ما هو علم النانو تكنولوجي

علم النانو تكنولوجي

علم النانو تكنولوجي هو العلم الذي يهتم ببناء وتصنيع المواد والأجهزة على مقياس النانو؛ وهو عبارة عن وحدة قياس صغيرة للغاية تساوي جزءاً من مليار جزء من المتر؛ أي عشرة أضعاف ذرة الهيدروجين، حيث يبلغ قطر شعرة الإنسان حوالي 80000 نانومتر، وعند هذا المقياس تختلف الخواص الكيميائية والفيزيائية للمواد؛ مثل اللون، والصلابة، والموصلية، والتفاعلية اختلافاً كبيراً عن المقياس العادي، فمثلاً تعتبر أنابيب الكربون النَّانَوِيَّة (بالإنجليزية: carbon nanotubes) أقوى بمئة مرة من الفولاذ الذي يتكون أساساً من الحديد والكربون ولكن أخف بست مرات.[1]

أول من تطرق لفكرة ومفهوم النانو هو الفيزيائي ريتشارد فاينمان (Richard Feynman) خلال محاضرته الشهيرة في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا عام 1959م بقوله: "هناك حيزٌ كبيرٌ في القاع"، واقترح أنّه من الممكن التحكم في الذرات والجزيئات والسيطرة عليها، وبعد عقدٍ من الزمن جاء البروفيسور نوريو تانيجوتشي (Norio Taniguchi) الذي صاغ مصطلح التكنولوجيا النانوية في أبحاثه حول المعالجة الفائقة الدقة، وبدأت تطبيقاتها عام 1981م مع تطوير مجهر المسح النفقي الذي يمكن أن يرى كل ذرة على حدة.[2]

تطبيقات علم النانو تكنولوجي

في المجال الطبي

يتم استخدام جسيمات نانوية لتوصيل الأدوية، والحرارة، والضوء لأنواع محددة من الخلايا مثل الخلايا السرطانية، بحيث يتم تصميمها بطريقة تنجذب فيها إلى الخلايا المريضة فقط وتبدأ بعلاجها؛ مما يتيح الكشف المبكر عن المرض، ومن التطبيقات الحديثة على ذلك قيام باحثين في جامعة ولاية نورث كارولينا بتطوير طريقة لتوصيل الخلايا الجذعية القلبية للأنسجة التالفة في القلب، عن طريق قذف جسيمات نانوية في الجزء المصاب تنجذب إليها الخلايا الجذعية السليمة لإصلاح الأنسجة التالفة.[3]

في مجال الفضاء

يتم دراسة استخدام أنابيب الكربون النانوية في سفن الفضاء لتقليل وزنها مع الحفاظ على قوتها الهيكلية، وكذلك يتم تصنيع بدلات فضاء خاصة تحتوي على جسيمات نانوية تعمل على إصلاح الأضرار التي قد تلحق ببدلات الفضاء، ومن ضمن التطبيقات تحت الدراسة شبكة من المستشعرات النانوية في الكواكب، مثل كوكب المريخ للبحث عن مناطق تواجد المياه وغيرها من المواد الكيميائية، بالإضافة إلى ذلك يتم استخدام أنابيب الكربون النانوية لبناء أشرعة شمسية خفيفة الوزن على المركبات الفضائية، تستخدم ضغط ضوء الشمس المنعكس على خلايا شمسية موجودة على المركبة؛ لإنتاج قوة دافعة تدفع المركبة الفضائية وذلك بدلاً من تزويدها بالوقود لتشغيلها خلال المهمات بين الكواكب. [4]

في مجال الغذاء والتجميل

تلجأ بعض الشركات المصنعة للأغذية إلى وضع جزيئات الفضة النانوية في الأغذية لتعمل كعامل مضاد للجراثيم لإطالة عمر الفواكه والخضراوات دون أن يكون لها آثار جانبية، ومع ذلك لم تتخذ إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) موقفاً محدداً من استخدام هذه التقنية في الغذاء،[5] وكذلك يتم استخدام الجسيمات النانوية في منتجات العناية بالبشرة التي تعمل على توصيل الفيتامينات إلى عمق الجلد، وتستخدم أيضاً في الكريمات الواقية من الشمس لمنع الأشعة فوق البنفسجية من اختراق الجلد دون ترك آثار بيضاء عليه.[6]

في مجال الطاقة

قام الباحثون بتطوير ألياف نانوية كهرضغطية مرنة تنسج في الملابس، بحيث يمكنها تحويل الطاقة الناتجة عن حركة الأجسام إلى طاقة كهربائية تسمح بتشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة، وتستخدم أنابيب الكربون النانوية في صناعة شفرات طواحين الهواء مما يجعلها أقوى وأخف وزناً وبالتالي زيادة كمية الطاقة الكهربائية الناتجة عن كل طاحونة هواء،[7] وكذلك يتم استخدام جزيئات أكسيد التيتانيوم النانوية -المحفزات الضوئية- لقتل البكتيريا على الأسطح، حيث تصنع على شكل غشاء رقيق يوضع على السطح، وعند تعرضها للضوء تبدأ بالتفاعل الكيميائي الذي يقتل البكتيريا.[6]

المراجع

1. ↑ "What is Nanotechnology and What Can It Do?", www.azonano.com,2005-3-5، Retrieved 2019-5-7. Edited.
2. ↑ "what is nanotechnology", www.nano.gov, Retrieved 2019-5-7. Edited.
3. ↑ "Nanoparticles in Medicine", www.understandingnano.com, Retrieved 2019-5-7. Edited.
4. ↑ "Nanotechnology in Space", www.understandingnano.com, Retrieved 2019-5-7. Edited.
5. ↑ "THE BENEFITS OF NANOTECHNOLOGY", carrington.edu, Retrieved 2019-5-7. Edited.
6. ^ أ ب "Nanotechnology Consumer Products", www.understandingnano.com, Retrieved 2019-5-25. Edited.
7. ↑ "Nanotechnology and Energy", www.understandingnano.com, Retrieved 2019-5-25. Edited.