ما هي تقنية النانو
ما هي تقنية النانو تقنية جسيمات النانو تكنولوجي أو تقنية النانو هي العلوم الخاصة بدراسة معالجة خواص المادة على مستوى الذرة والجزيئات تهتم تقنية النانو باستحداث بعض التقنيات والطرق الجديدة والتي تُقاس أبعادها بالنانومتر، وهو يُعتبر جزء من ألف من الميكرومتر، أي جزء من المليون من المليمتر.
ما هي تقنية النانو
- إنها أصغر بكثير من أبعاد البكتيريا والخلية الحية حتى الآن، لا تهتم هذه التقنية بالبيولوجيا بل تهتم بخواص المواد، وتتنوع مجالاتها بشكل كبير من أشباه الموصلات إلى الأساليب الحديثة تمامًا القائمة على التجميع الذاتي الجزيئي.
- هذا التحديد بالقياس يواجهه زيادة في طبيعة المواد التي تُستخدم، تتعامل تقنية النانو مع كل الظواهر أو الهياكل على مستوى واحد وهو النانو.
- تشمل الظواهر النانوية أيضًا تأثير جيبس-طومسون – أي أن نقطة انصهار مادة ما تقل عندما يصبح قياسها نانويًا، كما هو الحال بالنسبة للبنى النانوية، وأهمها الأنابيب النانوية الكربونية.
- هناك صعوبة ومعاناة في تقنية النانو تكنولوجي حيث مدى إمكانية التحكم في العدد الذري بعد تفتيت المواد التي تتشكل منها وبالتالي، فهم بحاجة إلى أجهزة دقيقة جداً من حيث الحجم والأبعاد وطرق رؤية الجسيمات الصغيرة تحت الفحص؛ بالإضافة إلى ذلك، لا تزال هناك اختلافات في وجهات النظر ومخاوف بشأن تأثيرات تقنية النانو تكنولوجي، وضرورة السيطرة عليها.
يرشح لك موقع زيادة الإطلاع على المزيد من المعلومات حول من هو شاعر القطرين وما أسلوبه الشعري وما المميزات لشعره ؟ من خلال الرابط التالي: من هو شاعر القطرين وما أسلوبه الشعري وما المميزات لشعره ؟
تاريخ تقنية النانو
- كشفت الأبحاث التي أجرتها ماريان ريبولد وزملاؤها في جامعة دريسدن بألمانيا عن سر السيف الدمشقي المشهور بقدرته الكبيرة على القطع ومتانته المذهلة ومرونته الكبيرة، يحيط بالأسلاك النانوية سمنتيت (Fe3C) وهو مركب صلب وصدفي.
- منذ زمن بعيد، كان الأشخاص يريدون استخدام تقنية النانو تكنولوجي، على سبيل المثال إستخدام الصلب والمطاط في الصناعة كلها تقوم على خصائص المجموعات الذرية النانومترية في تكوينات عشوائية.
- يعرف الكيان الصغير ماكسويل الشيطان من خلال معالجة الجسيمات الفردية، في عام 1920، قدم إرفينغ لانجموير وكاثرين بلودجيت مفهوم نظام أحادي الطبقة، أي طبقة أو طبقة ذرية واحدة بسماكة ذرة، حصل Langmuir على جائزة نوبل في الكيمياء لعمله.
فوائد تكنولوجيا النانو
- تسبب تقنية النانو الكثير من الفوائد التي تدخل في شتى مجالات الحياة، فهي لها دور في تطوير العديد من القطاعات الخاصة بالتكنولوجيا والصناعات إلى حد كبير وهائل مثل: والطاقة، والطب، والأمن القومي، وعلوم البيئة، وسلامة الغذاء، والعديد من الأشياء الأخرى، كما تعمل على تكييف هياكل المواد في مقاييس صغيرة جدًا لتحقيق خصائص محددة لها، والتي من خلالها يمكن تعزيز فعالية المواد، مع كونها خفيفة الوزن، وأكثر متانة، وتفاعلية، ومتشابكة.
- تعتمد العديد من المنتجات التجارية اليومية في السوق على تقنية النانو، على سبيل المثال: يمكن أن تساعد الأفلام أو الأفلام الشفافة المصنوعة من الألياف النانوية على شاشات الكمبيوتر والكاميرات والنظارات والنوافذ والأسطح الأخرى في جعلها مقاومة للماء ومضادة للانعكاس ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية، أو الأشعة تحت الحمراء أو مقاومة للخدش أو موصلة للكهرباء.
- دخلت تقنية النانو أيضًا في المنتجات الاستهلاكية، حيث تم ربط المليارات من خطوط النانو المجهرية، كل منها يبلغ طول كل منها حوالي 10 نانومتر، جزيئيًا بالألياف الطبيعية والاصطناعية لإضافة مقاومة للبقع في الملابس والأقمشة.
- كما تم استخدام البلورات، جزيئات أكسيد الزنك النانوية لجعل واقي الشمس غير مرئي، فهي تحمي من الأشعة فوق البنفسجية، وقد تم تضمين بلورات الفضة النانوية في الضمادات لقتل البكتيريا ومنع العدوى.
يمكنك الحصول على المزيد من المعلومات حول ما هو القنوت وما هي أحكام صلاة القنوت عن طريق الرابط المعلن: ما هو القنوت وما هي أحكام صلاة القنوت
هيكل المادة النانوية
- يُعتبر من أهم ركائز مادة النانو هي المساحة والحجم الذي يعطي لنا شكل المادة النانوية وبالتالي بنية تلك المادة ومن ثم تم تنظيم المواد النانوية في مواد نانوية أحادية البعد (أغشية رقيقة وأسلاك نانوية ألياف نانوية) وألياف نانوية ثنائية الأبعاد (أنابيب كربون أحادية الجدار ومتعددة الجدران) وجسيمات نانوية ثلاثية الأبعاد (هياكل نانوية وكرات بوكي)، بالطبع لكل من هذه الهياكل النانوية تطبيقات فريدة ومميزة تختلف عن بعضها البعض.
للمزيد من المعلومات حول ما هي أعراض ارتجاع المريء وطرق العلاج وعوامل الإصابة ؟ يمكنك النقر على الرابط المرفق: ما هي أعراض ارتجاع المريء وطرق العلاج وعوامل الإصابة ؟
تطبيقات مواد النانو
- لقد اخترقت تقنية النانو أو تطبيقات علم النانو جميع مجالات الحياة كبيرها وصغيرها على سبيل المثال: كان له أثر إيجابي كبير على ما يلي: زيادة كفاءة الأجهزة الإلكترونية مع تقليل حجمها وتقليل الطاقة المستهلكة لتشغيل هذه الأجهزة، هذا واضح في الأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وشرائح تخزين البيانات.
- تطوير عالم الغذاء وتحسينه من زراعة الحبوب إلى تعبئتها؛ بالإضافة إلى العمل على زيادة جودة الغذاء، وتعظيم فائدته والحفاظ على سلامته، تخزين الطاقة عن طريق تحسين كفاءة البطارية، تصنيع مركبات فضائية خفيفة الوزن وذات كفاءة عالية، تنقية الهواء ومعالجة المياه وخاصة مياه الصرف الصحي والمياه الصناعية.
تسمية المواد النانوية مرتبطة بأعدادها
- تتشكل المواد النانوية بأشكال عديدة وأبعاد مختلفة، مثل الجسيمات، والأنابيب، والأسلاك، والأغشية الرقيقة، أو الأفلام، وما إلى ذلك، ويتم تسمية المنتج النهائي وفقًا لذلك.
- على سبيل المثال، إذا سمعنا عن الأنابيب النانوية الكربونية، فهذا يعني أنها مصنوعة من ذرات الكربون التي لا يتجاوز قطرها بضعة نانومترات، ولكن قد يمتد طولها إلى أبعد من ذلك (مئات النانومترات أو أكثر).
- وبالمثل، إذا تم تشكيل المادة على شكل أغشية نانوية فهذا يعني أن سمك المادة في مقياس نانومتر ولكن قد يكون طولها وعرضها كافيين لتغطية الأسطح الكبيرة.
محاولة تخيل ذلك العالم متناهي الصغر
- في البداية يمثل النانومتر جزءًا من جزء من المليار من المتر (المتر = 109 نانومتر)، مما يعني أنه لا يمكن رؤية الجسيمات عند هذا المستوى بالعين المجردة، من السهل تخيل هذه المواد النانوية إذا قارنا أطوالها بأطوال مواد مختلفة من حولنا على سبيل المثال: يبلغ سمك الورقة حوالي 100000 نانومتر، ويبلغ سمك شعرة جسم الإنسان حوالي 80.000 إلى 100000 نانومتر، بينما يبلغ قطر ذرة الذهب حوالي 0.33 نانومتر، وهو أيضًا مقدار نمو الظفر البشري في الثانية.
يمكنك الحصول على المزيد من المعلومات حول ما هي الكثافة وما هو قانون الكثافة واهميتها والعوامل المؤثرة فيها عن طريق الرابط المعلن: ما هي الكثافة وما هو قانون الكثافة واهميتها والعوامل المؤثرة فيها
دور علم النانو في مجال الطب
- استفادت مجموعات البحث الطبي الحيوي من الخصائص الفريدة للمواد النانوية المرتبطة بتطبيقات مختلفة (مثل عوامل التباين لتصوير الخلايا وعلاجات السرطان)، ومن ثم بدأ استخدام المصطلحات بما في ذلك التكنولوجيا الحيوية، وطب النانو من أجل وصف ذلك المجال الواسع، من الممكن أيضًا أن يتم إضافة الوظيفة إلى مواد النانو عن طريق الاتصال والتفاعل مع كل الجزيئات الحيوية والهياكل، حجم المواد النانوية هو نفس حجم معظم الجزيئات الحيوية والهياكل، ومن ثم قد تكون المواد النانوية مفيدة للبحث والتطبيقات البيولوجية والصناعية.
التشخيص
- تعد تقنية النانو على الرقاقة أحد الأبعاد الإضافية لتقنية Lab-on-a-chip، تُستخدم الجسيمات النانوية وترتبط بجسم مضاد مناسب لتصنيف بعض الجسيمات والجسيمات والكائنات الحية الدقيقة.
- يمكن أيضًا استخدام جزيئات الذهب النانوية الموسومة بشرائح قصيرة من الحمض النووي لتحديد التسلسل الجيني للعينة، يؤدي إدراج نقاط كمومية مختلفة الحجم داخل المجهر البوليمري إلى ترميز متعدد الألوان للمقايسات البيولوجية.
- تقوم تقنية Nanopore بتحليل الأحماض النووية بتحويل سلاسل النيوكليوتيدات مباشرة إلى توقيعات إلكترونية.
يرشح لك موقع زيادة الإطلاع على المزيد من المعلومات حول ما هي أيام التشريق وما سبب التسمية بهذا الاسم من خلال الرابط التالي: ما هي أيام التشريق وما سبب التسمية بهذا الاسم
دور علم النانو في الفضاء
- المواد الخفيفة والقوية ستكون لها قيمة و فائدة كبيرة في صناعة الطائرات، مما يطور من كفاءة أداء الطائرة، سيكون هناك استفادة للمركبات الفضائية هي الأخرى من تلك المواد، حيث يلعب الوزن دوراً حيويًا.
- ستساعد تقنية النانو أيضًا في تقليل حجم المعدات وبالتالي تقليل استهلاك الوقود المطلوب تحليقها في الهواء.
- قد يؤدي استخدام تقنية المواد النانوية إلى تقليل وزن الطائرات غير الآلية بمقدار النصف تقريبًا مع زيادة قوتها ومتانتها.
- بالإضافة إلى ذلك؛ تقلل تقنية النانو من كتلة المكثفات الفائقة، والتي سيتم استخدامها بشكل متزايد لتوفير الطاقة للمحركات الكهربائية المساعدة بهدف إقلاع طائرة غير مزودة بمحركات من الأرض المسطحة للطيران في سماء عالية.
لقد قمنا في هذا المقال بالتعرف على ما هي تقنية النانو، وتاريخ تقنية النانو، وفوائد تكنولوجيا النانو، وتحدثنا عن هيكل المادة النانوية، وتطبيقات مواد النانو، وتسمية المواد النانوية مرتبطة بأعدادها، ومحاولة تخيل ذلك العالم متناهي الصغر، ودور علم النانو في مجال الطب، ودور علم النانو في الفضاء.