علم وعلماء

ماهي تقنية النانو

تقنية النانو هي مجال البحث والابتكار الذي يهتم ببناء “الأشياء” بشكل عام، بما في ذلك المواد والأجهزة، على مستوى الذرات والجزيئات، حيث يساوي نانومتر واحد واحدًا من المليارات من المترات وهو عشرة أضعاف قطر ذرة الهيدروجين. وبهذه الأبعاد، فإن القواعد العادية للفيزياء والكيمياء لم تعد صالحة.

يمكن أن تختلف خصائص المواد، مثل اللون والقوة والتوصيل والتفاعل، بشكل كبير بين المقياس النانوي والماكرو. على سبيل المثال، تعتبر الأنابيب النانوية الكربونية أقوى بمقدار 100 مرة من الفولاذ، ولكنها أخف وزنًا بست مرات.

جدول المحتويات

أهمية تقنية النانو

تم الترحيب بتقنية النانونية لأنها تتميز بالقدرة على زيادة كفاءة استهلاك الطاقة والمساعدة في تنظيف البيئة وحل المشكلات الصحية الرئيسية.
يقال إنه يمكن لهذا الإجراء أن يزيد إنتاجية الصناعة بشكل كبير بتكلفة منخفضة جدًا.

تُعَدُّ منتجات تقنية النانو أصغر حجمًا وأرخص ثمنًا وأخف وزنًا، ولكنها تتميز بالفاعلية العالية وتتطلب كمية أقل من الطاقة والمواد الخام في صناعتها، ويدعو داعمو تقنية النانو لذلك.

تاريخ تقنية النانو

في يونيو 1999، قدم ريتشارد سمالي، الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء، عرضًا أمام لجنة العلوم في مجلس النواب الأمريكي حول فوائد تقنية النانو.
قال: يمكن أن يكون تأثير تكنولوجيا النانو على صحة الناس وثرواتهم وحياتهم مماثلاً لتأثيرات التكنولوجيا الدقيقة والتصوير الطبي والهندسة بمساعدة الكمبيوتر والبوليمرات التي تم تطويرها من قبل الإنسان والتي ظهرت في هذا القرن، أو ربما يكون تأثيرها أكبر

فوائد تقنية النانو

تقنية النانو في الطب

من الممكن في يوم من الأيام أن تؤدي تقنية النانو إلى تطوير أنظمة توصيل الأدوية الأرخص والأكثر موثوقية.
يمكن للمواد المبنية على المقياس النانوي أن توفر أنظمة تغليف تحمي وتفرز الأدوية بشكل بطيء ومنتظم.

يمكن أن يكون هذا الحل قيمًا في البلدان التي ليس لديها مرافق تخزين وشبكات توزيع مناسبة، وبالنسبة للمرضى الذين يخضعون لأنظمة علاجية معقدة والذين لا يمكنهم تحمل الوقت أو التكاليف للسفر لمسافات طويلة لزيارة طبية.

مرشحات نانومترية لتحسين أنظمة تنقية المياه

توفر الفلاتر التي تم تصميمها على المقياس النانوي نظم تنقية مياه رخيصة وطويلة الأمد يمكن تنظيفها وتحسين جودة المياه.
تستطيع تقنيات أخرى مماثلة امتصاص أو تحييد المواد السامة، مثل الزرنيخ، الذي يسبب تسمم المياه الجوفية في العديد من البلدان، بما في ذلك الهند وبنغلاديش.

الأمن الغذائي

يتم استخدام مستشعرات النانو في المحاصيل والجسيمات النانوية في الأسمدة
تسمح المستشعرات الصغيرة بمراقبة مسببات الأمراض في المحاصيل والمواشي، بالإضافة إلى قياس إنتاجية المحاصيل.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن للجسيمات النانوية أن تزيد كفاءة الأسمدة.

مجالات الطاقة المتجددة والمستدامة لمساعدة البيئة

يمكن لتطبيق تكنولوجيا النانو في مجال الطاقة المتجددة والمستدامة، مثل الخلايا الشمسية وخلايا الوقود، أن يوفر مصادر طاقة أنظف وأرخص.
هذا سيساعد في تحسين صحة الإنسان والبيئة.

تطبيقات النانو لتنظيف البيئة

تستطيع مرشحات مياه الصرف الصغيرة تصفيةالانبعاثات الصادرة من المنشآت الصناعية، وإزالة أصغر النفايات قبل إطلاقها في البيئة.
يمكن لمرشحات مشابهة أن تساعد في تنظيف الانبعاثات الصادرة من محطات الاحتراق الصناعية.
يمكن استخدام الجسيمات النانوية لتنظيف الانسكابات النفطية، وفصل الزيت عن الرمال، وإزالته من الصخور، وتنظيف ريش الطيور الملوثة في مناطق الانسكاب.

تطبيقات تقنية النانو في الفيزياء

– يركز على تطوير طرق وأنظمة لتقنيات التعرض والتوصيف الفيزيائي والكيميائي والسموم لتلبية المعايير البيئية.
تم اعتماد هذه الطرق الهباء الجوي المبتكرة كطرق مرجعية من قبل العلماء ومقيّمي الصحة العامة.

الدراسات الميكانيكية والجزيئية الحيوية

يتم التركيز على نقل الجسيمات النانوية في الأنظمة الفسيولوجية والوسائط الفسيولوجية، بالإضافة إلى تفاعلات الجسيمات النانوية مع بعضها البعض ومع الخلايا النانوية، التي تؤثر بشكل مباشر على الامتصاص الخلوي ومصير الجسيمات النانوية.

دراسات السمية وحركية الدواء داخل الجسم الحي

يتم استخدام هذا التقسيم للتقييم في الجسم الحي باستخدام كلاً من الاستنشاق والتقطير لتحديد درجة الإصابة والالتهاب واستجابة المواد النانوية التي تم تسليمها.

تقنية النانو المستدامة

يتوقف نجاح صناعة تكنولوجيا النانو وفشلها على سلامة وصحة المواد النانوية الهندسية (ENMs) في البيئة.
يهدف العلماء إلى تطوير أساليب جديدة تجعل تقنية النانو وتطبيقاتها أكثر أمانًا للمستخدمين والبيئة.

بحث عن تقنية النانو

عند اللجوء إلى الأبحاث السابقة حول تقنية النانو، نجد أن البعض يحذر بحذر مثل سمالي بسبب الاهتمام الزائد. حذر إريك دريكسلر، مخترع مصطلح تقنية النانو، من تطوير تقنيات خطيرة جدا وقوية للغاية.
في كتابه “محركات الخلق”، يصور دريكسلر أن الجزيئات ذاتية التكاثر التي أنشأها البشر، قد تفلت من سيطرتنا.
على الرغم من فقدان الثقة في هذه النظرية من قبل الباحثين في هذا المجال، إلا أن العديد من المخاوف ما زالت قائمة بشأن تأثير تقنية النانو على صحة الإنسان والبيئة، بالإضافة إلى التأثير الذي يمكن أن تحدثه الصناعة الجديدة على الانقسام الاقتصادي بين الشمال والجنوب.
يشعر النشطاء بالقلق من أن علم وتطوير تكنولوجيا النانو سيتقدم بوتيرة أسرع مما يمكن لصانعي السياسات تحديد التدابير التنظيمية المناسبة.
يقال إنه يجب إجراء مناقشة مفصلة لتحديد التوازن بين المخاطر والفوائد.

سلبيات تقنية النانو

الجسيمات النانوية والسمية

أظهرت الأبحاث أن جزيئات بحجم النانو تتراكم في تجاويف الأنف والرئتين والأدمغة للفئران، وأن المواد النانوية الكربونية المعروفة باسم “كرات بوكي” تسبب تلفًا في الدماغ لدى الأسماك.
حذر العالم البريطاني فيفيان هوارد من أن الجسيمات النانوية الصغيرة يمكن أن تكون سامة، وأكد على ضرورة تقييم المخاطر بشكل كامل قبل ترخيص التصنيع.

الجسيمات النانوية في البيئة

أعربت العديد من الأطراف المهتمة، بما في ذلك مجموعة ETCالكندية وشركة التأمين SwissRe، عن قلقهم بشأن إطلاق جزيئات صغيرة في البيئة، حيث أن حجم هذه الجزيئات الصغيرة يسمح لها بالانتقال لمسافات بعيدة في البيئة.
يحذرون أننا لا نعرف حتى الآن كيف ستتفاعل هذه الجسيمات في البيئة أو ما هي التفاعلات الكيميائية التي ستحدثها عند التصادم مع جسيماتأخرى.
وعلى الرغم من ذلك، فإن هذه المجموعات تتفق أيضًا مع المدافعين عن تقنية النانو، الذين يرون أن هذا المجال يمكن أن يوفر تقنيات “نظيفة” وفي النهاية بيئة أنظف.
غالبًا ما يتم التركيز على نقص الأبحاث فيما يتعلق بالتهديدات المحتملة لتكنولوجيا النانو على صحة الإنسان والمجتمع والبيئة.