الأربعاء يناير 25, 2023 2:21 pm من طرف الخليج للتدريب
بلورات النانو هي كتل ذرية متراكمة حجمها اكبر من الجزيئات (تقريبا10 نانومتر) واقل من حجم المواد الكبيرة, ورغم تغير خواصها الفيزيائية والكيميائية بالمقارنة بالمواد الكبيرة الا انه يمكن التحكم بسطحها وحجمها بدقة عالية بالاضافة للتحكم في شحنة بلوراتها وتفكيك تركيبها البلوري وبنقطة انصهارها.
فالعالم الامريكي "بول أليفيزاتوس" نجح في تخليق بلورات النانو شبه الموصلة على شكل قضبان ثنائية الأبعاد, واوضح أن ثمة ضوءا مستقطبا على امتداد محور بلورات النانو ذات الشكل القضيبي على عكس الضوء الغير مستقطب المنبعث من بلورات النانو الكروية, ففي الأولى تكون فجوة الانبعاث والامتصاص كبيرة مقارنة بالثانية,فمن شأن ذلك قد يساهم في تطوير الصمامات الثنائية الباعثة للضوء و الخلايا الفولتية الضوئية.
إن تغير ظروف التخليق ومعدلات النمو لتصميم شكل البلورة سيكون له فائدة كبيرة في شتى التطبيقات وخاصة التطبيقات الصناعية الاليكترونية الأمر الذي يشكل تحدي كبير على صعيد الصناعة والاقتصاد وعلى صعيد البحث والتطبيق في المستقبل...
البلورات الكمية
وهي نوع من انواع بلورات النانو شبه موصلة تقوم بحبس الالكترونات في مساحات صغيرة تحتوي على وحدة شحنة واحدة وتنبعث منها الوان ضوئية متباينة حسب حجمها ومستويات الطاقة الخاصة بها ويعتبر تغير اللون المرتبط بتغير حجم الجسيم خاصية تنفرد بها تكنولوجيا النانو,,, وبالاضافة الى البلورات الكمية هناك الاسلاك الكمية و الابار الكمية, تقوم البلورات الكمية بتقييد حركة الالكترونات داخل أبعاد يمكن اهمالها على عكس الاسلاك والابار الكمية. حيث يتيح هذا التقييد قياس مستويات الطاقة والشحنات الكهربية,, كما تتسم البلورات الكمية بأهمية بالغة للتطبيقات البصرية وتمثل هذه البلورات البت الكمي للمعالجة الكمية للمعلومات مثل وحدات البت بالكمبيوتر باستثناء انها تكون عند مستوى النانو.
وممكن الاعتماد على تالق البلورات الكمية للكشف عن الاورام عن طريق التنظير الطيفي التالقي اثناء اجراء العمليات الجراحية.
وممكن ان تستخدم هذه البلورات كمجسات او مسابير وعائية لتصوير الاوعية ونقل الدواء اليها.
اسلاك السيلكون النانونية
نجح الاستاذ تشارلز ليبر في جامعة هارفارد في تصميم اسلاك السيلكون عند مستوى النانو التي تتمتع بامكانية تشغيلها وايقافها في وجود فيروس واحد بشكل كهربي, فعند اتحاد فيروس ما باحد المستقبلات فانه يرسل شحنة كهربية تدل على وجوده وبوجود مثل هذه المجسات النانوية فسيتمكن الاطباء من اكتشاف العدوى الفيروسية في المراحل المبكرة من المرض
الطبقة البلورية النانونية:
اعتمد اثنان من العلماء هما جينيفر ويست وريبكا دريزيك الأستاذان في جامعة رايس على جسيمات متناهية الصغر من البلورات الزجاجية المغطاة بطبقة من الذهب أطلقا عليها اسم الطبقات البلورية النانونية وذلك في تطوير عملية اكتشاف الأنسجة التالفة وعلاجها.
حيث أن نوعا جديدا من عقاقير علاج الاورام السرطانية قد ظهر نتيجة استخدام تلك الطبقات البلورية النانونية المتناهية الصغر والتي تتحرك داخل الأوعية المسامية للورم ثم تستقر بها حيث تتميز الأوعية الدموية التي تمد الورم بالمواد المغذية بوجود فتحات صغيرة تتيح للطبقات البلورية اختراقها والاقتراب من الورم, تسمى هذه العملية بطريقة النفاذية والاحتباس المعززين والتي تعرف اختصاراEPRاضافة الى هذا تلتحم الطبقات البلورية النانونية بالاجسام المضادة لمحاربة البروتينات السرطانية او العلامات البيولوجية للمرض الامر الذي يزيد الدقة العلاجية على المستوى الخلوي.
حيث تستطيع الطبقات البلورية النانونية الوصول للورم باحدى الوسيلتين؛اما باستخدام الجسم المضاد او طريقة EPR
الطبقات البلورية النانونية واندمال الأنسجة:
نظرا لان الطبقات البلورية النانوية قد صممت بحيث تمتص الاشعة تحت الحمراء دون رفع درجة حرارة الانسجة المحيطة السليمة,,يدرس العلماء كيفية استخدام هذه الاشعة في عملية اندمال الانسجة دون حدوث تلف للانسجة المجاورة,,وقد نجح احد المعاهد العلمية في توظيف هذه الطريقة على عينة من الفئران حيث تم وضع الطبقات البلورية النانوية في اللحام البروتيني ودهنه على الانسجة(الاورام) ثم سلطت الاشعة تحت الحمراء وكانت النتيجة التئام الانسجة تماما.
تتميز مواد النانو بأهمية كبيرة في العلاج البروتيني والجيني وفي علاج اصابات العظام وفي العقاقير نظرا لان حجمها متناهي الصغر يتيح لها اختراق العديد من البيئات البيولوجية ويوفر لها خصائص مهمة عند مستوى النانو. هذا غير أن مساحة سطحها الكبيرة تتفاعل مع الانظمة المعقدة لاكتشاف الامراض وتلف الانسجة والتعامل معها.
...........
تنقية المياه وتكنولوجيا النانو
مع ازدياد سرعة تطور الانسان في القطاعات الصناعية والتكنولوجية التي تتطلب المزيد من مصادر الطاقة تزداد مشاكل التلوث البيئي نتيجة لتزايد المخلفات بجميع اشكالها مؤدية لكارثة التلوث الكيميائي حيث تتفاقم الصعوبات والتعقيدات للتخلص من الملوثات او بصورة ادق للحد منها الأمر الذي يقف عنده العلماء عاجزين عن التصرف.
ومما يدعو للتفاؤل ان تصميم ومعالجة المواد على مستوى النانو يوفر فرصة كبيرة للعلماء لتطوير بعض الاستراتجيات لحماية البيئة من التلوث,,وانتاج مصادر طاقة نظيفة واستغلال الطاقة على النحو الامثل وحل مشكلة تلوث المياه وغيرها من المشاكل البيئية
فلقد نجح المركز البيولوجي والبيئي لتكنولوجيا النانو في انتاج غشاء متفاعل من اكسيد الحديد الخزفي المعروف باسم ferroxane الذي يستخدم لازالة الملوثات والمخلفات العضوية من الماء وتنقيته.و باستخدام اكسيد الالمونيوم الخزفي المتناهي الصغر alumoxane يمكن تغير سمك الغشاء وحجم المسام والقابلية للنفاذ.
كما أن الاستعانة بالمواد المحفزة النانوية عند معالجة المياه التي تتميز بمساحة سطحية كبيرة لتحتك بالمواد المتفاعلة بصورة أكثر كفاءة من المواد الضخمة, حيث تستخدم هذه المواد في حالات معينة حيث تتم معالجة المياة الجوفية الملوثة بالفعل.
فالعالم الامريكي "بول أليفيزاتوس" نجح في تخليق بلورات النانو شبه الموصلة على شكل قضبان ثنائية الأبعاد, واوضح أن ثمة ضوءا مستقطبا على امتداد محور بلورات النانو ذات الشكل القضيبي على عكس الضوء الغير مستقطب المنبعث من بلورات النانو الكروية, ففي الأولى تكون فجوة الانبعاث والامتصاص كبيرة مقارنة بالثانية,فمن شأن ذلك قد يساهم في تطوير الصمامات الثنائية الباعثة للضوء و الخلايا الفولتية الضوئية.
إن تغير ظروف التخليق ومعدلات النمو لتصميم شكل البلورة سيكون له فائدة كبيرة في شتى التطبيقات وخاصة التطبيقات الصناعية الاليكترونية الأمر الذي يشكل تحدي كبير على صعيد الصناعة والاقتصاد وعلى صعيد البحث والتطبيق في المستقبل...
البلورات الكمية
وهي نوع من انواع بلورات النانو شبه موصلة تقوم بحبس الالكترونات في مساحات صغيرة تحتوي على وحدة شحنة واحدة وتنبعث منها الوان ضوئية متباينة حسب حجمها ومستويات الطاقة الخاصة بها ويعتبر تغير اللون المرتبط بتغير حجم الجسيم خاصية تنفرد بها تكنولوجيا النانو,,, وبالاضافة الى البلورات الكمية هناك الاسلاك الكمية و الابار الكمية, تقوم البلورات الكمية بتقييد حركة الالكترونات داخل أبعاد يمكن اهمالها على عكس الاسلاك والابار الكمية. حيث يتيح هذا التقييد قياس مستويات الطاقة والشحنات الكهربية,, كما تتسم البلورات الكمية بأهمية بالغة للتطبيقات البصرية وتمثل هذه البلورات البت الكمي للمعالجة الكمية للمعلومات مثل وحدات البت بالكمبيوتر باستثناء انها تكون عند مستوى النانو.
وممكن الاعتماد على تالق البلورات الكمية للكشف عن الاورام عن طريق التنظير الطيفي التالقي اثناء اجراء العمليات الجراحية.
وممكن ان تستخدم هذه البلورات كمجسات او مسابير وعائية لتصوير الاوعية ونقل الدواء اليها.
اسلاك السيلكون النانونية
نجح الاستاذ تشارلز ليبر في جامعة هارفارد في تصميم اسلاك السيلكون عند مستوى النانو التي تتمتع بامكانية تشغيلها وايقافها في وجود فيروس واحد بشكل كهربي, فعند اتحاد فيروس ما باحد المستقبلات فانه يرسل شحنة كهربية تدل على وجوده وبوجود مثل هذه المجسات النانوية فسيتمكن الاطباء من اكتشاف العدوى الفيروسية في المراحل المبكرة من المرض
الطبقة البلورية النانونية:
اعتمد اثنان من العلماء هما جينيفر ويست وريبكا دريزيك الأستاذان في جامعة رايس على جسيمات متناهية الصغر من البلورات الزجاجية المغطاة بطبقة من الذهب أطلقا عليها اسم الطبقات البلورية النانونية وذلك في تطوير عملية اكتشاف الأنسجة التالفة وعلاجها.
حيث أن نوعا جديدا من عقاقير علاج الاورام السرطانية قد ظهر نتيجة استخدام تلك الطبقات البلورية النانونية المتناهية الصغر والتي تتحرك داخل الأوعية المسامية للورم ثم تستقر بها حيث تتميز الأوعية الدموية التي تمد الورم بالمواد المغذية بوجود فتحات صغيرة تتيح للطبقات البلورية اختراقها والاقتراب من الورم, تسمى هذه العملية بطريقة النفاذية والاحتباس المعززين والتي تعرف اختصاراEPRاضافة الى هذا تلتحم الطبقات البلورية النانونية بالاجسام المضادة لمحاربة البروتينات السرطانية او العلامات البيولوجية للمرض الامر الذي يزيد الدقة العلاجية على المستوى الخلوي.
حيث تستطيع الطبقات البلورية النانونية الوصول للورم باحدى الوسيلتين؛اما باستخدام الجسم المضاد او طريقة EPR
الطبقات البلورية النانونية واندمال الأنسجة:
نظرا لان الطبقات البلورية النانوية قد صممت بحيث تمتص الاشعة تحت الحمراء دون رفع درجة حرارة الانسجة المحيطة السليمة,,يدرس العلماء كيفية استخدام هذه الاشعة في عملية اندمال الانسجة دون حدوث تلف للانسجة المجاورة,,وقد نجح احد المعاهد العلمية في توظيف هذه الطريقة على عينة من الفئران حيث تم وضع الطبقات البلورية النانوية في اللحام البروتيني ودهنه على الانسجة(الاورام) ثم سلطت الاشعة تحت الحمراء وكانت النتيجة التئام الانسجة تماما.
تتميز مواد النانو بأهمية كبيرة في العلاج البروتيني والجيني وفي علاج اصابات العظام وفي العقاقير نظرا لان حجمها متناهي الصغر يتيح لها اختراق العديد من البيئات البيولوجية ويوفر لها خصائص مهمة عند مستوى النانو. هذا غير أن مساحة سطحها الكبيرة تتفاعل مع الانظمة المعقدة لاكتشاف الامراض وتلف الانسجة والتعامل معها.
...........
تنقية المياه وتكنولوجيا النانو
مع ازدياد سرعة تطور الانسان في القطاعات الصناعية والتكنولوجية التي تتطلب المزيد من مصادر الطاقة تزداد مشاكل التلوث البيئي نتيجة لتزايد المخلفات بجميع اشكالها مؤدية لكارثة التلوث الكيميائي حيث تتفاقم الصعوبات والتعقيدات للتخلص من الملوثات او بصورة ادق للحد منها الأمر الذي يقف عنده العلماء عاجزين عن التصرف.
ومما يدعو للتفاؤل ان تصميم ومعالجة المواد على مستوى النانو يوفر فرصة كبيرة للعلماء لتطوير بعض الاستراتجيات لحماية البيئة من التلوث,,وانتاج مصادر طاقة نظيفة واستغلال الطاقة على النحو الامثل وحل مشكلة تلوث المياه وغيرها من المشاكل البيئية
فلقد نجح المركز البيولوجي والبيئي لتكنولوجيا النانو في انتاج غشاء متفاعل من اكسيد الحديد الخزفي المعروف باسم ferroxane الذي يستخدم لازالة الملوثات والمخلفات العضوية من الماء وتنقيته.و باستخدام اكسيد الالمونيوم الخزفي المتناهي الصغر alumoxane يمكن تغير سمك الغشاء وحجم المسام والقابلية للنفاذ.
كما أن الاستعانة بالمواد المحفزة النانوية عند معالجة المياه التي تتميز بمساحة سطحية كبيرة لتحتك بالمواد المتفاعلة بصورة أكثر كفاءة من المواد الضخمة, حيث تستخدم هذه المواد في حالات معينة حيث تتم معالجة المياة الجوفية الملوثة بالفعل.
