ما هي تقنية النانو وما استخدامات وفوائد تقنية النانو؟

تقنية النانو

تستخدم تقنية النانو في القياسات الذرية لتحديد حجم جزيئات المادة فيها.

لذلك ، يمكن تعريف هذه التقنية بأنها العلم الذي يدرس المادة وطرق تغييرها على مستوى النانو.

من أجل إنتاج أي من المواد الأخرى ، أو الأدوات التكنولوجية المتقدمة التي تخدم الإنسانية في مختلف مجالات الحياة.

الجدير بالذكر أن النانو هي إحدى الكلمات المتعلقة بالعلوم القديمة التي استخدمها العالم “ريتشير فاينمان” عام 1959 م خلال مؤتمر.

وهو ما قدمه إلى الجمعية الفيزيائية الأمريكية ، وقال في ذلك الوقت إن هناك مكانًا كبيرًا داخل الذرة ، لكن لم يهتم أحد بهذا الرأي في الوقت الحالي.

الصعوبات التي تواجه تقنية النانو

وهناك بعض الصعوبات التي تواجهها هذه التقنية الحديثة ، ومن أبرزها ما يلي:

• حجم جسيمات المادة صغير ، من الصعب إدراك هذه الجسيمات أو التحكم فيها والتحكم فيها.
• بعد إزالة جزيئات المواد من مكانها لإيصالها إلى أماكن جديدة ، يصعب التحكم فيها أو التحكم فيها.
• يصعب التنبؤ بنتائج تغير الجزيئات ، لذلك يمكن أن تظهر نتائج غير مرغوب فيها.

يمكنك أيضًا قراءة:

استخدامات تقنية النانو

لتقنية النانو استخدامات عديدة ، حيث يتم استخدامها في العديد من المجالات ، وتتمثل فوائد تقنية النانو في استخداماتها:

المجالات الطبية

تمكن العلماء من صنع أدوات دقيقة لا يتعدى حجمها خلايا الدم في علاج العديد من الأمراض المزمنة التي تتطلب التدخل الجراحي. مثل الأورام وانسداد الشرايين.

اخترع سيلفانو دراجونييري ، وهو باحث إيطالي في جامعة باري ، الأنف الذي يعمل إلكترونيًا من خلال استخدام الأنابيب النانوية الكربونية.

الذي يقوم بتشخيص الأمراض السرطانية عن طريق تحليل النفس الذي يخرج من رئة المريض “الزفير”.

الفضاء الجوي

صنعت وكالة ناسا الأمريكية آلات صغيرة جدًا تعمل باستخدام تقنية النانو.

والتي يتم حقنها في جسم رواد الفضاء ، والتي تعمل على مراقبة وضبط الحالة الصحية لأجسامهم ، وكذلك علاج المشاكل الصحية على الفور دون الحاجة إلى التعامل مع الأطباء.

مجالات الطاقة

تستخدم تقنية النانو لصنع بطارية تخزن أكبر قدر ممكن من الطاقة تدوم لفترة طويلة.

لذلك تصنع السيارات بطاقة نظيفة أهمها البساطة ولا تلوث البيئة بعكس الوسائل الأخرى التي تلوث البيئة ومتوفرة بتكلفة عالية.

المجالات الصناعية

تستخدم تقنية النانو لصنع ملابس ذكية تنتج الطاقة أو تزيل الأوساخ والبكتيريا من تلقاء نفسها.

وكذلك تصنيع مواد صلبة أكثر صلابة من الفولاذ ، مع اختلاف طفيف في الوزن.

كما يتم تصنيع الزجاج المقاوم للأتربة والعازل للحرارة ، بالإضافة إلى الشاشة ثلاثية الأبعاد.

من أهم مزاياها أنها شفافة ومرنة وقابلة للثني.

آثار النانو على الصحة

• تسبب تقنية النانو أورامًا خبيثة عند معالجتها مباشرة.
• هناك خطر من استخدام المواد المصنوعة من ما يعرف بالأنابيب النانوية على جانب صحة الإنسان ، حيث يسهل عليهم دخول البشر عبر مسام الجلد أو عن طريق الاستنشاق.
• لها طبيعة مجهرية ، وإذا دخلت الجسم يصعب إخراجها ، لذلك لم يتمكن الدواء بعد من إيجاد علاج لها.

قد يثير اهتمامك:

وحدات نانوية

نانو هي مجرد بادئة تستخدم للتعبير عن جزء من المليون من الأجزاء المتعلقة بوحدة القياس.

لا يقتصر على وحدة معينة ، ولكن يمكن استخدامه كمؤشر لوحدة القياس.

ومع ذلك ، فمن الناحية العملية ، غالبًا ما يتم عرض النانو باستمرار في وحدات الطول والوحدات الزمنية ووحدات الكتلة.

والوحدات الكبيرة جدًا ، مثل وحدة الشحنة الكهربائية “كولوم” ، ووحدة السعة المرتبطة بالسعة الكهربائية ، وفيما يلي الوحدات التي نستخدمها غالبًا مع النانو:

نانوثانية

النانو ثانية هي وحدة زمنية تساوي واحدًا من المليار من الثانية. النانو ثانية الواحدة تساوي 9-10 ثواني.

لتوضيح الفترة الزمنية القصيرة المعروفة بالنانو ثانية ، من الممكن استخدام سرعة الضوء ، التي تساوي ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية.

وهذا يدل على أن المسافة التي يقطعها الضوء هي 300000 كم في الثانية ، أو ما يعادل 300 مليون م / ث ، وفيما يلي مثال لتوضيح النانو ثانية وقصرها:

إلى أي مدى يسافر الضوء في فترة زمنية من النانو ثانية؟

للإجابة على هذا السؤال ، يجب استخدام قانون حساب السرعة. السرعة تساوي حاصل ضرب المسافة في الوقت ، وبالتالي فإن المسافة تساوي حاصل ضرب السرعة في الوقت.

يتم تعويض سرعة الضوء عن طريق الفراغ بالأمتار في الثانية والوقت على المقياس النانوي.

الثاني يقابله الثاني بموجب هذا القانون ؛ المسافة تساوي (10-9 × 1) × (108 × 3) ، ما يعني أنها تساوي 0.3 متر.

يشير هذا إلى أن المسافة التي يقطعها الضوء تبلغ ثلاثين سنتيمتراً في 1 نانوثانية.

على الرغم من السرعة العالية جدًا التي تم العثور عليها بها ، فإن هذا يشير إلى أن الوقت النانومتري قصير جدًا.

نانومتر

النانومتر هو وحدة قياس الطول ، وهو جزء من الوحدة الرئيسية لقياس الطول في النظام الدولي للوحدات الممثلة بالمتر ، ونانومتر واحد يساوي 1 × 10-9.

تعتمد تقنية النانو على أجهزة صغيرة جدًا تُقاس أبعادها بالنانومتر.

أو طول الجسيمات الدقيقة مثل الفيروسات أو البكتيريا أو خلايا الدم الحمراء.

يبلغ قطر شعرة الإنسان 75 ميكرومترًا أو ميكرومترًا تقريبًا.

وهي أيضًا وحدة الطول وتساوي واحدًا من المليون من المتر.

الميكرون الواحد يساوي 6-10 م ، أي ما يعادل خمسة وسبعين ألف نانومتر (75000 نانومتر).

من المثال أعلاه ، يمكننا القول أن النانومتر هو وحدة صغيرة جدًا وقصيرة من الطول والمسافة.

نختار لك:

تقنية النانو في الكيمياء

ساعدت تقنية النانو في العلوم الكيميائية في خلق تفاعلات بين الكيميائيين والعلماء الآخرين في مجالات الفيزياء والبيولوجيا والهندسة.

كما تعاونوا مع المتخصصين في المواد وأصحاب المجالات الصناعية ، حتى يتمكن كل متخصص من تطوير معرفته.

كان من المهم أن يفهم كل منهم احتياجات العلوم الأخرى حتى يتمكنوا جميعًا من التوصل إلى آلية للتعاون بشكل جيد مع بعضهم البعض.

نوصي بقراءة:

تاريخ تكنولوجيا النانو

يعتقد البعض أن هذا العلم موجود في العصر القديم ، وقد أكدوه من خلال بعض الاكتشافات الأثرية.

والتي تم إجراؤها بناءً على فهم الشركة المصنعة لفكرة تعديل بنية المواد الأساسية بمساعدة درجات الحرارة المرتفعة.

لصنع مواد جديدة لها خصائص فريدة ، من الأمثلة على ذلك في القرن الرابع ما يُعرف باسم كأس Lycurgus.