مقدمة في تكنولوجيا النانو

مقدمة في تكنولوجيا النانو

• تكنولوجيا النانو تتكون من البادئة "نانو" والكلمة الجذرية "تكنولوجيا".
• البادئة الإنجليزية "نانو" مشتقة من الكلمة اللاتينية "nanus"، التي تعني قزم.
• تكنولوجيا النانو هي علم وتكنولوجيا الأشياء الصغيرة، وتحديدًا تلك التي يقل حجمها عن 100 نانومتر.
• النانومتر الواحد يعادل 10^-9 متر أو حوالي 3 ذرات.
• للمقارنة، يبلغ عرض شعرة الإنسان حوالي 60,000-80,000 نانومتر.
• اكتشف العلماء أن المواد ذات الأبعاد الصغيرة (الجسيمات الصغيرة، الأغشية الرقيقة، إلخ) يمكن أن تمتلك خصائص مختلفة بشكل كبير عن نفس المواد على نطاق أوسع.
• هناك إمكانيات لا حصر لها لتحسين الأجهزة والهياكل والمواد إذا فهمنا هذه الاختلافات وتعلمنا كيفية التحكم في تجميع الهياكل الصغيرة.
• هناك العديد من وجهات النظر المختلفة حول ما يتم تضمينه تحديدًا في تكنولوجيا النانو، ولكن بشكل عام، يتفق معظمهم على ثلاثة أشياء مهمة:
  • صغر الحجم، ويقاس بمئات النانومترات أو أقل.
  • خصائص فريدة بسبب صغر الحجم.
  • التحكم في التركيب والهيكل على مقياس النانومتر للتحكم في الخصائص.
• النطاق النانوي: وجود بعد واحد أو أكثر بترتيب 100 نانومتر أو أقل.

حول المقياس النانوي

• "نانو" هي بادئة الوحدة التي تمثل 10^-9.

الهياكل النانوية والمواد النانوية

• الهياكل النانوية (الأجسام ذات الميزات النانوية) ليست جديدة ولم يتم إنشاؤها لأول مرة من قبل الإنسان.
• هناك العديد من الأمثلة على الهياكل النانوية في الطبيعة في الطريقة التي تطورت بها النباتات والحيوانات.
• توجد أيضًا العديد من المواد النانوية الطبيعية، مثل المحفزات والمواد المسامية وبعض المعادن وجزيئات السخام، إلخ، والتي لها خصائص فريدة خاصة بسبب الميزات النانوية.
• مكنتنا الابتكارات في فهمنا لتكنولوجيا النانو من البدء في فهم هذه الهياكل وخصائصها والتحكم فيها من أجل صنع مواد وأجهزة وظيفية جديدة.
• يجب أن يكون للمادة الصلبة خواص فيزيائية ثابتة بغض النظر عن حجمها، ولكن هذا غالبًا ما يكون غير صحيح على النطاق النانوي.
• علم النانو: دراسة المواد والهياكل والظواهر على النطاق النانوي (1-100 نانومتر).
• يركز على فهم الخصائص والسلوكيات الأساسية على المستويات الذرية والجزيئية.
• تطبيق علم النانو لتصميم وإنشاء واستخدام الأنظمة أو الأجهزة أو المواد الوظيفية بخصائص جديدة على النطاق النانوي.
• تكنولوجيا النانو: دراسة التحكم أو التلاعب الهادف بالمادة على مقياس ذري وجزيئي، وتصف عمومًا الهياكل التي يبلغ حجمها 100 نانومتر أو أصغر، حيث تظهر الخصائص والظواهر المتعلقة بالحجم أو الهيكل.
• هو تصميم وتوصيف وإنتاج وتطبيق الهياكل والأجهزة والأنظمة عن طريق التحكم في الشكل والحجم على النطاق النانوي.

أمثلة على المواد النانوية

• يتم تصوير المواد النانوية (الذهب والكربون والمعادن وأكاسيد الفلزات والسبائك) بأشكال متنوعة.

الذهب كمادة نانوية

• خصائص جزيئات الذهب النانوية تختلف عن شكلها الكتلي.
• الذهب الكتلي عبارة عن مادة صلبة صفراء اللون وخاملة في الطبيعة، بينما جزيئات الذهب النانوية عبارة عن محلول أحمر ياقوتي ومضاد للأكسدة.
• تلعب التفاعلات بين الجسيمات وتجميع شبكات جزيئات الذهب النانوية دورًا رئيسيًا في تحديد خصائص هذه الجسيمات النانوية.
• تُظهر جزيئات الذهب النانوية أحجامًا مختلفة تتراوح من 1 نانومتر إلى 8 ميكرومتر وتُظهر أيضًا أشكالًا مختلفة مثل الكروي وشبه الثماني السطوح وثماني السطوح وعشري السطوح واثني عشري السطوح المتعدد الملتوي والمتعدد الملتوي والشكل غير المنتظم والرباعي السطوح والمثلثات النانوية والمناشير النانوية والصفائح السداسية والقضبان النانوية.
• تُظهر الجسيمات النانوية المثلثة الشكل خصائص بصرية جذابة مقارنة بالجسيمات النانوية الكروية الشكل.
• تصبح جزيئات الذهب النانوية أيضًا تفاعلية للغاية ويمكن استخدامها كمحفزات لتسريع التفاعلات، بينما على المقياس العادي الكبير (حجمها أكبر من 200 نانومتر) يكون الذهب عنصرًا خاملًا، مما يعني أنه لا يتفاعل مع العديد من المواد الكيميائية، في حين أنه على المقياس النانوي، يحدث التفاعل.

أنابيب الكربون النانوية

• أنابيب الكربون النانوية هي جزيئات من الكربون، ترتبط كيميائيًا بالغرافيت والماس.
• مثل المواد النانوية الأخرى، تظهر أنابيب الكربون النانوية خصائص ميكانيكية وإلكترونية وبصرية غير عادية.
• تنشأ الخصائص الميكانيكية المذهلة لأنابيب الكربون النانوية من قوى بين جزيئية فريدة.
• معامل يونغ لأنابيب الكربون النانوية مرتفع حيث يبلغ 1000 جيجا باسكال، أي أعلى بخمس مرات من الفولاذ.
• قوة الشد (إجهاد الكسر) لأنابيب الكربون النانوية مرتفعة تصل إلى 63 جيجا باسكال، أي أعلى بخمسين مرة من الفولاذ.
• كثافة أنابيب الكربون النانوية تبلغ 1.33 إلى 1.4 جرام لكل سنتيمتر مكعب، في حين أن كثافة الألومنيوم، أحد أخف المعادن، تبلغ 2.7 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
• كونها أخف بكثير من المعادن وأقوى بكثير من المعادن، فإن أنابيب الكربون النانوية لديها إمكانات هائلة لتكنولوجيا الفضاء.
• تتمتع أنابيب الكربون النانوية أيضًا بخصائص إلكترونية رائعة، حيث يمكن أن تكون معدنية أو شبه موصلة اعتمادًا على هيكلها.
• تتمتع بعض أنابيب الكربون النانوية بموصلية أعلى من النحاس.
• يٌقدر أن أنابيب الكربون النانوية قادرة على حمل مليار أمبير لكل سنتيمتر مربع، في حين أن الأسلاك النحاسية تحترق عند جزء من الألف من ذلك، أي مليون أمبير لكل سنتيمتر مربع.
• أنابيب الكربون النانوية الأخرى، مثل السيليكون، هي أشباه موصلات.
• تم توثيق الخصائص الحرارية الفريدة لأنابيب الكربون النانوية أيضًا، وتنقل الحرارة بفعالية مضاعفة للماس النقي.
• طبيعة الجرافيت وحجم وهيكل أنابيب الكربون النانوية تجعل ذلك ممكنًا.

فروع تكنولوجيا النانو

• تكنولوجيا النانو كما يُحددها الحجم واسعة جدًا وأي تكنولوجيا تستخدم خصائص الذرات والجزيئات على النطاق النانوي أو قادرة على الملاحظة والتلاعب على النطاق النانوي هي تكنولوجيا نانوية.
• قد تتمكن من إنشاء العديد من المواد والأجهزة الجديدة ذات مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك مجالات العلوم مثل الفيزياء والكيمياء والأحياء والطب والهندسة والطب والإلكترونيات والمواد الحيوية وإنتاج الطاقة والمنتجات الاستهلاكية.
• تثير تكنولوجيا النانو العديد من القضايا نفسها التي تثيرها أي تكنولوجيا جديدة، بما في ذلك المخاوف بشأن سمية وتأثير المواد النانوية على البيئة وآثارها المحتملة على الاقتصاد العالمي، فضلاً عن التكهنات حول سيناريوهات نهاية العالم المختلفة.
• أثارت هذه المخاوف جدلاً بين الجماعات المدافعة والحكومات حول ما إذا كانت هناك حاجة إلى تنظيم خاص لتكنولوجيا النانو.

تاريخ تكنولوجيا النانو

• اعتمدت الأمثلة المبكرة للمواد النانوية على الفهم والتلاعب التجريبيين للحرفيين بالمواد.
• كان استخدام الحرارة العالية خطوة شائعة في عملياتهم لإنتاج هذه المواد بخصائص جديدة.
• القرن التاسع: يعتبر كأس ليكرجوس مثالًا على الزجاج ثنائي اللون؛ يسمح الذهب والفضة الغروانيان في الزجاج له بأن يبدو أخضر باهتًا عند الإضاءة من الخارج ولكنه أحمر شفاف عند تسليط الضوء من الداخل.
• القرنان التاسع والسابع عشر: الزجاج اللامع المصنوع من السيراميك المستخدم في العالم الإسلامي ولاحقًا في أوروبا يحتوي على جزيئات نانوية من الفضة أو النحاس أو معادن أخرى.
• القرنان السادس والخامس عشر: يعود الفضل في الألوان الغنية للنوافذ الزجاجية الملونة النابضة بالحياة في الكاتدرائيات الأوروبية إلى جزيئات نانوية من كلوريد الذهب وأكاسيد ومعادن أخرى؛ عملت جزيئات الذهب النانوية أيضًا كمنقيات للهواء التحفيزية الضوئية.
• القرنان الثالث عشر والثامن عشر: احتوت شفرات سيوف دمشق على أنابيب الكربون النانوية وأسلاك نانوية من كربيد الحديد، وهي تركيبة فولاذية فائقة الكربون تمنحها القوة والمرونة والقدرة على الحفاظ على حدة حادة ونمط تموج مرئي في الفولاذ يمنح الشفرات أسمائها.
• 1857: اكتشف مايكل فاراداي الذهب الغرواني "الياقوتي"، مما يدل على أن الذهب ذو البنية النانوية ينتج محاليل مختلفة الألوان في ظل ظروف إضاءة معينة.
• 1936: اخترع إروين مولر، الذي كان يعمل في مختبر أبحاث شركة سيمنز، المجهر ذو الانبعاث الميداني، مما سمح بالحصول على صور للمواد ذات دقة قريبة من الذرة
• 1956: قدم آرثر فون هيبل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا العديد من المفاهيم وصاغ مصطلح "الهندسة الجزيئية" كما تم تطبيقه على المواد العازلة والمواد الحديدية الكهربائية والمواد الكهروإجهادية.
• 1959: ألقى ريتشارد فاينمان من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ما يعتبر أول محاضرة في التكنولوجيا والهندسة على المستوى الذري بعنوان "هناك الكثير من المساحات في الأسفل" في اجتماع للجمعية الفيزيائية الأمريكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
• 1974: صاغ البروفيسور نوريو تانيجوتشي من جامعة طوكيو للعلوم مصطلح تكنولوجيا النانو لوصف التصنيع الدقيق للمواد بتفاوتات في الأبعاد على نطاق الذرة.
• 1981: اكتشف أليكسي إكيموف الروسي النقاط الكمومية شبه الموصلة النانوية البلورية في مادة زجاجية وأجرى دراسات رائدة لخصائصها الإلكترونية والبصرية.
• 1985: اكتشف لويس بروس من مختبرات بيل البلورات النانوية شبه الموصلة الغروانية (النقاط الكمومية)، والتي شارك من أجلها جائزة كافلي في تكنولوجيا النانو لعام 2008.
• 1986: اخترع جيرد بينيج وكالفين كويت وكريستوف جيربر المجهر ذو القوة الذرية، والذي لديه القدرة على رؤية المواد وقياسها ومعالجتها وصولًا إلى أجزاء من المليار من المتر في الحجم، بما في ذلك قياس القوى المختلفة الكامنة في المواد النانوية.
• 1989: تلاعب دون إيجلر وإرهارد شفايتزر في مركز أبحاث ألمادن التابع لشركة IBM بـ 35 ذرة زينون فردية لتهجئة شعار IBM. هذا العرض التوضيحي للقدرة على معالجة الذرات بدقة بشر بالاستخدام التطبيقي لتكنولوجيا النانو.
• 1991: يُنسب الفضل إلى سوميو إيجيما من شركة NEC في اكتشاف أنبوب الكربون النانوي، على الرغم من وجود ملاحظات مبكرة لهياكل الكربون الأنبوبية من قبل الآخرين أيضًا. شارك إيجيما جائزة كافلي في علم النانو لعام 2008 لهذا التقدم والتقدمات الأخرى في هذا المجال. تتكون أنابيب الكربون النانوية، مثل كرات باكي، بالكامل من الكربون، ولكن في شكل أنبوبي. إنها تُظهر خصائص غير عادية من حيث القوة والموصلية الكهربائية والحرارية، من بين أمور أخرى.
• 1993: ابتكر مونجي باوندي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة للتركيب المتحكم فيه للبلورات النانوية (النقاط الكمومية)، مما مهد الطريق للتطبيقات التي تتراوح من الحوسبة إلى علم الأحياء إلى الخلايا الكهروضوئية والإضاءة عالية الكفاءة. في غضون السنوات العديدة التالية، ساهم أيضًا عمل باحثين آخرين مثل لويس بروس وكريس موراي في طرق لتخليق النقاط الكمومية.
• 1999- أوائل 2000: بدأت المنتجات الاستهلاكية التي تستخدم تكنولوجيا النانو في الظهور في السوق، بما في ذلك مصدات السيارات خفيفة الوزن التي تدعمها تكنولوجيا النانو والتي تقاوم الانبعاج والخدش، وكرات الجولف التي تطير بشكل مستقيم، ومضارب التنس الأكثر صلابة (وبالتالي، ترتد الكرة بشكل أسرع)، ومضارب البيسبول ذات مرونة وركلة أفضل، وجوارب مضادة للبكتيريا مصنوعة من الفضة النانوية، وواقيات شمس شفافة، وملابس مقاومة للتجاعيد والبقع، ومستحضرات تجميل علاجية تخترق بعمق، وطلاء زجاجي مقاوم للخدش، وبطاريات أسرع لإعادة الشحن للأدوات الكهربائية اللاسلكية، وشاشات محسّنة لأجهزة التلفزيون والهواتف المحمولة والكاميرات الرقمية.
• 2003: طورت נעومي هالاس وجينيفر ويست وريبيكا ديرزيك وريناتا باسكوين في جامعة رايس أغلفة نانوية ذهبية، والتي عند "ضبطها" في الحجم لامتصاص ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة، تعمل كمنصة للاكتشاف والتشخيص والعلاج المتكامل لسرطان الثدي دون خزعات جراحية أو جراحة أو علاج إشعاعي أو كيميائي مدمر للجهاز.
• 2004: اعتمدت المفوضية الأوروبية البلاغ "نحو استراتيجية أوروبية لتكنولوجيا النانو"، COM(2004) 338، الذي اقترح إضفاء الطابع المؤسسي على جهود البحث والتطوير الأوروبية في علم النانو وتكنولوجيا النانو في إطار استراتيجية متكاملة ومسؤولة، والذي حفز خطط العمل الأوروبية والتمويل المستمر للبحث والتطوير في تكنولوجيا النانو.
• 2004: نشرت الجمعية الملكية البريطانية والأكاديمية الملكية للهندسة علم النانو وتكنولوجيا النانو: الفرص والشكوك الداعية إلى الحاجة إلى معالجة القضايا الصحية والبيئية والاجتماعية والأخلاقية والتنظيمية المحتملة المرتبطة بتكنولوجيا النانو.
• 2008: نُشرت أول استراتيجية NNI رسمية للبحث المتعلق بتكنولوجيا النانو في المجالات البيئية والصحية والسلامة، استنادًا إلى عملية استمرت عامين من التحقيقات التي ترعاها NNI والحوارات العامة. تم تحديث وثيقة الإستراتيجية هذه في عام 2011، بعد سلسلة من ورش العمل والمراجعة العامة.
• 2010: استخدمت شركة IBM طرفًا من السيليكون لا يتجاوز عرضه بضعة نانومترات عند قمته (على غرار الأطراف المستخدمة في المجاهر ذات القوة الذرية) لإزاحة المواد من الركيزة لإنشاء خريطة إغاثة ثلاثية الأبعاد نانوية كاملة للعالم بحجم جزء واحد من الألف من حبة الملح في دقيقتين و 23 ثانية. أظهر هذا النشاط منهجية نقش قوية لتوليد أنماط وهياكل نانوية بحجم صغير يصل إلى 15 نانومتر بتكلفة وتعقيد أقل بكثير، مما يفتح آفاقًا جديدة لمجالات مثل الإلكترونيات والبصريات والإلكترونيات والطب.
• 2013: تبدأ NNI الجولة التالية من التخطيط الاستراتيجي، بدءًا بورشة عمل أصحاب المصلحة. يُطور باحثو ستانفورد أول جهاز كمبيوتر أنبوبي كربوني.

المواد النانوية الطبيعية

• توجد مواد النانوية في الطبيعة.
• على سبيل المثال، يبلغ قطر الهيموجلوبين، وهو البروتين الذي ينقل الأكسجين الموجود في خلايا الدم الحمراء، 5.5 نانومتر.
• توجد المواد النانوية بشكل طبيعي في كل مكان من حولنا، مثل الدخان الناتج عن الحرائق والرماد البركاني ورذاذ البحر.
• هيكل الفورامينيفيرا والفيروسات ، وبلورات الشمع التي تغطي أوراق اللوتس أو النسترتيوم ، وحرير العنكبوت وعث العنكبوت، و"الملاعق" الموجودة في أسفل أقدام الوزغة، وبعض قشور أجنحة الفراشة، والغرويات الطبيعية (الحليب، والدم)، والمواد القرنية (الجلد، والمخالب، والمناقير، والريش، والقرون، والشعر)، والورق، والقطن، والمحار، والمرجان، وحتى مادة العظام الخاصة بنا كلها مواد نانوية عضوية طبيعية. الامثله الاخرى:
• الجزيئات النانوية الناتجة عن التآكل الطبيعي والنشاط البركاني. المعادن، مثل الطين، عبارة عن هياكل نانوية: الطين هو نوع من السيليكات المصفحة يتميز بهيكل بلوري ثنائي الأبعاد دقيق، والمواد المعدنية الطبيعية، والمواد مثل الجلد، والمخالب، والمناقير، والريش، والقرون، والشعر، إلخ...
• الريش والقرون والشعر والورق والقطن وأجنحة الحشرات وبالات : مورفو ريتينور وخيوط العنكبوت وأوراق اللوتس وأوراق نبات الزينة المشابهة للزهرة وأقدام ابو بريص.

تكنولوجيا النانو الحيوية

• مثال آخر على تكنولوجيا النانو في الطبيعة هو البكتيريا المغناطيسية.
• "المغناطيسية" هو اسم فئة من البكتيريا التي توجه نفسها على طول خطوط المجال المغناطيسي للأرض، بنفس الطريقة التي تعمل بها البوصلة.
• تم الإبلاغ عن هذه البكتيريا لأول مرة في عام 1963.
• تنشأ هذه القدرة على توجيه نفسها من وجود سلاسل من المواد المغناطيسية داخل خلاياها.
• هذه المادة المغناطيسية هي عادة إما الماجنيتيت (Fe3O4) أو الجريجيت (Fe3S4).
• حقيقة أن الطبيعة تستخدم مثل هذه السلسلة من المواد التي تبدو إلى حد كبير مثل الأسلاك النانوية تعني أن هذه الأسلاك النانوية المغناطيسية يمكن استخدامها أيضًا في التطبيقات التكنولوجية.

المحاكاة الحيوية

• ظهرت تكنولوجيا النانو كنظام مؤخرًا فقط.
• إنها تستمد قدرًا كبيرًا من الإلهام من الطبيعة.
• مع سنوات عديدة من التطوير أكثر من التكنولوجيا البشرية و "مختبر" كبير جدًا لاختبار الأفكار الجديدة، ألهمت الطبيعة الابتكارات في التكنولوجيا لفترة طويلة جدًا.
• تعتمد التكنولوجيا الحديثة أيضًا على العديد من المفاهيم الملاحظة في الطبيعة.
• يمكن استخدام فهم كيفية استخدام الطبيعة للقوى والمواد النانوية لتحقيق بعض الأشياء الرائعة جدًا لتصميم أجهزة هندسية تخدم أغراضًا أخرى.
• تحاول المحاكاة الحيوية (مجال البحث الذي يتعامل مع إعادة إنشاء وتقليد آليات الطبيعة في التكنولوجيا) الاستفادة من مليارات السنوات من الخبرة التطورية للطبيعة لإنتاج مواد وتكنولوجيا أكثر فعالية.

المصطلحات الواردة في تكنولوجيا النانو

• المركب النانوي: المركبات النانوية عبارة عن مركبات بمواد نانوية (حجمها في المقياس النانوي) ممزوجة بمصفوفة. يجب أن تتكون المصفوفة من نوع مختلف من المواد عن الجسيمات. تتكون المركبات النانوية الشائعة من مصفوفة بوليمر مع جسيمات نانوية خزفية. الجسيمات المضافة لها معامل أعلى من مادة المصفوفة. تتسبب هذه الجسيمات في زيادة قوة المركب بشكل عام. وهذا يعني أن المركبات النانوية عبارة عن مركبات يكون فيها بعد واحد على الأقل من الأطوار على المقياس النانوي.
• المادة النانوية: مادة ذات بعد خارجي واحد أو أكثر، أو هيكل داخلي، يمكن أن تظهر خصائص جديدة مقارنة بنفس المادة بدون ميزات نانوية.
• الجسيمات النانوية: جسيم ببعدين أو أكثر على المقياس النانوي. حددته أبحاث جديدة على أنه جسيم بأبعاده الخارجية الثلاثة جميعها على المقياس النانوي.
• النانوية الهيكل: ذات هيكل على المقياس النانوي,
• النقاط الكمومية: أي جسيم شبه موصل على مقياس النانومتر يختبر تأثيرات بسبب الحصر الكمي للإكسيتونات. عادةً ما يُستخدم هذا المصطلح، بدلاً من الجسيمات النانوية، عند الحديث عن الجسيمات النانوية شبه الموصلة. حددت الأبحاث الجديدة النقطة الكمومية على أنها: جسيم نانوي بلوري يظهر خصائص تعتمد على الحجم بسبب تأثيرات الحصر الكمي على الحالات الإلكترونية.
• الألياف النانوية: كائن نانوي ببعدين خارجيين متشابهين على المقياس النانوي والبعد الثالث أكبر بكثير. يمكن أن تكون الألياف النانوية مرنة أو صلبة. يُعتبر أن البعدين الخارجيين المتشابهين يختلفان في الحجم بأقل من ثلاث مرات ويُعتبر أن البعد الخارجي الأكبر بكثير يختلف عن البعدين الآخرين بأكثر من ثلاث مرات. البعد الخارجي الأكبر ليس بالضرورة في المقياس النانوي.
• الكائن النانوي: مادة ذات بعد واحد أو بعدين أو ثلاثة أبعاد خارجية في المقياس النانوي.
• الصفيحة النانوية: كائن نانوي ببعد خارجي واحد في المقياس النانوي والبعدين الآخرين أكبر بكثير. أصغر بُعد خارجي هو سمك الصفيحة النانوية. يُعتبر أن البعدين الأكبر بكثير يختلفان عن البعد النانوي بأكثر من ثلاث مرات. الأبعاد الخارجية الأكبر ليست بالضرورة في المقياس النانوي.
• القضيب النانوي: ألياف نانوية صلبة.
• الأنبوب النانوي: ألياف نانوية مجوفة.
• السلك النانوي: ألياف نانوية موصلة أو شبه موصلة كهربائيًا.
• التكتل: تجميع جسيمات أو تكتلات أو مخاليط مرتبطة بشكل ضعيف من الاثنين حيث تكون مساحة السطح الخارجي الناتجة مماثلة لمجموع مساحات السطح للمكونات الفردية. القوى التي تربط التكتل معًا هي قوى ضعيفة، على سبيل المثال قوى فان دير فال، أو التشابك المادي البسيط.
• التجميع: جسيم يتكون من جسيمات مرتبطة بقوة أو منصهرة حيث قد تكون مساحة السطح الخارجي الناتجة أصغر بكثير من مجموع مساحات السطح المحسوبة للمكونات الفردية. القوى التي تربط التجميع معًا هي قوى قوية، على سبيل المثال الروابط التساهمية، أو تلك الناتجة عن التلبيد أو التشابك المادي المعقد.
• تكنولوجيا النانو الخضراء: استخدام تكنولوجيا النانو لتعزيز الاستدامة البيئية للعمليات التي تنتج حاليًا عوامل خارجية سلبية. يشير أيضًا إلى استخدام منتجات تكنولوجيا النانو لتعزيز الاستدامة.
• المادة الصلبة: يجب أن تتمتع بخواص فيزيائية ثابتة بغض النظر عن حجمها، ولكن هذا غالبًا ما يكون غير صحيح على نطاق النانو.