أخبار عامة - وكالة أنباء المرأة - اخبار الأدب والفن - وكالة أنباء اليسار - وكالة أنباء العلمانية - وكالة أنباء العمال - وكالة أنباء حقوق الإنسان - اخبار الرياضة - اخبار الاقتصاد - اخبار الطب والعلوم

الصفحة الرئيسية - تقنية المعلمومات و الكومبيوتر - زهير الخويلدي - تقنية النانو والهندسة الإلكترونية















المزيد.....



تقنية النانو والهندسة الإلكترونية


زهير الخويلدي

الحوار المتمدن-العدد: 6728 - 2020 / 11 / 10 - 11:34
المحور: تقنية المعلمومات و الكومبيوتر
    


الترجمة:
"" تقنية النانو، وهي معالجة وتصنيع المواد والأجهزة على نطاق الذرات أو مجموعات الذرات الصغيرة. عادةً ما يُقاس "مقياس النانو" بالنانومتر، أو أجزاء المليار من المتر (النانو، الكلمة اليونانية التي تعني "قزم" ، كونها مصدر البادئة) ، وغالبًا ما تُظهر المواد المبنية بهذا المقياس خصائص فيزيائية وكيميائية مميزة بسبب تأثيرات ميكانيكية. على الرغم من أن الأجهزة القابلة للاستخدام بهذا الحجم الصغير قد تستغرق عقودًا (انظر النظام الكهروميكانيكي الدقيق)، فقد أصبحت تقنيات العمل على المقياس النانوي ضرورية للهندسة الإلكترونية، وبدأت المواد المهندسة بالنانو تظهر في المنتجات الاستهلاكية. على سبيل المثال، تم ربط المليارات من "الخطوط النانوية" الدقيقة، يبلغ طول كل منها حوالي 10 نانومتر، جزيئيًا على الألياف الطبيعية والصناعية لإضفاء مقاومة البقع على الملابس والأقمشة الأخرى؛ تم استخدام البلورات النانوية من أكسيد الزنك لإنشاء واقيات الشمس غير المرئية التي تحجب الأشعة فوق البنفسجية؛ وقد تم دمج بلورات الفضة النانوية في الضمادات لقتل البكتيريا ومنع العدوى. ان الاحتمالات للمستقبل عديدة. قد تجعل تقنية النانو من الممكن تصنيع مواد أخف وأقوى وقابلة للبرمجة تتطلب طاقة أقل لإنتاجها من المواد التقليدية، والتي تنتج نفايات أقل من التصنيع التقليدي، والتي تعد بكفاءة أكبر في استهلاك الوقود في النقل البري والسفن والطائرات والمركبات الفضائية. قد تجعل طلاء النانو للأسطح المعتمة والشفافة مقاومة للتآكل والخدوش والإشعاع. قد يتم تصنيع الأجهزة والأنظمة الإلكترونية والمغناطيسية والميكانيكية النانوية ذات المستويات غير المسبوقة من معالجة المعلومات، وكذلك أجهزة الاستشعار الكيميائية والضوئية والكيميائية والبيولوجية للحماية والرعاية الصحية والتصنيع والبيئة؛ مواد كهروضوئية جديدة ستمكن من تصنيع ألواح طاقة شمسية فعالة من حيث التكلفة؛ والأجهزة الهجينة الجزيئية شبه الموصلة التي قد تصبح محركات للثورة التالية في عصر المعلومات. إن إمكانات التحسينات في الصحة والسلامة ونوعية الحياة والحفاظ على البيئة هائلة. في الوقت نفسه، يجب التغلب على تحديات كبيرة لتحقيق فوائد تكنولوجيا النانو. يجب أن يتعلم العلماء كيفية التعامل مع الذرات الفردية والمجموعات الصغيرة من الذرات وتمييزها بشكل موثوق. هناك حاجة إلى أدوات جديدة ومحسنة للتحكم في خصائص وهيكل المواد على نطاق النانو؛ تحسينات كبيرة في محاكاة الكمبيوتر للهياكل الذرية والجزيئية ضرورية لفهم هذا المجال. بعد ذلك، هناك حاجة إلى أدوات ومقاربات جديدة لتجميع الذرات والجزيئات في أنظمة نانوية الحجم وللتجميع الإضافي للأنظمة الصغيرة في كائنات أكثر تعقيدًا. علاوة على ذلك ، يجب ألا توفر منتجات تقنية النانو أداءً محسنًا فحسب ، بل يجب أن توفر أيضًا تكلفة أقل. أخيرًا، بدون تكامل كائنات المقياس النانوي مع أنظمة على المقياس الصغير والماكرو (أي ، من جزء من المليون من المتر حتى مقياس المليمتر) ، سيكون من الصعب جدًا استغلال العديد من الخصائص الفريدة الموجودة على المقياس النانوي.
نظرة عامة على تقنية النانو
تعد تقنية النانو متعددة التخصصات إلى حد كبير، وتشمل الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا وعلوم المواد ومجموعة كاملة من التخصصات الهندسية. تُستخدم كلمة تقنية النانو على نطاق واسع كاختصار للإشارة إلى كل من العلم والتكنولوجيا في هذا المجال الناشئ. علم النانو محدد بدقة، ويتعلق بالفهم الأساسي للخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية على المقاييس الذرية والقريبة من الذرات. تستخدم تقنية النانو، المحددة بدقة، معالجة محكومة بهذه الخصائص لإنشاء مواد وأنظمة وظيفية ذات قدرات فريدة.
على عكس الجهود الهندسية الحديثة، طورت الطبيعة "تقنيات النانو" على مدى بلايين السنين، مستخدمة الإنزيمات والعوامل الحفازة لتنظيم أنواع مختلفة من الذرات والجزيئات بدقة متناهية في هياكل مجهرية معقدة تجعل الحياة ممكنة. تم بناء هذه المنتجات الطبيعية بكفاءة عالية ولديها قدرات رائعة، مثل القدرة على تجميع الطاقة الشمسية، وتحويل المعادن والمياه إلى خلايا حية، وتخزين ومعالجة كميات هائلة من البيانات باستخدام صفائف كبيرة من الخلايا العصبية، وتكرارها بشكل مثالي مليارات بت من المعلومات المخزنة في جزيئات الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA).
هناك سببان رئيسيان للاختلافات النوعية في سلوك المواد على المستوى النانوي (يُعرّف تقليديًا على أنه أقل من 100 نانومتر).
أولاً، تدخل تأثيرات ميكانيكا الكم في أبعاد صغيرة جدًا وتؤدي إلى فيزياء وكيمياء جديدة.
ثانيًا، السمة المميزة على المقياس النانوي هي نسبة السطح إلى الحجم الكبيرة جدًا لهذه الهياكل. هذا يعني أنه لا توجد ذرة بعيدة جدًا عن السطح أو السطح البيني، وسلوك الذرات في هذه المواقع عالية الطاقة له تأثير كبير على خصائص المادة. على سبيل المثال، تزيد تفاعلية جسيم المحفز المعدني بشكل عام بشكل ملحوظ مع تقليل حجمه - الذهب العياني خامل كيميائيًا، بينما في المقياس النانوي يصبح الذهب شديد التفاعل والحفاز وحتى يذوب عند درجة حرارة منخفضة. وبالتالي، في الأبعاد النانوية، تعتمد خصائص المواد على الحجم وتتغير مع الحجم والتركيب والبنية، وباستخدام عمليات تكنولوجيا النانو، قد ينحرف الإنتاج الصناعي الأساسي بشكل كبير عن المسار الذي تتبعه مصانع الصلب والمصانع الكيميائية في الماضي. ستأتي المواد الخام من ذرات العناصر الوفيرة - الكربون، والهيدروجين، والسيليكون - وسيتم التلاعب بها في تكوينات دقيقة لإنشاء مواد ذات بنية نانوية تظهر بالضبط الخصائص الصحيحة لكل تطبيق معين. على سبيل المثال، يمكن ربط ذرات الكربون ببعضها البعض في عدد من الأشكال الهندسية المختلفة لتكوين ألياف مختلفة، أو أنبوب، أو طلاء جزيئي، أو سلك، وكل ذلك مع نسبة القوة إلى الوزن المتفوقة لمادة كربون أخرى - الماس. بالإضافة إلى ذلك، لا تتطلب معالجة المواد هذه مداخن أو آلات صناعية متعطشة للطاقة أو عمالة بشرية مكثفة. بدلاً من ذلك، يمكن تحقيقه إما عن طريق "تنمية" هياكل جديدة من خلال مزيج من المحفزات الكيميائية والإنزيمات الاصطناعية أو عن طريق بنائها من خلال تقنيات جديدة تعتمد على الزخرفة والتجميع الذاتي للمواد النانوية في تصميمات مفيدة محددة مسبقًا. قد تسمح تقنية النانو في النهاية للناس بتصنيع أي نوع من المواد أو المنتجات المسموح بها بموجب قوانين الفيزياء والكيمياء. في حين أن هذه الاحتمالات تبدو بعيدة، فإن الاقتراب من براعة الطبيعة في التصنيع الموفر للطاقة سيكون ثوريًا. سيكون الأمر الأكثر ثورية هو تصنيع آلات وأجهزة ذات مقياس نانوي لإدماجها في الأنظمة الدقيقة والماكروسكالية. مرة أخرى، قادت الطبيعة الطريق في تصنيع كل من المحركات الجزيئية الخطية والدوارة. تقوم هذه الآلات البيولوجية بمهام مثل تقلص العضلات (في الكائنات الحية التي تتراوح من المحار إلى البشر) ونقل حزم صغيرة من المواد داخل الخلايا أثناء تشغيلها بواسطة وقود أدينوزين ثلاثي الفوسفات القابل لإعادة التدوير والموفر للطاقة. بدأ العلماء فقط في تطوير الأدوات اللازمة لتصنيع أنظمة عاملة بمثل هذه المقاييس الصغيرة، مع معظم التطورات التي تعتمد على أنظمة معالجة وتخزين المعلومات الإلكترونية أو المغناطيسية. أصبحت الجوانب الموفرة للطاقة، والقابلة لإعادة التشكيل، والإصلاح الذاتي للأنظمة البيولوجية مفهومة.
من المتوقع أن يكون التأثير المحتمل لعمليات تكنولوجيا النانو والآلات والمنتجات بعيدة المدى، حيث تؤثر تقريبًا على كل تقنية معلومات يمكن تصورها، ومصدر للطاقة، والمنتجات الزراعية، والأجهزة الطبية، والأدوية، والمواد المستخدمة في التصنيع. وفي الوقت نفسه، تستمر أبعاد الدوائر الإلكترونية في أشباه الموصلات في الانكماش، مع وصول الحد الأدنى من أحجام الميزات الآن إلى النانو، تحت 100 نانومتر. وبالمثل، فإن مواد الذاكرة المغناطيسية، التي تشكل أساس محركات الأقراص الصلبة، قد حققت كثافة ذاكرة أكبر بشكل كبير نتيجة لهيكل المقياس النانوي لاستغلال التأثيرات المغناطيسية الجديدة في الأبعاد النانوية. يمثل هذان المجالان الأخيران اتجاهًا رئيسيًا آخر، وهو تطور العناصر الحاسمة للتكنولوجيا الدقيقة في عالم تكنولوجيا النانو لتعزيز الأداء. إنها أسواق هائلة مدفوعة بالتقدم السريع لتكنولوجيا المعلومات.
معالم في تطوير تقنية النانو
في محاضرة في عام 1959 أمام الجمعية الفيزيائية الأمريكية، "هناك مساحة كبيرة في القاع"، قدم الأمريكي ريتشارد ب. فاينمان الحائز على جائزة نوبل لجمهوره رؤية لما يمكن فعله بالتصغير الشديد. بدأ محاضرته بالإشارة إلى أن الصلاة الربانية كانت مكتوبة على رأس دبوس وسأل:
لماذا لا يمكننا كتابة 24مجلدا من الموسوعة البريطانية على رأس دبوس؟
دعونا نرى ما يمكن أن ينطوي عليه. يبلغ عرض رأس الدبوس ستة عشر من البوصة. إذا قمت بتكبيره بمقدار 25000 قطر، فإن مساحة رأس الدبوس تساوي مساحة جميع صفحات الموسوعة البريطانية. لذلك، كل ما يجب القيام به هو تقليل حجم كل الكتابات في الموسوعة بمقدار 25000 مرة. هل هذا ممكن؟ تبلغ قوة تحليل العين حوالي 1/120 من البوصة - أي تقريبًا قطر إحدى النقاط الصغيرة على النسخ الدقيقة ذات الألوان النصفية في الموسوعة البريطانية. هذا، عندما تقوم بإلغاء تضخيمه بمقدار 25000 مرة، لا يزال قطره 80 أنجستروم - 32 ذرة عرضًا، في معدن عادي. بعبارة أخرى، لا تزال إحدى هذه النقاط تحتوي في مساحتها على 1000 ذرة. لذلك، يمكن تعديل حجم كل نقطة بسهولة كما هو مطلوب بواسطة الحفر الضوئي، وليس هناك شك في وجود مساحة كافية على رأس دبوس لوضع كل الموسوعة البريطانية. كان فينمان مفتونًا بالبيولوجيا وأشار إلى ذلك الخلايا صغيرة جدًا، لكنها نشطة جدًا؛ يصنعون مواد مختلفة؛ يتجولون يتلوىون ويفعلون كل أنواع الأشياء الرائعة - كل ذلك على نطاق صغير جدًا. أيضا، يقومون بتخزين المعلومات. ضع في اعتبارك إمكانية أننا أيضًا نستطيع أن نجعل شيئًا صغيرًا جدًا يفعل ما نريد - أنه يمكننا صنع كائن يناور على هذا المستوى!
كما فكر في استخدام أدوات كبيرة لصنع أدوات أصغر يمكن أن تصنع أدوات أصغر، وفي النهاية حصل على أدوات نانوية الحجم لمعالجة الذرات والجزيئات بشكل مباشر. عند التفكير فيما قد يعنيه كل هذا، أعلن فاينمان، لا أستطيع أن أشك في أنه عندما يكون لدينا قدر من التحكم في ترتيب الأشياء على نطاق صغير، فسوف نحصل على نطاق أكبر بشكل كبير من الخصائص الممكنة التي يمكن أن تمتلكها المواد، والأشياء المختلفة التي يمكننا القيام بها. ربما كان أكبر عائق أمام اتباع هذه الأفكار النبوية هو ببساطة النقص الفوري في الأدوات اللازمة لمعالجة وتصور المادة على هذا النطاق الصغير. لقد كان توفر الأدوات دائمًا جانبًا تمكينيًا لتقدم جميع العلوم والتكنولوجيا، ويتم مناقشة بعض الأدوات الرئيسية لتقنية النانو في القسم التالي، الرواد. بدأ العالم الأمريكي ك.إريك دريكسلر بورقة بحثية صدرت عام 1981 في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم وتبعًا لكتابين مشهورين ، هما محركات الخلق (1986) وأنظمة النانو (1992) ، وأصبح من أبرز المدافعين عن تكنولوجيا النانو. في الواقع، كان دريكسلر أول شخص يحصل على درجة الدكتوراه في أي مكان آخر. في تقنية النانو الجزيئية (من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا). يأخذ في أعماله المكتوبة نظرة جزيئية للعالم ويتصور الآلات الجزيئية التي تقوم بالكثير من أعمال المستقبل. على سبيل المثال، يشير إلى "المُجمِّعات"، التي ستعالج الذرات الفردية لتصنيع الهياكل، و"المُضاعِفات"، التي ستكون قادرة على عمل نسخ متعددة من نفسها لتوفير الوقت في التعامل مع مليارات الذرات اللازمة لصنع كائنات من حجم مفيد. في مقال نشرته الموسوعة البريطانية لعلوم المستقبل الكتاب السنوي 1990، كتب دريكسلر: تُبنى الخلايا والأنسجة في جسم الإنسان وتتم صيانتها بواسطة الآلات الجزيئية، ولكن في بعض الأحيان تثبت هذه الآلية عدم كفاية: تكاثر الفيروسات، أو انتشار الخلايا السرطانية، أو شيخوخة الأنظمة تتدهور. كما قد يتوقع المرء، يمكن للآلات الجزيئية الجديدة وأجهزة الكمبيوتر ذات الحجم دون الخلوي أن تدعم آليات الجسم الخاصة. يمكن للأجهزة التي تحتوي على حواسيب متناهية الصغر تتفاعل مع أجهزة الاستشعار الجزيئية والمؤثرات أن تعمل كنظام مناعي معزز، يبحث عن الفيروسات والخلايا السرطانية ويدمرها. يمكن للأجهزة المماثلة المبرمجة كآلات إصلاح أن تدخل الخلايا الحية لتعديل تسلسل الحمض النووي الفيروسي وإصلاح الضرر الجزيئي. مثل هذه الآلات ستجلب التحكم الجراحي إلى المستوى الجزيئي، وفتح آفاق جديدة واسعة في الطب. حفزت رؤى دريكسلر المستقبلية الكثير من التفكير، لكن نهج المجمع فشل في تفسير التأثير القوي للقوى الذرية والجزيئية (أي الكيمياء) في مثل هذه الأبعاد. أثار الجدل الدائر حول عمليات التعميم هذه، والمخاطر المحتملة للكيانات مثل النسخ الذكية (مهما كانت بعيدة)، الجدل حول الآثار الأخلاقية والمجتمعية لتكنولوجيا النانو.
الرواد
تم تحقيق عدد من المعالم التكنولوجية الرئيسية من قبل الرواد العاملين. تمكّن الترسيب المنضبط للطبقات الذرية المفردة، الذي اخترعه ألفريد تشو وجون آرثر في مختبرات بيل عام 1968 وتم تطويره في السبعينيات، من ترسيب طبقات ذرية مفردة. قدمت هذه الأداة للبنية النانوية في بعد واحد حيث نمت الطبقات الذرية واحدة تلو الأخرى. أصبح لاحقًا مهمًا في مجال تصنيع أجهزة أشباه الموصلات المركبة. على سبيل المثال، أدى وضع طبقات بسمك نانومتر واحد من مواد الاستشعار غير المغناطيسية بين الطبقات المغناطيسية في محركات أقراص الكمبيوتر إلى زيادات كبيرة في سعة التخزين، وأدى الاستخدام المماثل للبنية النانوية إلى استخدام ليزر أشباه الموصلات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة لاستخدامها في مشغلات الأقراص المدمجة. في عام 1981، طور جيرد بينيج وهاينريش روهرر مجهر المسح النفقي في مختبرات آي بي إم في سويسرا. قدمت هذه الأداة تقدمًا ثوريًا من خلال تمكين العلماء من تصوير موقع الذرات الفردية على الأسطح. حصل بينيج وروهرر على جائزة نوبل في عام 1986 وأنتج مجموعة متنوعة من أدوات مسبار المسح للرصدات النانوية. لقد شكلت مراقبة الهياكل الكربونية الجديدة علامة بارزة أخرى في تقدم تكنولوجيا النانو، مع جوائز نوبل للمكتشفين. في عام 1985، اكتشف كل من روبرت إف كيرل جونيور وهارولد دبليو كروتو وريتشارد إي سمالي أول فوليرين ، وهو الشكل الثالث المعروف للكربون النقي (بعد الماس والجرافيت). أطلقوا على اكتشافهم بوكمينستر فوليرين ("كرة بوكي") لتشابهه مع القباب الجيوديسية التي روج لها المهندس المعماري الأمريكي ر. بكمنستر فولر. تسمى C60 تقنيًا لـ 60 ذرة كربون تشكل هيكلها الكروي المجوف، تشبه كرات بوكي كرة قدم يبلغ قطرها نانومترًا واحدًا (انظر الشكل). في عام 1991 اكتشف سوميو إيجيما من شركة نوك في اليابان الأنابيب النانوية الكربونية، حيث تمتد الهياكل الشبيهة بحلقة الكربون من الكرات إلى أنابيب طويلة بأقطار مختلفة، مجتمعة، فاجأت هذه الهياكل الجديدة وأثارت تصورات العلماء حول إمكانيات تشكيل هياكل نانوية محددة جيدًا بخصائص جديدة غير متوقعة. لم يسمح مجهر المسح النفقي بتصوير الذرات فقط عن طريق مسح طرف مسبار حاد فوق السطح، ولكنه سمح أيضًا "بدفع" الذرات على السطح. باستخدام جهد انحياز طفيف مطبق على طرف المجس، يمكن جعل ذرات معينة تلتصق بالطرف المستخدم للتصوير ثم يتم تحريرها منه. وهكذا، في عام 1990، أوضح دونالد إيجلر أحرف شعار شركته، آي بي إم، عن طريق نقل 35 ذرة زينون إلى مكانها على سطح من النيكل. لفت هذا العرض التوضيحي انتباه الجمهور لأنه أظهر دقة الأدوات النانوية الناشئة.
الخصائص في مقياس النانو
في الأبعاد النانوية، لم تعد خصائص المواد تعتمد فقط على التركيب والهيكل بالمعنى المعتاد. تعرض المواد النانوية ظواهر جديدة مرتبطة بالتأثيرات الكمية وبكثرة الأسطح والواجهات. كما تظهر التأثيرات الكمية في نظام النانومتر لأن الأبعاد الكلية للأشياء قابلة للمقارنة مع الطول الموجي المميز للإثارة الأساسية في المواد. على سبيل المثال، وظائف موجة الإلكترون (انظر أيضًا موجة دي برولي) في أشباه الموصلات تكون عادةً في حدود 10 إلى 100 نانومتر. تشمل هذه الإثارة الطول الموجي للإلكترونات والفوتونات والفونونات والمغنونات ، على سبيل المثال لا الحصر. تحمل هذه الإثارة كمية الطاقة عبر المواد وبالتالي تحدد ديناميكيات انتشارها وتحويلها من شكل إلى آخر. عندما يكون حجم الهياكل مشابهًا للكميات نفسها، فإنه يؤثر على كيفية تحرك هذه الإثارة عبر المادة وتفاعلها في المادة. قد تحد الهياكل الصغيرة من التدفق، وتخلق تأثيرات تداخل الموجة، وبخلاف ذلك تُدخل قواعد الاختيار الميكانيكي الكمومي غير الظاهرة في الأبعاد الأكبر.
السلوك الإلكتروني والفوتوني
لطالما استُغلت الخصائص الميكانيكية الكمّية لحصر الإلكترونات في بُعد واحد في إلكترونيات الحالة الصلبة. تزرع أجهزة أشباه الموصلات بطبقات رقيقة مختلفة التكوين بحيث يمكن حصر الإلكترونات (أو "الثقوب" في حالة الشحنات الإلكترونية المفقودة) في مناطق معينة من الهيكل (تُعرف باسم الآبار الكمومية). يمكن أن تكون الطبقات الرقيقة ذات فجوات الطاقة الكبيرة بمثابة حواجز تقيد تدفق الشحنات إلى ظروف معينة يمكنها في ظلها "حفر" نفق عبر هذه الحواجز ـ أساس الثنائيات النفقية الرنانة. الشبكات الفائقة هي هياكل دورية لتكرار الآبار التي تضع مجموعة جديدة من قواعد الاختيار التي تؤثر على شروط تدفق الشحنات عبر الهيكل. تم استغلال الشبكات الفائقة في أشعة الليزر المتتالية لتحقيق أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء البعيدة. تعتمد الاتصالات الحديثة على ليزر أشباه الموصلات الذي يستغل الخصائص الفريدة للآبار الكمومية لتحقيق أطوال موجية محددة وكفاءة عالية.
يتم تغيير انتشار الفوتونات بشكل كبير عندما يقترب حجم ودورية الهيكل العابر من الطول الموجي للضوء المرئي (400 إلى 800 نانومتر). عندما تنتشر الفوتونات من خلال ثابت عازل متغير دوريًا - على سبيل المثال، أعمدة أشباه الموصلات محاطة بالهواء - تحدد القواعد الميكانيكية الكمومية وتحد من انتشار الفوتونات اعتمادًا على طاقتها (الطول الموجي). هذا السلوك الجديد مشابه لقواعد ميكانيكا الكم التي تحدد حركة الإلكترونات عبر البلورات، مما يعطي فجوات نطاق لأشباه الموصلات. في أحد الأبعاد، يمكن أن تنمو الشبكات الفائقة أشباه الموصلات المركبة فوق المحور مع الطبقات المتناوبة التي تحتوي على ثوابت عازلة مختلفة، وبالتالي توفير مرايا عاكسة للغاية لأطوال موجية محددة كما هو محدد بواسطة مسافة تكرار الطبقات في الشبكة الفائقة. تُستخدم هذه الهياكل لتوفير مرايا "مدمجة" لأجهزة الليزر ذات التجويف العمودي الباعثة للسطح، والتي تُستخدم في تطبيقات الاتصالات. في بعدين وثلاثة أبعاد، توفر الهياكل الدورية المعروفة باسم البلورات الضوئية تحكمًا إضافيًا في انتشار الفوتون.
يتم استكشاف البلورات الضوئية في مجموعة متنوعة من المواد والدوريات، مثل المصفوفات السداسية ثنائية الأبعاد للوظائف المصنعة في أشباه الموصلات المركبة أو المصفوفات اللوغاريتمية المكدسة من قضبان السيليكون في ثلاثة أبعاد. تعتمد أبعاد هذه الهياكل على الطول الموجي للضوء الذي يتم نشره وعادة ما تكون في نطاق بضع مئات من النانومترات للأطوال الموجية في الأشعة تحت الحمراء المرئية والقريبة. توفر الخصائص البلورية الضوئية القائمة على المواد ذات البنية النانوية إمكانية حصر الضوء وتوجيهه وفصله عن طريق الطول الموجي على مقاييس صغيرة غير مسبوقة وإنشاء أجهزة جديدة مثل الليزر التي تتطلب تيارات منخفضة جدًا لبدء الليزر (يُطلق عليها الليزر شبه العتبة). يتم فحص هذه الهياكل على نطاق واسع حيث تتقدم أدوات مواد البنية النانوية بشكل مطرد. كما يهتم الباحثون بشكل خاص بأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء، حيث لا يكون التحكم في الأبعاد صارمًا كما هو الحال في الأطوال الموجية المرئية الأقصر وحيث توفر الاتصالات الضوئية والاستشعار الكيميائي الدافع لتطبيقات جديدة محتملة.
السلوك المغناطيسي والميكانيكي والكيميائي
تحتوي المواد النانوية أيضًا على سلوك مغناطيسي يعتمد على الحجم وخواص ميكانيكية وتفاعل كيميائي. في أحجام صغيرة جدًا (بضع نانومترات)، تمتلك العناقيد النانوية المغناطيسية مجالًا مغناطيسيًا واحدًا، وتتحد الدورات المغناطيسية شديدة الاقتران على كل ذرة لتنتج جسيمًا ذا دوران "عملاق" واحد. على سبيل المثال، يدور الدوران العملاق لجسيم من الحديد المغنطيسي بحرية في درجة حرارة الغرفة لأقطار أقل من حوالي 16 نانومترًا، وهو تأثير يُطلق عليه اسم المغناطيسية الفائقة. يمكن أن تصل الخواص الميكانيكية للمواد ذات البنية النانوية إلى نقاط قوة استثنائية. وكمثال محدد، يؤدي إدخال ترسبات أكسيد الألومنيوم ذات النانو متر في أغشية رقيقة من النيكل النقي إلى زيادة قوة الخضوع من 0.15 إلى 5 جيجا باسكال، وهو أكثر من ضعف ذلك بالنسبة للفولاذ الصلب. مثال آخر على الخصائص الميكانيكية الاستثنائية على المقياس النانوي هو أنبوب الكربون النانوي، والذي يُظهر قوة وصلابة كبيرة على طول محوره الطولي. ان كثرة الأسطح هي سبب رئيسي لتغيير سلوك المواد على مقياس النانو. نظرًا لأن ما يصل إلى نصف جميع الذرات في الجسيمات النانوية عبارة عن ذرات سطحية، فإن خصائص مثل النقل الكهربائي لم تعد تحدد بظواهر الحالة الصلبة. وبالمثل، تتمتع الذرات الموجودة في الهياكل النانوية بمتوسط طاقة أعلى من الذرات الموجودة في الهياكل الأكبر، بسبب النسبة الكبيرة من الذرات السطحية. على سبيل المثال، تمتلك المواد الحفازة نشاطًا كيميائيًا أكبر لكل ذرة من السطح المكشوف حيث يتم تقليل حجم المحفز بالمقياس النانوي. قد تنجذب العيوب والشوائب إلى الأسطح والواجهات، ويمكن أن تعتمد التفاعلات بين الجسيمات في هذه الأبعاد الصغيرة على بنية وطبيعة الترابط الكيميائي على السطح. يمكن استخدام الطبقات الأحادية الجزيئية لتغيير أو التحكم في خصائص السطح والتوسط في التفاعل بين الجسيمات النانوية. تعتبر الأسطح وتفاعلاتها مع الهياكل الجزيئية أساسية لجميع البيولوجيا. يوفر تقاطع تقنية النانو والتكنولوجيا الحيوية إمكانية تحقيق وظائف وخصائص جديدة مع الأسطح ذات البنية النانوية. في هذا النظام الذي يهيمن عليه السطح والواجهة، يقوم علم الأحياء بعمل رائع للتحكم في الوظائف بشكل انتقائي من خلال مزيج من البنية والقوى الكيميائية. يعد نسخ المعلومات المخزنة في الجينات وانتقائية التفاعلات الكيميائية الحيوية القائمة على التعرف الكيميائي للجزيئات المعقدة أمثلة حيث تلعب الواجهات الدور الرئيسي في إنشاء السلوك النانوي. تسود القوى الذرية والروابط الكيميائية في هذه الأبعاد، في حين أن التأثيرات العيانية - مثل الحمل الحراري والاضطراب والزخم (قوى القصور الذاتي) - قليلة الأثر.
بحوث تقنية النانو: المواد النانوية
كما تمت مناقشته في قسم الخصائص على المقياس النانوي، تعتمد خصائص المواد - الكهربائية، والبصرية، والمغناطيسية، والميكانيكية، والكيميائية - على أبعادها الدقيقة. هذا يفتح الطريق لتطوير مواد جديدة ومحسنة من خلال التلاعب ببنيتها النانوية. توفر التجميعات الهرمية للمواد المصممة بمقياس النانو في هياكل أكبر، أو دمجها في الأجهزة، الأساس لتصميم مواد وآلات جديدة جذريًا.
تشير تجمعات الطبيعة إلى الطريق لتحسين المواد الإنشائية. يقدم صدف أذن البحر الذي كثيرًا ما يُستشهد به مثالًا رائعًا على كيفية الجمع بين مادة غير عضوية صلبة وهشة مع هيكل نانوي مع مادة عضوية ناعمة و "صلبة" يمكن أن ينتج مركبًا نانويًا قويًا ودائمًا - بشكل أساسي، هذه المركبات النانوية مصنوعة من كربونات الكالسيوم "لبنات" متماسكة معًا بواسطة "غراء" بروتين سكري. تظهر مواد هندسية جديدة - مثل المركبات النانوية المكونة من طين البوليمر - ليست فقط قوية وصلبة ولكنها أيضًا خفيفة الوزن وأسهل في إعادة التدوير من البلاستيك المقوى التقليدي. تعتبر هذه التحسينات في المواد الهيكلية مهمة بشكل خاص لصناعة النقل، حيث يترجم الوزن المنخفض بشكل مباشر إلى تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود. يمكن أن تزيد التحسينات الأخرى من السلامة أو تقلل من التأثير على بيئة التصنيع وإعادة التدوير. قد يكون من الممكن تحقيق المزيد من التطورات، مثل المواد الذكية حقًا التي تشير إلى فشلها الوشيك أو حتى قادرة على إصلاح العيوب ذاتيًا، مع مركبات المستقبل.
تعتبر المستشعرات أساسية لجميع أنظمة التحكم الحديثة تقريبًا. على سبيل المثال، يتم استخدام أجهزة استشعار متعددة في السيارات للقيام بمهام متنوعة مثل إدارة المحرك والتحكم في الانبعاثات والأمن والسلامة والراحة ومراقبة السيارة والتشخيص. في حين أن مثل هذه التطبيقات التقليدية للاستشعار الفيزيائي تعتمد عمومًا على أجهزة الاستشعار الدقيقة، أدى ظهور المواد والبنى النانوية إلى مستشعرات نانوية إلكترونية وفوتونية ومغناطيسية جديدة، تُعرف أحيانًا باسم "الغبار الذكي". نظرًا لصغر حجمها، تُظهر المستشعرات النانوية سرعة وحساسية غير مسبوقة، وتمتد في بعض الحالات إلى اكتشاف الجزيئات المفردة. على سبيل المثال، تُظهر الأسلاك النانوية المصنوعة من الأنابيب النانوية الكربونية أو السيليكون أو مواد أشباه الموصلات الأخرى حساسية استثنائية للأنواع الكيميائية أو العوامل البيولوجية. يمكن تغيير التيار الكهربائي عبر الأسلاك النانوية عن طريق ربط الجزيئات بسطحها مما يزعج محليًا هيكل النطاق الإلكتروني. عن طريق أسطح الأسلاك النانوية المغلفة بجزيئات الاستشعار التي تربط بشكل انتقائي أنواعًا معينة، يمكن استخدام التغييرات التي يسببها الشحن في التيار للكشف عن وجود تلك الأنواع. تم اعتماد هذه الاستراتيجية نفسها للعديد من فئات أنظمة الاستشعار. سيكون للأنواع الجديدة من أجهزة الاستشعار ذات الحساسية والنوعية الفائقة تطبيقات عديدة؛ على سبيل المثال، تعتبر المستشعرات التي يمكنها اكتشاف الأورام السرطانية عندما تتكون من عدد قليل من الخلايا تقدمًا كبيرًا للغاية.
تعمل المواد النانوية أيضًا على صنع مرشحات ممتازة لاحتجاز المعادن الثقيلة والملوثات الأخرى من مياه الصرف الصناعي. سيكون أحد أكبر التأثيرات المحتملة لتقنية النانو على حياة غالبية الناس على الأرض في مجال تحلية وتنقية المياه الاقتصادية. من المحتمل جدًا أن تجد المواد النانوية استخدامًا مهمًا في خلايا الوقود، والتحويل الحيوي للطاقة، والمعالجة الحيوية للمنتجات الغذائية، ومعالجة النفايات، وأنظمة التحكم في التلوث. هناك قلق حديث بشأن الجسيمات النانوية وهو ما إذا كانت أحجامها الصغيرة وخصائصها الجديدة قد تشكل مخاطر صحية أو بيئية كبيرة. بشكل عام، الجسيمات متناهية الصغر - مثل الكربون في أحبار آلات التصوير أو في السخام الذي تنتجه محركات الاحتراق والمصانع - لها آثار ضارة في الجهاز التنفسي والقلب والأوعية الدموية على البشر والحيوانات. الدراسات جارية لتحديد ما إذا كانت جسيمات نانوية معينة تشكل مخاطر أعلى قد تتطلب قيودًا تنظيمية خاصة. ومما يثير القلق بشكل خاص مخاطر الإصابة بالسرطان المحتملة من الجسيمات المستنشقة وإمكانية عبور الجسيمات النانوية الصغيرة جدًا الحاجز الدموي الدماغي إلى تأثير غير معروف. تشمل المواد النانوية التي تحظى حاليًا باهتمام مسؤولي الصحة الأنابيب النانوية الكربونية، وكرات بوكي، والنقاط الكمومية لسيلينيد الكادميوم. كما تم التخطيط لدراسات عن امتصاص الجلد لجسيمات أكسيد التيتانيوم النانوية (المستخدمة في واقيات الشمس). لم يتم إجراء المزيد من الدراسات بعيدة المدى حول السمية، والنقل، والمصير العام للجسيمات النانوية في النظم البيئية والبيئة. بعض الدراسات التي أجريت على الحيوانات في وقت مبكر، والتي تنطوي على إدخال مستويات عالية جدًا من الجسيمات النانوية التي أدت إلى الموت السريع للعديد من الأشخاص، هي مثيرة للجدل تمامًا.
الطب الحيوي والرعاية الصحية
توصيل المخدرات
تعد تقنية النانو بالتأثير على العلاج الطبي بطرق متعددة. أولاً، تقدم التطورات في تصميم وتصنيع الجسيمات النانوية خيارات جديدة لتوصيل الأدوية والعلاجات الدوائية. أكثر من نصف الأدوية الجديدة التي يتم تطويرها كل عام ليست قابلة للذوبان في الماء، مما يجعل توصيلها صعبًا. ومع ذلك، في شكل جزيئات نانوية الحجم، يتم نقل هذه الأدوية بسهولة أكبر إلى وجهتها، ويمكن توصيلها بالشكل التقليدي للحبوب. والأهم من ذلك، أن تقنية النانو قد تتيح توصيل الأدوية إلى المكان الصحيح بدقة في الجسم وإطلاق جرعات الدواء وفقًا لجدول زمني محدد مسبقًا للعلاج الأمثل. تتمثل الطريقة العامة في إرفاق الدواء بحامل نانوي الحجم والذي سيطلق الدواء في الجسم على مدى فترة زمنية طويلة أو عند تحريضه على القيام بذلك على وجه التحديد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن معالجة أسطح هذه الناقلات النانوية للبحث عن مواقع المرض وتوطينها - على سبيل المثال، الالتصاق بالأورام السرطانية. نوع واحد من الجزيئات ذات الأهمية الخاصة لهذه التطبيقات هو الغشاء العضوي. ديندريمير هو فئة خاصة من الجزيء البوليمري الذي ينسج داخل وخارج منطقة مركزية مجوفة. هذه "كرات الزغب" الكروية بحجم بروتين نموذجي ولكن لا يمكن أن تتكشف مثل البروتينات. ينبع الاهتمام بالتغصنات من القدرة على تكييف أحجام تجاويفها وخصائصها الكيميائية لاحتواء عوامل علاجية مختلفة. يأمل الباحثون في تصميم متغصنات مختلفة يمكن أن تنتفخ وتحرر الدواء عند التعرض لجزيئات معترف بها على وجه التحديد تشير إلى هدف مرض. يتم استكشاف هذا النهج العام نفسه لتوصيل الأدوية الموجهة بالجسيمات النانوية لأنواع أخرى من الجسيمات النانوية أيضًا. هناك طريقة أخرى تتضمن قذائف نانوية مطلية بالذهب يمكن تعديل حجمها لامتصاص الطاقة الضوئية بأطوال موجية مختلفة. على وجه الخصوص، سوف يمر ضوء الأشعة تحت الحمراء عبر عدة سنتيمترات من أنسجة الجسم، مما يسمح بتسخين دقيق ودقيق لهذه الكبسولات من أجل إطلاق المادة العلاجية بداخلها. علاوة على ذلك، قد يتم ربط الأجسام المضادة بسطح الذهب الخارجي للأصداف لجعلها ترتبط على وجه التحديد بخلايا ورم معينة، وبالتالي تقليل الضرر الذي يلحق بالخلايا السليمة المحيطة. المجال الثاني للدراسة المكثفة في طب النانو هو تطوير أدوات تشخيص جديدة. يتراوح الدافع لهذا العمل من البحوث الطبية الحيوية الأساسية على مستوى الجينات أو الخلايا المفردة إلى تطبيقات نقطة الرعاية لخدمات تقديم الرعاية الصحية. مع التقدم في علم الأحياء الجزيئي، يركز الكثير من العمل التشخيصي الآن على اكتشاف "توقيعات" بيولوجية محددة. يشار إلى هذه التحليلات بالمقايسات الحيوية. تشمل الأمثلة دراسات لتحديد الجينات النشطة استجابة لمرض معين أو علاج دوائي. يتضمن النهج العام ربط جزيئات الصبغة الفلورية بالجزيئات الحيوية المستهدفة من أجل الكشف عن تركيزها.
هناك طريقة أخرى للمقايسات الحيوية تستخدم الجسيمات النانوية شبه الموصلة، مثل سيلينيد الكادميوم، التي تنبعث ضوءًا بطول موجي محدد اعتمادًا على حجمها. يمكن تمييز الجسيمات ذات الأحجام المختلفة بمستقبلات مختلفة بحيث تتوفر مجموعة متنوعة من علامات الألوان المميزة أكثر مما يمكن تمييزه عن جزيئات الصبغة. يتم تجنب التدهور في التألق مع الإثارة المتكررة للأصباغ. علاوة على ذلك، يمكن تغليف الجسيمات ذات الأحجام المختلفة في حبيبات اللاتكس وتقرأ الأطوال الموجية الناتجة عنها مثل الرمز الشريطي. سيسمح هذا المنهج، بينما لا يزال في المرحلة الاستكشافية، بعدد هائل من العلامات المميزة للمقايسات الحيوية. هناك تباين آخر في تقنية النانو في الاختبارات الحيوية وهو ربط نصف مقطع الحمض النووي التكميلي أحادي السلسلة ليتم اكتشاف التسلسل الجيني بمجموعة واحدة من جزيئات الذهب والنصف الآخر بمجموعة ثانية من جزيئات الذهب. عندما تكون المادة محل الاهتمام موجودة في محلول، يتسبب المرفقان في تكتل الكرات الذهبية، مما يوفر تغييرًا كبيرًا في الخصائص البصرية التي يمكن رؤيتها في لون المحلول. إذا لم يتطابق نصفا التسلسل، فلن يحدث تكتل ولن يلاحظ أي تغيير. يتم أيضًا استكشاف الأساليب التي لا تتضمن تقنيات الكشف البصري باستخدام الجسيمات النانوية. على سبيل المثال، يمكن ربط الجسيمات النانوية المغناطيسية بالأجسام المضادة التي تتعرف بدورها على جزيئات حيوية معينة وترتبط بها. ثم تعمل الجسيمات المغناطيسية كعلامات و "مقود" يمكن من خلالها استخدام الحقول المغناطيسية لخلط أو استخلاص أو تحديد الجزيئات الحيوية المرتبطة داخل عينات بحجم ميكروليتر أو نانوليتر. على سبيل المثال، تظل الجسيمات النانوية المغناطيسية ممغنطة كمجال واحد لفترة طويلة، مما يتيح محاذاة واكتشافها في مجال مغناطيسي. على وجه الخصوص، تدور مجموعات الأجسام المضادة - المغناطيسية - النانوية المرفقة ببطء وتعطي إشارة مغناطيسية مميزة. في المقابل، فإن الأجسام المضادة الموسومة مغناطيسيًا غير المرتبطة بالمادة البيولوجية التي يتم اكتشافها تدور بسرعة أكبر وبالتالي لا تعطي نفس الإشارة المميزة. لقد تم تطوير أنظمة ميكروفلويديك ، أو "مختبرات على رقائق" ، للمقايسات البيوكيميائية لعينات صغيرة. عادةً ما يتم حشر العديد من المكونات الإلكترونية والميكانيكية في وحدة محمولة لا يزيد حجمها عن بطاقة الائتمان، وهي مفيدة بشكل خاص لإجراء تحليل سريع في هذا المجال. في حين أن أنظمة الموائع الدقيقة هذه تعمل بشكل أساسي على المستوى المجهري (أي جزء من المليون من المتر)، فقد ساهمت تكنولوجيا النانو في مفاهيم جديدة ومن المرجح أن تلعب دورًا متزايدًا في المستقبل. على سبيل المثال، يعتبر فصل الحمض النووي حساسًا للتأثيرات الحتمية، مثل الانتروبيا المطلوبة لتكشف الحمض النووي بطول معين. يمكن لمقاربة جديدة لفصل الحمض النووي أن تستفيد من مروره عبر مجموعة من المنشورات أو القنوات على نطاق نانوي بحيث تنفك جزيئات الحمض النووي ذات الأطوال المختلفة بمعدلات مختلفة. ركز باحثون آخرون على اكتشاف تغيرات الإشارة حيث يتم تمرير خيوط الحمض النووي التي يبلغ عرضها نانومترًا عبر مسام نانوية. استخدمت الدراسات المبكرة المسام المثقوبة في الأغشية بالفيروسات. كما يتم اختبار المسام النانوية المصطنعة. من خلال تطبيق جهد كهربائي عبر الغشاء في خلية سائلة لسحب الحمض النووي من خلاله، يمكن قياس التغيرات في تيار الأيونات حيث تمر وحدات أساسية متكررة مختلفة للجزيء عبر المسام. ستؤثر التطورات المدعومة بتقنية النانو في كامل مجال المقايسات الحيوية بشكل واضح على الرعاية الصحية بعدة طرق، بدءًا من الاكتشاف المبكر والتحليل السريري السريع والمراقبة المنزلية إلى الفهم الجديد للبيولوجيا الجزيئية والعلاجات الجينية لمكافحة الأمراض.
الأجهزة المساعدة وهندسة الأنسجة
هناك تطبيق طبي حيوي آخر لتقنية النانو يتضمن أجهزة مساعدة للأشخاص الذين فقدوا أو يفتقرون إلى بعض القدرات الطبيعية. على سبيل المثال، يأمل الباحثون في تصميم غرسات شبكية للأشخاص ضعاف البصر. يتمثل المفهوم في زرع شرائح بمصفوفات جهاز الكشف الضوئي لنقل الإشارات من شبكية العين إلى الدماغ عبر العصب البصري. المعلومات المكانية ذات المعنى، حتى لو كانت على مستوى بدائي، ستكون مساعدة كبيرة للمكفوفين. يوضح هذا البحث التحدي الهائل لتصميم الأنظمة الهجينة التي تعمل في الواجهة بين الأجهزة غير العضوية والأنظمة البيولوجية. تتضمن الأبحاث وثيقة الصلة زرع مجسات عصبية نانوية في أنسجة المخ لتنشيط الوظائف الحركية والتحكم فيها. وهذا يتطلب "توصيلات" فعالة ومستقرة للعديد من الأقطاب الكهربائية بالعصبونات. إنه أمر مثير بسبب إمكانية استعادة السيطرة للأفراد ضعاف الحركة. أظهرت الدراسات التي تستخدم التحفيز العصبي للحبال الشوكية التالفة بواسطة الإشارات الكهربائية عودة بعض الحركات. يبحث الباحثون أيضًا عن طرق للمساعدة في تجديد وشفاء العظام والجلد والغضاريف - على سبيل المثال، تطوير هياكل اصطناعية متوافقة حيوياً أو قابلة للتحلل الحيوي مع فراغات نانوية تعمل كقوالب لتجديد أنسجة معينة أثناء توصيل المواد الكيميائية للمساعدة في عملية الإصلاح. على مستوى أكثر تعقيدًا، يأمل الباحثون يومًا ما في بناء آلات نانوية أو ميكروسكوبية يمكنها إصلاح أو مساعدة أو استبدال الأعضاء الأكثر تعقيدًا.
تكنولوجيا المعلومات
يتفق خبراء أشباه الموصلات على أن الانكماش المستمر في الأجهزة الإلكترونية "التقليدية" سيصل حتمًا إلى حدود أساسية بسبب التأثيرات الكمومية مثل "النفق"، حيث تقفز الإلكترونات من مسار دائرتها المحددة وتحدث تداخلًا على النطاق الذري بين الأجهزة. في هذه المرحلة، ستكون هناك حاجة إلى مناهج جذرية جديدة لتخزين البيانات ومعالجة المعلومات لمزيد من التقدم. على سبيل المثال، تم تخيل أنظمة جديدة جذريًا تعتمد على الحوسبة الكمومية أو الحوسبة الجزيئية الحيوية.
الالكترونيات الجزيئية
اقترح مارك راتنر من جامعة نورث وسترن وآفي أفيرام من شركة آي بي إم استخدام الجزيئات للأجهزة الإلكترونية في سبعينيات القرن الماضي، لكن أدوات النانو المناسبة لم تصبح متاحة حتى مطلع القرن الحادي والعشرين. لا يزال توصيل الجزيئات بعرض نصف نانومتر وطول بضع نانومترات يمثل تحديًا كبيرًا، كما أن فهم النقل الكهربائي عبر الجزيئات المفردة بدأ للتو في الظهور. تمكّن عدد من المجموعات من عرض المفاتيح الجزيئية، على سبيل المثال، التي يمكن استخدامها في ذاكرة الكمبيوتر أو المصفوفات المنطقية. تشمل مجالات البحث الحالية آليات لتوجيه اختيار الجزيئات، وبنى لتجميع الجزيئات في بوابات نانوية، وجزيئات ثلاثية الأطراف لسلوك يشبه الترانزستور.
كما تتضمن الأساليب الأكثر جذرية حوسبة الحمض النووي، حيث يقوم الحمض النووي أحادي السلسلة على شريحة سيليكون بتشفير جميع القيم المتغيرة الممكنة وسيتم استخدام تفاعلات الخيوط التكميلية من أجل نهج معالجة موازية لإيجاد الحلول. من المجالات المتعلقة بالإلكترونيات الجزيئية مجال الترانزستورات العضوية الرقيقة وبواعث الضوء، والتي تعد بتطبيقات جديدة مثل شاشات الفيديو التي يمكن طرحها مثل ورق الحائط والصحف الإلكترونية المرنة.
الأنابيب النانوية والأسلاك النانوية
للأنابيب النانوية الكربونية خصائص إلكترونية وميكانيكية وكيميائية رائعة. اعتمادًا على قطرها المحدد وترتيب الترابط لذرات الكربون، تُظهر الأنابيب النانوية سلوكًا معدنيًا أو شبه موصّل. يكون التوصيل الكهربائي داخل أنبوب نانوي مثالي باليستي (تشتت ضئيل)، مع تبديد حراري منخفض. نتيجة لذلك، يمكن أن يحمل السلك المصنوع من أنبوب نانوي، أو سلك نانوي، تيارًا أكثر بكثير من السلك المعدني العادي ذي الحجم المماثل. يبلغ قطر الأنابيب النانوية 1.4 نانومتر، وهي أصغر بنحو مائة مرة من عرض بوابة أجهزة أشباه الموصلات السيليكونية. بالإضافة إلى الأسلاك النانوية للتوصيل، تم توضيح الترانزستورات والثنائيات والدوائر المنطقية البسيطة من خلال الجمع بين الأنابيب النانوية الكربونية المعدنية وأشباه الموصلات. وبالمثل، فقد تم استخدام أسلاك السيليكون النانوية لبناء أجهزة تجريبية، مثل ترانزستورات التأثير الميداني، والترانزستورات ثنائية القطب، والمحولات، والصمامات الثنائية الباعثة للضوء، وأجهزة الاستشعار، وحتى الذاكرة البسيطة. يتمثل التحدي الرئيسي لدوائر الأسلاك النانوية، كما هو الحال بالنسبة للإلكترونيات الجزيئية، في توصيل هذه الأجهزة ودمجها في بنية قابلة للتطبيق عالية الكثافة. من الناحية المثالية، سيتم بناء الهيكل وتجميعه في مكانه. تحظى هياكل العارضة التي تجمع بين وظيفة الأسلاك والأجهزة بأهمية خاصة.
الترانزستورات أحادية الإلكترون
في الأبعاد النانوية، تصبح الطاقة المطلوبة لإضافة إلكترون إضافي واحد إلى "جزيرة صغيرة" (منطقة فيزيائية معزولة) - على سبيل المثال، من خلال حاجز نفق - مهمة. يوفر هذا التغيير في الطاقة الأساس لابتكار ترانزستورات أحادية الإلكترون. في درجات الحرارة المنخفضة، حيث تكون التقلبات الحرارية صغيرة، يمكن تحقيق العديد من الهياكل النانوية أحادية الجهاز بسهولة، وقد تم إجراء بحث مكثف للهياكل ذات التدفق الإلكتروني المحصور. ومع ذلك، ستتطلب تطبيقات درجة حرارة الغرفة تقليل الأحجام بشكل كبير، إلى نطاق نانومتر واحد، لتحقيق عملية مستقرة. بالنسبة للتطبيق على نطاق واسع مع ملايين الأجهزة، كما هو موجود في الدوائر المتكاملة الحالية، فإن الحاجة إلى هياكل ذات حجم موحد للغاية للحفاظ على خصائص الجهاز الموحدة تمثل تحديًا كبيرًا. أيضًا، في هذا والعديد من الأجهزة النانوية الجديدة التي يتم استكشافها، يعد نقص الكسب عيبًا خطيرًا يحد من التنفيذ في الدوائر الإلكترونية واسعة النطاق.
سبينترونيكس
تشير سبينترونيكس إلى الأجهزة الإلكترونية التي تقوم بعمليات منطقية لا تعتمد فقط على الشحنات الكهربائية للناقلات ولكن أيضًا على دورانها. على سبيل المثال، يمكن نقل المعلومات أو تخزينها من خلال حالات الدوران أو التدوير للأسفل للإلكترونات. هذا مجال جديد للبحث، وتشمل القضايا حقن الناقلات ذات الاستقطاب الدوراني ونقلها واكتشافها. إن دور البنية النانوية والخصائص الإلكترونية لواجهة أشباه الموصلات الحديدية المغناطيسية في عملية الحقن الدوراني، ونمو أشباه الموصلات المغناطيسية الجديدة مع التحكم في المقياس النانوي، والاستخدام المحتمل للميزات ذات البنية النانوية للتلاعب بالدوران كلها أمور مهمة.
مخزن المعلومات
تتضمن الأساليب الحالية لتخزين المعلومات واسترجاعها ذكريات إلكترونية عالية الكثافة وعالية السرعة وذات حالة صلبة، بالإضافة إلى أقراص مغناطيسية وبصرية أبطأ (ولكنها أكثر اتساعًا بشكل عام) (انظر ذاكرة الكمبيوتر). نظرًا لأن الحد الأدنى لحجم الميزة للمعالجة الإلكترونية يقترب من 100 نانومتر، فإن تقنية النانو توفر طرقًا لتقليل حجم بت المعلومات المخزنة، وبالتالي زيادة الكثافة وتقليل مسافات التوصيل البيني للحصول على سرعات أعلى. على سبيل المثال، أساس الجيل الحالي من الأقراص المغناطيسية هو تأثير المقاومة المغناطيسية العملاق. يخزن رأس القراءة / الكتابة المغناطيسية أجزاء من المعلومات عن طريق تحديد اتجاه المجال المغناطيسي في طبقات معدنية بسمك نانومتر تتناوب بين المغناطيسية المغناطيسية وغير المغناطيسية. تؤدي الاختلافات في تشتت الإلكترونات المعتمد على الدوران في طبقات الواجهة إلى اختلافات في المقاومة يمكن أن يقرأها الرأس المغناطيسي. تلعب الخصائص الميكانيكية، ولا سيما الترايبولوجي (الاحتكاك وتآكل الأسطح المتحركة)، دورًا مهمًا أيضًا في محركات الأقراص الصلبة المغناطيسية، حيث تطفو الرؤوس المغناطيسية على ارتفاع 10 نانومتر فقط فوق الأقراص المغناطيسية الدوارة. هناك طريقة أخرى لتخزين المعلومات تعتمد على تصميم طبقات مغناطيسية بسمك نانومتر قيد التطوير التجاري. تُعرف باسم ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية، يتم فصل خط من المواد المغناطيسية القابلة للتحويل كهربائيًا عن طبقة ممغنطة بشكل دائم بواسطة طبقة بينية غير مغناطيسية على نطاق نانوي. يُقرأ تغيير المقاومة الذي يعتمد على المحاذاة النسبية للحقول كهربائيًا من مجموعة كبيرة من الأسلاك عبر الخطوط المتقاطعة. سوف تتطلب ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية تطورًا صغيرًا نسبيًا من تصنيع أشباه الموصلات التقليدية، ولها فائدة إضافية تتمثل في إنتاج ذاكرة غير متطايرة (لا توجد حاجة إلى طاقة أو بطاريات للحفاظ على حالات الذاكرة المخزنة).

لا تزال دراسات التوصيل الكهربائي عبر الجزيئات لا تزال في مرحلة استكشافية ولدت اهتمامًا باستخدامها المحتمل كذاكرة. في حين أن الأساليب الجزيئية والأسلاك النانوية للذاكرة لا تزال تخمينية للغاية، فهي مثيرة للاهتمام بسبب الحجم الصغير الذي يتم فيه تخزين أجزاء الذاكرة والفعالية التي تخزن بها الأنظمة البيولوجية كميات كبيرة من المعلومات.
مجال الاتصالات
تؤدي البنية النانوية للأجهزة البصرية، مثل الليزر الباعث للأسطح ذات التجويف العمودي، وأشعة الليزر ذات النقاط الكمومية، والمواد البلورية الضوئية، إلى تطورات إضافية في تكنولوجيا الاتصالات. يحتوي الليزر الباعث للأسطح ذات التجويف العمودي على طبقات نانوية من أشباه الموصلات المركبة نمت فوق المحور فوق المحور - طبقات عازلة متناوبة كمرايا وآبار كمومية. تسمح الآبار الكمية بحصر ناقلات الشحن في مناطق محددة جيدًا وتوفر تحويل الطاقة إلى ضوء بالأطوال الموجية المرغوبة. يتم وضعها في تجويف الليزر لحصر الناقلات في عقد الموجة الواقفة ولتكييف بنية النطاق من أجل إعادة التركيب الإشعاعي الأكثر كفاءة. تم تطوير تقنيات النانو أحادية البعد التي تنطوي على النمو الدقيق لطبقات أشباه الموصلات الفوقية الرقيقة جدًا خلال التسعينيات. عززت هذه البنية النانوية من كفاءة الليزر الباعث للأسطح ذات التجويف العمودي وخفضت التيار المطلوب لبدء الليزر (يسمى تيار العتبة). نظرًا لتحسين الأداء وتوافقها مع تقنية التصنيع المستوي ، أصبح الليزر الباعث للأسطح ذات التجويف العمودي سريعًا مصدر الليزر المفضل في مجموعة متنوعة من تطبيقات الاتصالات.
في الآونة الأخيرة، تم التحقيق في إدخال النقاط الكمومية (مناطق صغيرة جدًا بحيث يمكن إعطاؤها شحنة كهربائية واحدة) في ليزر أشباه الموصلات ووجد أنه يعطي فوائد إضافية - كل من التخفيضات الإضافية في تيار العتبة وعرض الخطوط الأضيق. تعمل النقاط الكمومية على تقييد أوضاع الانبعاث البصري ضمن نطاق ضيق للغاية وتعطي أدنى كثافة للتيار من أجل الليزر التي تم تحقيقها حتى الآن في الليزر الباعث للأسطح ذات التجويف العمودي. يتم إدخال النقاط الكمومية في الليزر أثناء نمو الطبقات المتوترة، من خلال عملية تسمى نمو سترانسكي-كراستانوف. تنشأ بسبب إجهاد عدم تطابق الشبكة والتوتر السطحي للفيلم المتنامي. لا يزال البحث عن تحسينات في طرق التحكم بدقة في النقاط الكمومية الناتجة إلى حجم واحد أكثر اتساقًا قيد البحث.

توفر البلورات الضوئية وسيلة جديدة للتحكم في توجيه ومعالجة الفوتونات بناءً على شبكات عازلة دورية بأبعاد متكررة حسب ترتيب الطول الموجي للضوء. يمكن أن يكون لهذه المواد خصائص غريبة جدًا، مثل عدم السماح للضوء ضمن أطوال موجية معينة بالانتشار في مادة بناءً على بنية دورية معينة. يمكن أن تعمل المشابك الضوئية كمرايا مثالية ذات طول موجي انتقائي لتعكس الضوء الساقط من جميع الاتجاهات. إنها توفر الأساس للتبديل البصري، والتوجيه، وفصل الطول الموجي على نطاقات صغيرة غير مسبوقة. يزداد التردد الطبيعي (الرنيني) للاهتزاز للحزم الميكانيكية الصغيرة مع تناقص حجمها، لذلك هناك حاجة إلى القليل من الطاقة لقيادتها كمذبذبات. يتم تصنيف كفاءتها من خلال عامل الجودة، المعروف باسم Q، وهو نسبة الطاقة المخزنة لكل دورة مقابل الطاقة المشتتة لكل دورة. كلما زاد Q، زاد دقة التردد المطلق لمذبذب. تعتبر Q عالية جدًا بالنسبة للمذبذبات الميكانيكية الدقيقة والنانوية، ويمكن لهذه الأجهزة أن تصل إلى ترددات عالية جدًا (تصل إلى ترددات الميكروويف) ، مما يجعلها بدائل محتملة للطاقة منخفضة للمذبذبات والمرشحات الإلكترونية. تم تصنيع المذبذبات الميكانيكية من السيليكون. بأبعاد 10 × 100 نانومتر، حيث تكون أكثر من 10 بالمائة من الذرات على مسافة أقل من مسافة ذرية واحدة من السطح. بينما يمكن صنع مواد متجانسة للغاية في هذه الأبعاد - على سبيل المثال، قضبان السيليكون أحادية البلورة - تلعب الأسطح دورًا متزايدًا في المقاييس النانوية، ويزداد فقد الطاقة، ويفترض أن ذلك بسبب عيوب السطح والأنواع الجزيئية الممتصة على الأسطح. حتى الترددات الأعلى، فيما يمكن اعتباره المطلق في الأنظمة الميكانيكية النانوية، من خلال الانتقال من الهياكل النانوية إلى الأنظمة الجزيئية. على سبيل المثال، يتم استكشاف الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران لخصائصها الميكانيكية. عندما تتم إزالة نهايات الأنبوب النانوي الخارجي، قد يتم سحب الأنبوب الداخلي جزئيًا من الأنبوب الخارجي حيث ستوفر قوى فان دير فال بين الأنبوبين قوة الاستعادة. وبالتالي يمكن أن يتأرجح الأنبوب الداخلي، وينزلق للخلف وللأمام داخل الأنبوب الخارجي. من المتوقع أن يكون تردد التذبذب لمثل هذه الهياكل أعلى من واحد جيجاهيرتز (مليار دورة في الثانية). من غير المعروف ما إذا كان ربط هذه الأنظمة بالعالم الكلي وحمايتها من التأثيرات السطحية سيكون عمليًا على الإطلاق.
التصنيع النانوي
يتم اتباع مسارين مختلفين للغاية. الأول هو استراتيجية من أعلى إلى أسفل لتصغير التقنيات الحالية، في حين أن الأخرى هي استراتيجية من أسفل إلى أعلى لبناء أجهزة جزيئية أكثر تعقيدًا من ذرة ذرة. تعتبر المناهج التنازلية جيدة لإنتاج الهياكل بترتيب بعيد المدى ولإجراء الوصلات العيانية، في حين أن المناهج التصاعدية هي الأنسب للتجميع وإنشاء ترتيب قصير المدى بأبعاد نانوية. من المتوقع أن يوفر تكامل التقنيات من أعلى إلى أسفل ومن أسفل إلى أعلى في النهاية أفضل مجموعة من الأدوات للتصنيع النانوي. تتطلب تقنية النانو أدوات جديدة للتصنيع والقياس.
نهج من أعلى إلى أسفل
يتضمن النهج الأكثر شيوعًا للتصنيع تقنيات الزخرفة الحجرية باستخدام مصادر بصرية قصيرة الموجة. الميزة الرئيسية للنهج التنازلي - كما تم تطويره في تصنيع الدوائر المتكاملة - هي أن الأجزاء منقوشة ومبنية في مكانها، بحيث لا تكون هناك حاجة إلى خطوة التجميع. تعد الطباعة الحجرية الضوئية مجالًا ناضجًا نسبيًا بسبب الدرجة العالية من الصقل في تصنيع الرقائق الإلكترونية الدقيقة، حيث تصل تقنيات الطباعة الحجرية الضوئية الحالية ذات الطول الموجي القصير إلى أبعاد أقل بقليل من 100 نانومتر (تعريف العتبة التقليدي للمقياس النانوي). يتم تطوير مصادر الطول الموجي الأقصر، مثل الأشعة فوق البنفسجية الشديدة والأشعة السينية، للسماح لتقنيات الطباعة الحجرية بالوصول إلى أبعاد من 10 إلى 100 نانومتر. توفر تقنيات شعاع المسح مثل الطباعة الحجرية بالحزمة الإلكترونية أنماطًا تصل إلى حوالي 20 نانومتر. هنا يتم كتابة النمط عن طريق مسح شعاع إلكتروني مركّز بدقة عبر السطح. تُستخدم الحزم الأيونية المركزة أيضًا للمعالجة المباشرة ونمذجة الرقائق، على الرغم من دقة وضوحها إلى حد ما أقل من الطباعة الحجرية ذات الحزمة الإلكترونية. يتم الحصول على ميزات أصغر باستخدام مجسات المسح لإيداع الطبقات الرقيقة أو إزالتها. لقد تم تمديد تقنيات الطباعة الميكانيكية - الطباعة والختم والقولبة بمقياس نانوي - إلى أبعاد صغيرة بشكل مدهش من حوالي 20 إلى 40 نانومتر. تختلف تفاصيل هذه التقنيات، لكنها تستند جميعها إلى عمل "ختم" رئيسي بتقنية عالية الدقة مثل الطباعة الحجرية بالحزمة الإلكترونية ثم تطبيق هذا الختم، أو الأجيال اللاحقة منه، على سطح لإنشاء النموذج. في أحد الأشكال، يتم طلاء سطح الختم بطبقة رقيقة جدًا من المادة ("الحبر") والتي يمكن بعد ذلك وضعها ("الحبر") مباشرة على السطح لإعادة إنتاج نمط الختم. على سبيل المثال، يمكن تحقيق الزخرفة المتحكم فيها لطبقة جزيئية أحادية الطبقة على سطح عن طريق ختم حبر من جزيئات ثيول العضوية الوظيفية مباشرة على سطح مطلي بالذهب (الجزيئات التي تحتوي على مجموعة نهائية من الكبريت، تسمى ثيول، ترتبط بقوة بالذهب) . في طريقة أخرى، يتم استخدام الختم ميكانيكيًا للضغط على النمط في طبقة رقيقة من المادة. عادة ما تكون هذه الطبقة السطحية عبارة عن مادة بوليمرية تم جعلها مرنة لعملية التشكيل عن طريق تسخينها أثناء إجراء الختم. يمكن بعد ذلك استخدام النقش بالبلازما لإزالة الطبقة الرقيقة من مادة الإخفاء الموجودة تحت المناطق المختومة؛ وهكذا تتم إزالة أي بوليمر متبقي، ويترك نمط ليثوغرافي بمقياس نانوي على السطح. لا يزال هناك اختلاف آخر يتمثل في إخراج نمط الإغاثة من مقاوم الضوء على رقاقة السيليكون بواسطة الطباعة الحجرية الضوئية أو بالحزمة الإلكترونية ثم صب مادة سائلة - على سبيل المثال، بولي دي ميثيل سيلوكسان، وهو شكل من أشكال السيليكون - فوق النموذج ثم معالجته. والنتيجة مادة صلبة مطاطية يمكن تقشيرها واستخدامها كختم. يمكن طباعة هذه الطوابع بالحبر والطباعة كما هو موضح أعلاه، أو يمكن ضغطها على السطح ويسمح للبوليمر السائل بالتدفق إلى المناطق المرتفعة من القناع عن طريق عمل الشعيرات الدموية ومعالجتها في مكانها. يتمثل أحد الاختلافات في هذا النهج الأخير في أن الختم مرن ويمكن بالتالي استخدامه لطباعة ميزات المقياس النانوي على الأسطح المنحنية.
توفر تقنيات الطباعة النانوية هذه مزايا عديدة تتجاوز القدرة على استخدام مجموعة متنوعة من المواد ذات الأسطح المنحنية. على وجه الخصوص، يمكن تنفيذ مثل هذه الأساليب في المختبرات العادية مع معدات أقل تكلفة بكثير من تلك اللازمة للطباعة الحجرية التقليدية دون الميكرون. التحدي الذي يواجه جميع التقنيات التنازلية هو أنه بينما تعمل بشكل جيد على المستوى المجهري (عند جزء من المليون من المتر)، يصبح من الصعب بشكل متزايد تطبيقها على الأبعاد النانوية. العيب الثاني هو أنها تنطوي على تقنيات مستوية، مما يعني أن الهياكل يتم إنشاؤها عن طريق إضافة وطرح طبقات منقوشة (الترسيب والحفر)، لذلك يصعب بناء الكائنات ثلاثية الأبعاد التعسفية.
المنهج التصاعدي
تستخدم المناهج التصاعدية أو التجميعية للتصنيع النانوي قوى كيميائية أو فيزيائية تعمل على مقياس النانو لتجميع الوحدات الأساسية في هياكل أكبر. مع انخفاض حجم المكون في التصنيع النانوي ، توفر الأساليب التصاعدية مكملاً متزايد الأهمية للتقنيات التنازلية. يأتي الإلهام للنهج التصاعدي من الأنظمة البيولوجية، حيث تسخر الطبيعة القوى الكيميائية لإنشاء جميع الهياكل التي تحتاجها الحياة. يأمل الباحثون في تكرار قدرة الطبيعة على إنتاج مجموعات صغيرة من ذرات معينة، والتي يمكن أن تتجمع ذاتيًا في بنى أكثر تفصيلاً. لقد تم تطوير عدد من الأساليب التصاعدية لإنتاج الجسيمات النانوية، بدءًا من تكثيف الأبخرة الذرية على الأسطح إلى اندماج الذرات في السوائل. على سبيل المثال، تم تطوير تقنيات المرحلة السائلة القائمة على المذيلات المعكوسة (كريات جزيئات الدهون تطفو في محلول غير مائي، حيث تشير نهاياتها القطبية أو المحبة للماء إلى الداخل لتشكيل قلب مجوف، كما هو موضح في الشكل). - جسيمات نانوية مختارة من أشباه الموصلات والمغناطيسية وغيرها من المواد. مثال على التجميع الذاتي الذي يحقق درجة محدودة من التحكم في كل من التكوين والتنظيم هو نمو النقاط الكمومية. يمكن تشكيل نقاط زرنيخيد الغاليوم الإنديوم عن طريق تنمية طبقات رقيقة من نقاط زرنيخيد الغاليوم الإنديوم على الغاليوم الإنديوم بطريقة تؤدي إلى قوى التنافر الناتجة عن الإجهاد الانضغاطي في طبقة نقاط زرنيخيد الغاليوم الإنديوم إلى تكوين نقاط كمومية معزولة. بعد نمو أزواج الطبقات المتعددة، يمكن تحقيق تباعد منتظم إلى حد ما بين النقاط. مثال آخر على التجميع الذاتي للهيكل المعقد هو تكوين الأنابيب النانوية الكربونية تحت المجموعة الصحيحة من الظروف الكيميائية ودرجة الحرارة. قد يوفر التجميع بمساعدة الحمض النووي طريقة لدمج الأجزاء غير المتجانسة الهجينة في جهاز واحد. يقوم علم الأحياء بذلك بشكل جيد للغاية، حيث يجمع بين التجميع الذاتي والتنظيم الذاتي في بيئات مرنة حيث تلعب القوى الكهروكيميائية الأضعف دورًا مهمًا. باستخدام التعرف الشبيه بالحمض النووي، قد تكون الجزيئات الموجودة على الأسطح قادرة على توجيه المرفقات بين الأشياء في السوائل. في هذا المنهج، يمكن استخدام البوليمرات المصنوعة من خيوط الحمض النووي التكميلية "كشريط لاصق" ذكي، يتم ربطه بين البوليمرات فقط عند وجود الاقتران الصحيح. قد يتم دمج هذا التجميع مع المجالات الكهربائية للمساعدة في تحديد مواقع التعلق ثم يتبعه نهج ربط أكثر ديمومة، مثل الترسيب الكهربائي والتعدين. هناك العديد من المزايا للنهج المدعوم بالحمض النووي: يمكن تسلسل جزيئات الحمض النووي وتكرارها بكميات كبيرة، وتعمل سلاسل الحمض النووي كرموز يمكن استخدامها للتعرف على خيوط الحمض النووي التكميلية، وتشكل خيوط الحمض النووي المهجنة روابط قوية بتسلسلها التكميلي، وخيوط الحمض النووي يمكن إرفاقها بأجهزة مختلفة مثل التسميات. يتم استكشاف هذه الخصائص لطرق التجميع الذاتي للجزيئات في وحدات نانوية. على سبيل المثال، تم تصنيع تسلسلات من الحمض النووي تلتصق فقط بأوجه بلورية معينة لأشباه الموصلات المركبة، مما يوفر أساسًا للتجميع الذاتي. من خلال الحصول على التسلسلات التكميلية الصحيحة في الطرف الآخر من جزيء الحمض النووي، يمكن صنع وجوه معينة من كتل بناء أشباه الموصلات الصغيرة التي تلتصق ببعضها البعض أو تتنافر معها. على سبيل المثال ، تتسبب مجموعات الثيول في نهاية الجزيئات في ارتباطها بأسطح الذهب ، بينما يمكن استخدام مجموعات الكربوكسيل للتعلق بأسطح السيليكا. يعد التجميع الموجه تباينًا متزايد الأهمية للتجميع الذاتي حيث يتم تحريك الأجزاء في البيئات شبه المتوازنة ميكانيكيًا أو كهربائيًا أو مغناطيسيًا ويتم وضعها بدقة في المكان المقصود منها." كتب بواسطة إس توم بيكرو المدير التنفيذي لأبحاث المواد وأستاذ هندسة المواد ، جامعة ولاية أريزونا ، الولايات المتحدة
الرابط:
https://www.britannica.com/technology/nanotechnology/Bottom-up-approach
كاتب فلسفي






قناة الحوار المتمدن على اليوتيوب
واقع ومستقبل اليسار العالمي والعربي حوار مع المفكر الماركسي الفلسطيني غازي الصوراني
حول آفاق ومكانة اليسار ، حوار مع الرفيق تاج السر عثمان عضو المكتب السياسي - الحزب الشيوعي السوداني


كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على: الفيسبوك التويتر اليوتيوب RSS الانستغرام لينكدإن تيلكرام بنترست تمبلر بلوكر فليبورد الموبايل



رأيكم مهم للجميع - شارك في الحوار والتعليق على الموضوع
للاطلاع وإضافة التعليقات من خلال الموقع نرجو النقر على - تعليقات الحوار المتمدن -
تعليقات الفيسبوك () تعليقات الحوار المتمدن (0)


| نسخة  قابلة  للطباعة | ارسل هذا الموضوع الى صديق | حفظ - ورد
| حفظ | بحث | إضافة إلى المفضلة | للاتصال بالكاتب-ة
    عدد الموضوعات  المقروءة في الموقع  الى الان : 4,294,967,295
- ملامح الأيديولوجيات الجديدة
- تطورات الذكاء الاصطناعي
- الخطوط العريضة لعلم المستقبل للبشرية
- صناعة الأيديولوجيا ونقد المجتمع
- كيف تُفسر العلوم العرفانية؟
- ما المقصود بفلسفة الذهن؟
- كوفيد -19: الفلسفة والدرس في علاقتنا بالبيئة
- حدود اليقين المعرفي عند ليدفيغ فتغنشتاين
- النظرية والتطبيق عند عمونيال كانط
- حول الدولة، بيير بورديو
- حنة أرندت وعبور المحيط العظيم
- السياسة والحقيقة في الفلسفة، جان بيير لالو
- حوار جديد مع أدغار موران
- جاك دريدا عالم الغراماتولوجيا وفيلسوف التفكيك
- لماذا الحرب؟، مراسلة بين سيغموند فرويد وألبرت أينشتاين
- ماهي الأنوار؟، ميشيل فوكو
- جواب عمونيال كانط عن هذا السؤال: ماهي الأنوار؟ 1784.
- مقابلة مع مارتن هيدجر حول التاريخ والسياسة
- فن التفكير ضد الذات، لقاء مع بول ريكور
- من أجل السلام الدائم، عمونيال كانط


المزيد.....




- الصين تبحث مزج لقاحات كوفيد-19 لتعزيز فعاليتها
- إيطاليا.. 331 وفاة وأكثر من 15 ألف إصابة جديدة بكورونا
- التعاون بين أبوظبي وموسكو في مجال الفضاء
- البيرو.. انتخابات رئاسية يتنافس فيها 18 مرشحا في أوج وباء كو ...
- بخطوات بسيطة ومجربة... تعرف من زار بروفايلك على فيسبوك
- الصين تدرس خلط لقاحات كورونا لتوفير مزيد من الفاعلية ضد سلال ...
- تركي آل الشيخ يغلق التعليقات على -تويتر- بسبب الإساءات
- الإصابات اليومية بكورونا في السعودية تتراجع إلى ما تحت الـ80 ...
- جهاد أزعور لـCNN: يجب دعم الفئات المهمشة بالمجتمع للنهوض باق ...
- تسجيل 6791 إصابة جديدة بفيروس كورونا في العراق


المزيد.....

- تقنية النانو والهندسة الإلكترونية / زهير الخويلدي
- تطورات الذكاء الاصطناعي / زهير الخويلدي
- تطور الذكاء الاصطناعي بين الرمزي والعرفاني والعصبي / زهير الخويلدي
- اهلا بالعالم .. من وحي البرمجة / ياسر بامطرف
- مهارات الانترنت / حسن هادي الزيادي
- أدوات وممارسات للأمان الرقمي / الاشتراكيون الثوريون
- ما هي مشاريع الخيال العلمي ؟ و كيف تكتب / محمود حسن عباس
- ذاكرة الكمبيوتر / معتز عمر
- الانترنت منظومة عصبية لكوكب الارض / هشام محمد الحرك


المزيد.....


الصفحة الرئيسية - تقنية المعلمومات و الكومبيوتر - زهير الخويلدي - تقنية النانو والهندسة الإلكترونية