إنها تقنية تركز على البحث والفهم والمراقبة والتحكم في المواد التي يتراوح حجمها بين مائة ومائة نانومتر، أي ما يعادل واحد من المليار من المتر، وهو حجم صغير جدًا، وهناك العديد من تقنيات النانو. المجالات وأهمها الفيزياء والكيمياء وعلوم المواد والبيولوجيا وجميع العلوم الهندسية تقريبًا، يساعد ذلك على فهم الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد الذرية ودون الذرية المستخدمة في التكنولوجيا، ثم استخدامها في أنظمة ووظائف ذات وظائف مادية فريدة.
اكتشاف تقنية النانو
بدأت المناقشة حول تكنولوجيا النانو في 29 ديسمبر 1959 في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية الذي عقد في معهد كاليفورنيا الشهير للتكنولوجيا. في ذلك الوقت، طرح الاجتماع أفكار ومفاهيم الأساس العلمي المسمى تكنولوجيا النانو.
عنوان هذا الاجتماع هو "هناك مساحة كبيرة في الجزء السفلي،تحت إشراف الفيزيائي ريتشارد فايمان (ريتشارد فايمان)، أوضح في المؤتمر كيف يمكن للعلماء التحكم في الجسيمات والذرات الفردية والتحكم فيها من خلال عمليات معينة وصفها، وكان ذلك عندما ظهر مصطلح تكنولوجيا النانو. قبل ذلك، وبعد أكثر من عشر سنوات، وصف البروفيسور نوريو تانغوتشي هذه العملية في اكتشافاته في مجال المعالجة فائقة الدقة.
ومع ذلك، لم يكتمل هذا العلم حتى عام 1981 وتطور المجاهر الفائقة في مسح المجاهر النفقية، مما سمح لنا برؤية الذرات الفردية، وكان هذا هو الاختراق الحقيقي في تقنية النانو.
حجم النانو
يبلغ حجم شعر الإنسان 50 ميكرون، أي 50 * 10 ^ 6، مما يعني أن سماكة الشعرة 50000 نانومتر، والحد الأدنى للطول الذي يمكن رؤيته بالعين المجردة هو 10000 نانومتر، ونانومتر واحد هو 10 ذرات هيدروجين متجاورة ترتيب. بعض خصائص المواد النانوية فريدة من نوعها من حيث أنها لا تتبع حجم التوصيل الكهربائي أو الحراري.
عند توصيل الكهرباء في موصل نانوي، فإنه لا يتبع قانون أوم للمقاومة المعروفة للأجسام، والتي تتضمن معادلاتها التيار والجهد والمقاومة.
لذلك، تحتاج الإلكترونات إلى المرور بعملية التدفق داخل الموصل، كما لو كنت أصف بعض الكرات المتتالية، وبدأت كل كرة تتدفق داخل وخارج الطرف الآخر واحدة تلو الأخرى. يحدث هذا بسبب سماكة الموصل الصغيرة، ولا تسمح سماكة الموصل لأكثر من إلكترون واحد بالتداخل مع بعضها البعض، لذلك لا يوجد مجال كهربائي يولد قانون أوم ومقاومته.
أهمية تقنية النانو
بعد أكثر من 15 عامًا من البحث والتطوير لأحدث التقنيات وأكثر من 20 عامًا من البحث الأساسي في علم النانو، قدمت تقنية النانو مجموعة متنوعة من التطبيقات، بعضها متوقع، والبعض الآخر مفاجئ وغير متوقع، وكلها تتماشى مع المجتمع والاستفادة من العلم.
لأنه يساعد على تحسين العديد من المجالات الصناعية والتكنولوجية. حتى فوائد تكنولوجيا النانو أحدثت ثورة في تكنولوجيا المعلومات، وقطاع الأمن، والطب، والطاقة، والنقل، وعلوم البيئة، وسلامة الغذاء، وغيرها من الصناعات سريعة النمو، وهنا نذكر بعضًا منها.
- مجال الأجهزة الالكترونية
تعتبر هذه التقنية من أهم التطورات التكنولوجية في القرن العشرين لأنها ساعدت في تصنيع وابتكار المنتجات الإلكترونية السيليكونية أو الترانزستورات والمختبرات الإلكترونية، وظهرت ما يسمى بالرقائق الصغيرة، مما أدى إلى ظهور الاتصالات وأجهزة الكمبيوتر والطب.
الثورة التكنولوجية في المجال. بمساعدة العالم الحديث، ابتكرت التكنولوجيا أجهزة تلفزيون ملونة، ولا يعرف الناس سوى أجهزة التلفاز السوداء والبيضاء باهظة الثمن، مما يسهل على الجميع الحصول على تلفزيون ملون لأنفسهم ولعائلاتهم.
- مجال الطب
في عالم الطب، قدمت تقنية النانو إنجازات مدهشة ورائعة للعالم، لذلك، صنع العلماء مؤخرًا روبوتات صغيرة جدًا تعتمد على تقنية النانو، والتي يمكن أن تتحرك في الشرايين والأجسام، وستسمح لاحقًا لفريق الروبوت بأكمله بالتحكم في الدم.
يتم علاج الجلطة. يتم حقنها في المنطقة المصابة أو بلعها بحيث يمكن علاج المريض فورًا من خلال المنطقة المصابة.
- قطاع الطاقة
بالإضافة إلى تحسين طرق الطاقة البديلة لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة في العالم، طورت تقنية النانو أيضًا تطبيقات الطاقة التقليدية.
استخدم العلماء جميع طرق البحث لتطوير طاقة نظيفة ومتجددة بأسعار معقولة ووجدوا الأساليب الحديثة لتقليل استهلاك الطاقة المهدر وتقليل التأثيرات السامة على البيئة. البيئة هي إحدى وسائل إنتاج البيئة، تعمل تقنية النانو أيضًا على تحسين كفاءة الإنتاج لاستخراج الوقود من النفط الخام من خلال تحسين آلية التحفيز، ومن خلال الاحتراق الفعال وتقليل الاحتكاك في العملية، كما أنها تقلل من استهلاك الوقود لمحطات الطاقة والمركبات المختلفة.
- الطيران:
قامت الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) بتصنيع آلات دقيقة لتقنية النانو يمكن زرعها في رواد الفضاء لمراقبة صحتهم البدنية والتعامل معهم على الفور دون إرسال طبيب.
- الصناعة:
الملابس الذكية التي يمكن أن تولد الطاقة من تلقاء نفسها أو تزيل الأوساخ والبكتيريا ، وتصنيع مواد صلبة أخف من الفولاذ ، وتصنيع زجاج مقاوم للأتربة وغير موصل ، وتصنيع شاشات ثلاثية الأبعاد تتميز بالشفافية والقدرة على الانحناء.
الأضرار الصحية لتقنية النانو
يمكن أن يتسبب في ظهور أورام خبيثة في الأشخاص الذين يعالجون بشكل مباشر. المواد المصنوعة باستخدام الأنابيب النانوية تشكل خطرا على صحة الإنسان ، وبسبب خصائصها المجهرية ، يسهل دخولها عبر مسام الجلد أو عن طريق الاستنشاق ، وإذا دخلت إلى جسم الإنسان ، فمن الصعب القضاء عليها. ثم لا يوجد دواء.