علم و تقنية النانو (الجزء الثاني)






ماهي مواد النانو؟

يشير مصطلح "مواد النانو" إلى مواد بالمقياس النانوي متغيرة الخصائص، مثل التوصيل واللون والصلابة الميكانيكية، وذلك بسبب أبعادها النانوية. تشمل مواد النانو جميع المواد التي تحتوي على بنية نانوية واحدة على الأقل، إما على أسطحها أو داخلياً. ويمكن أن تكون عضوية أو غير عضوية أو بيولوجية. كما يمكن هندسة مواد النانو، مثل الألواح النانوية والجسيمات النانوية والأسلاك النانوية والأنابيب النانوية في المختبرات. من الممكن ان تحدث مواد النانو أيضاً في الطبيعة، وذلك يشمل جسيمات النانو التي تحدث بشكل طبيعي الدخان ورذاذ البحر والرماد البركاني، وكذلك المعادن والتربة وجزيئات الملح والجسيمات الحيوية. تعتبر الجسيمات النانوية والأسلاك النانوية والأنابيب النانوية وألواح النانو من أنواع مواد النانو، كما تتميز بأشكالها وأبعادها الفردية. الصفة المشتركة التي تشترك فيه هذه المواد هو أن لها بعداً واحداً أو أكثر على المقياس النانوي.


· الجسيمات النانوية لها جميع الأبعاد الثلاثة داخل المقياس النانوي.

· الأسلاك/ الأنابيب النانوية لها أقطار في مقياس النانو، ولكن يمكن أن يصل طولها إلى عدة مئات من النانومترات- أو حتى أطول.

· سمك الألواح النانوية يتكون في نطاق النانو، ولكن يمكن أن تكون أن أبعادها الأخرى كبيرة جداً. مثال على صفيحة النانو هو الجرافين، ورقة من الكربون بسمك ذرة واحدة.



إلى أين تتجه تقنية النانو؟

لقد حققت عقود من البحث والتطوير في علم النانو وتكنولوجيا النانو فوائد متوقعة وغير متوقعة لمجتمعنا. حيث تساهم تقنية النانو في تحسين المنتجات عبر مجموعة من المجالات، بما في ذلك سلامة الأغذية والطب والرعاية الصحية والطاقة والنقل، والاتصالات، وحماية البيئة، والتصنيع. يتم استخدامه في صناعة السيارات والالكترونيات والحوسبة، وفي المنتجات المنزلية، والمنسوجات، ومستحضرات التجميل، وغير ذلك. يوجد بالفعل أكثر من ٨٠٠ منتج في السوق تم تحسنها بتقنية النانو. إن القدرة على تكييف الهياكل الأساسية للمواد على المستوى النانوي لتحقيق خصائص معينة هي في صميم تقنية النانو. فيما يلي بعض الأمثلة الحالية على تقنية النانو:



الأمن الغذائي

يمكن لمستشعرات النانو في العبوة اكتشاف السالمونيلا والملوثات الأخرى في الطعام.



الدواء

من أبرز الإنجازات في مجال تكنولوجيا النانو تكمن في المجال الطبي، مما يتيح للطب بأن يصبح أكثر تخصيصاً وأقل تكلفة وأكثر أماناً وأسهل في تقديمه. إن إمكانية تكنولوجيا النانو في تحسين أنظمة توصيل الأدوية لمجموعة من الأمراض بما في ذلك أمراض السرطان وأمراض القلب والسكري والأمراض الأخرى المرتبطة بالعمر هي مجال بحث مكثف للعلماء. على سبيل المثال، في عام ٢٠١٤ شهدت طفرة تطوير أقفاص نانوية، والتي يمكنها نظرياً توصيل الأدوية القاتلة للسرطان مباشرة على المستوى الجزيئي. بحيث تعمل طريقة توصيل الدواء هذه على تقليل كمية الجرعة المطلوبة، واستهداف الخلايا السرطانية بدلاً من الخلايا السليمة، وبالتالي تقليل الآثار الجانبية. و لاتزال هذه التكنولوجيا قيد الاختبار وتخضع للموافقات الرسمية، ولكن قد تشهد بعض التطبيقات الواقعية في المستقبل.

ومن أبرز التطورات الأخرى بشأن إمكانية استخدام تقنية النانو لزيادة نمو الخلايا العصبية، مثلاً في الدماغ التالف والنخاع الشوكي، واستخدام الالياف النانوية للمساعدة في تجديد الأعصاب الشوكية التالفة والتي يتم اختبارها في الوقت الراهن على الفئران.



الطاقة

تستخدم تقنية النانو في مجموعة من مجالات الطاقة- لتحسين كفاءة وفعالية تكلفة الألواح الشمسية، وإنشاء أنواع جديدة من البطاريات، وتحسين كفاءة إنتاج الوقود باستخدام تحفيز أفضل، وإنشاء أنظمة إضاءة أفضل.



البيئة

يعمل الباحثون على تطوير مرشحات ذات بنية نانوية يمكنها إزالة الخلايا الفيروسية والشوائب الأخرى من الماء، مما قد يساهم في النهاية في توفير مياه شرب نظيفة وبأسعار معقولة ووفيرة.

كما يمكن أيضاً استخدام منشفة ورقية من القماش النانوي، والتي يمكن أن تمتص ٢٠ ضعف وزنها من الزيت، في عمليات تنظيف الانسكاب النفطي. هذه الإنجازات في مجال تقنية النانو توضح لنا مدى قدرة هذه التكنولوجيا في التطور بشكل كبير.



الإلكترونيات

تشتمل العديد من الأجهزة الجديدة، مثل أجهزة التلفزيون، والهواتف والأجهزة اللوحية وغير ذلك، على أفلام بوليمر ذات بنية نانوية تُعرف باسم الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLEDs). هذه الشاشات أكثر إشراقاً وأخف وزناً وصوراً ذات جودة أفضل، وغير ذلك من الميزات.



المنسوجات

تساعد الإضافات النانوية في الأقمشة على مقاومة البقع والتجاعيد ونمو البكتيريا.



مستحضرات التجميل

توفر المواد النانوية في مجموعة من مستحضرات التجميل وظائف مثل التغطية المحسنة أو الامتصاص أو التطهير.




في النهاية علم النانو يدور حول الأشياء الصغيرة جداً، ولكن لديه القدرة على أن يكون له تأثير كبير على حياتنا. نحن نستخدم بالفعل ونستمتع بالعديد من المنتجات المعززة بتقنية النانو، ولكن من المحتمل أن تحدث ثورة في مجالات مختلفة مثل الطب، والمساعدة في حل بعض المشكلات البيئية الصعبة حول العالم، مما يجعل مستقبل علوم النانو وتكنولوجيا النانو أكثر إثارة وأهمية.

37 views0 comments

Recent Posts

See All