يتطلب العلم والتقانة النانويان منا أن نتخيَّل الأشياء ونصممها ونصنعها ونقيسها ونستعملها في السلم النانوي. ونظراً إلى أن السلم النانوي شديد الضآلة إلى حد يصعب تخيله، تتضح صعوبة التخيل والصنع والقياس والاستعمال فيه. فلم الاهتمام به؟

من وجهة نظر العلم الأساسي، يُعتبر السلَّم النانوي هاماً إذا أردنا فهم بنية المادة وكيفية تعبير خواصها عن مكوّناتها وتراكيبها الذرّية وأشكالها ومقاساتها. أما من وجهة نظر التقانة والتطبيقات، فتعني الخواص الفريدة للسلم النانوي ان التصميم النانوي يمكن أن يُعطي نتائج لا يمكن الحصول عليها بطرائق أخرى.

لعل أهم التطورات التقنية في النصف الثاني من القرن العشرين كان اختراع إلكترونيات السليكون. فقد تحقَّقت الشرائح الميكروية، وتطبيقاتها الثورية في الحَوْسَبة والاتصالات والإلكترونيات الاستهلاكية والطب وغيرها بفضل تطوير تقانة السليكون. في عام 1950 كان التلفزيون غير ملوّن، وكان صغيراً ومحدوداً وغير موثوق وكانت صورته مغبشة. وكان ثمة أقل من عشرة حواسيب في جميع أنحاء العالم، ولم يكن هناك هاتف خلوي وساعات رقمية وألياف ضوئية وإنترنت. لكن بفضل الشرائح الميكروية، تحققت كل تلك التطورات مباشرة، وأدى استمرار تزايد وثوقية إلكترونيات السليكون وتناقص تكلفتها إلى أن أصبحت الحواسيب أفضل وأرخص وأصبحنا نستطيع تحمل تكاليف كل الأدوات والألعاب الحاسوبية والتجهيزات التي تحيط بنا.

الشكل 2 ـ 4: قانونا مور الأول والثاني

وخرج غوردون مور Gordo Moor أحد مؤسسي شركة إنتل، بقانونين تجريبيين لوصف التطورات المذهلة في إلكترونيات الدائرات المتكاملة. ينص قانون مور الأول الذي يُسمّى قانون مور للتبسيط على أن مقدار الحيز اللازم لوضع ترانزستور على شريحة يتقلص إلى النصف كل 18 شهراً. وهذا يعني أن الحيز الذي كان يتسع لترانزستور واحد قبل 15 عاماً يستطيع احتواء 1000 ترانزستور اليوم. يُري الشكل 2 - 4 قانون مور بيانياً، حيث يُعطي المنحني عرض خط الدارة الإلكترونية على الشريحة، ويُبين تناقص المقاس بسرعة مع مرور الوقت.

يدعو قانون مور الأول إلى السرور، أما القانون الثاني فهو مخيب للآمال، وإن كان ناجماً عن الأول، لأنه يتنبأ بأن تكلفة بناء معمل (أو خط إنتاج) لصنع الشرائح تتضاعف مع كل جيل شرائح جديد، أو كل 36 شهراً تقريباً.

هوامش

(1) الصمام الإلكتروني هو أنبوب زجاجي مغلق بحجم إبهام اليد تقريباً، يحتوي على فتيلة كهربائية تسخن ما يُسمّى القطب السالب الكاثود (او مهبطاً)، فتنطلق منه إلكترونات باتجاه ما يُسمى الدايود (او المصعد) بتأثير حقل كهربائي مطبق عليهما. ويتحكم جهد مطبق على شبكة بينهما بتدفق تيار الإلكترونات. وبعد اختراع الترانزستور حلّ هذا محل ذلك الصمام في معظم التطبيقات (المترجم).

(2) الأسطوانة هي قرص رقيق من مادة لدنة يُسجل الصوت عليها ميكانيكياً بحفر مسارات دائرية حلزونية فيها ذات أعماق متناسبة من شدة الإشارة الصوتية. وحين تمرير رأس إبرة فوق المسار المحفور تهتز كاهتزازات الصوت وتحرّك غشاء وفقاً لها فيُصدر الصوت المسجّل. وقد بقيت الأسطوانات شائعة حتى ظهور التسجيل على الأشرطة المغنطيسية (المترجم).