على مدار التاريخ، رفع الإنسان رأسه دومًا ووجه ناظريه إلى السماء بينما يرقُب النجوم ويتابع مسارات الشهب. وعندما بلغ من التقدم ما يمكنه من الهروب من جاذبية الأرض إلى الخواء، أرسل عشرات البعثات وأطلق آلاف المسابير لاستكشاف الفضاء الخارجي! لكن يبدو أنه قد حان الوقت أخيرًا لإرسال بعضها … إلى الفضاء الداخلي!
فقد كشف الباحثون في جامعة رايس بولاية تكساس الأمريكية عن خرق علمي جديد في مجال تقنية النانو من شأنه أن يغير عالمنا الذي نعرفه تمامًا. بقيادة جيمس تور، أحد أبرز كيميائيي معمل جماعة رايس، تمكن الفريق من صنع ما يمكن أن نطلق عليه “غواصات نانوية” ميكروسكوبية الحجم وتعمل بالأشعة فوق البنفسجية وقادرة على الانطلاق في السوائل بسرعات مذهلة غير مسبوقة. التقنية ذاتها لا تزل في مرحلة مبكرة من التطوير، لكن هذه الغواصات النانوية التي تتحرك بـ “محركات جزيئية” قد تشكل في النهاية أحد أهم الاختراقات العلمية في تاريخ العلم المعاصر.
تتكون كل غواصة نانوية من جزيء واحد لا أكثر يحوي ٢٤٤ ذرة. يدور محرك الغواصة النانوية الثوري والذي يعمل بالأشعة الفوق بنفسجية بمعدل مليون لفة في الدقيقة، ليشغل داسرة (مروحة) ذيلية الشكل تدفع الغواصة النانوية بسرعة ١٨ نانوميتر لكل لفة محرك، أي ما يقارب بوصة واحدة في الثانية! وعلى الرغم من أن هذه السرعة قد تبدو بطيئة للبعض، فإنها تعد مذهلة بالقياس لحجم هذه الغواصة الميكروسكوبية.
وفقًا لعلماء جامعة رايس، فقد أثبتت أبحاثهم أن المحركات الجزيئية الفريدة قوية بما يكفي لدفع الغواصات النانوية والانطلاق بها خلال سوائل تحوي جزيئات بنفس الحجم. يشرح تور هذه النقطة قائلًا: “هذا أشبه بشخص يسير عبر ملعب كرة سلة بينما يقذفه ألف شخص بكرات السلة بلا توقف!”
كيف تعمل هذه المحركات الجزيئية إذن؟
تكمل المحركات، التي تشبه آلية عملها سوط البكتيريا، كل دورة/ لفة في أربع خطوات. عندما تتم استثارتها بتعريضها للضوء، يندمج الرابطين الذين يمسكا بالدوّار في رابط واحد، ما يسمح له بالالتفاف ربع درجة، وعندما يسعى الجزئ (الموتور) للعودة مرة أخرى لوضع الطاقة المنخفضة، يدفع بالذرات المجاورة لتحقيق التفاف بربع درجة أخرى! وتكرر هذه العملية طالما كان هناك ضوء.
ما أهمية هذا الاكتشاف حقًا؟
يعد هذا الخرق العلمي خطوة كبيرة على طريق تأسيس آلية لتوصيل العلاجات الطبية الموجهة خلال دم الإنسان. تخيلوا تلك الغواصات النانوية تنطلق بينما تحمل على متنها الأدوية واللقحات لتهاجم خلايا محددة في الدم أو الأعضاء! لكن بالطبع، وكما هو الحال مع أي شيء جميل أو واعد، فهناك الكثير من الصعوبات والتحديات التي لما يزل العمل عليها لتتحول هذه الرؤية المستقبلية إلى واقع.
ولربما كان أكبر هذه التحديات حاليًا هي الحقيقة المتمثلة في أن غواصات جامعة رايس الجزيئية لا يمكن توجيهها بعد أو التحكم بمسارها. يقول أحد أعضاء الفريق فيكتور جارسيا لوبيز:
صار هناك درب واضح أمامنا لنقطعه، وهذه هي الخطوة الأولى لا أكثر. لقد أثبتنا نجاح المبدأ والمفهوم من حيث التطبيق، ونحتاج الآن لاستكشاف التطبيقات والإمكانات الكامنة من ورائه.
ولأن الشيء بالشيء يذكر، يجب أن ننوه هنا أن فريق تور له سجل قديم وحافل فيما يتعلق بالميكانيكا النانوية والميكروية، حيث سبق لمعمله أن قدم أول سيارات نانوية في العالم! سيارات تتكون من جزئ واحد فقط بأربع عجلات، محاور، وأنظمة تعليق مستقلة، ويمكن قيادتها عبر الأسطح. لتجميع شيء بهذا المقياس، يتم الاستعانة بمواد فائقة الصغر لكن المسافات والقوى المتضمنة تعد هائلة بالتناسب معها؛ ما يفتح الباب أمام عالم لا نهائي من الاحتمالات.
بالطبع لم يتطرق التقرير إلى أي استخدامات “سيئة” أو عسكرية لهذا الاكتشاف، لكننا جميعًا نعلم أن الدافع لمثل هذه التطبيقات “السيئة” قد يكون أقوى لتسريع العمل على تلك الأبحاث وتمويلها بلا حدود! فقط فلنأمل أن تسير الأمور في الطريق الصحيح!
عالم الإبداع – محمد فكري طلعت