دكتور / محمد محمد خلف

استاذ الرياضيات المساعد بكلية العلوم الزلفي

تعريف النانو


دكتور / محمد محمد خلف

كلية العلوم الزلفي

النانوتكنولوجى

لنبدأ أولا بتعريف فكره النانوتكنولوجى : هي مقدرة الإنسان على تصنيع المادة والأجهزة والأنظمة عند مقياس النانو ومقياس النانو هو واحد من المليار من المتر، بمعنى لو قسمنا المتر إلى ألف قسم لحصلنا على المليمتر ولو قسمنا المليمتر إلى ألف قسم لحصلنا على المايكرومتر ولو قسمنا المايكرومتر إلى ألف قسم فسوف نحصل على النانومتر وهو بمثابة

أن يأخذ إنسان شعرة من رأسه وينظر إليها ويتخيل أنه يستطيع أن يقلص قطرها ثمانين

ألف مرة، فهذا هو مقياس النانومتر .

ويقف العالم اليوم على أعتاب ثورة علمية هائلة لا تقل عن الثورة الصناعية التي نقلته إلى عصر الآلات وعصر الصناعات أو الثورة التكنولوجية التي نقلته إلى عصر الفضاء، وهي  ثورة

Nanotechnology التكنولوجيا متناهية الصغر، تلك التي تقوم على استخدام  جزيئات في

في صناعة كل شيء بمواصفات جديدة وفريدة ومتميزة وبتكلفة تصل في كثير من الاحيان الي عشر  التكلفة الحاليةفهذه التقنية تبشر بقفزة هائلة في جميع فروع العلوم والهندسة وكافة مجالات الطب الحديث و الاقتصاد العالمي و العلاقات الدولية وحتى الحياة اليومية للفرد العادي فهي و بكل بساطة ستمكننا من صنع أي شيء نتخيله وذلك عن طريق صف جزيئات المادة إلى جانب  بعضها البعض بشكل لا نتخيله وبأقل كلفة ممكنة خذ مثالا  بسيطا جدا لتقريب الصورة اكثر : لو انه استخدمت مواد تقنية النانو مثلا

 في تصنيع الطائرة 747 التي يصل وزنها إلى قريب أربعمائة طن، لأصبح وزنها قرابة المائة طن فقط وبتكلفة تصل الى عُشر تكلفتها الحاليه.

 وادخلت صناعة النانو حيز التطبيق في مجموعه من السلع التي ستخدم نانو جزيئات 
الأكسيد على أنواعه "الألمنيوم والتيتانيوم وغيرها " . خصوصا في مواد التجميل 
والمراهم المضادة للأشعة . فهذه النانو جزيئات تحجب الأشعة فوق البنفسجية كلها 
ويبقى المرهم في الوقت نفسه شفافا وتستعمل في بعض الألبسة المضادة للتبقع .
وتوصل العلماء في روسيا إلى اختراع مواد تفوق متانةالفولاذ مرتين في الوقت الذي 
تقل عن وزنه أربع مرات
وقد تمكن باحثون في جامعة هانج يانج في سيئوول من إدخال نانو الفضه إلى المضادات 
الحيوية . ومن المعروف أن الفضة قادرة على قتل حوالي 650 جرثومة دون أن تؤذي 
الجسم البشري .
وسينزل عملاق الكمبيوتر "هاولت باكارد " قريبا إلى السوق رقاقات يدخل في صنعها نانو 
اليكترونات قادرة على حفظ المعلومات أكثر بآلاف المرات من الذاكرة المو جوده حاليا 
وقد تمكن باحثون في الوصول  IBM وجامعة كولومبيا وجامعة نيو أورليانز من جمع جزيئين إلى بلور ثلاثي الأبعاد . وبذلك تم اختراع ماده غير موجودة في الطبيعة " مع خصائص مولده للضوء مصنوعة من نانو" و "أوكسيد الحديد

 محاطا برصاص السيلينايد" وهذا هو نصف موصل للحرارة قادر على توليد الضوء 
وهذه الميزة الخاصة لها استعمالات كثيرة في مجالات الطاقة والبطاريات 

وقد أوردت مجله الايكونوميست مؤخرا أن الكلام بدأ عن ماده جديدة مصنوعة من نانو 
جزيئات تدعى قسم "Quasam" ( كأنها كلمه عربية ) تضاف إلى البلاستيك والسيراميك 
والمعادن فتصبح قويه كالفولاذ خفيفة كالعظام وستكون لها استعمالات كثيرة خصوصا في 
هيكل الطائرات والأجنحة ، فهي مضادة للجليد ومقاومه للحرارة حتى 900درجه مئوية.
وقد نجحت  شركة كرافت  
العلمية في اختراع مشروبات مبرمجه . فقريبا يمكننا شراء مشروب لا لون له ولا طعم يتضمن نانو جزيئات للون والطعم عندما نضعه في المكروييف على تردد معين يصبح عندنا عصير ليمون وعلى تردد آخر يصبح هو نفسه شراب التفاح ، وهكذا.

كما نجح العلماء المصريون في صناعة ورق مصري عبر تكنولوجيا النانو من مخلفات 
قصب السكر وقش الأرز بجودة أعلى من الجودة العالمية المعروفة للورق، وأعلن العالم 
المصري العالمي الدكتور مصطفى السيد أنه عبر تكنولوجيا النانو يمكن علاج مرضى 
السرطان عن طريق جزيئات الذهب

كم تمكن العلماء في كل من المملكة العربية السعودية ومصر من اختراع وسائل لتحلية المياه عبر التكنولوجيا متناهية الصغر بتكلفة تصل إلى 10% فقط من التكلفة الحالية مع مضاعفة كميات المياه المحلاة إلى كميات كبيرة التقانة النانوية (بالإنجليزية: Nanotechnology) أو تقانة الصغائر هي دراسة ابتكار تقنيات و وسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر. عادة تتعامل التقانة النانوية مع قياسات بين 0.1 إلى 100 نانومتر أي تتعامل مع تجمعات ذرية تتراوح بين خمس ذرات إلى ألف ذرة. وهي أبعاد أقل كثيرا من أبعاد البكتيريا والخلية الحية . ولكنها حتى الأن لا تختص بعلم الأحياء بل تهتم بخواص المواد و هذا التحديد بالقياس يقابله اتساع في طبيعة المواد المستخدمة . فالتقانة النانوية تتعامل مع أي ظواهر أو بنايات على المستوى النانوي الصغير . مثل هذه الظواهر النانوية يمكن أن تتضمن تقييد كمومي quantum confinement التي تؤدي إلى ظواهر كهرومغناطيسية و بصرية جديدة للمادة التي يبلغ حجمها بين بين حجم الجزيئ و حجم المادة الصلبة المرئي . تتضمن الظواهر النانوية أيضا تأثير جيبس-تومسون - و هو انخفاض درجة انصهار مادة ما عندما يصبح قياسها نانويا ، اما عن البنايات النانوية فأهمها الأنابيب النانوية الكربونية.
يستخدم بعض الكتاب الصحفيين أحيانا مصطلح (تقنية الصغائر للتعبير عن النانونية) رغم عدم دقته ، فهو لا يحدد مجاله في التقانة النانوية أو الميكرونية إضافة إلى التباس كلمة صغائر مع جسيم أو الدقائق , Particles
إن لعلوم النانوية و التقنية النانوية إحدى مجالات علوم المواد و اتصالات هذه العلوم مع الفيزياء ، الهندسة الميكانيكية و الهندسة الحيوية و الهندسة الكيميائية تشكل تفرعات و اختصاصات فرعية متعددة ضمن هذه العلوم وجميعها يتعلق ببحث خواص المادة على هذا المستوى الصغير  وكما جاء في مقال في جريدة (الحياة اللندنية) للكاتب (أحمد مغربي) تعرّف التقنية النانوية بأنها تطبيق علمي يتولى إنتاج الأشياء عبر تجميعها على المستوي الصغير من مكوناتها الأساسية، مثل ذرة و الجزيئات. وما دامت كل المواد المكونة من ذرات مرتصفة وفق تركيب معين ، فإننا نستطيع أن نستبدل ذرة عنصر ونرصف بدلها ذرة لعنصر آخر ، وهكذا نستطيع صنع شيء جديد ومن أي شيء تقريبا. وأحيانا تفاجئنا تلك المواد بخصائص جديدة لم نكن نعرفها من قبل ، مما يفتح مجالات جديدة لاستخدامها وتسخيرها لفائدة الإنسان ، كما حدث قبل ذلك باكتشاف الترانزيستور.

وتكمن صعوبة التقنية النانوية في مدى إمكانية السيطرة على الذرات بعد تجزئة الموادالمتكونة منها. فهي تحتاج بالتالي إلى أجهزة دقيقة جدا من جهة حجمها ومقاييسها وطرق رؤية الجزيئات تحت الفحص . كما أن صعوبة التوصل إلى قياس دقيق عند الوصول إلى مستوى الذرة يعد صعوبة أخرى تواجه هذا العلم الجديد الناشئ هي كل شيئ مادي في مقياس من 100 نانومتر الي 0.1 نانومتر والنانو يساوي واحد علي مليار من المتر اي تقسم المتر لمليار جزء فيصبح عندك النانو والتدرج من المتر يبدأ من السنتي متر ثم المللي متر ثم الميكرومتر ثم النانومتر وفي هذا المقياس الصغير من 100 نانو متر فأقل تتغير خواص الماده كليا الفيزيائيه والكيميائيه وكل شيئ في طبيعه الماده يتغير في هذا المقياس الصغير فقط مما يؤدي لانتاج عناصر جديده تماما وفريده من نوعها

الجدير باذكر أيضا ان صديقنا المخترع لديه أفكار عن مشروع متميز و الهدف من المشروع الإستفادة من القمامة الصلبة التي ليس لها أي استخدام آخر في الصناعة في أن ندخلها لجهاز التحويل النانو تكنولوجي ليحولها إلى مادة خام أو مادة أولية لصناعات أخرى ونكون قد حققنا هدفين الأول تخلصنا من القمامة والثاني وفنا في تكلفة المادة الخام والثالث توفير فرص عمل للشباب

 

الساعات المكتبية

ت المكتبية



اليوم 10-8 12-10




الأحد 10-8 11-10




الأثنين 8 -10 12-10







حكمة الأسبوع


فى دراسة مثيرة أجريت مؤخرا على بلدان العالم المختلفة، قام بها فريق تابع لمنظمة التعاون الاقتصادى والتنمية، عن علاقة قدرات الشباب العلمية من معارف ومهارات وبين وفرة الموارد الطبيعية (نفط وماس وغيرها).


أثبتت الدراسة ان:-


  1. البلدان التى لا تتمتع بموارد طبيعية كبيرة مثل اليابان وكوريا الجنوبية وفنلندا وسنغافورة، حقق طلابها اعلى الدرجات فى المعارفوالمهارات حيث يتوفر الحافز لشحذ همتهم واستنفارهم.

  2. البلدان الغنيه بالموارد الطبيعية مثل قطر وقازاخستان، حاز طلابها ادنى الدرجات حيث لا يتوفر الدافع القوى للتفوق.

  3. البلدان محدودة الموارد نسبيا مثل لبنان والأردن وتركيا كانت نتائج طلابها أفضل من طلاب البلدان ذات الموارد المرتفعة نسبيا مثل السعودية والكويت وعمان والبحرين.

  4. بعض البلدان الغنية بالموارد مثل كندا والنرويج واستراليا حصل طلابها على درجات عالية، وذلك لان تلك البلاد وضعت سياسات متوازنة لادخار واستثمار عوائد هذه الموارد ولم تكتف باستهلاكها.


الخلاصة

  1. أنك إذا أردت أن تتعرف على مستقبل أى بلد فى القرن الواحد والعشرين فلا تحسب احتياطياته من النفط أو الذهب،


ولكن انظر إلى مكانة مدارسه وكفاءة مدرسيه العالية وقوة مناهجه التعليمية وإيمان آبائه والتزام طلابه.


ذلك أن المعارف والمهارات هى التى ستحدد موقع كل بلد فى خريطة المستقبل.


وهو ما لابد أن يصدم كثيرين فى بلادنا ممن تصوروا أن غاية المراد أن يفوز فريق البلد القومى بكأس فى مباريات كرة القدم، أو أن يتفوق بعض أبنائه فى برنامج «ستار أكاديمى».


ــ فهل نحن نحث السير على طريق الندامة؟

- أم أننا نسير في طريق البناء والتطوير والتعمير؟.

للتواصل

كلية العلوم قسم الرياضيات

[email protected]

[email protected]

0582905323











Calculater




أرقام الاتصال

0582905323

إحصائية الموقع

عدد الصفحات: 97

البحوث والمحاضرات: 55

الزيارات: 25329