المهندسة اسراء عيسى ابراهيم بينما نصل إلى حدود قدرة السيليكون على التصغير، تبرز الإلكترونيات النانوية كحل عبقري يعتمد على مواد وأدوات لا تتجاوز أحجامها بضعة نانومترات (النانومتر هو جزء من مليار من المتر، أي أصغر من شعرة الإنسان بحوالي 50,000 مرة). 1. لماذا نحتاج إلى الإلكترونيات النانوية؟ المعالجات التقليدية تعاني اليوم من مشكلتين رئيسيتين: • تسرب الطاقة: عندما تصبح الترانزستورات صغيرة جداً، تبدأ الإلكترونات "بالقفز" من مساراتها (النفق الكمي)، مما يسبب ضياعاً كبيراً في الطاقة. • الحرارة المفرطة: حشد مليارات الترانزستورات في مساحة ضيقة يولد حرارة هائلة تعيق الأداء. 2. المواد الثورية في عالم النانو تعتمد هندسة النانو على مواد ذات خصائص كهربائية فريدة لا تتوفر في المواد الطبيعية بحالتها العادية: • أنابيب الكربون النانوية (CNTs): أسطوانات من ذرات الكربون تتميز بقدرة هائلة على توصيل التيار دون مقاومة تذكر، مما يجعلها أسرع بمرات من السيليكون. • الجرافين (Graphene): مادة ثنائية الأبعاد (سمكها ذرة واحدة) تمتلك مرونة مذهلة وقدرة على نقل البيانات بسرعة فائقة. • النقاط الكمية (Quantum Dots): بلورات نانوية يمكنها إصدار ألوان محددة عند تحفيزها كهربائياً، وهي ما نراه اليوم في شاشات التلفزيون المتقدمة (QLED). 3. التطبيقات العملية والآفاق المستقبلية لا يقتصر دور الإلكترونيات النانوية على جعل "هاتفك أنحف"، بل يمتد ليشمل: 1. المعالجات العصبية (Neuromorphic Chips): رقائق تحاكي طريقة عمل الدماغ البشري في استهلاك طاقة ضئيل جداً وقدرة معالجة متوازية هائلة. 2. المستشعرات الحيوية النانوية: أجهزة دقيقة جداً يمكن زرعها في الجسم لمراقبة السكر أو الكشف عن الفيروسات كهربائياً في ثوانٍ. 3. ذاكرة الوصول العشوائي النانوية (NRAM): ذاكرة تجمع بين سرعة الـ RAM وسعة التخزين الدائم، مع مقاومة عالية للظروف القاسية كالحرارة والإشعاع. 4. التحديات الكبرى (عقبات أمام المهندسين) رغم العظمة التقنية، تواجه هندسة النانو تحديات تصنيعية: • دقة التجميع: رصف ملايين المكونات النانوية بدقة ذرية يتطلب تقنيات تصنيع معقدة مثل "التجميع الذاتي" (Self-assembly). • التكلفة: بناء المصانع القادرة على التعامل مع هذا المقياس (Cleanrooms) يكلف مليارات الدولارات. الخلايا الكهروضوئية والنانو (إضافة هندسية) تستخدم الإلكترونيات النانوية أيضاً في تحسين كفاءة الخلايا الشمسية عبر استخدام "الأسلاك النانوية" التي تلتقط طيفاً أوسع من ضوء الشمس، مما قد يرفع كفاءة الطاقة المتجددة إلى مستويات غير مسبوقة. جامعة المستقبل الجامعة الاولى في العراق.