النانومتر مفهومه وكيف يُحول إلى الوحدات الأخرى (مع أمثلة)

ما هو النانومتر؟

النانومتر (Nanometer) هي إحدى وحدات القياس المستخدمة لقياس الطول، وهي تعادل واحد من المليار من المتر الواحد،^[١] فهي وحدة قياس مثلها مثل وحدات القياس الأخرى كالبوصة والقدم والميل،^[٢] ويشار إليها بالرمز "nm" وفق النظام الدولي للوحدات، كما يتم التعبير عنها بشكل علمي كالآتي: 1×^9-10 أمتار، وذلك يعني أنها وحدة صغيرة جدًا ويصعب تخيلها.^[٣]

يشار في الأساس إلى أن كلمة "نانو" في اليونانية تعني "القزم" أو أي شيء صغير جدًا،^[٤]فهي وحدة تمثل ^9-10 من المتر الواحد، وذلك يصور مدى صغر حجمها، فمثلًا عند قياس سُمك ورقة في جريدة بالنانومتر فسيبلغ سمكها 100,000 نانومتر،^[٥] وعند قياس عرض شعرة فستبلغ كذلك 100,000 نانومتر.^[٢]

كيفية التحويل بين النانومتر والوحدات الأخرى

يرغب الإنسان أحيانًا أن يرى طول شيءٍ ما بوحدة النانومتر فيرغب في معرفة كم يعادل في الوحدات الأخرى، ويمكن ذلك بسهولة باستخدام الآلة الحاسبة بتتبع ما يأتي وفق وحدة القياس المطلوب التحويل إليها،^[٦] وفيما يأتي بعض الوحدات التي من الممكن تحويل وحدة النانومتر إليها:

التحويل من النانومتر إلى المتر

هناك أكثر من طريقة للتحويل ما بين النانومتر والمتر، ومن هذه الطرق:

• التحويل باستخدام معامل التحويل: بدايةً يجب التعرف على معامل التحويل بين النانومتر والمتر وهو كالآتي: المتر الواحد = 1,000,000,000 نانومتر، وبالتالي فإن الكسر المطلوب للتحويل من النانومتر إلى المتر هو كالتالي:^[٦]
  • وسيتطلب الأمر للتحويل ضرب القياس الأولي - بوحدة النانومتر- في معامل التحويل، مثال: إذا كان قياس عرض جرثومة = 2,600 نانومتر فإن الحل سيكون كالآتي: 2,600nm × 1 m/ 1,000,000,000 nm = 0.0000026 m
• التحويل باستخدام طريقة عد الكسور العشرية: إن الوحدات المترية مبنية على مضاعفات الرقم 10، ولذلك فإن التحويل فيما بينها يكون فقط بتحريك الفاصلة العشرية لا غير، ولذلك يجب العلم أن:^[٦]

1m= 10⁰ m

1nm= 10^-9 m

وبالتالي فإن التحويل من النانومتر إلى المتر يعني التحرك من -9 إلى 0، وذلك يعني بإضافة 9 وحدات في الأس، ووفقًا لنظام (LARS) فإن ذلك معناه تحريك الفاصلة العشرية 9 خانات إلى اليسار، فعلى سبيل المثال: إذا كان طول الجرثومة هو 2,600 نانومتر وهو رقم لا يحتوي على فاصلات، فإن الرقم النهائي سيكون: 000002600. متر.

التحويل من النانومتر إلى سم

أما بالنسبة للسم فإن سم 1 = 10000000 نانومتر، ويمكن التحويل باستخدام المعادلة التالية:^[٧]

سم = نانومتر ÷ 10000000  

• مثال: إذا أردنا تحويل رقم 50,000,000 نانومتر إلى سم، فيكون الحل كالآتي:
  • الحل: 50,000,000nm= (50,000,000 ÷ 10,000,000)= 5 cm

التحويل من النانومتر إلى أنجستروم

تعد وحدة أنجستروم كوحدة نانومتر هي أيضًا من وحدات القياس المستخدمة لقياس المسافات الصغيرة جدًا، وهي مهمة في تطبيقات التحليل الطيفي، وفي قياس الذرات أيضًا، ورمزها Å، وللتحويل من نانومتر إلى أنجستروم يجب معرفة أن كلاهما لهما مقياس قياسي وهو كالآتي:^[٨]

1 نانومتر = ^9-10 متر

1 أنجستروم = ^10-10 متر

وللحصول على عامل التحويل فيما بينهما يمكن استخدام طريقة السلم لإلغاء الوحدة وفق الخطوات الآتية:

• الخطوة الأولى: 1Å= 10^-10m × (1nm/ 10^-9)
• الخطوة الثانية: 1Å= 10^-10m × (1n/ m10^-9)

وفي الناتج: 1Å= 10^-1nm أي أن 10Å= 1nm.

وعلى سبيل المثال: إذا كان هناك ضوء أخضر ويقصد به الضوء الظاهر في شاشات الشفق والذي يكون ناتجًا عن إثارة ذرات الأكسجين، فإذا كان هذا الضوء يتوافق مع طول موجي= 557.7 نانومتر، فكم يبلغ هذا الطول الموجي في الأنجستروم؟ الحل كالآتي:

• الخطوة الثالثة: Å= 557.7nm × (10Å/1nm)
• الخطوة الرابعة: Å= 557.7nm × (10Å/1nm)

وفي الناتج: Å= 5577 Å، فإن الضوء الأخضر المذكور أعلاه يتوافق مع طول موجي يساوي 5577 أنجستروم، وبناء على هذا المثال فإنه يمكن الاستغناء عن طريقة الحل الطويلة هذه والخطوات واختصارها فقط بتذكر أن هناك 10 أنجستروم في كل نانومتر واحد، وبالتالي فيجب تحريك الفاصلة العشرية فقط في الاتجاه الصحيح، مع الانتباه إلى أن الرقم النهائي بوحدة أنجستروم يجب أن يكون أكثر من الرقم المذكور بوحدة النانومتر.^[٨]

متى تستخدم وحدة النانومتر؟

نظرًا لصغر حجم هذه الوحدة فلا يتم استخدامها لقياس المسافات الطويلة،^[١] بل يتم استخدامها لقياس أصغر الأشياء في الحياة، مثل الذرات والجزيئات،^[٢] فهي غالبًا ما تستخدم لقياس الكائنات الحية التي لا ترى بالعين المجردة مثل؛ الفيروسات، بالإضافة إلى الحمض النووي، حيث إن الفيروسات يتراوح حجمها من 30 إلى 50 نانومتر وبالنسبة للحمض النووي فيبلغ قطره قرابة 2.5 نانومتر، فعامةً تعد الأشياء التي يمكن قياسها بهذه الوحدة من أصغر ما يمكن في الطبيعة.^[٣]

ومع ذلك في حال تم استخدامها لقياس الأشياء الأكبر ستكون الأرقام كبيرة، فعلى سبيل المثال إذا تم قياس الجرثومة فسيبلغ طولها 1000 نانومتر، أما عند قياس لاعب كرة سلة ذو قامة طويلة فسيبلغ طوله حوالي 2,160,000,000 نانومتر، وهذا شيء غير منطقي بالتأكيد.^[٢]

اكتشاف تقنية النانو

ما هي تقنية النانو؟ ومن هو مكتشفها؟ تعرف تقية النانو بأنها بمثابة علم وهندسة وتكنولوجيا يتم تطبيقها بالاعتماد على المقياس النانوي، علمًا أن هذا المقياس يتراوح ما بين 1 إلى 100 نانومتر،^[٥] حيث تعمل هذه التقنية على تحويل نظرية العلوم النانوية إلى العديد من التطبيقات المهمة والمفيدة، ويكون ذلك بمعالجة المواد ومراقبتها والتحكم فيها وقياسها وتصنيعها وكل ذلك باستخدام مقياس النانومتر، إذ تخدم هذه التقنية مجال الكيمياء والأحياء والفيزياء والطب والهندسة وحتى الإلكترونيات.^[٤]

ويعود تاريخ البدء بالحديث عن علم وتقنية النانومتر إلى يوم 29 من شهر ديسمبر لعام 1959، وذلك كان من منطلق حديث الفيزيائي ريتشارد فاينمان الذي كان بعنوان "هناك مساحة كبيرة في القاع"، وكان ذلك في اجتماع للجمعية الفيزيائية الأمريكية والتي أقيمت في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، حيث إن فاينمان قام حينها بالحديث عن عملية تُمكن العلماء بواسطتها من التحكم بالأجسام الصغيرة جدًا كالذرات والجزيئات بشكل فردي.^[٥]

بعد ما يزيد على القرن من اكتشافه للآلات ذات الدقة العالية، قام البروفيسور نوربو تنيجوتشي بصياغة مصطلح "تقنية النانو"، وبعد تطوير جهاز مجهر المسح النفقي الذي يسمح برؤية الذرات الفردية وكان ذلك بحلول عام 1981 حينها بدأت بالفعل تقنية النانو الحديثة.^[٥]

المراجع

1. ^ ^{أ ب} "Nanometer", techterms, Retrieved 5/6/2021. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت ث} "How Big is a Nanometer?", nanooze, Retrieved 5/6/2021. Edited.
3. ^ ^{أ ب} "Nanometers: Definition & Symbol", study.com, Retrieved 5/6/2021. Edited.
4. ^ ^{أ ب} "The History of Nanoscience and Nanotechnology: From Chemical–Physical Applications to Nanomedicine", NCBI, Retrieved 6/6/2021. Edited.
5. ^ ^{أ ب ت ث} "What Is Nanotechnology?", nano, Retrieved 6/6/2021. Edited.
6. ^ ^{أ ب ت} "How to Convert Nanometers to Meters", wikihow, Retrieved 5/6/2021. Edited.
7. ↑ "Nanometers to Centimeters Conversion", inchcalculator, Retrieved 5/6/2021. Edited.
8. ^ ^{أ ب} "How to Convert Nanometers to Angstroms", sciencenotes, Retrieved 6/6/2021. Edited.