الجمعة 3 فبراير 2023
رئيس مجلس الإدارة
هبة صادق
رئيس التحرير
وليد طوغان

نانـــــو الفراعنــــــة

رباب الشريف: الخيال العلمى حقيقة.. بالنانو

ريشة: عمرو الصاوى
ريشة: عمرو الصاوى

تقنية عِلْم الـ«نانو تكنولوچى» نهضة علمية هائلة نعيشها حاليًا، وتقاس فيه المواد بوحدة «النانوميتر»، وهو جزء من المليون من الملليمتر، ويُستخدَم فى مجالات مختلفة، بينها الطب والصناعة والبناء والترميم والغذاء والطاقة النظيفة.



لعِلْم الـ«نانو تكنولوچى» أصول تاريخية، واهتمت الجامعات المصرية بإدخال تخصُّصات النانو ضمْن كلياتها، ومنها إنشاء كلية النانوتكنولوچى بجامعة القاهرة التى تكلفت 35 مليون جنيه؛ لتتقدم مصر 55 مركزًا فى تقنية ومؤشر جاهزية الحكومة للذكاء الاصطناعى؛ حيث ترتبط مَعامل الكلية بالمنصات العالمية من خلال الحاسوب فائق السرعة لتبادُل المعلومات. 

 

داخل حرم «جامعة القاهرة» بالشيخ زايد، تتصدر «كلية النانوتكنولوجى» المشهد منذ لحظة الدخول من البوابة الرئيسية، حيث التقت «ًصباح الخير» بالدكتورة رباب الشريف، عميد الكلية، التى أخبرتنا أن هذا العلم موجود منذ أيام المصريين القدماء والحضارة الإغريقية، وأن العين لا تستطيع رؤية المواد فى مستوى مقياس النانو، ولا بد من أجهزة حديثة من الميكروسكوبات حتى نرى هذا المقياس الصغير، موضحة أن أصل التسمية مأخوذ من الحضارات القديمة، ففى اللغة الإغريقية القديمة «نانوس» بمعنى القزم، وفى اللغة المصرية القديمة كان يقال «نُون»، المأخوذ منها كلمة «نونة» التى تطلق على المولود الصغير. 

أما العالم الذى لفت الانتباه إلى هذا العلم، فهو الأمريكى «ريتشارد فاينمان»، الحائز على جائزة نوبل فى الفيزياء، موضحة أن جميع المواد يمكننا تحويلها إلى «نانو»، بداية من الكربون «الفحم»، وهو قاطرة لكل العلوم، وسيرسم الخطة الاستراتيجية لكل علم فى المستقبل القريب.. وإلى نص الحوار:

 

 

 

ما معنى «نانو»؟

ـ الـ«نانو» علم موجود منذ أيام المصريين القدماء والحضارة الإغريقية، لكن لم يكن يعرف بهذا الاسم، لأنه لم تكن توجد أجهزة حديثة تكفى لاكتشاف هذا المقياس الصغير جدا، أما معنى «نانو»، فهو إذا قسمنا المتر إلى ألف وحدة، يكون مقدار الوحدة «ملليمتر»، وإذا قسمنا الملليمتر إلى ألف وحدة، تكون الوحدة «ميكروميتر»، وإذا قسمنا الـ «ميكروميتر» إلى ألف وحدة، يتحول إلى «نانوميتر»، إذا «واحد نانوميتر» هو 1 على مليار من المتر، أى وحدة صغيرة جدا، فالنانو هو مقياس مترى. 

هل نراه بالعين المجردة؟ 

ـ العين تستطيع رؤية 10 آلاف نانو ميتر، أما أقل من ذلك فلا تراه العين، ونحتاج إلى أجهزة حديثة من الميكروسكوبات حتى نرى هذا المقياس الصغير، وللتبسيط والتوضيح، سُمك الشعرة الواحدة من رأس الإنسان تعادل 50 ألف نانوميتر، وحجم النانو يعادل تقريبا حجم الذرة نفسها، وبالتالى يكون عملنا على مستوى الذرات وليس الجزيئات. 

وما المقصود بالـ«نانوتكنولوجى»؟ 

ـ هو استخدام هذا الحجم الصغير جدا فى التكنولوجيا الحديثة، بمعنى القدرة على استخدام مواد وتصغيرها لحجم النانو، وتكون لدى تكنولوجيا تستخدم هذه المواد.. واسم «نانو» مأخوذ من اللغة الإغريقية القديمة «نانوس» بمعنى القزم، وفى اللغة المصرية القديمة كان يقال «نُون»، المأخوذ منها كلمة «نونة» التى تطلق على المولود الصغير، فالمصطلح مأخوذ من الحضارات القديمة. 

والذى لفت الانتباه إلى هذا العلم الأمريكى «ريتشارد فاينمان»، الحائز على جائزة نوبل فى الفيزياء، حين قال عام 1959 «إنه توجد أماكن كثيرة فى القاع»، وكان يقصد أننا إذا نزلنا بالمقياس لمستوى صغير جدا بحجم النانو، يمكننا الحصول على مواد لها صفات خارقة، تستخدم فى تكنولوجيا المستقبل. 

كما تحدث «فاينمان» عن ضرورة توجيه العالم لهذا العلم الخطير لأن له آفاق عديدة، ثم بدأ علماء من اليابان عام 1981 فى تحضير نوع من المواد النانومترية، ثم انطلق العالم فى هذا الاتجاه، لمعرفة كيفية الاستفادة من هذا العلم، وبالطبع بعض الدول الكبرى رصدت له مبالغ خيالية. 

إذا.. ما المواد التى يمكننا تحويلها إلى «نانو»؟ 

ـ جميع المواد يمكننا تحويلها إلى «نانو»، بداية من الكربون «الفحم»، فكلنا نعلم أنه يوجد منه نوعان، «الكربون والألماظ» حسب طريقة تكوينه، فلو كانت طريقة عشوائية، يصبح الفحم مثل الموجود فى القلم الرصاص، أما لو تكون تحت طبقات عديدة من الصخور الأرضية فى درجة حرارة عالية وضغط عال، فإنه يصبح «ألماظ»، وهذا راجع إلى التركيب البلورى الخاص به الذى يفرض عليه خواص محددة. 

لكن إذا أخذنا الكربون العشوائى «الفحم»، وقمنا بتصغيره أو تحويله إلى مقياس النانو، تصبح له صفات خارقة، فنحوله إلى «جرافيت»، وهو شبيه بـ«ورقة الكراسة» فى السُمك، إذ يكون أخف من الحديد 6 مرات، وأقوى منه 6 مرات، وإذا حولناه إلى «نانو كربون تيوب» أو «أنابيب كربونية نانوية»، تصبح لها صفات ممتازة، فتكون أخف من الحديد 100 مرة، وأقوى منه 100 مرة، وتستخدم فى عدة مجالات، فى الإنشاءات أو الهندسة، بما يمثل طفرة فى خواص المواد، وهذا هو السر فى علم الـ«نانوتكنولوجى»، الحصول على صفات وخواص خارقة للمواد. 

كيف كانت صورة النانو فى الحضارات القديمة؟ 

ـ إذا نظرت إلى الكنائس، فى «باريس»، ستجد أن زجاج النوافذ كله ملون بطريقة مميزة جدًا، تتأثر بالضوء الساقط عليها من الشمس فيتغير لونها، فتجد الزجاج يتلون بألوان الأحمر أو الأخضر أو الأزرق وفقًا لوقت الضوء الساقط، فاكتشف العلماء أن هذا الزجاج به مواد «نانومترية» من الذهب والفضة، وهى التى تعطى هذا البريق وهذه الألوان مستمرة عبر آلاف السنين. 

وفى الحضارة المصرية القديمة؟ 

الأمر نفسه موجود فيها.. فوجه القناع الشهير لـ «توت عنخ آمون»، مصنوع من الذهب الخالص، المختلف الألوان مثل الأزرق والأحمر، وهذه الألوان من الذهب أيضًا، لكن بخواص الـ«نانوميتر»، فقد اكتشفنا أن قدماء المصريين كانوا يستخدمون علم الـ«نانو ميتر» لكن ليس باسمه المعروف حاليًا. 

وفى الأقصر، ستجد اللونين الأحمر والأزرق موجودين بكثرة فى الآثار، والرسومات على جدران المقابر، وتتمتع بثبات عال، ولم تتأثر بدرجات الحرارة عبر آلاف السنين، فكان من العجيب وصولهم إلى هذه التكنولوجيا. 

والمرجح أن الحضارات تمر بما يسمى «منحنى الحضارات»، بمعنى أن الحضارة المصرية القديمة والحضارات الأخرى كانت فى قمة تحضرها، ثم مرت بمرحلة تراجع، ثم بدأت فى العودة مرة أخرى من خلال العلوم الحديثة.

وما أهم المجالات التطبيقية لهذا العلم؟ 

ـ علم النانو قاطرة لكل العلوم، وسيرسم الخطة الاستراتيجية لها فى المستقبل القريب، لأن تطبيقاته  متعددة، فى الصناعة، الزراعة، التغذية، المناخ، التربة، الطاقة، المياه، والمجالات العسكرية، وحتى فى المجالات اليومية، مثل «مبيضات القهوة» وأطعمة كثيرة، وفى مجال الطب والصيدلة، لدينا فى الكلية نحو 40 طالبًا أنهوا مرحلة التمهيدى ومثلهم يدرسون حاليا، وبدءوا فى تسجيل رسائل الماجستير، فى مجالات عديدة خاصة بالنانو تكنولوجى وطفراته، فكثير من الأمراض المستعصية ما زالت بلا علاج، لكن باستخدام النانو تكنولوجى توجد آمال عريضة لحلها، مثل: السرطان، السكر، الزهايمر.

ففى مجال الامراض السرطانية، لو استخدمنا مواد نانومترية، ستكون لديها القدرة على تحديد الخلايا السرطانية فقط ومواجهتها، من دون أن تضر بالخلايا السليمة، لأن مشكلة «السرطان» عند استخدام العلاج الكيماوى والإشعاعى، هى تدمير بعض الخلايا السليمة مع الخلايا السرطانية، لذلك يكون المريض منهكًا جدا بعد أى جلسة كيماوية، لكن الأمل فى النانو تكنولوجى فى مواجهة الخلية السرطانية مباشرة بالعلاج دون الخلايا السليمة، من خلال تركيب المادة العلاجية الفعالة على مادة نانوية، مع وضعها فى «نانوروبوت»، به مستشعر، يتوجه للمنطقة المصابة مباشرة لتدمير الخلية السرطانية بالمادة الفعالة، ثم توجيه أشعة تحت حمراء على المادة الفعالة الموجودة داخل الخلية، فتدمرها تماما، وتفجر الخلية السرطانية، دون المساس بالخلية السليمة. 

أما فى مجال الفضاء، فمادة «تيوب كاربون» بدأ استخدامها فى تصنيع أجسام المركبات الفضائية، ما يعنى حجما أقل، ووزنا أخف، وبالتالى الوقود المستخدم أقل، فاقتصاديًا أصبحت الرحلات الفضائية أسهل كثيرًا. 

الأمر الآخر هو «المصعد الفضائى»، وهو أحد الآمال العريضة للعلماء فى هذا المجال، لأن « الـنانوتكنولوجى»، حولت الخيال العلمى إلى حقيقة واقعية، وكانت المشكلة فى فكرة «المصعد الفضائى» هى الكابلات، التى يمكنها تحمل مسافة من الأرض متجاوزة غلافها الجوى إلى الفضاء، وتبقى صامدة لتتحمل صعود «أسانسير فضائى» صعودًا وهبوطًا، لأن الكابلات فى هذه الحالة مطلوب لها قوة ميكانيكية كبيرة، وقدرة على تحمل الأشعة الكونية «أشعة جاما» خارج الغلاف الجوى للكرة الأرضية، لأنها كفيلة بتدمير الكابلات، بما أفضل عنصر موجود على الأرض هو الحديد، لكن صفاته الميكانيكية لا تسمح بهذا، فإن الـ«كاربون نانو تيوب» يستخدم حاليا كبديل للكابلات للمصعد الفضائى، وأصبح الأمر واقعًا وسيطبق قريبًا. 

وأين ستنفذ هذه الفكرة؟ 

هو مشروع مشترك بين اليابان وأمريكا، فكلتا الدولتين تتبنيان الفكرة، لكن لم تحدد بعد القاعدة التى سينطلق منها «المصعد الفضائى» أو بمعنى آخر لم يعلن عنها، لكن هى فى طريقها للتطبيق، وفى حال التنفيذ ستكون هناك محطة فضائية ينتهى عندها المسار.. خصوصًا أنه بالفعل توجد محطات فضاء موجودة.. وستكون مهمته نقل المعدات والبشر، ليكون بديلاً لانطلاق الصواريخ وتعرضها للانفجار إضافة إلى تكلفتها العالية. 

وفى المجال العسكرى، فالمعدات سيكون حجمها أصغر وكفاءتها أعلى، عندما يصنع هيكلها من المواد النانومترية، مثل مركبات الفضاء، ما يعنى حجما أقل وصلابة أقوى، ووقودا أقل، واستمرارية وعمرا افتراضيا أطول، وكفاءة أفضل. 

ونحن نرى أن بعض الطائرات فى روسيا، يتم دهان الجسم الخارجى لها بمواد «نانومترية» حتى لا ترى بالرادار، ومنها طائرات «السوخوى»، والطائرة «ميج». 

وماذا عن الدرونز؟ 

«الدرونز» أو طائرات «سيلف درايفينج» ذاتية القيادة، أصبحت تصنع حاليا بحجم الموبايل، ولديها قدرة على التجسس بكامل وظائفها مثل «ريموت سينسينج»، بضغطة زر، فتذهب لمكان المهمة لتؤدى وظيفتها ثم تعود لمكانها بكل بساطة. 

هل توجد علاقة بين الـ«نانوتكنولوجى» والطابعة ثلاثية الأبعاد؟ 

ـ طبعا.. وقديما كان كل علم قائما بذاته، بمعنى الفيزياء على حدة، الكيمياء على حدة، فكل عالم كان متخصصا فى علم محدد، لكن بعد الثورة الصناعية الأولى أصبح هناك تداخل بين العلوم، ثم أصبح حاليا يوجد ما يسمى «تداخل العلوم»، أى دراسة فيزياء وكيمياء معا، مثل ما يسمى «الفيزياء الكيميائية»، ثم أصبح يوجد «ترانس ديسيبنرى» أى إلغاء الحدود بين العلوم. 

وبالتالى، فالنانوتكنولوجى ليس مستقلاً بذاته، بل يتداخل معه «ذكاء اصطناعى»، «تكنولوجيا المعلومات»، «علوم الكومبيوتر» و«بايوتكنولوجى»، فكل هذه العلوم معا قدمت لنا ما يسمى «العلوم الحديثة»، أو «طفرة العلوم الحديثة» التى نعيشها حاليا. 

متى دخلت مصر عصر النانو؟ 

ـ بدأنا المسار منذ عام 2000 وأصبح لمصر ترتيب أو تصنيف عالمى، ووصلنا إلى الترتيب 30 عالميا ثم أصبحنا حاليا فى الترتيب 23 على مستوى العالم فى أبحاث الـ«نانوتكنولوجى»، ويدخل مع مصر السعودية والمغرب كأفضل 3 دول عربية فى هذا المجال، وعلى مستوى «الشرق الأوسط» تدخل معنا إيران. 

وهل توجد مراكز أبحاث أخرى للنانو فى مصر؟

ـ يوجد فى جامعات «كفر الشيخ، وبنى سويف، والجامعة البريطانية»، لكن كلية النانو تكنولوجى بجامعة القاهرة هى الوحيدة التى تم إنشاؤها فى مصر، وهى الأولى على مستوى الدول العربية والشرق الأوسط وإفريقيا، فلا توجد كلية متخصصة فى الدراسات العليا غيرنا حتى الآن.

ماذا عن إنفاقات الدول على هذا المجال؟ 

ـ الولايات المتحدة حتى الآن أنفقت 32 مليار دولار على «النانوتكنولوجى» منذ عام 2007، ثم روسيا بنحو 3 مليارات دولار، والاتحاد الأوروبى نحو 3 مليارات يورو، ثم تأتى الهند. 

ما مخاطر الـ«نانوتكنولوجى»؟ 

ـ لكل شيء جوانب سلبية، وكل المخاوف تتركز حول ما إذا كانت توجد مخاطر سلبية على المدى الطويل، لأن تدخل فى جسم الإنسان وفى الزراعة والتربة وتغذية الحيوانات، لأن حجم «النانو» صغير جدا، ولو موجود فى «الجو» يمكنه اختراق الجلد بسهولة. 

معنى ذلك أن الأمراض الفيروسية لها خاصية نانوية؟ 

ـ هذا أحد الجوانب السلبية لاستخدام النانو، فهو يستخدم فى القنبلة البيولوجية، القنابل الكيميائية، وهذه الأسلحة هى الوجه الآخر لعملة النانو، فمثلا الطاقة النووية هى استخدام سلمى لتوليد الطاقة وتحلية مياه، وفى الوقت نفسه قد تستخدم بشكل غير سلمى، الأمر نفسه ينطبق على «نانوبيولوجى» و«نانوكيمسترى»، وفى المجال الطبى والصيدلى مثل «كوفيد 19»، فهو مصنَّع داخل معمل وليس طبيعيًا. 

 

 

 

هل توجد مشاريع أو استثمارات حاليا قائمة باستخدام النانو؟ 

ـ بل مشاريع كثيرة حاليًا مثل: تحلية وتنقية المياه، الطاقة الشمسية، الطاقة الجديدة، كلها معتمدة على تقنية النانو، فالألواح الشمسية مثلا تغطى بطبقة شفافة من المواد النانومترية حتى تحافظ على سطح الخلايا الشمسية المستخدمة فلا تتأثر بالمياه، وتنظف نفسها من الأتربة، وكل هذا باستخدام «مواد نانومترية كارهة للماء»، وحاليا هناك مبان كثيرة ،خصوصا الإدارية تستخدم زجاجا فى الواجهات مطليا بمواد «نانو» تنظف نفسها ذاتيا، فلا تتراكم عليها الأتربة أو المياه، وهذا إحدى الطفرات. 

فى مجال الدهانات يوجد «الدهانات الذكية» المصنعة من مواد نانومترية مقاومة للحريق والخدش وتنظف نفسها ذاتيا. 

ومن هم الطلاب الذين تستقبلهم الكلية؟ 

ـ نستقبل طلاب من كليات عملية للعلوم الأساسية وهى: العلوم، الهندسة، الزراعة، الطب، طب بيطرى، طب بشرى، أسنان، صيدلة، علاج طبيعى، آثار قسم ترميم، وأيضًا بيوتكنولوجى، بعد حصولهم على درجة البكالوريوس بتقدير جيد على الأقل لدرجة الماجستير، ومقبول للدبلومة، وعند بدء استقبال طلاب البكالوريوس من الثانوية العامة، سيكون التخصص «علميًا» وقريبا ستكون لدينا درجة الدكتوراة.

 

 

 

 

سر السيوف الدمشقية

 

«السيوف الدمشقية» واحدة من الأسرار التى حيرت العلماء منذ سنوات طويلة، وظلوا يبحثون عن سر صناعتها، كان معروفًا عن هذه السيوف قوتها وصلابتها الشديدة، وأشهرها سيف «صلاح الدين الأيوبى» خلال الحروب الصليبية، وكان سيفه يقطع سيوف أعدائه نصفين ولا يتأثر؛ بسبب صلابة هذا السيف، إضافة إلى تميزه بخفة وزن ملحوظة، مقارنة بجميع السيوف التى كانت موجودة فى ذلك الوقت، كما كان سيفه يتسم بخفة الوزن. 

وفى العصر الحديث، وبعد ظهور علم الـ«نانو تكنولوچى»، بدأت دول كثيرة تتساءل عن أسرار التراث التى كانت موجودة، ومنها سيف صلاح الدين، وفى جامعة «دريسدن» الألمانية عملت مجموعة علمية على معرفة سر هذه التركيبة العجيبة، فوجدوا أنه كان يوجد بها «نانو فايبر كربون تيوب» وهى خيوط رفيعة من المواد النانومترية الكربونية، وهى سر الصلابة والقوة الميكانيكية للسيوف الدمشقية.