يختلف لون الجسيمات النانوية الذهبية في التعليق حسب حجم الجسيمات النانوية. Valeg96, CC BY

ماذا تستحضر كلمة "تقنية النانو" بالنسبة لك؟

لقد قضيت أفضل جزء من الأسبوع نتحدث عن مصطلح "تكنولوجيا النانو" وعما إذا كان مجالًا حقيقيًا أم لا أم لا.

في أبسط معانيها ، تعني تقنية النانو العمل مع المواد بمقياس المليار من المتر. تشير البادئة "nano" إلى المليار: إنها جزء من المقياس العلمي للقياس.

أستخدم مصطلح تكنولوجيا النانو كمصطلح مناسب للجميع لوصف مجال بحثي. بحثي هو صنع جسيمات متناهية الصغر يمكن استخدامها ككبسولات صغيرة لإيصال الأدوية إلى الخلايا. أعمل مع البروتينات ومجموعة من جزيئات الذهب النانوية لمحاولة تحقيق هذا الهدف.

بيع تكنولوجيا النانو

مثل العديد من المصطلحات العلمية والأكاديمية ، فإن تقنية النانو (والمعروفة أيضًا باسم "النانو") مصطلح مفرط الاستخدام في وسائل الإعلام.

تعلن شركات مستحضرات التجميل عن منتجات "تقنية النانو" - ربما تأمل أن تنقل أن الروبوتات الصغيرة تعمل على إصلاح بشرتك. ومع ذلك ، من المرجح أن تشمل هذه المنتجات فقط الشحوم الدهنية - فقاعات صغيرة من الدهون ثنائية الطبقات. إنها جسيمات متناهية الصغر ، وليست الروبوتات النانوية التي نتصورها من الخيال العلمي.

• تاتا نانو سيارة في الهند ، وأبل آي بود نانو يستخدم مشغل الموسيقى أيضًا البادئة "nano". لقد أصبحت بادئة ملائمة ، بالطريقة نفسها التي يتم فيها الإفراط في استخدام المصطلحات "الصغيرة" و "الذكية" وشروط التسويق التي لا معنى لها بشكل فعال.

لتعقيد الأمور أكثر ، أصبحت تقنية النانو وعلم النانو الآن مرادفين لشعبية "روبوتات مصغرة من شأنها أن تحول العالم إلى غو رمادي"أو تهديدات ضئيلة غير مرئية الى الصحية والبيئة.

صحيح هناك بعض قلق حول الآثار البيئية المحتملة للمواد النانوية التي يتم التخلص منها بطريقة غير صحيحة. إن سمية المواد النانوية والقضايا التنظيمية حول استخدامها والتخلص منها هي مناقشة مستمرة.

لكن من المحبط كونه محاوراً وعالمًا في العلوم أن يرى مصطلح "نانو" يستخدم في بعض هذه الطرق - ليس بسبب الافتقار إلى الفكاهة ولكن بسبب مقدار الجهد المطلوب للتصدي لهذه المفاهيم الخاطئة غالباً ما لا يتناسب مع السهولة التي يساء استخدامها.

هل "النانو" لا تعني شيئًا؟

فهل ينطبق مصطلح تكنولوجيا النانو على كل شيء، وبالتالي لا يعني شيئًا؟ في حين أن كلمة النانو هي كلمة طنانة في الإعلانات ووسائل الإعلام، إلا أن هناك فهمًا أكثر تحديدًا لما تنطوي عليه في العلوم؟ - أو بالأحرى، في الهندسة.

تقنية النانو هي مجال واسع يغطي الأبحاث والاختراعات التي تستخدم التأثيرات الكمية التي تحدث في مقياس النانو - أي على مستوى النانومتر أو بمليار من المتر.

بسبب حجم المواد والجزيئات على هذا المستوى، تصبح التأثيرات الكمومية أكثر وضوحًا في المقياس النانوي ، ويمكن استخدامها لإنشاء مواد جديدة تمامًا وأرق.

مصطلح "آثار الكم"يشير هنا إلى خصائص المادة التي تشكل نقطة الانصهار ، والإضاءة الفلورية ، والتوصيل الكهربائي والتفاعل الكيميائي.

على سبيل المثال ، في المقياس النانوي ، هناك خواص بصرية جديدة - أي التفاعلات بين الضوء والمواد - والتي يمكن استخدامها لتطبيقات مثل nanobarcoding.

تستخدم تقنية النانو هذه الخصائص لصنع مواد وأجهزة جديدة؟ - أي شيء من الإلكترونيات اللينة، superlattices plasmonic (المواد النانوية فائقة الدقة التي تتفاعل مع الضوء) ، الجسيمات النانوية الذهبية والفضية والبوليمرية ، والأسلاك النانوية ، وما إلى ذلك.

في الحقيقة ، الجزيئات الحيوية والفيروسات هي التكنولوجيا النانوية الطبيعية الأصلية. الجزيئات الحيوية مثل الحمض النووي قد تخزن الشفرة الوراثية للحياة ، ولكن يمكن استخدام بنية الحمض النووي لتوليد أسلاك متناهية الصغر ، ويمكن استخدام الحمض النووي كجسر بين الجسيمات ل ربطها معا.

يمكن استخدام البروتينات كسقالات لصنع الهياكل المعدنية المعروفة باسم الأطر المعدنية العضوية التي يمكن استخدامها كمرشحات أو لتقديم العلاجات ، على سبيل المثال لا الحصر تطبيقين.

يمكننا أيضًا تصنيع مواد من مواد غير عضوية مثل الذهب والفضة - تتوفر الآن أقلام تتيح لك رسم دوائر أسلاك متناهية الصغر.

واقي الشمس لديه جسيمات متناهية الصغر ، و جسيمات الفضة النانوية تستخدم كعوامل مضادة للبكتيريا في العديد من العناصر اليومية. تستخدم بطاريات الليثيوم تقنية النانو لتحسين التخزين: في الواقع ، تقنية النانو مهمة لتحسينها أداء البطارية والقدرة.

والتقنية النانوية مفيدة في تصغير الأجهزة وتحسين أدائها. لدينا الآن أجهزة تسلسل الحمض النووي المحمولة باليد والتي يمكن استخدامها في هذا المجال. لم يعد علينا إرسال عينات إلى المختبر وانتظار النتائج - يمكننا تسلسل الحمض النووي في الموقع ، وذلك بفضل الاستخدام الذكي لل البروتينات في الأجهزة المصغرة.

معظم أبحاث تكنولوجيا النانو متعددة التخصصات (تجمع بين الخبرة المختلفة) ، وحتى متعددة التخصصات (تعمل في العديد من مجالات العلوم). يتطلب ذلك البحث في الكيمياء (غير العضوية والعضوية) ، والالكترونيات ، والكيمياء التحليلية ، والكيمياء السطحية ، وكيمياء البروتين وهيكله ، وكيمياء الحمض النووي (الحمض النووي والحمض النووي الريبي) ، والدهون (الدهون) ، والعديد من التقنيات الأخرى.

لذلك ، غالبًا ما يكون من الأسهل استخدام المصطلح الشامل "تقنية النانو" عند وصف هذا النوع من الأبحاث التي تشمل العديد من التخصصات.

نحن نستخدم خصائص المواد النانوية ، والإبداع والابتكار لإنشاء تكنولوجيا جديدة ، ومواد جديدة ، وهياكل جديدة ، وربما في المستقبل ، طرق جديدة للوجود.

فكر في الأمر بهذه الطريقة: إذا كنت ترغب في تقليص الأجهزة ، فإنك تجعل مكونات هذه الأجهزة أصغر. تستخدم تقنية النانو مكونات حجم النانومتر لبناء هذه الأجهزة ، باستخدام التأثيرات الكمومية البارزة في هذا المقياس.

تجمع تقنية النانو جميع هذه الميزات للتطبيقات المفيدة.

نانو ليس كل شيء 'BS'

في وجه الفحم ، الأبحاث هي في معظمها أفكار مثيرة للاهتمام تتطلب تحسينًا مملاً ؛ محاولة تصنيع عناصر صغيرة من عملية من أسفل إلى أعلى (أي ، بناء على مقياس النانو) بدلاً من أعلى إلى أسفل (تكرير المواد الموجودة).

في تكنولوجيا النانو ، لا يتعين علينا تقسيم المواد الكبيرة إلى قطع صغيرة ، بل نحاول توليدها من الأسفل إلى الأعلى باستخدام الكيمياء. قد يكون هذا النوع من العمل مملًا ، ولكن عندما يعمل لأول مرة ، فإنه يشبه السحر.

لذلك يمكن لتقنية النانو ، في بعض الأحيان ، مثل إيلون موسك ضمني، أن يكون "BS" المصيد كل شيء.

لكنه أيضًا مجال يعمل فيه العديد من العلماء والمهندسين يوميًا وتعترف به العديد من الجامعات. إنه مجال متزايد ومزدهر مليء بالاختراعات الجديدة المثيرة والذكاء.

من نواح كثيرة ، إنها محاولة جادة حقاً لعبور العضوية وغير العضوية معًا في أجهزة تحاكي التحسينات الرائعة للطبيعة. انه صعب ومبهج.

نبذة عن الكاتب

Upulie Divisekera ، مرشح دكتوراه ، جامعة موناش

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

at سوق InnerSelf و Amazon