التخطي إلى المحتوى

طرق تحضير مواد النانو ، أصبح علم النانوتكنولوجي في الوقت الحالي هو أهم العلوم وأكثرها فائدة، ومنذ اكتشافه وهو يُعد نقطة فارقة في تاريخ العلم وتاريخ البشرية، كما أن تطبيقات علم تكنولوجيا النانو تشمل كل المجالات بلا استنثاء سواء في المجال الطبي أو الصناعي أو الزراعي أو غيرهم.

ولأن الكثير من الأشخاص لا يعرفون ما هو النانوتكنولوجي وما هي مواد النانو فإننا من خلال قسم العلوم على موقع قلمي سوف نتعرف على علم النانوتكنولوجي بالإضافة إلى طرق تحضير مواد النانو المختلفة

طرق تحضير مواد النانو

ما هو النانوتكنولوجي

علم النانوتكنولوجي أو تقنية النانو هو علم يهتم بدراسة خصائص المواد الكيميائية عندما تصبح متناهية الصغر أي تصبح في Nanoscale والمعروف أن النانومتر = 10-9 من المتر، كما أن المواد الكيميائية عندما تتحول إلى مواد في حجم النانو تتغير خواصها الكيميائية والفيزيائية بشكل تام.

ولأن المادة كلما قلت كتلتها كلما زادت درجة فعاليتها وتأثيرها الكيميائي؛ فإن مواد النانو تكون ذات خصائص وصفات فريدة هامة لا يمكن الحصول عليها سوى عند الوصول إلى حجم النانو.

ومن أهم تطبيقات علم النانوتكنولوجي استخدامه في اكتشاف وعلاج الأمراض وأهمها مرض السرطان، بالإضافة إلى دورها في الاتصالات والإلكترونيات والحصول كذلك على محاصيل زراعية بأعلى جودة وأقل تكلفة وغيرها الكثير من التطبيقات الهامة.

طرق تحضير مواد النانو

يوجد طرق كثيرة ومختلفة لتحضير مواد النانو نذكر منها ما يلي:

أولا: الطرق الفيزيائية:

في هذه الطريقة يتم تحضير مواد النانو من خلال الحالة (البخارية) للمادة، ويتم ذلك إما بتسخينها أو توجيه أشعة الليزر إليها لحلها، أو من خلال قذفها بحزمة إلكترونات، وبعد ذلك يتم تبريد البخار بتمرير غاز محايد عليه ليصبح مشبعاً، وهنا يتم فوراً وضعه على سطح بارد حتى لا يتبلور، ثم يتم تحضير مواد النانو  عن طريق الليزر أو الموجات أو من خلال Physical Vapor Deposition (PVD) أو epitaxy.

ثانياً: الطرق الكيميائية:

  • في الحالة البخارية: ويتم تحضير مواد النانو بهذه الطريقة من خلال وضع المادة في مفاعل (CVD)، وبعد ذلك تمتزج جزيئات هذه المادة على سطح ذات درجة حرارة محددة ثم تتفاعل مع بعض الغازات الأخرى لتُكون شريط صلب، وتستخدم هذه الطريقة لتحضير جزيئات النانو لأشباه النواقل.
  • في الحالة السائلة: وهنا تكون السوائل العضوية وكذلك الماء هما الأكثر استخداما، حيث يتم إحداث تغيير في التوازن الكيميائي والفيزيائي للمواد الكيميائية عن طريق التحليل بالماء أو تفاعل الترسيب المزدوج للحصول على جزيئات ذات شكل كروي يمكن التحكم في أبعادها، كما يمكن تحضير مواد النانو بهذه الطريقة من خلال استخدام تقنية السول – جل Sol-gel باستخدام محاليل غروية هلامية ويتم ذلك عند درجات حرارة منخفضة.

ثالثاً: الطرق الميكانيكية:

  • التركيب الميكانيكي: تتم من خلال سحق جزيئات في حجم الميكرو (micrometer molecules)، وتفيد هذه الطريقة في الحصول على مواد نانوية متجانسة وتتيح إمكانية إنتاج كمية كبيرة من مواد النانو بسهولة.
  • عملية الرصد والتزجيج: وهي تعتمد على تحويل المادة الذرية إلى قطع كبيرة وضخمة من خلال خطوتين هما: 1) الرص الميكانيكي، 2) إذابة مسحوق المعدن حتى يتم تشكيله بسهولة بعد عملية التبريد.
  • طريقة الطحن: وبها يمكن الحصول على مواد النانو في صورة مسحوق من خلال تعريض المادة المراد تحويلها إلى نانو إلى قدر عالي من الطاقة وبعد ذلك طحنها الذي يتم باستخدام كرات فولاذية تتحرك بشكل رأسي أو اهتزازي، ويبلغ حجم جزيئات النانو التي يتم تحضيرها بهذه الطريقة من 3 إلى 25 نانومتر.
  • طريقة الحك: تتم من خلال وضع شرائح سيليكون ذات سُمك صغير جداً في بعض المواد الكيميائية مثل فلوريد الهيدروجين HF، ثم حك هذه الشرائح معاً ليتم الحصول على جزيئات السيليكون على سطحها، وبعد ذلك يجب وضع شرائح السيليكون في محلول مثل كحول الأيزوبروبانول Isopropyl alcohol ثم وضعها في جهاز الموجات فوق الصوتية (Ultrasound) حتى تسقط جزيئات النانو في المحلول.