تقنية النانو

كيف تطورت تقنية النانو على مر السنين؟

كيف تطورت تقنية النانو على مر السنين؟

تعتبر تقنية النانو في طليعة التقدم التكنولوجي الحديث. إنها التقنية المبتكرة التي ستمكّن أجهزة الكمبيوتر والترانزستورات من مواكبة قانون مور سيئ السمعة. كما أنه سيحدث ثورة في الطب والعلاج الحديث.

إن تقنية النانو الحديثة ، بدلاً من القدرة على تغيير الذرات والبنى بدقة بحجم النانومتر ، تختلف تمامًا عن أنواع تقنية النانو في الماضي. ومع ذلك ، فإن تقنية النانو كمجال للابتكار البشري كانت موجودة منذ القرن الرابع الميلادي تقريبًا.

من أجل الحصول على فهم أفضل لتقنية النانو الحديثة وما أضعف قدرتنا على تحرير الذرات والجزيئات ، دعونا نلقي نظرة على جميع التطورات والتطورات التي حدثت في هذه الصناعة عبر التاريخ.

بداية تقنية النانو

تتخذ الأمثلة المبكرة لتقنية النانو التي استخدمها البشر شكل مواد مبتكرة تم إنشاؤها لأغراض محددة. أقدم مثال لدينا على الجسيمات النانوية المستخدمة في إنشاء المواد لجسم ما هو من كأس Lycurgus ، الذي يعود تاريخه إلى القرن الرابع. تم غرس الذهب والفضة الغرويين في كوب الكأس مما يسمح له بأن يكون أخضر معتمًا وأحمرًا اعتمادًا على مصدر الضوء الذي يضربه.

الذهب والفضة الغروانيان عبارة عن جزيئات نانوية لا تزال تستخدم حتى اليوم للعديد من خصائصها المفيدة. ومع ذلك ، استمر هذا الاستخدام المبكر للجسيمات النانوية في تصميم المواد الزجاجية دون الكثير من الابتكار لعدة مئات من السنين القادمة.

إلى حد كبير ، كان معظم الابتكار المحيط بالجسيمات النانوية بطيئًا ، مع الأخذ في الاعتبار أنه ليس لدى البشر طريقة سهلة لفحص هذه الجسيمات أو حتى فهم أنها موجودة إلى حد كبير.

ذات صلة: هل التكنولوجيا النانوية ضارة بصحتك؟

بين الاستخدامات الأولى لتقنية النانو وعلى طول الطريق حتى القرن السابع عشر ، تم استخدام الجسيمات النانوية في الزجاج الخزفي ، إلى حد كبير في شكل جزيئات الفضة أو النحاس النانوية. أعطت هذه الإضافات التزجيج بريقًا معدنيًا لا يمكن إنشاؤه مع أي طلاء زجاجي آخر في ذلك الوقت.

خلال هذه الفترة الطويلة من التطوير ، اكتسب الحرفيون أيضًا مزيدًا من المعرفة في العمل مع المواد التي تحتوي على جسيمات نانوية لإنشاء ألوان غنية في النوافذ الزجاجية الملونة.

الابتعاد عن هشاشة الزجاج والسيراميك ، بين القرنين الثالث عشر والثامن عشر ، تم استخدام الجسيمات النانوية في تطوير شفرة دمشق. كان الحرفيون الذين كانوا يطويون طبقات مختلفة من الفولاذ معًا في عملية تصنيع هذه الشفرات يصنعون عن غير قصد أنابيب نانوية كربونية ، مما جعل الشفرات قوية بشكل لا يصدق بينما هي أيضًا خفيفة بشكل لا يصدق.

كانت جميع استخدامات تكنولوجيا النانو هذه في الأساس بأيدي الحرفيين المهرة ، حيث صنعوا أفضل المواد في العالم من خلال عمليات مكررة. لم يبدأ تطوير تكنولوجيا النانو في التسارع حتى منتصف القرن التاسع عشر ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى الابتكارات الجديدة.

ما جلب تكنولوجيا النانو إلى العصر الحديث

في عام 1857 ، اكتشف عالم معروف باسم مايكل فاراداي الذهب الغروي لأول مرة. بينما تم استخدام الذهب الغرواني في المواد لقرون من قبل ، كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها عزله وملاحظته لإنتاج ألوان مختلفة في ظل ظروف إضاءة مختلفة.

ومع ذلك ، سيستغرق الأمر 80 عامًا أخرى قبل أن يتمكن أي شخص من فحص هذه الجسيمات النانوية مباشرة.

في عام 1936 ، اخترع إروين مولر مجهر الانبعاث الميداني في مختبر أبحاث سيمنز. كان هذا المجهر هو الأول الذي يسمح بتصوير المواد بمستويات قريبة من الذرات. كان هذا بمثابة خطوة مهمة نحو التمكن من فحص الجسيمات النانوية بالمقياس الذي توجد فيه.

بحلول عام 1950 ، طور باحثان نظرية قوية حول كيفية زراعة المواد الغروية في المختبر. كانت هذه هي الخطوة الأولى في القدرة على إنشاء المواد النانوية بطريقة محكمة وحازمة. في النهاية ، أدى ذلك إلى استخدام المواد الغروية في الدهانات والأفلام والورق.

ولكن في العام التالي ، في عام 1951 ، تم إجراء الاكتشاف المجهري التالي للتأثير على أبحاث تقنية النانو. اخترع إروين مولر مرة أخرى مجهرًا آخر ، هذه المرة مجهر أيون المجال. سمح هذا بتصوير الطريقة التي تم بها ترتيب الذرات ، حيث تم استخدامها أولاً لتصوير ذرات التنجستن.

بعد فترة وجيزة من هذه التطورات في المجاهر الذرية ، اكتشف المهندسون طرقًا لمعالجة الهياكل الجزيئية. كان آرثر فون هيبل باحثًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي صاغ مصطلح الهندسة الجزيئية. عمل في العوازل والأجهزة الإلكترونية الصغيرة الأخرى ، مستخدمًا الهندسة الجزيئية في تطوير الترانزستورات.

ذات صلة: كيف تغير تكنولوجيا النانو الطريقة التي نبني ونصمم بها أجهزة الكمبيوتر

كان اختراع هذه المجاهر الجزيئية بمثابة أكبر تحول في تطوير تكنولوجيا النانو. بحلول عام 1958 ، تم اختراع الدائرة المتكاملة بمساعدة تقنية النانو. بحلول عام 1959 ، أعطى ريتشارد فاينمان أول مُعلم عن التكنولوجيا التي تعمل على المستوى الذري ، والتي كانت تاريخياً بداية تطور تكنولوجيا النانو.

كان أول مجهرين طورهما مولر عاملين أساسيين في بدء أول عمل في مجال تكنولوجيا النانو ، ولكن في عام 1981 ، طور جيرد بينيج وهاينريش روهرر مجهر المسح النفقي وغير المجال إلى الأبد.

كان هذا المجهر هو الأول الذي سمح للعلماء برؤية صور الذرات ، وفاز العالمان بجائزة نوبل عام 1986.

لاحقًا في عام 1986 ، اخترع جيرد بينيج ، الذي يعمل الآن مع كالفين كوات وكريستوف جربر ، مجهر القوة الذرية ، الذي يمكنه قياس ومعالجة المواد حتى جزء من حجم النانومتر. هذا يعني أن المهندسين والعلماء يمكنهم الآن فحص القوى الموجودة في الجسيمات النانوية.

كل هذا التطور على مدى الماضي 1500 سنة في عام 1989 ، حيث تلاعب دون إيجلر وإيرهارد شفايتزر 35 فرد لأول مرة في التاريخ. لقد جعلوا الذرات توضح شعار IBM ، مما يمثل بداية استخدام تقنية النانو التطبيقية ، أو التلاعب بالذرات على وجه التحديد لصالحنا.

ما تبقى من القصة هو التاريخ. بعد تطوير هذه المجاهر التي سمحت للمهندسين بمشاهدة الجسيمات النانوية ومعالجتها ، تم وضع تكنولوجيا النانو في دائرة الضوء لما كان البشر قادرون عليه في عالم التطور التكنولوجي.

اليوم ، تعمل تقنية النانو في العديد من الصناعات التي نتفاعل معها بشكل وثيق كل يوم ، من أجهزة الكمبيوتر إلى مستحضرات التجميل. يمكننا أن نشكر العلماء وراء هذه الاختراعات المبكرة على جميع ابتكارات تكنولوجيا النانو التي حدثت وكل ما هو مؤكد في المستقبل.


شاهد الفيديو: The SECOND Official Ultra-Ever Dry Video - Superhydrophobic coating - Repels almost any liquid! (كانون الثاني 2022).