الدرس الثامن: كيفية تحديد معالم بحثك-2

بِسم الله الرحمن الرحيم

الحمد لله خالقي والصلاة والسلام على سَيِّدي محمد رسول الله وعلى آله.

تعرفت في الدرس السابق على أهمية التفكير في الإجابة على هذه الأسئلة لتحديد المعالم الأساسية لبحثك العلمي:

 ما هو التطبيق العملي الذي تريد تطويره؟

 ما نوع المواد النانوية الذي يمكن استخدامها لتطوير ذلك التطبيق العملي ؟

 ما هي الطرق التي يمكن استخدامها لتحضير تلك المواد النانوية؟

وتم عرض هذه الإجابة كمثال من بحثي العلمي :

أريد تطوير أجهزة تخزين الطاقة

 يمكن استخدام مادة هيدروكسيد النيكل النانوية لتطوير أجهزة تخزين الطاقة

 يمكن استخدام طريقة الترسيب الكيميائي المائي لتحضير مادة هيدروكسيد النيكل النانوية

نكمل في هذا الدرس الخطوات التي توضح كيف توصلت إلى المعالم السابقة لبحثي العلمي، والتي يمكنك القياس عليها لتحديد معالم بحثك. ولا يشترط أن يكون بحثك لتخزين الطاقة أيضًا، فهناك العديد من التطبيقات العملية التي يريد الباحثون تطويرها باستخدام المواد النانوية.

لعلك لاحظت من الصور السابقة كيفية تحديد مشكلة البحث والهدف بواسطة المسح الأدبي ومقارنة نتائج الباحثين السابقين، ثم أهمية اقتراح أفكار جديدة لمحاولة حل المشكلة وتحقيق الهدف من البحث العلمي.

يمكن تصنيف طرق تحضير المواد النانوية إلى صنفين عامين:

• طرق من أعلى إلى أسفل: طرق التحضير الفيزيائية التي يتم فيها تصغير مواد كبيرة إلى مواد أبعادها تقل عن 1000 نانومتر

مثل: الطباعة بالأشعة الأيونية Ion Beam Lithography

• طرق من أسفل إلى أعلى: طرق التحضير الكيميائية التي يتم فيها تفاعل بين ذرات وجزيئات المواد حتى تصل إلى مواد أبعادها تزيد عن 1 نانومتر

مثل: الترسيب الكيميائي المائي Chemical Bath Deposition (CBD)

يوجد الكثير من الطرق لتحضير المواد النانوية. وليس الهدف من هذا الدرس هو حصر وتعريف كل الطرق، بل الهدف هو الإرشاد لكيفية المقارنة بين بعض الطرق للاختيار منها.

إن من أهم المعلومات التي عليك البحث عنها عند اختيار الطريقة التي ستستخدمها لتحضير المواد النانوية هي:

• شروط التحضير: مثل درجة الحرارة، أو الضغط الجوي، أو سرعة الدوران، أو زمن الترسيب، أو مقدار التيار الكهربائي وغيرها من المتغيرات اللازمة لتتم التفاعلات الكيميائية أو العمليات الفيزيائية لتحضير المواد النانوية.
• المواد الخام: مثل المركبات الكيميائية، المذيبات السائلة، الوسط الغازي وغيرها من المواد المستخدمة في التفاعلات الكيميائية أو العمليات الفيزيائية لتحضير المواد النانوية.
• الأدوات: مثل الأجهزة التي يتم بواسطتها تحضير المواد النانوية وتوصيفها واختبار أداءها.
• التكلفة: مثل تكلفة المواد الخام المستخدمة، وتكلفة الأجهزة اللازمة لعملية التحضير، وتكلفة الطاقة المستخدمة لتشغيل الأجهزة.
• الوقت: مثل الوقت اللازم ليتم التفاعلات الكيميائية أو العمليات الفيزيائية لتحضير المواد النانوية.
• الأمان: مثل مدى قابلية المواد للاشتعال، ومدى تسميمها للبيئة، ومدى خطرها على الإنسان.
• جودة المواد الناتجة: من ناحية خصائصها الكيميائية أو الفيزيائية مثل استقرارها الكيميائي أو قدرتها العالية على التوصيل الكهربائي.
• كمية المواد الناتجة: مثل وزنها أو مساحة سطحها.

عند مقارنة المعلومات السابقة لعدد من طرق التحضير قد تلاحظ أن بعض الطرق تتميز بالجودة العالية للمواد الناتجة منها لكن مع قلة كميتها وارتفاع تكلفتها بسبب استخدامها لمواد نادرة أو أدوات مكلفة أو طاقة عالية أثناء تحضيرها. وقد تلاحظ في المقابل وجود بعض طرق التحضير التي تتميز بانخفاض تكلفتها وكثرة كمية المواد الناتجة لكن على حساب انخفاض جودتها. ومن هنا تأتي أهمية مهارة المفاضلة والموازنة التي تحدثنا عنها في الدرس الثالث من هذه الدورة. ولذلك فإن العديد من الباحثين مهتمون بتحسين طرق تحضير المواد النانوية أو ابتكار طرق جديدة بمميزات أفضل.

وصلى الله على سَيدنا محمد وعلى آله، والحمد لله رب العالمين.