المال أكبر من جزيئات النانو

في الأشهر الأخيرة، بدأت حوالي اثنتي عشرة شركة في مجال تكنولوجيا النانو في بيع منتجات مبتكرة، حتى أن بعضها تجاوزت مبيعاتها علامة المليون دولار * يهدف اتحاد NES، الذي سيوحد شركات الصناعة والباحثين الأكاديميين، إلى التطوير المشترك للتطبيقات الرائدة باستخدام الأنابيب النانوية

تم نشر المقال في مجلة الصناعات

على مدى العقد الماضي، بدا مجال تكنولوجيا النانو وكأنه خيال علمي. في سلسلة من المقابلات التي أجريناها ل مؤتمر النانوتكنولوجي 2009 سيعقد في شهر مارس في القدس، اتضح أن المكونات التي بالكاد يمكن رؤيتها تحت المجهر الإلكتروني تُستخدم كحجر زاوية لصناعة بأكملها، بل إن هناك بالفعل العديد من الشركات الإسرائيلية المتخصصة في هذا الأمر وبيعها بالملايين، وهناك أيضًا جمعية جديدة للمغناطيس تسمى حلول تمكين الأنابيب النانوية NES)) والتي ستتناول تطوير الأنابيب النانوية التي ستشكل أساس الصناعة لعقد أو عقدين آخرين، والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن كل هذه المواد النانوية مدمجة، من بين أمور أخرى، في الصناعات الكيميائية التقليدية، وهي في الواقع تتحسن في هذه المرحلة المنتجات الحالية، وملاحظة مهمة أخرى - يتعلق الأمر حاليًا بدمج المواد النانوية السلبية في الصناعة، ولكن المستقبل يحمل أيضًا آلات النانو، والتي ستمكن من تطوير المنتجات التي لا يمكن حتى وصفها.

تعد تقنية النانو مصطلحًا شاملاً لمجموعة واسعة جدًا من التطبيقات والتحكم في المواد التي تتراوح أحجامها من نانومتر واحد (مليار من المتر) إلى مائة نانومتر. عدد المجالات المختلفة واسع جدًا ويتضمن من بين أمور أخرى: الفيزياء التطبيقية، وكيمياء المواد والبوليمرات، والكيمياء فوق الجزيئية والمزيد. في الواقع، سنكون قادرين في المستقبل على بناء أي تطبيق مجهري بأبعاد نانومترية وسنكون قادرين على الحصول على مواد مصممة نانومتريًا - أقوى، وأخف وزنًا، وأكثر صلابة، وتصلح نفسها ذاتيًا، وأكثر أمانًا وتتكاثر ذاتيًا؛ الإلكترونيات النانوية، والبصريات الكهربائية، والمغناطيسية؛ طب النانو: العلاج الطبي والتشخيص؛ العمليات النانوية المتعلقة بنوعية البيئة (مثل تحلل النفايات)؛ حفظ الطاقة وتخزينها؛ سفن الفضاء الصغيرة للبحث واستغلال الفضاء؛ أجهزة الاستشعار البيولوجية للكشف عن الأمراض المعدية والتهديدات البيولوجية؛ تطبيقات النقل الآمن والرخيص؛ تطبيقات تكنولوجيا النانو في الأمن القومي.

يقول رافي كوريات، الرئيس التنفيذي لشركة كورال بيزنس المحدودة، هبوعيل بن شيهار داخل INNI، والذي يرأس الكونسورتيوم الناشئ، إنه في السنوات الأخيرة تم إنشاء حوالي 300 دراسة رائدة في الأكاديمية الإسرائيلية، وأن ما لا يقل عن 70 شركة تعمل في هذا المجال (منها 12 بدأت بيع بعضها، حتى أن بعضها بملايين الدولارات).

ووفقا له، فإن الخلفية في مجال تكنولوجيا النانو في إسرائيل آخذة في التعمق. ويشكل حجمها الصغير والقيود المالية تحديات خطيرة لإسرائيل، لكن القادة في الأوساط الأكاديمية والحكومية وقطاع الأعمال اعترفوا بتكنولوجيا النانو كمنصة لضمان استمرار تفوق إسرائيل في البحث والتطوير لعقود قادمة. "إن تكنولوجيا النانو هي خطوة طبيعية لتطوير الاقتصاد الإسرائيلي. في الواقع، صغر حجمنا وإمكانية استهداف الاستثمارات، وعدد صغير من الحواجز التجارية، وإمكانية البناء السريع للنماذج الأولية واختبار الأنظمة، وإمكانية عالية يشير مستوى ضمان الجودة الذي حققته إسرائيل في مجالات التكنولوجيا المتقدمة إلى ما هو متوقع منا في عصر تكنولوجيا النانو.

"السبب في أن المجال ككل أصبح ساخنًا يرجع إلى كونه مجالًا استراتيجيًا - فعندما تنتقل من مجال ميكرو (مثل الإلكترونيات الدقيقة) إلى مجال النانو، يصبح المجال جذابًا في عدة جوانب. تكنولوجيا النانو تمكن من الإبداع من مواد جديدة ذات خصائص خاصة قادرة على حل المشكلات التي لا تستطيع الصناعة الصغيرة التعامل معها النانو والوصول إلى الأشياء الكبيرة هناك عدد من المجالات الرائدة في هذه الصناعة، والجزء الرئيسي منها هو موضوع المواد بجميع أنواعها والتي يبحثون فيها عن خصائص القوة، والوزن المنخفض، والحماية الباليستية. - المتانة. المواد التي تساعد صناعة التكنولوجيا الحيوية والطب الحيوي، المجالات في مجال الإلكترونيات النانوية - أشباه الموصلات التي تصل إلى أحجام النانو وتكون قادرة على الحصول على كثافة أكبر من المكونات على السطح - ذاكرة أكبر، المزيد المعالجات لأن هناك العديد من الدوائر لكل وحدة مساحة. ومن المجالات الأخرى التي يمكن الاستمتاع فيها بتكنولوجيا النانو هو مجال الطاقة بشكل عام، والطاقة الشمسية بشكل خاص، وتوليد الطاقة، ومجال مهم هو مجال البيئة - تنقية المياه، تقطير المياه وكل ما يتعلق بالبيئة.

التوقعات هي أن مجال تكنولوجيا النانو سوف ينمو اقتصاديا وفي غضون 5-7 سنوات سينتج منتجات بقيمة 1-2 مليار دولار ومن هناك العالم كبير. ستكون السنوات الخمس المقبلة حرجة للغاية، ولكي تكون دولة مثل دولة إسرائيل رائدة وأيضًا لاعبًا مهمًا، نحتاج إلى الاستثمار على المستوى الوطني والبحثي والصناعي أيضًا.

قبل عدة سنوات، قام عدد من كبار الأشخاص بتأسيس منظمة لتشجيع موضوع تكنولوجيا النانو في إسرائيل تسمى INNI - المبادرة الوطنية لتكنولوجيا النانو في إسرائيل، ومن بين مؤسسي الجمعية الدكتور دان ميدان الذي أسس شركة Applied Materials، البروفيسور يهوشوا يورتنر. ، دان ويلنسكي وآخرين ممن يعملون مع وزارة كبير العلماء للنهوض بالموضوع، بما في ذلك المساعدة في جمع الأموال وتوجيهها إلى هذا المجال.

ومن أجل النهوض بالمجال من الناحية المالية وليس من الناحية البحثية فقط، تم بناء نموذج ثلاثي - النموذج الثلاثي يعني أنه إذا أعطى المتبرع مبلغ X والأكاديمية تضع مبلغ مماثل في الصندوق ستضيف الدولة X إضافية حتى نحصل على مخصصات خاصة تزيد من استثمار كل طرف 3 مرات، ومثال على ذلك إنشاء مركز تكنولوجيا النانو في التخنيون - لقد تمكنوا من جلب متبرع ، مؤسسة راسل بيري. التخنيون ساهم بنفس المبلغ والدولة ساهمت بنفس المبلغ. ويبلغ إجمالي المبلغ المخصص لتطوير نشاط النانو في إسرائيل وفق النموذج الثلاثي 250 مليون دولار على مدى 5 سنوات. وتهدف هذه الأموال إلى تشجيع وتعزيز صناعة تكنولوجيا النانو في إسرائيل - البحث والإنتاج ومواصلة تطوير هذه الصناعة الهامة.

رافي كوريات "في INNI، دوري هو تعزيز التعاون بين الأوساط الأكاديمية والصناعة - أذهب بين جميع مراكز تكنولوجيا النانو في إسرائيل وأجد المجالات الأكاديمية التي يمكن العثور على شريك صناعي لها بين إحدى الشركات. إذا كان هذا الشريك الصناعي موجودًا المجال الذي يتم فيه البحث، وأريد الاستفادة من ثمار البحث، أوفق بين الاثنين، تستفيد الأوساط الأكاديمية من هذا لأنها تأخذ الأبحاث الأساسية وتحولها إلى التطبيق الصناعي (الذي ستحصل عليه مقابله إتاوات) ) وستتلقى الصناعة أبحاثًا رائدة وتحويله إلى منتج.

"بعد عملي بين الباحثين والصناعة، أصبح من الواضح أن أحد المجالات المهمة في إطار تكنولوجيا النانو هو الحاجة إلى إعداد بنية تحتية تكنولوجية أساسية سيتم استخدامها من قبل كل من الأوساط الأكاديمية والصناعة. وجزء مهم من هذه البنية التحتية هو مجال الأنابيب النانوية، وهو مجال عابر للحدود في مجال تكنولوجيا النانو. بالتعاون مع البروفيسور ياشين كوهين من كلية الهندسة الكيميائية في التخنيون وبتشجيع من دان فيلانسكي، قررت أن أقوم بتأسيس الجمعية كجزء من ماجنات. الأنابيب النانوية هي أنابيب نانوية يمكن من خلال إضافة الأنابيب النانوية إلى مواد أخرى تغيير خصائص نفس المادة والحصول على مادة جديدة ذات بنية وخصائص خاصة. يمكنك تقوية البلاستيك وإدخاله في المعدن وتقليل الوزن بشكل كبير وإدخاله في مادة معدنية وإنشاء الشفافية. هذه بالتأكيد تقنية أساسية، وإذا تمكنا من حل العوائق والاختناقات التكنولوجية، فسنكون قادرين على إنتاج مواد جديدة ذات خصائص محسنة 10 مرات مقارنة بالمواد الموجودة اليوم."

وينظم حاليا حوالي 15 شركة محتملة وحوالي 25 باحثا من مؤسسات التعليم العالي داخل الجمعية بهدف حل المشاكل التكنولوجية لاستخدام الأنابيب النانوية لتطبيقات واسعة، بما في ذلك تطبيقات تقليل وزن المواد، وزيادة القوة، والحماية الباليستية، والكهربائية. الخصائص البصرية - الشفافية أو التعكر، خصائص الموصلية أو شبه الموصلية من خلال دمج الأنابيب النانوية في مادة مصفوفة معينة مع مادة معينة وأكثر. وهذا التقدم سيعطي قفزة إلى الأمام لصناعة بأكملها."

"تتمثل رؤية الجمعية في تطوير التقنيات الأساسية التي تمكن من استخدام أنابيب الكربون النانوية وغيرها لتطبيقات مختارة ورائدة، مما يؤدي إلى قفزة إسرائيلية إلى الأمام في غلاف الميزات والأداء. أهداف الجمعية هي: تحديد المجالات والتطبيقات التي تعتمد على تكنولوجيا الأنابيب النانوية والتي تتمتع بفرصة معقولة لقيادة التطبيقات الصناعية والتغلب على الحواجز والاختناقات التكنولوجية في الطريق إلى التطبيقات ذات الصلة؛ حاضِر؛ التعاون بين الأوساط الأكاديمية والصناعة: تحديد البرامج البحثية الرائدة والعروض التوضيحية ومجموعات العمل لتقليل الفجوات التكنولوجية وحلها؛ تحديد معايير السلامة والتنظيم المناسب لإدخال التكنولوجيا للتطبيقات الصناعية والانضمام إلى لجان التقييس العالمية في مجال الأنابيب النانوية

احتفظ بالمحرك

إحدى الشركات التي ارتبط اسمها بتكنولوجيا النانو في السنوات الأخيرة هي الشركة الإسرائيلية الناشئة ApNano Materials، التي تعمل على تطوير الطلاءات ومواد التشحيم (NANOLUB) على أساس الجزيئات النانومترية. ويقدر الدكتور مناحيم غانوت، الرئيس التنفيذي للشركة، أن يصل حجم سوق زيوت التشحيم إلى نحو 40 مليار دولار، ومن المتوقع أن يصل حجم مبيعات أبانانو نفسها، حسب قوله، إلى مئات الملايين من الدولارات.

وفي حديث مع "الصناعات" يقول الدكتور غانوت: "لدينا بالفعل منتج يباع في محطات وقود سونول - مادة مضافة لزيوت المحركات وقريبا سيتم بيع منتج آخر أيضا - مادة مضافة لزيوت التتابع (المعروفة بشعبيتها) اسم جير). بالإضافة إلى ذلك، تبيع الشركة بشكل مكثف مواد التشحيم الجافة المعتمدة على تقنية النانو كمواد مستقلة وكتحسين للشحوم والزيوت الموجودة.

وجمعت الشركة، التي لها مكاتب في رحوفوت، 3.5 مليون دولار من مستثمرين أوروبيين وتتجه إلى مجالات جديدة – الطلاءات الطبية ومعدات الحماية. وتم تنفيذ آخر عملية جمع تبرعات بقيمة 38 مليون دولار بعد جمع الأموال. وقد جمعت الشركة حتى الآن 12.5 مليون دولار. "لقد أكملنا زيادة في الإنتاج. نحن نبيع في جميع أنحاء العالم المواد التي تستخدم لتقليل الاحتكاك في مختلف الصناعات. رسالتي هي أن تكنولوجيا النانو ليست مجرد شيء جميل للتباهي بما يفعله رئيسنا، شمعون بيريز، ولكن كمجال صناعي عملي وصل إلى الأرض ويباع الآن لأي شخص."

"اتضح أن المادة الجديدة تُباع حتى بدون الإعلان المناسب." وأضاف نوت. "كان مقال واحد في آخر الأخبار كافياً لإرسال الأشخاص الذين أرادوا الاحتفاظ بمحركهم إلى محطات سونول وتم بيع المنتج بطريقة غير عادية. تكنولوجيا النانو في العالم هي ضجيج ونحن لا نتعامل معها على أنها ضجيج بل كضجيج منتج يعتمد على تقنية النانو، ولكنه منتج يعمل مثل أي مادة كيميائية لأنها مادة نانوية مناسبة بالتأكيد لدورها في تقليل الاحتكاك والتآكل لأنها قادرة على التوافق بين أصغر أجزاء الجسم. وتضيع الآلات مئات المليارات من الدولارات في العالم بسبب الاحتكاك غير الضروري، وإذا قمنا بتحسين أداء المحرك بنسبة قليلة في المائة، فسنحقق تحسناً في استهلاك الوقود، وخفض الانبعاثات الملوثة، وتحسين التوازن البيئي.

كان غانوت عضوًا في مجموعة بحث البروفيسور رشيف تانا التي تعمل في معهد وايزمان، واستنادًا إلى الأبحاث التي أجراها في تلك الأيام باستخدام مادة ثاني كبريتيد التنغستن (لزراعة الخلايا الشمسية)، اكتشف هياكل كيميائية جديدة - الفوليرين. كشفت الأبحاث التي أجراها البروفيسور رشيف في عام 1996 أنه يمكن استخدام الفوليرين كمواد تشحيم. تعتمد المادة على جزيئات كروية نانومترية الشكل (جزء من المليون من المليمتر)، والتي تؤدي عملية التشحيم من خلال التدحرج، على غرار المحامل الكروية. طريقة عملنا هي حتى يومنا هذا تجسيد لذلك البحث، مما يجعل معهد وايزمان أحد الشركاء في الشركة من خلال شركة يادا للأبحاث والتطوير (الذراع التجاري لمعهد وايزمان)، والمستثمرون الماليون في الشركة هم صندوق رأس المال الاستثماري Newton Technology Ventures، وشركاؤه يشمل أيضًا AYYT، الذراع التجاري للمعهد الأكاديمي التكنولوجي في حولون، وAccelerate ومستثمرين أوروبيين من القطاع الخاص.

وفقًا لـ Gnot، حققت شركة ApNano Materials مؤخرًا طفرة عالمية في إنتاج الأنابيب النانوية. يتيح هذا الاختراق إنتاج هذه الجسيمات بكميات تجارية. وتتكون الجسيمات من مادة ثاني كبريتيد التنغستن.

إن العملية الخاصة التي تم تطويرها لأول مرة في معهد وايزمان وتم تحسينها في الشركة، تجعل من الممكن إنتاج أنابيب نانوية من ثاني كبريتيد التنغستن، وهي أفضل "ممتصات الصدمات" في العالم. وبسبب هذه الميزة، فإن المادة الجديدة مثالية لـ إنتاج السترات الواقية الشخصية ودروع المركبات والدروع والخوذات ومصدات السيارات ومجموعة متنوعة من وسائل الحماية الإضافية. الجسيمات الفريدة أقوى بـ 4-5 مرات من الفولاذ وأقوى بـ 6 مرات من مادة الكيفلار، وهي إحدى المواد الأكثر شيوعًا اليوم لإنتاج السترات الواقية.

لقد تم بحث مجال تصنيع الأنابيب النانوية المصنوعة من ثاني كبريتيد التنغستن والمواد غير العضوية الأخرى على مدى السنوات الـ 16 الماضية من قبل البروفيسور رشيف تانا من معهد وايزمان عندما كان الإنتاج بكميات صغيرة بناءً على المعرفة المكتسبة في معهد وايزمان، مواد ApNano قامت ببناء منشأة إنتاج فريدة من نوعها، تقع في يافني، والتي تمكن من إنتاج الجزيئات بكميات تجارية، رئيس مجلس إدارة شركة أهارون فيورشتاين تشير شركة Apnano Materials إلى أن الجزيئات الرفيعة التي تشبه الأنبوب تفتح أسواقًا جديدة للشركة مع إمكانية تحقيق إيرادات كبيرة.

الصمامات لكل كيلو (لامدا)

يقول موشيه أورون، كبير العلماء في كيلولامبدا، إنه في السنوات الأخيرة تم استثمار مبلغ ضخم من المال في الأبحاث في مجال تكنولوجيا النانو في إسرائيل. تم إنشاء العديد من المراكز، سواء في التخنيون أو في جامعة تل أبيب، في القدس أيضًا، وتم استثمار الكثير من الأموال في أبحاث تكنولوجيا النانو مع العلم أو الاعتقاد بأن هذا المجال، الجديد تمامًا، من شأنه أن يحل العديد من المشاكل المستعصية. ومن تلك الدراسات، لا توجد حتى الآن مصانع كبيرة تنتج، ولكن هناك بدايات.

"إحدى الشركات التي بدأت هي شركة كيلولامبدا. ولدت الشركة في عام 2001 وكانت نيتها في ذلك الوقت إنتاج مكونات لصناعة الاتصالات تعتمد على تكنولوجيا النانو. كما نتذكر جميعا، بعد انفجار فقاعة الإنترنت فحدثت أزمة، ولذلك قمنا ببعض التغييرات لأنها أوصلتنا إلى سلة من المنتجات في مجال الاتصالات والألياف، وكذلك في مجالات أخرى، وكلها في تقنيات النانو.

"في كيلولامبدا اخترعنا ملحقين لاتصالات الألياف - أحدهما هو الصمام البصري السلبي الذي يوقف انتقال الضوء في الألياف عندما تكون الطاقة كبيرة جدًا وقد تعرض الألياف للخطر. والمنتج الآخر هو المحدد البصري - الذي يحد من كمية الضوء التي تمر عبر الألياف إلى كمية معينة ويتم توزيع هذين المكونين في جميع أنحاء العالم بمساعدة شركتين كبيرتين - نيوبورت التي توزعنا في المختبرات والأخرى موليكس - مورد كبير للألياف الضوئية. التي تبيع منتجاتنا وكجزء من الحزمة الشاملة التي تقدمها لعملائها، بالإضافة إلى ذلك، تمتلك الشركة أنظمة للحد من الضوء في مرافق المراقبة البصرية، وخاصة للحماية من ضربات الليزر العشوائية.

"تنضم كيلولامدا إلى اتحاد NES بهدف تحسين هياكلها النانوية بمساعدة الأنابيب النانوية." يختتم أورون.

كسر الأبواق

في أغنية أوري زوهار الحاصلة على براءة اختراع (كلمات: حاييم حيفر) يتم الحديث عن مصراع: "إنه يفتح مع دوران المقبض إلى اليمين؛ ويتحرك على عجلة ويتحرك على النوم؛ هذا المصراع لديه ثلاثة أنواع من الصور الظلية؛ هذا المصراع يكسر الأشعة فوق البنفسجية؛ ويتوقف عن كسر الأشعة".

تبيع شركة طلاء هانيتا حاليًا النسخة الحديثة من هذه الستارة - وهي عبارة عن طلاء زجاجي مصنوع من مادة معدنية نانومترية، والتي تنقل ضوء الشمس ولكنها تطرد بعض الحرارة والضوء. ويتم تسويق المادة نفسها على شكل صفائح وأشرطة يتم لصقها على نوافذ السيارات والمنازل.

يواش كرمي، أحد كبار العلماء في هانيتا تسيبوي، وعالم فيزياء حسب المهنة، يقول للصناعات: "بسبب صغر حجمها، فإن إحدى الخصائص المثيرة للاهتمام لجزيئات تكنولوجيا النانو هي أنها لا تبعثر الضوء، ويتجاوزها الضوء، ونحن نستخدم هذا خاصية طلاء الألواح التي توضع على النوافذ بجميع أنواع الألوان، فالألوان تأتي من جزيئات النانو، ولكن الشيء المميز في هذا هو أنه، على عكس الجزيئات الأكبر حجما، إذا وضعنا جزيئات أكبر، فإن الضوء سيصبح حليبيا لأن. تشتت الأصباغ عندما يكون النانو تحصل على اللون ولكن الورقة أو الطلاء لا يصبح حليبيًا ولكنه يظل شفافًا."

أما البديل غير النانومتري، أي الوضع الحالي في السوق، فهو أن الصفائح مصبوغة بدهانات ذات أساس عضوي. وهذه المواد تتلاشى في الشمس بسرعة كبيرة وتفقد لونها أو يتغير. جزيئات النانو هي جزيئات من مركبات مستقرة للغاية، لذلك لا يبهت اللون. كل ما هو مطلوب هو طلاء أفلام النوافذ بألوان نانومترية لا تبهت."

هل هذا منتج قيد التطوير؟

الكرمي: "إنه منتج تجاري بالفعل، ونحن ننتجه بكميات كبيرة ونوجهه إلى أسواق أخرى. داخل الكونسورتيوم، المنطقة التي نتعامل معها هي طلاءات موصلة للكهرباء شفافة تمامًا. وبهذه الطريقة يمكننا بناء أقطاب كهربائية شفافة ومرنة. أقطاب كهربائية شفافة يتم استخدام هذا النوع، على سبيل المثال، في شاشات LCD، وفي هذه الحالة على الألواح الزجاجية، ولكن هناك العديد من الاستخدامات في الأجهزة الإلكترونية، وفي الواقع حيثما تكون هناك حاجة إلى مساحة موصلة وشفافة كبيرة، يمكننا، من بين أشياء أخرى، الجمع بينها. طبقات الزجاج يوجد في الجزء الأمامي من السيارة سلك كهربائي لتسخين وإزالة الجليد والبخار (سخانات شفافة) وبما أنها النافذة الأمامية فيجب أن تظل شفافة، وتقنية النانو فقط هي التي تضمن ذلك.

تكنولوجيا النانو - الحذر سيمنع تكوين الفقاعة