تقنية النانو في الكيمياء

الرئيسية » لبيبة » كيمياء » تقنية النانو في الكيمياء
تقنية النانو في الكيمياء

تُعتبر تكنولوجيا النانو من العلوم الحديثة التي أظهرت نتائج مبهرة عند دمجها مع العلوم والتفاعلات الكيميائية، وأصبح للنانو دورًا كبيرًا وجوهريًّا في نقل حياتنا إلى المستقبل القريب، وتأسيس خدمات وتقنيات المستقبل البعيد. لكن ماذا عن تقنية النانو في الكيمياء وهل استخدامها واعدٌ حقًّا؟

تعريف تقنية النانو في الكيمياء

عندما نجمع بين تكنولوجيا النانو وعلم الكيمياء، فإننا نحصل على شيء يدعى كيمياء النانو، وهي تقنية الدراسة والعمل على أصغر أجزاءٍ من الذرة بهدف هندسة مواد صغيرة للغاية بصغر النانو، ويستخدم الكيميائيون والنانوئيون عددًا من الطرق المختلفة لتحضير وجمع أجزاءٍ صغيرة من المادة تبدي سلوكيات مغناطيسية وإلكترونية وبصرية وكيميائية وميكانيكية فريدة، تُعزى إلى حجمها الصغير للغاية.

هذا وتمثل تقنية النانو في الكيمياء مناهج غير مألوفة في بناء الأجهزة عبر التركيز في التصميم على الذرات الصغيرة، لتتمتع بدقة النطاق الجزيئي، وتقوم هذه العملية على دراسة توليف وتوصيف المواد على مقياس النانو، والتركيز على طريقة تفاعل الذرات وسلوكها، وكيف يمكن التحكم بها والتلاعب بها في التأثيرات والتفاعلات الكيميائية على مستوى الذرة.

تركز كيمياء النانو أو تقنية النانو في الكيمياء أيضًا على عملية تجميع الذرات المنفردة في جزيئات أكبر والسلوك الناتج عن القيام بذلك، وهذه العملية تعتبر من أكبر فوائد كيمياء النانو، فهي تشق الطريق لابتكار مواد ومنتجات جديدة، خصوصًا أنها تُستخدم على نطاقٍ واسع من التطبيقات الكيميائية والفيزيائية وعلوم المواد والهندسة والتطبيقات البيولوجية والطبية.1

دور تقنية النانو في الكيمياء

إن تقنية النانو مفهوم جديد يساعد على مزج الكيمياء مع عدة عوامل أساسية في حياتنا اليومية كالاتصالات، والإلكترونيات والضوئيات وهندسة الطيران والفضاء، والنقل والأدوية والهندسة الحيوية وتكنولوجيا المعلومات.

وبالمقابل، لطالما كان علماء الكيمياء خبراء في تقنية النانو، لأنهم يعملون على دراسة جزيئات صغيرة للغاية.2

أهمية كيمياء النانو

أهمية هذه التقنية تنبع من تأثيرها الكبير على حياتنا اليومية وما يمكنها تقديمه لنا من أمور لم نكن نتخيلها قبل عقود قليلة من الزمن.

يمكننا تلخيص فوائد تقنية النانو في الكيمياء أو تأثيرها أو ما قد ترغب بتسميته من بينهما عبر النقاط التالية:

  • إنتاج حواسب أقوى وأسرع وأصغر في الحجم وتستهلك مقدارًا أقل من الطاقة، والمساعدة في تطوير بطاريات تصمد لفترةٍ طويلة
  • إنتاج أدوات تشخيص طبي أكثر فعالية وسرعة، وتطوير مختبر على رقاقة لإتاحة تشخيص طبي دقيق ومباشر في دقائق.
  • تُساعد الجسيمات النانوية على هضم الأدوية في جسم الإنسان بشكلٍ أفضل، كما وأن لها دور في تسهيل إنتاج هذه الأدوية، ويُعتمد عليها أيضًا في إنتاج أدوية العلاج الكيميائي لخلايا معينة مثل خلايا السرطان.
  • تحسين كفاءة استهلاك الوقود في السيارات إلى جانب المساعدة في مقاومة التآكل، وذلك عبر بناء أجزاء السيارة من مواد متناهية في الصغر والتي تتميز بأنها أخف وزنًا وأشد قوةً وأكثر مقاومةً للتفاعلات الكيميائية من المعدن.
  • تستطيع ألياف النانو تحسين مقاومة القماش للبقع والتلوث والمياه والنيران، دون زيادة وزن القماش أو سماكته أو صلابته
  • أجهزة تصفية المياه التي لا يتجاوز عرضها 15 إلى 20 نانوتمر، يمكنها إزالة جزيئات صغيرة بصغر النانو، وبالتالي التخلص من كافة البكتيريا والفيروسات التي قد تلتصق بها، عند تكاليف زهيدة.
  • الأنابيب النانوية الكربونية مفيدة في جوانب عديدة، مثل إنتاج معدات أكثر متانة وأخف وزنًا متعلقة بالنشاطات الرياضية كمضارب التنس.
  • معظم واقيات الشمس تُصنّع اليوم من جسيمات النانو، فهي فعالة للغاية في امتصاص الضوء حتى في مستويات الأشعة فوق البنفسجية الخطيرة، كما وأنها تنتشر بسرعة أكبر في الجلد، وتستفيد المصانع من ميزتها في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية عبر إدخالها في تركيبة مواد التغليف الخاصة بالأغذية.
  • البلاستيك الموجود في زجاجات الشرب يحتوي على لدائن من النانو لمنع تسلل الأوكسيجين إليها ومنحها مقاومة أفضل لثاني أكسيد الكربون والرطوبة.
  • برمجة مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار الكيميائية القادرة على تحديد مادة كيميائية معينة بدقة كبيرة، كالذرة الواحدة من بين المليارات، كما وأن مستشعرات النانو تفيد في التعرف بدقة على خلايا معينة من الجسم.3

المراجع