بحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها

دراسة شاملة لتقنية النانو واستخداماتها. تعرف تقنية النانو بأنها دراسة واستخدام الهياكل التي يتراوح حجمها بين 1 نانومتر و 100 نانومتر، لإعطائك فكرة عن مدى صغر حجمها، ستحتاج إلى ثمانمائة نانومتر قريبة من عرض شعرة الإنسان.

مقدمة عن الدراسة الشاملة لتقنية النانو واستخداماتها

كان العلماء يدرسون ويعملون مع الجسيمات النانوية لعدة قرون، لكن فعالية عملهم تقل بسبب عدم القدرة على رؤية بنية الجسيمات النانوية، وفي العقود الأخيرة، سمح تطوير مجاهر قادرة على تصوير جسيمات صغيرة مثل الذرات للعلماء برؤيتها. ما الذي يعملون معه.

انظر أيضا: ما هي تقنية asp.net؟

الهياكل النانوية

الآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عن كيفية عمل تقنية النانو على نطاق صغير، فكر في التحديات التي تواجهها، وفكر في مدى صعوبة تمرير إبرة عبر إبرة، وستساعدك هذه الصورة على تصور التحدي علماء الجسيمات النانوية الوجه.يمكن أن يكون هناك مليون من أحجام الخيط.

فقط مع المجاهر القوية يمكنهم أن يأملوا في “رؤية” هذه الجسيمات النانوية والتلاعب بها.

تطبيق تكنولوجيا النانو

إن القدرة على رؤية المواد النانوية قد فتحت عالمًا من الاحتمالات في مختلف الصناعات والمساعي العلمية لأن 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 بدقة الخلايا المستهدفة، حيث تمكن الباحثون في هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من ربط خيوط خاصة من الحمض النووي الريبي قطرها حوالي 10 نانومتر بجسيم نانوي و املأ الجسيمات النانوية بعقار العلاج الكيميائي.
تنجذب خيوط الحمض النووي الريبي هذه إلى الخلايا السرطانية، وعندما تواجه الجسيمات النانوية الخلية السرطانية، فإنها تلتصق بها وتطلق الدواء في الخلية السرطانية.
تتمتع هذه الطريقة في توصيل الأدوية الموجهة بإمكانيات كبيرة في علاج مرضى السرطان مع إحداث آثار جانبية أقل ضررًا من تلك المستخدمة في العلاج الكيميائي التقليدي.

استخدام تقنية النانو في الأنسجة

يتم تغيير خصائص المواد التقليدية من قبل الشركات المصنعة بإضافة مكونات نانوية إلى المواد التقليدية لتحسين الأداء. على سبيل المثال، يتم 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 الطرق المستخدمة سابقًا.

تقنية النانو وتفاعلية المواد

تتغير أيضًا خصائص العديد من المواد الشائعة عندما تشكل جسيمات نانوية (جسيمات نانوية)، بشكل عام لأن 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 بشكل أكثر فعالية مع هذه المواد الكيميائية من جزيئات الحديد الكبيرة.
كما أن جسيمات الكربون النانوية (مثل الأنابيب النانوية والكريات الحبيبية) قوية جدًا أيضًا، لأن الأنابيب النانوية والكريات مصنوعة فقط من الكربون، وتعزى قوتها إلى الخصائص الخاصة للروابط بين ذرات الكربون.
أحد التطبيقات المقترحة التي توضح قوة الجسيمات النانوية الكربونية هو تصنيع الدروع الواقية من أنابيب الكربون النانوية.
الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة / النانوية. القدرة على إنشاء التروس والمرايا وأجهزة الاستشعار، وكذلك الدوائر الإلكترونية على أسطح السيليكون تسمح بأجهزة استشعار مصغرة مثل تلك المستخدمة لتنشيط الوسائد الهوائية في سيارتك. تسمى هذه التقنية MEMS (الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة).
ينتج عن تقنية MEMS تكامل محكم للآلية الميكانيكية مع الدوائر الإلكترونية اللازمة على رقاقة سيليكون واحدة، على غرار الطريقة المستخدمة لتصنيع رقائق الكمبيوتر.

أنظر أيضا: لافتات نظام كلية التكنولوجيا (خدمة المتدربين)

استخدام تقنية النانو

الأدوية

يقوم الباحثون بتطوير جزيئات نانوية مخصصة بحجم الجزيء يمكنها توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا المريضة في جسمك.
من الناحية المثالية، يجب أن تقلل هذه الطريقة بشكل كبير من الضرر الذي يلحقه علاج مثل العلاج الكيميائي بخلايا المريض السليمة.

إلكترونيات

لدى تقنية النانو بعض الإجابات على سؤال حول كيفية زيادة إمكانيات الأجهزة الإلكترونية مع تقليل وزنها واستهلاكها للطاقة.

غذاء

تؤثر تقنية النانو على العديد من جوانب علوم الأغذية، من كيفية زراعة الطعام إلى كيفية تعبئته، حيث تقوم الشركات بتطوير المواد النانوية التي سيكون لها آثار ليس فقط على مذاق الطعام، ولكن أيضًا على سلامة الأغذية والفوائد الصحية التي يوفرها الغذاء.

خلايا الوقود

تُستخدم 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 القضاء على ندرة الوقود الأحفوري مثل الديزل والبنزين من خلال جعل إنتاج الوقود من المواد الأولية منخفضة الدرجة اقتصاديًا، وزيادة المسافة المقطوعة للمحركات وجعل إنتاج الوقود من المواد الأولية التقليدية أكثر كفاءة.

البطاريات الشمسية

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

المراكم

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

أفضل جودة هواء

يمكن لتقنية النانو تحسين أداء المحفزات المستخدمة لتحويل الأبخرة 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 جزيئات أكبر.
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، أحدها هو إزالة النفايات الصناعية مثل مذيب التنظيف المسمى TCE من المياه الجوفية.
يمكن استخدام الجسيمات النانوية لتحويل الملوثات الكيميائية من خلال تفاعل كيميائي يجعلها غير ضارة. وقد أظهرت الدراسات أن هذه الطريقة يمكن استخدامها بنجاح لتحقيق الملوثات المنتشرة 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 الكاشف 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 جزيئات بعض الغازات تكفي لتغيير الخواص الكهربائية للعناصر الحساسة، وهذا يسمح باكتشاف تركيزات منخفضة جدًا من الأبخرة الكيميائية.

بضائع رياضيه

إذا كنت من محبي التنس أو الجولف، فسوف يسعدك أن تسمع أنه حتى السلع الرياضية قد انتقلت إلى عالم النانو وأن التطبيقات الحالية لتقنية النانو في الرياضة تشمل زيادة قوة مضارب التنس.

أهمية تقنية النانو من الناحية الإلكترونية والطبية

لعبت تقنية النانو دورًا كبيرًا في إحداث طفرة في الإلكترونيات والتكنولوجيا بشكل عام، حيث أدت إلى اكتشاف رقائق صغيرة ساهمت في التطور الكبير للهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وليس ذلك فحسب، بل قاموا بتطوير أجهزة التلفزيون بعد أن لم يكن لديهم لون.، بالإضافة إلى الأسود والأبيض، هناك تلفاز يعطي ألوانًا مختلفة عند المشاهدة.
تتمتع تقنية النانو أيضًا بتأثير طبي كبير، مما جعلنا نتقدم في الطب لسنوات. الآن لم يعد من الصعب كسر جلطات الدم أو تطبيقها على المريض عند الإصابة، لأن تقنية النانو جعلت منا روبوتات يحقنها الأطباء في المرضى لمقاومة شديدة جلطات الدم والعمل على تحطيمها فوراً.