تكنولوجيا النانو هي تقنية حديثة تعمل على إنتاج مواد عن طريق تجمعيها على مستوى ذري صغير للغاية، ونقدم في هذا المقال بعض المعلومات عن تكنولوجيا النانو.
ما هي تكنولوجيا النانو ؟
فور سماع كلمة النانو يبدأ الجميع في التفكير بالأشياء متناهية الصغر، التي لا تُرى سوى عن طريق الأجهزة الحديثة والمتطورة، حيث أن النانو في وحدات القياس، يعادل جزء من المليون من المتر، ويطلق عليه في هذه الحالة النانومتر، ويعتبر هذا البعد صغيرًا للغاية، ويكاد أن يكون بعدا للخلايا الحية والبكتيريا.
ولا يقتصر النانو على قياس الخلايا الحية والكائنات الدقيقة فقط، إلا أنه مع التطور التكنولوجي الهائل الذي شهدناه خلال السنوات الماضية، تم تطوير تقنية جديدة عُرفت باسم تكنولوجيا النانو التي تعتمد على إنتاج المواد عبر تجميعها على مستوى ذري صغير.
وتتكون كل مادة في تكنولوجيا النانو من العديد من الجزئيات والذرات، وعندما يتم تبديل ذرة أي مادة مقابل ذرة أي مادة أخرى، سيتسبب ذلك في إنتاج مادة جديدة تختلف بشكل كلي عن المادة السابقة، وستكون ذات خصائص كيميائية وفيزيائية جديدة، وتعد هذه التقنية هامة للغاية، من أجل تطوير كافة المواد والاستفادة منها.
وتعتبر تقنية النانو مثل غيرها من التقنيات الأخرى التي تقابلها العديد من العقبات، حيث واجه العلماء عدد من الصعوبات في السيطرة على الجزئيات والذرات التي تنتج عن تفكيك المواد المتكونة منها، حيث أن العمليات الخاصة بالمستوى الذي في حاجة إلى أجهزة دقيقة جدًا.
وتواجه عمليات القياس على المستوى الذري صعوبات كبيرة للغاية، كما يواجه مقدار التحكم بها عقبات كبيرة جدًا، وهناك العديد من الآثار الجانبية لهذه الظاهرة، ولا يمكن توقع مدى أثرها سواء على البيئة أو الإنسان.
وتم انتشار تقنية أو تكنولوجيا النانو في الصناعات التكنولوجية الحديثة، إذ أن البطاقات والرقاقات التي توجد في أجهزة الحاسوب تكون رقيقة للغاية، ويعتبر من أبرز استخدامات هذه التكنولوجيا، هو العمل على تطوير الشرائح الإلكترونية التي تحتوي على المواد الإلكترونية الصغيرة للغاية، خاصًة عقب اختراع إلكترونيات السيليكون والترانسيستر.
وأسهمت الشرائح الإلكترونية في تطوير صناعة الأجهزة الحاسوبية وأجهزة الاتصال وكافة الأجهزة الإلكترونية بشكل كبير للغاية، وتم استخدام تكنولوجيا النانو أيضًا في اختراع سُمك الكابلات والمكثفات، حيث أن وزنها في السابق كان يقدر بالكيلوجرام، وبات الآن لا يتجاوز أجزاء صغيرة من الميللي جرام، الأمر الذي أدى إلى مضاعفة قدرتها على نقل المعلومات، ما ساهم في إكساب أجهزة الحاسب لسرعة أكبر خلال تنفيذ العمليات.
كما تم استخدام تكنولوجيا النانو في كل من الهندسة، الطب والكيمياء، والعديد من المجالات الأخرى، ولكن هذا الأمر لا يرضي آمال وطموح العلماء، حيث أنهم يرغبون في استخدام هذه التقنية؛ من أجل القيام باختراعات خيالية لا يمكن تصورها، مثل؛ عمل سفينة صغيرة للإبحار داخل جسم الإنسان، ما سيؤدي إلى القيام بعمليات جراحية دون تدخل جراحي، أو صناعة طائرة بنفس حجم البعوضة، أو صناعة الأقمشة التي لا تقوم بتسريب المياه.
تطبيقات تكنولوجيا النانو
• الطاقة النانوية
تستخدم تكنولوجيا النانو في مجالات عديدة في مجال الطاقة، ومنها؛ التحويل، التخزين وتحسين التصنيع، حيث يوجد مصباح ثنائي المصدر للضوء، الأمر الذي يؤدي إلى ترشيد استخدام الطاقة الكهربائية بمجال الإضاءة، كما أن هذه التقنية تساهم في زيادة نشاط عملية تحول الضوء الحراري عن طريق استخدام الهياكل النووية التي توجد في الحزم ذات الثقوب والفجوات.
وتلعب تكنولوجيا النانو دورًا كبيرًا في زيادة فعالية وكفاءة محرك الاختراق الداخلي عن طريق تطوير عدد من المواد النووية الجزئية التي يتم نثرها على السطح، الأمر الذي يساهم في تحوله إلى مصدر للطاقة الشمسية. وتعد الطاقة النانوية صديقة للبيئة، حيث أنها تلعب دورًا فعالًا وكبيرًا في تقليل التلوث الناتج عن محرك الاحتراق، ويكون ذلك عن طريق مرشحات المسام النانوية، التي تعمل على تنظيف وتنقية العوادم من خلال جزيئات نبيلة نانوية ومحولات محفزة.
• الطب النانوي
تساهم تكنولوجيا النانو في علاج أمراض السرطان، وذلك عن طريق استخدام الجسيمات النانوية خلال عملية التصوير عبر الرنين المغناطيسي، ويتم من خلالها تحديد المكان الذي يوجد به ورم سرطاني بشكل دقيق للغاية. كما يتم استعمال هذه التقنية في تصنيع الأدوية والعقاقير عن طريق استخدام مسحوق النانو، وهو مركب نانومتري الذي لا يتجاوز قطره 100 نانوميتر، بالإضافة إلى إمكانية توصيل الأدوية والعقاقير من خلال الأنابيب النانومترية.
• الأغذية النانوية
أصبحت عملية تصنيع وإنتاج الأطعمة تعتمد بشكل كبير على تكنولوجيا النانو، وذلك من خلال مشروع تقنية النانو الناشئة PIN، الذي يضم ثلاثة أنواع من الأطعمة، فمثلًا؛ يضم زيت الكانولا قطرات نانوية، تتكون من كل من فيتامينات، معادن، بالإضافة إلى مواد كيميائية نباتية، بجانب الشاي النانوتي، وشوكولاتة الحمية، التي تضم عدد من الكتل النانوية، الأمر الذي يساعد على تحسين المذاق.
• بصريات النانو
تم إنتاج نظارات شمسية، تم تصميمها عن طريق استخدام طلاءات سطحية، تعمل على مكافحة الخدش، بواسطة استعمال مكونات نانوية، بالإضافة إلى بصريات النانو، التي تعمل على زيادة دقة العملية التي تقوم بتصحيح بؤبؤ العين، وتستخدم هذه التقنية في مجال صناعة قرنيات العين.
تطبيقات تكنولوجيا النانو في مجال معالجة المياه
يتم استخدام تقنية النانو في عملية تصنيع المواد النانوية، التي تعمل على معالجة المياه الجوفية، والمياه السطحية، بالإضافة إلى مياه الصرف الصحي، كما تساهم هذه التقنية في التخلص من أي ملوثات.
• الأدوات المنزلية
أصبح الآن هناك العديد من أصناف السيراميك والزجاج، التي تحتوي على جزيئات نانوية، ما يؤدي إلى زيادة نعومتها، وتجعلها تكافح الحرارة بشكل أكثر، بالإضافة إلى أنها تسهل من عملية التنظيف.
• الزراعة النانوية
تعمل هذه التقنية على تحسين عملية إنتاج الأطعمة بدايًة من التصنيع، مرورًا بتعبئة المنتجات، ووصولًا إلى معالجة النفايات، كما أنها تعمل على تخفيض الكفاءة الإنتاجية الخاصة بالأراضي المزروعة.
التعليقات المنشورة لا تعبر عن رأي "الشمس" وانما تعبر عن رأي اصحابها.