مبادئ تكنولوجيا النانو: |
هناك الكثير من المبادئ التي تمتاز بها تكنولوجيا النانو عن التقنيات المعروفة لدينا وهي داع مراعاة العلماء بالوصول إلى ذلك الكمية النانوي فقد يخطر على فكر الإنسان ما الجدوى من تلك التكنولوجيا ولماذا نفتقر إلى الوصول لذلك المقدار الدقيق (وهو السؤال الذي طرحه العالم الفيزيائي ريتشارد فاينمان وأجاب عنه العالم الفلسطيني منير نايفة) ونعرض أهم واكثر المبادئ والفائدة منها:
1:احتمالية التحكم بتحريك الذرات منفردة واعادة ترتيبها والفائده منها فرصة تشييد أي مادة في الكون لأن الذرة هي وحدة التشييد لكل المواد.
2:المواصفات الفيزيائية والكيميائية للمادة نحو معيار النانو تتغاير عن المواصفات لنفس المادة في الحجم الطبيعي والفائده منها اكتشاف مواصفات متميزة للمواد يستفاد منها في العديد من الاختراعات والمجالات التطبيقية.
3:تعتمد تكنولوجيا النانو على مبادئ الفيزياء والكيمياء والأحياء والهندسة الكهربية والالكترونية والفائده منها تربط العلوم وتشجع الجميع باختلاف تخصصاتهم العلمية على الدخول في مجالها والتعاون فيما بينهم.
4:فرصة التحكم بالذرات في صنع المواد والآلات وتنقيتها من الشوائب وتخليصها من الخلل والنقائص والفائده منها تصبح مواصفات المواد والآلات افضل, فهي أصغر وأخف وأقوى وأسرع وأرخص وأقل استهلاكاً للطاقة.
5:تعتمد تكنولوجيا النانو على الأبحاث العلمية التي تتسم بإمكانية تنفيذها في اختراعات واستخدامات نافعة والفائده منها تغير الخيال العلمي إلى واقع حقيقي.
خواص المواد النانوية:
يمكن القول أن المواد النانوية هي هذه الفئة الفريدة من المواد المتقدمة التي يمكن إنتاجها بحيث تتراوح معايير
أبعادها أو أبعاد حبيباتها الداخلية بين 1نانومتر و 100نانومتر وقد أدى صغرهذه المواد أن تتغاير صفاتها عن المواد الأضخم حجما من 100نانومتر.
وتعتبر تلك المواد هي مواد التشييد للقرن الحادي والعشرين وركن هام من زوايا تكنولوجيات ذلك
القرن. وتتنوع المواد النانوية من حيث ناشر الخبر, وتتغاير باختلاف نسبها , كأن تكون مواد
عضوية أو غير عضوية – طبيعية او مخلّقة.
وأهم تلك الخواص نذكر ما يلي:1-الخواص الميكانيكية:ترتفع قيم الصلابة للمواد الفلزية وسبائكها وأيضاً تزيد مقاومتها لمجابهة إجهادات الأحمال المغيرة الواقعة عليها وهذا عن طريق تصغير معايير حبيبات المادة والتحكم في مركز ذ ارتها, فمثلاً إذا قمنا بتصغير حبيبات المواد السيارميكية إلى إكسابها المزيدمن المتانة وهي صفة لا تبقى في مواد السيراميك العادية.2-درجة الانصهار:
تتأثر قيم درجات حرارة انصهار المادة بتصغير أبعاد معايير حبيباتهاىفمثلاً درجة انصهار الذهب هي 1064درجة مئوية, واذا قمنا بإنقاص أقطار حبيبات الذهب فإن درجة الانصهار تنقص نحو 500درجة مئوية.
3- الخواص المغناطيسية:
تعتمد قوة المغناطيس اعتماداً تماماً على معيار أبعاد حبيبات المادة المصنوع منها المغناطيس, وكلما صغر كمية الجسيمات النانوية وتزايدت منطقة أسطحها الخارجية ووجود الذرات على هذه الأسطح متى ما ازدادت قوة المغناطيس وشدته.
3- الخواص الكهربائية:إن صغر مقادير حبيبات المواد النانوية يؤثر إيجاباً على خواصها الكهربائية حيث تتكاثر تمكُّن المواد على توصيل التيار الكهربائي, حيث تستخدم المواد النانوية في تصنيع أجهزة الحساسات الدقيقة والشرائح الالكترونية في الأجهزة الجديدة وهي ذات خصائص تكنولوجيا عالية.5- الخواص الكيميائية:إذا قد كانت الجسيمات النانوية متجانسة وبنفس المقدار فإن تفاعلها يتكاثر.
1-كمية الجسيمات:
إن مواصفات المواد كالتوصيل واللون لا تتغير بتغير المقدار, سوى عندما يبلغ حجمها إلى معيار النانومتر فإن خصائصها تتغير, مثلاً السليكون بالحجم الطبيعي يُعد مادة معتمة لا تشع, أما عندما يكون بمقدار 1نانومتر يشع بالأزرق, وعندما يكن بكمية 3 نانومتر يشع باللون الأحمر.
2-شكل الجسيمات:
تعتمد مواصفات الجسيم النانوي على الشكل الذي يكون كروياً أو أنبوبياً أو سداسياً أو غيرها من الأنواع.
3-تركيب الجسيمات:
أي ما نوع الذات أو الجزيئات التي يتركب منها الجسيم النانوي وما عددها.
4-درجة التجمع:
بعض الجسيمات النانوية تكون الجزيئات أو الذرات فيها متباعدة, والبعض الآخر تكون جزيئاتها أو ذراتها متكتلة ملاصقة لبعضها القلة, واختلاف درجة تجمع الجزيئات من جسيم لآخر يسبب تحول المواصفات.
5-التوزيع:
من الممكن أن يكون توزيع الجزيئات أو الذ ارت داخل الجسيم منتظماً أو غير منتظم, وقد يكون مستق اًر أو مضطرب, فمثلاً جزيئات السيلكون متوزعة بلا انقطاع في المحلول فيشع المحلول كله, بل في أعقاب تركها للعديد من أيام يصبح توزيعها غير منتظم وتنزل للقاع فلا يعد المحلول يشع بالكامل.
|
6-الحصر الكمي:
فبعض المواد تكون محصورة ببعدين فتكون حركة الإلكترونات نحو واحد, وبعد المواد تكون محصورة في في أعقاب واحد فتكون حركة الإلكترونات في اتجاهين.
