علم النانو وتكنولوجيا النانو هو دراسة وتطبيق أشياء صغيرة جدًا يمكن استخدامها في جميع مجالات العلوم الأخرى مثل الكيمياء والبيولوجيا والفيزياء وعلوم المواد والهندسة. للمزيد، هنا شرح لما هو مقياس النانو
ما هو النانو
- تقنية النانو هي علم وهندسة الأشياء الصغيرة التي يقل حجمها عن 100 نانومتر
- يبلغ طول النانومتر الواحد من 10 إلى 9 أمتار، أو حوالي 3 ذرات.
- يتضمن القدرة على رؤية والتحكم في الذرات، الجزيئات الفردية، حيث أن كل شيء على الأرض مصنوع من الذرات.
- لكن من المستحيل رؤية شيء صغير مثل الذرة بالعين المجردة، لذلك تم اختراع المجاهر اللازمة لرؤية الأشياء بالمقياس النانوي حديثًا نسبيًا – منذ حوالي 30 عامًا.
- وُلد عصر تقنية النانو بمجرد أن يمتلك العلماء الأدوات المناسبة مثل مجهر المسح النفقي (STM) ومجهر القوة الذرية (AFM).
ما هو النانو
أقسام تقنية النانو
تنقسم تقنية النانو إلى قسمين:
- علم النانو
- في ذلك، يتعرف الباحثون على الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمواد على المقياس النانوي.
- تسمى المواد التي يبلغ ارتفاعها من 1-100 نانومتر بالبنى النانوية، وهي أصغر الأشياء التي يمكن صنعها.
- تقنية النانو
- يقوم الباحثون بتطوير وتطبيق مواد على هذا المقياس لتطوير منتجات أو طرق جديدة. أي تحويل الهياكل النانوية إلى أدوات وتطبيقات قابلة للاستخدام.
بداية تقنية النانو
- تم تقديم تقنية النانو لأول مرة في عام 1959 من قبل الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل ريتشارد فاينمان. اقترح استخدام الروبوتات ذات الحجم العادي لإنشاء نسخ متماثلة أصغر من نفسها ثم استخدام المجموعة الجديدة لتصنيع مجموعة أصغر، وهكذا حتى الوصول إلى المقياس الجزيئي.
- بعد أكثر من عقد من الزمان، صاغ البروفيسور نوريو تانيجوتشي، في استكشافاته للمعالجة فائقة الدقة، مصطلح تكنولوجيا النانو، ولم يكن ذلك حتى عام 1981، ولكن مع تطوير مجهر مسح نفقي يمكنه “رؤية” الذرات الفردية، بدأت تقنية النانو الحديثة.
- على الرغم من أن علم النانو وتكنولوجيا النانو الحديثين حديثان تمامًا، فقد تم استخدام المواد النانوية لعدة قرون
- خلقت جزيئات الذهب والفضة البديلة ألوانًا في نوافذ الزجاج الملون لكنائس العصور الوسطى منذ مئات السنين، في ذلك الوقت لم يكن الفنانون يعرفون أن العملية التي استخدموها لإنشاء هذه الأعمال الفنية الجميلة أدت في الواقع إلى تغييرات في تكوين المواد التي كانوا يعملون بها.
ما هو النانو
حقائق عن الجسيمات النانوية
- كلمة نانو مشتقة من الكلمة اليونانية “nanos” التي تعني قزم، وهي بادئة تستخدم لوصف “بليون” من شيء ما.
- النانومتر (النانومتر) هو جزء من المليار من المتر، أو جزء من المليون من المليمتر.
- 1 نانومتر هو حوالي 8 أضعاف نصف قطر الذرة و 100 مرة أصغر من الخلية البكتيرية، تتفاعل المادة في هذا المقياس بشكل مختلف، على سبيل المثال قد تتغير نقطة انصهار المادة، أو قد تصبح أكثر تفاعلًا.
- يبلغ قطر شعرة الإنسان 80000 نانومتر.
- يعمل علم النانو على مقياس أصغر 1000 مرة من أي شيء يمكن رؤيته بالمجهر الضوئي.
- نحن محاطون بالفعل بمليارات من الجسيمات النانوية، مثل ملح البحر الذي تحمله الرياح، والمواد الكيميائية من العوالق المحيطية.
- تم اكتشاف شكل جديد من الكربون ببنية نانوية أسطوانية – الأنبوب النانوي – في عام 1991.
- تتمتع 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 التي تتراوح من الإلكترونيات إلى العناصر اليومية مثل الملابس والرياضة.
- يتم بالفعل تطبيق تقنية النانو تجاريًا في منتجات تتراوح من الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحية ومضارب التنس ونوادي الجولف إلى واقيات الشمس ومستحضرات التجميل.
- علم النانو ليس مجرد علم ولكنه منصة تشمل علم الأحياء والكيمياء والفيزياء وعلوم المواد والهندسة.
- من المقبول على نطاق واسع أن تكنولوجيا النانو يمكن أن تحدث ثورة في حياتنا على مدار العشرين عامًا القادمة، وتشمل المجالات الخاصة تحديد الأمراض وعلاجها، واكتشاف الأدوية وتسليمها، ومصادر الطاقة المتجددة الصديقة للبيئة، والاتصالات المتنقلة فائقة السرعة.
- تتيح تقنية النانو تطورات جديدة في الإلكترونيات والطب والرعاية الصحية والعديد من المنتجات الاستهلاكية.
- يتمثل التحدي الذي تواجهه تقنية النانو في إنتاج مواد جديدة مفيدة بخصائص مخصصة.
- يتطلب تحويل علم النانو إلى تقنيات ناجحة تكامل العلوم ونوعًا جديدًا من الباحثين مع رؤية واسعة ومتعددة التخصصات.
- يتم إنشاء المواد النانوية عن طريق التحكم الدقيق في بنية المقياس النانوي لإنتاج مواد جديدة.
- تواصل الإلكترونيات النانوية التطور في مجال الإلكترونيات الدقيقة، خاصة لأجهزة الكمبيوتر، ولكنها الآن في نطاقات أصغر.
ما هو النانو
