تطبيقات النانو تكنولوجي في الكيمياء
ما هي تقنية النانو
تتضمن النانوتقنية دراسة وتطبيق الأمور والتقنيات الصغيرة جدًا التي يمكن استخدامها في جميع مجالات الحياة والعلوم، مثل الكيمياء والفيزياء والبيولوجيا وعلوم المواد والهندسة .
بدأت المفاهيم والأفكار التي تقف وراء تقنية النانو تكنولوجي عندما عقد الفيزيائي ريتشارد فاينمان اجتماعًا للجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، ووصف عملية يمكن من خلالها للعلماء التحكم في الذرات والجزيئات الفردية .
رغم أن تكنولوجيا النانو الحديثة حديثة بشكل تام، إلا أن المواد النانوية استخدمت لعدة قرون، واليوم يجد العلماء مجموعة متنوعة من الطرق لتصنيع المواد باستخدام المقياس النانوي للاستفادة من خصائصها المميزة .
مزايا تقنية النانو
تتيح تقنية النانو العديد من الفرص للأنواع الجديدة، وتوفر أجهزة أسرع من الكمبيوتر ومصادر طاقة أكثر كفاءة وعلاجات طبية تنقذ الأرواح .
تعمل تقنية النانو على توفير مواد جديدة يمكن أن تحدث ثورة في العديد من مجالات التصنيع، فعلى سبيل المثال، يمكن للأنابيب النانوية والجزيئات النانونية، والتي تتكون من أنابيب وجزيئات لا يتجاوز عرضها بضع ذرات، أن تمهد الطريق لتقنيات جديدة ومنتجات فائقة الجودة .
الروبوتات النانوية التي يصل طولها إلى بضعة نانومترات، والمصانع النانوية، يمكن أن تساعد في إنشاء مواد وأشياء جديدة .
تقنية النانو قد تغير طرق الحصول على الطاقة واستخدامها، حيث يمكن لتقنية النانو جعل الطاقة الشمسية أكثر اقتصادية، من خلال تقليل تكلفة بناء الألواح الشمسية والمعدات ذات الصلة .
تتميز تقنية النانو بقدرتها الكبيرة على تحقيق الكثير من التطورات الهامة، خاصة في مجال الطب حيث يمكن إرسال روبوتات نانوية إلى شرايين المريض لإزالة الانسدادات .
تطبيقات النانو تكنولوجي في الكيمياء
تعتبر تقنية النانو جزءًا من الابتكارات العلمية والهندسية التي يمكنها تحويل العديد من القطاعات، بما في ذلك الطاقة والفضاء وتكنولوجيا المعلومات والطب والدفاع الوطني والنقل .
ستساعد تطبيقات النانوتكنولوجي في الكيمياء على تطوير مواد الجيل القادم التي ستكون أقوى وأخف وزنًا وأكثر متانة من المواد التي تستخدم اليوم في العديد من التطبيقات .
يتمحور مفهوم النانو في الكيمياء حول المواد التي يكون حجمها صغير جدا، إذ يعد جرام واحد من أي مادة صغيرا للغاية، وذلك لأنه يحتوي على ملايين الجزيئات، ويمكن أن تؤثر التفاعلات الكيميائية على الذرات .
يعمل علم النانوكيمياء على دراسة المواد الصغيرة الحجم، قد يصل حجمها إلى حجم الذرة، ويوضح أهمية الكيمياء في حياتنا اليومية، حيث يعمل على توفير بيئة عمل مشتركة بين الكيميائيين ومتخصصين آخرين في مجالات الهندسة والأحياء والفيزياء .
يعمل علماء النانو كيمياء في العديد من المجالات في يومنا الحالي، بما في ذلك الكيمياء العضوية الطبية وكيمياء البوليمرات والعديد من المجالات الأخرى، ويعملون بجد على الابتكار وتطوير الخصائص الكيميائية والإلكترونية والمغناطيسية.
تم صنع جميع الأجهزة الإلكترونية في العقد الماضي بتقنية النانو، بما في ذلك الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الشخصية المتقدمة، والعديد من الأجهزة الأخرى .
تطبيقات النانو تكنولوجي في الحياة اليومية
تتم استخدام تطبيقات النانو في جميع مجالات الحياة المختلفة، وتتمثل العديد من تطبيقاتها الأساسية في تطوير طرق جديدة ومبتكرة لتصنيع منتجات جديدة وصياغة مواد كيميائية جديدة.
بالإضافة إلى استبدال المعدات الحالية بمعدات أداء أفضل، يتم تقليل استهلاك المواد والطاقة وتقليل الأضرار على البيئة. كما يتم تقديم العلاج البيئي أيضًا .
تلعب تقنية النانو دورًا كبيرًا في كل ما نستخدمه في حياتنا اليومية، حيث تستخدم في العديد من المنتجات من الملابس والنظارات الشمسية إلى محركات الأقراص الصلبة للكمبيوتر، وأيضًا في منتجات التنظيف، التي غالبًا ما تكون مأخوذة من العالم الطبيعي .
تُعَدّ تقنية النانو جزءًا أساسيًا من الحياة اليومية الحديثة، حيث تحتوي العديد من الأشياء التي نستخدمها دون أن نلاحظ على مكونات بحجم النانو، ومن ضمنها الليزر في مشغلات السي دي والدي في دي .
ليست التكنولوجيا النانوية نتيجة النشاط البشري بشكل كامل، ولكن المجال قد شهد العديد من التطورات، وخاصة في معالجة المواد على أصغر المقاييس، وأصبح الاستثمار في تكنولوجيا النانو في الطبيعة عملية تجارية كبيرة .
لقد اعتمدت العديد من فرق البحث على البلح البحري والأبراص لتطوير مواد لاصقة تلتصق بالأسطح الجافة والرطبة على حد سواء. وجاءت هذه الفكرة لهم من خلال استخدام التركيبات النانوية التي يستخدمها البلح البحري ليتمكن من الالتصاق بالصخور، على الرغم من وجوده تحت الماء .
تطبيقات النانو تكنولوجي في الطب
تتمثل تقنية النانو في الطب في العديد من التطبيقات للجسيمات النانوية التي تخضع للتطوير في الوقت الحالي، وتشمل الأبحاث ذات المدى الطويل استخدام الروبوتات النانوية المصنعة لإجراء العديد من الإصلاحات على المستوى الخلوي .
يمكن أن تحدث تقنية النانو ثورة في مجال الطب حيث يمكن استخدامهذه التقنية لاكتشاف الأضرار التي قد تلحق بجسم الإنسان والأمراض التي يمكن علاجها في المستقبل .
تساعد تقنية النانو في الطب على توصيل الدواء أو الحرارة أو الضوء أو غيرها من المواد إلى أجزاء محددة من الخلايا مثل الخلايا السرطانية، حيث يتم تصميم الجزيئات بحيث تتجذب إلى الخلايا المرضية، مما يسمح بمعالجة تلك الخلايا مباشرة، وتعمل تقنية النانو على تقليل تلف الخلايا السليمة في الجسم وتمكن من الكشف المبكر عن المرض .
يعمل الباحثون في ولاية كارولينا الشمالية على تطوير طرق لنقل الخلايا الجذعية القلبية إلى أنسجة القلب التالفة، كما يستخدمون الحويصلات النانوية التي تنجذب إلى الخلايا الجذعية المصابة، لزيادة عددها وتوصيلها إلى الأنسجة التالفة .