تقنية النانو
Nanotechnology, تكنولوجيا متقدمة متخصصة في معالجة المواد والأجهزة وتصنيعها وتطبيقها على الذرات والمجموعات الصغيرةِ منها، وقد جاءت هذه لتصنع وتنتج مواد وذرات لها خصائص كيميائية وفيزيائية فريدة من نوعها نظرًا للكم الهائل من التأثيرات الميكانيكية عليها، ونظرًا للأهمية البالغة التي تتمتع بها هذه التقنية فقد أصبح استخدامها مُلحًا في مجال الهندسة الإلكترونية وغيرها من المجالات، وفي الحديث عن هذا الشأن فإن أقرب الأمثلة للواقع استخدام البلورات النانوية وتطبيقها على أكسيد الزنك لغاياتِ إنتاج كريم واقي للبشرة من الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة مع أشعة الشمس Nanotechnology S. Tom Picraux, britannica, 24/5/2020.
كما أن تقنية النانو علم منبثق عن علم النانو المدرج تحت العلوم والهندسة والتكنولوجيا وفقًا لمقياس النانو بمقدارٍ يتفاوت ما بين 1-100 نانومتر، وفي توضيح تقنية النانو علم النانو فإنهما تطبيق ودراسة تطبقان على أشياء صغيرة جدًا يشيع استخدامها في كافةِ مجالات العلوم المختلفة؛ منها الأحياء والفيزياء و والهندسة وغيرها، ويرجع تاريخ الحديث عنها لأول مرة وطرح فكرتها إلى 29 ديسمبر سنة 1959م من قِبل الفيزيائي ريتشارد فاينمان ضمن فعالياتِ اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية المنعقد في أرجاء معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، حيص أشار إلى ضرورة إبرام السيطرة على الذرات والجزيئات الفردية من قبل العلماء أكثر من الوضع الراهن، إلا أن الاكتشاف الفعلي لهذه التقنية قد جاء سنة 1981م بالتزامنِ مع تطوير مجهر المسح النفقي What is Nanotechnology? nano, 24/5/2020.
تطبيقات تقنية النانو
يدخل استخدام تقنية النانو في عدةِ مجالاتٍ؛ ومن أهم تطبيقاتها Nanotechnology Applications understandingnano, 24/5/2020:
- الطب: يكمن استخدام تقنية النانو في مجال الطب باعتمادها من قبل الباحثين في تطوير جزيئاتٍ نانوية متخصصة يوازي حجمها الجزيئات التي من شأنها اكتشاف الأدوية بشكلٍ مباشر والتي تصل إلى الخلايا المصابة في الجسم، بحيث تخفف من حدة الأضرار الناجمة عن بعض أنواع العلاجات بما فيها العلاج الكيميائي.
- الإلكترونيات: في مجال الإلكترونيات تُطبق تقنية النانو برفع كفاءة الأجهزة الإلكترونية وزيادة قدرتها بالتزامنِ مع تقليل استهلاكها للطاقة وتخفيف وزنها.
- التغذية: لم يغب استخدام تقنية النانو عن مجال التغذية؛ فقد ساهم في تسهيل العديد من العمليات بدءًا من زراعة الغذاء وصولًا إلى تعبئتها، بحيث تعتمدها الشركات لتساهم في تطوير وتحديث المواد النانوية التي حتمًا ستأتي بفرق عظيم بالمذاق والسلامة العامة؛ وبالتالي تقديم فوائد صحية أعظم مما سبق.
- الخلايا الشمسية: ساهمت تقنية النانو بابتكارِ خلايا شمسية اقتصادية وموفرة أكثر منها في الخلايا الشمسية التقليدية.
- البطاريات: اتجهت أنظار الشركات لاستخدام تقنية النانو في صناعة البطاريات طويلة الأمد بحيث تكون قابلة لإعادة الشحن مرارًا وتكرارًا وبأسلوبٍ أسرع منه في البطاريات التقليدية.
- خلايا الوقود: في مجالِ خلايا الوقود تسهم تقنية النانو بالتخفيضِ من تكلفة المخفزات المستغلة في إنتاج أيونات الهيدروجين من الوقود في خلايا الوقود منها الميثانول، بحيث يعود بالنفعِ على الأغشية بتحسين كفاءتها ورفع مستوى الأداء في خلايا الوقود، ومن الجديرِ بالذكرِ أنها فعالة في فصل أيونات الهيدروجين عن بقيةِ أنواع الغازات بما فيها الأكسجين.
- الفضاء: تعد هذه التقنية فعالة جدًا في رحلات الفضاء بحيث تجعلها أكثر فاعلية من خلال المساهمة في تطوير المركبات الفضائية وجعلها خفيفة الوزن، كما أنها تحفز الصواريخ على استنزاف كمية أقل من الوقود.
- تحسين جودة الماء: أما فيما يتعلق بالماء فإن تقنية النانو فعالة في تطوير حلول تحسين جودة الماء منها مقاومة تحديات النفايات الصناعية وإزالتها كما هو الحال بالمذيب المعروف باسم TCE المستخدم في تنظيف المياه الجوفية؛ حيث يكون قادرًا لتحويل الملوث الكيميائي وتحويله ليصبح غير ضار بواسطة تفاعل كيميائي متخصص في السياق.
- تحسين جودة الهواء: تقنية مفيدة جدًا في مجال علاج التلوث الهوائي والتخلص منه إجمالًا من خلال استغلال الأدخنة المتصاعدة من السيارات والمنشآت الصناعية وتحويلها إلى غازات غير ضارة، وذلك انطلاقًا من احتواء المحفزات المنتجة بواسطة الجسيمات النانوية تتمتع بوجود مساحة سطح واسعة مهيأة للتفاعل أكثر مع المواد الكيميائية المتفاعلة منها في المحفزات الصناعية التقليدية.
حقائق عن تقنية النانو
فيما يلي مجموعة من أهم الحقائق والمعلومات حول تقنية النانو، ومنها Nanotechnology sciencedaily 24/5/2020 Nanotechnology chemicalsafetyfacts, 24/5/2020:
- يمكن تطبيق هذه التقنية في عدةِ مجالات وتخصصاتٍ متفاوتة منها الفيزياء التطبيقياء وفيزياء الأجهزة والهندسة الكهربائية والهندسة الكيميائية والعلوم التكنولوجية المستحدثة.
- تعتمد تقنية النانو على نهجين رئيسيين هما:
- نهج من الأسفل إلى الأعلى؛ وهو أسلوب يُعنمد عليه لبناء المواد والأجهزة المؤلفة من عددٍ من المكونات الجزيئية التي يتم تجمعيها بأسلوبٍ كيميائي بالاعتمادِ على مبادئ التعرف الجزيئي.
- نهج من الأسفل إلى الأعلى؛ وهو أسلوب يُعنمد عليه لبناء المواد والأجهزة المؤلفة من عددٍ من المكونات الجزيئية التي يتم تجمعيها بأسلوبٍ كيميائي بالاعتمادِ على مبادئ التعرف الجزيئي.
- نهج من الأسفل إلى الأعلى؛ وهو أسلوب يُعنمد عليه لبناء المواد والأجهزة المؤلفة من عددٍ من المكونات الجزيئية التي يتم تجمعيها بأسلوبٍ كيميائي بالاعتمادِ على مبادئ التعرف الجزيئي.
- النهج الثاني من الأعلى إلى الأسفل، وفي هذا السياق يصار إلى استخدام كيانات أكبر حجمًا لبناء الأجسام النانوية بعيدًا عن التحكم بالمستوى الذري.
- توصف هذه التقنية بأنها بشرى خير للعالم من حيث القدرة على إنتاج المزيد من المنتجات والخدمات الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة منها الألواح الشمسية وخلايا الوقود، كما يمكن أن تكون فعالة في تنظيف التربة والمياه الملوثة، ورفع كفاءة الرعاية الصحية والطب.
- بدأت تقنية النانو من المضي قدمًا نحو ابتكار أدوات متقدمة جدًا للكشف وتشخيص مرض السرطان وعلاجه بكل سهولة أكثر من أي وقتٍ مضى.