القائمة الرئيسية

الصفحات


* 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 الآونةالأخيرة 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 MicrOمن 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 .

                          ******ashelboss.com*****

      تعليقات

      3 تعليقات
      إرسال تعليق

      إرسال تعليق

      التنقل السريع