6/17/2020

ريتشارد فاينمان و أسس تكنولوجيا النانو

" طوال الوقت و انت تخبر نفسك: أستطيع فعل ذلك ، و لكني لا ارغب - و هو طريقة أخرى لكي تقول انك لا تستطيع!" ريتشارد فاينمان.
Richard Feynman
 

ريتشارد فاينمان المؤسس لتكنولوجيا النانو

ريتشارد فاينمان : أحد ابرع علماء الفيزياء النظرية في العالم، شارك في مشروع مانهاتن ؛ لإنتاج القنبلة الذرية. نعم ! التي تم القاء اثنين منها على اليابان في عام 1945 ، و بذلك انتهت الحرب العالمية الثانية.

 

في 29 ديسمبر، سنة 1959، ألقى ريتشارد فاينمان، الذي حصل بعد ذلك على جائزة نوبل في الفيزياء سنة 1965 ، محاضرة أثناء انعقاد الاجتماع السنوي للجمعية الأمريكية للفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. حيث طرح فكرة التحكم في المواد عند مستوى متناهي، بل فائق، الصغر - التي قامت عليها فيما بعد تكنولوجيا النانو.. عن طريق بناء المواد و تشكيلها باستخدام ذرة واحدة في كل مرة!!.

 

بالطبع لاقت المحاضرة دهشة الحضور. خاصة عندما وضح لهم فاينمان كيف يمكن تخزين 24 مجلداً من مجلدات الموسوعة البريطانية في جسيم بحجم رأس الدبوس !!.

 

و أكد ريتشارد فاينمان أن هذا الاكتشاف قديم بالنسبة لعلماء البيولوجي ؛ الذين درسوا بروتينات الخلية، و الجزيئات المعقدة، مثل الحمض النووي منقوص الأكسجين DNA. فقد كان العلماء يعلمون أن DNA الموجود بنواة الخلية يحمل المعلومات الوراثية لكل المخلوقات، من اصغر خلايا البكتيريا إلى الحيوانات و الإنسان.

 

و أشار فاينمان ، في نفس المحاضرة، إلى أن العلماء حاولوا كثيرا الحصول على ميكروسكوب تزيد قدرته على التكبير عن الميكروسكوبات العادية بحوالي 100 مرة.

ميكروسكوب المسح النفقي

 نجح  " جيرد بينيك" و " هاينريش رورار" من علماء مختبر زيورخ للأبحاث التابع لشركة IBM في اختراع ميكروسكوب المسح النفقي، وذلك في عام 1981 ، الذي أتاح للعلماء لاول مرة ' رؤية' كل ذرة على حدة! بل و تحريكها كذلك.

 و قد استطاع العلماء باستخدام ذلك الميكروسكوب تطوير ميكروسكوب التصوير الذري Atomic Force Microscope، و هو من أدوات القياس المتقدمة في عالم تكنولوجيا النانو. 

      و في عام 1989 تمكنت شركة IBM من استخدام 35 ذرة فقط من عنصر الزينون Xe في كتابة الحروف الثلاثة لاسم الشركة، و نجحت في تصوير ذلك السبق العلمي. كما هو موضح بالصورة

كتابة حروف اسم الشركة بذرات الزينون

إكتشاف الفلورينات Fullerenes

هذه المرة سيحقق علماء الكيمياء ما يعتبره الكثيرون اهم اكتشافات القرن العشرين. ففي سبتمبر سنة 1985، اكتشف ثلاثة من علماء الكيمياء : ' روبرت كيرل' و ' هارولد كروتو' و ' ريتشارد صمولي' ..نوعا جديداً من الكربون C60.

و قد سميت مجموعة الكربون الجديدة باسم الفلورينات، و هي عبارة عن الجزيئات الكروية من C60. و قد أطلق عليها اسم فلورينات باكمنسر..نسبة إلى المهندس و المخترع الأمريكي باكمنسر فولر الذي صمم اول قبة كروية الشكل.

من الجدير بالذكر ان ' كروتو' كان يعتقد أن النجوم الحمراء الغنية بالكربون تطلق ذرات كربون معقدة لا يستطيع رادار الفضاء رصدها.

المطياف الكتلي Mass Spectrometer يتحقق من الاكتشاف

حاول  العالمان التوصل إلى اكتشاف بنية الكربون الفريدة باستخدام المطياف الكتلي .. و هو جهاز يقيس الطول الموجي للعناصر و حجم طاقتها..، حتى تمكن ' صمولي' من تصميم نموذج هندسي مضلع باستخدام الورق المقوى و الشريط اللاصق يحتوي على 60 رأس في شكل مغلق متماثل. و سمى جزيء الكربون الجديد C60 بكرة البوكي Buckyball أو الفلورين. و مع أن ذرات الكربون في الجرافيت Graphite تتشكل على هيئة الواح مسطحة ، إلا أن كريات الكربون الجديدة عبارة عن هياكل كروية مفتوحة ترتبط فيها ذرات الكربون ببعضها بقوة. كما في الصورة التالية.

Buckyball


البعض لم يقتنع؟ 

كل من كان يعتقد أن الكربون ليس له وجود إلا في صورة الجرافيت و الماس Diamond لم يقتنع بهذا الاكتشاف! ، و إلا لكان الإنسان قد توصل إليه قبل صمولي و كروتو . لذلك درس العلماء بجدية هذه الجزيئات، حتى ظهر للعالم فائدتها الكبيرة عندما فاز كل من العلماء الثلاثة بجائزة نوبل في الكيمياء سنة 1996عن هذا الاكتشاف المذهل.

و يعتبر صمولي احد رواد تكنولوجيا النانو في العصر الحديث، أما ريتشارد فاينمان فيمكن اعتباره واضع أساس تكنولوجيا النانو قديما.

بذلك يوجد الكربون في صور: الجرافيت و الماس و جزيء C60. فما الفرق بين هذه الصور. نتعرف على ذلك في اللقاء القادم إن شاء الله.

 

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق