إذا كانت التكنولوجيا النانوية لها صورة واضحة واحدة في الوعي الجماعي والثقافة الشعبية، فإن ذلك بسبب (الروبوتات النانوية-Nanorobots)، وهي الآلات ذات الحجم النانوي القادرة على أداء وظائف ميكانيكية. عند التفكير في إمكانيات مثل هذه التكنولوجيا، قد يتساءل بعض الأشخاص: كيف يمكنك توجيه تحركات هذه الروبوتات؟
وإجابة على سؤالنا، اكتشف باحثون في جامعة تكساس ظاهرة فيزيائية في الطريقة التي تتفاعل بها الجسيمات النانوية شبه الموصِّلة مع الضوء عندما تكون تحت تأثير مجال كهربائي.
حيث اكتشف العلماء، في البحث المنشور في مجلة (Science Advances)، أن التفاعلات القوية بين الضوء والجسيمات النانوية شبه الموصلة والمجالات الكهربية تؤدي إلى عملية إعادة تشكيل فعّالة للمحركات النانوية شبه الموصلة و أجهزة النانو.
تمكن الباحثون – فقط باستخدام (المجهر الضوئي – Optical microscopy) – من التمييز بين السيليكون شبه الموصل وبين جزيئات نانوية من الذهب من خلال مراقبة استجاباتهم الميكانيكية للضوء، تعتبر هذه الطريقة لاتلامسية ورخيصة إذا ما قورنت بتقنيات التفرقة التقليدية.
كما يعتقد الباحثون أنه يمكن استخدام هذا التأثير الناتج عن (الضوء/المجال الكهربي) لإعادة تشكيل (عواكس التيار النانوية-Nano mechanical switches) أو (الهوائيات الدقيقة-Antennas)، أو للإقتران (بالآلات الدقيقة-Micromachines) لاستخدامها في التطبيقات الإلكترونية والبيولوجية.
تقول الأستاذة المساعدة في جامعة تكساس، والمشاركة في البحث (دونغل فان-Donglei fan) عن التأثير الناتج عن (الضوء/المجال الكهربائي) على الجسيمات النانوية:
«أعتبر التأثير المُكتشف يشابه تأثير (الترانزستورات الحقلية-FETs)، وهى وحدات البناء الأساسية (لوحدات المعالجة المركزية-CPU) التي أحدثت ثورة في المجتمع»
وأضافت:
«حيث يتم تشغيل وإيقاف الترانزستورات الحقلية وفقاً للجهد الخارجى المطبق عليها، ويقوم جهازنا بالتبديل بين العديد من أوضاع الدوران الميكانيكية استجابة لشدة الضوء، والتي تكون فورية ويمكن تكرارها عدة مرات»
ووصفت (فان) كيفية حدوث هذا التأثير أنه عندما يسقط الضوء على أسلاك نانوية شبه موصِلة، فإنه يحرر الإلكترونات ويغير التوصيلية الكهربية والأستقطاب للأسلاك النانوية، وعندما يتم وضع الأسلاك النانوية في حقل كهربي خارجي لزيادة دورانها الميكانيكي، وبالتالي نجد أن العزم يتغير بسبب الضوء.
تعتقد (فان) وزملاؤها أن هناك عدد من التطبيقات يمكن تطبيق هذة التكنولوجيا عليها، فعلى سبيل المثال، في الأستشعار البصري – في ظل الظروف الصحيحة – يصبح من الممكن الربط المباشر بين الحركة الميكانيكية وشدة الضوء.
تقترح (فان) أنه يمكن استخدام هذة التقنية في توصيل الدواء للجسم، فتقول:
«في عام 2015، اكتشفنا أن الدوران الميكانيكي لحاملات الأدوية يمكن أن يغير معدل إطلاق الجزيئات»
وأضافت:
«الآن، بما أن الضوء يستطيع تغيير سرعة الدوران، فإنه يستطيع تغيير معدل إطلاق الجزيئات»
تعترف (فان) أنه من أجل اكتشاف التطبيقات في أجهزة الاستشعار الضوئية أو الاتصالات بشكل كامل، سيكون من الضروري استكشاف كل من (الطباعة الحجرية النانوية من أعلى إلى أسفل-top-down Nanolithography) و(التركيب من أسفل إلى أعلى-Bottom-up assembling)، وهى طرق تصنيع الأجسام على المستوى النانوي، لأنه يمكن الحصول على المستشعرات الحيوية من خلال كلا الطريقتين، وفقًا لما ذكرته (فان).
كما ترى (فان) أن هذه التقنية -في جميع الأحوال- تُمكِّن الأجهزة الساكنة من أن تكون أكثر تفاعلية وقابلة لإعادة التكوين مع تحكم بسيط في الضوء الذى تتعرض له، وهو ما يمثل خطوة نحو الإلكترونيات الذكية والأجهزة الطبية الحيوية.
وأضافت:
«أنا شخصيًا أعتقد أن هذا العمل يمكن أن يؤدي إلى مجال أكثر قوة. هناك العديد من المشاريع التي يمكننا القيام بها»
ترجمة: محمد يوسف
مراجعة علميّة: أحمد الشربيني
تدقيق لغوي: رنا السعدني
تحرير: نسمة محمود
