ما هي تقنية النانو في الكيمياء ؟
ما هي تقنية النانو في الكيمياء ؟، تقنية النانو هي العلوم والهندسة والتكنولوجيا التي يتم إجراؤها في المقياس النانوي، والذي يتراوح ما بين 1 إلى 100 نانومتر، واليوم سوف نتعرف على هذه التكنولوجيا بمزيد من التفاصيل.
محتويات المقال
نشأة تقنية النانو
- بدأت الأفكار والمفاهيم الكامنة وراء علم النانو والتكنولوجيا النانوية بحديث بعنوان “هناك الكثير من المساحة في القاع” للفيزيائي ريتشارد فاينمان في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (CalTech) في 29 ديسمبر 1959، قبل وقت طويل تم استخدام مصطلح تكنولوجيا النانو.
- في حديثه، وصف فاينمان عملية يمكن للعلماء من خلالها التحكم في الذرات والجزيئات الفردية والسيطرة عليها، وبعد أكثر من عقد من الزمان، صاغ البروفسور نوريو تانيجوتشي، في استكشافاته للمعالجة الفائقة الدقة، مصطلح تكنولوجيا النانو.
- لم يكن الأمر كذلك حتى عام 1981، مع تطوير مجهر المسح النفقي الذي كان بإمكانه “رؤية” الذرات الفردية، حيث بدأت تقنية النانو الحديثة.
شاهد أيضًا: ما هي تقنية ثلاثية الأبعاد ؟
ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟
- تقنية النانو هي دراسة الهياكل الصغيرة للغاية، بادئ ذي بدء “nano” هي كلمة يونانية تعني “قزم”، كلمة “نانو” تعني الحجم الصغير جدًا أو المصغر.
- العلوم النانوية والتكنولوجيا النانوية هي دراسة وتطبيق أشياء صغيرة للغاية ويمكن استخدامها في جميع مجالات العلوم الأخرى، مثل الكيمياء والبيولوجيا والفيزياء وعلوم المواد والهندسة.
- يجد العلماء والمهندسون اليوم مجموعة واسعة من الطرق لصنع المواد عن عمد في المقياس النانوي للاستفادة من خواصها المحسنة مثل القوة الأعلى والوزن الخفيف وزيادة التحكم في طيف الضوء وتفاعلية كيميائية أكبر من نظرائهم الأوسع نطاقًا.
كيف تعمل تقنية النانو؟
- ما هي تقنية النانو في الكيمياء ؟، من الصعب تخيل مدى دقة تقنية النانو الصغيرة، واحد نانومتر هو المليار من المتر، أو 10-9 متر، وفيما يلي بعض الأمثلة التوضيحية:
- هناك 25400000 نانومتر في البوصة، ورقة الصحيفة تبلغ سمك حوالي 100000 نانومتر،
- على نطاق مقارن، إذا كان الرخام نانومترًا، فسيكون حجم الأرض مترًا واحدًا.
- يتضمن علم النانو والتكنولوجيا النانوية القدرة على رؤية الذرات والجزيئات الفردية والتحكم فيها، حيث يتكون كل شيء على الأرض من ذرات، الطعام الذي نأكله، والملابس التي نرتديها، والمباني والمنازل التي نعيش فيها، وأجسادنا.
- لكن من المستحيل رؤية شيء صغير مثل الذرة بالعين المجردة، في الواقع، من المستحيل رؤية المجاهر المستخدمة عادة في فصول العلوم بالمدارس الثانوية، حيث تم اختراع المجاهر اللازمة لرؤية الأشياء في المقياس النانوي مؤخرًا نسبيًا، قبل حوالي 30 عامًا.
- بمجرد أن يمتلك العلماء الأدوات الصحيحة، مثل مجهر المسح النفقي (STM) ومجهر القوة الذرية (AFM)، هنا قد ولد عصر تكنولوجيا النانو.
- على الرغم من أن علوم النانو الحديثة وتكنولوجيا النانو جديدة تمامًا، إلا أنه تم استخدام مواد النانو على مدى قرون، حيث ابتكرت جزيئات الذهب والفضة البديلة ألوانًا في النوافذ الزجاجية الملونة للكنائس التي تعود للقرون الوسطى منذ مئات السنين.
- في ذلك الوقت، لم يكن الفنانون يعرفون أن العملية التي استخدموها لإنشاء هذه الأعمال الفنية الجميلة أدت بالفعل إلى تغييرات في تركيب المواد التي كانوا يعملون معها.
شاهد أيضًا: معلومات عن مجالات تقنية المعلومات وأهميتها
تطبيق تقنية النانو في مجال الصيدلة
- ما هي تقنية النانو في الكيمياء ؟، التقدم في مجال تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها في مجال الأدوية والمستحضرات الصيدلانية قد أحدثت ثورة في القرن العشرين.
- تقنية النانو هي معالجة الذرات الفردية أو الجزيئات أو المركبات في هياكل لإنتاج مواد وأجهزة ذات خصائص خاصة، تتضمن تقنية النانو العمل من أعلى إلى أسفل، أي تقليل حجم الهياكل الكبيرة إلى أصغر بنية.
- على سبيل المثال تطبيقات الضوئيات في مجال الإلكترونيات النانوية وهندسة النانو، من الأعلى إلى الأسفل أو من الأسفل إلى الأعلى، والتي تنطوي على تغيير الذرات والجزيئات الفردية إلى بنى نانوية وتشبه إلى حد بعيد بيولوجيا الكيمياء.
- تقنية النانو تتعامل مع مواد بحجم 0.1 إلى 100 نانومتر، ومع ذلك فمن المتأصل أيضًا أن تعرض هذه المواد خواصًا مختلفة مثل التفاعل الكيميائي للتوصيل الكهربائي والمغناطيسية والتأثيرات البصرية والقوة الفيزيائية، من المواد السائبة نتيجة لصغر حجمها.
- تعمل تقنية النانو على المسألة بأبعاد بطول مقياس النانومتر (1-100 نانومتر)، وبالتالي يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات وإنشاء أنواع مختلفة من مواد النانو وأجهزة النانو.
- بمساعدة الكشف المبكر والوقاية من دواء النانو، من الممكن تحسين التشخيص والعلاج المناسب ومتابعة الأمراض، تستخدم جزيئات نانوية معينة كعلامات وبطاقات، وأصبح الاختبار أكثر حساسية ومرونة.
- يمكن تطوير مستشعرات حيوية متقدمة بميزات جديدة بمساعدة أنابيب الكربون النانوية، كما يمكن استخدام أجهزة الاستشعار الحيوية هذه لعلم الأحياء الفلكي ويمكن أن تلقي الضوء على أصول دراسة الحياة.
تقنية النانو في الطب
- حتى اليوم، فإن الأمراض المختلفة مثل السكري والسرطان ومرض الشلل الرعاش ومرض الزهايمر وأمراض القلب والأوعية الدموية والتصلب المتعدد وكذلك أنواع مختلفة من الأمراض الالتهابية أو المعدية الخطيرة (مثل فيروس نقص المناعة البشرية) تشكل عددًا كبيرًا من الأمراض الخطيرة والمعقدة التي تشكل مشكلة كبيرة للبشرية.
- الطب النانوي هو تطبيق لتقنية النانو الذي يعمل في مجال الصحة والطب، الطب النانوي يستخدم مواد النانو، وأجهزة الاستشعار النانوية الإلكترونية، في المستقبل، سوف يستفيد طب النانو من تكنولوجيا النانو الجزيئية.
- المجال الطبي لتطبيق علم النانو له العديد من الفوائد المتوقعة ويحتمل أن تكون قيمة لجميع الأجناس البشرية.
- أصبح تسلسل الجينات أكثر كفاءة مع اختراع أجهزة النانو مثل جزيئات الذهب النانوية، ويمكن استخدام هذه الجسيمات الذهبية عند وضع علامات على شرائح قصيرة من الحمض النووي للكشف عن التسلسل الجيني في عينة.
شاهد أيضًا: أهمية تقنية المعلومات في حياتنا
وأخيرًا في نهاية رحلتنا مع ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟ بمساعدة تقنية النانو، يمكن إعادة إنتاج الأنسجة التالفة أو إصلاحها، يتم استخدام ما يسمى بالخلايا المحفزة اصطناعيا في هندسة الأنسجة، والتي قد تحدث ثورة في زراعة الأعضاء أو الزرع الاصطناعي.