كيمياء النانو في حياتنا

كيمياء النانو في حياتنا

هل رأيت من قبل اعلانات عن منتجات غريبة مثل : زجاج أوملابس  غير قابلة للاتساخ أو موصلات فائقة التوصيل للكهرباء،

أو  كرات تنس تدوم لفترة أطول، وكرات جولف  تطير بشكل أكثر استقامة ،و كرات بولينج  أكثر متانة ولها سطح أكثر صلابة وغيرها من المنتجات .

بدأت الأفكار والمفاهيم الكامنة وراء علم النانو وتكنولوجيا النانو من قبل الفيزيائي ريتشارد فاينمان في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في 29 ديسمبر 1959.

تعريف كيمياء النانو:

كيمياء النانو هي فرع من فروع علم النانو ، تتعامل مع التطبيقات الكيميائية للمواد النانوية وتتضمن دراسة ووصف وتركيب المواد ذات الحجم النانوي ، وهذه المواد لها صفات جديدة وفريدة.

لاحظ أن كلمة نانو مأخوذة  من المصطلح nanos فى اليونانية يعنى قزم  ، والبادئة nano رياضيا من وحدة معبنة تشير الى جزء من المليار من الوحدة المستخدمة ؛فمثلا  النانومتر يعني جزء من المليار من المتر.أي عشرة أضعاف قطر ذرة الهيدروجين.

لاحظ أن :  قطر شعرة الإنسان ، في المتوسط ​​، يبلغ  80000 نانومتر.

في مثل هذه المقاييس ، لم تعد القواعد العادية للفيزياء والكيمياء سارية. على سبيل المثال ، يمكن أن تختلف خصائص المواد ، مثل اللون والقوة والتوصيل والتفاعل ، اختلافًا كبيرًا بين المقياس النانوي والماكرو. تعتبر “الأنابيب النانوية” الكربونية أقوى   100 مرة من الفولاذ ولكنها أخف وزناً بست مرات.  

 

سبب ظهور الخواص الجديدة و الفريدة للمواد  النانوية:

إن التفاعل المتزايد والحجم الصغير للجسيمات النانوية مقارنة بالجزيئات الكبيرة هما عاملان مهمان يظهران كثيرًا عند دراسة وظيفة المواد النانوية.

تمتلك الجسيمات النانوية مساحة سطح عالية إلى نسبة الحجم ، وهذا يزيد من معدل تفاعلها الكيميائي (تفاعل أكبر) وهذا أيضًا يعزز تأثيرها التحفيزي.

أمثلة للمواد النانوية:

• أنابيب الكربون النانوية
• فوليرينيس وبوكي بول
• جسيمات دقيقة ومتناهية الصغر في الهواء
• النقاط الكمومية والبلورات النانوية
• جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية
• جزيئات الفضة النانوية
• أسلاك النانو الفضية
• جسيمات أخرى بحجم النانو

ما هي كرة بوكي؟

بصرف النظر عن تآصل الكربون للماس والجرافيت ، يوجد الشكل الثالث من الكربون على شكل فوليرين أو “كرات بوكي”

تتكون من حلقات كربون خماسية أو سداسية متناوبة للسماح بانحناء السطح  مما ينتج عنه جزيئات لها شكل مجوف كامل .
إنها نوع من الجزيئات المجوفة “القفص” أو “الكرة” أو “الأنبوب المغلق” من ذرات الكربون النقي.
لا تزال ذرات الكربون تشكل ثلاث روابط لكل ذرة كربون ، ومعظم حلقات ذرات الكربون سداسية ، لكن بعضها يتكون من خمس وسبع حلقات.

  والكربون في Buckminster Fullerene C 60  يشكل نمطًا مثل كرة القدم .
أول فوليرين تم اكتشافه ( C 60 ) كان اسمه Buckminsterfullerene ( فوليرين -60 ) ، مشتق من المهندس المعماري الأمريكي R. Buckminster Fuller الذي اخترع تصميم القبة الجيوديسية في تشييد المباني.
وهذه الجزيئات الصغيرة ذات حجم الجسيمات النانوية لها خصائص مختلفة جدا مقارنة بالجرافيت أو الماس. 

يمكن استخدام جزيئات الفوليرين لتوصيل الدواء إلى الجسم ، كمواد تشحيم ، وكمحفزات وفي شكل أنابيب نانوية كربونية يمكن استخدامها لتقوية المواد المركبة ، مثل المعدات الرياضية مثل مضارب التنس.

لديهم العديد من التطبيقات الكيميائية الاصطناعية والصيدلانية.
يمكن استخدامها كوسيلة لنقل الأدوية إلى الخلايا ، ويمكن أن يحتوي القفص مثل جزيئات الفوليرين على عقار ، ويمكن أن يمر المزيج بسهولة عبر جدار الخلية المستهدفة.

تحتوي جزيئات الفوليرين على نسبة مساحة / حجم عالية جدًا ويمكن استخدامها في تطوير أنواع جديدة من المحفزات في الصناعة الكيميائية ، وربما يمكن ربط جزيئات المحفز بهيكل الفوليرين.

يتم تطوير الفوليرينات التي تتمتع بخصائص تشحيم ممتازة (ربما تتفوق على زيوت التزليق) وهذه المزلقات تقلل بشكل كبير الاحتكاك في نقل الأجزاء المعدنية للآلات من عجلات مسننة إلى محامل كروية وربما مفاصل صناعية بعد عمليات تقويم العظام على الوركين والركبتين!

أنابيب الكربون النانوية:

الانابيب النانوية عبارة عن طبقة واحدة من الجرافيت (أو جزيء من الجرافين) ملفوفة حولها لتشكيل جزيء طويل يشبه الأنبوب ، وتتكون فقط من حلقات سداسية في جميع أنحاء جوانب الأنابيب النانوية.

.وهو شبه موصل كهربائيًا ويمكن استخدامه كترانزستور شبه موصل في الدوائر الإلكترونية الدقيقة

الجانب المشرق لكيمياء النانو:

تم الترحيب بتقنية النانو باعتبارها لديها القدرة على زيادة كفاءة استهلاك الطاقة ، والمساعدة في تنظيف البيئة ، وحل المشكلات الصحية الرئيسية ، و هناك العديد من الاستخدامات مثل:

1-يتم تصنيع الأنابيب النانوية بحيث تكون قوية وخفيفة ، وأحيانًا كمواد مركبة مع مواد أخرى غير نانوية ؛ويمكن استخدام هذه المواد في  تطبيقات متنوعة مثل بناء الطائرات (جسم الطائرة ، الأجنحة ، إلخ) والمعدات الرياضية .

2-تم تزويد الملابس والجوارب بتقنية النانو بحيث تدوم لفترة أطول وتحافظ على برودة الناس في الصيف والعكس صحيح.

3- يتم غرس الضمادات بجسيمات الفضة النانوية لشفاء الجروح بشكل أسرع. 4- قد تصبح أجهزة الكمبيوتر الشخصية أرخص وأسرع وتحتوي على ذاكرة أكبر بفضل تقنية النانو.

5- استخدام الجسيمات النانوية لتوصيل الأدوية أو الحرارة أو الضوء أو غيرها من المواد لأنواع معينة من الخلايا (مثل الخلايا السرطانية).

يتم تصميم الجزيئات بحيث تنجذب إلى الخلايا المريضة فقط ، مما يسمح بمعالجة مباشرة لتلك الخلايا مما يقلل من المخاطر الصحية دون تغيير الخلايا الطبيعية الأخرى.

تقلل هذه التقنية من تلف الخلايا السليمة في الجسم وتسمح بالكشف المبكر عن المرض.

كيف يمكن استخدام المرشحات النانوية والجسيمات النانوية لتنظيف البيئة؟

يمكن لمرشحات مياه الصرف الصغيرة ، على سبيل المثال ، أن تنقي الانبعاثات من المنشآت الصناعية ، وتزيل حتى أصغر المخلفات قبل إطلاقها في البيئة. يمكن لمرشحات مماثلة تنظيف الانبعاثات من محطات الاحتراق الصناعية.

الجانب المظلم لكيمياء النانو:

اطلاق جزيئات صغيرة يمكنها ، نظرًا لصغر حجمها ، السفر بعيدًا جدًا في البيئة. يحذر بعض العلماء من أننا لا نعرف حتى الآن كيف ستعمل هذه الجسيمات في البيئة.

أو ما هي التفاعلات الكيميائية التي ستطلقها عند مواجهة الجسيمات الأخرى.

الجسيمات النانوية لديها القدرة على البقاء والتراكم في البيئة.

أظهرت الأبحاث أن جزيئات بحجم النانو تتراكم في تجاويف الأنف ورئتي وأدمغة الفئران .

يمكن أن يتسبب استنشاق أي جزيئات صلبة دقيقة أو دقيقة في حدوث تهيج في الرئتين ومن المحتمل أن يتسبب في تلف الرئة والسرطان ،

هناك قلق من أن جهاز المناعة البشري قد يكون أعزل ضد الجسيمات على المقياس النانوي.

ثبت أن المواد الكيميائية على شكل جزيئات نانوية دقيقة تنتشر في جميع أنحاء نبات المحاصيل وتؤثر على نمو التربة وخصوبتها

لقد ثبت أن الجسيمات النانوية تلحق الضرر بالبكتيريا المهمة لنمو النبات ، على الرغم من أن آثارها صغيرة نسبيًا ، إلا أن كيفية تأثر النبات ليست مفهومة تمامًا.

المراجع

موقع azonano.com أطلعت عليه بتاريخ 3/8/2022

موقع byjus.com أطلعت عليه بتاريخ 3/8/2022

موقع docbrown.info أطلعت عليه بتاريخ 4/8/2022

موقع pharmatips.in أطلعت عليه بتاريخ 4/8/2022

كيمياء النانو PDF,استخدامات تقنية النانو,تطبيقات النانو تكنولوجي في الكيمياء Ppt,بحث كامل عن تقنية النانو,ماهو طب النانو,كيمياء النانو في حياتنا,كيمياء النانو في حياتنا,كيمياء النانو في حياتنا تطبيقات تقنية النانو في الفيزياء,