تقنية النانو هي تقنية حديثة تستخدم في العديد من المجالات حيث يتم استخدامها في صناعة الآلات والأجهزة الطبية والمجالات المتعلقة بالطاقة والعديد من الصناعات المختلفة.
في هذا الموضوع، سوف نتعرف على تقنية النانو واستخداماتها، مع ذكر مزايا وعيوب تقنية النانو، وتاريخ تقنية النانو، وتكنولوجيا النانو في الكيمياء.
جدول المحتويات
تقنية النانو
النانو هي واحدة من الوحدات القياسية الدقيقة للغاية، النانو تساوي 1 مليون من المليمتر، وبالتالي من الصعب جدًا رؤيتها بالعدسات المكبرة العارية أو حتى باستخدام العدسات المكبرة البدائية.
تستخدم تقنية النانو في القياسات الذرية لتحديد حجم جسيمات المادة.
لذلك، يمكن تعريف هذه التقنية بأنها العلم الذي يدرس المادة وطرق تغييرها على مستوى النانو.
لإنشاء أي من المواد الأخرى أو الأدوات التكنولوجية المتقدمة التي تخدم الإنسانية في مختلف مناحي الحياة.
الجدير بالذكر أن النانو هي إحدى الكلمات المتعلقة بالعلوم القديمة التي استخدمها العالم “ريتشير فاينمان” خلال محاضرة عام 1959 م.
ما اقترحه على الجمعية الفيزيائية الأمريكية، وقال في ذلك الوقت إن هناك مساحة كبيرة داخل الذرة، لكن لم يلتفت أحد لهذا الرأي في ذلك الوقت.
صعوبات تقنية النانو
تواجه هذه التقنية الحديثة بعض الصعوبات أهمها الآتي:
- حجم جسيمات المادة صغير، ومن الصعب الشعور بهذه الجسيمات أو التحكم فيها.
- بعد إزالة جزيئات المواد من مكانها لإحضارها إلى أماكن جديدة، يصعب التحكم فيها أو التحكم فيها.
- يصعب التنبؤ بنتائج تغيير الجزيئات وبالتالي يمكن أن تحدث نتائج غير مرغوب فيها.
يمكنك أيضًا قراءة: فوائد تقنية النانو واستخدامها في علم الأحياء
استخدام تقنية النانو
هناك العديد من تطبيقات تقنية النانو المستخدمة في العديد من المجالات، وتتمثل فوائد تقنية النانو في تطبيقاتها في:
المجالات الطبية
تمكن العلماء من ابتكار أدوات دقيقة لا يزيد حجمها عن خلايا الدم في علاج العديد من الأمراض المزمنة التي تتطلب التدخل الجراحي ؛ مثل الأورام وانسداد الشرايين.
الأنف، الذي يعمل إلكترونيًا مع الأنابيب النانوية الكربونية، اخترعه سيلفانو دراجونييري، وهو إيطالي وباحث في جامعة باري.
الذي يشخص السرطانات عن طريق تحليل النفس الذي “يزفر” من رئتي المريض.
المجال الجوي
قامت وكالة ناسا الأمريكية بتصنيع الآلات الصغيرة التي تعمل بتقنية النانو.
والتي يتم حقنها في أجسام رواد الفضاء الذين يراقبون ويراقبون صحة أجسامهم ويعالجون المشاكل الصحية على الفور دون التعامل مع الأطباء.
مجالات الطاقة
تُستخدم تقنية النانو لإنشاء بطارية تخزن أكبر قدر ممكن من الطاقة وتسجيلها على مدار فترة زمنية طويلة.
لذلك تصنع السيارات بالطاقة النظيفة، ومن أهم مزاياها أنها غير مكلفة وغير ملوثة، على عكس الوسائل الأخرى الملوثة والمتوفرة بتكلفة عالية.
المناطق الصناعية
تستخدم تقنية النانو لصنع ملابس ذكية تنتج الطاقة أو تزيل الأوساخ والبكتيريا نفسها.
كما يتميز إنتاج المواد الصلبة التي تكون أكثر صلابة من الفولاذ باختلاف بسيط في الوزن.
بالإضافة إلى إنتاج الشاشة ثلاثية الأبعاد، يتم أيضًا تصنيع الزجاج المقاوم للغبار والعازل للحرارة.
من أهم ميزاتها أنها شفافة ومرنة وقابلة للانحناء.
آثار النانو على الصحة
كل شيء له وجهان، جانب إيجابي وجانب ضار، وقد تعلمنا عن الجانب الإيجابي لتقنية النانو من دخولها في العديد من المجالات التي تعلمنا عنها في السطور السابقة، ولكن نعرض جانبها الضار أدناه:
- عندما يتم علاجها بشكل مباشر، تسبب تقنية النانو أورامًا خبيثة.
- هناك خطر من استخدام مادة مصنوعة باستخدام ما يسمى بالأنابيب النانوية من جانب الشخص السليم، حيث يمكن أن تخترق بسهولة الإنسان من خلال مسام جلده أو من خلال الاستنشاق.
- إنها مجهرية بطبيعتها وبمجرد دخولها إلى الجسم يصعب إخراجها مرة أخرى، لذلك لم يكتشف الطب علاجًا لها بعد.
قد يثير هذا اهتمامك: البحث في تطبيق تقنية النانو في الطب
وحدات القياس بالنانو
النانو هي مجرد بادئة تستخدم للتعبير عن جزء من ملايين الأجزاء التي تشير إلى وحدة قياس.
لا يقتصر على أي وحدة معينة، ولكن يمكن استخدامه كمؤشر لوحدة قياس.
ومع ذلك، في الممارسة العملية، تظهر الجسيمات النانوية في الغالب وبشكل موحد في وحدات الطول والوقت والكتلة.
والوحدات الكبيرة جدًا مثل وحدة الشحنة الكهربائية “كولوم” ووحدة السعة، والتي تشير إلى سعة الكهرباء، وفيما يلي الوحدات التي نستخدمها بكثرة في النانو:
نانوثانية
النانوثانية هي وحدة زمنية تساوي واحدًا من المليار من الثانية، لذا فإن النانو ثانية الواحدة تساوي 10-9 ثوانٍ.
لتوضيح الفترة الزمنية القصيرة المعروفة بالنانو ثانية، من الممكن استخدام سرعة الضوء، والتي تبلغ ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية.
يشير هذا إلى أن المسافة التي يقطعها الضوء تبلغ 300000 كم في الثانية، أو 300 مليون م / ث. فيما يلي مثال لتوضيح النانو ثانية وإيجازها:
إلى أي مدى يسافر الضوء في نانوثانية؟
للإجابة على هذا السؤال، يجب استخدام قانون حساب السرعة ؛ السرعة هي المسافة مقسومة على الوقت، وبالتالي فإن المسافة هي السرعة مضروبة في الوقت.
يتم تعويض سرعة الضوء في الفراغ بالأمتار في الثانية والوقت بالنانومتر.
ثانيًا، يتم تعويضه بالثاني بموجب هذا القانون ؛ المسافة (10-9 × 1) × (108 × 3)، أي 0.3 متر.
يشير هذا إلى أن المسافة التي يقطعها الضوء تساوي ثلاثين سنتيمتراً في نانوثانية واحدة.
على الرغم من السرعة العالية جدًا، فإن هذا يشير إلى أن زمن النانومتر قصير جدًا.
نانومتر
النانومتر هو وحدة قياس الطول وهو جزء من وحدة الطول الرئيسية في وحدات النظام الدولي (SI) التي يمثلها المتر والنانومتر يساوي 1 × 10-9.
تعتمد تقنية النانو على أدوات صغيرة جدًا تُقاس أبعادها بالنانومتر.
لتحديد النانومتر بشكل أفضل، دعنا نقارن النانومتر بقطر شعرة بشرية واحدة.
أو طول الجسيم المجهري مثل الفيروس أو البكتيريا أو خلايا الدم الحمراء.
يبلغ قطر شعرة الإنسان 75 ميكرونًا أو ميكرونًا تقريبًا.
وهي أيضًا وحدة قياس الطول، وهي جزء من المليون من المتر.
ميكرومتر واحد هو 10-6 م، أي خمسة وسبعين ألف نانومتر (75000 نانومتر).
من المثال السابق يمكننا القول أن النانومتر هو وحدة قياس الطول والمسافة، وهي صغيرة جدًا وقصيرة.
اخترنا لك: ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟
تكنولوجيا النانو في الكيمياء
ساعدت تقنية النانو في العلوم الكيميائية في إنشاء تفاعلات مشتركة بين الكيميائيين والعلماء الآخرين المتخصصين في مجالات الفيزياء والبيولوجيا والهندسة.
لقد عملوا أيضًا مع المتخصصين في الموضوع وأصحاب القطاع الصناعي بحيث يوسع كل متخصص معرفته.
كان من المهم لكل منهم فهم الاحتياجات الخاصة للعلوم الأخرى حتى يتمكنوا جميعًا من الوصول إلى آلية للتعاون بشكل جيد مع بعضهم البعض.
نوصي بقراءة: هل 5G ضار بصحتك؟
تاريخ تقنية النانو
يعتقد البعض أن هذا العلم كان موجودًا في العصور القديمة وقد أكدوا ذلك ببعض الاكتشافات الأثرية.
والتي نشأت على أساس فهم الشركة المصنعة لفكرة تعديل هيكل المواد الأساسية بمساعدة درجات الحرارة المرتفعة.
لإنشاء مواد جديدة بخصائص فريدة، فإن مثال القرن الرابع هو ما يسمى بكأس Lycurgus.
وفي نهاية الموضوع، بعد التعرف على تقنية النانو، الصعوبات التي تواجهها، استخداماتها، فوائدها وأضرارها.
كما تعلمنا من وحدات القياس في تكنولوجيا النانو وتكنولوجيا النانو وتاريخ تكنولوجيا النانو، كل ما عليك فعله هو مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.