كل ما تود معرفته عن تقنية النانو
ما هي تقنية النانو؟
تقنية النانو هي مجال للبحث والابتكار يهتم بإنتاج الأجهزة على مستوى الجزيئات. النانومتر هو واحد من المليار من المتر و هو ما يساوي عشرة أضعاف قطر ذرة الهيدروجين. يبلغ قطر شعرة الإنسان ، في المتوسط 80000 نانومتر. في مثل هذه المقاييس ، لم تعد القواعد العادية للفيزياء والكيمياء سارية. على سبيل المثال ، يمكن أن تختلف خصائص المواد ، مثل اللون والقوة والتوصيل والتفاعل و تعتبر الأنابيب النانوية الكربونية أقوى 100 مرة من الفولاذ ولكنها أخف وزناً بست مرات.
ما الذي يمكن أن تفعله تقنية النانو؟
تقنية النانو لديها القدرة على زيادة كفاءة استهلاك الطاقة و المساعدة في تنظيف البيئة وحل المشكلات الصحية الرئيسية و يقال إنها قادرة على زيادة الإنتاج الصناعي بشكل كبير بتكاليف منخفضة و ستكون منتجات تكنولوجيا النانو أصغر وأرخص وأخف وزناً ولكنها أكثر فاعلية وتتطلب طاقة أقل ومواد خام أقل لتصنيعها
ماذا يقول الخبراء عن تقنية النانو؟
في يونيو 1999 ، تحدث ريتشارد سمالي ، الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء أمام لجنة العلوم بمجلس النواب الأمريكي حول فوائد تقنية النانو فقال: “إن تأثير تكنولوجيا النانو على صحة الناس وثروتهم وحياتهم سيكون على الأقل مكافئًا للتأثيرات المجمعة للإلكترونيات الدقيقة والتصوير الطبي والهندسة بمساعدة الكمبيوتر والبوليمرات التي يصنعها الإنسان والتي تم تطويرها في هذا القرن. . “
مخاوف بشأن الآثار المحتملة على صحة الإنسان والبيئة
ومع ذلك ، فإن الآخرين متخوفين من تقنية النانو حيث حذر إريك دريكسلر ، العالم الذي ابتكر مصطلح تكنولوجيا النانو ، من تطوير “تقنيات بالغة القوة والخطورة للغاية”. في كتابه و تصور دريكسلر أن الجزيئات ذاتية التكاثر التي صنعها البشر قد تفلت من سيطرتنا.
على الرغم من أن الباحثين في هذا المجال قد فقدوا مصداقية هذه النظرية على نطاق واسع ، إلا أن العديد من المخاوف لا تزال قائمة فيما يتعلق بتأثيرات تقنية النانو على صحة الإنسان والبيئة بالإضافة إلى التأثير الذي يمكن أن تحدثه الصناعة الجديدة على الانقسام بين الشمال والجنوب و يشعر النشطاء بالقلق من أن علم التكنولوجيا النانوية وتطويرها سيتقدمان بشكل أسرع مما يمكن لصانعي السياسات وضع التدابير التنظيمية المناسبة و يقولون إنه يجب إجراء مناقشة مستنيرة لتحديد التوازن بين المخاطر والفوائد.
السوق العالمي لمنتجات تقنية النانو
نظرًا للمستقبل الواعد بتقنية النانو ، فإن السباق مستمر لتسخير إمكاناتها والاستفادة منها و تعتقد العديد من الحكومات أن تقنية النانو ستؤدي إلى حقبة جديدة من الإنتاجية والثروة ، وينعكس ذلك من خلال الطريقة التي ارتفع بها الاستثمار العام في البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو خلال العقد الماضي ففي عام 2002 كانت اليابان تخصص 750 مليون دولار أمريكي سنويًا لهذا المجال بزيادة ستة أضعاف عن عام 1997.
تقديرات لقيمة تقنية النانو في السوق العالمي
تتوقع مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية أن السوق العالمية للمنتجات القائمة على تكنولوجيا النانو ستتجاوز تريليون دولار أمريكي في غضون 15 عامًا. قال بول ميلر ، كبير الباحثين في منظمة أبحاث السياسات البريطانية Demos ، في عام 2002 “بالفعل ، ما يقرب من ثلث ميزانيات الأبحاث لأكبر الشركات القائمة على العلوم في الولايات المتحدة يذهب إلى التكنولوجيا النانوية” في حين أن ميزانية مبادرة النانو الوطنية الأمريكية ارتفعت من 116 مليون دولار أمريكي في عام 1997 إلى مبلغ 849 مليون دولار أمريكي في عام 2004.
ماذا عن تقنية النانو في العالم النامي؟
في العالم النامي ، أظهرت البرازيل وتشيلي والصين والهند والفلبين وكوريا الجنوبية وجنوب إفريقيا وتايلاند التزامها بتكنولوجيا النانو من خلال إنشاء برامج ممولة من الحكومة ومعاهد بحثية و صنف باحثون في مركز جامعة تورنتو المشترك لأخلاقيات البيولوجيا هذه البلدان على أنها “المتسابقون الأوائل” (الصين وكوريا الجنوبية والهند) ولاعبو “الوسط” (تايلاند والفلبين وجنوب إفريقيا والبرازيل وتشيلي). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأرجنتين والمكسيك “قادمتان”: على الرغم من أن لديهما مجموعات بحثية تدرس تكنولوجيا النانو ، إلا أن حكومتيهما لم تنظم بعد تمويلًا مخصصًا.
ما هي الفوائد المحتملة للبلدان النامية؟
تبشر تقنية النانو بإيجاد حلول جديدة للمشاكل التي تعيق تنمية البلدان الفقيرة ، لا سيما فيما يتعلق بالصحة والصرف الصحي والأمن الغذائي والبيئة. في تقريرها لعام 2005 بعنوان الابتكار: تطبيق المعرفة في التنمية ، كتب فريق عمل مشروع الألفية التابع للأمم المتحدة والمعني بالعلوم والتكنولوجيا والابتكار أن “تكنولوجيا النانو من المرجح أن تكون ذات أهمية خاصة في العالم النامي ، لأنها تتطلب القليل من العمالة أو الأرض أو الصيانة و هي عالية الإنتاجية وغير مكلفة ؛ ولا تتطلب سوى كميات متواضعة من المواد والطاقة “.
آثار تقنية النانو على الصحة
تعتبر تقنية النانو مفيدة بالفعل كأداة في أبحاث الرعاية الصحية. في كانون الثاني (يناير) 2005 ، استخدم باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالولايات المتحدة “ملاقط بصرية” – يتم تجميع أزواج من الخرز الزجاجي الصغير معًا أو فصلها باستخدام أشعة الليزر لدراسة مرونة خلايا الدم الحمراء المصابة بطفيلي الملاريا و تساعد هذه التقنية الباحثين على فهم أفضل لكيفية انتشار الملاريا عبر الجسم.
كيف يمكن لتقنية النانو أن تحسن توصيل الدواء
يمكن أن تؤدي تكنولوجيا النانو في يوم من الأيام إلى انتاج أنظمة أرخص وأكثر موثوقية لتوصيل الأدوية. على سبيل المثال ، يمكن للمواد المبنية على المقياس النانوي أن توفر أنظمة تغليف تحمي وتفرز الأدوية المغلقة بطريقة بطيئة ومنضبطة و يمكن أن يكون هذا حلاً قيمًا في البلدان التي ليس لديها مرافق تخزين وشبكات توزيع كافية وللمرضى الذين يخضعون لأنظمة الأدوية المعقدة والذين لا يستطيعون تحمل الوقت أو المال للسفر لمسافات طويلة للعلاج.
الأمن الغذائي باستخدام مستشعرات النانو في المحاصيل والجسيمات النانوية في الأسمدة
توفر المستشعرات الصغيرة إمكانية مراقبة مسببات الأمراض على المحاصيل والماشية بالإضافة إلى قياس إنتاجية المحاصيل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للجسيمات النانوية زيادة كفاءة الأسمدة. ومع ذلك ، حذرت شركة التأمين السويسرية SwissRe من أنها يمكن أن تزيد أيضًا من قدرة المواد السامة ، مثل الأسمدة ، على اختراق الطبقات العميقة من التربة
.
استخدام تقنيات تقنية النانو لزراعة المحاصيل في ظروف صعبة.
بالإضافة إلى ذلك ، يقوم الباحثون في كل من البلدان المتقدمة والنامية بتطوير محاصيل قادرة على النمو في ظل ظروف صعب ، مثل الحقول التي تحتوي فيها التربة على مستويات عالية من الملح (أحيانًا بسبب تغير المناخ وارتفاع مستويات سطح البحر) أو انخفاض مستويات ماء. إنهم يفعلون ذلك من خلال التلاعب بالمواد الوراثية للمحاصيل ، والعمل على مقياس تكنولوجيا النانو مع الجزيئات البيولوجية.
كيف يمكن استخدام طرق تقنية النانو في مجالات الطاقة المتجددة والمستدامة للحفاظ على البيئة
يمكن أن يوفر تطبيق تقنية النانو في مجال الطاقة المتجددة والمستدامة (مثل الخلايا الشمسية وخلايا الوقود) مصادر طاقة أنظف وأرخص. وهذه من شأنها تحسين صحة الإنسان والبيئة ويمكن استخدام الفلاتر النانوية والجسيمات النانوية لتنظيف البيئة
،
على سبيل المثال ، يمكن لفلاتر المياه الصغيرة أن تنظف الانبعاثات من المصانع ، وتزيل حتى أصغر المخلفات قبل إطلاقها في البيئة ويمكن لفلاتر مماثلة تنظيف الانبعاثات من محطات الاحتراق الصناعية. ويمكن استخدام الجسيمات النانوية لتنظيف الانسكابات النفطية ، وفصل الزيت عن الرمل ، وإزالته من الصخور
المخاوف بشأن الجسيمات النانوية السمية
أظهرت أبحاث أن الجسيمات بحجم النانو تتراكم في تجاويف الأنف ،ورئتي وأدمغة الفئران وأن المواد النانوية الكربونية المعروفة باسم “كرات بوكي” تسبب تلفًا في الدماغ في الأسماك و حذر فيفيان هوارد ، عالم السموم بجامعة ليفربول في المملكة المتحدة ، من أن الحجم الصغير للجسيمات النانوية يمكن أن يجعلها سامة ، وحذر من أن هناك حاجة لتقييم المخاطر الكاملة قبل ترخيص التصنيع.
مخاوف بشأن الجسيمات النانوية في البيئة
أعربت العديد من الأطراف المهتمة ، بما في ذلك مجموعة ETC الكندية عن قلقها بشأن إطلاق جزيئات صغيرة جدًا ، نظرًا لصغر حجمها فهي قادرة على الانتقال لمسافات طويلة جدا في البيئة. إنهم يحذرون من أننا لا نعرف حتى الآن كيف ستعمل هذه الجسيمات في البيئة أو ما هي التفاعلات الكيميائية التي ستطلقها عند مواجهة الجسيمات الأخرى.
ومع ذلك ، تتفق هذه المجموعات نفسها أيضًا مع دعاة تكنولوجيا النانو الذين يشعرون أن المجال قد يوفر تقنيات “أنظف” ، وفي النهاية بيئة أنظف. لكن القلق ينصب في الغالب على نقص الأبحاث في التهديدات المحتملة لتكنولوجيا النانو على صحة الإنسان والمجتمع والبيئة.
تقييم المخاطر والمخاوف التي أثيرت بشأن تقنية النانو
تدعو العديد من المنظمات غير الحكومية إلى إجراء تقييمات أكبر للمخاطر و أثاروا ، مخاوف بشأن الجوانب التالية لتقنية النانو:
• سمية المواد السائبة ، مثل الفضة الصلبة ، لا تساعد في التنبؤ بسمية الجسيمات النانوية من نفس المادة.
• الجسيمات النانوية لديها القدرة على البقاء والتراكم في البيئة.
• يمكن أن تتراكم في السلسلة الغذائية.
• يمكن أن يكون لها آثار غير متوقعة على صحة الإنسان.
• لم يشارك الجمهور بشكل كاف في المناقشات حول تطبيقات واستخدامات وتنظيم تكنولوجيا النانو.
• إذا كانت الدول الغنية هي المحرك الرئيسي لتطوير تكنولوجيا النانو ، فإن التطبيقات التي تفيد الدول النامية ستكون منحازة.
• ما لم يتم اتخاذ إجراءات سريعة ، يمكن أن يتقدم البحث في مجال تكنولوجيا النانو بشكل أسرع من الأنظمة التي يمكن وضعها في مكان لتنظيم تطبيقاتها واستخداماتها.
ما تقوله مجموعة ETC عن تقنية النانو
على الرغم من أن بعض هذه المخاوف ، وخاصة نظرية “غراي غو” ، قد فقد مصداقيتها على نطاق واسع من قبل الباحثين في هذا المجال ، إلا أن معظمها لا يزال على رأس جدول أعمال النشطاء. طالبت مجموعة ETC بفرض حظر من الأمم المتحدة على جميع تطبيقات تكنولوجيا النانو التي يمكن أن تتلامس مع جسم الإنسان. كما أعربت مجموعة ETC عن قلقها من أن السيطرة على أبحاث وتطوير تكنولوجيا النانو قد تظل بقوة في أيدي الدول الصناعية. والنتيجة هي الانحياز نحو تطوير التطبيقات التي تفيد البلدان الغنية ولكنها تهمل احتياجات الفقراء.
النظر إلى تقنية النانو من وجهة نظر البلدان النامية
هناك نشاط هام في مجال التكنولوجيا النانوية يحدث بالفعل في البلدان النامية كما كتب فريق عمل مشروع الألفية التابع للأمم المتحدة حول العلوم والتكنولوجيا والابتكار في تقريره المنشور “هذا النشاط قد يخرج عن مساره بسبب مناقشة لا تأخذ في الاعتبار منظور البلدان النامية.” ثم حذر المؤلفون من أن هذا النشاط يمكن أن يفسد إذا فشلت المناقشات العامة والمتعلقة بالسياسة في مراعاة منظور البلدان النامية.
الهندسة النانوية – الهندسة على المستوى الجزيئي
لقد بنيت التطورات في تكنولوجيا النانو على التقدم في الفحص المجهري بالإضافة إلى السماح بتصوير الجزيئات ، سمح مجهر المسح النفقي (الحاصل على براءة اختراع عام 1982) للباحثين بالتلاعب بها عن طريق التقاط وتحريك الذرات الفردية و هذا هو جوهر تقنية النانو الجزيئية “من أسفل إلى أعلى” و الفكرة أن الهياكل الجزيئية يمكن أن تُبنى ذرة تلو ذرة.
حزام ناقل النانو ، وروبوتات الحمض النووي ، والبنى الجزيئية الدوارة ،
تتقدم النظرية كثيرًا على الحقائق الحالية ، وبينما يحذر البعض من أن “الروبوتات النانوية” ذاتية التكاثر تشكل تهديدًا هائلاً للبشرية ، يرفض البعض الآخر الفكرة باعتبارها مستحيلة. ومع ذلك ، فإن الإنتاج الحديث لحزام ناقل نانوي يحرك تيارات من الجسيمات بدلاً من الجسيمات الفردية على طول الأنبوب النانوي يمثل إنجازًا كبيرًا ، كما يفعل تطوير “روبوت DNA” بطول عشرة نانومتر قادر على “السير” على طول الرصيف أيضًا. مصنوع من الحمض النووي. التطورات الهامة الأخرى هي اكتشاف الهياكل الجزيئية الدوارة ، والتي تبشر بإمكانية توليد الطاقة والتحكم في الحركة على المستوى الجزيئي.
إلى أين تتجه تقنية النانو؟
المعرفة بتقنية النانو تنمو بسرعة و ازداد المنشورات العلمية في هذا المجال على مدار السنين الماضية و على الرغم من ذلك ، هناك عدد قليل نسبيًا من المنتجات التي تستخدم الجسيمات النانوية في السوق حاليًا. إجمالاً ، تلك التي هي معروضة للبيع بالفعل لا تعالج القضايا الموضحة أعلاه ، المتعلقة بالصحة والأمن الغذائي والبيئة.
وبدلاً من ذلك ، فقد ركزوا على التطبيقات الاستهلاكية التي تشمل الواقيات الشمسية المحسنة ، والدهانات المقاومة للتشقق ، والعدسات المقاومة للخدش و تعتبر تقنية النانو تقنية تمكينية و على هذا النحو ، فمن المتوقع أن تعجل مجموعة من الابتكارات.
خاتمة
إن تقييم دور تقنية النانو وتوجيه تقدمها سيتطلب مشاركة عبر القطاعات من العلماء والحكومات ومنظمات المجتمع المدني وعامة الناس و النقاش المستنير ضروري لمحاولة تجنب استقطاب الآراء الذي يتضح من قضية التعديل الوراثي.
