أصبحت تقنية النانو في مثدمة المجالات الأكثر أهمية وإثارة في الفيزياء، الأحياء، الكيمياء، والهندسة والعديد من المجالات الأخرى. أعطت هذه التقنية أملاً كبيراً لثورات علمية في المستقبل القريب حيث، ستغير وجهة التقنية في العديد من التطبيقات. يعود الاهتمام الواسع بتقنية النانو إلي الفترة ما بين 1996 إلي 1998م عندما قام مركز تقييم التقنية العالمي الأمريكي (WTEC) بدراسة تقويمية لأبحاث النانو وأهميتها في الإبداع التقني. لخصت الدراسة إلى نقاط من أهمها: أن لتقنية النانو مستقبل عظيم في جميع المجالات الطبية والعسكرية والمعلوماتية والحاسوبية والإلكترونية والبتروكيميائية والزراعية والحيوية وغيرها، وأن تقنية النانو متعددة الخلفيات فهي تعتمد على مبادئ الفيزياء والكيمياء والهندسة الكيميائية والكهربائية وغيرها إضافة الى تخصص الأحياء والصيدلة.
تعريف تقنية النانو
،تقنية النانو هي العلم الذي يهتم بدراسة معالجة المادة على المقياس الذري والجزيئي. تعتبر علوم النانو وتقنية النانو إحدى مجالات علوم المواد واتصالات هذه العلوم مع الفيزياء، الهندسة الميكانيكية الهندسة الكيميائية، والهندسة الحيوية تشكل تفرعات واختصاصات فرعية متعددة. تهتم تقنية النانو بإبتكار تقنيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر، وهو جزء من الألف من الميكرومتر، أي جزء من المليون من الميليمتر. عادة تتعامل تقنية النانو مع قياسات بين 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.
: يمكن القول أن المواد النانوية هي تلك الفئة المتميزة من المواد المتقدمة التي يمكن إنتاجها بحيث تتراوح مقاييس أبعادها أو أبعاد حبيباتها الداخلية بين 1 نانومتر و 100 نانومتر وقد أدى صغر هذه المواد أن تختلف صفاتها عن المواد األكبر حجما )أكبر من 100 نانومتر( . وتعد هذه المواد هي مواد البناء للقرن الحادي والعشرين وركن مهم من أركان تكنولوجيات هذا القرن. وتتنوع المواد النانوية من حيث المصدر, وتختلف باختالف نسبها , كأن تكون مواد ّ عضوية أو غير عضوية طبيعية او مخل
خواص المواد النانوية :
1-الخواص الميكانيكية: ترتفع قيم الصالبة للمواد الفلزية وسبائكها وكذلك تزيد مقاومتها لمواجهة إجهادات األحمال المختلفة الواقعة عليها وذلك من خالل تصغير مقاييس حبيبات المادة والتحكم في ترتيب ذ ارتها, فمثالً إذا قمنا بتصغير حبيبات المواد السي ارميكية إلى إكسابها المزيد من المتانة وهي صفة ال توجد في مواد السيراميك العادية.
2 -درجة االنصهار: تتأثر قيم درجات حرارة انصهار المادة بتصغير أبعاد مقاييس حبيباتها فمثالً درجة انصهار الذهب هي 1064 ذا قمنا بإنقاص أقطار حبيبات الذهب درجة مئوية, وا فإن درجة االنصهار تنقص حوالي 500 درجة مئوية. ً كلياً على مقياس أبعاد حبيبات المادة
3 -الخواص المغناطيسية: تعتمد قوة المغناطيس اعتمادا المصنوع منها المغناطيس, وكلما صغر حجم الجسيمات النانوية وتزايدت مساحة أسطحها الخارجية ووجود الذرات على تلك األسطح كلما زادت قوة المغناطيس وشدته.
4 -الخواص الكهربائية: إن صغر أحجام حبيبات المواد النانوية يؤثر إيجاباً على خواصها الكهربائية حيث تزداد قدرة المواد على توصيل التيار الكهربائي, حيث تستخدم المواد النانوية في صناعة أجهزة الحساسات الدقيقة والشرائح االلكترونية في األجهزة الحديثة وهي ذات مواصفات )4 )تقنية عالية.
5 -الخواص الكيميائية: إذا كانت الجسيمات النانوية متجانسة وبنفس الحجم فإن تفاعلها )3 )يزداد. 00 سبب اختلاف خواص الجسيمات النانوية :
1 -حجم الجسيمات:
إن خصائص المواد كالتوصيل واللون ال تتغير بتغير الحجم, إال عندما يصل حجمها إلى مقياس النانومتر فإن خصائصها تتغير, مثالً السليكون بالحجم الطبيعي يعتبر مادة معتمة ال تشع, أما عندما يكون بحجم 1 نانومتر يشع باألزرق, وعندما يكن بحجم 3 نانومتر يشع باللون األحمر.
2-شكل الجسيمات:
تعتمد خصائص الجسيم النانوي على الشكل الذي يكون كروياً أو أنبوبياً أو سداسياً أو غيرها من األشكال.
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 اآلخر تكون جزيئاتها أو ذر اتها متكتلة مالصقة لبعضها البعض, واختالف درجة تجمع الجزيئات من جسيم آلخر يسبب تغير الخصائص.
5 -التوزيع:
قد يكون توزيع الجزيئات أو الذ ارت داخل الجسيم منتظماً أو غير منتظم, وقد يكون مستق ار ظام في المحلول فيشع المحلول كله, ً أو غير مستقر, فمثالً جزيئات السيلكون متوزعة بانت لكن بعد تركها لعدة أيام يصبح توزيعها غير منتظم وتنزل للقاع فال يعد المحلول يشع بالكامل. 6 -الحصر الكمي: فبعض المواد تكون محصورة ببعدين فتكون حركة اإللكترونات باتجاه واحد
تطبيقات النانو تكنولوجي
في الطب: ساهم تطور تقنية النانو على تغيير القواعد الطبية المتبعة في منع األمراض وتشخيصها وعالجها وأصبحنا نعيش عصر التقنية الطبية النانوية, فمثالً تقدم تقنية النانو طرقاً جديدة لحامالت الدواء داخل الجسم )حامالت نانوية ذات أحجام تصل لمقياس النانو ( تكون قادرة على استهداف خاليا مختلفة في الجسم.
ويمكن بواسطة هذه التقنية تصوير خاليا الجسم بسهولة كما لو أننا نأخذ لها صور عادية, كذلك يمكن التحكم بتلك الخاليا وتشكيلها بأشكال مختلفة. إضافة إلى استخدام الليبوزوم النانوية المصنعة كأنظمة توصيل للعقارات المضادة للسرطان واللقاحات, كما تستخدم جسيمات الذهب النانوية في أجهزة الاختبار المنزلي للكشف عن الحمل.
الكشف عن الامراض: ات حيوية نانوية ّ إن األسالك النانوية تستخدم كمجس وذلك لحساسيتها ً, حيث يتم طالء هذه األسالك بأجسام مضادة مصنعة بحيث أنها العالية وحجمها الصغير جدا تلتصق فقط بالجسيمات الحيوية )DNA )أو البروتينات, أو الجسيمات البيولوجية األخرى في الجسم, والتى تلتصق بغيرها من الجزيئات, وعندما ترتبط هذه البروتينات أو غيرها باألسالك النانوية المطلية فسوف تتغير توصيليتها, وبذلك يمكن استخدام هذا المجس الحيوي النانوي في اكتشاف عدد كبير من األمراض في مراحلها األولية، وذلك بإدخال أعداد كبيرة من األسالك ات مختلفة ّ النانوية داخل الجسم يتم طالئها بأجسام مضادة مختلفة، تمثل مجس .
في علاج السرطان:
تستخدم األغلفة النانوية المطلية بالذهب لتدمير الخاليا السرطانية, ويبلغ طول هذه األغلفة النانوية حوالي 120 نانومتر وهي أصغر من حجم خلية السرطان حوالي 170 مرة, وعندما تحقن هذه األغلفة النانوية داخل الجسم فإنها تلتصق تلقائياً بالخاليا 08 السرطانية, ومن ثم يتم تعريض تلك الخاليا ألشعة ليزر تحت الحمراء فتعمل بدورها على تسخين الذهب ورفع درجة حرارته مما يؤدي إلى احتراق تلك الخاليا وموتها. وتمتاز هذه الطريقة بالدقة والموضوعية نظ ارً لصغر األغلفة النانوية بالنسبة للخاليا وتركزها بالخاليا المريضة فقط مما )6 )يجعل الخاليا السليمة بعيدة عن الخطر وعن اآلثار الجانبية لتلك الطريقة.
في مجال الادوية والعقاقير:
أدخل حاليا مصطلح جديد إلى علم الطب هو النانو بيوتك وهو البديل الجديد للمضادات الحيوية. ففي جامعة )هانج بانج( في سيؤول استطاع الباحثون إدخال نانو الفضة إلى المضادات الحيوية، ومن المعروف أن الفضة قادرة على قتل 650 جرثومة ميكروبيةدون أن تؤذى جسم اإلنسان. وهذهالتقنية سوف تحل الكثير من مشاكل البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية التي أحدثت ل تأثير المضاد الحيوي على هذه البكتيريا. حيث ّ طف ارت تحو يقوم النانو بيوتك بثقب الجدار الخلوي البكتيري أو الخاليا المصابة بالفيروس مما يسمح للماء بالدخول إلى داخل الخاليا فتقتل.
د/ جمعه ياقوت الحداد – المعمل المرجعى للرقابه البيطريه على الانتاج الداجنى – معهد بحوث الصحه الحيوانيه – فرع دمنهور مركز البحوث الزراعية – مصر
