ما هي تقنية النانو وتطبيقاتها

تقنية النانو هي التقنية التي تعمل على دراسة المادة وفهمها ومراقبتها بأبعاد دقيقة "متناهية الصغر"، وهي تدخل في العديد من الاستخدام والتطبيقات في مجالات مختلفة مثل الفيزياء والطب والكيمياء والصناعة وغيرها. تابع قراءة السطور التالية للتعرّف أكثر على تقنية النانو.

ما هي تقنية النانو؟

يمكن تعريف تقنية النانو بأنها التقنية التي تعمل على دراسة المادة وفهمها ومراقبتها بأبعاد دقيقة "متناهية الصغر"، فالنانو هي عبارة عن وحدة قياس صغيرة جداً، فيساوي النانو واحد من مليون من الميليميتر، وهو ما يجعل من الاستحالة رؤيته بالعين المجردة أو حتى باستخدام بعض المكبّرات البسيطة.

يمكن استخدام تقنية النانو في مجالات مختلفة مثل: الفيزياء، الكيمياء، العلوم، الطب وغيرها من المجالات. بدأت تقنية النانو في الظهور كفكرة لأول مرة في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في عام 1959، حينها قام الفيزيائي ريتشارد فاينمان بإلقاء حديثه الذي كان يهتم في محوره بوصف كيف يمكن للعلماء التحكم في الذرات والجزيئات الفردية. بعد هذا الاجتماع وتحديداً في عام 1981 قام البروفسور نوريو تاينجوتشي بصياغة مصطلح تكنولوجيا النانو، حينها تم تطوير مجهر المسح النفقي والذي يمكنه رؤية الذرات الفردية.

أهمية تقنية النانو

أصبحت تقنية النانو من المجالات الأكثر أهمية وإثارة في الفيزياء، الكيمياء، الأحياء والهندسة ومجالات عديدة أخرى. أعطت هذه التقنية أملاً في حدوث ثورات علمية ستغير وجهة التقنية في العديد من التطبيقات.

يعود الاهتمام الواسع بتقنية النانو إلى الفترة ما بين 1996 إلي 1998 حيث قام حينها مركز تقييم التقنية العالمي الأمريكي بدراسة تقويمية لأبحاث النانو وأهميتها في الإبداع التقني، وهي الدراسة التي توصلت إلى عدّة نقاط كان أهمها أن لتقنية النانو مستقبلاً عظيماً في جميع المجالات الطبية والعسكرية والمعلوماتية والإلكترونية والحاسوبية والبتروكيميائية والزراعية والحيوية وغيرها.

أوضحت الدراسة أيضاً أن تقنية النانو متعددة الخلفيات فهي تعتمد على مبادئ الفيزياء والكيمياء والهندسة الكهربائية والكيميائية وغيرها إضافة لتخصص الأحياء والصيدلة.

تطبيقات وفوائد تقنية النانو

من تطبيقات وفوائد تقنية النانو ما يلي:

• في مجال الطب: يُستخدم النانو في علاج العديد من الأمراض، فقد تمكن العلماء من اختراع آلات دقيقة تستخدم في العمليات الجراحية مثل انسداد الشرايين، والكشف على الأورام. فهناك أدوات جديدة بحجم النانو لتصوير خلايا الجسم والتحكم فيها.
  أيضاً تُستخدم تقنية النانو في الكشف عن الأمراض في المراحل الأولى والسيطرة عليها، حيث أن الأسلاك النانوية تلتصق بالجزيئات، أو البروتينات الموجودة داخل الجسم، وتعمل على تغير توصيلتها، كما تستخدم الأغلفة النانوية لتدمير الخلايا السرطانية، فعند حقنها داخل الجسم فإنها تلتصق بالخلايا السرطانية، وعند تعريض الخلايا لأشعة ليزر تحت الحمراء تحترق وتموت.

أيضاً من استخدامات تقنية النانو في مجال الطب تشغيل أجهزة ضبط النبض أو أجهزة حقن السكر المزروعة داخل الإنسان عن طريق مولدات النانو. كذلك يتم تطوير الأدوات الجراحية بتقنية النانو خصوصاً أدوات جراحة العين فهي تكون أكثر دقة.

• في مجال الكيمياء: خلال طرق التصنيع التقليدية لا يؤخذ في الاعتبار إلى أين تتجه الذرات المتفاعلة ويتم انتاج مادة كيميائية أخرى عن تلك المواد المتفاعلة وتكون غير دقيقة، أما باستخدام تقنية النانو فناتج التفاعل يكون أكثر دقة وصلابة وذلك لتوجيه الذرات في أماكنها بدقة بالغة.
• في مجال الطاقة: تُستخدم تقنية النانو في مجال الطاقة في انتاج بطاريات تخزين للحفاظ على الطاقة لفترات طويلة، كما تُستخدم في الأفلام والخلايا الكهروضوئية والتي تُحول الضوء إلى كهرباء.
• في مجال الصناعة: تساعد تقنية النانو في صناعة مواد صلبة خفيفة الوزن، كما تساعد في صناعة زجاج لا يلصق به الأتربة، وتدخل في صناعة شاشات ثلاثية الأبعاد، كما يُستخدم النانو في تصنيع الثنائيات العضوية الباعثة للضوء والتي تستخدم في شاشات العرض.

في مجال صناعة الملابس تشترك تقنية النانو في صناعة أثواب مقاومة للرائحة والأصباغ والقدرة على إزالة الأوساخ من الملابس، كما تستخدم في صناعة مواد عازلة في طلاء سطوح المباني والمكاتب لتخفيف تأثير الحرارة.

• في مجال الاتصالات والكمبيوتر:تُستخدم تقنية النانو في الاتصالات حيث يتم صناعة ألياف بصرية ترسل المعلومات دون تحويلها إلى كهرباء مما يساعد في تقليل الوقت المستغرق في نقل البيانات، فسرعة النقل حوالي 100 ضعف. كما تُستخدم أنابيب الكربون النانوية في صناعة ترانزستور والقافلات في الكمبيوترات، فتكون أسرع 400 مرة من المركبات العادية. أيضاً تُستخدم في التوصيلات الداخلية في الكمبيوتر بديلاً عن أسلاك النحاس العادية.
• في مجال الفيزياء: باستخدام تقنية النانو في مجال الفيزياء يتم صنع آلات دقيقة يتم حقنها في جسد رواد الفضاء لمراقبة حالتهم الصحية أثناء رحلتهم، ليتمكنوا من التعامل معها بشكل سريع. أيضاً تُستخدم في صناعة الغواصات، مولدات الكهرباء، محركات السفن.

صعوبات ومخاطر استخدام تقنية النانو

من صعوبات استخدام تقنية النانو أن حجم الذرة يكون صغيراً جداً لذلك قد يجد العلماء صعوبة في التحكم فيها، وهو ما يجعل العلماء بحاجة إلى أجهزة دقيقة لرؤية وقياس حجم الذرة. أما عن مخاطر استخدام النانو فتنتج عن سهولة دخول الجزيئات إلى جسم الإنسان عبر الجلد وصعوبة علاجها والتخلص منها.