تخصص علم النانو ومستقبله المهني

علم النانو تكنولوجي
علم النانو تكنولوجي هو العلم الذي يهتم ببناء وتصنيع المواد والأجهزة على مقياس النانو؛ وهو عبارة عن وحدة قياس صغيرة للغاية تساوي جزءاً من مليار جزء من المتر؛ أي عشرة أضعاف ذرة الهيدروجين، حيث يبلغ قطر شعرة الإنسان حوالي 80000 نانومتر،

وعند هذا المقياس تختلف الخواص الكيميائية والفيزيائية للمواد؛ مثل اللون، والصلابة، والموصلية، والتفاعلية اختلافاً كبيراً عن المقياس العادي، فمثلاً تعتبر أنابيب الكربون النَّانَوِيَّة (بالإنجليزية: carbon nanotubes) أقوى بمئة مرة من الفولاذ الذي يتكون أساساً من الحديد والكربون ولكن أخف بست مرات. Volume 0%

أول من تطرق لفكرة ومفهوم النانو
هو الفيزيائي ريتشارد فاينمان (Richard Feynman) خلال محاضرته الشهيرة في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا عام 1959م بقوله: “هناك حيزٌ كبيرٌ في القاع”، واقترح أنّه من الممكن التحكم في الذرات والجزيئات والسيطرة عليها، وبعد عقدٍ من الزمن جاء البروفيسور نوريو تانيجوتشي (Norio Taniguchi) الذي صاغ مصطلح التكنولوجيا النانوية في أبحاثه حول المعالجة الفائقة الدقة، وبدأت تطبيقاتها عام 1981م مع تطوير مجهر المسح النفقي الذي يمكن أن يرى كل ذرة على حدة.

تطبيقات علم النانو تكنولوجي
في المجال الطبي
يتم استخدام جسيمات نانوية لتوصيل الأدوية، والحرارة، والضوء لأنواع محددة من الخلايا مثل الخلايا السرطانية، بحيث يتم تصميمها بطريقة تنجذب فيها إلى الخلايا المريضة فقط وتبدأ بعلاجها؛ مما يتيح الكشف المبكر عن المرض، ومن التطبيقات الحديثة على ذلك قيام باحثين في جامعة ولاية نورث كارولينا بتطوير طريقة لتوصيل الخلايا الجذعية القلبية للأنسجة التالفة في القلب، عن طريق قذف جسيمات نانوية في الجزء المصاب تنجذب إليها الخلايا الجذعية السليمة لإصلاح الأنسجة التالفة.

في مجال الفضاء
تم دراسة استخدام أنابيب الكربون النانوية في سفن الفضاء لتقليل وزنها مع الحفاظ على قوتها الهيكلية، وكذلك يتم تصنيع بدلات فضاء خاصة تحتوي على جسيمات نانوية تعمل على إصلاح الأضرار التي قد تلحق ببدلات الفضاء، ومن ضمن التطبيقات تحت الدراسة شبكة من المستشعرات النانوية في الكواكب، مثل كوكب المريخ للبحث عن مناطق تواجد المياه وغيرها من المواد الكيميائية، بالإضافة إلى ذلك يتم استخدام أنابيب الكربون النانوية لبناء أشرعة شمسية خفيفة الوزن على المركبات الفضائية، تستخدم ضغط ضوء الشمس المنعكس على خلايا شمسية موجودة على المركبة؛ لإنتاج قوة دافعة تدفع المركبة الفضائية وذلك بدلاً من تزويدها بالوقود لتشغيلها خلال المهمات بين الكواكب.

في مجال الغذاء والتجميل
تلجأ بعض الشركات المصنعة للأغذية إلى وضع جزيئات الفضة النانوية في الأغذية لتعمل كعامل مضاد للجراثيم لإطالة عمر الفواكه والخضراوات دون أن يكون لها آثار جانبية، ومع ذلك لم تتخذ إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) موقفاً محدداً من استخدام هذه التقنية في الغذاء وكذلك يتم استخدام الجسيمات النانوية في منتجات العناية بالبشرة التي تعمل على توصيل الفيتامينات إلى عمق الجلد، وتستخدم أيضاً في الكريمات الواقية من الشمس لمنع الأشعة فوق البنفسجية من اختراق الجلد دون ترك آثار بيضاء عليه.

في مجال الطاقة
قام الباحثون بتطوير ألياف نانوية كهرضغطية مرنة تنسج في الملابس، بحيث يمكنها تحويل الطاقة الناتجة عن حركة الأجسام إلى طاقة كهربائية تسمح بتشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة، وتستخدم أنابيب الكربون النانوية في صناعة شفرات طواحين الهواء مما يجعلها أقوى وأخف وزناً وبالتالي زيادة كمية الطاقة الكهربائية الناتجة عن كل طاحونة هواء، وكذلك يتم استخدام جزيئات أكسيد التيتانيوم النانوية -المحفزات الضوئية- لقتل البكتيريا على الأسطح، حيث تصنع على شكل غشاء رقيق يوضع على السطح، وعند تعرضها للضوء تبدأ بالتفاعل الكيميائي الذي يقتل البكتيريا.

السمات الشخصية لطلبة تخصص علم النانو
لا بد أن يلتحق من يرغب دراسة علم النانو بالمسار العلمي كما ينبغي أن يمتلك معظم رواد علوم وتكنولوجيا النانو مهارات معينة تؤهلهم للنجاح في هذا على مستوى شهادة البكالوريوس المجال وسوفُ نطلعكم الآن على أهم الصفات والمؤهلات الشخصية والعلمية لمن يرغب دراسة تخصص علوم النانو سوا أو الماجستير أو الدكتوراه.

المؤهلات العلمية:

حتى يحضر طلبة المدرسة لدراسة تخصص علوم النانو في الجامعة؛ عليهم أوًلا الالتحاق بالمسار العلمي في مرحلة الثانوية العامة
يمكن لحملة شهادة البكالوريوس في تخصص الكيمياء أو الفيزياء أو الأحياء الذين يرغبون الحصول
في شهادة الماجستير أو الدكتوراه في تخصص علم وتكنولوجيا النانو.
يفضل امتلاك معرفة متقدمة عن العلوم والهندسة مًعا.

يجب أن يمتلك طلبة تخصص علوم النانو ما يلي من المهارات والسمات الشخصية:
مهارات الى STEM وهي مهارات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات
امتلاك خلفية علمية وتكنولوجية كبيرة • مهارات استخدام المعدات والأدوات المخصصة في مجال
النانو
مهارة جيدة في التعامل مع الأجزاء والمعدات متناهية الصغر
مهارات التحليل
مهارات حاسوبية
تسجيل أحدث واخر المستجدات التي يتوصل إليها على النانو
مهارات تكنولوجية المعقدة والتفاضل
حل وفهم مسائل الرياضيات والتكامل والإحصاء • كتابة ونشر الأبحاث العلمية
حل المشكلات

عدد سنوات دراسة تخصص علم النانو
تبلغ المرحلة الدراسية لتخصصات العلوم جميعها مدة زمنية مقدارها أربعة سنوات حيث تستغرق درجة البكالوريوس في تخصص علوم النانو المدة ذاتها وذلك على عكس بقية التخصصات مثل تخصصات هندسة النانو الذي يحتاج خمس سنوات.

فوائد وأضرار تخصص علم النانو
لا يخلو أي علم من الفوائد والأضرار لكن تتراوح نسبة خطورة | الأضرار والسلبيات من علم إلى آخر. لكن كلما كان العلم أكثر حداثة تزداد نسبة السلبيات وخطورتها نظرا لعدم توافر بحوث علمية وتجارب وأعمال مكثفة حول الحقل لهذا أعدت منصة فرصة لكم قائمة تسلط الضوء على أهم الفوائد والأضرار المتعلقة بعلم النانو:

الفوائد:
تحسين أساليب التصنيع

تحسين أنظمة تنقية المياه
تحسين طرق إنتاج التغذية
الزيادة من جودة البنية التحتية في صناعة السيارات
تعزيز كفاءة شبكات الطاقة
تعزيز الصحة البدنية
المساهمة في إنجازات واكتشافات الطب النانوی

الأضرار
ظهور دراسات طبية تؤكد خطورة المواد المصنعة باستعمال الأنابيب النانوية الكربونية على الصحة.
تسبب مواد النانو الكربونية أورام خبيثة تصيب الأشخاص الذين يتعاملون معها بشكل مباشر كون هذه المواد تدخل بشكل مباشر إلى جسم من يتعامل معها مباشرة ولا يوجد علاج طبي للتخلص منها في حال دخلت جسم الإنسان.
النانو جزيئات دقيقة جدا مما يسهل دخولها عبر جهاز الصناعة والرئتين ومن الممكن في بعض الأحيان أن تتخطى حاجز دم الدماغ.
قلق العاملين في مجال تصنيع شرائح النانو حيال الارتفاع الهائل لكلفة التصنيع بالإضافة إلى حيث من المتوقع أن تزداد التكلفة بمقدار الضعف كل 36 شهر.

مجالات عمل تخصص علم النانو
تتمثل أبرز الشركات التي يستطيع خريجي علم النانو العمل فيما يلي

الجامعات ومراكز الأبحاث العلمية.
مصانع الإلكترونيات وأشباه الموصلات
شركات الملاحة والطيران
شركات الهندسية
المستشفيات
الشركات المصنعة للأجهزة الطبية

شركات ومصانع الأدوية

قطاع الدفاع
مصانع الأغذية والمشروبات
ويمكن أن يختص خبراء علم النانو في العمل في المجالات الأكاديمية وكتابة المقالات والأبحاث والمستجدات العلمية في المجلات العلمية وما إلى ذلك أو في مجال الكتابة التقنية

أفضل خمس اجامعات للدراسة تخصص علم النانو حول العالم
إليكم قائمة تضم أفضل الجامعات العالمية لدراسة تخصص علم النانو وهندسة النانو كذلك حيث تعتمد هذه القائمة على معايير عدة يتصدرها البحث العلمي وسمعة الجامعة المرموقة وذلك وفقا لموقع bachelorstudies

جامعة موسكو التقنية الحكومية – BAUMAN Moscow State Technical University
معهد Tijuana للتكنولوجيا في المكسيك
جامعة كاوناس للتكنولوجيا – Kaunas University of
ليبرتيس التثقنية
جامعة سبانجي

المصدر: موقع طارق فلويد (بتصرف)