ءايًيكناو ىَاُنا ةيُقج files/تقنية النانو والكيمياء.pdf ·...

Nano Chem

NanoChem

وانكيياء جقية اناى

هقدهت في تقيت الاى

"نانو"معنى كلمة

دقق وو الت تصف كل شء صغر dwarfه كلمة إغرقة تعن القزمnanoكلمة نانو

" تقنة الصغائر"عن حرفا " تقنة النانو" nanotechnologyومكن القول أن مصطلح

.عن مصطلح نانو جزء واحد من ملار جزء من أي شء

تعن كلمة نانو جزء واحد من ملار جزء من المتر،: علما

عن عند تقسم المتر الواحد إلى ملار جزء فإن الجزء الواحد من هذه األجزاء

. مثل نانو متر واحد

7/13/2010 2Mr.osama sheikh khalil

العن المجرد الملمتر مستوى

المجاهر المكروئة مستوى المكرو

النانوةالمجاهر مستوى النانو


Richard Feynmanألقى رتشارد فنمانم محاضرة عنوانها 1959ف عام

" هناك الكثر من المساحات ف األسفل"

كانت بداة االهتمام بالتقنة الت تتعامل مع الجزئات

:وأوضح فها . “ تقنة النانو” و الذرات بشكل منفرد

دققة تمكنهم من إنشاء آآلتستمكن البشر من تصنع

مصانع دققة تعمل على تصنع أآلت بمقاس النانو

nano-scale machines

ستمكنهم من تصنع مصانع بمقاس النانو

nano-sized factories و الت ستمكن العلماء من صناعة أجهزة

.مع تقدم هذه التقنة فشئا تصغر شئا وآآلت

Richard Feynmanرتشر فمان


7/13/2010 Mr.osama sheikh khalil 5

م 1986ف عام بدأ أول استخدام لمصطلح تقنة النانو

Nanotechnology ف األوساط العلمة بعد أن

كتابه الشهر بعنوان Eric Drexlerنشر

"عصر تقنة النانو القادم: محركات اإلنشاء"

Eric Drexlerاهتم

الجزئات والتعامل الصناع مع الذرات -1

التجرب للجسمات واإلنتاج العلم النظري -2

الت تتراوح أبعادها من وذات األبعاد الدققة

.نانومتر 100الى ( األبعاد الذرة)نانومتر 0.1

االستخدام األول لمصطلح تقنة النانو

"عالن جسيواث الاى"تطىر تقياث التعاهل هع تمكن الباحثون من التعامل مع عالم النانو

و ذلك بفضل التقدم الكبر ف مجال

تقنات المجاهر الدققة

STMمجاهر التأثر النفق الماسحة AFMمجاهر القوة الذرة

الت تشمل وكذلك المجاهر اإللكترونة المجاهر اإللكترونة الماسحةSEM النفوذةالمجاهر اإللكترونة ذات TEM


الفلسفة

واقع تطبق

واقع علم

التقنات الحدثة تطبقات هذه وجعلت األجهزة

ذلك ف التعامل مع عالم الذرات والتقنة ممكنة عملا

.و جسمات النانو

تعريف تقيت الاىأبعادها حوال الته التقنة الت تعطنا القدرة على التحكم المباشر ف المواد واألجهزة

.دراسة خصائصها وقاس ومراقبتها وذلك بتصنعها ونانومتر 100مجالن كبرن هما الىتصنف تقنة النانو

”Top Down“تقنة التصغر: أوال

تركبات أدق والتركبات الدققة إلى جسمات وتم وفق هذه التقنة تصغر الجسمات

( كالنحت أو الطحن و التفتت و غرها ) تركبات بمقاس النانو ووصوال إلى جسمات

”Bottom Up“تقنة البناء: ثانا

والجزئات المنفردة وتركبات النانو باستخدام الذرات وتصنع جسمات وتم تحضر

و ه من التطبقات بعدة المدى لتقنة النانو حث ما زالت , ذلك بالتحكم المباشر فها

.األبحاث و الدراسات ف هذا المجال ف مراحلها األولة


نموذجن لتقنة النانو ف مجال تصنع جسمات النانو


Nano-Particlesالاى جسيواث

المواد الت تقل أبعادها أو أحد أبعادها وه مصطلح صف الجسمات

.نانومتر 100عن

الخصائص الممزة لجسمات النانو

فإنها تظهر و تعط ( نانومتر 100أبعادها أقل من )نجد أن المواد عندما تكون جسمات نانو

خصائص مغارة و مختلفة تماما عن خصائصها عندما كانت ف حالتها االعتادة وهذه

" معجزة علمة جددة"الظاهرة جعلت من جسمات النانو

تغر اللون

أشكالها وتغر لون الجسم عندما تغر حجم هذه الجسمات


الكهربائة الناقلة

العكس والمواد العازلة تصبح موصلة عندما تكون جسمات نانو

الفض المعروفن نجد أن والفضة، إضافة للونهما الذهب وبعض العناصر مثل الذهب

( nm nano-spheres 100جسماته أقل من )إلى البرتقال الذهب تغر لونه من الذهب

(50nm nano-spheresجسماته أقل من )األحمر إلى األخضر

(nm nano-prisms 100جسماته أقل من )الفضة تغر لونه من الفض إلى األحمر

األصفر الفاتح األزرق الغامقاألزرق الفاتح

هرم

كروي7/13/2010 10Mr.osama sheikh khalil

خاصة الصالبة

ال تكسر جسمات النانو الضوء مما جعلها ذات شفافة عالة وال تعكس

ألنها ذات أبعاد أقل من األطوال الموجة للضوء


أن صالبة جسمات النانو لمادة ما تفوق صالبتها ف

حالتها الكبرة بمئات المرات

خاصة الشفافة


:سببن رئسن هماالكمائة عود إلى وممزاتها الفزائة وإن التغر الكبر ف خواصها

زادة سطح المادة ؤدي الى زادة تفاعل المادة : القانون الكمائ

سم 1مكعب من الذهب طول ضلعه

بالرجوع إلى مبدأ عدم التعن لهازنبرغ . والكماء الكمومة خواص هذه الجسمات تفسرالفزاء

الذي نص على

.(إن الموضع و الطاقة لجسم ما تحرك بسرعة الضوء ال مكن تعنهما بدقة ف نفس الوقت )

تضاءل الفراغ الذي تحرك فه اإللكترون داخل جسم النانو مما نتج عنه زادة ف طاقة اإللكترون


المتخصصن ف المجاالت العلمة واستحوذت الكثر من جسمات النانو على اهتمام الباحثن

. المختلفة

من هذه الجسمات

جسمات النانو

Fullereneكرات الفولورن

Nano shellsأصداف النانو أنابب النانو الكربونة

Carbon Nanotubes (CNTs)

:الفولورن

IUPAC (1997 IUPAC,Intern.Un. Pure . Appl. Chemisfry) الـعرفت حسب

وجها 12تحتوي , تأخذ شكل قفص متعدد الوجوه SP2ذرة كربون nه مركبات مؤلفة من

وجها سداسا mخماسا و

nحث 20

n = 20 m = 0 وشها خاسيا 12انشكم يصسى ذو : C20


C20 الفولورناتوهو الحد األول ف


11

10

8 6

7

1

2

34

59

7/13/2010 16Mr. Osama Sheikh Khalil

على ثالث أشكال ه الفولورناتتوجد

Sphere : دعى الفولورناتهذا النوع من

buckyballs بوكأضا بكرات

Ellipsoid : إهللجةمجسمات

Tube :أنابب

1985ألول مرة عام فولورناكتشف أول

C60وه كرة مجوفة تتألف من ذرات الكربون فقط تدعى

سمت بهذا االسم نسبة للعالم

Richard Buckminster Fuller

المهندس المعماري الذي صمم القبة الكروي

الفلورنالمشابهة لشكل (القبة الجودستة )

وجدعلىومن المعروف أن الكربون حتى ذلك الوقت

شكلن

-و األلماس الغرافت- بللوري

الفولورنلها أضف

- السخام والفحم - بللوريغر

المعروفة الفولورناتبعض



70-fullerene 60-fullerene 26-fullerene 20-fullerene

أشكال ثنائة البعد

Carbon nanotubeالكربىيت أابيب الاى

مغلقة إسطواناتوه , الفولورناته أحد أشكال عائلة -Hemispherمن أحد أطرافها على شكل نصف قبة كروة


ذات مقطع عرض دائري اإلسطواناتهذه -

ع دائري . م

التركيب الدقيق ألابيب الاى الكربىيت

هناك نوعان من أنابب النانو الكربونة ، و ه

Single-Walled Carbon NanoTubes(SWCNTs)أنابب النانو الكربونة وحدة الجدار 1.

Multi-Walled Carbon (MWCNTs)أنابب النانو الكربونة متعددة الجدر 2. NanoTubes


Sumioاكتشفت من قبل الباحث الابان Iijima م 1991ف عام

الوجهريتالبيت التركب البنائ الدقق ألنبوب النانو الكربون عبارة عن وحدة بناء شبكة سداسة

مكونة من ست ذرات كربون hexagonal latticesالشكل

(ملفوفة على شكل أسطوانة الغرافتشرحة من )


حسب التركب البنائ تصنف

إلى ثالثة أنواع ه(ترتب الذرات)

armchairتركب كتف الكرس•

zigzagالتركب المتعـرج•

chiral كرالتركب •


كتف الكرس

كرال

متعرج

تصيع أابيب الاى الكربىيت

:تحضر أنابب النانو الكربونة ه وأهم ثالث تقنات لتصنع

-Arc-Discharge Techniqueتقنة قوس التفرغ -1

20حوال ( كاثودو آنود) الغرافتقطبان منV .

جزئا على عدد من المعادن مثل الكوبالت و الكاثودحتوي

.الت تعمل كمحفزات لعملة اإلنتاج والحدد والنكل

يهئ انحيش انغهك بغاس خايم ذى يىضع انظاو جحث انحفزيغ


Laser Ablation Methodطرقة التبخر باللزر

الغرافتشعاع لزر عال الطاقة ركز الشعاع على هدف من

مركز نظام تسخن مغلق(Furnace) ذو درجة حرارة مرتفعة تصل إلىCο1200 ،

األرجونعمل اللزر على تبخر هذا الهدف ف محط حتوي على غاز”Argon Gas“ كعناصر محفزة لهذا التبخر Niو النكل Coالكوبولتو كذلك بعض العناصر مثل

الت تكون على شكل بودرة ناعمة وتم تجمع أنابب النانو


غالبا ما كون رقاقة سلكونداعم تفاعل

الحزإلىدرجة حرارة C◦600

الذي نتج وضاف غاز الهدروكربون أو أي غازات للكربون إلى نظام التفاعل

عنه فصل لذرات الكربون ثم تشكل أنابب الكربون على الرقاقة السلكونة هذ انطزيقة هي أكرز انطزق احشارا بي يصىعات األبحاخ إلحاز أابيب اناى

.تىفر تجهيزاتها ولسهىلت عولها ذنك وانخاصة بهى،


تصنع لب الصدفة

1معالجة سطح هذا اللب

core كمائا2

إضافة جسمات الذهب

3

Nano Shellsأصداف الاى


جزئنتتكون من

100nmقطره حوال core(Silica)اللب -1 nm(10 -8) سماكته من coating ultra-thinرقق جداغالف معدن -2

عادة من " الصدفة"تم تصنع هذا الغالف

تسمى أصداف النانو الذهبة: الذهبgold nanoshells تسمى أصداف النانو الفضة: الفضةsilver nanoshells

تصنع هذه الجسمات

Chemistry of الفىلىرياثكيوياء Fullerene


ومشتقاتها للفولورناتو هتم بدراسة الخصائص والتفاعالت الكمائة ,هو أحد فروع علم الكماء العضوة

:الوظفة وتقسم إلى بالفولورناتتدعى مشتقاتها

endohedralوظفة داخلة فولورنات -1 fullereneexohedralوظفة خارجة فولورنات -2 fullerene

endohedralexohedral

The double bonds in fullereneالروابط الثائيت


pm 135,5( : 6ــــ6)الروابط -1146,4pm( : 6ــــ5)الروابط -2

( 6ــــ6) ( 6ــــ5)

Fullerene Reactions للفىلىرياثالتفاعالث الكيويائيت


Nucleo واإللكتروفل النكلوفلالضم -1 & Electrophilic addition

ضم كاشف غرنار: مثال

البرومضن


C60 + 12Br2 C60 Br24

Hydrogenationهدرجة -2

exohedral

(Exohedral)


Hydrogenation الهدرجة

the general formula Hn@Ck nmax= 58

(Endohedral)

خزاى وقىد الهيدروجيي



Pericyclicالجانب التحلق -3

نكلوفلضم


N-(Diphenylmethylene)glycinate Ester fullerene dihydropyrrole

2-bromoethylmalonate malonat fullerene


hydrofullerenes with cyano-substituted alkene


C60 with N-methylglycine with formaldehyde


فالفونوئد - فولورناألزواج

ي

Oxidationاألكسدة -4


عد تفاعل األكسدة نسبا أصعب من تفاعل الهدرجة

من حفازستخدمOsO3/O2 أوReMeO3/H2O2

تأخذ الكرات الناتجة عن األكسدة الصغةC60On 3 ≤ n ≤ 9


Dimerization الديورة -5

البوتاسوم ساندمن حفازستخدم

الدمرةمكن الحصول على عدة أشكال من

C119 C120OSC120

التطبيقاث الوستقبليت لتقيت الاى

42

إن الكثر من مجاالت الحاة على سطح األرض سوف تحسن

النانو ف المستقبل القربخالل تقنة وتطور من

وهو العصر الذي عصر النانو سكون بال منازع القادم إن العصر

.إلى ما بعد منتصف هذا القرنسمتد

43

تطبقات المدى القرب:

تطبقات المدى المتوسط:

تطبقات المدى البعد:

44

من أهم التطبقات المستقبلة لتقنة النانو ه التطبقات المتعلقة

بالبئة لما لها عالقة باستمرار مالمح الحاة على سطح الكرة

األرضة

7

تقنة النانو الحدثة ف حل مشاكل التلوث أو على األقل استخدام

تخففهف 8

اكتشاف الظاهرة منذ

بدأ اإلنسان الكهرضوئة

نظر للشمس كمصدر

متجدد للطاقة الكهربائة

والت تتمز باالستمرارة

والنقاء

16

تقنة النانو تقدم

المشكلةجذرة لهذه حلوال

المذهلة الخصائص

تمكنها من النانو لجسمات

أن تكون رائدة ف استغالل

الطاقة الشمسة

17

(nano_flakes)رقائق النانو

إحدى تراكب النانو البلورة والت ستكون قادرة على تحول أكثر من

إلى طاقة كهربائة وذلك بسبب األبعاد من الطاقة الشمسة 30%

وعله فإن الطاقة ( أبعاد النانو )التراكب تتمز بها هذه الت الدققة

إلى احتفاظ أكبر بالطاقة مما ؤدي ف هذه الرقائق تقطع مسافة أقصر

18

ومن التطبقات

المستقبلة الواعدة

%66أكثر من تحول

من الطاقة الشمسة إلى

للحسابات كهرباء وفقا

النظرة وذلك باستخدام

النقاط الكمة

(Quantum Dots)

19

(Quantum Dots)النقاط الكمة

تسعى معظم الدول إلجاد

بدائل للوقود واستخداماته

فقد نجح العلماء ف التوصل

إلى بدائل مختلفة ولكنها كانت

محدودة اإلنتاج والقدرة وذات

سعر مرتفع جدا

20

مكن الكشف عن مدى

صالحة الغذاء

من خالل تقنة

(حساس النانو )

الذي كشف عن الجراثم

الضارة الموجودة ف الغذاء

22

_ e)تقنة األنف اإللكترون nose)

عبارة عن أداة تعمل

على تمز المكونات

الخاصة للرائحة

وتحلل تركبها

الكمائ لمعرفة

ماهة المادة

23

أنظمة توصل الدواء الذكة •

معالجة السرطانات •

24

25

أجهزة نانو قادرة على الدخول إلى

الخالا المصابة وتزودها بكمات

متعددة من الدواء دون حدوث

أي نتائج سلبة

Dendrimer ) الدندرمر

)

26

األمراض السرطانة ه مجموعة من األمراض تتمز

خالاها بالعدائة Aggressive

....انكىنىورو خبيد في ....انبزوسحاتورو خبيد في

27

جسمات مسرطنةPhysical

28

مواد كمائه مسرطنة

مسرطنات بولوجة ...

قص غيز يقصىد في انىس

ي انىس % 10انـيحصاوس

أشهز6خالل

يسحصيب بحة أو سعال يشعس ال

نهعالز خاصة إذا جزافك يع

فد دو

29

األعراض المنذرة بحدوث السرطان

30

سيال أو شف غيز طبيعي ي

البدنفىهات

كتلة أو تسمك ف أي مكان من

خاصة الثدي عند المرأة والجسم

صعوبة ف البلع أو عسر هضم

حدث

تقرح ال ستجب للعالج خالل

وم 20

غر طبع وتعرق لل غزر

تعد أصداف النانو

nanoshells

من الوسائل

المستقبلة الفعالة ف

عالج السرطان 31

الدكتور مصطفى السد الذي رأس كرس جولوس براون بمعهد جورجا للعلوم والتكنولوجا

32

مكنتنا هذه التقنة من التمز بن الخالا المصابة بالسرطان

والخالا السلمة

33

مرحمة التطبيق ؟

36

هل يقضي عمى كل أنواع السرطان؟

37

صحة اإلنسان_ •

أماكن العمل _ •

البئة _ •

38

42

التطبقات المستقبلة لتقنة النانو

فوائد التقنة •

استخدامات التقنة •

عمل هذه التقنة •

وسلباتاجابات •

43

ثائر محمد عد سنكري

سنة ثالثة كماء

أسامة الشخ خلل

سنة ثانة ماجستر كماء

ءايًيكناو ىَاُنا ةيُقج files/تقنية النانو والكيمياء.pdf ·...

Documents

Transcript of ءايًيكناو ىَاُنا ةيُقج files/تقنية النانو والكيمياء.pdf ·...