النانــو تكنلوجــي - Nanotechnology 

أ. د . وليد بديوي صالح عبد الفهداوي

eps.waleedb.salih@uoanbar.edu.iq

 الصفحة الرسمية الالكترونية للكاتب

اقترح الفيزيائي  في اجتما ع الجمعية الأمريكية للفيزياء في معهد كاليفورني ا للتكنولوجيا في التاسع والعشرين من شهر كانون الأول في عام 1959 ، موضوع اً بعنوان "هناك حيز كبير في القاع  بالإنجليزية, حيث قا م فاينمان بوصف عملية يتمكن فيها العلماء من التحك م والتأثير على الذرات الفردية والجزيئات ، وبعد عقد من استكشافه للمعالجة الآلية فائقة الدقة ، قا م الأستا ذ نوريو تانيجوتشي بابتكار مصطلح تكنولوجيا النانو، وحتى عام 1981 بدأ ت التكنولوجيا النانوية مع تطوير مجهر المسح النفقي الذي يمكن من خلاله رؤية الذرات الفردية الصغير هنالك مفهوم خاطى لدى معضم الطلبة وعامة الناس عن مفهوم النانولوجي , اولا هي تقنية تسمى علميا تقنية النانوتكنوجي, بهذه التقنية تستخدم  جسميات متناهية الصغر جدا تقاس بوحدة النانو وهي جزء من الالف مليون من المتر ولذلك اصبحت تقنية النانو في طليقة المجالات العلمية المتقدمة وخاصة في علوم الفيزياء والكيمياء والاحياء والحاسوب والطب والصيدلة  والهندسة وفي مجالات عديدة . ان أصغر الأشياء التي يمكن للإنسان رؤيتها بالعين المجردة.

قام مركز تقييم التقنية العالمي الأمريكي  بدراسة تقويمية لأبحاث النانو وأهميتها في الإبداع التقني. وخلصت الدراسة إلى أن لتقنية النانو مستقبلاً عظيما في جميع المجالات العلمية والصناعية حيث كلما اقترب حجم المادة من الأبعاد الذرية كلما خضعت الماد ة لقوانين ميكانيكا الكم بدلاً من قوانين الفيزياء التقليدية. ومن خلال حجم المادة  يمكننا من  التحكم بهندسة خواصها ، وبناءً عليه فقد استنتج المختصون في هذا المجال  أن لهذا المفهوم آثاراً تقنية عظيمة تشمل مجالات تقنية واسعة ومتنوعة تشمل إنتاج مواد خفيفة وقوية صغيرة الحجم اقل تكلفة مادية ، يعني مثلا اختزال زمن توصيل الدواء النانوي الى الجهاز الدوري البشري ، وزيادة حجم استيعاب الأشرطة المغناطيسية وصناعة مفاتيح حاسوب سريعة وقطع الكترونية عالية الجودة والكفاءة لصنعة اجهزة الاتصالات والحاسبات ذو كفاءة تخزين عالية الجودة ,والزراعة ,والطب, البيئة , والمجالات العسكرية    ... الخ .

تواجه هذه التقنية الكثير من الصعوبات التي تواجهها، وذلك بسبب تجزئة الذرات وصعوبة السيطرة على كافة المواد التي تتكون منها، حيث يحتاج ذلك إلى أجهزة أكثر دقة من حيث الحجم وطرق الرؤية الخاصة بالجزيئات .اصبح اليوم بإمكانية تطوير الخلايا الشمسية بالاعتماد على تكنولوجيا النانو ما سيمنحها المتانة، ويضمن توافرها بتكلفة منخفضة، وسيؤدي ذلك مستقبلًا لاستخدامها في أسقف البيوت، والأرصفة، والطرق، مما يفسح المجال لإمدادات الطاقة غير الملوثة والوافرة وغير المكلفة.

هنالك بعض طرق تحضير المواد النانوية منها :

الطرق الفيزيائية

يتم تحضيرها ابتداءً من الحالة البخارية للمادة بتسخين المادة أو بقذفها بحزمة من الإلكترونات أو حلها  حرارياً باستخدام أشعة الليزر، ثم يتم تبريد البخار من خلال صدمه بغاز محايد ليصبح أكثر إشباعاً وبعد ذلك يتم وضعه على سطح بارد بسرعة لتجنب حدوث بناء بلوري، ثم يتم تحضير مواد النانو باستخدام الموجات أو باستخدام الليزر.

الطرق الكيميائية

1- التفاعلات في الحالة البخارية: يدخل بخار المادة المراد تحضيرها في مفاعل CVD ، ثم تمتزج جزيئات المادة على سطح أساس بدرجة حرارة معينة وتتفاعل مع غازات أخرى لتكوين شريط صلب على سطح الأساس.

2- التفاعلات في وسط سائل: يعتبر الماء اوالسوائل العضوية الأكثر استخداماً، ويتم تحضير مواد النانو من خلال تغيير شروط التوازن الكيميائي فيزيائي من خلال تفاعلات الترسيب الكيميائي المزدوج أو التحليل بالماء للحصول على جزيئات كروية يمكن التحكم بأبعادها، أو من خلال استخدام تقنيات sol gel باستخدام محاليل غروية على درجات حرارة منخفضة.

الطرق الميكانيكية

3- التركيب الميكانيكي: من خلال سحق مادة مك ونة من جزيئات ميكرو مترية من 1 - 30 مايكرومترإلى عدة خلائط ومزجها ، وتتميز هذه التقنية بأن ها تسمح بتحضير مواد نانو متجانسة، كما تسمح بإنتاج موا د ضخمة من عدة أطنان .

4- عملية الرص: من خلال تحويل المادة الذرية إلى قطعة ضخمة خلال مرحلتين،مرحلة الرص الميكانيكي ، ومرحلة إذابة مسحوق المعادن لتشكيله بعد التبريد.

5- طريقة الطحن: تستخدم لإنتاج مواد نانو على شكل مسحوق حيث يتم تعريض المادة الأساسية لطاقة عالية جداً ، ثم طحنها باستخدام كرات مصنوعة من الفولاذ تتحرك بشكل اهتزازي أو كوكبي أو رأسي ، ويتراوح حجم موا د نانو التي يتم تصنيعها مابين  3 إلى 25 نانومتر

 صورة توضيحية لمختبرات تقنية النانو وكيفية تكوين النانو