ما هي تقنية النانو اليوم، تعد تقنية النانو موضع جدل كبير، وهناك العديد من التساؤلات حولها، وطبيعة استخدامها، ومدى تأثيرها في المجالات العلمية. توضح السطور التالية جميع الأمور المتعلقة بتقنية النانو وتقدم تفسيرات علمية لهذه الأسئلة.
محتويات
ما هي تقنية النانو
يرجع اكتشاف تقنية النانو إلى قام الفيزيائي ريتشارد فاينمان، المتخصص في العلوم والهندسة والتكنولوجيا، بتنفيذ وتطبيق مقياس النانو، الذي يتراوح من 1 إلى 100 نانومتر، ويمثل تكنولوجيا النانو وعلم النانو ؛ دراسة وتطبيق أشياء صغيرة جدًا يمكن استخدامها في جميع المجالات العلمية مثل ؛ وعلم الأحياء والفيزياء وعلوم المواد والهندسة ومجالات أخرى.
بدأت مفاهيم وأفكار علم النانو في البداية ؛ بواسطة الفيزيائي فاينمان، أثناء حضوره اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، في 29 ديسمبر 1959، حيث كان فاينمان يصف العلماء ؛ عملية يمكن من خلالها التحكم في الذرات والجزيئات الفردية، ولكن بعد مرور أكثر من عقد ؛ أثناء اكتشاف الآلات فائقة الدقة، أعاد البروفيسور نوريو تانيجوتشي صياغة مصطلح تكنولوجيا النانو، ثم ؛ اليوم تطورت إلى تقنية النانو الحديثة، والتي أصبحت واحدة من أكثر التقنيات المستخدمة على نطاق واسع في مجالات العلوم.
من الصعب جدًا تخيل مدى صغر حجم تقنية النانو، مثل النانو. هو جزء من المليار من المتر، أو حوالي 9 إلى 10 من المتر، ويتضمن علم النانو ؛ القدرة على رؤية والتحكم في الذرات والجزيئات الصغيرة جدًا، وتجدر الإشارة إلى أن كل شيء على سطح الكرة الأرضية عبارة عن ذرات، مثل الطعام والملابس والمباني والأشياء.
لكن من المعروف. أي شيء صغير مثل الذرة من المستحيل رؤيته بالعين المجردة أو باستخدام مجاهر عادية مثل تلك المستخدمة في التعليم. تم الوصول إلى أجهزة متطورة، مثل ؛ مسح المجهر النفقي أو مجهر القوة الذرية، وبالتالي ؛ ظهور عصر النانو، واليوم يطمح العلماء والمهندسون ؛ اتبع أفضل الطرق، وتصنيع المواد النانوية، وذلك ؛ للاستفادة من خصائصه المحسنة، مثل ؛ مقاومة عالية وخفة الوزن وتحكم أكبر في طيف الضوء في نطاقات واسعة.
استخدامات وفوائد تقنية النانو
بعد الحديث عن ماهية تقنية النانو وشرحها، لا بد من التطرق إلى أبرز استخدامات هذه التقنية، حيث إنها تقنية تشمل الاستخدامات والتطبيقات التكنولوجية والعلمية، فما هي أبرز مجالات استخدامها جميع المجالات الموصوفة قادرة على توضيح ماهية تقنية النانو بطريقة أكثر شمولاً، وهي كالتالي
طب
يقوم الباحثون بتطوير الجسيمات النانوية، بحيث يتم تخصيصها، وحجمها الطبيعي للجسيمات، ويمكنها توصيل الأدوية مباشرة إلى المريض في جسم الشخص المصاب، وعند إتقانها، من المفترض أن تقل هذه الطريقة بشكل كبير ؛ تلف الخلايا السليمة للمريض، مثل ؛ العلاج الكيميائي.
إلكترونيات
تقدم تقنية النانو شرحًا وطرقًا تشمل ؛ كيفية زيادة قدرة وكفاءة الأجهزة الإلكترونية، بالإضافة إلى تقليل وزنها واستهلاك الطاقة.
الأطعمة
تؤثر تقنية النانو على العديد من جوانب الغذاء، من كيفية زراعة الطعام إلى كيفية تعبئته وتعبئته. نحن نعمل على تطوير مواد متناهية الصغر من شأنها أن تحدث فرقًا ليس فقط في مذاق الطعام، ولكن أيضًا في فوائد الصحة والسلامة التي يمكن أن يوفرها الغذاء لجسم صحي.
خلايا الوقود
يستخدم تكنولوجيا النانو. لتقليل تكلفة المحفزات المستخدمة في خلايا الوقود، لإنتاج أيونات الهيدروجين من الوقود مثل ؛ الميثانول، وذاك ؛ لتحسين كفاءة الأغشية المستخدمة في خلايا الوقود بهدف فصل أيونات الهيدروجين عن الغازات الأخرى مثل الأكسجين.
الخلايا الشمسية
يتم اللجوء إلى استخدام تقنية النانو في هذا المجال من قبل الشركات التي طورت خلايا شمسية بتقنية النانو، بحيث يمكن تصنيعها بتكلفة أقل بكثير من الخلايا الشمسية التقليدية.
البطاريات
واحدة من أفضل التقنيات لفهم ماهية تقنية النانو ؛ البطاريات، لذلك طورت الشركات مؤخرًا بطاريات باستخدام مواد نانوية، لتصبح بطاريات ؛ من أفضل البطاريات في العالم، ويمكن إعادة شحنها أسرع من البطاريات التقليدية.
الفضاء الخارجي
يعتقد العلماء أن تكنولوجيا النانو. إنهم يمتلكون المفتاح لجعل السفر إلى الفضاء أكثر عملية، تمامًا كما فعلت التطورات في المواد النانوية التي تستخدمها المركبات الفضائية ؛ لها وزن خفيف، بالإضافة إلى القدرة على تشغيل كابل للمصعد الفضائي، كما أنها لعبت دورًا في تقليل كمية الوقود المستخدمة في الصواريخ، بشكل كبير جدًا، لذا فإن هذه التطورات الجديدة يمكن أن تقلل من التكلفة. السفر في الفضاء.
غاز
يمكن أن يعالج نانو ندرة الوقود الأحفوري، مثل ؛ الديزل والبنزين وما إلى ذلك، وذاك ؛ جعل إنتاج الوقود من المواد الخام منخفضة الجودة اقتصاديًا، بالإضافة إلى زيادة المسافة المقطوعة للمحرك، وجعل الوقود المنتج من المواد الخام أكثر كفاءة.
هواء
من الممكن تحسين أداء المحفزات المستخدمة حاليًا لتحويل أبخرة العادم من السيارات والمنشآت الصناعية إلى غازات غير ضارة. لأن المحفزات مصنوعة من الجسيمات النانوية ؛ لها مساحة سطح أكبر، مما يجعلها تتفاعل مع المواد الكيميائية أكثر من المحفزات المصنوعة من الجسيمات. تسمح مساحة السطح الكبيرة لمزيد من المواد الكيميائية بالتفاعل مع المحفز في وقت واحد، مما يجعل المحفز أكثر فعالية ويحسن جودة الهواء.
ماء
تستخدم تقنية النانو لتحسين جودة المياه. من خلال إيجاد حلول لثلاث مشاكل مختلفة تؤثر على جودة المياه، لأنها تمثل أحد أكبر التحديات ؛ إزالة النفايات الصناعية من المياه الجوفية، بحيث يمكن استخدام الجسيمات النانوية ؛ تحويل المادة الكيميائية الملوثة من خلال تفاعل كيميائي إلى مواد غير ضارة كما أظهرت الدراسات ؛ أن هذه الطريقة يمكن استخدامها بنجاح للوصول إلى الملوثات المشتتة ؛ الأحواض الجوفية، بتكلفة أقل بكثير من الطرق الأخرى، والتي تتطلب ضخًا من الأرض للمعالجة.
تحقيقات كيميائية
يمكن أن يسمح النانو لأجهزة الاستشعار عن بعد وأجهزة الاستشعار باكتشاف كميات صغيرة جدًا من الأبخرة الكيميائية، ويمكن استخدام تقنية النانو في العديد من أنواع عناصر الاستشعار مثل ؛ الأنابيب النانوية الكربونية الثانوية، والأسلاك النانوية الثانوية من أكسيد الزنك، وجسيمات البلاديوم النانوية الثانوية في المستشعرات القائمة على التكنولوجيا النانوية.
من ناحية أخرى، نظرًا لصغر حجم الأنابيب النانوية والأسلاك النانوية والجسيمات النانوية ؛ يكفي عدد قليل من جزيئات الغاز لتغيير الخصائص الكهربائية لعناصر الاستشعار، والتي بدورها تسمح بالكشف ؛ تركيز منخفض جدا للأبخرة الكيميائية.
مقالات رياضية
ومن الغريب أيضًا أن تكنولوجيا النانو غزت عالم الرياضة والسلع الرياضية، لذا فإن التطبيقات الحالية لتقنية النانو تشمل الساحة الرياضية واستخدامها لزيادة قوة الأدوات الرياضية، مثل مضارب التنس والكرات، إذا تم استخدامها ؛ يقلل من معدل تسرب الهواء في الكرات.
الأقمشة
توافر صناعة النسيج من خلال استخدام الأقمشة المركبة مع جزيئات أو ألياف بحجم النانومتر ؛ من تحسين خواص الأنسجة، وذلك ؛ دون زيادة كبيرة في وزن وسمك وصلابة الأنسجة.
تأثير تقنية النانو على صحة الجسم.
نظرا للتطور الكبير في مجال تكنولوجيا النانو في الآونة الأخيرة، وسرعة انتشارها، ورغبة الجميع في استخدامها في العديد من المجالات، لأن ؛ دورها الفعال في التطوير والتحسين، إلا أن هناك العديد من المشكلات الصحية المصاحبة لها، والتي لا تزال قيد البحث والدراسة، ومن أبرز هذه المشاكل والأضرار الصحية ما يلي
- دراسة نُشرت في 11 يونيو في مجلة بيولوجيا الخلية الجزيئية، كشف فيها باحثون صينيون أن هناك فئة من الجزيئات الثانوية التي تم تطويرها على نطاق واسع في الطب، والتي تسببت في تلف الرئة، نتيجة التسبب في وفاة أحد الأنواع. من الخلية المبرمجة.
- يعد تلف الرئة المصدر الرئيسي للقلق حول تقنية النانو، حيث أظهرت العديد من الدراسات أن معظم الجسيمات النانوية تهاجر مباشرة إلى الرئتين. هناك أيضًا العديد من المخاوف بشأن الأضرار التي لحقت بأجزاء أخرى من الجسم من التعامل أو استخدام التقنيات التي تنطوي على تكنولوجيا النانو.
- من المحتمل أن يكون له تأثير سلبي على جهاز المناعة وقد يسبب التهابات.
- لم تثبت الدراسات الوبائية ؛ يعد تلوث الهواء المحيط بالجسيمات النانوية أكثر ضررًا من الجزيئات الكبيرة، ولكن من الممكن أنه عندما تستقر الجسيمات النانوية المستنشقة في الرئتين، تنتقل إلى أعضاء أخرى في الجسم، مثل ؛ المخ والكبد والطحال والجنين الحامل.
- تم التحقق منه في بعض الدراسات. تكون الجسيمات النانوية الصغيرة أكثر قدرة على الوصول إلى الأعضاء الثانوية مقارنة بالأعضاء الأكبر حجمًا.
- أظهرت دراسة واحدة فقط ؛ تمر الجسيمات النانوية المستنشقة عبر مجرى الدم عبر الغشاء المخاطي داخل الأنف ثم تصل إلى الدماغ عبر العصب الشمي.
- يمكن أن تكون المواد ضارة، وأحيانًا تكون سامة، إذا تم استنشاقها في شكل جزيئات، بسبب الإجهاد التأكسدي الناجم عن الجسيمات. وتشمل تأثيرات الاستنشاق ؛ التعرض للعديد من المشاكل الصحية مثل
- علامة تبويب الرئة.
- مشاكل قلبية
- التأثير على وظائف القلب والأوعية الدموية، مثل زيادة معدل ضربات القلب.
الصعوبات التي تواجه تقنية النانو
لا يوجد نقاش كبير حول معرفة ماهية تقنية النانو، بالنظر إلى الصعوبات والتحديات التي يواجهها العلماء والمتخصصون عند استخدام تقنية النانو في مختلف المجالات، والاستفادة منها إلى أقصى حد، ما هي هذه التحديات والصعوبات التي تواجهها تقنية النانو، وهنا بعض منها
- استقرار التجمعات النانوية وقدرتها على إعادة بناء السطح.
- الضوضاء الحرارية والحركة البراونية للجسيمات.
- قدرة الجسيمات على الاحتكاك والتبدد.
- تصميم محرك نانوي.
- يجب أن توفر بيئة سهلة الانصهار، أي محكمة الغلق تمامًا.
- يجب توفير مسار التنفيذ.
في الختام، قدمت السطور أعلاه شرحًا شاملاً لماهية تقنية النانو، وأوضحت أهم الاستخدامات والتطبيقات المرتبطة بها، فضلاً عن إلقاء الضوء على أبرز التحديات والصعوبات التي تواجه تقنية النانو، كما أشارت إلى المخاطر المحتملة. صحة. ومخاوف تكنولوجيا النانو.