كيمياء الكم والكيمياء الحاسوبية4 : Computational Chemistry and Quantum Chemistry

Описание:    / @drmohamedahmedmohamedmahmo6455  
اشترك بالقناة وفعل الجرس ليصلك كل جديد
Do not forget to subscribe to the channel and press the bell

[email protected]
موبيل واتس: 01063246897
  / mohamed.mahmoud.52012  
السبت 4/7/2020 قناة مصر التعليمية 1 التليفزيون المصري ماسبيرو في السابعة ونصف مساءا حلقة جديدة للدكتور محمد محمود من برنامج تبسيط العلوم وتدور الحلقة عن الكيمياء الحاسوبية وكيمياء النانو والنانوتكنولوجي اعداد احمد فوزي حميدة وتقديم عزة رمضان
تقنية النانو في طليعة المجالات الأكثر أهمية وإثارة في الفيزياء، الكيمياء ، الأحياء والهندسة .
1- بداية الأكتشاف: من المعلوم أن أحد المقتنيات الزجاجية وهو كأس الملك الروماني لايكورجوس في القرن الرابع الميلادي موجودة في المتحف البريطاني : جسيمات ذهب وفضة نانوية، حيث يتغير لون الكأس من الأخضر إلى الأحمر الغامق عندما يوضع فيه مصدر ضوئي. وكذلك تعتمد تقنية التصوير الفوتوغرافي منذ القرنين الثامن عشر والتاسع عشر على إنتاج فيلم أو غشاء مصنوع من جسيمات فضية نانوية حساّسة للضوء. ان من أوائل الناس الذين استخدموا هذه التقنية هم العرب والمسلمون. كانت السيوف الدمشقية المعروفة بالمتانة يدخل في تركيبها مواد نانوية تعطيها صلابة ميكانيكية، كما كان صانعوا الزجاج في العصور الوسطى يستخدمون حبيبات الذهب النانوية الغروية للتلوين. كما يمكن الإشارة إلى ان كلمة النانو مشتقة من الكلمة الإغريقية dwarf والتي تعني جزء من البليون من الكل ، ويعرَّف النانومتر بأنه جزء من البليون من المتر. ولتقريب هذا التعريف إلى الواقع فان قطر شعرة الرأس يساوي تقريبا 75000 نانومتر، وكذلك فان نانومتر واحد يساوي عشر ذرات هيدروجين مرصوصة بجانب بعضها البعض طوليا ( بمعنى ان قطر ذرة الهيدروجين يساوي 0,1 نانومتر)، كما ان حجم خلية الدم الحمراء يصل إلى 2000 نانومتر.
2- العالم الفيزيائي ريتشارد فيمان: عام 1959م تحدث العالم الفيزيائي المشهور ريتشارد فيمان إلى الجمعية الفيزيائية الأمريكية في محاضرته الشهيرة بعنوان ( هناك مساحة واسعة في الأسفل ) قائلا بأن المادة عند مستويات النانو بعدد قليل من الذرات تتصرف بشكل مختلف عن حالتها عندما تكون بالحجم المحسوس، كما أشار إلى إمكانية تطوير طريقة لتحريك الذرات والجزيئات بشكل مستقل والوصول إلى الحجم المطلوب، وعند هذه المستويات تتغير كثير من المفاهيم الفيزيائية، فمثلا تصبح الجاذبية اقل أهمية وبالمقابل تزداد أهمية التوتر السطحي وقوة تجاذب فاندر فالز.
3- العالم أهلير : تمكَّن أهلير عام 1956م من تسجيل مشاهداته للسيلكون الأسفنجي porous silicon. وبعد ذلك بعدة سنوات تم الحصول على إشعاع مرئي من هذه المادة لأول مرة عام 1990م. في الستينيات تطوير سوائل مغناطيسية ferrofluids حيث تُصنّع هذه السوائل من حبيبات أو جسيمات مغناطيسه بأبعاد نانوية ، كما اشتملت الاهتمامات البحثية في الستينيات على ما يُعرف بالرنين البارامغناطيسي الالكتروني EPR لالكترونات التوصيل في جسيمات بأبعاد نانوية تُسمى آنذاك بالعوالق أو الغروانيات colloids حيث تُنتَج هذه الجسيمات بالفصل أو التحلُّل الحراري heat decomposition.
4- العالم ليو ايساكي: عام 1969م اقترح ليو ايساكي تصنيع تركيبات شبه موصلة بأحجام النانو ، وكذلك تصنيع شبيكات شبه موصلة مفرطة الصغر. وقد أمكن في السبعينات التنبؤ بالخصائص التركيبية للفلزات النانوية كوجود أعداد سحرية عن طريق دراسات طيف الكتلة (mass spectroscopy) حيث تعتمد الخصائص على أبعاد العينة غير المتبلورة. كما أمكن تصنيع أول بئر كمي(quantum well) في بعدين في نفس الفترة بسماكة ذرية أحادية تلاها بعد ذلك تصنيع النقاط الكمية (quantum dots) ببعد صفري.
5- البروفيسور نوريو تانيقوشي: وقد ظهر مسمَّى تقنية النانو عام 1974م عبر تعريف البروفيسور نوريو تانيقوشي في ورقته العلمية المنشورة في مؤتمر الجمعية اليابانية للهندسة الدقيقة حيث قال ( ان تقنية النانو ترتكز على عمليات فصل، اندماج، وإعادة تشكيل المواد بواسطة ذرة واحدة أو جزيء ).
6- العالمان جيرد بينج و هينريك روهر: ومع اختراع المجهر النفقي الماسح Scanning Tunneling Microscope - STM بواسطة العالمان جيرد بينج و هينريك روهر عام 1981م ، وهو جهاز يقوم بتصوير الأجسام بحجم النانو، زادت البحوث المتعلقة بتصنيع ودراسة التركيبات النانوية للعديد من المواد.
7- العالم الفيزيائي دون ايجلر: نجح العالم الفيزيائي دون ايجلر في معامل IBM في تحريك الذرات باستخدام جهاز الميكروسكوب النفقي الماسح ، مما فتح مجالا جديدا لإمكانية تجميع الذرات المفردة مع بعضها، وفي نفس الوقت تم اكتشاف الفلورينات بواسطة هارولد كروتو، ريتشارد سمالي و روبرت كيرل ، وهي عبارة عن جزيئات تتكون من 60 ذرة كربون تتجمع على شكل كرة قدم.
8- البروفيسور سوميو ليجيما: عام 1991م تمكن سوميو من جامعة ميجي باليابان من اكتشاف أنابيب الكربون النانويه، وهي عبارة عن أنابيب اسطوانية مجوَّفة قطرها بضعة نانومتر ومصنوعة من شرائح الجرافيت. وبعد ذلك تم اكتشاف ترانزستور أنابيب الكربون النانوية عام 1988م، حيث يصنّع على صورتين أحداها معدني والأخرى شبه موصله. ويستخدم هذا الترانزستور في جعل الالكترونات تتردد جيئة وذهابا عبر الكترودين . وتكمن أهمية هذا الترانزستور في حجمه النانوي و انخفاض استهلاكه للطاقة وانخفاض الحرارة المنبعثة منه .
9- العالم الفيزيائي المسلم منير نايفه: عام 2000 م تمكَّن اكتشاف وتصنيع عائلة من حبيبات السليكون أصغرها ذات قطر 1 نانومتر وتتكون من 29 ذرة سليكون سطحها على شكل الفولورينات الكربونية الا ان داخلها غير فارغ وتتوسطها ذرة واحدة منفردة. هذه الحبيبات عند تعريضها لضوء فوق بنفسجي فإنها تعطي ألوانا مختلفة (حسب قطرها) تتراوح بين الأزرق والأخضر والأحمر. كيمياء النانو ‏ هو علم جديد يهتم بالخصائص الفريدة المرتبطة بتجمعات الذرات أو الجزيئات على نطاق فردي وجماعي للذرات أو الجزيئات.