خادم الحرمين الشريفين وريادة عالمية في الاهتمام بالنانو

وصف العالم البريطاني البروفيسور نضال هلال خادم الحرمين الشريفين الملك عبدالله بن عبدالعزيز آل سعود بانه أول رئيس دولة في العالم يولي أهمية بالغة بعلم تقنية النانو وتطبيقاتها في تحلية المياه خدمة للإنسانية جمعاء.
وقال في مقدمة كتابه الذي صدر عن دار السيفير لنشر الكتب العلمية الراقية باللغة الانجليزية تحت عنوان الفحص المجهري بقوة الطاقة الذرية للعمليات الهندسية وتطبيقها في التصنيع للتطوير وتحسين المنتجات الصناعية ان اهتمام الملك عبدالله بن عبدالعزيز بهذا العلم هو تقدير منه للعلم والعلماء ولرؤيته الثاقبة في الاستفادة من التطبيقات الحديثة في العالم من أجل الوصول بالمملكة العربية السعودية إلى مصاف الدول الأكثر تقدما في استخدامات تقنية النانو في مجالات التنمية.
وأضاف أن خادم الحرمين الشريفين خصص ميزانية لدعم البحوث العلمية ، وخاصة المتعلقة بتقنية النانو في مجال تحلية المياه مبينا ان تطبيقات تقنية النانو في مجال المياه سيساعد ويشجع الباحثين لحل أزمة المياه التي تواجه العالم عربيا ودوليا.
وحذر العالم نضال هلال من المخاطر والمشكلات التي ستواجه البشرية جمعاء من قلة توفر المياه النظيفة الصالحة للشرب.
وأكد ان سكان العالم ينمو بنسبة 80 مليون نسمة كل عام ومن المتوقع ان يصل إلى 9 بلايين خلال 30 عاما القادمة وهناك 140 دولة من أصل 195 دولة في العالم تعتمد على تقنية تحلية مياه البحر كمصدر لمياه الشرب لسد حاجتها مشيرا إلى أن فكرة استخدام الأغشية المصنعة بتقنية النانو في تحلية ومعالجة الماء لها أهمية كبرى في حل أزمة المياه في العالم لأنها تنتج مياه أكثر بطاقة اقل بكثير مما تستخدمه محطات التحلية الحرارية التقليدية.
وكان العالم البريطاني في علم النانو البروفيسور نضال هلال الحائز على عدة جوائز عالمية والخبير الدولي في مجال تطبيقات النانو في الهندسة الصناعية وتقنية الأغشية وتطبيقاتها في تحلية ومعالجة المياه ورئيس مركز تكنولوجيا المياه النظيفة في جامعة نوتينجهام البريطانية قد زار مؤخرا مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية واجتمع مع الأمير الدكتور تركي بن سعود بن محمد نائب رئيس مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية ، كما اجتمع مع سمو الأمير بدر بن سعود بن سعد آل سعود المهتم بصناعة الأغشية بتقنية النانو المبتكرة في مجال تحلية وتنقية المياه وبحث معهما عدداً من الموضوعات المتعلقة بإمكانية تطبيق النانو في استخدامات تحلية المياه في المملكة العربية السعودية.
وقال ان هناك فرصاً واعدة في تطبيقات صناعات أغشية النانو في دول العالم والسعودية بشكل خاص لحداثتها ولدورها المهم في المجالات المختلفة وعلى وجه الخصوص تحلية وتنقية المياه.
وبين ان زيارته للمملكة أسفرت عن تعاون مع الباحث الدكتورة الشريفة زهرة إدريس بن علي لتطوير نظام متميز ومتكامل لمعالجة المياه الملوثة الناتجة عن بقايا المخلفات العضوية لأحواض الإستزراع المائي للحصول على ماء نقي يحتوى على نسبة عالية من الأوكسجين يعاد استخدامه مرة أخرى في هذه الأحواض المكثفة بدلا عن معالجته وضخه إلى مياه البحر وحماية للبيئة البحرية.
وشدد نضال هلال على ان هذا التصميم المبتكر يمكن من توفير الطاقة بالإضافة إلى إنتاج محصول غذائي مثل السمك والروبيان ذو جودة عالية وبكمية أكثر ومحصول اخر من مخلفات عضوية ذات قيمة يمكن استغلالها في العديد من الاستخدامات المفيدة وله تطبيقات في عدة دول تعاني من تلوث المياه أو عدم توفر مساحات ومياه كافية للاستزراع المائي.
ولفت إلى أن هذا التعاون أثمر أيضا عن تصميم نظام صناعي متكامل يستخدم أغشية النانو في تنقية المياه الملوثة من المخلفات البترولية والمعدنية لإنتاج ماء نقي بالإضافة إلى منتج أخر له قيمة حرارية عالية يمكن استخدامه كوقود لحل مشكلة استخراج النفط من ألآبار حماية للبيئة.
وأشار إلى أن التعاون مع الباحثة زهرة إدريس بن علي أثمر على الاتفاق لتطوير أغشية مصنعة بتقنية النانو خاصة لعلماء من الصين الرواد في أبحاث وتطبيق العلاج البيولوجي الحيوي بالخلايا الجذعية للأمراض السرطانية والفيروسية وعلاج أمراض الشيخوخة.
وبين العالم البريطاني ان هناك محادثات أيضا لعقد إاتفاق آخر لتصنيع الآت من تصاميمهم في المملكة لوضع الأغشية المبتكرة بتقنية النانو مع عالم الماني في شركة المانية رائدة في تصنيع 60 خط انتاجي لمعدات وأجهزة الية وستستخدم هذة الألآت في عدة مجالات للفصل والترشيح منها تحلية وتقنية المياه.
من جهته أكد سمو الأمير بدر أل سعود المهتم بتقنية النانو على أهمية العمل من اجل الاستفادة من هذه التصاميم ومن تطبيقات النانو في المجالات التي تخدم الصناعة والتنمية في المملكة العربية السعودية.
وقال ان خادم الحرمين الشريفين حريص كل الحرص من اجل الاستفادة من علم تقنية النانو في الوصول بهذه البلاد التي شرفها الله بخدمة الحرمين الشريفين إلى العالم الأول من حيث المكانة والعلم والتفوق.
الجدير بالذكر ان كتاب الفحص المجهري بقوة الطاقة الذرية تضمن رؤية خادم الحرمين الشريفين الملك عبدالله بن عبدالعزيز الثاقبة ودعوته إلى الاستفادة من تطبيقات علم النانو في مجالات التنمية التي تشهدها المملكة إلى جانب النهج العلمي والعملي الدقيق على المستوى الذري والجزئيي والانتقال إلى الصناعة.
وقد أدرك خادم الحرمين الشريفين حفظه الله برؤيته اهمية تقنية النانو Nanotechnology على المدى القريب والبعيد..
وعمل جاهدا على للاستفادة من هذه التقنية وتسخيرها لخدمة المملكة.
واسهم حفظه الله بتبرع شخصي في جامعات المملكة يخصص فقط لابحاث النانو وتقنياتها.
وصدرت الموافقة السامية من خادم الحرمين الشريفين على انشاء مراكز مخصصة فقط لتقنية النانو.
وقد قامت مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية بتوقيع اتفاقية مع IBM لانشاء مركز دولي لابحاث النانو واستخداماتها في تحلية المياه والطاقة.
ويحتوي الكتاب على 11 فصلا عن احدث الابتكارات العلمية للبروفيسور نضال هلال وهي تطوير خصائص سطوح أغشية النانو وكيفية تطبيقاتها في تحلية ومعالجة المياه الملوثة وتطوير وابتكار أنواع جديدة من الفلاتر التي تسمى الأغشية المطبوعة نوويا وتطوير أغشية بخصائص فريدة لمقاومة التلوث البيئ إضافة إلى إبتكارات مطبقة ومنتشرة عالميا ومنها تطوير اصغر جهاز عالمي لقياس اللزوجة على مستوى النانو وتطوير اصغر جهاز في العالم لقياس القوى الأيونية بين الترسبات وأغشية النانو وتطوير اصغر مجس بيولوجي لمقياس القوى الذرية الذي له عدة تطبيقات طبية.
ما هو النانوتكنولوجي.. Nanotechnology ؟
النانوتكنولوجي: إنّ التعريف الأكثر شيوعا للنانوتكنولوجي هو التحكم والدراسة والقياس على أبعاد أقل من 100 نانوميتر مع العلم أنّ المليمتر الواحد يحتوي على مليون نانومتر وهذا يعني أنّ النانومتر وحدة صغيرة فقطر شعرة من شعرات الرأس تساوي عدد 100.000 نانومتر، وقطر جزء من عمود الدخان يساوي 1.000 نانومتر.
. ونانو تعني باليونانية قزم و«نانو تكنولوجي» هو المقياس الذي يستخدمه العلماء عند قياس الذرة والالكترونيات التي تدور حول نواة الذرة وما إلى ذلك.
في عام 1986، وضع عالم الرياضيات الأميركي أريك دريكسلر، المؤسّس الفعلي لهذا العلم، كتاباً اسمه «محرّكات التكوين»، بسّط فيه الأفكار الأساس لعلم «نانو تكنولوجي». وعرض فيه أيضاً المخاطر الكبرى المرافقة له.
لقد تنبّأ العلماء بمستقبل واعد لهذه التقنية، التي بدأت بشكل حقيقي عام 1990، والتي باتت الدول الصناعية تضخ الملايين من الدولارات من أجل تطويرها، وقد وصل تمويل اليابان لدعم بحوث «الناتو تكنولوجي» لهذا العام إلى بليون دولار، أما في الولايات المتحدة فهناك 40000 عالم أميركي لديهم المقدرة على العمل في هذا المجال، وتقدّر الميزانية الأميركية المقدّمة لهذا العلم بتريليون دولار حتى عام 2015.
أصل مصطلح التكنولوجيا النانوية أو النانوتكنولوجي
تم إدخال مصطلح التكنولوجيا النانوية لأول مرة عام 1974 وذلك من قبل الباحث الياباني نوريو تانيغوشي عندما حاول بهذا المصطلح التعبير عن وسائل وسطرق تصنيع وعمليات تشغيل عناصر ميكانيكية وكهربائية بدقة ميكروية عالية. أما البوابة إلى عالم الذرات فقد تم فتحها عام 1982 عن طريق الباحثين السويسريين جيرد بينيغ وهاينريش رورير، حيث قاما بتطوير الميكروسكوب الأكثر دقة من أجل مراقبة الذرات وإمكانية التأثير بها وإزاحتها وبعد إنجازهما المشترك بأربع سنوات 1986 حصلا على جائزة نوبل. في عام 1991 اكتشف الباحث الياباني سوميو ليجيما الأنابيب النانوية المؤلفة فقط من شبكة من الذرات الكربونية وبالقياس تم الحصول على مقاومة شد أعلى من مقاومة شد الفولاذ بعشرة مرات وأكثر قساوة واستقراراً من الماس بمرتين على الأقل. إن الطلب على المنتجات النانوية آخذاً بالازدياد والنمو، ففي عام 2001 بلغ معدل الإنفاق العالمي على المجال النانوي حوالي 54 مليار يورو، هذا وتشير التوقعات بأن هذا المبلغ سوف يتضاعف أربعة مرات حتى عام 2010.
ميزة النانوتكنولوجي: إن ميزة الحجم الصغير يمَكِنْ لتقنية النانوتكنولوجي من الحصول على مدى واسع من الفوائد، فمثلا، الجزيئات الصغيرة جداً غير المرئية تمكننا من إنتاج مواد طلاء شفافة وأفلام ذات نوعية خاصة، كذلك الجزيئات الصغيرة التي لها وزن يمكن أن تستخدم عند تصنيع الأسطح بحيث تستهلك أقل مواد ممكنة تؤدي الغرض نفسه، بينما تستخدم الجزيئات الكروية الكبيرة لتغطّية منطقة سطحيّة واسعة، وبهذا يمكن تغيير الخواص الأصلية للمواد دون التعرض للتركيب الكيميائي.
البناء باستخدام الذرات
هناك ثلاثة مراحل للوصول إلى مواد واجهزة والات مصنعة بالتكنولوجيا النانوية هي:
(1) العلماء عليهم ان يتمكنوا من التأثير والتحكم بكل ذرة من الذرات المكونة للمادة، وهذا يعني تطوير طريقة للامساك بالذرة وتحريكها إلى المكان المطلوب، وفي الحقيقة تمكنت شركة IBM في العام 1990 من كتابة اسم الشركة بواسطة ترتيب 35 ذرة من ذرات عنصر الزينون على سطح بلورة من النيكل واستخدموا علماء شركة IBM في ذلك جهاز الميكروسكوب الذري atomic forcemicroscopy
(2) المرحلة الثانية وهي تطوير ألات نانويةتسمى المجمع assembler، تبرمج مسبقاً لتتحكم في الذرات والجزيئات،وحيث أن مجمع واحد يحتاج إلى الاف السنين ليصنع مادة من نوع واحد من الذرات لذلك فإن المطلوب هو ملايين من هذه المجمعات تعمل مع بعضها البعض لتصنع جهاز أو ألة أو مادة.
(3) ليتمكن العلماء من تطوير ملايين المجمعات فإن أجهزة نانوية تسمى المستنسخات replicators تكون مبرمجة لتبني هذه المجمعات.
نستنتج مما سبق أن التكنولجيا النانوية تحتاج إلى بلايين من المستنسخات لبناء البلايين من المجمعات وهذه لن يزيد حجمها عن مكعب بحجم 1 ميليمتر مكعب والتي بدورها تتحكم في الذرات.
هذا كله لن يرى بالعين المجردة وهذا يعني أن أيدي عاملة من نوع جديد بانتظارنا!
بعض تطبيقات التكنولوجيا النانوية
(1) تمكن علماء ألمانيون من اكتشاف وسيلة نانوية جديدة بغية حفظ المخطوطات القديمة وحمايتها من التلف وتأثير العوامل الخارجية.
(2) في عالم الميكانيك الهندسي حقق الباحثون نتائج مذهلة في مجال السيطرة على عمليات الاهتراء والصدأ والتآكل الميكانيكي والكيميائي، وكذلك في مجال التغلب على الاحتكاك الميكانيكي حيث أنه سيتم الاستغناء عن مواد التزييت والتشحيم، وهذا ما يساعد على إطالة عمر الآلة وزيادة كفاءتها.
(3) في مجال صناعة السيارات تم استخدام طرق ومواد نانوية جديدة في مجالات الطلاء والتغليف والعزل والمساهمة في تخفيف وزن السيارات وزيادة صلادتها وبالتالي تخفيض مصروفها من الوقود. وهناك العديد من الأبحاث في مجال تطوير وتصنيع عجلات السيارات والتي ستكون لها خاصية التلاؤم الأتوماتيكي مع ظروف الطقس وطبيعة الأرض والعوامل الخارجية الأخرى.
(4) تمكن الباحثون الألمان من تخزين المعلومات في ذرات قليلة وقراءتها، وإذا ما استمر النجاح في هذا الاتجاه فإنه سيصبح قريباً من الممكن تخزين كل ما تم إنتاجه من الأدب العالمي على رقاقة بحجم الطابع البريدي. (5) لقد فتحت التكنولوجيا النانوية آفاقاً جديدة في المجال الطبي والجراحي، هناك دراسات عديدة من أجل تطوير روبوتات نانوية والتي يمكن إرسالها إلى الجسد للتعرف على الخلايا المريضة وترميمها وكذلك للتعرف على محرضات الأمراض ومعالجة الأمراض المستعصية والأورام الخبيثة.