النانوتكنولوجي..!!تكنولوجيا النانو...اسرار.النانوتكنولوجي-Nanotechnology

**اسرارتكنولوجيا النانو....النانوتكنولوجي-Nanotechnology

النانوNanotechnology

**النانو ( Nano) هو عبارة عن بادئة (جزء نبدأ به الكلمة) مشتقة من الكلمة الإغريقية "nanos" والتي تعني قزم، ويستخدم النانو للتعبير عن جزء من مليار من الشيء؛ فمثلاً نقول نانومتر، أو نانو ثانية، وهذا يدل على جزء من مليار جزء من المتر، وجزء من مليار جزء من الثانية. ويمكن كتابة النانو بالأرقام على أنه 10^-9

• تقنية النانو

*تقنية النانو :من التقنيات التابعة لعلم المواد، وتتصل هذه التقنيات مع العلوم التالية: الفيزياء، الهندسة الكيميائية، الهندسة الحيوية، والهندسة الميكانيكية، وهو علم متخصص ببحث المواد وإنتاجها في العالم النانوي الصغير جدًا.
بعد صناعة الميكروسكوبات وتطويرها في عام 1930م، ظهرت العديد من القدرات التي استطاع العلم إضافتها إلى التقنية عن طريق صناعة الأجهزة الأقل حجمًا والأكثر قوة وكفاءة من الأحجام الأكبر، فتمكن المهندسون في بداية الأمر من صناعة قطع ولوحات إلكترونية تتعامل بوحدات الملي متر والتي يعبّر عنها من المتر ب   10^{-3 .}

ولكن زادت الحاجة إلى لوحات وقطع إلكترونية أكثر تخصصًا ومصداقية، فكان ما تلا ذلك هو الميكرو، والذي يعبّر عنه بـ 10^-6، والذي كان يعتبر نقلة نوعية في عالم صناعة التقنية، فاستطاع العالم من طريقه إنتاج الهواتف الذكية والحواسيب الصغيرة ووحدات التخزين ذات الحجم الصغير، لكن لم يتوقف طمع العلم لهذا الحد بل فكّر في تجاوز ذلك مراحل متعددة فبدأ العمل على التقنية الأصغر والأكثر رسوخًا ودقة، وهي تقنية النانو الذي يعبر عنه من المتر بـ 10^{-9  .}

• الحجم النانوي الحرج

(هوالحجم الذي تظهرعنده الخواص الجديدةوالفريدةللمادة, يقع بين 1-----100نانومتر)

*إنّ شعرة الإنسان تبلغ 50 ميكرو متر أي 50*10^6 أي أنّ الشعر 

الواحدة تمتلك في سماكتها 50 ألف نانو متر، وأصغر طول يمكن 

للإنسان رؤيته بالعين المجردة هو 10 آلاف نانو متر، والنانو متر 

الواحد هو عبارة عن اصطفاف 10 ذرات هيدروجين بجوار بعضها 

البعض، وممّا يميز المواد النانونية أنّها لا تتبع الحجم في موصليتها 

للكهرباء أو الحرارة، ....فعند توصيل الكهرباء في موصل نانوني فإنّه لا يتبع لقانون أوم الشهير في 

المقاومة الكهربية للأجسام الذي تربط معادلته بين التيار والجهد والمقاومة، ففي الموصلات النانونية 

يعتمد التوصيل الكهربائي على التدفق الإلكتروني فقط كالتدفق النهري كمثال، وبالتالي فإنّ الإلكترون 

يحتاج إلى المرور بعملية تدفقية داخل الموصل كما لو أنني أصف بعض الكرات خلف بعضها البعض في 

طريق، ويبدأ كل واحدة من الكرات بالتدفق والخروج من الطرف الآخر واحدة تلو الأخرى؛ وهذا يحدث 

بسبب صغر سماكة الموصل التي لا تسمح بوجود أكثر من الكترون فوق بعضهما البعض وبالتالي عدم 

وجود المجال الذي سيولد قانون أوم والمقاومة الكهربائية.

• تكنولوجيا النانو

تكنولوجيا النانو ( Nanotechnology) هو العلم الذي يدرس 

تطبيقات الأشياء الصغيرة جداً، والتي تكون أبعادها تتراوح بين 1 

إلى 100 نانو متر والتي يُمكن أن تُستخدم في مجالات مختلفة 

وواسعة من العلوم والهندسة. بدأت فكرة تكنولوجيا النانو مع العالم 

الفيزيائي ريتشارد فاينمان سنة 1959م، وتطور هذا العلم مع 

تطورقدرتنا على دراسة الذرات والجزيئات.

• النانومتر

النانومتر هو عبارة عن وحدة قياس طول، ويُعتبر جزءاً من وحدة قياس الطول الرئيسية في النظام 

العالمي للوحدات وهي المتر، والنانومتر الواحد يساوي 1 ×10-9 متر، وتقوم تكنولوجيا النانو على 

أجهزة صغيرة جداً تقاس أبعادها بالنانومتر. ولتوضيح ما هو النانومتر أكثر وإعطائه انطباعاً محسوساً 

أكثر فإنه من الممكن مقارنة النانومتر بقطر شعرة الإنسان، أو طول جسيم مجهري (مثل الفايروسات 

أوالبكتيريا أوكريات الدم الحمراء). يبلغ قطر شعرة الإنسان حوالي 75 ميكرون 

(الميكرون أو الميكرو متر) وهو وحدة قياس طول أيضاً وهي تساوي جزء من مليون جزء من المتر، 

أي إن 1 ميكرون = 10-6 متر، وهو ما يكافئ 75,000 نانومتر (خمسة وسبعون ألف نانومتر)، ومما 

سبق يتضح أن النانومتر هو وحدة قياس للأطوال والمسافات الصغير والقصيرة جداً جداً. وكمثال آخر 

لتوضيح كم النانومتر صغير فإنه من المعروف أن طول فيروس الإيبولا ( Ebola) يبلغ 1,500 

نانومتر، بينما يبلغ عرضه 50 نانومتر.

1. التحويل بين نانومتر ومتر

يمكن التحويل من نانومتر إلى متر عن طريق ضرب النانومترات التي لدينا ب 10-9. بينما يتم التحويل من متر إلى نانومترعبر ضرب المترات التي لدينا ب 10^-9.
مثال (1): إذا علمت أن الطول الموجي للون الأصفر هو 580 نانومتر فكم هو طوله الموجي بالمترات؟
الحل: لحل هذه المسألة يجب التحويل من نانومتر إلى متر، ويتم هذا كما يأتي:
1 نانومتر ← 1 × 10^-9 متر
580 نانومتر ← س متر
بالضرب التبادلي
س = 580 × 10^-9 متر
مثال (2): لو أراد طالبٌ ما معرفة طوله بالنانومتر فإنه يلزم تحويل طوله من متر إلى نانومتر، فلو كان طول هذا الطالب هو 1.5 متراً، كم يبلغ طوله بالنانومتر؟
الحل: يمكن حل هذا المثال بالطريقة نفسها في المثال السابق ولكن مع مراعاة ان المجهول هذه المرة هو الطول بالنانومتر وليس الطول بالمتر، حيث أن:
1 نانومتر ← 1 × 10^-9 متر
س نانومتر ← 1.5 متر
بالضرب التبادلي
س × 10^-9 = 1.5
إذاً، س = 1.5 ÷ 10^-9
س = 1.5 × 10⁹ نانومتر.
**علم النانو كيمياء فيعمل ضمن نطاق المواد ذات الحجم المتناهي في الصغر، والذي يصل لمستوى حجم الذرة.

• تطبيقات استخدام وحدة النانومتر

بدأ العلماء باستخدام وحدة النانومتر في بداية التسعينات، في العديد من المجالات، التي تعود بالنفع على البشرية، مثل مجال الطب، والصناعة الدوائية، والزراعة، وتنقية المياه، والبيئة، وصناعة مستحضرات التجميل، والأجهزة الإلكترونية وغيرها، فعلى سبيل المثال، في مجال الطب، تمّ تحضير كبسولة متناهية الصغر في الحجم، وإدخالها في الجسم، لفتح الشرايين في حالة الجلطات، أو لمعالجة الخلايا أو الأعضاء التالفة في الجسم، وغسيل الكلى، وتفتيت الحصوات، وتجبير الكسور بسرعة، وزراعة الأعضاء، كما يطمح الأطباء بتطوير هذه التقنية، واستخدامها لاستهداف الخلايا السرطانية في الجسم بشكل محدد، أمّا في مجال الصناعة، فتستخدم في صناعة الزجاج الطارد للغبار، كما يتم التسويق لصناعة الملابس بتقنية النانو، لتجنّب تشكّل البقع المختلفة

• تقنية النانو في الكيمياء

أسهمت ثورة النانو في علم الكيمياء في خلق بيئة للعمل المشترك بين الكيميائيين وغيرهم من 

المختصين في حقول الفيزياء، والأحياء، والهندسة، حتى وصلت للتعاون مع علماء المادة، والصناعة، 

وحتى يتمكّن العلماء والمتخصّصون في كلّ صنف من العلوم من النهوض بعلومهم وبسرعة فإنّه من 

الضروري أن يتفهّموا متطلبات علوم غيرهم لكي يصلوا إلى آلية تعاون بكفاءة فيما بينهم، وأصبح 

مختصو النانو كيمياء يعملون هذه الأيام في الكيمياء العضوية الطبية، وكيمياء البوليمرات، وتركيب 

المنتجات، ومجالات أخرى، فهم يستندون إلى مجموعة خيارات واسعة النطاق لتحضير وابتكار قطع 

متناهية الصغر ذات خصائص إلكترونية، ومغناطيسية، وضوئية وكيميائية، وتكون منظومتها 

الميكانيكية قابلة للتفسير ضمن الحيّز المتناهي في الصغر؛ أي حيز النانو.

• مواد النانو /عبارة عن مواد كيميائية متناهية في الصغر تستخدم بجودة عالية في العديد من التطبيقات الصناعية كالاتصالات والإلكترونيات والمجالات الطبية لاحتوائها على العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية، ويتم تحضيرها بعدة طرق تشترك جميعها باعتمادها على المقياس الذري أي ذرة اتجاه ذرةً أخرى للحصول على نتائج مرغوبة، وكلما اختلف مقياس الحجم لكتلة المادة اختلفت الفعالية الكيميائية بمعنى كلما صغر المقياس زادت الفعالية الكيميائية للمادة.

* تحضير المواد النانوية

• الطرق الفيزيائية

يتم تحضيرها ابتداءً من الحالة البخارية للمادة بتسخين المادة أو بقذفها بحزمة من الإلكترونات أو حلها حرارياً باستخدام أشعة الليزر، ثمّ يتم تبريد البخار من خلال صدمه بغاز محايد ليصبح أكثر إشباعاً وبعد ذلك يتم وضعه على سطح بارد بسرعة لتجنب حدوث بناء بلوري، ثمّ يتم تحضير مواد النانو باستخدام الموجات أو باستخدام الليزر أو عن طريق PVD أو Epitaxie.

• الطرق الكيميائية

التفاعلات في الحالة البخارية: يدخل بخار المادة المراد تحضيرها في مفاعل CVD، ثمّ تمتزج جزيئات 

المادة على سطح أساس بدرجة حرارة معينة وتتفاعل مع غازات أخرى لتكوين شريط صلب على سطح 

الأساس، وتستخدم هذه الطريقة لتحضير مواد النانو مثل كميمات أشباه النوافل.

التفاعلات في وسط سائل: يعتبر الماء أو السوائل العضوية الأكثر استخداماً، ويتم تحضير مواد النانو 

من خلال تغيير شروط التوازن الكيميائي فيزيائي من خلال تفاعلات الترسيب الكيميائي المزدوج أو 

التحليل بالماء للحصول على جزيئات كروية يمكن التحكم بأبعادها، أو من خلال استخدام ........

تقنيات sol gel باستخدام محاليل غروية على درجات حرارة منخفضة.

• تاريخ علم النانو تكنولوجي

*يدعي البعض!!!أن علم النانو تكنولوجي موجود منذ القدم (ق.م)، وتم التوصل لهذه الحقيقة من  الآثارالقديمة، وكان الأساس الذي بني عليه..!!! لفكرة تحوير بنية المادة الأصلية مستعيناً بالحرارة العالية لخلق مادة جديدة فريدة في خصائصها....وخلال القرون ما بين التاسع حتى القرن السابع عشر كان استخدام السيراميك في الحضارة الإسلامية من الأمثلة على استخدام تقنية النانو.

                              **أهمية تقنية النانو

• مجال الأجهزة الالكترونية

تعتبر هذه التقنية هي أهم تطور تقني في القرن العشرين حيث ساهم في صناعة واختراع إلكترونيات السيليكون أو الترانزستور والمعامل الإلكتروني، وظهرت ما تسمى بالشرائح الصغيرة التي أدّت إلى ثورة تقنية في جميع المجالات: كالاتصالات، والحاسوب، والطب فاختراع الشرائح الصغيرة بعد عام 1950م أدّى كأبسط تطبيق ومساعدة للتقنية في العالم الحديث أنّها أوجدت التلفاز الملون الذي لم يكن يعهد قبله إلّا تلفزيون الأبيض والأسود عالي الثمن جدًا، ممّا سهّل حصول الجميع على تلفاز ملون خاص به وبعائلته.

• مجال الطب

في عالم الطب قدّمت تقنية النانو عملًا مدهشًا وبراقًا في إضافات مدهشة على ذلك العالم، فقام العلماء في الآونة الأخيرة بصناعة الروبوتات الصغيرة جدًا المجهرية وفقًا لتقنية النانو التي تستطيع الحركة في الشرايين الدموية وداخل الجسم، ممّا سيسمح لاحقًا لعلاج الجلطات الدموية عن طريق أسطول كامل من الروبوتات التي يتم حقنها للمنطقة المريضة أو ابتلاعها للعلاج الفوري للمريض عن طريقها.
تستعمل تقنية النانو تكنولوجي في مجالات متعددة في مجال الطاقة، ومنها: التحويل، والتخزين، وتحسين التصنيع، فيوجد المصباح الثنائي المصدر للضوء، والذي يساهم في ترشيد استخدام الطاقة الكهربائية في مجال الإضاءة، إضافة لذلك فهي تساهم في زيادة نشاط عملية تحول الضوء الحراري بوساطة استعمال الهياكل النووية المتواجدة في الحزم ذات الثقوب والفجوات، والجدير ذكره أنّ هذه التقنية تلعب دوراً كبيراً في تحسين كفاءة وفعالية محرك الاحتراق الداخلي من خلال تطوير بعض المواد النووية الجزئية التي يتم نثرها على السطح، مما يؤدي إلى تحوله لمصدر للطاقة الشمسية، عدا عن أن الطاقة النانوية تعتبر صديقة للبيئة، إذ أنها تلعب دوراً كبيراً في تقليل التلوث المنبعث من محرك الاحتراق، ويكون ذلك بوساطة مرشحات مسام نانوية تساهم في تنظيف وتنقية العوادم عن طريق جزيئات نبيلة نانوية ومحولات محفزة.

• تطبيقات النانو في مجال معالجة المياه

*تستخدم هذه التقنية في عملية تصنيع المواد النانوية، والتي تساهم في معالجة المياه السطحية، والمياه الجوفية، ومياه الصرف الصحي، فلديها قدرة كبيرة على التخلص من جميع الملوثات.

• الزراعة النانوية

تساهم هذه التقنية في تحسين عملية إنتاج الغذاء والأطعمة بدءاً من عملية التصنيع، ووصولاً إلى تعبئة المنتجات ومعالجة النفايات، هذا عدا عن دورها الكبير في خفض الكفاءة الإنتاجية للأراضي المزروعة.

• الطب النانوي

حيث تساهم هذه التقنية في علاج الأمراض السرطانية، وذلك من خلال استعمال الجسيمات النانوية في عملية التصوير بوساطة الرنين المغناطيسي، حيث يتم بواسطتها تحديد مكان الورم السرطاني بشكل دقيق، إضافة لذلك تستخدم هذه التقنية في تصنيع العقاقير والأدوية باستعمال مسحوق النانو، والذي هو مركب نانومتري لا يتجاوز قطره 100 نانوميتر، عدا عن تقنية توصيل العقاقير والأدوية بوساطة الأنابيب النانومترية.

• الأغذية النانوية

*** إنتاج وتصنيع الأطعمة تعتمد على هذه التقنية، وذلك عن طريق مشروع تقينة النانو الناشئة PIN، والذي يضم ثلاثة أصناف من الأطعمة، فعلى سبيل المثال يحتوي زيت الكانولا على قطرات نانوية مكونة من معادن، وفيتامينات، ومواد كيميائية نباتية، إضافة إلى الشاي النانوتي، وشوكولاتة الحمية، والتي تحتوي على العديدمن الكتل النانوية تساهم في تحسين المذاق.

• بصريات النانو

تم إنتاج نظارات شمسية صممت باستخدام طلاءات سطحية مكافحة للخدش باستخدام مكوّنات نانوية، هذا عدا عن أن بصريات النانو تساهم في زيادة دقة عملية تصحيح بؤبؤ العين، كما تستعمل في مجال صناعة قرنيات العيون.

• الأدوات المنزلية

بات هناك أصنافاً متعددة من الزجاج والسيراميك، والتي تحتوي على العديد من الجزيئات النانوية التي تساهم في زيادة نعومتها، كما تجعلها أكثر مكافحةً للحرارة، وأسهل في عملية التنظيف.

1)قطر حبة الرمل يبلغ حوالى10⁶ nm

2)قطر جزىء الماء يساوي 0.3 nm تقريباً       

3)قطر الذرة الواحدة ح بين 0.1 -0.3 nm                                    

**الخواص المعتمدة على الحجم .

الفريد في مقياس النانو NanO scale  هو أن خواص المادة في هذا البعد كاللون والشفافية ، والقدرة على التوصيل الحراري والكهربي والصلابة والمرونة ونقطة الإنصهار وسرعة التفاعل الكيميائي وغيرهامن الخواص ، تتغير تماماً وتصبح المادة ذات خواص جديدة وفريدة وقد اكتشف العلماء ان هذه الخواص تتغير بإختلاف الحجم النانوي من المادة فيما يسمي بالخواص المعتمدة على الحجم .

الحجم النانوي الحرج : هو الحجم الذ تظهر فيه الخواص النانوية الفريدة للمادة ويقع بين (1-100 nm)

بعض الامثله التى تمكننا من فهم الخواص المعتمد على الحجم Size Dependent Characteristics  والذي تنفرد به المواد النانوية ،

1)نانو الذهب : من المعلوم أن الذهب أصفر اللون وله بريق ، ولكن عندما يتقلص حجم الذهب ليصبح بمقياس النانو فإنه يختلف ، وقد أكتشف العلماء أن نانو الذهب يأخذ ألوانا مختلفة حسب الحجم النانوي فقد يكون الذهب أحمر ، برتقالي ، أخضر وقد يصبح أزرق اللون ،ويرجع ذلك الى ان تفاعل الذهب في هذا البعد من المادة مع الضوء يختلف عن الحجم المرئي منها .

2)نانو النحاس : لاحظ العلماء أن صلابة جسيمات النحاس تزداد عندما تتقلص من قياس الماكروmacrO ( الوحدات الكبيرة ) إلى قياس النانو nanO وإنها تختلف باختلاف الحجم النانوي من المادة .

وكل ما ينطبق على الامثلة السابقة ينطبق عل الحجم النانوي لأي مادة ، مما يجعل المواد النانوية تظهر من الخواص الفريدة الفائقة ما لا تظهر في الحجمين الماكرو MacrO  ، والميكرو MicrO من المادة ، مما يؤدي إلى استخدامها في تطبيقات جديدة غير مألوفة .

والسبب فى الخواص الفائقة للمواد النانوية يرجع إلى العلاقة بين مساحة السطح الي الحجم .

**ملاحظات هامة

(1)في الحجم النانوي من المادة تزداد النسبة بين مساحة السطح إلى الحجم زيادة كبيرة جداً
(2)يصبح عدد ذرات المادة المعرضة للتفاعل كثيرة جداً إذا ما قورنت بعددها في الحجم الأكبر من المادة

(3) هذه النسبة بين مساحة السطح إلى الحجم تكسب الجسيمات النانوية خواص كيميائية وفيزيائية وميكانيكية جديدة وفريدة .

لاحظ  ان سرعة ذوبان مكعب السكر في الماء أقل من سرعة ذوبان نفس المكعب في نفس كمية الماء وفي نفس درجة الحرارة إذا تم تجزئته إلى حبيبات من السكر في نفس كمية الماء ، فالنسبة الكبيرة بين مساحة السطح إلى الحجم في حالة الحبيبات تزيد من سرعة الذوبان .

**كيمياء النانو  Nano chemistry

**اهميته (1)يتعامل مع التطبيقات الكيميائية للمواد النانوية

          (2)ويتضمن دراسة ووصف وتخليق المواد ذات الأبعاد النانوية

         (3)ويتعلق بالخواص الفريدة المرتبطة بتجميع الذرات والجزيئات بأبعاد نانوية

• اشكال المواد النانويه 

 المواد النانوية لهامتعددة الأشكال ، قد تكون على شكل حبيبات أو أنابيب أو أعمدة أو شرائح دقيقة أو أشكال أخري ، ويمكن تصنيف المواد النانوية وفقا لعدد الأبعاد النانوية للمادة كمال يلي :

• تصنيف المواد النانوية وفقا لعدد الأبعاد النانوية للمادة

(1)المواد النانوية أحادية الأبعاد /هي المواد ذات البعد النانوي الواحد الذي يتراوح ما بين nm ( 1 -100 )،ومن امثلتها الأغشية الرقيقة  التي تستخدم في طلاء الأسطح لحمايتها من الصدأ والتآكل ، وفي تغليف المنتجات الغذائية بهدف وقايتها من التلوث والتلف . والأسلاك النانوية NanO wires  التي تستخدم في الدوائر الالكترونية والألياف النانوية التي تستخدم في عمل مرشحات الماء .

(2)المواد النانوية ثنائية الأبعاد

وهي المواد النانوية التي تمتلك بعدين يتراوح ما بين nm ( 1-100 ) ، ومن امثلتهاأنابيب الكربون النانوية CarbOn nanOtubes أحادية ومتعددة الجدر .

**الخواص المميزة لأنابيب الكربون النانوية 

1)موصل جيد للكهرباء والحرارة

2) فدرجة توصيلها للكهرباء أعلي من النحاس

3) أما توصيلها للحرارة فهو أعلي من درجة توصيل الماس.

4)أقوي من الصلب بسبب قوي الترابط بين جزيئاتها ، وأخف منه

وبذلك فإن سلك انابيب النانو ، والذي يساوي حجم شعرة الإنسان يمكنه بسهولة ان يحمل قاطرة  هذه القوة ألهمت العلماء لعمل أحبال ذات متانة يستخدمونها لعمل مصاعد الفضاء .

5)ترتبط بسهولة بالبروتين وبسبب هذه الخاصية ، يمكن استخدامها كأجهزة استشعار بيولوجية لأنها حساسة لجزيئات معينة .

3)المواد النانوية ثلاثية الأبعاد

وهي المواد التي تمتلك ثلاثة أبعاد نانوية يتراوح ما بين nm ( 1-100 ) ، مثل صدفة النانو وكرات البوكي Bucky Balls .

**تركيب كرة البوكي تتكون كرة البوكي من 60 ذرة من ذرات الكربون ويرمز لها بالرمز C60 ، ولها مجموعة من الخصائص المميزة والتي تعتمد على تركيبها . ونلاحظ ان النموذج الجزيئي لكرات البوكي يبدو ككرة قدم مجوفة ، وبسبب شكل الكرة المجوف يختبر العلماء الآن فاعلية استخدام كرة البوكي كحامل للأدوية في الجسم ، فالتركيب المجوف يمكنه أن يتناسب مع جزىء من دواء معين داخله بينما الجزء الخارجي لكرات البوكي مقاوم للتفاعل مع جزيئات أخرى داخل
**تطبيقات نانو تكنولوجية

(1) مجال الطب

·        التشخيص المبكر للأمراض وتصوير الأعضاء والانسجة .

·        توصيل الدواء بدقة الى الانسجة والخلايا المصابة مما يزيد من فرص الشفاء ويقلل من الأضرار الجانبية للعلاج التقليدي الذي لا يفرق بين الخلايا المصابة والخلايا السليمة .

·        إنتاج أجهزة متناهية الصغر للغسيل الكلوي يتم زراعتها في جسم المريض .

·        إنتاج ربوتات نانوية يتم إرسالها الى تيار الدم حيث تقوم بإزالة الجلطات الدموية من جدار الشرايين دون تدخل جراحي .

(2) مجال الزراعة

·التعرف على البكتريا في المواد الغذائية وحفظ الغذاء .

·تطوير مغذيات ومبيدات حشرية وأدوية للنبات والحيوان بمواصفات خاصة .

(3) مجال الطاقة  

· إنتاج خلايا شمسية باستخدام نانو السيليكون تتميز بقدرة تحويلية عالية للطاقة فضلاً عن عدم تسرب الطاقة الحرارية .

· إنتاج خلايا وقود هيدروجيني قليلة التكلفة وعالية الكفاءة .

(4) مجال الصناعة

·        إنتاج جزيئات نانوية غير مرئية تكسب الزجاج والخزف خاصية التنظيف التلقائي .

·        تصنيع مواد نانوية من اجل تنقية الاشعة فوق البنفسجية بهدف تحسين نوعية مستحضرات التجميل والكريمات المضادة لأشعة الشمس .

·        تكنولوجيا التغليف بالنانو على شكل طلاءات وبخاخات تعمل على تكوين طبقات تغليف تحمي شاشات الأجهزة الالكترونية من الخدش .

·        تصنيع أنسجة طاردة للبقع وتتميز بالتنظيف الذاتي .

(5) مجال وسائل الاتصالات

·        أجهزة النانو اللاسلكية والهواتف المحمولة والأقمار الصناعية .

·        تقليص حجم الترانزستور.

·        تصنيع شرائح إلكترونية تتميز بقدرة عالية على التخزين .

(6) مجال البيئة

·        مثل المرشحات النانوية التي تعمل على تنقية الهواء والماء ، وتحلية الماء وحل مشكلة النفايات النووية ، إزالة العناصر الخطيرة من النفايات الصناعية .

التأثيرات الضارة المحتملة للنانو تكنولوجي

·       التأثيرات الصحية : تتمثل في ان جزيئات النانو صغيرة جداً يمكن أن تتسلل من خلال أغشية خلايا الجلد والرئة لتستقر داخل الجسم أو داخل اجسام الحيوانات وخلايا النباتات ما قد يتسبب عنه مشكلات صحية .

·       التأثير البيئية : منها التلوث النانوي NanO pOllutiOn  ونقصد به التلوث بالنفايات الناجمة عن عملية تصنيع المواد النانوية ، والتي يمكن ان تكون على درجة عالية من الخطورة ، ذلك بسبب حجمها . حيث تستطيع ان تعلق في الهواء وقد تخترق بسهولة الخلايا الحيوانية والنباتية فضلاً عن تأثيرها على كل من المناخ والماء والهواء والتربة .

·       التأثيرات الاجتماعية : يري المعينون بالآثار الاجتماعية للنانو تكنولوجي إنها ستفسر عن تفاقم المشكلات الناجمة عن عدم المساواة الاجتماعية والاقتصادية القائمة بالفعل ومنها التوزيع غير المصنف للتكنولوجيا والثروات .

****فاصل ونواصل!!!!!!!!

**المصطلحات الاساسية في الباب الاول

العلم Science : بناء منظم من المعرفة يتضمن الحقائق والمفاهيم والمبادىء والقوانين والنظريات العلمية ، وطريقة منظمة في البحث والتقصي.

·       علم الكيمياء : العلم الذي يهتم بدراسة تركيب المادة وخصائصها والتغيرات التي تطرأ عليها ، وتفاعل المواد المختلفة مع بعضها البعض

·       القياس : هو مقارنة كمية مجهولة بكمية أخري من نوعها لمعرفة عدد مرات أحتواء الأولي على الثانية.

·وحدة القياس : مقدار محدد من كمية معينة ، معرفة ومعتمدة بموجب القانون ، تستخدم كمعيار لقياس مقدار فعلي لهذه الكمية .

· النانو تكنولوجي : تكنولوجيا المواد المتناهية في الصغر ، ويختص بمعالجة المادة على مقياس النانو لإنتاج نواتج جديدة مفيدة .

· كيمياء النانو : فرع من فروع علوم النانو ، يتعامل مع التطبيقات الكيميائية للمواد النانوية .

التقويم

أولاً : أختر الإجابة الصحيحة :

1- الجول يستخدم لقياس كمية الحرارة والطاقة والشغل ويعادل ...........................

أ. Kg.m2.S                                         ب. Kg.m.S²

جـ. Kg.m².S^-2                                     د. Kg.m.S

2- أحد أنواع الأدوات الزجاجية تستخدم في عمليات التحضير والتقطير ...........................

أ. السحاحة                                             ب. الماصة

جـ. الميزان الحساس                                 د. الدوارق المستديرة

3- الدرجة السيليزية وحدة لقياس درجة الحرارة ووجد أن 0OC يقابل ...........................

أ. -273 K                                            ب. 273 K

جـ. 0K                                                د. 373 K

4- تقاس كمية المادة بوحدة ...........................

أ. الكيلو جرام                                          ب. الشمعة

جـ . المول                                              د. المتر

 5- يختص بدراسة التركيب الكيميائي لأجزاء الخلية .................................

أ. الكيمياء الفيزيائية                                   ب. الكيمياء الحيوية

جـ. الكيمياء العضوية                                 د. الكيمياء الكهربية

6- من المواد النانوية أحادية الأبعاد .................................

أ. ألياف النانو                                ب. أنابيب النانو

جـ. صدفة النانو                             د. كرات البوكي

7- أي مما يلي يعبر عن النانومتر ؟ .................................

أ. 1 Í 10⁹ متر                                         ب. 1 Í 10  متر

جـ. 1 Í 10^-3 متر                                      د. 1 Í 10^-9 متر

8- يعتبر قياس النانوي مهما في حياتنا لأنه .................................

أ. يحتاج لأدوات خاصة لرؤيته والتعامل معه .     ب. يظهر خواص جديدة لم تظهر من قبل .

جـ. تتراوح قيمته من 1 – 100 nm.               د. يحتاج لطرق خاصة لتصنيعه .

9- يمكن قياس الحجوم الدقيقة للسوائل بواسطة .................................

أ. الكأس المدرج                             ب. المخبار المدرج

جـ. الدورق القياسي                         د. أنبوبة الاختبار.

10-. أي المقادير التالية أكبر .................................

أ. 10^-6                                       ب. 10^-9

جـ. 10^-3                          د. 10^-2

11- عند تقسيم مكعب إلى مكعبات أصغر منه .................................

أ. تقل مساحة السطح ويقل الحجم .       ب. تزيد مساحة السطح ويقل الحجم .

جـ. تقل مساحة السطح ويظل الحجم ثابت .     د. تزيد مساحة السطح ويظل الحجم ثابت .

12- سلوك الجسيمات النانوية يرتبط بحجمها المتناهي وذلك لأن .................................

أ. النسبة بين مساحة السطح إلى الحجم كبيرة جداً بالمقارنة بالحجم الأكبر من المادة .

ب. عدد الذرات علي سطح الجسيمات كبيرة بالمقارنة بعددها بالحجم الأكبر من المادة .

جـ. عدد الذرات على سطح الجسيمات صغير بالمقارنة بعددها بالحجم الأكبر من المادة .

د. أ، ب إجابات صحيحة .

ثانياً : اكتب المصطلح العلمي :

·         يختص بمعالجة المادة علي مقياس النانو لإنتاج منتجات جديدة مفيدة . .................................

·         فرع من فروع علوم النانو ،يتعامل مع التطبيقات الكيميائية للمواد النانوية . .................................

·         يستخدم لتعيين حجوم السوائل والأجسام الصلبة غير المنتظمة . .................................

·         تغير خواص الجسيمات النانوية باختلاف حجمها في مدي مقياس النانو . .................................

·         يتضمن دراسة ووصف وتخليق المواد ذات الابعاد النانوية . .................................

·         يساوي واحد على مليار من المتر . .................................

·         مواد تتراوح أبعادها ، او أحد أبعادها بين 1- 100nm. .................................

·         بناء منظم من المعرفة يتضمن الحقائق والمفاهيم والمبادىء والقوانين والنظريات العلمية ، وطريقة منظمة في البحث والتقصي ...........................

ثالثا : أسئلة متنوعة : 1- حدد الأودات المناسبة للاستخدامات التالية :

الأداة	الاستخدام
أ‌.         ........................... ...........................	تعيين حجوم السوائل والأجسام الصلبة غير المنتظمة
ب‌.     ........................... ...........................	نقل حجم محدد من مادة
جـ . ........................... ...........................	إضافة أحجام دقيقة من السوائل أثناء المعايرة
د. ........................... ...........................	تحضير محاليل معلومة التركيز بدقة

رابعاً : علل :

1-     القياس له اهمية كبري في الكيمياء .

2-     يعتبر علم الكيمياء مركزاً لمعظم العلوم الأخري كعلم البيولوجي والفيزياء والزراعة .

3-     قياس الأس الهيدروجيني علي درجة كبيرة من الأهمية في التفاعلات الكيميائية والبيوكيميائة .

خامساً: أختر من العمود (أ) ما يناسبه من العمود (ب) ثم ما يناسبها من العمود(جـ):

عمود (أ)	عمود (ب)	عمود (جـ )
مواد لها بعد نانوي واحد	صدفات النانو	مصاعد الفضاء
مواد لها بعدين نانويين	أسلاك النانو	علاج السرطان
مواد لها ثلاثة أبعاد نانوية	أنابيب الكربون النانوية	الدوائر الالكترونية

سادس : قارن بين كل من :

1- الخلايا الشمسية العادية والخلايا الشمسية النانوية .

2- صلابة النحاس ، جسيمات النحاس النانوية .

سابعاً : اكتب نبذة مختصرة عن :

1- التأثيرات الصحية الإيجابية والسلبية لتكنولوجيا النانو .

2- اهمية العلاقة بين مساحة السطح والحجم في المواد النانوية .

ثامناً : ما المقصود بكل من :

1- القياس .

2- وحدة القياس .

3- النانوتكنولوجي.

***********

• محافظة القاهرة                                                                             
• مدرسة المشيرأحمدإسماعيل الثانوية للبنبن    

 المادة: كيمياء  
                                                                           

*السؤال الأول :  
 

أ-اختر الإجابة الصحيحة من بين الأقواس:-

• من المواد النانوية أحادية الأبعاد .................................

أ. ألياف النانو                                ب. أنابيب النانو

جـ. صدفة النانو                             د. كرات البوكي

•  أي مما يلي يعبر عن النانومتر ؟ .................................

أ. 1 Í 10⁹ متر                                         ب. 1 Í 10  متر

جـ. 1 Í 10^-3 متر                                      د. 1 Í 10^-9 متر

• أحد أنواع الأدوات الزجاجية تستخدم في عمليات التحضير والتقطير .......................

أ. السحاحة                                             ب. الماصة

جـ. الميزان الحساس                                 د. الدوارق المستديرة

•  الدرجة السيليزية وحدة لقياس درجة الحرارة ووجد أن 0C يقابل ......................

أ. -273 K                                            ب. 273 K

جـ. 0K                                                د. 373 K

•  تقاس كمية المادة بوحدة ..........................

أ. الكيلو جرام                                          ب. الشمعة

جـ . المول                                              د. المتر

•  يختص بدراسة التركيب الكيميائي لأجزاء الخلية .................................

أ. الكيمياء الفيزيائية                                   ب. الكيمياء الحيوية

جـ. الكيمياء العضوية                                 د. الكيمياء الكهربية 

ashelboss.com

مع تمنياتي بالنجاح

2020The Boss