بيئة

الباحث جمعة عبدالجواد يكتب: العلوم النانومترية وتطبيقاتها الحديثة

أصل كلمة “النانو” مشتق من الكلمة الإغريقية “نانوس”، وتعني القزم ويقصد بها كل ما هو صغير، أما تقنية الانو تعني: تقنية المواد متناهية الصغر أو التكنولوجيا المجهرية الدقيقة.

وعلم النانو هو دراسة المبادئ الأساسية للجزيئات والمركبات التي لا يتجاوز قياسها ال 100 نانو متر، والنانو متر هي وحدة قياس، تساوي جزء من مليون جزء من الميلليميتر.

يهتم علم النانو بدراسة المواد ذات الأبعاد النانومترية التى تمتلك بدورها العديد من الخواص المعتمدة على حجم الحبيبات، أما عن تشكيل هذه المواد فى صور تلائم التطبيقات المختلفة فهذا ما يختص به علم النانوتكنولوجى (التقنيات متناهية الصغر).

اهتمت العديد من الدراسات والأبحاث بدراسة المواد النانومترية بأشكالها المختلفة ودراسة خواصها الكيميائية والفيزيائية، وانصب اهتمام الباحثين الفيزيائين والكيميائين وباحثي علوم المواد على دراسة تلك المواد من حيث التحضير والخواص والتوصيف وتوظيفها لمختلف التطبيقات التكنولوجية.

تمتلك المواد النانوية مساحة سطحية نوعية عالية وعدد كبير من المراكز النشطة، بسبب صغرحجم الحبيبات، التي تؤهلها للاستخدام كعوامل حفازة وكحوامل للعقارات الطبية، وكذلك فى صناعة وسائط التخزين المغناطيسية ومجسات للرطوبة  وتحتل النصيب الأكبر في الصناعات الإلكترونية والضوئية.

البشرية والطاقة

باتت الحاجة إلى تطوير أنظمة فعالة لتخزين الطاقة بالغة الأهمية في تلبية متطلبات البشرية، وتعد البطاريات من أشهر أنظمة تخزين الطاقة، لكن تدريجيا ستتلاشى، نتيجة ضعف الثباتية (بضعة آلاف من المرات) وطول مدة الشحن (عشرات الدقائق).

من ناحية أخرى، فإن المكثفات الفائقة لها ثباتية عالية وتتميز بقابليتها على الشحن السريع.

في الوقت الحاضر تركزت البحوث على إنتاج أقطاب مناسبة من المواد النانوية المتقدمة، التي لها خواص تركيبية وسطحية جيدة وبالتالي ينعكس على سلوكها الكهربي.

نبذة عن بعض الأبحاث المتعلقة بتطبيقات المواد النانومترية

1.   مواد نانومترية لتطبيقات تخزين الطاقة

تتركز الأعمال حول عدة محاور بحثية أهمها تحضير وتوصيف مواد نانوية متقدمة وتطبيقها في تقنية تخزين الطاقة (المكثفات فائقة السعة)

Calcium-based nanosized mixed metal oxides for supercapacitor application

 تم في هذا البحث تحضير مركبات نانوية مؤلفة من أكسيد الكوبالت وأكسيد المنجنيز وأكسيد النحاس المطعمة باكسيد الكاليسوم بطرق الترسيب الكيميائي، وتم فحص التركيب الكيميائي والمورفولجي بعدة طرق تحليلية، وتطبيق المواد المحضرة كأقطاب في صناعة مكثفات فائقة السعة، وأظهرت المواد المحضرة سلوكًا ممتازًا، وقدرة عالية على تخزين الطاقة الكهربية.

Superior supercapacitive performance in porous nanocarbons

 تم في هذا البحث تحضير الكربون النانوي من المخلفات الزراعية (أوراق النخيل)، بطرق إعادة التدوير التي تساهم في علاج مشكلات بيئية، وفحص التركيب الكيميائي والمورفولجي بعدة طرق تحليلية.

بالإضافة إلى تطبيق المواد المحضرة كأقطاب في صناعة مكثفات فائقة السعة، وأظهرت المواد المحضرة سلوكا ممتازًا وقدرة عالية على تخزين الطاقة الكهربية.

High Performance MnO2 Nanoflower Supercapacitor Electrode by Electrochemical Recycling of Spent Batteries

 تم في هذا البحث تحضير أكسيد المنجنيز النانوي من المخلفات البيئية (البطاريات الجافة التالفة) بطرق إعادة التدوير، التي تساهم في علاج مشكلات بيئية، وتم فحص التركيب الكيميائي والمورفولجي بعدة طرق تحليلية، وتطبيق المواد المحضرة كأقطاب في صناعة مكثفات فائقة السعة. وأظهرت المواد المحضرة سلوكا ممتازا وقدرة عالية على تخزين الطاقة الكهربية.

In situ growth of redox–active iron–centered particles on graphene sheets for specific
capacitance enhancement

 تم في هذا البحث تحضير الجرافين ذو الشرائح النانويية والمطعم باكسيد الحديد. وتم فحص التركيب الكيميائيى والمورفولجى بعدة طرق تحليلية. وتم تطبيق المواد المحضرة كاقطاب في صناعة مكثفات فائقة السعة. واظهرت المواد المحضرة سلوكا ممتازا وقدرة عالية على تخزين الطاقة الكهربية.

Carbon nanospheres derived from Lablab Purpureus as a high performance
supercapacitor electrode: Green approach

 تم في هذا البحث تحضير الكربون النانوي من المخلفات الزراعية بطرق إعادة التدوير، التي تساهم في علاج مشكلات بيئية. وتم فحص التركيب الكيميائي والمورفولجي بعدة طرق تحليلية. وتتطبيق المواد المحضرة كأقطاب في صناعة مكثفات فائقة السعة، وأظهرت المواد المحضرة سلوكا ممتازا وقدرة عالية على تخزين الطاقة الكهربية.

               Capacitive Performance of Cysteamine Functionalized Carbon Nanotubes

 تم في هذا البحث تحضير الكربون النانوي متعدد الجدار، المعالج بمادة السيتامين، وفحص التركيب الكيميائي والمورفولجي بعدة طرق تحليلية، وتطبيق المواد المحضرة كأقطاب في صناعة مكثفات فائقة السعة، وأظهرت المواد المحضرة سلوكًا ممتازًا وقدرة عالية على تخزين الطاقة الكهربية.

 

2.   المواد النانومترية لتطبيقات المياه

مشكلة تلوث المياه من أكثر المشكلات التي تهم الباحثين عن بيئة نظيفة وصحة جيدة، ومن هذا الصدد نهتم بتطبيق معالجة المياه وإزالة الملوثات منها مثل الصبغات والمعادن الثقيلة والمواد الكبريتية.

Efficient removal of toxic bromothymol blue and methylene blue from wastewater by polyvinyl alcohol

في هذا البحث تم تحضير مركبات بوليمرية عضوية، وتم فحص التركيب الكيميائي والمورفولجي بعدة طرق تحليلية، وتم تطبيق المواد في إزالة صبغة ازرق الميثلين والبروموثيمول السامة من المياه، وأوضحت النتائج القدرة العالية لهذه المركبات على إزالة الاصباغ من المياه.

Facile route synthesis of novel graphene oxide-β-cyclodextrin nanocomposite and its application as adsorbent for removal of toxic bisphenol A from the aqueous phase

 تم في هذا البحث تحضير مؤلف أكسيد الجرافين مع بيتا-سيكلودكسرين النانوي، وفحص التركيب الكيميائي والمورفولجي بعدة طرق تحليلية.

وتم تطبيق المواد في إزالة الفينولات من المياه، وأوضحت النتائج القدرة العالية لهذه المركبات على إزالة الفينولات من المياه.

Low Cost and Eco–friendly Activated Carbon from Modified Palm Kernel Shell for Hydrogen Sulfide Removal from Wastewater: Adsorption and Kinetic Studies

 تم في هذا البحث تحضير الكربون النانوي من المخلفات الزراعية بطرق إعادة التدوير التي تساهم في علاج مشاكل بيئية، وتم فحص التركيب الكيميائي والمورفولجي بعدة طرق تحليلية. وتطبيق المواد في إزالة كبريتيد الهيدروجين من المياه، وأوضحت النتائج القدرة العالية لهذه المركبات على إزالة كبريتيد الهيدروجين من المياه الملوثة.

 

عن الباحث
الدكتور جمعة عبدالجواد، يعمل جمعه أستاذ مساعد بكلية العلوم بأسيوط جامعة الأزهر، حصل على درجة البكالريوس في العلوم الكيميائية من جامعه الأزهر بتقدير ممتاز مع مرتبة الشرف الاولى بمعدل تراكمى 90.6 %2006، حصل على درجة الماجستير فى تخصص المواد النانومترية وكانت رسالته بعنوان”تحضير وتوصيف مؤلفات الكوبالت/سيليكا النانوية ذات التطبيقات التكنولوجية” 2012. ثم حصل على الدكتوراه في المواد الحديثة لتطبيقات الطاقة من ماليزيا 2015.
نشر (37) بحثا علميا فى مجلات دوليه ذات معامل مرجعي عالي يصل إلى 6، كما حضر ما يزيد عن (12) مؤتمر دولي بمصر وماليزيا واليابان. وحضر العشرات من ورش العمل العلمية المتخصصة. كما حصل على 2 براءه اختراع فى مجال المكثفات فائقى السعة المحضره من تدوير البطاريات التالفة، وحصل على العديد من الجوائز العلمية على سبيل المثال الميدالية الذهبية فى مسابقة الابداع والابتكار(Citrex2013) بجامعه بهانج الماليزية عن بحثه تحت عنوان “استخلاص المنجنيز من البطاريات الجافة واعادة تدويره فى صناعة المكثفات فائقة السعة” ثم رشح للمنافسة على مستوى ماليزيا (Itex2013) فحصل أيضا على الميدالية الذهبية مما رشحه للتصفية العالمية فحاز عمله على الميدالية الذهبية فى مسابقة ارشميدس 2014 بموسكو-روسيا. ايضا حصل على ميدالية ذهبية وجائزة التكنوولجيا الخضراء فى مسابقة Citrex2015  و   Iitex2015و BIS  بلندن.

مراجع لمزيد من المعلومات:

1-Google scholar:       http://scholar.google.com/citations?hl=en&user=Cg4Z0c4AAAAJ

2-Scoups:               http://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=38560963100

3-Research ID:             http://www.researcherid.com/workSpacePublications.action

4-Faculty website:    http://www.azhsciassiut.edu.eg/StaffPreviewData-En.aspx?file=MTE1Ng

5-Private page:                        http://gomaasanad.wix.com/gomaa-sanad

 

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى