الجمعة، 5 سبتمبر، 2014

الخيال العلمي في النانو بين التقنيات الحالية والتوقع المستقبلي للنانو بين الطموح التجارية التكنولوجية من النانو.


هناك متسع كبير في القاع:
النانو في هذا العصر بعد أن كنت أتوقع أن جزء من هذا النانو كان فرضا من الخيال ، وان النانو كان خيالا يدار في المسلسلات وفي الخيال العلمي كما في مسبار النانو الذي ظهر في ( حرب النجوم ) ، وفي المحاضرة الشهيرة للعالم الفيزيائي الأمريكي ريتشارد فينمان والحاصل على جائزة على نوبل في الفيزياء عام 1965م ، والتي كانت بعنوان ( هناك متسع كبير في القاع )
  والتي ألقاها أمام الجمعية الفيزيائية الأمريكية وقال فيها عالم الفيزياء فينمان ( أنه عالم صغير بشكل مدهش ذلك العالم الأدنى ).
وضع العالم فينمان العديد من الأسئلة ومنها :
هل يمكن للإنسان في حالة المقدرة على السيطرة على الذرة وتحريكها بحرية ، وسهولة صناعة المواد التي لها خصائص فريدة ، و وتساءل فينمان ماذا إذا تمكنا من تنظيم الذرات واحدة تلو الأخرى وأنه سيكون لدينا عدد هائل من التطبيقات التقنية ،حيث يمكن الحصول على أسلاك قطر كل منها عشر ذرات .

  




Nano devices:
الأجهزة والنانو :



الجهاز عبارة عن جهاز استشعار يكشف عن التهديدات الكيميائية والبيولوجية ،والكشف عن المركبات الأيونية العضوية .


المستشعر الميكانيكي يستخدم القوة الميكانيكية ، ويستخدم عمل الرقاقة microfludic chip
ويعمل على جزيء واحد ،ويستخدم كعلامة وراثية لتتبع جينات المرض للتشخيص والعلاج الطبي الحيوي .








                                                                                                                          
نقل البيانات لا سلكيا :
طور العلماء جهاز قادر على نقل المعلومات لاسلكيا عبر مسافات طويلة ، وهي عبارة عن أجهزة استشعار صغيرة ، تعمل بدون بطاريات ونظرا للتقدم في مجال الإلكترونيات  فتح الباب للحصول على الكهرباء من نبض الأوعية الدموية أو حركة المشي لشخص .







وفقا لبحث نشر في نيتشر  نانوتكنولوجي طور الباحثون نموذج يمكنه قياس حركة العضلات ، وإدارة الدواء ، وهذا الجهاز سيعطي الأمل لمرضى الرعاش وغيرها من الأمراض التي تحتاج أشراف طبي مستمر .
وهذه الأنظمة ستأخذ اتجاه جديد في مجال الرعاية الصحية التشخيصية التي ستكون في نهاية المطاف للتشخيص والعلاج المتطورة ، والأجهزة التي يمكن ارتداؤها مثل الوشم المؤقت ، حيث لهذه الأجهزة  إمدادات الطاقة الخاصة بها ، ويعمل الباحثون على تحسين أداء الالكترونيات اللاسلكية السريرية .









يستخدم الجهاز للكشف عن المؤشرات الحيوية ، ويستخدم لمراقبة التغييرات في العمليات الحيوية العادية .





                                                                                             

الجرافين يمكن طباعته على الحرير للذوبان في الماء ، ويستخدم الجهاز للكشف عن البكتيريا مينا الأسنان ،
 نظام الاستشعار الكامل والذي يمكن ضبطه للكشف عن التحاليل ، وعلى سبيل المثال Biotransferو
عن طريق التجمع الذاتي من peptides  .
الببتيدات المضادة للميكروبات على الجرافين ،فأن أجهزة nanosensors
الجرافين مع المواد الحيوية تمثل نهجا للكشف عن الأهداف الحيوية .





يمكن بث البيانات بسرعة عالية مع استهلاك حد أدنى من الطاقة ، وهذا التطور يمهد الجيل القادم من الاتصالات العالية السرعة ،والتي ستشهد زيادة بنسبة عشرة أضعاف في سرعة النقل .


تكنولوجيا النانو والفضاء:











                                                                  
معظم محركات الصواريخ تعتمد على الدفع الكيميائي ،علماء الصواريخ يبحثون عن أشكال جديدة من أنظمة الدفع .
سوف يتم الاستفادة من الفراغ في خزان الطاقة وذلك بفضل طاقة نقطة الصفر .
رواد الفضاء في المستقبل يطمحون للحصول على طاقة لا حدود لها .
:(Radiation shielding)
وهو مجال  تكنولوجيا النانو التي ستقدم أسهاما في مجال الرحلات الفضائية ،مصممي المركبات الفضائية يبحثون عن المواد التي تساعد على تطوير هياكل المركبات الفضائية متعددة الوظائف .
ومن المجالات للحماية من الإشعاع المطلوبة  هو حماية الالكترونيات على متن الطائرة ،حيث يعمل الباحثون على تطوير تكنولوجيا جديدة لحماية الأصول الفضائية مثل الأقمار الفضائية مثل الأقمار الصناعية .

ورقة بحثية حديثة نشرت في مركز الإستراتيجية والتكنولوجيا كلية القوى الجوية ، وناقشت كيف يمكن استخدام تكنولوجيا النانو لتحسين تصميم الأقمار الصناعية .









                                                                   تكنولوجيا النانو الجلدية :
تطوير النانو أو الأدوات التحليلية لتشخيص أنواع سرطان الجلد مثل الأورام ، وتشخيص وعلاج سرطان الجلد ، ويشمل أنابيب النانو وقذائف النانو
)nanoemulsions, nanocapsules, nanosomes, or lipids (
      









ثورة جديدة في أنتاج رقائق الكمبيوتر ثم أنتاج شرائح السيلكون باستخدام البوليمرات البلاستيكية ، تشكل نمطا من خطوط أو حلقات أكثر تعقيدا من رقاقة الكمبيوتر التقليدية .



العلماء ينظرون إلى مصادر الوقود بما في ذلك الهيدروجين ,وخاصة أن الهيدروجين السائل في اسطوانات الضغط العالي غالبا ما تكون خطيرة .
والحل هو استخدام أنابيب الكربون النانوية الجوفاء وقطرها 2-3 مرات من قطر ذرة الهيدروجين .
وفكرة استخدام أنابيب الكربون لتخزين الهيدروجين لخلايا الوقود ، قد تكون مهمة جدا والتوجه الحالي إلى استخدام خلايا وقود ليس لإعادة شحنها عن طريق توصيل الكهرباء .
ترانزستور أنابيب الكربون في تكنولوجيا أشباه الموصلات ، الترانزستور له أهمية في تضخيم الإشارة الضعيفة ،والترانزستور أنابيب الكربون .
نوع الترانزستور من أنابيب النانو يعمل على فتح وإغلاق بسرعة ألف مرة من سرعة المعالج العادي .
وأنابيب الكربون التي يمكن أن تحل محل الأقطاب المصنوعة من رصاص الكربون ، فهذه البطاريات لديها السعة العالية ضعف المعدل الطبيعي .



طور الباحثون تقنية يمكن من خلالها التغلب على حاجز التكاليف لإنتاج وقود هيدروجين نظيف .
يطمح أن يتم أنتاج وقود يمكن أن يحل محل الوقود الأحفوري المكلف والضار بالبيئة .
التقنية تقدم على أنابيب الكربون النانوية التي تعد مجدية تجاريا أنتاج الهيدروجين من الماء.




                                                                               




:nanoroboticsتكنولوجيا
التي يمكن أن تجعل من الممكن الحفاظ على صحة الفم الشاملة من خلال استخدام المواد النانوية والتكنولوجيا الحيوية بما في ذلك هندسة الأنسجة .
الاهتمام المتزايد في التطبيقات الطبية المستقبلية لتكنولوجيا النانو يؤدي إلى ظهور حقل جديد يسمى الطب النانوي ،التي تهتم بتشخيص وعلاج والوقاية من الأمراض ،والإصابات لتخفيف الألم والحفاظ على تشخيص صحة الإنسان .
وذلك سوف يجعل من الممكن الحفاظ على صحة الفم شبه مثالية من خلال استخدام المواد النانوية .
:nanodentistryتكنولوجيا
يمكن أن تشمل غرض علاج جديد ، لإصلاح الأسنان وقد تتطور هذه التقنية من خلال استخدام الهندسة الوراثية ،وهندسة الأنسجة وتجديد الأنسجة .
 تقنية النانو والبحوث الطبية :




حيث أن التقدم في التكنولوجيا الحيوية يعتمد على فهمها للأنظمة الحية ، ولابد من الأجهزة المعتمدة على النانو أن تكون قادرة على استكشاف وتحليل النظم الحية بتفصيل أكبر من أي وقت مضى .
تستخدم الآلات جزئية مستقلة تعمل على رصد مستويات المركبات المختلفة وتخزين تلك المعلومات في الذاكرة الداخلية ،ويمكن أن تجمع المعلومات حول الظروف المتغيرة داخل الجسم .
يمكن اخذ لقطات من عينات الأنسجة والتحليل إلى الوصول إلى المستوى الجزيئي وحيث تكون عينة الأنسجة الصغيرة تكون أما ثابتة أو يتم تجميدها .


ويمكن أن يستخدم التبريد السريع لعينات الأنسجة الصغيرة وهي وسيلة فعالة لوقف جميع العمليات الكيمائية .






للتغلب على أوجه القصور في العلاج التقليدي قد تم الاعتراف بتطبيق تكنولوجيا النانو نحو تطوير أنظمة متقدمة لاستهداف نظام تقديم الأدوية المحلية واعتبارها كبديل واعد .


الشفاء الذاتي للجلد يمكن أن يؤدي إلى تحسين الأطراف الاصطناعية ، كانت هناك طفرة في العقد الماضي في مجال تطوير الإلكترونيات التي توضع على البشرة من دوائر رقيقة ومرنة ،يمكن تركيبها على الجلد أو توفير حساسية اللمس .

  
أصبح الكيميائيين مهتمين في عملية الشفاء الذاتي ، فريق من الباحثين في جامعة ستانفورد اثبتوا أن البوليمرات للشفاء الذاتي منخفضة جدا من التوصيلات الكهربائية السائبة، ومن خلال عملية دمج ذرات النيكل تم الحصول على زيادة في موصلية البوليمرات للشفاء الذاتي .
مما يسمح للإلكترونيات على القفز بين ذرات المعدن ، البوليمر حساس من ناحية الضغط ،لأن القوى تغير المسافة بين ذرات النيكل .
قام الباحثين بقطع البوليمر من خلال مشرط لإظهار أن كل من الخصائص الميكانيكية والكهربائية للمواد يمكن استعادتها مرارا إلى قيمتها الأصلية .
    التوتر الميكانيكي يمكن أن تتمدد المواد وتنتج تندب كبير ومنع الشفاء الذاتي ، وهناك محاولات لجعل الشفاء الذاتي للجلد أكثر مرونة .

تلوث الزئبق مشكلة كبيرة وأكثر وجودا في البلدان النامية مثل الصين والهند ،وهذا التلوث يجعل المياه والتربة غير صالحة للاستعمال وتشكل مخاطر صحية كبيرة للناس في كل مكان .
جامعة يوتا تأمل لمعالجة هذه المشكلة المتنامية في الصين وخارجها مع اختبار جديد للكشف عن الزئبق ويكون الاختبار أسرع وأرخص من الاختبارات التقليدية التي تتطلب عينات يتم إرسالها للمختبر ، والتي تستغرق أسابيع للمعالجة ، ويمكن أن يكلف مئات الدولارات وهذا الاختبار يمكن الكشف عن الزئبق ،وصولا إلى 0.20 جزء في البليون والتي هي أقل بكثير من معيار وكالة حماية البيئة في 2 جزء من البليون لمياه الشرب .


الاختبار الجديد يبدأ من السائل  من صبغة ( Perylene)
        والذي يبعث من ضوء الفلورسنت الخضراء .
          


ظلت إستراتيجية علاج السرطان دن تغيير في الغالب على مدى 30 سنة الماضية من الاستئصال الجراحي للورم ، يليها العلاج الكيميائي للخلايا أو الإشعاع ، وهناك تحسينات على العلاج الكيميائي برزت في مجال التكنولوجيا النانو كمنهج مع القدرة على أنتاج وسائل التشخيص الجديدة والعلاج وتطبيقه على السرطان ومزايا تكنولوجيا النانو عديدة ومنها أيجاد طرائق جديدة تماما لعلاج السرطان مثل العلاج الضوئي وارتفاع الحرارة .
مواد النانو يمكن أن تستخدم للكشف وتشخيص السرطان في مراحل مبكرة وكذلك لرصد فعالية العلاج ، وتطوير بنيات جديدة للتصوير في الجسم الحي وتصميم الأجهزة لفحوصات المختبر .
تم استخدام جسيمات النانو في الموجات الصوتية MRI .



الشكل يوضح تقدم تكنولوجيا النانو تشخيص المختبر من حساسية عالية وانتقائية والقدرة على أداء قياسات لأهداف معينة ، وقد تم تصميم العديد من الأجهزة للالتقاط البروتين والكشف أما لقياس بروتينات مصل الدم أو الأنسجة والمؤثرات الحيوية أو استخدام البروتينات .
هذه الأجهزة قادرة على تحليل لوحات كبيرة من التوقعات البروتين في نفس الوقت وتوفير مستوى عالي من مضاعفة وتحليل البيانات .








طور العلماء (nanosensors)
التي ساعدت المزارعين على كشف المبيدات والمواد الكيميائية الأخرى لمحاصيلهم .
فكرة استخدام أجهزة استشعار صغيرة تتطلب طاقة قليلة أو معدومة لأن البطاريات أو الخلايا الشمسية ستجعل أجهزة الاستشعار أكبر أو أثقل .
العلماء يصنعون جزيئات صغيرة جدا من الذهب مغلفة مع جزيئات التي ترتبط مع أشياء من المبيدات الحشرية هذه الطريقة تساعد المزارعين على رش هذه الجسيمات على حقولهم للكشف عن المواد الكيميائية مثل المبيدات الحشرية والفائدة هو تسليط ليزر قوي جدا على هذه الجسيمات والحصول على الصورة التي من شأنها أن ترشد المزارعين .




بلورات النانو :
بعض المواد تبعث الضوء المرئي ،عندما يتم أنارتها بالأشعة فوق البنفسجية وهذه الخاصية يمكن ان تستخدم لوضع العلامات الجزيئية ، ومتابعة تتبع التفاعلات الكيميائية أو العمليات البيولوجية في الخلايا الحية .


النقاط الكمومية يمكن أن تحل محل السليكون في الجيل التالي من الخلايا الشمسية بأسعار معقولة ،ومعظم الخلايا الشمسية مازالت بطيئة في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء .











في جامعة notredame ، يحاولون بناء الخلايا الشمسية عن طريق استبدال السيلكون العنصر الرئيسي في الخلايا الشمسية ( نقاط الكم ) ،بـ بلورات النانومتر التي تتوهج عند تحفيزها من مصدر خارجي .



أنابيب الكربون التي تمتص بقع النفط :
قام العلماء الصينيين أنتاج أسفنج أنابيب الكربون التي لا تمتص الماء وهذا يجعل لها القابلية نحو امتصاص النفط .
الأسفنج الجديد يعتمد على أنابيب النانو الكربون المترابطة التي تعمل على صد المياه ، ويمكن أن تمتص 180 مرة من وزن المواد العضوية .












الشركات الكيميائية الألمانية تعمل في تأمين ميزة حاسمة في السوق للمستقبل ، يمكن تحقيق تحسين في الكفاءة للخلايا الشمسية البلورية للسيلكون التقليدي وغيرها من الطلاء المضاد للانعكاس لتحسين استغلال الضوء .
في تحد من وحدات الأغشية الرقيقة هو استبدال المصنوع من الزجاج مع القديم الشفاف للسماح بإنتقال الضوء .
مع تلك الطبقة الضوئية تحمي من الطقس والأضرار الميكانيكية .










                            
الجهاز قابل للانحناء وصغير الحجم بفضل تكنولوجيا النانو يمكن رصد النشاط العضلي للمرضى ، الباحثون يعملون على تطوير جهاز يمكنه استيعاب ومعالجة المعلومات وكذلك أدارة الأدوية ،  مقارنة بالأجهزة المحمولة الأخرى الغير مرنة وضخمة .

التحديات المستقبلية لتكنولوجيا النانو كبيرة ،بعد أن كان ينظر للنانو بجانب محدود ، أصبح النانو يغطي جميع المجلات من الطب والصيدلة والفيزياء والكيمياء والأحياء ، وحتى تعدى النانو كل هذه الاحتمالات وأصبح النانو الآن تقنية لابد أن يسوق لها ، وأصبح النانو الآن منتجات وتقنيات يمكن أن تحل الكثير من المشكلات من السرطان إلى المواد إلى تحسين الحياة العادية والأجهزة ، التطلع المستقبلي لتقنية النانو سيكون أبعد من تلك التقنيات والأبحاث الموجودة الحالية ، النانو الذي سيدمج بين تقنية المستشعر وبين تقنية النانو الدقيقة .
والسؤال الأهم هل سيكون هناك مجال أخر غير النانو سيصل إليه العلماء كوحدة تصغير وترتيب للذرات بأبعاد غير النانو ؟


من هو الذي سيفتح آفاق جديدة غير النانو ويطوي صفحة النانو تكنولوجي ؟
هل ترتيب الذرات التي بين أيدينا سيتغير بعد عدة أعوام ؟

المستقبل للنانو هل هذه حقيقة بعد أن كان خيالا أن يتغير النانو ويصبح هناك بديل غيره يحطم كل الأرقام الموجودة الآن ؟
مراجع المقالة :
-كتاب النانو تكنولوجي ( مقدمة في فهم علم النانو تكنولوجي )-تقديم البروفيسور منير نايفة ، صفات سلامة , الدار العربية للعلوم ناشرون .
-مسبار النانو
) :Nanoprobe(

Bio-Molecular Nano-Devices for Chemical and Biological Threat Detection


Mechanochemical Sensing

Personalized Medicine on a Wearable Patch




مراجع المقالة :

3D Printing and Nanosensor Technology for Early Stage Disease Detection


Graphene-based wireless bacteria detection on tooth enamel


Graphene-based wireless bacteria detection on tooth enamel

World’s first 25Gbps data communication using Quantum Dot Laser achieved







مراجع المقالة :

Nanotechnology in Space

Computer chip technology advancing

CarbonNano Technology

Technology produces clean-burning hydrogen fuel cheaply using carbon nanotubes


Nanodentistry

Nanotechnology and Medicine


NanoMedicine: Drug Delivery


مراجع المقالة :

Stanford’s Self-Healing Plastic Skin Could Lead to Improved Prosthetics


Faster, Cheaper Mercury Test Could Provide Answers for China

How Nanotechnology can Aid in Developing New Diagnostics and Therapeutics for Cancer


Nanosensors and the Food Supply

Les nanocristaux fluorescents
Quantum dots could replace silicon in next generation of affordable solar cells


مراجع المقالة :

Carbon Nanotube Sponge Could Suck Up Oil Spills


Chemie setzt auf Nanotechnologie für die Entwicklung von flexiblen Dünnschichtsolarzellen

Chemie setzt auf Nanotechnologie für die Entwicklung von flexiblen Dünnschichtsolarzellen


Intelligentes Pflaster gegen Epilepsie entwickelt




مراجع الصور :



مراجع الصور :






مراجع الصور :


  


هناك 9 تعليقات:

  1. عميلنا العزيز هل تبحثون عن افضل شركة تنظيف تكون متخصصة في كافة اعمال التنظيف وتقدمها بجودة ودقة عالية وباسعار رخيصة الحل مع شركة المثالية للتنظيف بالمنطقة الشرقية والقادرة علي تقديم كافة اعمال النظافة الشاملة للمنزل وجميع اركانة بالاعتماد علي كافة الاساليب الحديثة والعمالة الماهرة المدربة علي اعلي مستوا فمع شركة المثالية للتنظيف تستطيعون الحصو علي افضل الخدمات المثالية للتنظيف بجميع مدن المنطقة الشرقية

    شركة المثالية للتنظيف
    شركة تنظيف منازل بالدمام
    شركة تنظيف بالدمام
    شركة المثالية للتنظيف بالدمام
    شركة المثالية للتنظيف بالخبر
    شركة المثالية للتنظيف بالجبيل

    شركة المثالية للتنظيف بالاحساء
    شركة المثالية للتنظيف بالقطيف

    ردحذف
  2. تقدم شركة المثالي جروب للنظافة العامة احدي خدماتها المتميزة بمحافظة القطيف والتي يبحث عنها الكثير من اهالي محافظة القطيف الا وهي شركة تنظيف منازل بالقطيف والتي تقدم خدمات تنظيف المنازل - تنظيفالشقق - تنظيف الفلل -تنظيف المجالس - تنظيف البيوت - تنظيف الخزانات -تنظيف المسابح والتي من خلاللها تستطيع شركة المثالي جروب لخدمات التنظيف تقديم افضل خدمات النظافة العامة بمحافظة القطيف بالاعتماد علي كافة الاسليب الحديثة والعمالة الماهرة فمع شركة تنظيف منازل بالقطيف انتم دائما في امان فلدينا

    شركة تنظيف منازل بالقطيف
    شركة تنظيف بالقطيف
    شركة تنظيف مجالس بالقطيف
    شركة تنظيف شقق بالقطيف
    شركة تنظيف فلل بالقطيف

    ردحذف