ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟ تقنية النانو هي مجال علمي وهندسي وتكنولوجي يتم تطبيقه على المقياس النانومتري، الذي يتراوح بين 1 إلى 100 نانومتر، واليوم سنتعرف على هذه التكنولوجيا بمزيد من التفاصيل.
نشأة تقنية النانو
- بدأت الأفكار والمفاهيم الكامنة وراء علم النانو والتكنولوجيا النانوية بالحديث بعنوان `هناك الكثير من المساحة في القاع` للفيزيائي ريتشارد فاينمان في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (CalTech) في 29 ديسمبر 1959. منذ زمن طويل، استخدم مصطلح تكنولوجيا النانو.
- في حديثه، وصف فاينمان عملية يمكن من خلالها للعلماء التحكم في الذرات والجزيئات الفردية والسيطرة عليها، وبعد مرور أكثر من عقد من الزمان، صاغ البروفيسور نوريو تانيجوتشي، في استكشافاته للمعالجة الفائقة الدقة، مصطلح تكنولوجيا النانو.
- لم يكن الوضع كذلك حتى عام 1981، عندما تم تطوير مجهر المسح النفقي القادر على `رؤية` الذرات الفردية، مما ساهم في ظهور تقنية النانو الحديثة.
شاهد أيضًا: ما هي تقنية ثلاثية الأبعاد ؟
ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟
- تقنية النانو هي دراسة الهياكل الصغيرة جدا، في البداية، كلمة `نانو` تأتي من اللغة اليونانية وتعني `قزم`، وتعني كلمة `نانو` الحجم الصغير جدا أو المصغر.
- تكنولوجيا النانو والعلوم النانوية هي دراسة وتطبيق الأشياء الصغيرة جدا ويمكن استخدامها في جميع مجالات العلوم الأخرى مثل الكيمياء والبيولوجيا والفيزياء وعلوم المواد والهندسة.
- يستخدم اليوم العلماء والمهندسون مجموعة متنوعة من الأساليب لإنتاج المواد عند النانومتر للاستفادة من خواصها المحسنة مثل القوة العالية والوزن الخفيف وزيادة التحكم في الضوء والتفاعلية الكيميائية المتفوقة على نظرائها في المقاييس الأكبر حجما.
كيف تعمل تقنية النانو؟
- ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟، يعتبر من الصعب تصور مدى دقة تقنية النانو الصغيرة، حيث يعادل نانومتر واحد مليار جزء من المتر، أو 10-9 متر، وفيما يلي بعض الأمثلة للتوضيح:
- هناك 25400000 نانومتر في البوصة، وسمك ورقة الصحيفة يبلغ حوالي 100000 نانومتر
- على نطاق مقارن، إذا كان حجم الرخام نانومتر واحد، فإن حجم الأرض سيكون متر واحد.
- التكنولوجيا النانوية تتيح القدرة على رؤية الذرات والجزيئات الفردية والتحكم فيها، حيث يتكون كل شيء في الأرض من ذرات، بما في ذلك الطعام الذي نأكله، والملابس التي نرتديها، والمباني والمنازل التي نعيش فيها، وأجسادنا.
- ومع ذلك، من المستحيل رؤية شيء صغير مثل الذرة بالعين المجردة، في الواقع، من المستحيل رؤية المجاهر التي عادة ما تستخدم في فصول العلوم في المدارس الثانوية، حيث تم اختراع المجاهر اللازمة لرؤية الأشياء على المستوى النانوي بشكل نسبي مؤخرا، قبل حوالي 30 عاما.
- عندما يمتلك العلماء الأدوات المناسبة، مثل مجهر المسح النفقي (STM) ومجهر القوى الذرية (AFM)، يحدث عصر تكنولوجيا النانو.
- بالرغم من أن العلوم النانوية الحديثة وتكنولوجيا النانو جديدة تماما، إلا أن استخدام مواد النانو قد تم على مر القرون، حيث تم ابتكار جزيئات الذهب والفضة البديلة التي أعطت ألوانا في نوافذ الكنائس الملونة في العصور الوسطى منذ مئات السنين.
- في ذلك الوقت، لم يكن الفنانون يعلمون أن الطريقة التي استخدموها لإنشاء هذه الأعمال الفنية الجميلة قد أدت فعليا إلى تغييرات في تركيب المواد التي كانوا يعملون بها.
شاهد أيضًا: معلومات عن مجالات تقنية المعلومات وأهميتها
تطبيق تقنية النانو في مجال الصيدلة
- ماهي تقنية النانو في الكيمياء؟ التقدم في مجال تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها في مجال الأدوية والمستحضرات الصيدلانية قد أحدث ثورة في القرن العشرين.
- تقنية النانو عبارة عن معالجة الذرات الفردية أو الجزيئات أو المركبات لإنتاج مواد وأجهزة ذات خصائص فريدة، حيث يتم تقليل حجم الهياكل الكبيرة إلى هياكل صغيرة من خلال تلك التقنية.
- على سبيل المثال، يتم استخدام تطبيقات الضوئيات في مجال الإلكترونيات النانوية وهندسة النانو، سواء من الأعلى إلى الأسفل أو من الأسفل إلى الأعلى. تتضمن هذه التطبيقات تغيير الذرات والجزيئات الفردية إلى هياكل نانوية تشبه بيولوجيا الكيمياء إلى حد كبير.
- تقنية النانو تتعامل مع مواد بحجم 0.1 إلى 100 نانومتر، ومع ذلك فمن المتأصل أيضا أن تعرض هذه المواد خواصا مختلفة مثل التفاعل الكيميائي للتوصيل الكهربائي والمغناطيسية والتأثيرات البصرية والقوة الفيزيائية، من المواد السائبة نتيجة لصغر حجمها.
- تعمل تقنية النانو على التعامل مع الأمور على مستوى النانومترات (1-100 نانومتر)، وبالتالي يمكن استخدامها في تطبيقات متنوعة وإنشاء مواد وأجهزة نانومترية مختلفة.
- من خلال استخدام التشخيص المبكر والوقاية بواسطة دواء النانو، يمكن تحسين عملية التشخيص وتوفير العلاج المناسب ومراقبة الأمراض. تستخدم جزيئات نانوية معينة كعلامات وبطاقات، مما يزيد من حساسية ومرونة الاختبار.
- باستخدام أنابيب الكربون النانوية، يمكن تطوير مستشعرات حيوية متقدمة ذات ميزات جديدة، ويمكن استخدام هذه الأجهزة الحيوية لدراسة الأحياء الفلكية وتسليط الضوء على أصول الحياة.
تقنية النانو في الطب
- حتى الآن، الأمراض المختلفة مثل السكري والسرطان ومرض الشلل الرعاش ومرض الزهايمر وأمراض القلب والأوعية الدموية والتصلب المتعدد وأنواع مختلفة من الأمراض الالتهابية أو المعدية الخطيرة، مثل فيروس نقص المناعة البشرية، تشكل عددا كبيرا من الأمراض الخطيرة والمعقدة التي تواجه البشرية مشكلة كبيرة.
- الطب النانوي هو تطبيق لتقنية النانو في مجال الصحة والطب، حيث يستخدم الطب النانوي مواد نانوية وأجهزة استشعار نانوية إلكترونية، وفي المستقبل، سيستفيد طب النانو من تقنية النانو المولدة.
- يتوقع أن يكون لتطبيق علم النانو في المجال الطبي العديد من الفوائد المتوقعة والتي يمكن أن تكون ذات قيمة لجميع البشر.
- مع اختراع أجهزة النانو مثل جزيئات الذهب النانوية، أصبح تسلسل الجينات أكثر كفاءة، ويمكن استخدام هذه الجسيمات الذهبية لوضع علامات على شرائح قصيرة من الحمض النووي للكشف عن التسلسل الجيني في عينة.
شاهد أيضًا: أهمية تقنية المعلومات في حياتنا
في النهاية، بعد انتهاء رحلتنا في استكشاف تقنية النانو في الكيمياء، يمكن باستخدام تلك التكنولوجيا النانوية إعادة إنتاج الأنسجة المتضررة أو إصلاحها. يتم استخدام الخلايا المحفزة اصطناعيا في مجال هندسة الأنسجة، والتي قد تحقق ثورة في زراعة الأعضاء أو الزرع الاصطناعي.
