ما هو النانو ؟

في البداية ، قد يكون من الصعب فهم المقياس النانوي لأنه أصغر بكثير من تجربتنا اليومية. على الرغم من أننا ندرك بشكل حدسي أن عشرة سنتات أصغر من كرة السلة ، وحتى أن خلايا الدم الحمراء (التي يمكن ملاحظتها في المجهر الضوئي) أصغر من الرخام ، فليس لدينا خبرة في الكائنات التي يبلغ عددها المليارات (10 ^-9 ) من متر (1 نانومتر أو نانومتر) في الطول. متى كانت آخر مرة وضعت فيها يديك حول شريطة من الحمض النووي (2.5 نانومتر) أو قياس قطر فيروس الانفلونزا (100 نانومتر)؟ فيما يلي بعض المقارنات للمساعدة في فهم مدى صغر حجم النانومتر:

• يبلغ متوسط ​​شعر الإنسان حوالي 60،000 – 100000 نانومتر
• ينمو ظفرك نانومتر كل ثانية
• تبلغ سماكة الورقة حوالي 100000 نانومتر
• في بوصة واحدة هناك 25400000 نانومتر

لاستكشاف حجم المقياس النانوي بالنسبة إلى المقاييس الأخرى ، توجد بعض المواقع التفاعلية الرائعة مثل Scale of the Universe و Powers of Ten و Nanosize Me .

اقرا ايضا : مالمقصود بالنانو تكنولوجي وتعرف على انواعها

أقسام النانو

تقسم تكنولوجيا النانو إلى قسمين. 

• علم النانو – حيث يتعرف فيه الباحثون على بعض الخواص الكيميائية والفيزيائية للمواد المختلفة من خلال المقياس النانوي. المواد في 1-100 نانومتر تسمى الهياكل النانوية. إنها أصغر الأشياء التي يمكن صنعها.
• تقنية النانو – حيث يقوم الباحثون بتطوير وتطبيق المواد على هذا النطاق لتطوير منتجات أو طرق جديدة ؛ أي تحويل الهياكل النانوية إلى أدوات وتطبيقات قابلة للاستخدام.

لماذا هو مقياس النانو من هذا الاهتمام الكبير؟ لقد اكتشف العلماء أن المواد ذات الأبعاد الصغيرة يمكن أن يكون لها خصائص مختلفة بشكل كبير عن نفس المواد على نطاق أوسع. وهنا بعض الأمثلة:

• يتفاعل الذهب في المقياس النانوي بشكل مختلف مع الضوء مما ينتج عنه ألوان تختلف اختلافًا كبيرًا عن اللون الذهبي اللامع للمواد السائبة. لم يعرف صانعو الزجاج المعشقون في العصور الوسطى أنهم كانوا يعملون مع مواد ذات نانو عندما استخدموا هذه الخصائص لإنشاء روائعهم.
• الألومنيوم بالجملة هو المادة المستقرة التي نستخدمها في علب المشروبات الغازية وإطارات الدراجات وقطع غيار السيارات ، إلخ. ولكن في المقياس النانوي ، يكون متفجرًا. النحاس في مقياس النانو شفاف. توفر لنا هذه الخصائص الفريدة إمكانيات لا نهاية لها للأجهزة والهياكل والمواد المحسنة إذا تمكنا من فهم هذه الاختلافات ، وتعلم كيفية التحكم في تجميع الهياكل الصغيرة.

هناك العديد من وجهات النظر المختلفة حول ما يتم تضمينه بدقة في تقنية النانو. بشكل عام ، ومع ذلك ، يتفق معظمهم على أن ثلاثة أشياء مهمة

مهم

1. يجب أن يكون حجم المواد صغيرًا ، مقيسًا بمائة نانومتر أو أقل ، في بعد واحد.
2. يجب أن تمتلك المواد أو المنتجات المصنوعة منها خصائص فريدة نظرًا لصغر حجمها.
3. يجب أن يكون العلماء والمهندسون قادرين على التحكم في التركيب والتكوين ومعالجتهما على مقياس النانومتر من أجل التحكم في الخواص.

البنى التحتية النانوية – الكائنات ذات ميزات مقياس النانومتر – ليست جديدة ولا هي أول من صنعها الإنسان. تحتوي الطبيعة على العديد من الأمثلة على البنى النانوية مثل أوراق الكارهة للماء ، وأجنحة الفراشة المتقزقة ، وأقدام أبو بريص. من خلال التقليد الحيوي ، يقوم العلماء والمهندسون بإنشاء منتجات جديدة باستخدام هذه الميزات المستوحاة من النانو. وبالمثل ، هناك العديد من المواد النانوية الطبيعية مثل المحفزات والمواد المسامية وبعض المعادن وجزيئات السخام ، على سبيل المثال ، التي لها خصائص فريدة خاصة بسبب ميزات المقياس النانوي. الجديد في تقنية النانو هو أننا نفهم الآن بعض هذه الهياكل والخصائص ونتحكم فيها لصنع مواد وأجهزة جديدة. لقد دخلنا عصر المواد والأجهزة النانوية المهندسة مع العديد من المنتجات التجارية المتاحة بالفعل.

اقرا ايضا : القمر الصناعي وأنواع الأقمار الصناعية وظهور أقمار الاتصالات

تطور النانو

تطورت إحدى مجالات تكنولوجيا النانو لأكثر من 40 عامًا وهي مصدر ثورة الإلكترونيات الدقيقة العظيمة! – تقنيات الطباعة الحجرية الدقيقة والنانوية والحفر.

غالبا ما يوصف هذا بأنه تلفيق من أعلى إلى أسفل.

هنا ، يتم إجراء ميزات صغيرة من خلال البدء بمواد أكبر ونقش ونحت لأسفل لجعل بنية النانو في أنماط دقيقة. يمكن تصنيع الهياكل المعقدة بما في ذلك المعالجات الدقيقة التي تحتوي على مئات الملايين من الهياكل النانوية المحددة بدقة. من بين جميع أشكال تكنولوجيا النانو ، هذا هو الأفضل. قد تكلف آلات الإنتاج الخاصة بهذه التقنيات ملايين الدولارات ويمكن أن يكلف مصنع المعالجات الدقيقة الكامل أكثر من مليار دولار. في السنوات الأخيرة ، أتاحت تقنيات المعالجة النانوية من أعلى إلى أسفل العديد من التطبيقات غير الإلكترونية ، بما في ذلك الأجهزة الميكانيكية والميكروبية والميكروفلويديك.

تنتج منطقة التصنيع النانوي الأخرى المختلفة اختلافًا جوهريًا عن البدء بالمقياس الذري وبناء المواد والهياكل ، ذرة بعد ذرة.

هو في الأساس الهندسة الجزيئية – وغالبا ما تسمى تكنولوجيا النانو الجزيئية أو الكيميائية.

هنا ، يتم استخدام قوى الطبيعة لتجميع الهياكل النانوية من أسفل إلى أعلى وتسمى التجميع الذاتي .

هناك العديد من التطبيقات المثيرة التي تجمع بين معالجة من أسفل إلى أعلى ومن أعلى إلى أسفل !لإنشاء ترانزستورات جزيء واحد على سبيل المثال لها خيوط (عيانية) كبيرة ! بواسطة جزيء من أعلى إلى أسفل وجزيء واحد مركب من أسفل إلى أعلى.

اقرا ايضا : تعرف على أنواع الخوارزميات في البرمجة وخطوات كتابتها

نانوتكنولوجي

تجمع تقنية النانو بين الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والهندسة والكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية وعلوم الأرض والبيئة وعلوم المواد.

إنه مجال متعدد التخصصات بمعنى أنه ينطوي على أفكار متكاملة من العديد من التخصصات التقليدية.

بدأت بعض الجامعات في إصدار شهادات في تكنولوجيا النانو.

يرى آخرون أنه جزء من المجالات الأكاديمية الحالية.

وفي كلتا الحالتين ، هناك العديد من الخيارات الوظيفية المفتوحة للعلماء ! والمهندسين والفنيين المدربين ولا يزال الطلب على هؤلاء العمال المهرة في ازدياد.

اقرا ايضا : المصرف الالكتروني