والالكترونات كأصغر وحدة تدخل التقنية كاملة.

من هنا وجدنا من يركز في تعريفه للمصطلح على حدود النانو حتى انــه يعبر عن هذه التقنية بكلمة الهندسة المجهرية أي الهندسة في حدود المجهر الالكتروني أو النفقي الذي يظهر للعين فيقول عن هذه الهندسة المجهرية أو النانوتكنلوجي - هو فرع جديد من العلم يعمل المهندسون فيه في المجال الذي تقاس فيه الأشياء بأجزاء من الملليمتر، وعند هذا المستوى من الصغر فإن حبة الرمل تشبه حجرا كبيرا، وشعرة الإنسان كحبل غليظ بينما تأخذ الأسس الميكانيكية كالاحتكاك والتآكل والتزييت معاني
غريبة.

على أن هذا التعريف قرب المعنى ولم يشف غليل القاري لأن تشبيه جزء من الملليمتر وشعرة الإنسان وحبة الرمل إنما هي صور ومقاييس منظورة وحسية في حين أن النانو لا يمكن رؤيته حسيا بل ولا يمكن مقارنته بحبة الرمل أو الشعرة فهو أدق وأصغر من ذلك بكثير، وهنا نجد تعريفات أخرى تشخص أكثر هذه الدقة المجهرية للنانو فالعالم ريتشارد فاينمان الحائز على جائزة نوبل كان هو أول من طرح فكرة النانو منذ عام 1959 في محاضرة نظرية له وكان قد تنبأ بإمكانية هذا العلم وكان هو أول من شبه النانو بذرة التراب كصورة حسية قال – إن العلماء سوف يتمكنون يوما من صناعة أدوات بالغة الصغر في حجم ذرات التراب ثم يستخدمونها في صنع معدات أصغر منها - إن النانوتكنلوجي هو أدق من كل هذا فماذا تقول تعريفات اليوم عن حدود هذا النانو؟

يقول تعريف من هذه التعاريف - يشتق مصطلح نانو تكنولوجي من النانومتر، وهو مقياس مقداره واحد من ألف مليون من المتر أي واحد على بليون من المتر، أو واحد من مليون من الملليمتر، ويمثل ذلك واحدا على ثمانين ألف من قطر شعرة واحدة انه المقياس الذي يستخدمه العلماء عند قياس الذرة والالكترونات التي تدور حول نواة الذرة، إن قطر شعرة الرأس العادية تساوي 000.80 نانومتر وفي هذا القياس القواعد العادية للفيزياء والكيمياء لا تنطبقان على المادة، ويبلغ قطر ذرة الهيدروجين وهي اصغر جسيم في الطبيعة 10/1 نانومتر، ويمكن أن يضم الجزيء النموذجي اللازم لتطوير تقنية النانو نحو 100 ذرة ويتراوح قطره بين 1-100 نانومتر وهـو المقياس الأصغر.

إذن المقاييس النانوية تنطلق من مفردة الذرة الواحدة، ولهذا أطلق بعضهم على النانو تكنولوجي مصطلح كيمياء الذرة الواحدة -. وهنا يظهر سؤال؛ إذا كانت الطبيعة وهي أكمل نموذج خلقه الله تعالى قد بنت الأشياء كلها من هذه الذرات فما معنى أن نعيد بناء الأشياء نفسها من هذه الذرات؟ أليس هو إعادة بناء الطبيعة ذاتها؟

ويأتي الجواب من علماء النانو تكنولوجي بأن الطبيعة بنت الأشياء بطريقة معينة هي الأشياء كما نراها بخواصها وألوانها، ولكن إذا عدنا إلى التركيب الذري لهذه الأشياء نجد انه من الممكن أن نعيد تركيب الأشياء بمواصفات غير موجودة في الأشياء إلا متفرقة فإذا عدنا إلى ذرات الأشياء المختلفة وجمعنا بين هذه المتفرقات في أشياء جديدة يمكننا أن نصنع عبر هذه التكنلوجيا أشياء خارقة نوظفها توظيفا جديدا وبمواصفات جديدة وبمعطيات تتجاوز قدرة التصور في الخيال.

يقول دريكسلر موضحا هذه الفكرة إن الكون كله مكون من ذرات وجزيئات، وان لابد من نشوء تكنولوجيا للسيطرة على هذه المكونات الأساس، وإذا عرفنا تركيب المواد يمكن صناعة أي مادة أو أي شيء بواسطة رصف مكوناتها الذرية ورصها الواحدة إلى جانب الأخرى، مثلا المعروف أن الماس مكون من ذرات الفحم وجزيئاته ونظريا يمكن تفكيك الفحم ثم إعادة رص مكوناته الذرية لصناعة الماس. ويعتبر البورسلان مادة مهمة ولكنها هشة وسبب هشاشتها أن الفراغ بين جزيئاتها وهي من الرمل كبير نسبيا مما يقلل من تماسكها يمكن اخذ البورسلان مثل الصحون وتفكيكه إلى مكوناته الذرية الأصغر ثم إعادة رصف هذه المكونات بصورة متماسكة جدا: النتيجة؟ بورسلان أقوى من الحديد ويمكن استعماله في صنع سيارات خفيفة الوزن لا تحتاج إلى كثير من الوقود، كذلك يتشارك البترول مثلا في تركيبه مع الكثير من المواد العضوية فيمكن تركيب البترول انطلاقا من أي نفايات عضوية بعد تفكيكها إلى مكوناتها الذرية ثم إعادة تجميعها لتصنع بترولا.

إن الاحتمالات لا متناهية، يمكن صناعة التيتانيوم - المعدن الأشد صلابة على الأرض - الذي تصنع منه مركبات الفضاء انطلاقا من أي خردة معدنية، انه انقلاب جذري في العلاقة بين الصناعة والمواد الأولية بل ومجمل نظام التبادل الاقتصادي العالمي. يبدو أن الصورة بدأت تتضح أكثر فأكثر ونتساءل مرة أخرى ما هي الوسيلة لعمل الرواصف هذه؟ إن الذرات طبيعية ولكن الرواصف تكنولوجية وصناعة بشرية فكيف نفهم هذه الصورة بين تعامل تقنية بشرية مع طبيعة فيزيائية؟

يقول أحد الذين عرفوا النانو تكنولوجي بأنها صناعة مجهرية – مـن المعروف أن العالم كله يتكون من ذرات وتكمن الفروق في طريقة ترتيبها، فلو تمكن الإنسان من ترتيب الذرات كما يرغب ذرة ذرة فإنه سيحقق تحكما كاملا في تركيب المادة. وتطرح التكنلوجيا المجهرية تجسيدا لوسيلة التحكم هذه بحيث تحقق امكانات للصحة والثروة والقدرات بما يزيد على أي تصورات ماضية راودت عقل الإنسان.

وفعلا كما تقول المعلومات إن اليابان وأوروبا وأمريكا نجحت عبر مهندسيها بصنع تشكيلة متعددة من الروافع والأدوات الدوارة والتروس والأجزاء الميكانيكية الأخرى التي في حجم ذرة الغبار، ويمكـن مـن خــلال تجميعها عمل روبوتات لمهمات خاصة ويمكن وضع عدد منها على رأس دبوس لقد فكر العلماء العرب القدامى بما يسمى تحويل المعادن الحقيرة إلى معادن ثمينة كالذهب، ولما كانت الذرات هي أصغر مكونات المادة التي تدخل في تفاعل كيميائي والإمساك بها وإعادة ترتيبها يحقق ما فكر به العلماء العرب القدامى لكنهم لم يكونوا قد عرفوا الذرة ومركباتها آنذاك ولكن صياغتهم النظرية وافتراضاتهم كانت صحيحة وها هي تتحقق اليوم بفضل النانو تكنولوجي.

وزيادة في الإيضاح فإن النانو الذي هو جزء من مليار من المتر إذا قارناها بالميكرولوجيا التي أنتجت أجهزة الكمبيوتر والترانزستورات وكل المعدات الالكترونية الحالية فإننا سنجد أن تكنولوجيا النانو تصغر الطول بنسبة ألف مرة وتصغر المساحة بنسبة مليون مرة ويعني هذا فيما يعنيه زيادة قدرات الآلات مليون مرة وخفض استهلاكها من القدر نفسه من الطاقة أي يمكنها صناعة اسطوانات مدمجة cd تتسع لمحتويات مليون اسطوانة مدمجة حاليا أي إدخال جميع الموسيقى الموجودة في العالم اليوم في اسطوانة مدمجة واحدة في حجم الجيب.

لقد كان خيال العالم الفيزيائي ريتشارد فينمان خيالا خارقا فعلا بعـد أن فاز بجائزة نوبل عام 1965 لدوره في البحوث الكهرومغناطيسية الكوانتية، لقـد تحدث له خياله عن أن الكائنات الصغيرة جدا كالذرات تسمح بإمكانيات تقنية لا حصر لها حيث كان يعتقد أنه لا يوجد أي قانون فيزيائي يمنع من تكوين مكتبة عالمية في كراس من 35 صفحة فقط تكون بمثابة موسوعة كونية متعددة الاختصاصات والمجالات، فكما أن خلايانا وأنويتها تحمل معلومات لا حصر لها عن خصائصنا وأجسامنا وعقولنا وتصرفاتنا فماذا يمنع أن نقلد هذه الخلايا؟ لماذا لا نتخذ من نموذج النظام البيولوجي مثالا نقتدي به؟ تصوروا كائنا صغيرا يقوم بما يعجز الإنسان عن القيام به؟

لقد سبق الباحث الياباني نوريو تانيغوش إلى استخدام مصطلح النانوتكنلوجي للتعبير عن وسائل وطرق تصنيع وعمليات تشغيل عناصر ميكانيكية وكهربائية بدقة عالية كما أن بداية اقتحام عالم الذرات لصنع الآلات المنمنمة هذه قد كانت عام 1982 من قبل باحثين سويسريين هما جيرد بينيغ وهانريش رورير اللذان قاما بتطوير الميكروسكوب الأكثر دقة والقادر على مراقبة الذرات والذي يمكن من خلاله التأثير عليها وعزلهـا ثـم تركيبها وقد حصل العالمان على جائزة نوبل عام 1968.

ومما يذكر هنا أن العالم المصري احمد زويل حاز على جائزة نوبل لابتكاره كاميرا تستطيع أن تصور تفاعلات الذرة خلال كسر من عشرة من النانو ثانية ويستطيع ابتكاره أن يصور الذرات أثناء تفاعلها فعليا وبالتالي فتح المجال للتدخل والتحكم فيها كل ذلك من خلال النانوتكنلوجي. وهنا يأتينا تعريف آخر للنانو تكنولوجي يقول هو إمكان عام الصنع أو صياغة تكوينات جديدة قد تختلف في الشكل والحجم حسب مواصفات ذرية معقدة، وهذا معناه أن مصطلح النانوتكنلوجي يشير في الأصل إلى نـوع التقنية والإمكان وليس إلى حجم المنتج، أي انه ليس من الضروري أن تكون كل التكوينات الناجمة عن تكنولوجيا النانو تكوينات نانوية متناهية الصغر، وان كانت الأجهزة والأدوات المستخدمة في تجميع هذه التكوينات هي ذاتها تجميعات دقيقة من الذرات تستخدم في التحكم في إعادة ترتيب الذرات والجزيئات التي تؤلف المادة.

إن الإمكانيات المفتوحة للنانو تكنولوجي جعلت ريتشارد سمالي الفائز بجائزة نوبل للكيمياء يخاطب لجنة الولايات المتحدة التابعة لمجلس النواب الأمريكي عن علم النانو تكنولوجي عام 1991 بقوله - سيكون هذا العلم - على الأقل مكافئ التأثيرات المشتركة لعلم الالكترونيات الدقيقة والتصوير الطبي والهندسة بمساعدة الحاسوب وتكوين مركبات اصطناعية متطورة خلال هذا القرن.

وهنا يعاد طرح السؤال الكبير: كيف يمكن لنفس الذرات أن تؤدي في إعادة تركيبها وتجميعها إلى هذه النتائج الكبيرة التي لا تمتلكها وهي في الطبيعة الأصلية للأشياء؟ أليست الذرة هي نفس الذرة الطبيعية وخواصها من خواصها وإعادة التركيب والترتيب ليس إلا نظاما شكليا هندسيا فقط لا غير؟ هنا نجد أن دريكسلر يتحدث عن إعادة ترتيب هذه الذرات في الأشياء وإعطائها إمكانيات شاذة ليست في الطبيعة الأصلية لهذه الأشياء حيث يشير إلى أن المقاييس النانوية المعادة في بناء الأشياء تبدأ من القاعدة للقمة باستخدام الجزيئات بعكس الأجهزة التي تصنع من القمة إلى القاعدة باستخدام التصغير، حيث تركز فئة الأجهزة المصنوعة من القاعدة إلى القمة على التأثير غير العادي للقوى الكمية للبنية الجزيئية، ففي الطبيعة تكون القوى الكمية محصورة داخل الذرات وفي الروابط بينها لكن عند تجمع الجزيئات بطرق جديدة من القاعدة إلى القمة يمكن للقوى الكمية أن تمنحها خواص فيزيائية شاذة، إنها مفيدة جدا ومن أمثلة ذلك القدرات الاستثنائية لتوصيل الكهرباء أو مقاومتها والسعات الكبيرة للتخزين أو نقل الحرارة أو حتى القدرة على التصرف كأشباه الموصلات.

وللتبسيط أكثر فمن المعلوم أن معظم الخصائص الأساسية للمواد والآلات كالتوصيلية والصلابة ودرجة الانصهار تعتمد على الحجم بشكل لا مثيل له في أي مقياس آخر أكبر من النانو، وعلى سبيل المثال السلك أو الموصل النانوي الحجم لا يتبع بالضرورة قانون أوم الذي تربط معادلته التيار والجهد والمقاومة، فهو يعتمد على مبدأ تدفق الالكترونات في السلك كما تتدفق المياه في النهر، فالالكترونات لا تستطيع المرور عبر سلك يبلغ عرضه ذرة واحدة بأن تمر عبره إلكترونا بعد آخر، إن اخذ مقياس الحجم في الاعتبار بالإضافة إلى المباديء الأساسية للكيمياء والفيزياء والكهرباء هو المفتاح إلى فهم علم النانو الواسع.

أن هناك إمكانيات أكبر من ترتيب الذرات هو تشكيل جزيئات غير موجودة في الطبيعة بل ومحاولة التغلب على الانفصال بين الجزيئات العضوية واللاعضوية في الأشياء فمثلا تمكن باحثون من جامعة هانج يانج في سيؤول من إدخال نانو فضة إلى مضادات حيوية ولما كانت الفضة قادرة على قتل 650 جرثومة من دون أن تؤذي الجسم البشري فقد استفيد من هذه الخاصية عضويا، كذلك تمكن باحثون من جامعة Ibm وجامعة كولومبيا وجامعة نيو اورليانز من تملق وجمع جزيئين غير قابلين للاجتماع إلى بلور ثلاثي | الأبعاد وبذلك تم اختراع مادة غير موجودة في الطبيعة ملغنسيوم مع خصائص مولدة للضوء مصنوعة من نانو اوكسيد الحديد محاط برصاص السيلينايد وهذا هو نصف موصل للحرارة قادر على توليد الضوء وهذه الميزة الخاصة لها استعمالات كثيرة في مجال الطاقة والبطاريات.

وهناك عمل لشركة كرافت المتخصصة بالأغذية لاختراع مشروبات مبرمجة فقريبا يمكننا شراء مشروب لا لون له ولا طعم يتضمن نانو جزيئات للون والطعم عندما نضعه في الميكروويف على تردد معين يصبح عندنا عصير ليمون وعلى تردد معين آخر يصبح هو نفسه شراب التفاح وهكذا.

وهنا يصدق قول دريكسلر انه ليس هناك من حدود استعدوا للرواصف الذين سيبنون كل شيء من أجهزة التلفزيون إلى شرائح اللحم بواسطة تركيب الذرات ومركباتها واحدة واحدة كقطع القرميد بينما سيتجول آخرون في أجسامنا وفي مجاري الدم محطمين كل جسم غريب أو مرض عضال وسيقومون مقام الإنزيمات والمضادات الحيوية الموجودة في أجسامنا، سيكون بإمكاننا إطلاق جيش من الرواصف غير المرئية لتتجول في بيتنا على السجاد والرفوف والأوعية محولة الوسخ والغبار إلى ذرات يمكن إعادة تركيبها إلى محارم وصابون وأي شيء آخر نحن بحاجة إليه.