ما هي تقنية النانو

بواسطة: - آخر تحديث: ١٥:١٦ ، ١٠ أبريل ٢٠٢١
ما هي تقنية النانو


ما المقصود بتقنية النانو؟

يمكن تعريف تقنية النانو أو تكنولوجيا النانو (Nanotechnology) على أنها التقنية التي تعمل على دراسة المادة وفهمها ومراقبتها بأبعاد دقيقة "متناهية الصغر" تكاد تتراوح ما بين (1-100 نانومتر)[١]، كما يرتبط مصطلح النانو مع الفهم الأساسي للخصائص الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية على المقاييس الذرية والجزيئية والتحكم بها[٢]، ويمكن استخدام هذه التقنية في مجالات الحياة المختلفة مثل؛ الفيزياء، الكيمياء، العلوم، الطب وغيرها الكثير.[٣]


تعد تقنية النانو تكنولوجيا مستخدمة تُعنى بدراسة المادة ومراقبتها بأبعاد دقيقة جداً.


متى ظهرت تقنية النانو؟ 

بدأ علم النانو أو ما يسمى بتكنولوجيا النانو كفكرة لأول مرة في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Cal Teach) وذلك بتاريخ 29 ديسمبر 1959، حيث قام الفيزيائي ريتشارد فاينمان (Richard Feyman) بحديثه الذي كان عنوانه "There's plenty of room at the bottom"؛ أي هناك مساحة كبيرة في القاع، وقد كان محور حديثه وصف كيف يمكن للعلماء التحكم في الذرات والجزيئات الفردية.[٤]


بعد ذلك وتحديداً في عام 1981 م قام البروفسور نوريو تاينجوتشي (Norio Taniguchi) بصياغة مصطلح تكنولوجيا النانو، حيث تم حينها تطوير مجهر المسح النفقي والذي يمكنه رؤية الذرات الفردية.[٤]


يمكن ملاحظة أن تقنية النانو لم تظهر مرة واحدة وإنا لمعت في البداية كفكرة وبعد ذلك تم تطبيقها في مجالات عديدة.


ما مبدأ عمل تقنية النانو؟ 

يقوم مبدأ عمل تقنية النانو على الدراسة الدقيقة للمبادئ الأساسية للجزيئات والتركيبات متناهية الصغر، حيث يتم فهم المادة والتحكم فيها على مقياس النانومتر (1 مليمتر يحتوي على مليون نانومتر).[٥]


المبدأ الرئيسي لهذه التقنية هو فهم المادة والتحكم جيدًا بأبعادها الصغيرة.


ما أبرز استخدامات تقنية النانو؟ 

تتمثل تطبيقات النانو تكنولوجي في العديد من المجالات الحياتية، وفيما يأتي ذكر البعض منها:


الصناعة

تشمل تطبيقات النانو تكنولوجي في الصناعة ما يأتي:[٦]


  • تستخدم تقنية النانو في تغليف الطعام وكذلك تدخل في تركيب بعض المواد الغذائية.
  • تستخدم تقنية النانو في مجال الزراعة ومثال عليها الزراعة الدقيقة.
  • صناعة بضائع المستهلكين كالمنسوجات ومستحضرات التجميل والألبسة الرياضية والمعدات.
  • تستخدم تقنية النانو في صناعة أدوات البناء كالزجاج والستيل مما يجعلها أكثر أمانًا وأقل تكلفة.
  • تستخدم تقنية النانو في صناعة المعادن النانوية ومركبات البوليمير.


الطاقة

تتلخص استخدامات تقنية النانو في مجال الطاقة كما يأتي:[٧]

  • إمكانية تصنيع الألواح الشمسية.
  • إنتاج توربينات رياح أقوى وأخف وزنًا.
  • تحسين كفاءة الوقود.
  • توفير الطاقة عن طريق العزل الحراري لبعض المكونات النانوية.
  • استخدام تقنية النانو يؤدي إلى خفض التكاليف.


الهندسة

تستخدم تقنية النانو في العديد من مجالات الهندسة يمكن ذكر البعض منها كما يأتي:[٨]


  • مجال الإلكترونيات الدقيقة (شرائح الحاسوب الدقيقة ذات التوصيلات السريعة).
  • مجال الهندسة الميكانيكية (المحركات الدقيقة).
  • مجال الهندسة المدنية (المواد المركبة النانوية المستخدمة للمباني والجسور).
  • الهندسة الطبية والحيوية (أجهزة الاستشعار وهندسة الأنسجة).
  • الحماية من الأشعة فوق البنفسجية.


الطب

يكمن استخدام تقنية النانو في الطب بأن يصبح الطب أكثر أمانا وسهولة فيمكن استخدامها في هذا المجال كما يأتي:[٩]


  • تحسين أنظمة توصيل الأدوية لمجموعة الأمراض منها المستعصية كمرض السرطان، السكري وأمراض القلب.
  • توصيل الأدوية القاتلة للسرطان مباشرة على المستوى الجزيئي.
  • تقليل الآثار الجانبية.
  • زيادة نمو الخلايا العصبية.
  • تجديد الأعصاب الشوكية التالفة.


الحرب

تتمثل استخدامات تقنية النانو في مجال الحرب كما يأتي:[١٠]


  • الدروع المصنوعة من أنابيب الكربون النانوية.
  • تحسين الرعاية الطبية وعلاج إصابات الجنود.
  • إنتاج مواد خفيفة وقوية وذات فعالية عالية.
  • الروبوتات نانوية كأجهزة الإستطلاع والاتصالات كالرادارات.
  • تصميم مستشعرات محسنة بالنانو.


يمكن ملاحظة أن تقنية النانو يمكن استخدامها في مجالات عديدة ومتنوعة مثل؛ الطاقة، الصناعة، الطب وغيرها.


ما هي إيجابيات وسلبيات تقنية النانو؟

تتمتع تقنية النانو بمجموعة من الإيجابيات، وتمتلك أيضًا مجموعة من السلبيات، وفيما يأتي ذكر بعض منهم:


إيجابيات تقنية النانو

هناك العديد من الفوائد لتقنية النانو التي تؤثر بشكل إيجابي في مجالات الحياة المختلفة، ويمكن ذكر بعض فوائد تقنية النانو كما يأتي:[١١]


  • التقدم والتطوير في علاج الأمراض الخطيرة والمستعصية كالسرطان.
  • التحسين في مجال التصنيع؛ حيث يتم استخدام أدوات إنتاج تتميز بخفتها وفعاليتها العالية.
  • تطوير الأجهزة الإلكترونية والتي تشتمل على الحساسات الدقيقة وشاشات ال"LED" وشاشات البلازما والحاسوب.
  • تطوير معدات التشخيص والتطوير.
  • توفير المنتجات الموفرة للطاقة كالخلايا الشمسية.


سلبيات تقنية النانو

هناك العديد من الأضرار لتقنية النانو التي تؤثر سلبًا على الحياة البشرية في مجالات عديدة، ويمكن ذكر بعض منها كما يأتي:[١٢]


  • تعطل الأسواق الاقتصادية والتي تكون متعلقة بشكل مباشر بانخفاض القيمة المحتملة للنفط؛ وذلك بسبب وجود وتطوير مصادر الطاقة الأكثر كفاءة.
  • إمكانية الوصول إلى أسلحة الدمار تصبح أكثر سهولة.
  • تطوير الأسلحة الذرية.
  • زيادة تكلفة الأبحاث وكذلك جميع المنتجات المعتمد في تصنيعها على الأجسام النانوية.
  • فقدان العديد من الوظائف، وتعد وظائف الزراعة والصناعة أهمها.


لتقنية النانو وجهان الأول الإيجابيات والآخر السلبيات ولكن فوائدها تفوق أضرارها بكثير فهذه التقنية تدخل في العديد من مجالات الحياة المختلفة ولا يمكن الاستغناء عنها.


أمثلة على منتجات النانو؟ 

يمتلك مستقبل تقنية النانو نقاط مضيئة وأخرى مظلمة فكلاهما وجهان لعملة واحدة، فمن المتوقع أن ينمو القطاع عالميًا ويتسارع وكذلك التقدم التكنولوجي وزيادة الطلب على الأجهزة متناهية الصغر، ولكن على الصعيد الآخر فإن المخاطر البيئية والصحية لهذه التقنية والمخاوف المتعلقة بتسويقها يمكن أن تعثر انتشارها[١٣]، وهناك العديد من المنتجات التي تستخدم تقنية النانو، يمكن ذكر البعض منها كما يأتي:[١٤]


  • دروع الأجسام: حيث إن هذا النوع يختلف عن الدروع الأخرى، إذ يدخل في تكوين هذا النوع أنابيب الكربون النانوية، مما يؤدي إلى تعزيز قدرة هذه الدروع على منع الصدمات واختراق الرصاص.[١٥]


  • مواد حماية الأسطح: يتلخص الهدف من مواد الأسطح النانوية في إنشاء طبقات واقية لتقوية هذه الأسطح وتعزيز مرونتها ومنعها من التآكل.[١٥]


  • الألواح الشمسية النانوية: تختلف هذه الألواح عن غيرها من الألواح الشمسية الأخرى "التي تستخدم مادة السيلكون في تصنيعها" بأنها تستخدم مواد مغطاة بجسيمات نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم فهذه المادة تصبح عالية المسامية، مما تسمح للخلايا الشمسية بالتعرض لأشعة الشمس عبر مساحة سطحية أوسع.[١٥]


  • المنتجات الغذائية والتغليف: حيث يعمل علماء النانو على تطوير تقنيات جديدة لتغيير وتعديل جزيئات الطعام، ليوفروا بذلك طعم وقوام ذو كثافة غذائية معينة، ومثال على ذلك؛ مادة المايونيز الغذائية فيمكن جعلها أقل كثافة وأخف قوامًا وذلك يتم عن طريق استبدال جزء من محتوى الدهون في كل جزء من المايونيز بماء، كما تبحث العديد من الشركات على طرق للاستفادة من هذه التكنولوجيا في تحسين تغليف المنتجات القابلة للتلف.[١٤]


  • الإبر عبر الجلد: والمقصود هنا ما يحاول مهندسو تقنية النانو فعله بشأن هذه الإبر أن يقوموا باستكشاف الطرق المتنوعة لدمج الإبر الصغيرة والدقيقة في الجلد، حيث يتم لصق هذه الإبر على بقعات معينة من الجلد لتخترق الجلد دون ألم، مما يساعد الأدوية على المرور بسهولة إلى مجرى الدم.[١٤]


  • الضمادات: تستخدم الضمادات لحماية الجروح، ويحاول مهندسو تقنية النانو دراسة طرق جديدة لزيادة فعالية هذه الضمادات من خلال دمج المعادن النبيلة معها؛ حيث تبين أن دمج هذه المعادن يساعد في مكافحة الالتهابات البكتيرية لما لها من خصائص طبيعية مضادة للبكتيريا، كذلك فقد طوروا طرقًا جديدة لإنشاء هذه الضمادات عن طريق استخدام جزيئات الفضة النانوية لتضميد جروح الحروق.[١٤]


  • المعدات الرياضية: هناك العديد من المعدات الرياضية التي تم تحسين أدائها ومتناتها باستخدام تقنية النانو ومن الأمثلة على هذه المعدات؛ مضارب التنس، الريشة، درجات السباق، الزلاجات وغيرها الكثير، مما يجعل الرياضيين أكثر راحة وخفة بالحركة.[١٦]


  • مستحضرات التجميل: يمكن العثور على تطبيقات تكنولوجيا النانو في الكثير من مستحضرات التجميل مثل منتجات العناية بالشعر،المكياج وواقي الشمس[١٦].


  • الملابس: تستخدم تكنولوجيا النانو في تركيب المنسوجات، حيث تساعد جزيئات السيلكا النانوية في أن تصبح الأقمشة مقاومة للماء والسوائل الأخرى، ويمكن ملاحظة استخدام هذه التكنولوجيا في بعض الملابس التي تقاوم الماء والسوائل فلا تمتصها بل تتشكل على شكل يشبه الخرز الذي يتدحرج بسهولة على الملابس دون ترك أي أثر.[١٧]


  • المواد اللاصقة: استخدمت تقنية النانو في بعض المواد اللاصقة، وجدير بالذكر أن أغلب المواد اللاصقة تفقد التصاقها في درجات الحرارة المرتفعة على عكس المواد التي تستخدم تكنولوجيا النانو في تركيبها فهي تتحمل الحرارة العالية وتزداد قوة ومثال ذلك "غراء النانو".[١٨]


تدخل تقنية النانو في كثير من المنتجات مما يزيد من تحسين كفاءتها فهي تدخل في صناعة المواد اللاصقة والملابس ومستحضرات التجميل وغيرها الكثير.

المراجع[+]

  1. "nanotechnology", education.mrsec.wisc, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  2. "nanotechnology", britannica, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  3. "nanotech", nano, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  4. ^ أ ب "?What Is Nanotechnology", nano, Retrieved 16/3/2021. Edited.
  5. "how_does_nanotechnology_work", nanowerk, Retrieved 28/3/2021. Edited.
  6. "nanotechnology-in-industries", slideshare, Retrieved 22/3/2021. Edited.
  7. "nanotechnology-applications", iberdrola, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  8. "Nanotechnology Concentration", engineering.jhu, Retrieved 22/3/2021. Edited.
  9. "nanoscience", science, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  10. "Nanotechnology in the Military", azonano, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  11. "nanotechnology", microscopemaster, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  12. "nanotechnology", microscopemaster, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  13. "nanotechnology-applications", iberdrola, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  14. ^ أ ب ت ث "nanotechnology-engineering", onlinemasters.ohio, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  15. ^ أ ب ت "nanotechnology-engineering", onlinemasters.ohio, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  16. ^ أ ب "nanotechnology-examples-and-applications", nanowerk, Retrieved 17/3/2021. Edited.
  17. "nanotechnology-clothes-nanoparticles", theguardian, Retrieved 4/4/2021. Edited.
  18. "Adhesives with Nanoparticles", link.springer, Retrieved 4/4/2021. Edited.