في أيامنا هذه ، لقد حان عصر التصنيع النانوي ، بدأ فجر علم النانو. ومع تعمق أبحاث التكنولوجيا النانوية والتطبيق المستمر للتكنولوجيا النانوية ، أصبحت التكنولوجيا النانوية واحدة من أكثر التخصصات المطلوبة. في المسابقات العلمية والتكنولوجية السنوية للعلوم والطبيعة ، كانت نتائج أبحاث تقنية النانو في المقدمة. لدى العديد من الدول خطط لتطوير تكنولوجيا النانو كاستراتيجية وطنية ، وتطوير تقنية النانو يتزايد عاماً بعد عام. ومع ذلك ، فقد خضع تطور تقنية النانو لعملية طويلة من الوجود الطبيعي للمواد النانوية (مثل الخلايا الحية والبكتيريا والسناج ، وما إلى ذلك) لمعالجة الذرات بشكل مصطنع ، وجزيئات تصنع المواد النانوية ، التي لا تدرك وعيًا على الإطلاق النظري لعملية التصنيع. وجود المواد النانوية في المواد الطبيعية قبل 3.5 مليار سنة ، أول دفعة من الخلايا الحية التي تحدث نانوية بشكل طبيعي مواد. الخلايا عبارة عن مجاميع ذاتية التكرار لآلات النانومتر التي تحتوي على عدد كبير من الكائنات النانوية مثل البروتينات والحمض النووي وجزيئات الحمض النووي الريبي. هذه الخلايا النانوية "الأعضاء" تؤدي واجباتها. بناء البروتين ، عملية التمثيل الضوئي بحيث النمو السريع للطاقة الحيوية ، بحيث السطح الأصلي للأرض مغطاة الكائنات الحية الدقيقة والنباتات والمواد العضوية الأخرى ، هو CO₂ في الغلاف الجوي للأرض إلى O 2 ، غيرت تماما سطح الأرض والجو. يمكن أن نرى أن هذه المجاميع النانوية تلعب دورًا محوريًا في تطور الطبيعة. الجسيمات النانوية غير العضوية الطبيعية بالإضافة إلى وجود مجموعة متنوعة من المواد النانوية الداخلية المعقدة ، الوجود الطبيعي للجسيمات النانوية غير العضوية الطبيعية. في الصين القديمة ، يستخدم الناس مجموعة الشموع التي تحرق الغبار لإنشاء مكرر ، هذا الغبار أسود نانوي الحجم ؛ في سطح المرآة البرونزية القديمة لديه طبقة رقيقة من الصدأ ، بعد أن وجدت الاختبارات أن طبقة الصدأ عبارة عن فيلم يتكون من أكسيد القصدير النانوي. توفر هذه المواد النانوية غير العضوية الطبيعية مادة طبيعية للناس للقيام ببحوث التكنولوجيا النانوية. التطور المبكر للتقنية النانوية والتطور النظري المبكر في عام 400 قبل الميلاد ، طرح Democritus و Leucippus الذرة ، ونظرية الذرة لتطوير التكنولوجيا النانوية توفر أساسًا نظريًا ، وذلك من خلال عدد من الوسائل التقنية من الأسفل إلى الأعلى لبناء مواد جديدة ممكنة. بدأت الأبحاث النظرية للعلماء حول تقنية النانو في الستينيات من القرن التاسع عشر ، واستخدم توماس جراهام الجيلاتين للذوبان والتشتت لتحضير الغرويات ، مع وجود جزيئات غروانية قطرها من 1 إلى 100 نانومتر. قام العلماء في وقت لاحق بالكثير من الأبحاث حول الغرويات ، وأسسوا نظرية كيمياء الغروية. في عام 1905 ، قام ألبرت أينشتاين بحساب السكر من الماء في البيانات التجريبية لحساب قطر جزيء السكر حوالي 1nm ، وهي المرة الأولى على البعد الإنساني لديها معرفة الإدراك الحسي. حتى عام 1935 ، طور Max Knoll و N.Ruska مجهرًا إلكترونيًا لتحقيق تصوير شبه نانوي ، مما يوفر أداة مراقبة للناس لاستكشاف العالم المجهري. أثناء تطوير التكنولوجيا الحديثة أثناء الحرب العالمية الثانية ، قام البروفيسور Tian Liangyi من جامعة Nagoya في اليابان بتطوير امتصاص الأشعة تحت الحمراء للكشف عن الصواريخ اليابانية. تحت حماية الغاز الخامل ، تم تحضير الزنك الأسود النقي بواسطة طريقة التبخير بالفراغ. كان متوسط حجم الجسيمات من الزنك الأسود أقل من 10nm. لكن لم يتم تطبيقه على الواقع ، انتهت الحرب. في وقت لاحق ، قام العلماء الألمان أيضًا بتحضير جزيئات المعادن النانوية بطريقة مماثلة ، عندما لا يكون هناك مفهوم للمواد النانوية ، ضعوا هذه المادة تسمى الجزيئات فائقة الدقة (جزيئات فائقة الدقة) ، والتي قد تكون غرضًا بشريًا لتصنيع المواد النانوية حقًا بدأ أصل التكنولوجيا النانويةفيانمان في ديسمبر 1959 ، ألقى ريتشارد فاينمان الحائز على جائزة نوبل خطابًا في المعهد الأمريكي للفيزياء بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في مؤتمر بعنوان "هناك متسع كبير في القاع". يبدأ بـ "من أسفل إلى أعلى" ويقترح بدء التجميع من جزيء واحد أو حتى ذرة لتلبية متطلبات التصميم. وتوقع "على الأقل في رأيي ، أن قوانين الفيزياء لا تستبعد احتمال أن تنتج الذرة ذرة بطريقة ذرية. وعندما نتحكم في دقة الجسم ، فإننا سنوسع نطاقنا المادي "على الرغم من أن التكنولوجيا التي تنتمي حقًا إلى فئة" النانومتر "ظهرت بعد بضعة عقود فقط ، في هذه المحاضرة ، يتوقع فاينمان مستقبل التكنولوجيا النانوية ، التي حددت دور التكنولوجيا النانوية في دراسة علم النانو توفر الأساس النظري المبكر. في الواقع ، فإن العديد من العلماء في مقياس النانومتر بعد البحث ينتج إلى حد كبير عن الخطاب المستوحى من هذا الخطاب. ولدت تكنولوجيا النانو في تكنولوجيا النانو في أوائل السبعينيات. 1968 ، ألفريد ي. تشو وجون. استخدم أرتشو وزملاؤه حزمة الشعاع الجزيئي لإيداع ذرات أحادي الطبقة على السطح. في عام 1969 اقترح Esaki و Tsu نظرية المشابك الفائقة ، التي تتألف من اثنين أو أكثر من المواد المختلفة ، Constitute. في عام 1971 ، لاحظت تشانغ ليغانغ وغيرها من التطبيقات التي تستخدم نظرية superlattice وتكنولوجيا النمو الفوقي الشعاعي الجزيئي ، وإعداد مختلف حجم الفجوة في الطاقة من أشباه الموصلات متعدد الطبقات ، وتحقيقا جيدا الكم و superlattice ، تأثيرات مادية غنية جدا. تمت دراسة تأثير الحبس الكمومي في البئر الكمومية بشكل مكثف وعميق ، وتم تطوير العديد من الإلكترونيات الضوئية الجديدة عالية الأداء والأجهزة الإلكترونية الدقيقة على هذا الأساس. في عام 1974 ، اخترع نوريو تانيجوتشي مصطلح "تكنولوجيا النانو" لتمثيل الأجهزة ذات التسامح أقل من 1 ميكرون ، مما جعل تقنية النانو حقًا تقنية قائمة بذاتها في مرحلة التاريخ. لكن الصورة الكاملة للفيزياء بمقياس النانومتر لم تكن واضحة. هناك تقدم كبير في تكنولوجيا النانو سيمبل لثورة النانومتر. في عام 1981 ، طور جيرد بيننج وهيريش روهرر أول مجهر مسح نفق في العالم (STM) استنادًا إلى تأثير النفق في ميكانيكا الكم ، والذي لاحظت التشكل والتلاعب بالأسطح الصلبة عن طريق الكشف عن التيارات السطحية للذرات والإلكترونات الصلبة. اختراع STM هو ثورة في مجال الفحص المجهري ، وهو "رمز لثورة النانومتر". على أساس STM ، تم تطوير سلسلة من مجاهر مجس المسح ، مثل مجهر القوة الذرية (AFM) ، المجهر المغناطيسي والليزر المجهري. تمكن ظهور STM للبشرية من رصد في الوقت الحقيقي حالة الذرات الفردية على سطح المادة والخواص الفيزيائية والكيميائية المرتبطة بسلوك الإلكترون السطحي ، وبذلك فاز جيرد بينيج وهيريش روهرر بجائزة نوبل لعام 1986 في الفيزياء. مجهر المسح النفقي (STM) العالم جيرد بينيج (يسار) مع هاينريش روهرر. المصدر: IBM التلاعب الأول لذرة واحدة في عام 1989 ، دونالد M. من مركز أبحاث IBM Almaden. قام فريق Eigler ، بمساعدة من STM ، بنقل 35 ذرة Xe ممتزة على سطح المعدن Ni (110) وشكلت الحروف الثلاثة من IBM ، والتي كانت المرة الأولى التي يتم فيها التلاعب بذرة بشرية ، واحدة من الأخبار التقنية الكبيرة. لقد رأى العلماء الأمل في تصميم وتصنيع الأجهزة الجزيئية الحجم من هذه التكنولوجيا النانوية التي تتعامل مع الذرات المفردة. التطور السريع للتكنولوجيا النانوية في يوليو 1990 ، عُقد أول مؤتمر حول علم النانو والتكنولوجيا في بالتيمور ، الولايات المتحدة الأمريكية. وضع الاجتماع رسمياً علم المواد النانوية كفرع جديد لعلوم المواد. كنقطة انطلاق ، اكتسبت تقنية النانو تطوراً سريعاً طوال التسعينيات. في عام 1991 ، اكتشف الباحث الياباني المجهري الإلكتروني Sumio Iijima أول أكسيد الكربون النانوي متعدد الجدران ، مما يشير إلى ظهور الأنابيب النانوية الكربونية. بعد ذلك بعامين ، أنتج Iijima وشركة IBM Donald Bethune أنابيب نانوية أحادية الجدار. في عام 1995 ، استخدم الباحثون تكنولوجيا طبقة الذرات الذرية (ALE) لجعل عمل ليزر نقطة الكم عند درجة حرارة 80K ، واليوم يستخدم عدد كبير من الليزر الكمومي. في الاتصالات بالألياف الضوئية ، والوصول إلى الأقراص المضغوطة ، والعرض ، وما إلى ذلك. في عام 1990 ، اكتشف LT Canham ظاهرة تلألؤ السيليكون المسامي ، والذي أدى لتحقيق التكامل الكهروضوئي على السيليكون إلى فتح آفاق جديدة ، لحل الجهاز بين الاتصال البيني بسبب تأخر أوجه القصور ، يعزز إلى حد كبير أداء الدوائر المتكاملة وسرعة الكمبيوتر. في عام 1997 ، تم تطوير مختبر البنية النانوية في قسم الهندسة الكهربائية بجامعة مينيسوتا بنجاح باستخدام الطباعة الحجرية النانوية. كان حجم القرص 100nm × 100nm. كانت تتألف من قطر 100nm وطول 40nm. رتبت في مجموعة قضيب الكم مع كثافة تخزين 41011 بت في البوصة. التكنولوجيا النانوية تطورت بالكامل في القرن الحادي والعشرين ، تطوير وتطبيق تكنولوجيا النانو المزدهرة ، العالم سيطور تكنولوجيا النانو كاستراتيجية وطنية. في عام 2000 ، كلينتون ، الرئيس آنذاك أعلنت الولايات المتحدة عن إطلاق المبادرة الوطنية لتقنية النانو (NNI) ، وزيادة ملحوظة في تمويل البحوث للتكنولوجيا النانوية ، وزيادة ملحوظة في الرؤية ، وموجة من البحوث العالمية حول تكنولوجيا النانو. وزارة التعليم والثقافة والرياضة في اليابان ، ستخصص العلوم والتكنولوجيا 30.1 مليار ين (234 مليون دولار أمريكي) في ميزانية عام 2002 لتنفيذ "برنامج الدعم المتكامل لتقنية النانو". في أوروبا ، يتم توفير التمويل للبحث والاستثمار في تكنولوجيا النانو من خلال البرامج الوطنية وشبكات التعاون الأوروبية والشركات الكبرى . في الوقت نفسه ، يعد برنامج الأبحاث في الاتحاد الأوروبي هو أكبر المؤسسات البحثية التي تم إنشاؤها أكثر من غيرها ، والتي تغطي مجموعة واسعة من المجالات. من منتصف الثمانينيات فصاعدًا ، تولي الحكومة الصينية أهمية كبيرة لتطوير تكنولوجيا النانو.
المصدر: ميو كربيد

أضف تعليق

arالعربية