المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11707 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
مرحلة اقلمة النباتات النسيجية للظروف الطبيعية Acclimatization to natural environment
2025-02-05
مكونات السياحة
2025-02-05
أهمية السياحة البيئية
2025-02-05
ضرورة السياحة البيئية
2025-02-05
Vowel deletion: dactylic bases
2025-02-05
The ribs
2025-02-05

تعريف الأولاد على التأديب
28-6-2021
Gene Knockouts, Transgenics, and Genome Editing
8-3-2021
انتقاص الولاية القضائية بالنسبة للقاضي
2023-12-27
طرق زراعة اللفت الزيتي
21-6-2022
تعريف التوقيع الإلكتروني
28-1-2023
The Configuration of Glucose
3-12-2019


نبذة تاريخية عن المواد النانوية و تطور علم النانو  
  
66   02:48 صباحاً   التاريخ: 2025-02-04
المؤلف : أ.د. محمود محمد سليم صالح
الكتاب أو المصدر : تقنية النانو وعصر علمي جديد
الجزء والصفحة : ص42
القسم : علم الفيزياء / الفيزياء الحديثة / الفيزياء الجزيئية /

منذ آلاف السنين قصد البشر استخدام النانو دون أن يعرفوا هذا المصطلح ، فاستخدمت في صناعة الصلب، والمطاط، والفلكنة، وكلها تمت اعتمادا على خصائص عشوائية للأحجام الذرية لتلك المواد. ولا يمكن تحديد حقبة أو عصر بعينه لاستخدام هذه التقنية. فقد ذُكر أن صانعي الزجاج في العصور الوسطى كانوا يستخدمون حبيبات الذهب النانوية الغروية في تلوين الزجاج ويعضد ذلك كأس الملك الروماني لايكورجوس (Lycurgus) الموجود في المتحف البريطاني منذ القرن الرابع الميلادي ( انظر الشكلين رقم 1و 2) ، حيث يحتوي على جسيمات من الذهب والفضة نانوية الحجم؛ لأنه يلحظ تغير لون الكأس من اللون الأخضر إلى اللون الأحمر الغامق عندما يتعرض المصدر ضوئي .

كما عرف عن المحاربين القدامى في اليابان ( الساموراي) استخدامهم المواد المعدنية في الصورة النانوية لطلاء سيوفهم؛ للحصول على الخصائص المطلوبة لتلك السيوف. ويعد مايكل فراداي (Michael Faraday) أحد العلماء الأوائل الذين كتبوا تقريرا عن كيفية إيجاد جزيئات الذهب الغروية في عام 1857م (12) . وفي عام 1940 م درس استخدام محفزات (Catalysts) المواد النانوية لأول مرة .

شكل رقم (1) الضوء المنعكس.

 

شكل رقم (2) الضوء النافذ .

وفي عام 1959م ألقى الفيزيائي الأمريكي الشهير ريتشارد فينمان (R.Feynman) محاضرة أمام الجمعية الفيزيائية الأمريكية تحت عنوان « هناك مساحة واسعة في الأسفل (There's Plenty of Room at the Bottom ) ، حيث وضح فيها أن المادة عند المستويات المتناهية في الصغر ( ما يعرف بالنانو (حاليا بعدد قليل من الذرات، تتصرف تصرفًا مختلفًا عن حالتها عندما تكون بالحجم المحسوس. كما أشار إلى إمكانية إيجاد طرق لتحريك ذرات وجزيئات المادة على نحو مستقل للوصول إلى الحجم المطلوب (8) . وقد طوّرت التقنية ما بين عامي 1960 م - 1970م، حيث استخدم المسحوق المعدني النانوي (metallic nanopowders) في شرائط التسجيل المغناطيسي.

 

 

شكل رقم (3 )العالم الأمريكي ريتشارد فينمان (R. Feynman) وفي عام 1974م استخدم العالم الياباني نوريو تانقيشي Norio Taniguchi) مصطلح تقنية النانو لأول مرة، حيث قال: إن تقنية النانو هي مجموعة من عمليات الفصل، والتكوين، والدمج للمواد على مستوى الذرات، أو الجزيئات

شكل رقم 4العالم الياباني نوريو تانقيشي Norio Taniguchi) وفي عام 1986م ألف العالم الأمريكي إريك دريكسلر (Eric Drexler كتابا أسماه: محركات التكوين (Engines of Creation)، وبسط فيه الأفكار الأساسة لعلم النانو .

 

ووضع دريكسلر تخيلاً مفاده أنه يمكن تغيير ترتيب الذرات داخل المادة، كما وضع فكرة حول شيء يسمى المجمع (Assembler) ، وقد تخيله على صورة آلة صغيرة جدا . بحجم الفيروس، وله يدان يستطيع بهما الإمساك بالجزيئات والذرات وإعادة ترتيبها حسب البرنامج المحمل عليه، وهو قابل لإعادة البرمجة حسب نوع المهمة المطلوبة منه.

شكل رقم (5) العالم الأمريكي إريك دريكسلر (E. Drexler )

شكل رقم (6) صورة توضح اسم شركة (IBM) كتبت بواسطة الذرات. يعد بعض الباحثين أن سنة 1990 م هي البداية الحقيقية لعصر التقنية النانوية، ففي ذلك العام تمكن الباحثون في مختبر فرعي تابع لشركة ( IBM) من صنع أصغر إعلان في العالم (انظر: الشكل رقم 6) ا، حيث استخدموا 35 ذرة من عنصر الزينون في كتابة اسم الشركة ذي الحروف الثلاثة على واجهة مقر فرعها بالعاصمة السويسرية.وفي عام 1991م اكتشفت أنابيب الكربون النانوية في شركة NEC))للصناعات الإلكترونية في اليابان بواسطة العالم الياباني سوميو إيجيما (Sumio lijima)، وذلك حينما كان يدرس الرماد الناتج عن عملية التفريغ الكهربي بين قطبين من الكربون باستخدام ميكروسكوب إلكتروني عالي الكفاءة، وكانت النتيجة إيجاده أن جزيئات الكربون تأخذ ترتيبا يشبه الأنابيب في داخل بعضها بعضًا .

شكل رقم 7العالم الياباني سوميو إيجيما (Sumio lijima ) (8) وفي عام 1993م تمكن العالم الأمريكي دونالد بثيون (Donald Bethune) من شركة IBM لتكنولوجيا الحاسبات في الولايات المتحدة الأمريكية من رصد نانوتيوب مكون من طبقة واحدة (single-wall) يبلغ قطرها 12 نانومتر.

شكل رقم (8) العالم الأمريكي دونالد بثيون (Donald Bethune)

ثم انطلق العلماء بعد ذلك في مجال النانوتيوب، حتى استطاع فريق من العلماء الصينيين حديثا رصد أصغر نانوتيوب في العالم، حيث يصل قطره إلى 0,5 نانومتر فقط. وفي عام 1996م أنشئت الوكالة الوطنية لتقنية النانو في الولايات المتحدة الأمريكية، وهي منظمة حكومية أمريكية هدفها عمل الأبحاث والتجارب في مجال تقنية النانو.

وفي عام 2003م عرفت أسرار هذه التقنية، وتحكم في عالم المواد النانوية(8). وفي عام 2004م بدأت مرحلة التطبيقات الصناعية لهذه التقنية، حيث استخدمت المواد النانوية في صناعة المطاط

الماليزي، وكانت النتائج مذهلة، فقد قفزت الخصائص الميكانيكية للمطاط من 12 إلى 20 ضعفاً،

وذلك بإضافة أجزاء بسيطة من المواد النانوية.

ولقد حظيت تقنية النانو في الوقت الحاضر بالاهتمام الكبير نظرا لتطبيقاتها المتوقعة في المجالات المختلفة، وخاصة المجالات الطبية والعسكرية والحوسبة والاتصالات .

وفي عام 1997م تمكن العالم الفيزيائي العربي المسلم منير نايفه من اكتشاف وتصنيع عائلة من حبيبات السليكون التي أصغرها ذات قطر واحد نانو متر، وتتكون من 29 ذرة سليكون، سطحها على شكل الفولورينات الكربونية ، بيد أن داخلها غير فارغ، وإنما تتوسطها ذرة واحدة منفردة، وهذه الحبيبات عند تعريضها لضوء فوق بنفسجي، فإنها تعطي ألواناً مختلفة حسب قطرها، بحيث تتراوح ما بين الأزرق والأخضر والأحمر.

أما التجمع الذاتي ( self-assembly ) للجزيئات، أو ربطها تلقائيا بسطوح فلزية فقد أصبحت في الوقت الحاضر ممكنة لتكوين صف من الجزيئات على سطح ما: كالذهب، وغيره .

شكل رقم (9) العالم الفيزيائي العربي المسلم منير نايفه .

 




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.