مفهوم تقنية النانو – المركز السعودي لمعلومات النانو




ديسمبر 19, 2015  

مفهوم تقنية النانو – المركز السعودي لمعلومات النانو

334 مشاهدات اترك تعليق

مفهوم تقنية النانو

 المركز السعودي لمعلومات النانو

 إن أصل كلمة “النانو” مشتق من الكلمة الاغريقية “نانوس”  وهي كلمة إغريقية تعني القزم ويقصد بها، كل شيئ صغير وهنا تعني تقنية المواد المتناهية في الصغر أو التكنولوجيا المجهرية الدقيقة أوتكنولوجيا المنمنمات. وعلم النانو هو دراسة المبادئ الأساسية للجزيئات والمركبات التي لا يتجاوز قياسه الـ 100 نانو متر، فالنانو هو أدق وحدة قياس مترية معروفة حتى الآن ، ويبلغ طوله واحد من بليون من المتر أي ما يعادل عشرة أضعاف وحدة القياس الذري المعروفة بالأنغستروم ، ويعرَّف النانومتر بأنه جزء من البليون من المتر، وجزء من الالف من الميكرومتر. ولتقريب هذا التعريف الى الواقع فان قطر شعرة الرأس يساوي تقريبا ٧٥٠٠٠ نانومتر،  كما ان حجم خلية الدم الحمراء يصل الى ٢٠٠٠ نانومتر، و يعتبر عالم النانو الحد الفاصل بين عالم الذرات والجزيئات وبين عالم الماكرو.

لنتعرف على تقنية النانو

في يوم من الأيام ،، قررت مجموعة من الناس إقامة حفلة تكريماً لعالم فيزيائي أمريكي يعرف بالبروفسورريتشارد فاينمان،، وكان ذلك في 1959م في شهر ديسمبر،، هذه المجموعة عرفت بالجمعية الأمريكية للفيزياء ….

وفي خلال هذا الاحتفال قام البروفسور فاينمان بإلقاء محاضرة نادرة وغريبة بعنوان (هنالك الكثير من المساحات والغرف الكبيرة بالقاع!)..

كانت هذه المحاضرة هي بداية ثورة حصلت في عصرنا الحالي ،، القرن الحادي والعشرين

.. هذه الثورة هي تقنية النانو

وضح البروفسور فاينمان في هذه المحاضرة بأنه يمكن عن طريق إعادة ترتيب ذرات أي مادة وهي في نطاق متناهي الصغر،،، وهو ما يعرف الآن من 1نانومتر إلى 100 نانومتر،،،، الحصول على خواص متميزة ومختلفة تماما عن صفاتها وسماتها الأصلية. وفي ذلك الوقت لم يكن اسم النانو قد عرف ولم يطلق عليها البروفسور فاينمان في ذلك الحين اسم النانو بل فيعام 1974 لقبها العالم الياباني “نوريو تانيجوتشي” بتكنولوجياالنانو..وهي بالإنجليزية(Nanotechnology )

والنانومتر هو وحدة قياس أبعاد الأشياء المتناهية الصغر مثل ذرات وجزئيات المادة .. وكلمة نانو بالإغريقية تعني قزم..

إن النانو متر = الواحد منالبليون من المتر 1\1000000000م

وكذلك هو الواحد من المليون منالمليمتر 1\1000000 ملم

ولكن كيف نستفيد من هذه التقنية ؟

يتم ذلك بالتقاط الذرات متناهية الصغر لأي مادة والتلاعب بها لتحريكها منمواضعها الأصلية إلى مواضع أخرى ثم دمجها مع ذرات لمواد أخرى لتكوين شبكات بلورية.. لكي نحصل على مواد نانونية الأبعاد متميزة الخواص عاليةالأداء..

مثال للتوضيح :

لو أخذنا مادة ما كالحديد مثلاً:· نأخذ مكعب من الحديد طول ضلعه متر واحد ولنقطعه بأداة ما طولا وعرضا وارتفاعا سيكون لدينا ثمانية مكعبات طول ضلع الواحد منها 50 سنتيمترا ، وبمقارنة هذه المكعبات بالمكعب الأصلي نجد أنها ستحمل جميع خصائصه كاللون النعومة و التوصيل ودرجة الانصهار وغيرها من الخصائص .· سنقوم بقطع واحد من هذه المكعبات إلى ثمانية مكعبات أخرى ، و سيصبح طول ضلع الواحد منها 25 سنتيمترا وستحمل نفس الخصائص بالطبع· وبالاستعانة بمكبر مجهري وأداة قطع دقيقة، سنقوم بتكرار هذه العملية عدة مرات وسيصغر المقياس في كل مرة من السنتيمتر إلى المليمتر وصولا إلى الميكرومتر . و سنجد أن الخواص ستبقى كما هي عليه وهذا واقع مجرب في الحياة العملية, فخصائص المادة على مقياس الميكرومتر فأكبر لا تعتمد على الحجم .· نستمر بالقطع سنصل إلى ما أسميناه سابقا مقياس النانو ، عند هذا الحجم ستتغير جميع خصائص المادة كلياً بم فيها اللون والخصائص الكيميائية ؛ وسبب هذا التغير يعود إلى طبيعة التفاعلات بين الذرات المكونة لعنصر الحديد ، ففي الحجم الكبير من الحديد لا توجد هذه التفاعلات في الغالب, ونستنتج من ذلك أن الحديد ذا الحجم النانوي سيقوم بعمل مغاير عن الحديد ذي الحجم الكبير .

تعريف مبسط للمواد النانونية:

     هي مجموعة من المواد الصغيرة جداً يتم تحضيرها في المعمل أو تتواجد في الطبيعة بدون تدخل الانسان،، و تتراوح مقاييس أطوالها أو أقطار حبيباتها ما بين 0.1 نانومتر إلى 100 نانومتر. وهذه الفئة من المواد النانونية التي لا تتعدي مقاييس أقطارها عن 100 نانومتر لها أهمية اقتصادية عظمى، فهي أكثر المواد النانونية فائدةً وأوسعها انتشاراً وتطبيقاً في المجالات الصناعية والطبية المتنوعة.

ما هي الآلية النانوية التي أوجدت هذا الاختلاف وهذا العلم الجديد؟

في المقياس النانوي، تتصرف الأجسام بشكل مختلف تماماً عن تصرفها في المقاييس الأكبر، فمثلاً: الذهب في حجمه العادي يعتبر موصل ممتاز للحرارة والكهرباء، ولكن ليس للضوء. لكن جسيمات الذهب النانوية المبنية بشكل مناسب، تبدأ بامتصاص الضوء وبإمكانها تحويل ذلك الضوء إلى حرارة، حرارة كافية يجعلها تعمل كمشرط حراري مصغر يمكن من خلاله قتل الخلايا غير المرغوبة في الجسم، مثل الخلايا السرطانية.

كذلك بعض المواد الأخرى يمكن أن تصيح أقوى بشكل ملاحظ عندما تبنى على مقياس نانوي. على سبيل المثال، فأنابيب الكربون النانوية التي يبلغ قطرها 0.00001 من قطر شعر الإنسان، قوية بشكل لا يصدق. فهي تستخدم في صناعة الدراجات الهوائية، ومضارب لعبة البيسبول، وبعض أجزاء السيارات في وقتنا الحالي. حتى أن بعض العلماء يفكرون بإمكانية جميع أنابيب الكربون النانوية مع البلاستيك لصناعة مركب أخف بكثير من الفولاذ، وبنفس الوقت أكثر قوة منه. وهذا يوفر الطاقة إذا استبدلنا بعض المعادن المستخدمة في صناعة السيارة بمثل هذا المركب،، كذلك أنابيب الكربون النانوية موصلة للحرارة والكهرباء أفضل من أي معدن، لذا يمكن استخدامها لحماية الطائرات من ضربات البرق، كما يمكن استخدمها في دوائر الكمبيوتر الكهربائية .

انتقادات لتقنية النانو وردود على هذه الانتقادات:

عند كل في أي تطور علمي أو تكنولوجي تحصل دوما انتقادات وتنتشر المخاوف . مثلما حصل في الثورة الصناعية الأولى وعند اختراع الكمبيوتر وظهور الهندسة الوراثية وغيرها .

تتركز الانتقادات لتقنية النانو هنا على عنصرين :

الأول من المخاوف : هو أن النانو جزيئات صغيره جدًا إلى الحد الذي يمكنها من التسلل وراء جهاز المناعة في الجسم البشري .

الثاني من المخاوف : هي أن يصبح النانوربوت ذاتي التكاثر, أي: يشبه التكاثر الموجود في الحياة الطبيعية فيمكنه أن يتكاثر بلا حدود ويسيطر على كل شيء في الكره الأرضية.

قد بدأت منظمات البيئة والصحة العالمية تنظم المؤتمرات لبحث هذه المخاطر بالذات . وعقد اجتماع في بروكسل في شهر يونيو من عام 2008 برئاسة الأمير تشارلز ، وهو أول اجتماعٍ عالميٍّ ينظم لهذا الهدف، كما أصدرت منظمة غرين بيس مؤخرًا بيانا تشير فيه إلى أنها لن تدعو إلى حظر على أبحاث النانو. لأن الإنسان في هذا القرن على أبواب مرحلةٍ جديدةٍ مختلفة تماما عن القرن السابق لذا وكما يقول معظم العلماء:

” لا يمكن لأي كان الوقوف في وجه هذا التطور الكبير ولكن لنحاول تقليص والقضاء على السلبيات “.