التكنولوجيا الحيوية

علاقه في تقليل مخاطر امراض القلب ومع ذلك فان الاساليب الحالية المتبعة في تحديد الكمية

الفعلية مكلفة وتستغرق وقتا طويلا.

الأحماض الدهنيه الكلية :

اظهرت الواسمات الغذائية التي تمثل الاحماض الدهون الكلية نتائج متضاربه تركيز الاحماض الدهنيه الاساسية مثل PUFA, MUFAوكذلك الاحماض الدهنيه غير الأساسية مثل SFA ليست كافي لاستخدامها كواسمة غذائية للأحماض الدهنيه الكلية يعتبر الدهون المهدرجة مؤشر جيد كواسمة للأحماض الدهنيه الكلية لكنها قد تكون اقل فائدة حيث يتم ازالة الدهون المهدرجة من

العديد من الأطعمه.

الاحماض الدهنيه:

وجد علاقة قوية بين الاحماض الدهنيه طويلة السلسلة PUFAالموجودة في الانسجة العضلية والدهون المستهلك في الغذاء خاصة خامض لينولييك والفا لينولينيك يعتبر مستويات PUFA

افضل المؤشرات للدهون المستهلك.

الاحماض الدهنيه الاساسية :

وجد علاقة قوية بين كل من حامض الفا لينولينيك ولينولييك في الانسجة العضلية وفي دم الصائم ومستوياتهما في بلازما الصائم كما لاحظ بعض الباحثين وجود علاقة بين حامض لينولييك في كرات الدم الحمراء والدهن المستهلك قياس الاحماض الدهنيه الاساسية في الدم يعتبر .المؤشر المثالي لتناول حمض اللينولييك علي المدي الطويل.

DHA, EPA:

DHA, EPAيعتبران من الاحماض الدهنيه الاساسية واللتان يمكن الحصول عليهما من خلال تناول السمك ووجد علاقة قوية بين مستوي DHA, EPAفي البلازما والكمية المستهلكة المرقم النيتروجيني 15Nمرتبط مع تناول السمك ومن ثم تم تقييم مستوياتالمرقم النيتروجيني لكل من DHA, EPAفي الدم والشعر ووجد علاقة قوية بين استهلاك DHA, EPAوالمرقم النيتروجين 15Nفي الشعر .ولان المرقم النيتروجيني 15Nتتأثر بتناول البروتين الحيواني الاخري يجب اجراء عديده من الابحاث لايجاد واسمه غذائية محددة.

زيت الزيتون :يعتبر تناول زيت الزيتون هاما في تقليل خطر الاصابة بأمراض القلب وامراض الاوعية الدموية التيروسول والهيدروكسي يتيروسول نوع من المركبات الفينولية المستمدة من تناول زيت الزيتون وجد ان تأثير التيروسول يظهر في البول خلال ٢٤ساعة من تناول زيت الزيتون فضلا عن حدوث انتعاش )استرداد( مماثلة لجرعة واحدة ) (%١٦.٩وجرعات متواصلة في اسبوع ) (%١٩.٤اما الهيدروكسيتروسول يحدث انتعاش حوالي ) (%٧٨.٥للجرعة الواحدة و %١٢١.٥

للجرعات المتواصلة في اسبوع.

هذا يكشف عن ان الهيدروكسيتررول ربما يتراكب بسبب ان الانتعاش اعلي من كمية زيت الزيتون المستهلك بالاضافة الي ذلك يمكن ايضا ان تستمد الهيدروكسيتيرول من مصادر اخري يمكن

اعتبار التيروسول كواسمة غذائية لزيت الزيتون.

البروتين الكلي:

النيتروجين البولية هو وسيلة صالحة لتقييم البروتين الكلي علي الرغم من وجود العديد من العوائق ويقترح اخذ عينات من البول علي مدار ٢٤ساعة لتقييم وضع البروتين.

٤٢٢

البروتين الحيواني :

وجد ان المرقمات 13C, 15Nيعتبران الواسمات الغذائية المحتملة للسكريات المضافة والاحماض الدهنيه تم تقييم هذه المرقمات علي اساس قدرتها علي قياس البروتين الحيواني من خلال مرقمات النيتروجين 15Nوالكربون 13Cفي الشعر حتي الان اظهرت القياسات علاقة ضعيفة مع البروتين المستهلك وجد ان المرقمات 13C, 15Nتقل مع قلة استهلاك البروتين ولكن لم تزيدا مع زيادة استهلاك البروتين بعد اربعة اسابيع المرقمات 13C, 15Nلا يبدو ان تكون صالحة كواسمة غذائية علي المدي القصير للبروتين ولكن هناك حاجة الي اجراء مزيد من البحوث لتحديد ما اذا كان يمكن ان تكون صالحة كواسمة غذائية علي المدي الطويل تم تحديد العديد من الواسمات للحوم الحمراء مثل الكرياتينين ،التورين-١ ،ميثايل هستيدين و -٣ميثايل هستيدين ،هذه المكونات هي محددة لتناول اللحوم وتفرز في البول.

الكافيين :تناول الكافيين من الصعب تقييمها عن طريق الاستبيانات وتسجيل اليومي للغذاء كما ان تركيزات الكافيين يمكن ان تختلف اختلافا كبي ار بين الاطعمة المختلفة والمشروبات وربما لا تكون موجودة في العديد من قواعد بيانات البرامج التغذية ويرجع ذلك الي الاثار الجانبيه الضارة المحتملة من تناول كميات كبيره من الكافيين قد يكون من المهم تطوير مستويات مقبولة من استهلاك الكافيين والوسمات الغذائية التي تعكس استهلاك .يتم الكشف عن الكافيين في البول في

اربعة صور AFMU, X1 , U17 , X17

الليمون :

من الصعب تحديد الاستهلاك الكلي للفاكهة والخضر نظ ار لان لمعظم قياس الواسمات الغذائية تقيس اثر الفاكهة والخضورات علي الصحة او تناول كمية من المواد الغذائية غير محددة مثل فيتامين Cمع ذلك تم تحديد برولين بيتايين betaineProlineكواسمة غذائية لليمون والتي يمكن من خلاله تحديد الكمية الصحيحة من استهلاك عصير الليمون ويتم قياسه عن طريق البول حيث تظهر في البول خلال ٢٤ساعة من تناول عصير الليمون.

كاكاو :

الكاكاو هي المصدر الاساسي للمركبات الفينولية والتي ثبت لتحسين صحة القلب والأوعية الدموية وحالة مضادات الأكسدة يتم قياسه في البول خلال ٢٤ساعة من تناوله وينبغي اجراء بحوث اضافية عن مختلف نواتج الايض الكاكاو ومن اجل ايجاد واسمة غذائية والتي يمكن من

خلاله تحديد استهلاك الكاكاو.

الثوم:

افترض أن الثوم تقوم بدور الوقاية من التأثيرات الكيماوية والتالي تطوير واسمة غذائية لاستهلاك الثوم قد يؤدي الي تعزيز البحوث التي تستهدف الوقاية من السرطان وكذلك الوقاية من الأمراض

المزمنه الاخري.

٤٢٣

الفصل الرابع

تكنولوجيا النانو في مجال الانتاج الحيواني

Nanotechnology In Animal Production

)*(

تكنولوجيا النانو)نانوتك( هي معالجة المادة علي الحالة الذرية والجزيئية وفوق الجزيئية ..ويشير الوصف الواسع الانتشار للنانوتكنولوجي الي الهدف التكنولوجي بالتحديد المعالجة الدقيقة لذرات وجزئيات لصناعة المنتجات علي المجال الواسع ،وكما يشير ايضا الي تكنولوجيا النانو الجزيئية.

والتعريف الأكير شيوعا لتكنولوجيا النانو طبقا لمبادرة تكنولوجيا النانو القومية حيث عرفت تكنولوجيا النانو بأنها معالجة المادة ببعد واحد علي الاقل حجمه من ١الي ١٠٠نانو متر.

هذا التعريف يعكس حقيقة أن التأثيرات الميكانيكية الكمية او تأثيرات الكوانتم الميكانيكية تكون هامة عند مقياس عالم اودينا الكونتم quntam-realm scaleوهذا التعريف ينتقل من الهدف التكنولوجي الخاص الي التصنيف البحثي الشامل بجميع البحوث والتكنولوجيات التي تتعامل مع الصفات الخاصة للمادة التي تحدث عند اقل تأثير يحدث اثارة ،ولهذا من الشائع رؤية صورة الجمع لتكنولوجيات النانو مثل تكنولوجيات مقياس النانو ليشير الي مدي عام واسع من البحوث وتطبيقات

لها سمه شائعة هي الحجم.

بسبب تنوع التطبيقات الفعاله )شامله الصناعة والعسكرية( ،فإن الحكومات تستثمر بلايين من الدولارات في ابحاث تكنولوجيا النانو .وحتي ٢٠١٢خلال مبادرة تكنولوجيا النانو القومية ،إستثمرت الولايات المتحدة الامريكية ٣.٧بليون دولار ،واستثمر الاتحاد الاوروبي ١.٢بليون ،اليابان ٧٥٠

مليون دولار.

يعرف تكنولوجيا النانو بالحجم انه طبيعيا واسع جدا تشمل مجالات علوم متنوعة عديدة مثل علم الاسطح والكيمياء العضوية والبيولوجيا الجزئية ،والطبيعة )التوصيل الجزئي( ،الصناعة المتناهية في الصغر ،والعلوم المرتبطة بها .والتطبيقات العديدة تتراوح بين التوسع لاجهزة الطبيعة المعتادة إلي المجال الحديث كاملا علي اساس التمثيل الذاتي الجزيئي من مواد متطورة جديدة بابعاد مقاييس النانو الي تحكم وضبط مباشر للمادة علي المقياس الذري.

ناظر العلماء المجالات المستقبلية دوريا لتكنولوجيا النانو والتي قد تكون قادرة لانتاج العديد من المواد الجديدة والاجهزة مع مدي واسع هائل من التطبيقات مثل المجال الطبي والالكترونيات والمواد الحيوية في انتاج الطاقة والمنتجات المستهلكة .وعلي جانب اخر اظهرت تكنولوجيا النانو العديد من تكنولوجيات جديدة تشمل السمية والتأثير البيئي لمواد النانو وتأثيراتها الفعالة في الاقتصاديات العالمية ،وبتطبيق اساسيات تكنولوجيا النانو ،يستطيع الباحثون انتاج اكثر الاغذية قيمة غذائيه وايضا الاعلاف ومكملاتها وايضا تحسين تعبئة الاغذية وتطوير المؤشر الحيوي الخاص ،وهذه المؤشرات الحيوية ترشد وتحكم الامان الحيوي والصحي للمحاصيل واحواض السمك ومزارع

الحيوان.

تاريخ تكنولوجيا النانو : History Of Nanotechnology منذ الاف السنين بدأ الانسان في استخدام تكنولوجيا النانو فمثلا قام باستخدام هذه التكنولوجيا في تصنيع الصلب والمطاط وتقسية المطاط بالكبريت باستخدام درجات ح اررة عالية وكل هذه )*( ترجمة وإعداد ومراجعة أ.د .أسامة محمد الحسيني – د .جالل الدين محمد عبد العزيز.

٤٢٤

الصناعات اعتمدت علي خصائص التكوين العشوائي لمجموعات النانومترات الذرية وتمييزها كيماويا لا يعتمد علي الجزئيات المنفردة وهناك مجموعة مفاهيم تحت مصطلح تكنولوجيا النانو.

وصف الباحث ١٩٥٩ Venemanعملية قابلية التعامل مع الذرات المنفردة والجزيئات ربما تتطور باستخدام توليفة من الأجهزة الدقيقة للأنشاء وعمل المجموعة أصغر نسبيا ولقد ذكر هذا الباحث ان حجم الحالات والمشاكل الناشئة من تغير حجم الظواهر الفيزيقية المتنوعة هي :المخاطرة بانها تصبح اقل اهمية ،سطح التوتر وجاذبية فإن دار فالس Van der waals attractionالتي تصبح اكثر اهمية ،وهذه الفكرة الاساسية تبدو ممكنه وتتوازي مع تشجيع انتاج كمية مفيدة من المنتجات النهائية .وفي ١٩٦٥كانت ترانزيستورات السليكون silicons transistorsتصنع باستمرار ولكن بمستوي منخفض وكان اقل حجم هو ١٠إلي ٦٥ميكرومتر وذلك في المكسيك ٢٠٠٧وكان ادني عدد لذرات السليكون هو ١٨٠ذرة باستخدام مصطلح تكنولوجيا النانو ..وفي جامعة طوكيو باليابان ١٩٧٤ذكر الباحث Norio Boynkhفي تقريره أن تكنولوجيا النانو تعتبر فصلا اساسيا للتصنيع والتكامل ثم ذكر ان تعريف النانو تكنولوجي يتضمن حجم ذرة في حتي ١٠٠نانومتر.

ولقد ادخل فكرة تركيبات النانو كميا وميكانيكيا ضمن تعريف تكنولوجيا النانو.

وفي سنة ١٩٧٤ذكرالباحث SontolaTommoعملية ترسيب طبقة ذرية لترسيب افلام رقيقة الذرية ولقد شجع مفهوم تكنولوجيا النانو من أهمية ظاهرة نطاق النانو والأدوات عن طريق الخطب والكتب ،وأثناء حقبة تكنولوجيا النانو .Nanossistimsأطلق علي الماكينات الجزيئية ،التصنيع مصطلح تكنولوجيا النانو الجزيئية الأم molecular nanotechnology motherأو التصنيع

الجزيئي .molecular manufacturing

وقد تمت محاولات وتجارب عديدة على إستخدام العناصر المعدنية وغيرها من المركبات فى حجم النانو ومدي تأثيرها على الآداء الإنتاجي ومن هذه التجارب ما قام به العلماء واجراء تجارب على عناصر السلينيوم والزنك والكروميوم وأيضا فيتامين .D3 استطاع فريق علمي بالمركز القومى للبحوث استخدام تكنولوجيا النانو فى عمل مرشحات لتنقية وترشيح المياه للاستخدام والمعروف أن طرق تنقية المياه عديدة منها استخدام الأشعة فوق البنفسجية والترشيح ،بهدف إزالة الملوثات من المياه الخام لإنتاج مياه صالحة للاستهلاك البشري وكانت مرشحات تكنولوجيا النانو خاماتها مصرية ويتكون المرشح من طبقتين ،الاولى تعمل كدعامة لفصل الشوائب كبيرة الحجم ،والطبقة الثانية مكونة من المواد الكيميائية النانومترية ،ذات القدرة الفائقة على فصل وقتل البكتيريا والمواد الضارة بصحة الإنسان.

هذا وسوف تؤدي مثل هذه التجارب الى إعادة النظر فى تقدير إحتياجات الحيوان من العناصر الغذائية المختلفة ومدي الإتزان منها والي إعادة تقدير تأثيرها على الإنتاج والنواحي الصحية ومدي سلامة الإنسان المستهلك لمنتجات مثل هذه الحيوانات من لحوم والبان وبيض والذي سوف ينعكس بالتالي على إعادة تقييم مدي إقتصاديات التغذية وتكلفتها فى مشاريع الإنتاج الحيواني .ويعتبر ذلك بداية لعلم التغذية الجديد ما يمكن تسميته بثورة في التغذية.

وفيما يلي نذكر مجهود العديد من العلماء فى هذا المجال.

1- Richard Feynman (1959) :

كان أول من تكلم فى محاضراته عن إمكانية التحكم وتحريك الذرات وترتيبها لخلق مواد جديدة.

He talked in his lecture about the ability to control and move the atoms and

arrange it to create new materials.

٤٢٥

2- Leo Esaki (1969) :

. لخلق جزيئات نانومتريةTopDown عمل واشتغل على شبه الموصلات وأخترغ طريقة He worked on semiconductor and he invented Top Down way to create

nano particles.

3- Norio Taniguchi (1974) :

. تحلل المواد بذرة واحدة أو جزئ واحد، دمج،قام بتعريف تكنولوجيا النانو على أنها عملية عزل He defined nano-technology as processing, separation, consolidation, and deformation of materials by one atom or one molecule.

4- K. Eric Drexler (1980) :

.قام بتطوير مفهوم تكنولوجيا النانو وأسس علم تكنولوجيا النانو الجزيئية Developed and popularized the concept of nanotechnology and founded the

field of molecular nanotechnology.

5- Gerd Binnig and Heinrich Rohrer (1981) :

.قام بإختراع الميكروسكوب للمسح

Invented the scanning tunneling microscope.

6- Calvin Quate and Christoph (1986) :

.قام بإختراع أول ميكروسكوب القوة الذرية

Invented the first atomic force microscope.

7- Don Eigler (1989) :

. وذلك بإستعمال الميكروسكوب المسحيIBM لدراسة٣٥ قام بإستخدام ذرات الزينون He used 35 Xenon atoms to spell out the IBM logo by the scanning

tunneling microscope.

8- Sumio Lijima (1991) :

.إكتشف أنابيب النانو بالكربون

He discovered the carbon nanotubes.

9- USA (2000) :

.أسس المعهد الإبتدائي للمواد النانومترية

Launched the national initiative of nanomaterial.

10- Japan (2002) :

:تم تأسيس شبكة من المعامل البحثية فى مجال التكنولوجيا النانو فى العناوين التالية 1- Regarding the nano minerals, chan et al, 2006, Gross et al, 2014, Vija

yaknmar and Balakrishnan 2014.

2- With Selenium, Weist et al, 2006, Zhi et al, 2011, Cai et al, 2012 and

Huang et al, 2015.

3- With Zinc,. Lina et al, 2009 and Swain et al, 2015.

4- With chromimn Zha et al, 2009 a, b, Sirirat et al, 2012.

5- Also, Yang et al, 2014, with Vit D3.

٤٢٦

مصطفى السيد :Mostafa El-Sayed

عالم مصري أصيبت زوجته بسرطان الثدي فإستعمل الذهب النانو فى علاجه وحصل على جائزة العلوم من الولايات الأمريكية المتحدة.

• Born May 8, 1933.

• His wife had Breast cancer.

• He used Nano Gold in the treatment of cancer.

The first Egyptian and Arab gets the National Medal of Science from USA.

ومن المفيد أن نؤكد مرة اخري أن النانو كلمة فى اللغة اللاتينية تعني )القزم (dwarfسمة فريدة للقرن العشرين ،ولقد اجمع الخبراء بأن اختراع الكترونيات السليكون تعتبر من أكثر التطو ارت التكنولوجية الهامة في النصف الأخير من هذا القرن مما أدي الي نشوء ما يسمي بالقطاعات الصغيرة micro-segmentsأو Micro Chipsومن ثم ادي ذلك الي ثورة في جميع المناطق التكتيكية مثل الاتصالات وأجهزة الكمبيوتر ،الطب وغيرها .وفي سنة ١٩٥٠لم يكن هناك رجعة الي الوراء ولم يكن لاجهزة التليفزيون الابيض والأسود وجود ،وكان هناك فقط ١٠اجهزة كمبيوتر في العالم ،ولم يكن موجودا الهاتف المحمول أو الساعات الرقمية أو الإنترنت ،وجميع هذه الاختراعات هي ائتمان creditللقطاعات الصغيرة مما أدي إلي زيادة الطلب عليها بأسعار أقل مما يجذب المستهلكين الي الاقبال علي الالكترونيات المصنعة .واثناء السنوات القليلة الماضية

سلطت الأضواء علي مصطلح تكنولوجيا النانو.

تعتبر النانو Nanoنطاق العلم المطبق والتكنولوجيا التي تغطي مدي واسعا للموضوعات هي التحكم في أصغر حجم واحد ميكرومتر .والبعض يري ان تسويق مصطلح تكنولوجيا النانو يصف الخطوط البحثية الموجودة سابقا طبقت علي اساس حجم الميكرون .ولقد اخترقت النانو مجالات كثيرة مثل علم الغرويات والكيمياء والبيولوجي والفيزياء التطبيقية.

٤٢٧

وللتأكيد مرة أخري فإن النانو تعني جزء في البليون Valenanomibrيساوي /١بليون متر، ولتخيل مترات النانو الصغيرة فإن سمك شعرة الانسان الواحدة تساوي ٥٠ميكرومتر ٥٠٠٠٠ نانومتر .والأشياء الأصغر التي يستطيع الانسان رؤيتها بالعين المجردة naked eyeفي حدود

١٠٠٠٠نانومتر.

ومن المفيد معرفة التعريفات التالية:

• نطاق النانو : Nano-scaleابعاد النانو مترات في الطول والواحدة منها عند ١٠٠نانومتر.

• علم النانو : Nano-Scienceدراسة المباديء الاساسية للجزيئات والمركبات التي لا تتجاوز

١٠٠نانومتر.

• تكنولوجيا النانو :Nanotechnologyتطبيقات العلوم والهندسة لانتاج ابتكارات مفيدة.

اعداد وتصميم الحبيبات الصغيرة : Preparation And Design Of Microparticles توجد طرق مختلفة لاعداد حبيبات النانو .واختيار اي من هذه الطرق يعتمد علي ظروف واهداف معينه ومن ثم يجب الاخذ في الاعتبار الثبات الفيزيقي والكيماوي للعامل النشط وكذلك سميته وبروفيل تحرره مع اعتبارات اخري كثيرة .وفي سنة ٢٠٠٤ذكر الباحث Agnihotriبعض الطرق الشائعة المستخدمة في اعداد حبيبات النانو ومن امثلة هذه الطرق:

Cross-linking emulsion -١في هذه الطريقة يحضر المستحلب الزيتي المائي عن طريق استحلاب محلول مائي في طور زيتي oily phaseحيث يهز بقوة لفصل وتنقية الحبيبات .وهذا يحتاج استعمال عوامل تسهل اتحاد المواد المستخدمه.

-٢طريقة الترسيب Precipitation/coacervationفي هذه الطريقة يتم انتاج الحبيبات عن طريق نفخ blowingالعامل في محلول قلوي ويجري فصل وتنقية الحبيبات عن طريق الترشيح والطرد المركزي ثم الشطف بالماء الساخن والبارد.

-٣الرش التجفيف spray dryingتعتبر هذه الطريقة من أحسن التكنيكات المستخدمة لانتاج الغبار dustوالحبيبات بالاضافة الي كونها طريقة سهلة وسريعة وتعتمد هذه الطريقة علي تجفيف الحبيبات الصغيرة ورشها داخل هواء ساخن مضغوط وتحتاج هذه الطريقة الي استخدام مذيب )مثل :محلول حامض الخليك( الذي يتبخر ويسمح بتكوين الحبيبات.

-٤الكبسولات :هناك مواد نانو اخري يمكن استخدامها ولها القدرة علي تغيير تركيبات حبيبات

اخري ومن امثلة هذه المواد:

Fullerenes -١تركيبات مكونه من ذرات كربون مرتبه في شكل كروي وتستخدم في العلاج

. medication

Dendrimers -٢عبارة عن تركيبات متفرعة يستفاد منها vehicleمن اجل العلاج.

-٣نقط الكوانتم quantum dotsعبارة عن بللورات نانومترية مصممة للتطبيقات البصرية

والالكترونيه.

يوجد هناك طريقتان لإنتاج المواد النانوية الأولي تبدأ من Bulkالمواد فى حالتها الطبيعية عندما تكون صلبة بعد ذلك يتم تكسيرها أو تصغيرها حتى تصل الى قطع صغيرة جدا لدرجة النانو بإستخدام الطرق الميكانيكية أو الكيميائية ..وهذه الطريقة تسمي ) (top-downمن الأعلي للأسفل وعكس هذه الطريقة وهى الطريقة الثانية لإنتاج المواد النانوية والتى تبدأ من الذرات أو الجزيئات ليتم فصلها عن بعض ثم تجميعها بإستخدام التفاعلات الكيميائية أو بإستخدام طريقة تبادل المواد أي مادة تتشكل منها مادة أخري وهذه الطريقة تسمي ) (bottom-upمن الأسفل الى الأعلي،

٤٢٨

وفيما يلي صورة توضيحية مبسطة لهاتين الطريقتين فإن إتجهت من أعلي لأسفل فهذه الطريقة الأولي واذا إتجهت من أسفل لأعلي فهذه الطريقة الثانية.

?How Do You Build Something So Small

“Top-down” – building something by starting with a larger piece and

carving away material (like a sculpture).

“Bottom-up” – building something by putting together smaller pieces (like

building a car engine).

شكل ) (٤٠طريقتا المواد النانوية

العوامل المؤثرة على خصائص المواد النانويه:

يتوقف تحديد خصائص المواد النانوية على ٥عوامل ومعظم المصنعين يهتمون بالتحكم فى :

-١حجم الجزيئات ) :(Particle Sizeفالحجم مهم عندما تتعامل مع المواد النانوية فمثلا السيليكون النانوي عندما يكون حجم الجزيئات 1nmفإن السيليكون يشع أزرق بينما اذا كان حجم جزيئات السيليكون 3nmفإنها تشع فى المنطقة الحمراء وما بينها بشع أخضر على عكس المواد عندما تكون bulkفالحجم يكون غير مهم ولا تتغير خصائص المادة اذا إختلف حجمها.

-٢شكل الجزيئات ) :(Particle Shapeفشكل الجزيئات )سداسي-كروي-ثلاثي( ..مهم جدا فى المواد النانونية فعندما تتغير معها خصائص المادة.

-٣توزيع الجزيئات ) :(Size Distributionفهو مهم جدا فى تحديد خواص المواد هل التوزيع منتظم أو غير منتظم أو هل هى مستقرة أم غير مستقرة وفى طور الجل نري أن جميع أجزاء العينة تشع فهذا دليل على أن جزيئات السيليكون متوزعة بإنتظام فى الهول جل لكن بعد عدة أيام نزلت جزيئات السيليكون النانوية الى الأسفل وأصبح التوزيع غير منتظم والدراسات الأن جارية فى جعلها

منتظمة ومستقرة.

٤٢٩

-٤تركيب الجزيئات ).(Particle Composition

-٥درجة تجمع الجزيئات ).(Degree Of Particle Agglomeration

طرق الحصول على المواد النانوية )التصنيع(:

أولا :طريقة ):(Top-Down

كما ذكر سابقا تعريفها فهى تبدأ من bulkحتى تصل الى قطع نانوية وهى الطريقة المستخدمة فى الصناعة حاليا .ولكن تصل الى قطع نانويه فإن بعض الطرق المستخدمة مثل الطحن )milling أو الحك( الحفر ) (etchingوهذه الطريقة هى الطريقة التى استخدمها البروفيسور منير نايفه فى صناعة السيليكون النانوي أو الطريقة الالكتروكيماوية أو عن طريق الاستئصال بالليزر أو طريقة التشغيل وجميع هذه الطرق ممكن أن تتم فى بيئة مفرغة أو غير مفرغة من الهواء الهادي.

ففى بعض هذه الطرق تكون الجزيئات النانوية حساسة جدا )أي سريعة التفاعل( وتميل الى أن تتكتل الى أن تتكتل وتتجمع مع بعضها البعض )وبذلك يكبر حجمها ونحن لا نريد ذلك بل نريد تصغيرها( لذلك يستحسن إستخدام غاز لكي يكسو الجزيئات النانوية ويمنعها من التكتل والتجمع مع

بعضها البعض.

-١طريقة الطحن :Millingوهى طريقة ميكانيكية تنتج من مواد نانوية على شكل مسحوق )بودر( حيث يتم وضع المادة تحت طاقة عالية جدا وطحنها عن طريق كرات مصنوعة من الفولاذ تتحرك إما بشكل كوكبي أو إهتزازي أو رأسي .ويمكن وضع بودرة يصل حجمها من ٣الى

٢٥نانومتر.

-٢طريقة الحك أو الحفر ) :(Etchingوهذه الطريقة استخدمها البروفيسور منير نايفه لإنتاج جزيئات السيليكون النانوية وتكون اما بطرق كيميائية أو بطرق الكتروكيميائية فالطريقة الكيميائية يتم أخذ شرائح سيليكون ذات سمك نحيف جدا ووضعها فى مواد كيميائية مثل ) HFومواد أخري( الذي يقوم يحك شرائح السيليكون ثم تخرج جزيئات السيليكون فتكون على السطح ثم وضع هذه الشرائح فى أى محلول تريد مثل التيت ار هيدروفوران أو الميثانول أو بعد وضعها فى المحلول الذي نريده تقوم بوضعها فى جهاز الموجات فوق الصوتيه لكي تسقط جزيئات السيليكون فى المحلول

وتتعلق فى المحلول.

-٣الطريقة الإلكتروكيميائية :حيث يتم وضع شريحة السيليكون فى القطب الموجب وشريحة بوليكاربونات فى القطب السالب وتعريضها لتيار كهربي ويكون هذا بعد وضعها فى محلول كيميائي مكون من مواد كيميائية تساعد على الحك الذي بدورة يخرج جزيئات السيليكون النانوية.

-٤طريقة الإستئصال الليزري :يتم إستخدام ليزر نبضي ذو طاقة عالية مركز على هدف صلب وموضوع فى غرفة مفرغة من الهواء فيتفاعل شعاع اللبزر مع الهدف فتتطاير الجزيئات مكونة بلازما وتترسب على القاعدة وتتكون أفلام رقيقه.

-٥طريقة التتقيل ) :(Sputteningوتستخدم فى صنع الأفلام الرقيقة حيث توضع المادة تحت ضغط منخفض جدا مفرغ من الهواء وبقاعدة باردة معرضة لمجال مغناطيسي كل هذه العوامل تؤدي الى أن الجزيئات تنتزع من المادة )أول تقل( لتترسب فى القاعدة لتكون فيلم رقيق ولابد من

وضع غاز لكي يمنع التكتلات.

ثانيا :طريقة ):(Bottom-up

كما ذكر سابقا هذه الطريقة تبدأ من أسفل لأعلي أى من الذرات فيتم فصلها ثم تجميعها لتصل الى

درجة النانو ومن الطرق المستخدمة لذلك.

٤٣٠

-١طريقة السول – جل ) (Sol-gelوهى تمر بطورين طول السائل ) (solثم بعد فترة تتبخر المادة لتتحول الى طور الجل ) (gelلذلك سميت هذه الطريقة طريقة السول-جل.

-٢طريقة Aerosolوهذه نفس طريقة السول جل الا انها تبدأ بطور الغاز وتنتهي بطور السائل.

-٣طريقة ) (CVDإختصار الى .Chemical vapour deposition ويوضح الشكل ) (٤١ملخصا لطرق تصنيع المواد النانوية.

ملخص طرق تصنيع المواد النانوية

Bottom-up tech

-١طريقة ال sol-gel

-٢طريقة Aerosol

-٣طريقة CVD

Top-down tech

-١طريقة الطحن milling

-٢طريقة الحفر etching

-٣الطريقة الألكتروكيماوية

-٤طريقة الإستئصال الليزري

deposition

-٥طريقة التنقل Sputtering

Chemical

شكل ) (٤١ملخص لطرق تصنيع المواد النانوية

Vapour

الاختلافات بين المواد النانو والمواد الأكبر حجما Differences Between Nanomaterials And Larger Materials:

الصفات الفيزيقية والكيماوية والكهربية والبصرية والميكانيكية والمغناطيسية عند النطاق "الحجم" الذري تختلف عن مثيلاتها عند الحجم الأكبر وحتي عند المقارنه مع تلك الأحجام في مستوي الميكرونات ) (٦-١٠ويرجع الاختلاف بين المواد النانو عن المواد الاخري الأكبر حجما الي

العوامل الاتيه:

-١السطح :ذرات مواد النانو اقل ثباتا من المواد الأكبر حجما لأن الطاقة التي تحتاجها للأرتباط

بالذرات المجاورة تكون اقل.

-٢تأثيرات الكوانتم : Quantum Effectsتعتبر نقط الكوانتم نمطا من تركيبات النانو .وقليل من النانو مترات في الحجم تظهر سلوكا مماثل للذرة الواحدة .وترتيباتها الفضائية تسمح لها بامتلاك صفات لا تشبه العنصر مثل صفة المغناطيسية في معادن مثل الذهب او البلاتنيوم

عندما تكون في صورة حبيبات نانو.

علاوة علي ذلك فان حبيبات النانو لها مساحة سطح أكبر من حبيبات الميكرو micro particlesولتوضيح هذه النقطة فان حبيبة الكربون التي قطرها ٦٠ميكرومتر كتلتها ٠.٣ ميكروجرام ومساحة سطحها ٠.٠١وميكرومتر مربع لها نفس كتلة ذرة الكربون التي تشكل واحد تريليون حبيبه ،قطرها ٦٠نانو متر ولها مساحة سطح ١١.٣نانومتر مربع وهذا يوضح ان حجم حبيبات النانو يقل وتزداد مساحة سطح التفاعلات الكيماوية ومن ثم يزداد التفاعل ١٠٠٠مره.

أن تكنولوجيا النانو تؤدي الى إظهار صفات جديدة على المادة مثل زيادة المساحات السطحية للحبيبات ،وزيادة النشاط السطحي ،وزيادة التفاعل مع زيادة القدره على الإدمصاص على السطح.

وقد لوحظ إرتفاع نشاط الجزيئات على نقصان فى حجم الجزئي حيث أن الحجم الأصغر يزيد من عدد الجزيئات مع زيادة المساحات السطحية بما يزيد من التفاعلات البيولوجية ونتيجة لزيادة النشاط

٤٣١