ما هي تقنية النانو

هذه التقنية ، التي لا تزال أصغر بكثير من أبعاد البكتيريا والخلية الحية ، لا تتعامل مع البيولوجيا ، بل تتعامل مع خصائص المواد ، وتتراوح مجالاتها من أشباه الموصلات إلى الأساليب الحديثة تمامًا القائمة على التجميع الذاتي الجزيئي.
يواجه الصقر حدود المقياس في طبيعة المواد المستخدمة ، وتتعامل تقنية النانو مع جميع الظواهر أو الهياكل على مستوى واحد وهو المقياس النانوي.
تشمل ظواهر المقياس النانوي أيضًا تأثير جيبس-طومسون – أي أن نقطة انصهار مادة ما تتناقص عندما تصبح مقياسًا نانويًا ، مثل الهياكل النانوية ، وأهمها الأنابيب النانوية الكربونية.
هناك صعوبة ومعاناة في تقنية النانو لأنه من الممكن التحكم في العدد الذري بعد تكسير المواد التي صنعت منها ، لذا فهم بحاجة إلى أجهزة دقيقة للغاية من حيث الحجم والأبعاد وطرق تتبع الجسيمات الصغيرة. . علاوة على ذلك ، لا تزال هناك خلافات في الرأي والمخاوف بشأن تأثيرات تكنولوجيا النانو والحاجة إلى السيطرة عليها.

تاريخ تكنولوجيا النانو

كشفت الأبحاث التي أجرتها ماريان ريبولد وزملاؤها في جامعة دريسدن في ألمانيا عن سر السيف الدمشقي ، المعروف بقوته الكبيرة في القطع ، ومتانته المذهلة ومرونته الكبيرة. ومركب يشبه الغمد.
منذ زمن بعيد ، أراد الناس استخدام تقنية النانو ، مثل استخدام الفولاذ والمطاط في الصناعة ، وكل ذلك يعتمد على خصائص المجموعات الذرية النانومترية في تكوينات عشوائية.
يحدد الكيان الصغير ماكسويل الشيطان من خلال التلاعب بالجسيمات الفردية. في عام 1920 ، قدم إيرفينغ لانجموير وكاثرين بلودجيت مفهوم نظام أحادي الطبقة ، أي طبقة أو طبقة ذرية واحدة حول سمك الذرة. حصل لانجموير على جائزة نوبل في الكيمياء لهذا الغرض.

مزايا تقنية النانو

تجلب تقنية النانو العديد من الفوائد التي تدخل مجالات مختلفة من الحياة حيث تلعب دورًا في التطور الكبير والهائل للعديد من قطاعات التكنولوجيا والصناعات مثل: الطاقة والطب والأمن القومي وعلوم البيئة وسلامة الأغذية وغيرها الكثير. القدرة على تصميم هياكل المواد بمقاييس صغيرة جدًا لتحقيق خصائص محددة تجعل المواد أكثر كفاءة وخفيفة الوزن ومتينة وتفاعلية ومترابطة.
تعتمد العديد من المنتجات التجارية اليومية في السوق على تقنية النانو ، على سبيل المثال: الأفلام الليفية النانوية أو الأفلام الشفافة على شاشات الكمبيوتر والكاميرات والزجاج والنوافذ والأسطح الأخرى يمكن أن تساعد في جعلها مقاومة للماء ومضادة للانعكاس ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء. أو مقاومة للخدش أو موصلة للكهرباء.
كما شقت تقنية النانو طريقها إلى المنتجات الاستهلاكية ، حيث تم ربط مليارات من النانولين المجهرية ، يبلغ طول كل منها حوالي 10 نانومتر ، جزيئيًا بالألياف الطبيعية والاصطناعية لإعطاء الملابس والأقمشة مقاومة للبقع.
كما تم استخدام البلورات وجسيمات أكسيد الزنك النانوية لجعل واقي الشمس غير مرئي ، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية ، كما تم تضمين بلورات الفضة النانوية في الضمادات لقتل البكتيريا ومنع العدوى.

هيكل المواد النانوية

أحد أهم ركائز المواد النانوية هو المساحة والحجم ، مما يعطينا شكل المادة النانوية وبالتالي بنية هذه المادة ، لذلك تم تنظيم المواد النانوية في مواد متناهية الصغر أحادية البعد (أغشية رقيقة وألياف نانوية وألياف نانوية) واثنين. – الألياف النانوية الأبعاد (أنابيب الكربون أحادية الجدار ومتعددة الجدران) والجسيمات النانوية ثلاثية الأبعاد (الهياكل النانوية وكرات بوكي) بالطبع ، لكل من هذه الهياكل النانوية تطبيقات فريدة ومتميزة تختلف عن بعضها البعض.

تطبيق المواد النانوية

تغلغلت تطبيقات تكنولوجيا النانو أو علم النانو في جميع مجالات الحياة ، كبيرها وصغيرها ، على سبيل المثال: كان لها تأثير إيجابي كبير على ما يلي: فالكون كفاءة الأجهزة الإلكترونية مع تقليل حجمها وتقليل الطاقة المستهلكة لتشغيل هذه الأجهزة ، هذا واضح في الأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وشرائح تخزين البيانات.
لتطوير وتحسين عالم الغذاء من زراعة الحبوب إلى التعبئة والتغليف ؛ بالإضافة إلى العمل على جودة طعام الصقور ، وتعظيم فائدته والحفاظ على سلامته ، وتخزين الطاقة من خلال تحسين كفاءة البطارية ، وتصنيع المركبات الفضائية الخفيفة وذات الكفاءة العالية ، وتنقية الهواء ومعالجة المياه ، وخاصة مياه الصرف الصحي والمياه الصناعية.

ترتبط تسمية المواد النانوية بأرقامها

تتشكل المواد النانوية في العديد من الأشكال والأحجام المختلفة مثل الجسيمات والأنابيب والأسلاك والأغشية الرقيقة أو الأفلام وما إلى ذلك ، ويتم تسمية المنتج النهائي وفقًا لذلك.
على سبيل المثال ، عندما نسمع عن الأنابيب النانوية الكربونية ، فهذا يعني أنها مصنوعة من ذرات كربون يبلغ قطرها بضعة نانومترات فقط ، ولكن يمكن أن يمتد طولها إلى أبعد من ذلك بكثير (مئات النانومترات أو أكثر).
وبالمثل ، إذا تم تشكيل المادة على شكل أغشية نانوية ، فإن سمك المادة يكون بمقياس نانومتر ، ولكن يمكن أن يكون طولها وعرضها كافيين لتغطية الأسطح الكبيرة.

حاول أن تتخيل هذا العالم الصغير اللامتناهي

بادئ ذي بدء ، النانومتر هو واحد من المليار من المتر (المتر = 109 نانومتر) ، مما يعني أنه لا يمكن رؤية الجسيمات بالعين المجردة عند هذا المستوى. يمكن تصور هذه المواد النانوية بسهولة إذا قارنا أطوالها بأطوال مواد مختلفة من حولنا ، على سبيل المثال: يبلغ سمك الصفيحة المعدنية حوالي 100000 نانومتر ، وسماكة شعرة الإنسان حوالي 80.000 إلى 100000 نانومتر ، بينما يبلغ قطرها من ذرة الذهب حوالي 0.33 نانومتر ، وهو أيضًا ينمو ظفر الإنسان في الثانية.

دور علم النانو في الطب

استفادت مجموعات البحث الطبي الحيوي من الخصائص الفريدة للمواد النانوية المرتبطة بالتطبيقات المختلفة (مثل عوامل التباين لتصوير الخلايا وعلاج السرطان) ، وقد تم استخدام المصطلحات بما في ذلك التكنولوجيا الحيوية والطب النانوي لوصف هذا المجال الواسع. بالنسبة إلى المواد النانوية عن طريق الاتصال بالجزيئات والهياكل الحيوية والتفاعل معها ، فإن حجم المواد النانوية هو نفسه مثل معظم الجزيئات الحيوية والهياكل ، لذلك يمكن أن تكون المواد النانوية مفيدة للبحث والتطبيقات البيولوجية والصناعية.

تشخبص

تعد تقنية النانو على الرقاقة بُعدًا آخر لتقنية Lab-on-a-chip ، حيث يتم استخدام الجسيمات النانوية وربطها بجسم مضاد مناسب لتمييز بعض الجسيمات والجسيمات والكائنات الحية الدقيقة.
يمكن أيضًا استخدام جزيئات الذهب النانوية الموصوفة بأجزاء قصيرة من الحمض النووي لتحديد التسلسل الجيني للعينة.يؤدي دمج النقاط الكمومية ذات الأحجام المختلفة في مجهر البوليمر إلى ترميز متعدد الألوان للمقايسات البيولوجية.
تحلل تقنية Nanopore الأحماض النووية عن طريق تحويل سلاسل النيوكليوتيدات مباشرة إلى توقيعات إلكترونية.

دور علم النانو في الفضاء

ستكون المواد الخفيفة والقوية ذات قيمة وفائدة كبيرة في صناعة الطيران ، مما سيحسن من كفاءة أداء الطائرات. ستستفيد سفن الفضاء أيضًا من هذه المواد ، حيث يلعب الوزن دورًا مهمًا.
ستساعد تقنية النانو أيضًا في تقليل حجم الجهاز ، وبالتالي تقليل استهلاك الوقود اللازم لإدخاله في الهواء.
يمكن أن يؤدي استخدام تكنولوجيا المواد النانوية إلى تقليل وزن الطائرات بدون طيار إلى النصف تقريبًا ، مع تزوير قوتها ومتانتها.
فضلاً عن ذلك؛ تقلل تقنية النانو من وزن المكثفات الفائقة ، والتي سيتم استخدامها بشكل متزايد لتشغيل المحركات الكهربائية المساعدة بهدف إقلاع طائرة بدون محرك من الأرض المسطحة إلى الطيران في السماء العالية.

في هذا المقال ، تعرفنا على ماهية تقنية النانو ، وتاريخ تقنية النانو ، وفوائد تقنية النانو ، وتحدثنا عن بنية المواد النانوية ، وتطبيقات المواد النانوية ، وتسمية المواد النانوية وفقًا لعددها ، وحاولنا تخيل العالم الصغير جدًا ، والدور. علم النانو في مجال الطب ، دور علم النانو في الفضاء.