تقنية النانو (تكنولوجيا النانو ) و تطبيقاتها العملية في حياتنا

تقنية النانو ستقوم بتغير حياتنا . فنحن نعيش في عصر التكنولوجيا و علوم النانو . هل لك أن تتخيل بأن مواد متناهية الصغر تنفرد بقدرات مدهشة و تتميز بخصائص مذهلة ؟ و دخول هذا العلم الجديد جميع نواحي الحياة . و لأنه يتوجب علينا مواكبة التكولوجيا و العلوم الحديثة قمنا في موقعنا ساري لاب بتصليت الضوء علة تقنية النانو من خلال هذا المقال .

ما هي تقنية النانو

تقنية النانو
تقنية النانو

النانو هي عبارة عن وحدة قياس صغيرة جداً؛ حيث يساوي النانو واحد من مليون من الميليميتر أي إنّه تستحيل رؤيته بالعين المجردة أو بعض المكبّرات البسيطة، ويستخدم النانو في القياسات الذرية من أجل تحديد أحجام جزيئات المادّة فيها، بناءً على ذلك يمكن تعريف تقنية النانو على أنّها العلم الذي يدرس إمكانية تغيير المادّة على مستوى النانو، وذلك لإنتاج موادّ جديدة أو أجهزة متطوّرة لخدمة مصالح الإنسان في مجالات مختلفة، ولا بدّ من الإشارة إلى أنّ مصطلح النانو من المصطلحات العلمية القديمة التي تطرّق لها العالم ريتشير فينمان في عام 1959م خلال محاضرة ألقاها في الجمعية الفيزيائية الأمريكية؛ حيث إنّه قال يوجد حيز كبير داخل الذرة، إلا أنّ الأمر لم يؤخذ على محمل الجد في ذلك الوقت.

تطبيقات تقنية النانو

تعد تطبيقات تقنية النانو واسعة المجال وتدخل في الكثير من المجالات الصناعية والعسكرية والطبية والزراعية وغيرها، على سبيل المثال ان مجموعة كبيرة من المواد الخام يتم تحسينها على إحداث تغيير في الخصائص الفيزيائية للأحجام الصغيرة أو النانوية. وتستفيد الجزيئات النانوية على سبيل المثال من الزيادة البينة في مساحة السطح إلى نسبة الحجم. ومن ثم تصبح خواصها البصرية ومنها الفلورية وظيفة لقطر الجسيم. وعندما يتم دمجها في مادة كتلية، فإن الجزيئات النانوية تؤثر بشدة على الخواص الميكانيكية للمادة، ومنها الصلابة أو الليونة. وعلى سبيل المثال يمكن تدعيم البوليمرات التقليدية من خلال استخدام الجزيئات النانوية الموجودة بالمواد الجديدة والتي قد تستخدم كبدائل خفيفة الوزن للمعادن. نتيجةً لذلك يمكن توقع زيادة الفائدة الاجتماعية للجسيمات النانوية. وستُمَكن تلك المواد المدعمة نانوياً من تقليص الوزن المصاحب بزيادة في الثبات وتحسن في الوظيفية. هذا بالإضافة إلى أن تقانة النانو العملية تمثل بصورةٍ ضروريةٍ القدرة المتزايدة على التعامل بدقة مع المادة وفقاً للمقاييس المستحيلة مسبقاً، موفرةً بذلك مجموعةً من الإمكانات والتي لم يكن للآخرين مسبقاً تخيلها – ولذلك فمن غير المدهش أن مساحاتٍ قليلةٍ من التقانة البشرية استُثنت من الفوائد الناجمة عن استخدام وتطبيق تقنيه النانو.

تطبيقات تقنية النانو في الطب

تكنولزجيا النانو في الطب
تكنولزجيا النانو في الطب

تدخلت تقنية النانو في الطب في مجال التشخيص و توصيل الدواء و هندسة الأنسجة ، فقد تستخدم الجزيئات النانوية والمرتبطة بالجسم المضاد الملائم من أجل تصنيف بعض الجزيئات والجسيمات المحددة والكائنات الدقيقة. كما يمكن استخدام جزيئات الذهب النانوية والموسومة بالشرائح القصيرة للحمض النووي بهدف التعرف على التسلسل الجيني لعينةٍ ما. وتسفر عملية تضمين النقاط الكمومية مختلفة الحجم داخل الكريات البوليمرية الدقيقة عن وقوع ترميز متعدد الألوان للفحوصات الحيوية. وتحوَّل تقانة المسام النانوية الخاصة بتحليل الأحماض النووية سلاسل النيوكليوتيدات مباشرةً إلى توقيعاتٍ إليكترونيةٍ.

تطبيقات تقنية النانو في الكيمياء و البيئة

تلعب تقنية النانو دورا بارزا في  عمليتي التحفيز الكيميائي وأساليب الترشيح. حيث ستفيد التحفيز الكيميائي بصورةٍ خاصةٍ من الجزيئات النانوية، بسبب ضخامة السطح إلى نسبة الكم. وتتراوح التطبيقات المحتملة للجزيئات النانوية في عملية التحفيز من خلايا الوقود إلى المحولات المحفزة والأجهزة التحفيزية الضوئية. كما تظهر أهمية التحفيز كذلك في إنتاج المواد الكيميائية.

من المتوقع أن يظهر للكيمياء الضوئية تأثيراً قوياً على كلٍ من عمليات معالجة المياه المستعملة وتنقية الهواء بالإضافة إلى أجهزة تخزين الطاقة. حيث يمكن استخدام الطرق الميكانيكية أو الكيميائية في تطبيق أساليب الترشيح الفعالة. وتُبنى إحدى فئات أساليب الترشيح على استخدام الأغشية ذات أحجام ثقوبٍ ملائمةٍ، مما يسمح بضغط السائل عبر الغشاء. وتعد الأغشية المساميمة النانوية ملائمةً لعملية الترشيح الميكانيكي ذات المسام متناهية الصغرلما يقل عن 10 نانومترات (“الترشيح النانوي”) والتي قد تتكون من انابيب نانوية غشائية. ويستخدم الترشيح النانوي بصورةٍ رئيسيةٍ في عملية إزالة الأيونات أو فصل السوائل المختلفة.

تطبيقات تقنية النانو في الطاقة

تدخل تقنية النانو في مجال الطاقة بعدة أشكال . و تتمثل أكثر المشروعات تقدماً والمرتبطة بمجال الطاقة في: التخزين، التحويل، تحسينات التصنيع بالإقلال من المواد المستخدمة ومعدلات العملية التصنيعية، توفير الطاقة (من خلال أفضل طريقة للعزل الحراري)، وكذلك توفير مصادر متجددة للطاقة. و أيضا زيادة كفاءة إنتاج الطاقة. استخدام أنظمة للطاقة أكثر صداقة للبيئة .و أخيراإعادة تدوير البطاريات . 

 

تطبيقات تقنية النانو في المعلومات و الاتصالات

طالت تقنية النانو أيضا مجال المعلومات و الاتصالات .تقوم عمليات إنتاج التقنية العالية حالياً على الاستراتيجيات التقليدية من أعلى إلى أسفل، حيث تم تقديم ودمج تقانة النانو بصورةٍ صامتةٍ. ويصل مقياس الطول الحرج للدوائر المتكاملة إلى 50 نانومتر فما أقل مراعاةً لطول البوابة الخاص بالترانزستورات في أجهزة وحدات المعالجة المركزية أو دي رام (DRAM).و من أهم مجالاتها تخزين الذاكرة ، أجهزة أشباه الموصلات الحديثة .و الأجهزة البصرية الالكترونية الجديدة .

 

تطبيقات تقنية النانو في المعات الثقيلة 

الفضاء ستمثل المواد الأخف والأقوى فائدةَ هائلةً في مجال تصنيع الطائرات، مما يزيد من كفاءة الأداء. كما ستستفيد مركبات الفضاء من تلك المواد حيث يلعب الوزن عاملاً حيوياً. كما ستساعد تقانة النانو من تقليص حجم المعدة ومن ثم تقليص استهلاك الوقود المطلوب لتحليقها في الجو.

الإنشاءات لتقانة الصغائر القدرة على زيادة معدل الإنشاءات وجعلها عمليةً أسرع وأرخص وأكثر تنوعاً. حيث قد تسمح عملية التشغيل الآلي لتقانة الصغائر للإنشاءات إلى إنشاء هياكلٍ وبناياتٍ تتنوع من المنازل المتقدمة إلى ناطحات السحاب الهائلة وذلك بصورةٍ أسرع وبتكلفةٍ أقل بكثير

المصافي نتيجة استخدام تطبيقات تقانة النانو، ستكون للمصافي المنتجة للمواد ومنها الصلب والألومونيوم القدرة على إزالة والتخلص من أية شوائبٍ في المواد التي تقوم إنتاجها.

تصنيع المركبات تماماً كما هو الحال في مجال تصنيع مركبات الفضاء، فإن المواد الأخف والأقوى تمثل مصدر إفادة كبيرة في تصنيع المركبات والسيارات والتي تتسم بأنها أسرع وأأمن. كما تستفيد محركات الاحتراق من الأجزاء التي تتسم بالصلابة والمقاومة للحرارة

صناعات أخرى لتقنية النانو

استهلاك السلع ، الأغذية و الأغذية النانوية ، الأدوات المنزلية ، البصريات ،النسجة ، مستحضرات التجميل ،و الزراعة و بهذا تكون تقنية النانو دخلت في جميع نواحي حياتنا . 

صعوبات تواجه تقنية النانو

صغر حجم جزيئات المادة، مما يعني صعوبة التحكم فيها، أو حتى إدراكها. صعوبة التحكم في جزيئات المواد بعد إزالتها من أماكنها بهدف توجيهها إلى أماكن جديدة. عدم القدرة على التنبؤ بنتائج تغيير الجزيئات، مما قد يعني ظهور نتائج غير مرغوب فيها.

Author: سري هاشممهندس ميكانيكا والكترونيات بالاضافة الى دراستي لعلوم الحاسوب، أعمل حاليا في شركة سايبر و امن معلومات ، اعشق المشاريع الهندسية ومشاريع العلوم بالاضافة الى البرمجيات وعشق الحواسيب والالكترونيات، مهتم بكل ما هو متعلق بالمعرفة الهندسية والحواسيب.

sarihashem0

مهندس ميكانيكا والكترونيات بالاضافة الى دراستي لعلوم الحاسوب، أعمل حاليا في شركة سايبر و امن معلومات ، اعشق المشاريع الهندسية ومشاريع العلوم بالاضافة الى البرمجيات وعشق الحواسيب والالكترونيات، مهتم بكل ما هو متعلق بالمعرفة الهندسية والحواسيب.

8 thoughts on “تقنية النانو (تكنولوجيا النانو ) و تطبيقاتها العملية في حياتنا

Comments are closed.

%d مدونون معجبون بهذه: