الدرس الثالث

الدرس الثالث

 01_l3_01

ما المقصود بالنانو تكنولوجي ؟
النانو تكنولوجي Nanotechnology مصطلح من كلمتين ، الكلمة الاولي نانو Nano وهي مأخوذة من كلمة نانوس Nanos اليونانية وتعني القزم Dwarf او الشىء المتناهي في الصغر ، والثانية تكنولوجي Technology   وتعني التطبيق العملي للمعرفة في مجال معين .
النانوتكنولوجي : هو تكنولوجيا المواد المتناهية في الصغر ، ويختص بمعالجة المادة على مقياس النانو لإنتاج نواتج جديدة مفيدة وفريدة في خواصها .
النانو وحدة قياس فريدة
من وجهة النظر الرياضية والفزيائية النانو يساوي جزء واحد علي مليار ( 0.000000001 ) من الوحدة المقاسة ، فالنانو متر يعادل جزء من مليار جزء من المتر أي إنها 10-9  متر . وكذلك هناك النانو ثانية والنانو جرام والنانو مول والنانو جول وهكذا . ويستخدم النانو كوحدة قياس للجزيئات المتناهية الصغر .

01_l3_02

هل تعلم ان
1)قطر حبة الرمل يبلغ حوالى106 nm
2)قطر جزىء الماء يساوي 0.3 nm تقريباً
3)قطر الذرة الواحدة ح بين 0.1 -0.3 nm ي            .

الخواص المعتمدة على الحجم .
الفريد في مقياس النانو NanO scale  هو أن خواص المادة في هذا البعد كاللون والشفافية ، والقدرة على التوصيل الحراري والكهربي والصلابة والمرونة ونقطة الإنصهار وسرعة التفاعل الكيميائي وغيرهامن الخواص ، تتغير تماماً وتصبح المادة ذات خواص جديدة وفريدة وقد اكتشف العلماء ان هذه الخواص تتغير بإختلاف الحجم النانوي من المادة فيما يسمي بالخواص المعتمدة على الحجم .

الحجم النانوي الحرج : هو الحجم الذ تظهر فيه الخواص النانوية الفريدة للمادة ويقع بين
(1-100 nm)
بعض الامثله التى تمكننا من فهم الخواص المعتمد على الحجم Size Dependent Characteristics  والذي تنفرد به المواد النانوية ،
1)نانو الذهب : من المعلوم أن الذهب أصفر اللون وله بريق ، ولكن عندما يتقلص حجم الذهب ليصبح بمقياس النانو فإنه يختلف ، وقد أكتشف العلماء أن نانو الذهب يأخذ ألوانا مختلفة حسب الحجم النانوي فقد يكون الذهب أحمر ، برتقالي ، أخضر وقد يصبح أزرق اللون ،ويرجع ذلك الى ان تفاعل الذهب في هذا البعد من المادة مع الضوء يختلف عن الحجم المرئي منها .
2)نانو النحاس : لاحظ العلماء أن صلابة جسيمات النحاس تزداد عندما تتقلص من قياس الماكروmacrO ( الوحدات الكبيرة ) إلى قياس النانو nanO وإنها تختلف باختلاف الحجم النانوي من المادة .
وكل ما ينطبق على الامثلة السابقة ينطبق عل الحجم النانوي لأي مادة ، مما يجعل المواد النانوية تظهر من الخواص الفريدة الفائقة ما لا تظهر في الحجمين الماكرو MacrO  ، والميكرو MicrO من المادة ، مما يؤدي إلى استخدامها في تطبيقات جديدة غير مألوفة .
والسبب فى الخواص الفائقة للمواد النانوية يرجع إلى العلاقة بين مساحة السطح الي الحجم .
ملاحظات هامه
(1)في الحجم النانوي من المادة تزداد النسبة بين مساحة السطح إلى الحجم زيادة كبيرة جداً (2)يصبح عدد ذرات المادة المعرضة للتفاعل كثيرة جداً إذا ما قورنت بعددها في الحجم الأكبر من المادة
(3) هذه النسبة بين مساحة السطح إلى الحجم تكسب الجسيمات النانوية خواص كيميائية وفيزيائية وميكانيكية جديدة وفريدة .
لاحظ  ان سرعة ذوبان مكعب السكر في الماء أقل من سرعة ذوبان نفس المكعب في نفس كمية الماء وفي نفس درجة الحرارة إذا تم تجزئته إلى حبيبات من السكر في نفس كمية الماء ، فالنسبة الكبيرة بين مساحة السطح إلى الحجم في حالة الحبيبات تزيد من سرعة الذوبان .

01_l3_03

كيمياء النانو  Nano chemistry  هو أحد أفرع علوم النانو

أهميته (1)يتعامل مع التطبيقات الكيميائية للمواد النانوية
(2)ويتضمن دراسة ووصف وتخليق المواد ذات الأبعاد النانوية
(3)ويتعلق بالخواص الفريدة المرتبطة بتجميع الذرات والجزيئات بأبعاد نانوية
اشكال المواد النانويه  المواد النانوية لها متعددة الأشكال ، قد تكون على شكل حبيبات أو أنابيب أو أعمدة أو شرائح دقيقة أو أشكال أخري ، ويمكن تصنيف المواد النانوية وفقا لعدد الأبعاد النانوية للمادة كمال يلي :

تصنيف المواد النانوية وفقا لعدد الأبعاد النانوية للمادة
01_l3_04 (1)المواد النانوية أحادية الأبعاد
هي المواد ذات البعد النانوي الواحد الذي يتراوح ما بين nm ( 1 -100 ) ، ومن امثلتها الأغشية الرقيقة Thin Films التي تستخدم في طلاء الأسطح لحمايتها من الصدأ والتآكل ، وفي تغليف المنتجات الغذائية بهدف وقايتها من التلوث والتلف . والأسلاك النانوية Nano wires  التي تستخدم في الدوائر الالكترونية والألياف النانوية التي تستخدم في عمل مرشحات الماء .
(2)المواد النانوية ثنائية الأبعاد
01_l3_05وهي المواد النانوية التي تمتلك بعدين يتراوح ما بين nm ( 1-100 ) ، ومن أمثلتها أنابيب الكربون النانوية Carbon nanotubes أحادية ومتعددة الجدر .

الخواص المميزة لأنابيب الكربون النانوية :
1)موصل جيد للكهرباء والحرارة
2) فدرجة توصيلها للكهرباء أعلي من النحاس
3) أما توصيلها للحرارة فهو أعلي من درجة توصيل الماس.
4)أقوي من الصلب بسبب قوي الترابط بين جزيئاتها ، وأخف منه
وبذلك فإن سلك انابيب النانو ، والذي يساوي حجم شعرة الإنسان يمكنه بسهولة ان يحمل قاطرة  هذه القوة ألهمت العلماء لعمل أحبال ذات متانة يستخدمونها لعمل مصاعد الفضاء .
5)ترتبط بسهولة بالبروتين وبسبب هذه الخاصية ، يمكن استخدامها كأجهزة استشعار بيولوجية لأنها حساسة لجزيئات معينة .

3)المواد النانوية ثلاثية الأبعاد
وهي المواد التي تمتلك ثلاثة أبعاد نانوية يتراوح ما بين nm ( 1-100 ) ، مثل صدفة النانو وكرات البوكي Bucky Balls .
01_l3_06 تركيب كرة البوكي تتكون كرة البوكي من 60 ذرة من ذرات الكربون ويرمز لها بالرمز C60 ، ولها مجموعة من الخصائص المميزة والتي تعتمد على تركيبها . ونلاحظ ان النموذج الجزيئي لكرات البوكي يبدو ككرة قدم مجوفة ، وبسبب شكل الكرة المجوف يختبر العلماء الآن فاعلية استخدام كرة البوكي كحامل للأدوية في الجسم ، فالتركيب المجوف يمكنه أن 01_l3_07يتناسب مع جزىء من دواء معين داخله بينما الجزء الخارجي لكرات البوكي مقاوم للتفاعل مع جزيئات أخرى داخل

علل:-
1- تغير لون الذهب عند تحوله من مقياس الماكرو إلى مقياس النانو .
جـ : لأن تفاعل دقائق الذهب وهي على مقياس النانو مع الضوء المرئي يختلف عن تفاعلها معه وهي على مقياس الماكرو.
2- سرعة ذوبان مكعب من السكر في الماء أقل من سرعة ذوبان مسحوق هذا المكعب في نفس كمية الماء ودرجة الحرارة.
جـ : لأن النسبة الكبيرة بين مساحة السطح إلى الحجم في حالة المسحوق تزيد من سرعة الذوبان حيث يكون عدد الجزيئات المعرض للتفاعل كبير جداً
3- أنابيب الكربون النانوية أقوى من الصلب .
جـ :  بسبب قوى الترابط بين جزيئاتها
4- يمكن استخدام أنابيب الكربون النانوية في صناعة أجهزة الاستشعار البيولوجية .
جـ : لارتباطها بسهولة بالبروتين وحساسيتها تجاه جزيئات معينة
5- يرمز لكرة البوكي بالرمز  C 60  .
جـ :  لأنها تتكون من 60 ذرة كربون
6- فاعلية الشكل الكروي المجوف لكرة البوكي كحامل للأدوية داخل جسم الإنسان .
جـ : لأن شكلها الكروي المجوف يمكنها من حمل جزيئات الدواء بداخله في حين يقاوم سطحها الخارجي التفاعل مع جزيئات أخرى داخل الجسم

download

نشاط:-
اشترك عزيزى الطالب مع زملاؤك فى عمل بحث على شبكة الانترنت عن النانو تكنولوجي وعرض ما تم التوصل اليه  من صور أو فيديوهات أو مقالات على صفحة الفيس بوك او المدونة.

تابعنا على قناتنا على اليوتيوب

 prev                                     next

9 تعليقات

  1. حهد ممتاز يامستر

  2. ازاى انزل الفيديو ده يامستر عندى

  3. هشام عبد الرحمن

    هو يامستر مكتشف علاج سرطان الجلد هو فعلا عالم مصرى د مصطفى السيد

  4. هو يامستر مكتشف علاج سرطان الجلد هو د مصطفى السيد

  5. كمال رمضان

    لماذا مصر لم تهتم بمجال النانو

  6. ممتاز يامستر محمد

  7. علاء ابو الوفا

    ياريت يامستر تنزل لنا كتاب عن النانو

  8. محمدود عاشور

    ويكبيديا النان اللى فى الموقع جمبل حدا

  9. ما السر يامستر ان المادة على مقياس النانو تعطر صفات فريدة

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

يمكنك استخدام أكواد HTML والخصائص التالية: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>