تقنية النانو هي تقنية حديثة تستخدم في العديد من المجالات، حيث يتم استخدامها في صناعة الآلات والمعدات الطبية والمجالات المتعلقة بالطاقة والعديد من الصناعات المختلفة.
في هذا الموضوع، سنتعرف على تقنية النانو واستخدامها، وسنناقش فوائد ومضار تقنية النانو، وتاريخ تقنية النانو، وتكنولوجيا النانو في الكيمياء.
تقنية النانو
تعد Nano واحدة من أكثر الوحدات القياسية دقة، حيث تساوي وحدة النانو مليون مليمتر، وبالتالي من الصعب جدًا رؤيتها بالعين المجردة أو حتى باستخدام المكبرات البدائية.
تستخدم تقنية النانو في القياسات الذرية لتحديد حجم جسيمات المادة.
لذلك، يمكن تعريف هذه التقنية بأنها العلم الذي يدرس المادة وطرق تغييرها على مستوى النانو.
لإنشاء أي شيء باستخدام مواد أخرى، أو أدوات التكنولوجيا المتقدمة التي تخدم الناس في مجالات مختلفة من الحياة.
الجدير بالذكر أن النانو هي إحدى الكلمات المتعلقة بالعلوم القديمة التي استخدمها العالم “ريتشير فاينمان” عام 1959 م في محاضرة.
أنه ألقى بالجمعية الفيزيائية الأمريكية، وقال في ذلك الوقت إن هناك مساحة كبيرة داخل الذرة، لكن هذا الرأي لم يهتم به أحد في هذا الوقت.
التحديات التي تواجه تكنولوجيا النانو
هناك عدة تحديات تواجه هذه التقنية الحديثة، من أبرزها ما يلي:
- حجم جسيمات المادة صغير جدًا، ومن الصعب فهم هذه الجسيمات أو التحكم فيها.
- بعد إزالة جزيئات المواد من مكانها لنقلها إلى أماكن جديدة، يصعب التحكم فيها أو التحكم فيها.
- يصعب التنبؤ بنتائج تغيير الجزيئات، وبالتالي قد تظهر عواقب غير مرغوب فيها.
يمكنك أيضًا قراءة: فوائد تقنية النانو واستخداماتها في علم الأحياء
استخدام تقنية النانو
هناك العديد من الاستخدامات لتقنية النانو، والتي تستخدم في العديد من المجالات، وتتمثل فوائد تقنية النانو في استخداماتها:
المجال الطبي
تمكن العلماء من ابتكار أدوات دقيقة لا يتجاوز حجمها خلايا الدم لعلاج العديد من الأمراض المزمنة التي تتطلب التدخل الجراحي ؛ مثل الأورام وانسداد الشرايين.
تم اختراع الأنف الذي يعمل إلكترونيًا باستخدام الأنابيب النانوية الكربونية بواسطة Silvano Dragonieri، وهو إيطالي وباحث في جامعة باري.
الذي يقوم بتشخيص الأمراض السرطانية عن طريق تحليل النفس الذي يخرج من رئتي المريض “الزفير”.
المجال الجوي
تنتج وكالة ناسا الأمريكية آلات صغيرة تعمل بتقنية النانو.
والتي يتم حقنها في أجسام رواد الفضاء الذين يعملون على رصد ومراقبة الحالة الصحية لأجسامهم، والتعامل مع المشاكل الصحية على الفور دون الحاجة إلى التعامل مع الأطباء.
مجال الطاقة
تُستخدم تقنية النانو لإنشاء بطارية تخزن أكبر قدر ممكن من الطاقة وتسجيلها لفترة طويلة.
لذلك تصنع السيارات باستخدام الطاقة النظيفة ومن أهم مزاياها أن تكلفتها بسيطة ولا تلوث البيئة بخلاف الطرق الأخرى التي تلوث البيئة وتكون بتكلفة واحدة عالية.
المجال الصناعي
تُستخدم تقنية النانو لإنتاج ملابس ذكية تولد الطاقة، أو تزيل الأوساخ والبكتيريا من تلقاء نفسها.
وأيضًا إنشاء مواد صلبة أقوى من الفولاذ مع اختلاف بسيط في الوزن الذي يصفه.
يتم أيضًا إنتاج الزجاج المقاوم للغبار والعازل للحرارة، بالإضافة إلى الإنتاج ثلاثي الأبعاد للشاشة.
من أهم ميزاتها أنها شفافة ومرنة ويمكن ثنيها.
آثار النانو على الصحة
كل شيء له وجهان، جانب مفيد وجانب ضار، ونعلم عن الجانب المفيد لتقنية النانو من تغلغلها في العديد من الأماكن التي نعرفها في السطور السابقة، ولكن وجهها الضار يتمثل في الآتي:
- تسبب تقنية النانو أورامًا خبيثة عند التعامل معها بشكل مباشر.
- هناك خطر من استخدام المواد المنتجة باستخدام الأنابيب النانوية المعروفة على جانب الشخص السليم، لأنها يمكن أن تدخل الشخص بسهولة من خلال مسام جلده، أو عن طريق الاستنشاق.
- لها طبيعة مجهرية، وعندما تدخل الجسم يصعب إخراجها، لذلك لم يكتشف الدواء علاجًا لها بعد.
قد تكون مهتمًا بـ: البحث في تطبيقات تكنولوجيا النانو في الطب
وحدات قياس النانو
نانو هي ببساطة بادئة تستخدم لغرض التعبير عن جزء من مليون جزء بالنسبة لوحدة القياس.
لا يقتصر على وحدة معينة، ولكن يمكن استخدامه كمؤشر لوحدة القياس.
ومع ذلك، توجد الجسيمات النانوية بشكل شائع في الممارسة وتكون متسقة في وحدات الطول والوحدات الزمنية ووحدات الكتلة.
والوحدات الكبيرة جدًا، مثل وحدة الشحنة الكهربائية “كولوم”، ووحدة السعة المرتبطة بالقدرة الكهربائية، وفيما يلي الوحدات التي نستخدمها غالبًا في النانو:
نانوثانية
النانو ثانية هي وحدة زمنية تساوي واحدًا من المليار من الثانية، لذا فإن النانو ثانية واحدة تساوي 10-9 ثوانٍ.
لتوضيح الفترة الزمنية القصيرة المعروفة بالنانو ثانية، من الممكن استخدام سرعة الضوء، والتي تعادل ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية.
هذا يدل على أن المسافة التي يقطعها الضوء هي 300000 كم في الثانية، أو 300 مليون م / ث. فيما يلي مثال لتوضيح النانو ثانية وإيجازها:
إلى أي مدى يسافر الضوء في نانوثانية واحدة؟
للإجابة على هذا السؤال، يجب استخدام قانون حساب السرعة ؛ السرعة تساوي المسافة مقسومة على الوقت، لذا فإن المسافة هي نتاج السرعة مضروبة في الوقت.
تُقاس سرعة الضوء في الفراغ بالأمتار في الثانية والوقت بالنانومتر.
يُدفع الثاني للثاني بموجب هذا القانون ؛ المسافة (10-9 × 1) × (108 × 3)، أي 0.3 متر.
يوضح هذا أن المسافة التي يقطعها الضوء تساوي ثلاثين سنتيمترًا في نانوثانية واحدة.
على الرغم من سرعتها العالية جدًا، إلا أنها تُظهر أن زمن النانومتر قصير جدًا.
نانومتر
النانومتر هو وحدة قياس الطول، وهو جزء من وحدة الطول الرئيسية في وحدات SI التي يمثلها المتر، ونانومتر واحد يساوي 1 × 10-9.
تعتمد تقنية النانو على أدوات صغيرة جدًا يتم قياس أبعادها باستخدام أجهزة قياس النانومتر.
لتحديد النانومتر بشكل أكثر وضوحًا، دعنا نقارن النانومتر بقطر شعرة الإنسان.
أو طول الجسيم المجهري مثل الفيروسات أو البكتيريا أو خلايا الدم الحمراء.
يبلغ قطر شعرة الإنسان حوالي 75 ميكرونًا أو ميكرومترًا.
وهي أيضًا وحدة قياس الطول، وهي جزء من المليون من المتر.
واحد ميكرون يساوي 10-6 م، أي ما يعادل خمسة وسبعين ألف نانومتر (75000 نانومتر).
من المثال السابق يمكننا القول أن النانومتر هو وحدة لقياس الطول والمسافة، وهي صغيرة جدًا وقصيرة.
نختار لك: ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟
تقنية النانو في الكيمياء
ساعدت تقنية النانو في العلوم الكيميائية في إنشاء تفاعلات مشتركة بين الكيميائيين والعلماء الآخرين المتخصصين في المجالات الفيزيائية والبيولوجية والهندسية.
كما أنهم يتعاونون مع المتخصصين في الموضوع، وأصحاب المجال الصناعي، بحيث يحسن كل متخصص معرفته.
من المهم لكل منهم فهم الاحتياجات الخاصة للعلوم الأخرى حتى يتمكنوا جميعًا من الوصول إلى آلية للتعاون المتبادل الجيد.
نوصي بقراءة: هل 5G ضار بالصحة؟
تاريخ تكنولوجيا النانو
يعتقد البعض أن هذا العلم موجود في العصور القديمة، ويثبتونه من خلال بعض الاكتشافات الأثرية.
وهو مصنوع بناءً على فهم الشركة المصنعة لفكرة تغيير هيكل المواد الأساسية بمساعدة درجات الحرارة المرتفعة.
لإنشاء مواد جديدة بخصائص فريدة، يُعرف مثال من القرن الرابع باسم كأس Lycurgus.
وفي نهاية الموضوع بعد أن نعرف تقنية النانو والصعوبات التي تواجهها واستخدامها وفوائدها وأضرارها.
بينما نتعرف على وحدات قياس تكنولوجيا النانو، وتكنولوجيا النانو، وتاريخ تقنية النانو، يجب عليك مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.