290 بحثاً نشرها معهد الملك عبدالله لتقنية النانو بمجلات علمية مُحَكّمة وبفروع علمية متعددة

عميد معهد الملك عبدالله لتقنية النانو بجامعة الملك سعود الدكتور أوس الشمسان ل«الجزيرة»:

النانو هي بادئة تعني واحد على المليار؛ فإذا أضيفت إلى وحدة الطول كالمتر فإن (نانومتر) تعني واحد على المليار من المتر، ويقصد بتقنية النانو: دراسة ومعاملة المواد وتصنيعها في مقياس النانومتر، وقال عميد معهد الملك عبدالله لتقنية النانو بجامعة الملك سعود الدكتور اوس بن إبراهيم الشمسان: إن هذه التقنية الحديثة تستخدم في تحضير كافة أنواع المواد بأحجام النانو لمختلف التطبيقات العلمية والطبية والهندسية والبيئية، وتحدث عن منشأ تقنية النانو، وعن جهود معهد الملك عبد الله لتقنية النانو والمعاهد المماثلة بالجامعات السعودية التي أثمرت عن تقدم المملكة بمجالات هذه الثورة العلمية العالمية، كما تطرق الشمسان في حديثه (للجزيرة) عن جوانب ذات علاقة بهذه التقنية.
تعريفها واستخداماتها
* ماذا يقصد بتقنية النانو أو النانو لوحدها، وفيم تستخدم، وكيف اكتشفت؟
- النانو هي بادئة تعني واحد على المليار؛ فإذا أضيفت إلى وحدة الطول كالمتر فإن نانومتر تعني واحد على المليار من المتر، ويقصد بتقنية النانو: دراسة ومعاملة المواد وتصنيعها في مقياس النانومتر، وقد امتاز هذا المقياس عن غيره من المقاييس الأكبر مثل المايكرومتر والملليمتر بأن المادة عند بلوغها مقياس النانومتر فإن خواص المواد تتغير ونتحصل على تطبيقات جديدة لها لم تكن معتادة من قبل.
وتستخدم في تحضير كافة أنواع المواد بأحجام النانو لمختلف التطبيقات العلمية والطبية والهندسية والبيئية، مثل تطوير المواد التي تستخدم في تركيب الأدوية ومواد التشخيص الطبي، والصناعات الغذائية والزراعية، والإلكترونيات والحواسيب ووسائل الاتصال، وصناعة السيارات والطائرات، والمحفزات للصناعات الكيماوية والبتروكيماوية، وغيرها من الصناعات.
وأول من فكر بتقنية النانو هو البروفيسور ريتشارد فينمان عام 1959 في محاضرة شهيرة بعنوان «يوجد حيز كبير في القاع There)s Plenty of Room at the Bottom» ، حيث توقع تغير خواص المواد عند تصغير حجم حبيباتها. لكن باكورة التجارب والأبحاث المعملية بدأت في الثمانينات والتسعينات من القرن الماضي، وشهد مطلع الألفية الحالية بزوغ فجر ثورة تقنية النانو.
معهد الملك عبدالله
* الى أي مدى وصلت المملكة من المراحل المتقدمة لهذه التقنية عالميا؟
- بدأت مبادرات تقنية النانو في المملكة منذ عام 2007 وأسفرت عن إنشاء معهد الملك عبدالله لتقنية النانو بجامعة الملك سعود بالإضافة إلى عدة مراكز لتقنية النانو بجامعة الملك عبدالعزيز وجامعة الملك فهد للبترول والمعادن ومدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية وجامعة نجران. وعلى الرغم من عمر المعهد القصير فقد قام بجهد متميز بتجهيز البنى التحتية والمعامل اللازمة لتلك التقنية الحديثة على مستوى العالم، بالإضافة إلى إجراء الأبحاث المتميزة المتوجة بنشر علمي وبراءات اختراع توازي المستوى العالمي للعديد من المعاهد والمراكز المتقدمة عالميا.ونشر معهد الملك عبدالله لتقنية النانو حوالي 290 بحثاً في مجلات علمية محكمة وفي فروع علمية مختلفة كتحلية المياه، وتوصيل الدواء، والتشخيص الطبي، والخلايا الشمسية، والبيئة، وغيرها، بالإضافة إلى تسجيل 14 براءات اختراع دولية.
* هل هناك تعاون بين المعهد وجهات حكومية أو خاصة لتطوير وتحديث هذه التقنية؟
- يتعاون المعهد مع مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية، وكذلك مع العديد من الجامعات الحكومية بالمملكة، بالإضافة إلى تفعيل شركات بحثية مع الجهات الصناعية كشركة سابك وأرامكو، ويعتزم المعهد بمشاركة أشقائه مراكز تقنية النانو الأخرى بالمملكة التنسيق بين المتخصصين في هذه التقنية لعمل بحوث وطنية ذات طابع استراتيجي يدفع بعجلة التنمية، كما أن المعهد يتعاون مع المؤسسات البحثية العالمية في أمريكا وإيطاليا والصين واليابان وكندا وألمانيا والهند وكوريا الجنوبية.
ويقوم المعهد بدراسة المواد النانوية ذات القدرة على معالجة الصرف الصناعي بغرض إزالة المركبات الخطرة كأيونات العناصر الثقيلة والصبغات والمركبات العضوية بغرض التخلص منها وجعل الصرف الصناعي لتلك المصانع معالجا ومناسبا للضوابط البيئية. وقد نشر المعهد أبحاثا في هذا المجال نال على إثرها جائزة المراعي للعمل الإبداعي لعام 1436 ه.
والمعهد جزء من جامعة الملك سعود ويستعين بجميع أعضاء هيئة التدريس المتخصصين من كليات الجامعة المختلفة كالعلوم والهندسة والصيدلة، ويطمح المعهد إلى زيادة عدد منسوبيه والمشاركين فيه لتغطية المجالات البحثية المختلفة.
النانو والخطة الوطنية
* كم عدد أقسام هذه التقنية العلمية وما هي أشكال مواد النانو وكيفية التعرف عليها؟
- تدخل تقنية النانو في تخصصات وتطبيقات متعددة لكن معهد الملك عبدالله لتقنية النانو قام بالتركيز على أربعة مجالات أساسية وهي معالجة وتحلية المياه، وتوليد وتخزين الطاقة، والطب النانوي، والمسار البيئي نظرا للأهمية الاستراتيجية للمسارات المذكورة وتحقيقها لأهداف الخطة الوطنية التي وضعتها مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية في مجال النانو، وهناك مسارات أخرى كالإلكترونيات والمواد الحافزة والبتروكيماويات وهي مسارات سيتوالى إدراجها تباعا ضمن أنشطة المعهد، وسيتم التنسيق فيها مع شركائنا من المراكز الأخرى في المستقبل القريب.
وقد تم إنتاج خلايا شمسية صبغية بتقنية النانو بالمعهد التي يمكن طلاؤها على مادة الزجاج أو البلاستيك ويتوقع مع تحسين أداء تلك الخلايا الشمسية ورفع كفاءة إنتاجها للكهرباء أن يتم استخدامها في تصميم نوافذ المنازل والسيارات في المستقبل.وتتعدد أشكال جسيمات النانو لتشمل كريات، أعواد، أنابيب، مكعبات، وغيرها ويمكن التعرف على تلك الأشكال ورؤيتها باستخدام المجاهر الإلكترونية كالمجهر الإلكتروني الماسح والمجهر الإلكتروني النفاذ، ومجاهر أخرى عالية الدقة مثل مجهر القوة الذرية.
* هل لهذه التقنية أضرار على الإنسان عند استخدامها أو التعامل معها؟
- مواد النانو هي مواد نشطة سطحيا وكيميائيا نتيجة صغر حجمها ولذا يتوقع ألا تخلو من آثار على الخلايا والأنسجة البشرية، حتى وإن كانت المادة آمنة على الإنسان في حجمها الطبيعي فإن أثرها قد يتغير عندما تصبح في حجم النانومتر، وتتم حاليا دراسات للتأثير الضار لمواد النانو من خلال علم السموم النانوي Nanotoxicology الذي يعنى بدراسة الآثار السمية والأضرار المترتبة على الخلايا الحية نتيجة لوجود مواد النانو.