علم النانو والتكنولوجيا النانوية هي عبارة عن دراسة وتطبيق أشياء صغيرة للغاية يمكن استخدامها في جميع مجالات العلوم الأخرى مثل الكيمياء، والبيولوجيا، والفيزياء، وعلوم المواد والهندسة، للمزيد إليكم شرح ما هو النانو
ما هو النانو
- تقنية النانو هي علم وهندسة الأشياء الصغيرة التي يقل حجمها عن 100 نانومتر
- يبلغ طول نانومتر واحد من 10 إلى 9 أمتار، أو حوالي 3 ذرات.
- يتضمن القدرة على رؤية الذرات، والجزيئات الفردية والتحكم فيها، حيث يتكون كل شيء على الأرض من ذرات .
- لكن من المستحيل رؤية شيء صغير مثل الذرة بالعين المجردة، لذلك تم اختراع المجاهر اللازمة لرؤية الأشياء في المقياس النانوي مؤخرًا نسبيًا – قبل حوالي 30 عامًا.
- ولد عصر تكنولوجيا النانو بمجرد امتلاك العلماء الأدوات الصحيحة مثل مجهر المسح النفقي (STM) ومجهر القوة الذرية (AFM)
أقسام تكنولوجيا النانو
تقسم تكنولوجيا النانو إلى قسمين هما:
- علم النانو
- يتعرف فيه الباحثون على الخواص الكيميائية، والفيزيائية للمواد في المقياس النانوي.
- المواد في 1-100 نانومتر تسمى الهياكل النانوية، وهي أصغر الأشياء التي يمكن صنعها.
- تقنية النانو
- يقوم الباحثون بتطوير وتطبيق المواد على هذا النطاق لتطوير منتجات، أو طرق جديدة؛ أي تحويل الهياكل النانوية إلى أدوات وتطبيقات قابلة للاستخدام.
بداية تكنولوجيا النانو
- تم تقديم تقنية النانو لأول مرة في عام 1959 بواسطة عالم الفيزياء الحائز على جائزة نوبل ريتشارد فاينمان، فلقد اقترح استخدام الروبوتات ذات الحجم العادي لإنشاء نسخ متماثلة أصغر من أنفسهم ثم استخدام المجموعة الجديدة لتصنيع مجموعة أصغر، وهكذا حتى يتم الوصول إلى النطاق الجزيئي.
- بعد أكثر من عقد من الزمان صاغ البروفسور نوريو تانيجوتشي في استكشافاته للمعالجة الفائقة الدقة مصطلح تكنولوجيا النانو، ولم يكن الأمر كذلك حتى عام 1981، لكن مع تطوير مجهر المسح النفقي الذي كان بإمكانه “رؤية” الذرات الفردية بدأت تقنية النانو الحديثة.
- على الرغم من أن علوم النانو الحديثة، وتكنولوجيا النانو جديدة تمامًا إلا أنه تم استخدام مواد النانو على مدى قرون
- ابتكرت جزيئات الذهب، والفضة البديلة ألوانًا في النوافذ الزجاجية الملونة للكنائس التي تعود للقرون الوسطى منذ مئات السنين، ففي ذلك الوقت لم يكن الفنانون يعرفون أن العملية التي استخدموها لإنشاء هذه الأعمال الفنية الجميلة أدت في الواقع إلى تغييرات في تركيب المواد التي كانوا يعملون معها.
حقائق عن النانو
- كلمة نانو هي من الكلمة اليونانية “نانوس” تعني القزم، وهي بادئة تستخدم لوصف “مليار” لشيء ما.
- نانومتر (نانومتر) هو المليار من المتر، أو المليون من المليمتر.
- 1 نانومتر حوالي 8 أضعاف نصف قطر ذرة وأصغر 100 مرة من الخلية البكتيرية، تتفاعل المادة في هذا المقياس بشكل مختلف على سبيل المثال قد تتغير نقطة انصهار المادة، أو قد تصبح أكثر تفاعلية.
- يبلغ قطر شعرة الإنسان 80000 نانومتر.
- يعمل علم النانو على نطاق أصغر 1000 مرة من أي شيء يمكن رؤيته باستخدام المجهر الضوئي.
- نحن محاطون بالفعل بمليارات من جزيئات النانو، مثل ملح البحر المنقول بواسطة الرياح، والمواد الكيميائية الناتجة عن العوالق المحيطية.
- تم اكتشاف شكل جديد من الكربون بهيكل نانوي أسطواني – الأنبوب النانوي – في عام 1991.
- تتميز الأنابيب النانوية بخصائص جديدة بما في ذلك القوة غير العادية، والخصائص الكهربائية الفريدة هذه الخصائص الميكانيكية والكهربائية تجعل الأنابيب النانوية مفيدة في العديد من التطبيقات بدءًا من الإلكترونيات، وحتى العناصر اليومية مثل الملابس والرياضة
- يتم تطبيق تقنية النانو بالفعل تجاريا في منتجات تتراوح من الهواتف المحمولة، وأقراص الكمبيوتر، ومضارب التنس، ونوادي الجولف إلى واقيات الشمس، ومستحضرات التجميل.
- علم النانو ليس مجرد علم بل هو منصة تشمل البيولوجيا، والكيمياء، والفيزياء، وعلوم المواد، والهندسة.
- من المقبول على نطاق واسع أن التكنولوجيا النانوية يمكن أن تحدث ثورة في حياتنا على مدار العشرين عامًا القادمة، وتشمل المجالات الخاصة تحديد وعلاج الأمراض، واكتشاف المخدرات وتسليمها، ومصادر الطاقة المتجددة الصديقة للبيئة، والاتصالات المتنقلة فائقة السرعة.
- تتيح تقنية النانو تطورات جديدة في الإلكترونيات، والطب، والرعاية الصحية، وفي العديد من المنتجات الاستهلاكية.
- يتمثل التحدي المتمثل في تقنية النانو في إنتاج مواد جديدة مفيدة ذات خصائص مخصصة.
- إن تحويل علم النانو إلى تكنولوجيات ناجحة يتطلب تكامل العلوم ونوعًا جديدًا من الباحثين يتمتعون برؤية واسعة متعددة التخصصات.
- يتم إنشاء المواد النانوية عن طريق التحكم الدقيق في بنية الأبعاد النانوية لإنتاج مواد جديدة.
- تستمر الإلكترونيات النانوية في التطور في مجال الإلكترونيات الدقيقة خاصة لأجهزة الكمبيوتر لكنها الآن في نطاقات أصغر حجمًا.
المراجع
