كل يوم نقترب من أمر لا مفر منهالثورة التي أحدثتها تكنولوجيا النانو. نصنع أجهزة جديدة ، ونحصل على مواد فريدة لم نفكر فيها من قبل. جعل استخدام تقنية النانو في الحياة اليومية من الممكن تغيير شكل الأشياء المألوفة لدينا. نتيجة لذلك ، حصلنا على خصائص مختلفة تمامًا ولكنها مفيدة للمادة. يصبح الواقع من حولنا أقل خطورة وأكثر ملاءمة لحياة مريحة. مثال توضيحي: تقليل الأبعاد المعتادة للأجهزة الكهربائية المستخدمة إلى حجم الجسيمات النانوية غير المرئية للعين البشرية. أصبحت أجهزة الكمبيوتر أصغر حجمًا ولكنها أصبحت أكثر كفاءة. لقد غيرت تقنية النانو في الحياة اليومية وفي الصناعة كل شيء من حولنا بشكل كبير.
هل من الممكن إنشاء مثل هذا الشكل الاصطناعيذكاء يمكن أن يلبي أي من احتياجاتنا؟ الجواب يكمن في الاستخدام الرشيد لآخر التطورات. تقنية النانو هي الطريق إلى المستقبل لأنها تؤثر على جميع جوانب حياتنا. يوفر استخدام تقنية النانو العديد من الفرص ، ولكنه يثير أيضًا عددًا من المخاوف.
نافذة على عالم النانو
يسمح لك المجهر الإلكتروني بالنظرعالم مصغر. من الصعب جدًا ملاحظة تقنية النانو على الفور في الحياة اليومية بدون معدات خاصة ، نظرًا لأنها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن تمييزها بالعين المجردة. على هذا المقياس تظهر المواد أكثر الخصائص غرابة وغير المتوقعة. يعد استخدام هذه الخصائص بثورة تكنولوجية فريدة من نوعها. إنها توفر إمكانيات جديدة جذريًا ، مثل التحكم في جسم الإنسان والبيئة.
تاريخ ظهور تقنية النانو
بدأ كل شيء في الثمانينيات من القرن العشرين بـاختراع أداة تسمى مجهر المسح النفقي (STM). أمضى الأستاذ في جامعة كاليفورنيا جيمس جيمزوسكي حياته المهنية بأكملها في عالم النانو. إنه من أوائل الأشخاص في العالم الذين تمكنوا من دراسة المادة على مستوى الكميات الصغيرة بشكل لا يصدق ، أجزاء من المليون من المليمتر. تتيح لك هذه المجاهر دراسة السطح بنفس طريقة قراءة المكفوفين بطريقة برايل. عندها لم يكن أحد يتوقع مدى فائدة تكنولوجيا النانو في الحياة اليومية والصناعة.
مبدأ العمل مع الجسيمات النانوية
يستخدم مجهر المسح مسبارًاوهي إبرة بسمك ذرة واحدة. عندما تقترب فقط من بضعة نانومترات للعينة ، يتم تبادل الإلكترونات مع أقرب جسيم نانوي. هذه الظاهرة تسمى تأثير النفق. يسجل نظام التحكم التغيير في تيار النفق ، والآن ، بناءً على هذه المعلومات ، يتم إجراء بناء أكثر دقة لتضاريس سطح العينة قيد الدراسة. يحول البرنامج البيانات التي تم الحصول عليها إلى صورة تمنح العلماء مفتاحًا لعالم جديد باستخدام تقنية النانو في الحياة اليومية والصناعات الأخرى.
وفقًا لجيمس Dzhimzewski ، شكرًا لـفي المجهر الإلكتروني الماسح ، كان العلماء أول من حصل على صور للذرات والجزيئات وكانوا قادرين على دراسة شكلها. أصبحت هذه ثورة حقيقية في العلم ، لأن العلماء بدأوا ينظرون إلى أشياء كثيرة بطريقة مختلفة تمامًا ، مع الانتباه إلى خصائص الذرات الفردية ، وليس الملايين والمليارات من الجسيمات ، كما كان في الماضي.
الاكتشافات الأولى
أدى استخدام التقنيات الجديدة إلىاكتشاف مذهل. عندما اقترب الجهاز من الذرة على مسافة 1 نانومتر ، نشأت رابطة بينها وبين الذرة. جعلت هذه الميزة من الممكن إيجاد طريقة لتحريك الجسيمات الدقيقة الفردية. بفضل هذا الاكتشاف ، أصبح من الممكن استخدام تقنية النانو لحياة مريحة.
كما أوضح جيمس Dzhimzewski ، الأستاذمكن مجهر المسح النفقي بجامعة كاليفورنيا من لمس الجزيئات والذرات عمليًا. لأول مرة ، تمكن العلماء من معالجة الذرات على سطح المادة وإنشاء هياكل لم يكن من الممكن تخيلها من قبل.
هذا الاكتشاف الجديد (القدرة على مراقبة ومعالجة أصغر الجسيمات التي تتكون منها المادة) جعل من الممكن استخدام تقنية النانو في جميع الصناعات ، دون استثناء.
تطوير تكنولوجيا النانو
يعتقد الفيزيائي والفيلسوف Etin Wedge أن إمكانية حدوث اختراق تكنولوجي بسبب تكنولوجيا النانو أمر حقيقي تمامًا ، ولكن في كثير من النواحي يعتمد هذا على حماس العالم.
كان هذا البيان هو الدافع للبدايةالعديد من الدراسات التي جعلت من الممكن تنفيذ مجالات متقدمة من العلوم والتكنولوجيا مثل الإلكترونيات الدقيقة والمعلوماتية وأبحاث الطاقة النووية وعلم الأحياء الدقيقة وتكنولوجيا الليزر والطب وغير ذلك الكثير.
تقنية النانو: أمثلة
في الحياة اليومية ، هناك الكثير من المواد غير المحسوسة ، ولكنها مهمة للغاية ، والتي لا نشك حتى في وجودها! لنلقِ نظرة على أكثر الأمثلة إثارة للدهشة:
- الهواتف الحديثة. بفضل استخدام تكنولوجيا النانو ،القدرة على تزويد الهواتف الذكية وأجهزة iPhone وغيرها من الأجهزة بأجهزة استشعار خاصة تعمل كحماية. حتى مع الزجاج المكسور ، لا تتوقف الرقائق الدقيقة عن العمل.
- معجون الأسنان. في السابق ، لم يفكر أحد في السببمنظف أسنان مختلف. كل هذا بسبب وجود بعض الجسيمات النانوية. على سبيل المثال ، يساعد هيدروكسيباتيت الكالسيوم ، وهو غير مرئي للعين المجردة ، على إصلاح المينا التالفة وحماية الأسنان من تسوس الأسنان.
- جص لاصق. توجد تقنية النانو في الحياة اليومية أكثر من غيرهاعناصر غير متوقعة. على سبيل المثال ، جص لاصق عادي. يحتوي على طبقة نانوية فضية تعزز الشفاء السريع ولها خصائص مضادة للبكتيريا.
- دهان السيارات. دهانات السيارات الحديثة بفضلالجسيمات النانوية قادرة على تغطية الخدوش السطحية والتجاويف الأخرى المتكونة على الجسم. تحتوي على كرات مجهرية توفر هذا التأثير.
