ما هي تقنية النانو

ما هي تكنولوجيا النانو جسيمات تكنولوجيا النانو أو تكنولوجيا النانو هو علم دراسة ومعالجة خصائص المادة على مستوى الذرات والجزيئات. تهتم تقنية النانو بتطوير عدد من التقنيات والأساليب الجديدة التي تقاس أبعادها بالنانومتر، والذي يعتبر جزءاً من الألف من الميكرومتر. أي جزء من مليون من المليمتر.

ما هي تقنية النانو

  • وهو أصغر بكثير من حجم البكتيريا والخلية الحية. وحتى الآن، لا تهتم هذه التكنولوجيا بعلم الأحياء، بل بخصائص المواد، وتتنوع مجالاتها بشكل كبير، من أشباه الموصلات إلى الأساليب الحديثة تمامًا القائمة على التجميع الذاتي الجزيئي.
  • يتم مواجهة هذا القيد في الحجم من خلال زيادة طبيعة المواد المستخدمة. تتعامل تقنية النانو مع كافة الظواهر أو البنى على مستوى واحد وهو مستوى النانو.
  • وتشمل الظواهر النانوية أيضًا تأثير جيبس-تومسون، أي أن درجة انصهار المادة تتناقص عندما تصبح نانوية، كما هو الحال بالنسبة للبنى النانوية، وأهمها أنابيب الكربون النانوية.
  • هناك مشكلة ومعاناة في تكنولوجيا النانو من حيث مدى إمكانية التحكم في العدد الذري بعد تفكك المواد التي تتكون منها. ولذلك فهي تحتاج إلى أجهزة دقيقة للغاية من حيث الحجم والأبعاد وطرق رؤية الجزيئات الصغيرة التي يتم فحصها. وبالإضافة إلى ذلك، لا تزال هناك خلافات ومخاوف بشأن تأثيرات تكنولوجيا النانو وضرورة السيطرة عليها.

تاريخ تكنولوجيا النانو

  • كشفت الأبحاث التي أجرتها ماريان ريبولد وزملاؤها في جامعة دريسدن بألمانيا عن سر السيف الدمشقي الذي يشتهر بقدرته الكبيرة على القطع ومتانته المذهلة ومرونته الكبيرة. وهو محاط بأسلاك نانوية من السمنتيت (Fe3C). وهو مركب صلب يشبه الصدفة.
  • لقد أراد الناس منذ فترة طويلة استخدام تكنولوجيا النانو، على سبيل المثال استخدام الفولاذ والمطاط في الصناعة، وكل ذلك يعتمد على خصائص المجموعات الذرية النانوية في تكوينات عشوائية.
  • يعرف الكيان الصغير ماكسويل الشيطان من خلال التلاعب بالجزيئات الفردية. في عام 1920، قدم إيرفينغ لانجميور وكاثرين بلودجيت مفهوم النظام أحادي الطبقة، أي طبقة ذرية واحدة أو طبقة ذات سمك ذري واحد. حصل لانجموير على جائزة نوبل في الكيمياء عن عمله.

فوائد تكنولوجيا النانو

  • توفر تقنية النانو العديد من الفوائد في مختلف مجالات الحياة. فهي تلعب دوراً كبيراً وهائلاً في تطوير العديد من قطاعات التكنولوجيا والصناعات، مثل: الطاقة، الطب، الأمن القومي، علوم البيئة، سلامة الغذاء والعديد من الأمور الأخرى. إنه يعمل أيضًا. إنه يركز على تصميم هياكل المواد على نطاق صغير جدًا لتحقيق خصائص محددة، والتي يمكن أن تحسن من فعالية المواد مع جعلها خفيفة الوزن وأكثر متانة وأكثر تفاعلية وترابطًا.
  • على سبيل المثال، تعتمد العديد من المنتجات التجارية اليومية الموجودة في السوق على تقنية النانو: يمكن للأفلام الشفافة أو الأفلام المصنوعة من ألياف النانو أن تساعد في حماية شاشات الكمبيوتر والكاميرات والنظارات والنوافذ والأسطح الأخرى عن طريق جعلها مقاومة للماء ومضادة للانعكاس ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء. أشعة. أو مقاومة للخدش أو موصلة للكهرباء.
  • دخلت تكنولوجيا النانو أيضًا إلى المنتجات الاستهلاكية، حيث يتم ربط مليارات الخطوط النانوية المجهرية، التي يبلغ طول كل منها حوالي 10 نانومتر، جزيئيًا بالألياف الطبيعية والاصطناعية لجعل الملابس والأقمشة مقاومة للبقع.
  • كما تم استخدام البلورات وجزيئات أكسيد الزنك النانوية لجعل الواقي من الشمس غير مرئي، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية، وتم تضمين بلورات الفضة النانوية في الضمادات لقتل البكتيريا ومنع العدوى.

يمكنك الحصول على مزيد من المعلومات حول ما هو القنوت وما هي أحكام صلاة القنوت من الرابط المنشور: ما هو القنوت وما هي أحكام صلاة القنوت

هيكل المواد النانوية

  • إن أحد الركائز الأساسية للمواد النانوية هي المساحة والحجم التي تعطينا شكل المادة النانوية، وبالتالي بنية تلك المادة. ولذلك، تم تنظيم المواد النانوية في مواد نانوية أحادية البعد (الأغشية الرقيقة، والأسلاك النانوية، والألياف النانوية) واثنين. ألياف نانوية الأبعاد (أنابيب كربون أحادية الجدار ومتعددة الجدران). الجسيمات النانوية ثلاثية الأبعاد (الهياكل النانوية وكرات الباكي). وبطبيعة الحال، كل من هذه الهياكل النانوية لها تطبيقات فريدة ومتميزة تختلف عن بعضها البعض.

هل ترغب في مزيد من المعلومات حول ما هي أعراض ارتجاع المريء وطرق العلاج وعوامل الخطر؟ يمكنكم الضغط على الرابط المرفق: ما هي أعراض ارتجاع المريء وطرق العلاج وعوامل الإصابة؟

تطبيقات المواد النانوية

  • لقد اخترقت تكنولوجيا النانو أو تطبيقات علم النانو جميع مجالات الحياة، الكبيرة والصغيرة. فعلى سبيل المثال كان له أثر إيجابي كبير على زيادة كفاءة الأجهزة الإلكترونية مع تقليل حجمها والطاقة المستهلكة لتشغيل هذه الأجهزة. ويظهر هذا بوضوح في الأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وشرائح تخزين البيانات.
  • تطوير وتحسين عالم الغذاء، من زراعة الحبوب إلى تعبئتها؛ بالإضافة إلى العمل على زيادة جودة الغذاء وتعظيم فوائده والحفاظ على سلامته، وتخزين الطاقة من خلال تحسين كفاءة البطاريات، وتصنيع مركبات فضائية خفيفة الوزن وعالية الكفاءة، وتنقية الهواء ومعالجة المياه وخاصة مياه الصرف الصحي والمياه الصناعية.

ترتبط تسمية المواد النانوية بعددها

  • يتم تشكيل المواد النانوية إلى العديد من الأشكال والأحجام المختلفة، مثل الجسيمات والأنابيب والأسلاك والأغشية الرقيقة وما إلى ذلك، ويتم تسمية المنتج النهائي وفقًا لذلك.
  • على سبيل المثال، عندما نسمع عن أنابيب الكربون النانوية، فهذا يعني أنها مصنوعة من ذرات الكربون التي يبلغ قطرها بضعة نانومترات فقط، ولكن طولها يمكن أن يمتد إلى أبعد من ذلك بكثير (مئات النانومترات أو أكثر).
  • إذا تم تشكيل المادة إلى أغشية نانوية، فهذا يعني أن سمك المادة على مقياس النانومتر، ولكن الطول والعرض يمكن أن يكونا كافيين لتغطية مساحات كبيرة.

أحاول أن أتخيل هذا العالم المتناهي الصغر

  • أولاً، يمثل النانومتر جزءًا من مليار من المتر (المتر = 109 نانومتر)، مما يعني أن الجسيمات عند هذا المستوى لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. من السهل تخيل هذه المواد النانوية إذا قارنا طولها بطول المواد المختلفة من حولنا، على سبيل المثال: يبلغ سمك الورقة حوالي 100000 نانومتر، ويبلغ سمك شعرة جسم الإنسان حوالي 80000 إلى 100000 نانومتر، بينما يبلغ قطرها. من ذرة الذهب حوالي 0.33 نانومتر، وهي أيضًا الكمية التي يمتلكها الإنسان. ينمو الظفر في الثانية الواحدة.

يمكنك الحصول على مزيد من المعلومات حول ما هي الكثافة وما هو قانون الكثافة وأهميته والعوامل المؤثرة عليه من الرابط المعلن: ما هي الكثافة وما هو قانون الكثافة وأهميته والعوامل المؤثرة عليه

دور علوم النانو في الطب

  • وقد استفادت مجموعات أبحاث الطب الحيوي من الخصائص الفريدة للمواد النانوية المتعلقة بمختلف التطبيقات (مثل عوامل التباين لتصوير الخلايا وعلاجات السرطان)، ويتم استخدام مصطلحات مثل التكنولوجيا الحيوية والطب النانوي لوصف هذا المجال الواسع. نظرًا لأن المواد النانوية تتصل وتتفاعل مع جميع الجزيئات الحيوية والهياكل، فإن حجم المواد النانوية هو نفس حجم معظم الجزيئات الحيوية والهياكل، وبالتالي يمكن أن تكون المواد النانوية مفيدة للأبحاث والتطبيقات البيولوجية والصناعية.

تشخبص

  • تعد تقنية Nano-on-a-chip بُعدًا إضافيًا لتقنية Lab-on-a-chip. يتم استخدام الجسيمات النانوية وربطها بجسم مضاد مناسب لتسمية بعض الجزيئات والجسيمات والكائنات الحية الدقيقة.
  • يمكن أيضًا استخدام جزيئات الذهب النانوية الموسومة 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.
  • تقوم تقنية Nanopore بتحليل الأحماض النووية عن طريق تحويل تسلسلات النيوكليوتيدات مباشرة إلى توقيعات إلكترونية.

دور علم النانو في الفضاء

  • وستكون المواد الخفيفة والقوية ذات قيمة وميزة كبيرة في صناعة الطائرات، مما سيؤدي إلى تحسين كفاءة أداء الطائرات. وستستفيد المركبات الفضائية أيضًا من هذه المواد، حيث يلعب الوزن دورًا حاسمًا.
  • كما ستساعد تقنية النانو على تقليل حجم المعدات وبالتالي تقليل استهلاك الوقود اللازم لتحليقها في الهواء.
  • يمكن أن يؤدي استخدام تكنولوجيا المواد النانوية إلى تقليل وزن الطائرات بدون طيار بمقدار النصف تقريبًا مع زيادة قوتها ومتانتها.
  • بالإضافة إلى؛ تعمل تقنية النانو على تقليل كتلة المكثفات الفائقة، والتي سيتم استخدامها بشكل متزايد لتشغيل المحركات الكهربائية المساعدة بغرض إطلاق طائرة غير مزودة بالطاقة من الأرض المسطحة للتحليق عالياً في السماء.

تعرفنا في هذا المقال على ما هي تكنولوجيا النانو، تاريخ تكنولوجيا النانو، مميزات تكنولوجيا النانو، تحدثنا عن بنية المواد النانوية، تطبيقات المواد النانوية، تسمية المواد النانوية المتعلقة بعددها، وحاولنا أن نتخيل ذلك العالم المتناهي الصغر، ودور علم النانو في مجال الطب، ودور علم النانو في الفضاء.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى