ما هي تكنولوجيا النانو

ما هي عملية النانو تكنولوجي؟

تشير تكنولوجيا النانو إلى مجموعة الأساليب العلمية والهندسية التي تعنى بتصميم المواد.

وببنائها أيضًا ومعالجتها عند مقياس يتراوح بين 1 و100 نانومتر؛ أي عند مستوى الذرة أو الجزيء نفسه.

في هذا الحيز المتناهي الصغر تتغير القوانين التي تحكم سلوك المادة وتظهر خصائص جديدة غير موجودة في الشكل الضخم للمادة نفسها.

على سبيل المثال التوصيل الفائق للكهرباء أو القوة الميكانيكية العالية أو النشاط الكيميائي غير المألوف.

تتضمن عملية النانو تكنولوجي طريقتين رئيستين

“من أعلى إلى أسفل” حيث تنحت البنى النانوية من مواد أكبر بواسطة الليزر أو النقش الضوئي وأسلوب.

“من أسفل إلى أعلى” حيث تجمع الذرّات والجزيئات واحدة تلو الأخرى لتشكيل هياكل جديدة تمامًا.

يشمل ذلك تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية والجسيمات النانوية المعدنية والأغشية الرقيقة الفائقة الرقة يتم ضبطها على مستوى الذرات للحصول على خصائص فريدة.

أما استخدامات تقنية النانو فتمتد من الطب الحيوي حيث تستخدم الجسيمات النانوية لاستهداف الأورام بالأدوية بدقة متناهية إلى صناعة الإلكترونيات عبر رقائق أصغر وأسرع وأقل استهلاك للطاقة.

وإضافة إلى مجالات الطاقة مثل تحسين كفاءة الخلايا الشمسية وتخزين الهيدروجين، ومعالجة المياه عبر أغشية نانوية.

قادرة على ترشيح الملوثات وحتى في مجال الزراعة من خلال مبيدات وأسمدة ذكية تطلق محتواها تدريجيًا.

وبذلك تعد تقنية النانو ثورة علمية تعيد تعريف مفهوم المادة وتفتح أمام البشرية أفقًا واسعًا من الابتكارات غير المسبوقة.[1]

تعرف أيضًا على: مراحل تطور الهاتف

ما المقصود بمواد النانو؟

تكنولوجيا النانو هي أحد فروع العلم المتقدمة التي تمكننا من التعامل مع المادة على مقياس صغير جدًا.

حيث أن يعرف بالنانو وهو ما يعادل جزء من المليار من المتر.

وتعتبر هذه التقنية ثورة علمية فتحت آفاق جديدة في مجالات متعددة ومنها الطب والطاقة والصناعة.

وتعتمد بشكل أساسي على مواد النانو وهي المواد التي تصنع أو تعدل بحيث تكون لها أبعاد نانوية (بين 1 و100 نانومتر).

أما من حيث تعريف النانو فهو يشير إلى وحدة قياس متناهية الصغر تستخدم لوصف الأشياء على مستوى الذرات والجزيئات.

فعندما نقول مواد نانوية” فإننا نتحدث عن مواد تم تصنيعها بحيث يكون حجم جزيئاتها أو مكوناتها في هذا المدى النانومتري.

ما يميز هذه المواد هو أنها تمتلك خصائص فريدة تختلف تمامًا عن نفس المادة بحجمها الطبيعي.

على سبيل المثال زيادة القوة وخفة الوزن والقدرة العالية على التوصيل الحراري أو الكهربائي وكذلك التفاعل الكيميائي المرتفع.

بالتالي مواد النانو هي العمود الفقري لتكنولوجيا النانو حيث تستخدم في تطوير تطبيقات متقدمة مثل الأقمشة المقاومة للبكتيريا الطلاءات الذاتية التنظيف.

الأجهزة الطبية الدقيقة وأجهزة الاستشعار، وهي تمثل مستقبل واعد في تطوير مواد أكثر كفاءة وأقل استهلاك للطاقة وأكثر توافق مع البيئة والإنسان.[2]

تعرف أيضًا على: بحث عن أنظمة التشغيل

ما هي تكنولوجيا 4 نانو؟

تعد تكنولوجيا النانو من أبرز الإنجازات التي غيرت شكل العلوم الحديثة فهي تتعامل مع المواد على مقياس ذري وجزيئي.

وتستخدم لتصنيع أجهزة ومواد تمتلك خصائص فيزيائية وكيميائية فريدة لا توجد في حالتها الطبيعية على المستوى الأكبر.

أما تكنولوجيا 4 نانو تحديدًا فهي تشير إلى جيل متطور جدًا من الشرائح الإلكترونية الدقيقة التي يبلغ حجم وحداتها 4 نانومتر فقط أي ما يعادل 1 على مليار من المتر.

هذا المستوى بالغ الصغر يسمح بزيادة عدد الترانزستورات في مساحة محدودة مما يجعل الأجهزة الإلكترونية.

على سبيل المثال الهواتف الذكية والحواسيب أسرع بكثير وأقل استهلاك للطاقة وأكثر كفاءة في الأداء.

أما في الجزء الثاني من التعريف فإن النانو تكنولوجي وتطبيقاته في المستقبل وتقنية النانو في جسم الإنسان يعدان من أبرز الجوانب التي يتوقع أن تحدث ثورة طبية كاملة.

إذ تتيح تكنولوجيا النانو تطوير أدوات دقيقة تدخل إلى جسم الإنسان لتشخيص الأمراض مبكر.

على سبيل المثال الجزيئات النانوية القادرة على اكتشاف الخلايا السرطانية قبل نموها أو إطلاق أدوية موجهة تستهدف الخلايا المريضة فقط دون أن تؤثر في السليمة.

كما تشمل التطبيقات المستقبلية روبوتات نانوية صغيرة قد تتمكن من إصلاح الأنسجة التالفة أو القضاء على البكتيريا من داخل مجرى الدم.

أو حتى أداء عمليات جراحية على مستوى الخلايا ما قد يفتح آفاق غير مسبوقة في الطب الحديث ويطيل من عمر الإنسان وجودة حياته.

تعرف أيضًا على: مراحل تطور الهاتف

ما هي تكنولوجيا النانو الخضراء؟

تكنولوجيا النانو تعد من أهم الابتكارات العلمية في العصر الحديث.

حيث تعتمد على التعامل مع المواد على مستوى الذرات والجزيئات لصنع منتجات وتطبيقات جديدة ذات خصائص فريدة.

ومن بين الفروع الواعدة لهذه التقنية تأتي تكنولوجيا النانو الخضراء وهي استخدام أدوات وتقنيات النانو بطريقة صديقة للبيئة.

حيث أنها بالتأكيد تسهم في تقليل التلوث وتحقيق التنمية المستدامة.

يهدف هذا التوجه إلى تصنيع مواد نانوية بطرق آمنة على البيئة باستخدام مصادر طبيعية كالنباتات أو الكائنات الدقيقة والابتعاد عن المواد الكيميائية الضارة.

كما تستخدم في تحسين كفاءة الطاقة وتنقية المياه ومعالجة النفايات الصناعية وصناعة عبوات تتحلل حيوي.

أما من الجانب الطبي فإن تكنولوجيا النانو في الطب تكمل هذا المسار الأخضر من خلال تطوير وسائل علاجية أكثر أمان ودقة.

مما يقلل الحاجة لاستخدام أدوية كيميائية بجرعات عالية وبالتالي يحد من آثارها الجانبية الضارة على الإنسان والبيئة.

فمثلاً يتم تطوير ناقلات نانوية لتوصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا المصابة دون التأثير في الخلايا السليمة وهو ما يحقق علاج أكثر فاعلية وأقل ضرر.

كما تستخدم النانو الخضراء في الطب لصناعة أدوات تشخيصية صديقة للبيئة مثل الحساسات الحيوية المصنوعة من مواد طبيعية.

وبهذا تمثل تكنولوجيا النانو الخضراء جسر يربط بين التطور العلمي وحماية البيئة وصحة الإنسان في آن واحد.

تعرف أيضًا على: مراحل تطور وسائل الاتصال

وفي الختام، تعد تكنولوجيا النانو من أبرز الابتكارات الحديثة التي ساهمت في تطوير مجالات متعددة، على سبيل المثال الطب والصناعة ولما تتيحه من دقة عالية في التعامل مع المواد على مستوى الجزيئات.

• builtinWhat- is nanotechnology? (بتصرف)
• onlinelibraryNanomaterials: An overview of synthesis, classification, characterization, and applications(بتصرف)

مشاركة المقال

وسوم