بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها

يُعرَّف المسح الكامل لتقنية النانو واستخداماتها تكنولوجيا النانو على أنها دراسة واستخدام الهياكل من 1 نانومتر إلى 100 نانومتر في الحجم للحصول على فكرة عن مدى صغر حجمها، ستحتاج إلى ثمانمائة نانومتر من الجسيمات جنبًا إلى جنب. تطابق عرض شعرة الإنسان.

مقدمة مسح شامل لتقنية النانو وتطبيقاتها

درس العلماء الجسيمات النانوية وعملوا معها لعدة قرون، لكن عملهم تعطل بسبب عدم القدرة على رؤية بنية الجسيمات النانوية، وفي العقود الأخيرة، سمح تطوير المجاهر التي يمكنها تصور الجسيمات الصغيرة مثل الذرات للعلماء بما يلي: انظر ماذا يعملون معه.

أنظر أيضا: ما هي تقنية asp.net؟

الهياكل النانوية

الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عن كيفية عمل تقنية النانو على نطاق صغير، فكر في التحدي الذي يواجهونه وفكر في مدى صعوبة خيط إبرة، وتساعدك هذه الصورة على تخيل المشكلة التي يواجهها العلماء مع الجسيمات النانوية. يمكن أن يصل إلى مليون موضوع.

فقط باستخدام المجاهر القوية يمكنهم أن يأملوا في “رؤية” هذه الجسيمات النانوية ومعالجتها.

تطبيقات تكنولوجيا النانو

لقد فتحت القدرة على رؤية المواد على المستوى النانوي عالمًا من الاحتمالات في عدد من المجالات والتطبيقات العلمية، حيث أن تقنية النانو هي في الأساس مجموعة من التقنيات التي تسمح بمعالجة الخصائص على نطاق صغير جدًا.
معظم الآثار الجانبية الضارة للعلاجات مثل العلاج الكيميائي ناتجة عن طرق توصيل الأدوية التي لا تحدد الخلايا المستهدفة، حيث تمكن الباحثون في هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من إرفاق خيوط معينة من الحمض النووي الريبي يبلغ قطرها حوالي 10 نانومتر. الجسيمات النانوية وملء الجسيمات النانوية بأدوية العلاج الكيميائي.
تنجذب خيوط الحمض النووي الريبي هذه إلى الخلايا السرطانية، وعندما تواجه الجسيمات النانوية خلية سرطانية، فإنها تلتصق بها وتطلق الدواء في الخلية السرطانية.
تتميز طريقة توصيل الدواء الموجهة هذه بإمكانيات كبيرة في علاج مرضى السرطان مع إحداث آثار جانبية أقل ضررًا من تلك الناتجة عن العلاج الكيميائي التقليدي.

استخدام تقنية النانو في الأقمشة

يتم تغيير الخصائص المألوفة للمواد من قبل الشركات المصنعة بإضافة مكونات بحجم النانو إلى المواد التقليدية لتحسين الأداء، على سبيل المثال تطوير ألياف كهرضغطية يمكن أن تسمح للملابس بتوليد الكهرباء من خلال الحركات الطبيعية.

يسمح تصنيع النسيج المركب باستخدام جزيئات أو ألياف بحجم النانو بتحسين خصائص النسيج دون زيادة كبيرة في الوزن أو السماكة أو الصلابة، كما كان الحال مع التقنيات المستخدمة سابقًا.

تقنية النانو وتفاعلية المواد

تتغير أيضًا خصائص العديد من المواد الشائعة عندما تشكل جسيمات بحجم النانو (الجسيمات النانوية)، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن الجسيمات النانوية لها مساحة سطح أكبر بالوزن من الجسيمات الأكبر، وبالتالي فهي أكثر تفاعلًا مع جزيئات أخرى معينة.
على سبيل المثال، أظهرت الدراسات أن جزيئات الحديد النانوية يمكن أن تكون فعالة في تنظيف المواد الكيميائية في المياه الجوفية لأنها تتفاعل مع تلك المواد الكيميائية بشكل أكثر فعالية من جزيئات الحديد الكبيرة.
كما أن الجسيمات النانوية الكربونية (مثل الأنابيب النانوية والكريات الحبيبية) قوية جدًا أيضًا لأن الأنابيب النانوية والكريات مصنوعة فقط من الكربون، وتأتي قوتها من الخصائص الخاصة للروابط بين ذرات الكربون.
أحد التطبيقات المقترحة التي توضح قوة الجسيمات النانوية الكربونية هو إنتاج درع واقٍ أحادي الوزن مصنوع من الأنابيب النانوية الكربونية.
الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة / النانو تسمح القدرة على تصنيع التروس والمرايا وعناصر المستشعر، بالإضافة إلى الدوائر الإلكترونية على أسطح السيليكون، بإنتاج أجهزة استشعار مصغرة مثل تلك الخاصة بتنشيط الوسائد الهوائية في سيارتك. تسمى هذه التقنية MEMS (الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة). .
ينتج عن تقنية MEMS تكامل وثيق للآلية الميكانيكية مع الدوائر الإلكترونية اللازمة على رقاقة سيليكون واحدة، على غرار طريقة تصنيع رقائق الكمبيوتر.

أنظر أيضا: لافتة نظام كلية التكنولوجيا (خدمة المتدربين)

استخدام تقنية النانو

دواء

يطور الباحثون جسيمات نانوية مصممة خصيصًا لحجم الجزيئات التي يمكنها توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا المريضة في جسمك.
من الناحية المثالية، يجب أن تقلل هذه الطريقة بشكل كبير من الضرر الذي تسببه العلاجات مثل العلاج الكيميائي لخلايا المريض السليمة.

إلكترونيات

لدى تقنية النانو بعض الإجابات عن كيفية زيادة قدرات الأجهزة الإلكترونية مع تقليل وزنها واستهلاكها للطاقة.

الطعام

تؤثر تقنية النانو على العديد من جوانب علوم الأغذية، من كيفية زراعة الطعام إلى طريقة تعبئته، حيث تقوم الشركات بتطوير المواد النانوية التي لن تغير مذاق الطعام فحسب، بل ستغير أيضًا الفوائد الصحية للأغذية.

خلايا الوقود

تستخدم تقنية النانو لتقليل تكلفة المحفزات المستخدمة في خلايا الوقود لإنتاج أيونات الهيدروجين من الوقود مثل الميثانول، ولتحسين كفاءة الأغشية المستخدمة في خلايا الوقود لفصل أيونات الهيدروجين عن الغازات الأخرى مثل الأكسجين.
يمكن لتقنية النانو معالجة النقص في الوقود الأحفوري مثل الديزل والبنزين من خلال جعل إنتاج الوقود من المواد الأولية منخفضة الجودة أمرًا اقتصاديًا، وزيادة المسافة المقطوعة بالمحرك، وجعل إنتاج الوقود من المواد الأولية التقليدية أكثر كفاءة.

الخلايا الشمسية

طورت الشركات خلايا شمسية بتقنية النانو يمكن إنتاجها بتكلفة أقل بكثير من الخلايا الشمسية التقليدية.

البطاريات

تعمل الشركات حاليًا على تطوير بطاريات باستخدام مواد نانوية، وستكون إحدى هذه البطاريات جيدة مثل الجديدة بعد وضعها على الرف لعقود، بينما يمكن شحن بطارية أخرى أسرع بكثير من البطاريات التقليدية.

أفضل جودة هواء

يمكن لتقنية النانو تحسين أداء المحفزات المستخدمة لتحويل أبخرة العادم من السيارات أو المنشآت الصناعية إلى غازات غير ضارة.
وذلك لأن المحفزات المصنوعة من الجسيمات النانوية لها مساحة سطح أكبر للتفاعل مع المواد الكيميائية المتفاعلة أكثر من المحفزات المصنوعة من الجزيئات الأكبر.
تسمح مساحة السطح الأكبر لمزيد من المواد الكيميائية بالتفاعل مع المحفز في نفس الوقت، مما يجعل المحفز أكثر كفاءة.

جودة مياه أفضل

تُستخدم تقنية النانو لتطوير حلول لثلاث مشاكل مختلفة تتعلق بجودة المياه، ويتمثل أحد التحديات في إزالة النفايات الصناعية، مثل مذيب التنظيف المسمى TCE، من المياه الجوفية.
يمكن استخدام الجسيمات النانوية لتحويل الملوثات الكيميائية من خلال تفاعل كيميائي، مما يجعلها غير ضارة. أظهرت الدراسات أن هذه الطريقة يمكن استخدامها بنجاح للوصول إلى الملوثات المشتتة في الأحواض بتكلفة أقل بكثير من الطرق التي تتطلب ضخ المياه من الأرض للمعالجة. .

مجسات كيميائية

يمكن لتقنية النانو تمكين المستشعرات من اكتشاف كميات صغيرة جدًا من الأبخرة الكيميائية، ويمكن استخدام أنواع مختلفة من عناصر الكشف مثل الأنابيب النانوية الكربونية أو أسلاك أكسيد الزنك النانوية أو جسيمات البلاديوم النانوية في أجهزة الاستشعار القائمة على التكنولوجيا النانوية.
نظرًا لصغر حجم الأنابيب النانوية أو الأسلاك النانوية أو الجسيمات النانوية، فإن بعض جزيئات الغاز تكفي لتغيير الخصائص الكهربائية للعناصر الحساسة، وهذا يسمح باكتشاف تركيزات منخفضة للغاية من الأبخرة الكيميائية.

بضائع رياضيه

إذا كنت من محبي التنس أو الجولف، فسوف يسعدك أن تسمع أنه حتى المنتجات الرياضية دخلت عالم النانو، والتطبيقات الحالية لتقنية النانو في الرياضة تشمل زيادة قوة مضارب التنس.

أهمية تقنية النانو في المجال الإلكتروني والطبي

كانت تقنية النانو مفيدة في إحداث طفرة في الإلكترونيات والتكنولوجيا بشكل عام، حيث أدت إلى اكتشاف رقائق صغيرة أحدثت ثورة في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وليس أجهزة التلفزيون فقط. بعد عدم وجود ألوان أخرى غير الأسود والأبيض، يوجد تلفزيون يعطي ألوانًا مختلفة عند مشاهدته.
تتمتع تقنية النانو أيضًا بتأثير طبي كبير جعلنا نتقدم في الطب لسنوات. الآن لم يعد من الصعب كسر الجلطات أو إصابة المريض لأن تقنية النانو حولتنا إلى روبوتات يقوم الأطباء بحقنها في المريض لحقنها في المريض. مواجهة الجلطات الصعبة والعمل على كسرها على الفور.