فناوري نانو در جهان

[parisa]

فناوري نانو در جهان
پس از نشر مجموعه اخبار «ايرانی می‌تواند» با درخواست جديدی از سوی کاربران، مبني بر انتشار اخبار ساير نقاط جهان در اين وبگاه، مواجه شديم. از اين‌رو قصد داريم که از اين پس با انتشار مجموعه خبري جديدی، دستاوردهای دانشمندان جهان را منتشر کنيم. اين مجموعه خبري را می‌توانيد با عنوان «فناوري نانو در جهان» دنبال کنيد. شماره نخست به دستاوردهاي محققان استراليايي، ژاپني، چيني، آمريكايي و انگليسي تعلق دارد.

• روش جديد تصويربرداري براي ديدن بيماري‌ها
  فيزيک‌دانان استراليايي با استفاده از نانوذرات الماس، فناوري جديدي را براي درمان بهتر سرطان و برخي بيماري‌ها خاص، به پزشكان معرفي كردند. دکتر رابيو (محقق دانشگاه مکواري استراليا) با استفاده از نانوذرات الماس، روش نويني را در تصويربرداي ارائه کرده‌است که با آن مي‌توان از يک سلول با جزئيات بسيار زياد تصوير گرفت. نانوذرات الماس از ذرات ريز کربن تشکيل شده‌اند؛ اما داراي ناخالصي‌هايي همچون اتم‌هاي نيتروژن هستند که باعث مي‌شود نانوذرات الماس نسبت به ميدان مغناطيسي حساس باشد. از اين حساسيت در اين پروژه استفاده شده‌است و اميد است که به ساخت يک سوپرميکروسکوپ منجر شود. با اين روش مي‌توان از سلول‌هاي آلوده به بيماري‌هاي مهلک و سرطان تصوير برداري کرد.

• هيدروژلي كه در چند ثانيه خود را ترميم مي‌كند
  محققان ژاپني هيدروژل خودترميم‌كننده‌ بسيار سريعي ساخته‌اند كه حاوي مقدار زيادي آب و مقدار كمي از نانوصفحه‌هاي خاك رس است. آنها مي‌گويند كه اين ماده مي‌تواند در طب احياء‌كننده و شيمي سبز كاربرد داشته باشد. اين ماده جديد در مقايسه با ديگر هيدروژل‌هاي هم‌ نوع خود سفت و محكم است. اگر اين ژل با يك تيغ بريده شود، بلافاصله و در عرض چند ثانيه به صورت خود به خود بهم چسبيده و ترميم مي‌يابد. اين ماده مي‌تواند به‌عنوان پايه كاتاليست‌ در سنتز مواد آلي، يا به‌عنوان يك جزء از غضروف مصنوعي و طب احياء‌كننده، استفاده شود. پزشكان مي‌توانند اين ژل را براي عمل‌هاي جراحي در همان مكان توليد كنند.

• نانوروکش‌ها و بهبود ويژگي‌هاي پارچه‌هاي پشمي
  پشم ويژگی‌‌های عجيبی دارد. سبکي و نرمي اين الياف درکنار قابليت آنها برای نگهداری گرما (حتي زمان خيس بودن) پارچه‌های ساخته شده از اين الياف را به پارچه‌های شگفت‌انگيزی تبديل کرده است. دانشمندان چيني توانسته‌اند با کمک فناوری‌نانو ويژگي‌های اين الياف را بهبود بخشند. اين دانشمندان ادعا می‌کنند که اکتشاف آنها به پشم‌ها «مغز» داده‌است و می‌تواند آنها را در ميان مواد هوشمند قرار دهد. پارچه‌هاي پشمي هوشمند، چين و چروک و آب‌رفتگي ندارند و تنفس‌پذير هستند (يعنی رطوبت ناشی از تعرق را از بدن دور می‌کند). ويژگي آبگريز بودن پشم همچنين مانع از جذب رطوبت شده و در نتيجه به لباس‌هاي پشمي احساس تعرق بالايي مي‌دهد. با وجودي که دانشمندان روش‌هايي براي افزايش آبدوستي پشم ارائه کرده‌اند، اما اين روش‌ها پايدار نبوده، به بافت پارچه آسيب رسانده و با محيط زيست سازگار نيستند. دانشمندان چيني روکش جديدي توليد كرده‌اند که اين مشکلات را رفع مي‌کند. اين روکش جديد از نانوذرات سيليکا به قطر يک پنجاه‌هزارم قطر موي انسان تشکيل شده‌اند و ذرات رطوبت اضافي را جذب کرده و پشم را به يک ماده اَبَرآبدوست تبديل مي‌کنند. اين لايه جديد، رنگ و بافت پارچه را تغيير نمي‌دهد و در مقابل خشکشويي مقاوم است.

• ذخيره انرژي در منسوجات با کمک فناوري نانو
  آيا ممکن است روزی برسد که هرکس گوشي تلفن همراهش را با اتصال به تي‌شرت يا شلوارش شارژ کند؟ دانشمندان دانشگاه کاليفرنيا با ارائه روشي آسان براي تبديل پارچه نخي و پلي‌استر معمولي به منسوجات رسانا، اين توانايي را به واقعيت نزديک‌تر کرده‌اند. آنها براي توليد اين منسوجات رسانا از فناوري‌نانو استفاده کرده‌اند. محققان دانشگاه کاليفرنيا با يک فرآيند بسيار ساده‌ي "غوطه‌ورسازي و خشک‌کردن" با استفاده از جوهر نانولوله کربني تک‌جداره، منسوجات الکترونيکي بسيار رسانايي توليد کرده‌اند که قابليت انعطاف‌پذيري و کشساني پلي‌استر و پارچه نخي معمولي را از خود نشان می‌دهند.

• رشد مجدد استخوان با فناوري نانو
  گروهي از محققان آمريکايي و انگليسي روشي جديد به نام «چرخش ليزري» ابداع کرده‌اند که راهکاري ابتکاري براي توليد الياف شيشه‌اي از مواد مختلف است. آنها توانسته‌اند با استفاده از اين روش براي اولين بار نانوالياف زيست‌شيشه‌اي توليد کنند که در رشد مجدد استخوان استفاده می‌شوند. در اين روش جديد از يک ليزر پرانرژي براي ذوب کردن مقدار کمي از ماده اوليه استفاده مي‌شود. اين کار موجب ايجاد رشته‌هاي بسيار ريزي مي‌شود که با استفاده از يک جريان گازي قوي، کشيده شده و خنک مي‌گردد. استفاده از چرخش ليزري موجب مي‌شود که ماده توليد شده انعطاف‌پذير، ممتد و داراي ساختار نانومتري باشد. اين امر به تکثير و انتشار سلول‌هاي استخوان کمک مي‌کند.

 

[parisa]

• نانوذراتي جديد براي آشکارسازي سرطان
  

دانشمندان دانشگاه فلوريدا نانوذرات جديدي كشف كرده‌اند که مي‌تواند تشخيص سرطان را بهبود بخشد و در دارورساني مفيد واقع شوند. اين نانوذره، که مايسل (Micelle) نام دارد، از خوشه‌اي از مولکول‌ها به نام آپتامر ساخته مي‌شود و به آساني می تواند تومورها را شناسايي کرده و با آنها پيوند تشکيل ‌دهد. همچنين داراي خواصي است که به آن اجازه مي‌دهد تا به آساني وارد سلول‌ها شود و در مطالعات درون‌سلولي و دارورساني مورد استفاده قرار گيرد. در معالجاتي که شامل هدف‌گيري سلول‌هاي معيوب هستند، اين نانومايسل‌ها مي‌توانند در کاهش آسيب به سلول‌هاي سالم، حتي در غلظت‌هاي بالاي شيمي درماني، مفيد واقع شوند. روش‌هاي فعلي در حين از بين بردن سلول‌هاي توموري، اغلب موجب تخريب سلول‌هاي سالم نيز مي‌شوند.

• تغيير شکل و عملکرد پروتئين‌ها توسط نانوبادي‌ها
  

عملکرد پروتئين‌ها توسط ساختار و شکل آنها تعيين مي‌شود. شناسايي پادزاي يک پروتئين توسط پادتن‌هاي سيستم ايمني مي‌تواند شکل آن را تغيير داده و عملکرد آن را برهم زند. حال گروهي از محققان LMU نشان داده‌اند پادتن‌هاي بسيار کوچکي که نانوبادي ناميده مي‌شوند، مي‌توانند ويژگي‌هاي پروتئين فلورسانس سبز (GFP) را با دقت بالايي تنظيم کنند. GFP را مي‌توان به پروتئين‌هاي ديگر متصل کرده و براي رديابي تغييرات پويا در سلول‌هاي زنده از آن استفاده کرد. قابليت تغيير پارامترهاي فلورسانسي GFP کاربرد آن را به عنوان يک نشانگر درون‌‌سلولي توسعه مي‌دهد. به علاوه، اين بررسي يک پايه ساختاري در زمينه چگونگي دستکاري ظريف پروتئين‌ها توسط نانوبادي‌ها ايجاد کرده و راه را براي انجام آزمايش‌هاي جديد باز مي‌کند.

• ساخت نخ‌هايي از جنس نانولوله‌هاي کربني
  

طبق گفته محققان چيني، مي‌توان نخ‌هاي نانولوله کربني را از آرايه‌هاي نانولوله کربني ابرهم‌راستا بوسيله يک روش ريسندگي که فرآيندهاي تابيدن و کوچک‌سازي (آب‌رفتگي) را ترکيب مي‌کند، توليد کرد. اين نخ‌ها استحکام کششي بالايي تا بيش از10 گيگا پاسکال دارند. نازک‌ترين آنها، حدود 4 ميکرومتر است و ضخيم‌ترين مي‌تواند قطري برابر 40 ميکرومتر داشته باشد. اين فرايند ريسندگي، پيوسته است، بنابراين توليد نخ‌هاي طولاني با آن آسان است. طول نمونه‌هاي توليد‌شده از ده‌ها تا صدها متر است.
اين يک کشف حيرت‌آور است که نانولوله‌هاي کربني را به طور مستقيم در يک حالت خشک به شکل نخ‌هاي طويل درآورد. اين نخ‌هاي نانولوله‌اي رسانا هستند و خيلي مستحکم‌تر و سبک‌تر از سيم‌هاي فلزي نازک هستند. اين مزايا اين نخ‌هاي نانولوله‌اي را به مواد عالي براي استفاده به‌عنوان سيم‌هاي رساناي بسيار نازک و بسيار مستحکم، تبديل مي‌کند.

• ارسال سامانه‌هاي نانوفيلتراسيون به زلزله‌زدگان هائيتي
  

محققان كشور کره جنوبي، چندين سامانه تصفيه آبِ مبتني بر نانوفيلتراسيون را که با کمک نيروي انساني کار مي‌کنند، در ماه ژانويه براي زلزله‌زدگان هائيتي ارسال کرده‌اند. هر يک از اين سامانه‌ها مي‌تواند در هر دقيقه 13 ليتر آب آلوده را تصفيه کند. اين کار با عبور آب تصفيه‌نشده از يک پيش‌فيلتر کارتريجي و سپس گذراندن آن از يک غشاي تجاري NF با قطر 5/2 و طول 40 اينچ صورت مي‌گيرد. اين سامانه‌ها براي کار کردن نيازي به برق ندارند، زيرا فشار مورد نياز براي پمپ کردن آب توسط يک ابزار پدال‌مانند (همانند دوچرخه) و يا استفاده از يک پمپ دستي تأمين مي‌شود. عدم نياز به نيروي الکتريکي موجب مي‌شود که اين سامانه‌ها براي استفاده در مناطق بلازده و يا کشورهاي جهان سوم که در آنها به طور معمول دسترسي به برق وجود نداشته و کمبود آب يک تهديد جدي به شمار مي‌آيد، بسيار ايده‌آل باشند. به‌علاوه، کوچک بودن اين دستگاه‌ها جابه‌جايي و نصب آنها را ساده مي‌سازد. تعداد بيشتري از اين دستگاه‌ها در فوريه به هائيتي ارسال شده‌اند.

• از بين بردن باكتري‌ها با فوتوکاتاليست‌ها
  

محققان دانشگاه ايلونويز براي از بين بردن باکتري‌ها يک سلاح جديد قدرتمند ساخته‌اند. اين سلاح که يک فوتوکاتاليست نور مرئي حاوي نانوذرات پالاديوم است، طي يک فرآيند ضد عفوني‌کننده براي از بين بردن باکتري‌ها و ويروس‌هاي مضر حتي در تاريکي، از نور مرئي استفاده مي‌کند.
اين فرآيند ضدعفوني کننده مي‌تواند براي خالص‌سازي آب، بهداشتي کردن وسايل جراحي و حذف اثر انگشت ناخواسته از اجزاء نوري و الکترونيکي ظريف، استفاده شود. جيان‌کوشانگ، يکي از اين محققان گفت: اين فوتوکاتاليست جديد يک اثر حافظه‌اي کاتاليستي بي‌نظير دارد که کشتن عامل‌هاي بيماري را حتي تا 24 ساعت بعد از قطع تابش نور ادامه مي‌دهد. اگرچه راندمان اين فرآيند ضدعفوني‌کننده در تاريکي همانند راندمان آن هنگام تابش نور نيست؛ اما اين سيستم مي‌تواند با تابش نور خورشيد يا هر نور مرئي ديگري، عمليات پيوسته‌اي از يک فرآيند ضد عفوني‌کننده کاتاليستي قوي، و بي‌نظير را فعال کند.

 

[parisa]

در اين شماره مي‌خوانيد: کشف راز استحکام نخ ابريشم، گامي به سوي ساخت نمايشگرهاي سه‌بعدي، نخ‌هايي براي بافتن لباس‌هاي رسانا، اسپري شيشه مايع: محصولي قابل استفاده در همه جا، توليد هيدروژن ارزان از انرژي خورشيدي و ...

• کشف راز استحکام نخ ابريشم

دانشمندان مؤسسه فناوري ماساچوست متوجه شده‌اند که عامل کليدي استحکام نخ ابريشم، وجود نانوبلورهاي بتا- صفحه‌اي در ساختار آنها است که با پيوند‌هاي هيدروژني بهم متصل هستند. نتايج اين محققان مي‌تواند منجر به ساخت مواد سنتزي شود که خواص غيرمعمول نخ ابريشم طبيعي و حتي بهتر از آن را داشته باشند.
عنکبوت‌ها و کرم‌هاي ابريشم متخصصان برجسته علم مواد هستند و در اين زمينه مي‌توانند الهام‌بخش دانشمندان باشند. نخ‌هاي ابريشم در بين مستحکم‌ترين مواد، قوي‌تر از فولاد بوده و در مقايسه با آن کمتر شکننده هستند.
نخ‌هاي ابريشم از پروتئين‌هايي ساخته شده‌اند که بعضي از آنها نانوبلورهاي مسطح نازکي معروف به صفحات بتا تشکيل مي‌دهند. اين صفحات با پيوندهاي هيدروژني بهم متصل شده‌اند. اين محققان مجموعه‌اي از شبيه‌سازي‌هاي رايانه‌اي سطح اتمي انجام داده و مکانيسم‌هاي شکست مولکولي در نخ ابريشم عنکبوت (تار عنکبوت) را بررسي کردند. آنها مي‌گويند که اين نانوبلورهاي مسطح ريز قادر به بازسازي سريع پيوندهاي شکست شده خود هستند.
يکي ديگر از يافته‌هاي جالب اين تحقيق اين است که خواص نخ ابريشم شديداً وابسته به اندازه‌ي دقيق اين نانوبلورهاي بتا- صفحه‌اي است. هنگامي که اندازه اين نانوبلورها سه نانومتر است، اين مواد بسيار مستحکم هستند ولي اگر اين نانوبلورهاي تا پنج نانومتر رشد کنند، اين مواد ضعيف و شکننده مي‌شوند.

• کنترل رشد بلورها؛ گامي به سوي ساخت نمايشگرهاي سه‌بعدي

پژوهشگران سنگاپوري راهي ساده براي رشد بلورهاي نانومقياس براي استفاده در نمايشگرهاي سه بعدي يافته‌اند. براي اين کار آنها از عناصر گروه لانتانيد براي دوپينگ NaYF4 استفاده کردند که با اين کار علاوه بر کنترل ساختار و اندازه بلورها، طيف نشري اين ماده را نيز مي‌توان کنترل کرد. NaYF4 يکي از ترکيبات بسيار مهم در توسعه نمايشگرهاي سه بعدي است. اين ترکيب پرتو مادون قرمز را جذب و نور مرئي را منتشر مي‌کند؛ با اين کار مي‌توان اين بلورها را درون نمايشگرهاي سيليکوني قرار داد و با تابش ليزر مادون قرمز تصاويري سه بعدي ايجاد کرد.
پژوهشگران سنگاپوري مقداري از عناصر گروه لانتانيد را به اين ماده تزريق مي‌کنند که با اين کار علاوه بر ساخت بلورهايي به اندازهي ده نانومتر، مي‌توان رنگ پرتو‌هاي منتشرشونده را نيز تحت کنترل درآورده، طيف‌هاي نشري از سفيد تا سبز را ايجاد کرد.

• نخ‌هايي براي بافتن لباس‌هاي رسانا

تيشرت‌هايي را در نظر بگيريد که ضربان قلب را رصد مي‌کنند، عرق بدن را آناليز کرده، بدن را در هواي گرم، خنک نگه مي‌دارند. بالش‌هايي را تصور کنيد که امواج مغزي را پايش مي‌کند، لباس‌هاي که انرژي خورشيد را گرفته و آيپاد شما را شارژ مي‌کند. اين‌ها داستان علمي تخيلي نيستند بلکه نخ‌هاي سال 2010 اين ويژگي‌ها را دارند.
پژوهشگران موفق به توليد نخي شدند که همانند يک سيم، رساناي جريان الکتريسيته است؛ اين نخ سبکي خود را حفظ کرده و مي‌توان از آن در بافت لباس‌هاي گوناگون استفاده کرد. اين فناوري بسيار ساده است، به طوري که هر گره در منسوجات بافته‌شده از اين الياف، مي‌تواند يک مدار الکترونيکي کامل باشد. لباسي با قابليت تبديل نور خورشيد به الکتريسيته با اين فناوري، در جشنواره لباسي در دانشگاه کرنل روز 13 مارس 2010 به نمايش درآمد. براي ساخت اين الياف، دانشمندان دانشگاه کرنل نانوذرات را روي الياف نشست دادند، به شکلي که الياف انعطافپذيري و سبکي اوليهي خود را حفظ مي‌کنند؛ اما رساناي الکتريکي مي‌گردند. يکي از محققان اين پروژه مي‌گويد که با الهام از اين فناوري مي‌توان لباس‌هايي را توليد و روانه بازار کرد که مجهز به کابل USB اند و مي‌توان MP3 پليرها و تلفن‌هاي هوشمند را با آن شارژ کرد.

• اسپري شيشه مايع: محصولي قابل استفاده در همه جا

اسپري شيشه‌ي مايع، سيال شفاف و غير سمي بوده و مي‌تواند هر سطحي را از گزند تابش‌هاي UV، آب، آلايندگي، گرما و عفونت‌هاي باکتريايي حفظ کند. اين پوشش انعطاف‌پذير بوده و جريان هوا از ميان آن عبور مي‌کند. اسپري شيشه‌ي مايع که در واقع لايه‌ي بسيار نازک اکسيد سيليس است، از شن‌هاي کوآرتز استخراج مي‌شود. براي اسپري کردن شيشه‌ي مايع، بايد به آن آب يا الکل افزود. از آنجا که باکتري‌ها نمي‌توانند روي اين سطوح به‌راحتي تکثير شوند، اين سطوح خواص آنتي‌باکتريال درازمدتي دارند و اگر شيشه‌ مايع با ضخامت تقريباً 100 نانومتر روي سطحي کشيده شود، مي‌تواند به سطح خاصيت ضد آب بودن ببخشد. اين سطح را مي‌توان تنها با يک دستمال ساده تميز کرد. اسپري شيشه‌ي مايع يکي از مهم‌ترين محصولات فناوري نانو است که به‌زودي با قيمتي مناسب به بازار عرضه خواهد شد.

• توليد هيدروژن ارزان از انرژي خورشيدي

سوخت هيدروژن يک حامل پاکيزه انرژي به شمار مي‌آيد. توليد اين سوخت پاکيزه به طور معمول، خود موجب ايجاد آلودگي مي‌شود. مشکل اين است که شما نمي‌توانيد با کندن يک چاه هيدروژن را استخراج کنيد، بلکه بايد آن را توليد نماييد و اين کار با استفاده از منابع مختلفي صورت مي‌گيرد. يکي از آلوده‌کننده‌ترين روش‌ها تبديل زغال سنگ به گاز است. پاکيزه‌ترين روشي که تاکنون توسعه يافته است، الکتروليز با استفاده از منابع انرژي تجديدپذير است. در اين روش‌ها از فناوري‌هاي انرژي تجديدپذير همچون فناوري‌هاي بادي، خورشيدي، زمين‌گرمايي و هيدروترمال براي تجزيه آب به اکسيژن و هيدروژن استفاده مي‌شود. در اين زمينه استفاده از انرژي خورشيدي بسيار نويدبخش بوده و پروژه‌هاي زيادي روي استفاده از انرژي خورشيدي براي تجزيه آب در تمام دنيا در حال انجام است تا با کاهش هزينه و افزايش طول عمر اين فرايند، کارايي آن را افزايش داده و امکان رقابت هيدروژن با سوخت‌هاي کربني در مقياس صنعتي فراهم شود.
حال محققان انگليسي نشان داده‌اند که مي‌توان از يک آرايه جاذب نور متشکل از نانوبلورهاي معدني سازگار با محيط زيست به همراه يک الکتروکاتاليزور ارزان تشکيل شده از عناصري که به فراواني يافت مي‌شوند، يک سامانه پايدار و ارزان فتوالکتروشيميايي براي توليد هيدروژن ساخت.
وماس نان، استاد شيمي و علوم نانومقياس دانشگاه East Anglia در انگليس مي‌گويد: «ما يک سامانه محکم و کارا براي توليد فتوالکتروشيميايي هيدروژن يافته‌ايم. بر خلاف بسياري از روش‌هاي مدرن، سامانه ما بر مولکول‌هاي آلي برانگيخته مبتني نيست. نقاط کوانتومي، مقطع عرضي جذبي بسيار بزرگ‌تري داشته و در مقابل نور رنگ خود را از دست نمي‌دهند. به همين دليل سامانه ما کارايي بالايي دارد».نان توضيح مي‌دهد: «با استفاده از اين سيستم توانستيم به بهره فتوالکتروشيميايي بالاتر از 60 درصد دست يابيم که يک جهش در اين زمينه به شمار مي‌آيد».

• گامي به سوي توليد انبوه گرافن با کيفيت بالا

محققان گامي بزرگ براي استفاده از گرافن در صنعت برداشتند و به نظر مي‌رسد اين ماده مي‌تواند به زودي جايگزين سيليکون در بسياري از ادوات الکترونيکي از جمله تلفن‌هاي همراه و سوپرکامپيوترها شود. ويکتور آريستوف و همکارانش نشان دادند که مي‌توان گرافن را جايگزين سيليکون در بسياري از دستگاه‌هاي الکترونيکي کرد، همچنين از آن در ساخت ريزپردازنده‌هاي کامپيوتري با سرعت بالا بهره جست؛ اما مشکل اصلي در تحقق اين رؤيا، گران بودن فرايند توليد اين ماده و کيفيت پايين گرافن توليدشده، است که براي استفاده آن در صنعت مناسب نيست. به همين دليل اين گروه تحقيقاتي روش جديد و ساده‌اي را براي توليد ارزان قيمت گرافن ارائه داده‌اند. مطابق گزارش گروه آقاي آريستوف، مي‌توان گرافن با کيفيت بسيار بالا را روي ويفر کاربيد سيليکون تجاري ايجاد کرد؛ به طوري که خواص الکترونيکي خوبي داشته باشد. اين پروژه گامي مؤثر به سوي کاربردهاي گرافن در صنعت به شمار ميرود.

• موادي جديد براي نسل آينده ادوات الکترونيکي

محققاني از چند دانشگاه‌ آمريکا و استراليا به همراه شرکت اينتل دست به ساخت نقاط کوانتومي مغناطيسي زدند. پيشبيني ميشود اين نقاط کوانتومي آينده صنعت مخابرات را متحول کرده، تأثير شگرفي روي کاهش مصرف انرژي داشته باشند. اين فناوري به شکلي است که نقاط کوانتومي در آن ميتوانند از هر دو ويژگي الکترون، اسپين و بار، استفاده کنند. اين مسئله باعث شده تا با توسعه اين نقاط کوانتومي بتوان اندازهي ادوات الکترونيکي را کاهش داد، همچنين اتلاف انرژي را که ذاتاً در اين سيستم‌ها وجود دارد، کم کرد؛ زيرا ادوات الکترونيکي مبتني بر اسپين، اسپينترونيک، مصرف انرژي بسيار کمتري نسبت به فناوري بار محور امروزي دارد. از مزاياي ديگر اين فناوري امکان انجام آن در دماهاي بسيار بالاست؛ چيزي که پيش از اين امکان‌پذير نبودهاست.

 

[parisa]

در اين شماره مي‌خوانيد: اولين شناساگر نوري گرافني، ايجاد شبكه با چيدمان نانوذرات، استفاده از نانوذرات مغناطيسي در درمان سرطان، آب آشاميدني از نور خورشيد و آب دريا، تبديل نور به الکتريسيته با نانوذرات طلا، توليد پيل‌هاي خورشيدي ارزان و ...

• اولين شناساگر نوري گرافني

گروهي از محققان شركت IBM، موفق به ساخت اولين شناساگر نوري گرافني شده‌اند. از اين افزاره که قادر به شناسايي دقيق جريان‌هاي داده‌هاي نوري با سرعت ده‌گيگابيت بر ثانيه است، مي‌توان در ساخت انواع جديدي از مدارات که براي پردازش و انتقال اطلاعات نور و جريان الکتريکي استفاده مي‌کنند؛ بهره برد.
شناساگرهاي نوري افزاره‌هايي هستند که براي تبديل سيگنال‌هاي نوري به جريان الکتريکي، نور را شناسايي مي‌کنند. آنها به‌طور گسترده در علم و فناوري، براي ارتباطات، حسگري و تصويربرداري، به کار مي‌روند.

• ايجاد شبكه با چيدمان نانوذرات

محققان با بهينه‌سازي شرايط در روش ليتوگرافي تبخيري، توانستند شبکه‌هايي حاوي ميکروسيم‌هاي طلا بسازند که در آن هدايت و ارتباط بيشتر از شبکه‌هاي فعلي ‌باشد.
در قياس با روش‌هاي ليتوگرافي فعلي نظير فتو ليتوگرافي، ليتوگرافي نرم و نانوچاپ، ليتوگرافي تبخيري بسيار ارزان‌تر و زيست‌سازگارتر است. به همين دليل محققان استراليايي و سنگاپوري به بهينه کردن اين روش پرداختند. آنها روي شيشه شبکه‌هاي ميکروسيمي ايجاد کردند که مي‌تواند جايگزين مناسب و ارزاني براي پوشش‌هاي استاندارد اکسيد قلع اينديوم به شمار رود. شکل شبکه به الگوي اوليه‌ي ميکروذرات بستگي خواهد داشت، بنابراين به‌راحتي مي‌توان شکل‌هاي مختلفي را با اين روش ايجاد کرد. محققان دريافته‌اند که با افزودن ماده فعال سطحي، افزايش دما و اعمال پلاسماي اکسيژن، مي‌توان هدايت و ارتباط ميان اين شبکه را بهبود داد. آنها معتقدند با بهينه کردن اين عوامل مي‌توان ميکروذرات و تشکيل پل نانوذرات را تثبيت کرده، شبکه‌اي کامل را ايجاد کرد.

• استفاده از نانوذرات مغناطيسي در درمان سرطان

محققان موسسه فناوری جرجیا پیشرفت جدیدی در روش درمان سرطان کرده‌اند؛ در این روش نانوذرات مغناطیسی به سلول‌های سرطانی متصل شده و آنها را از بدن دفع می‌کنند. این روش درمانی که در سال 2008 روی موش‌ها آزمایش شده بود، حال روی نمونه‌هایی از سلول‌های سرطانی انسان اجرا شده است.
کِن اسکاربری و مک‌دونالد با رنگ‌آمیزی سلول‌های سرطانی با سبز فلورسانس و نانوذرات مغناطیسی با قرمز نشان دادند که می‌توانند با اعمال یک میدان مغناطیسی، سلول‌های سرطانی را به ناحیه شکمی حرکت دهند.
حال مک‌دونالد و اسکاربری که حالا همکار فوق دکترا در آزمایشگاه مک‌دونالد است، ثابت کرده‌اند که این روش مغناطیسی روی سلول‌های سرطانی انسان نیز قابل اجراست.
اسکاربری می‌گوید: «در بیشتر موارد کشندگی سرطان به خود تومور ربطی ندارد، بلکه به تومورهایی مربوط است که توسط سلول‌های جدا شده از تومور اولیه در نقاط دورتر تشکیل می‌شوند. سلول‌های سرطانی که درون بدن می‌چرخند، می‌توانند در نقاط دورتر از تومور اولیه ساکن شده و تومور دوم را ایجاد کنند. در روش ما خون ***** شده و سلول‌های سرگردان سرطانی از آنها جدا می‌شوند؛ این امر از طریق جلوگیری از انتشار مداوم سلول‌های سرطانی، موجب طول عمر بیشتر بیماران می‌شود.

• آب آشاميدني از نور خورشيد و آب دريا

محققان در آمريکا با کمک يک غشاي نانومتخلخل، موفق به توليد يک سيستم نمک‌زدايي نانوسيالي شدند که مي‌تواند با قدرت گرفتن از نور خورشيد، آب دريا را نمک‌زدايي کند. اين فرايند مي‌تواند منجر به افزاره‌هاي نمک‌زدايي کوچک‌مقياس و قابل‌حملي شود که مي‌توان با آن آب شرب ضروري در مناطق حادثه‌ديده يا آن دسته از نواحي را که دچار خشک‌سالي هستند، تهيه کرد.
گروه تحقيقاتي هان يک سيستم نمک‌زدايي نانوسيالي/ ميکروسيالي را توسعه داده‌اند که در آن آب دريا در يک کانال هدايت مي‌شود تا به يک انشعاب برسد. اين کانال در اين انشعاب به دو کانال تقسيم مي‌شود. ورودي يکي از اين کانال‌ها با يک غشاي نافين باردار نانومتخلخل، پوشش داده شده‌است. اين غشا آب را از خود عبور داده و در عين حال نمک‌ها را به سوي کانال ديگر دفع مي‌کند. اين غشا ذرات باردار(چه مثبت و چه منفي) ديگر را نيز که شامل بيشتر مواد آلي و ميکروارگانيسم‌ها از قبيل باکتري‌ها، ويروس‌ها و ديگر آلاينده‌ها مي‌شوند، دفع مي‌کند.

• تبديل نور به الکتريسيته با نانوذرات طلا

محققان دانشگاه پنسيلوانيا موفق به ارائه‌ي نوعي فناوري شده‌اند که در آن با کمک آرايه‌اي از نانوذرات طلا مي‌توان تابش نوري را به جريان الکتريسيته تبديل کرد. نتيجه‌ي اين پروژه منجر به بهره‌برداري بيشتري از نور خورشيد خواهد شد.
در سيستم‌هاي فعلي ذخيره‌ي اطلاعات، داده‌ها به‌صورت دوتايي (صفر و يک) ذخيره مي‌گردند، اما با اين مدارات فتوولتائيک مي‌توان داده‌ها را در طيف وسيعي از طول موج‌ها ذخيره کرد؛ بنابراين با اين فناوري مي‌توان ادوات الکترونيکي مبتني بر تک‌مولکول‌ها را نيز ساخت که در آنها ويژگي‌هاي پلاسموني تک‌مولکول‌ها براي کاربردهاي مختلفي طراحي شود.
براي ساخت اين سيستم، پژوهشگران دانشگاه پنسيلوانيا آرايه‌اي از نانوذرات طلاي حساس به نور را روي بستر شيشه قرار دادند، به‌طوري که فاصله‌ي موجود ميان آنها به ميزان اپتيمم از يکديگر باشد، سپس به کمک تابش نور، الکترون‌ها تحريک شده، در سطح مولکول به حرکت درمي‌آيند که به آن پلاسمون گويند. در اين شرايط به سطح تماس دو مولکول پرتوي تابانده مي‌شود. در چنين شرايطي بازده توليد جريان در مولکول 400 تا 2000 برابر بيشتر مي‌شود که مي‌توان آن را از مولکول به بيرون انتقال داد.

• توليد پيل‌هاي خورشيدي ارزان

اگر پيل‌هاي خورشيدي ارزان‌تر بودند، مي‌توانستند مصرف سوخت‌هاي فسيلي را تا حد بسيار زيادي کاهش دهند، اما استفاده از عناصر کمياب در اين پيل‌ها و همچنين نياز به فرايندهاي پيچيده توليد موجب مي‌شوند تا اين ابزارها گران باشند. حال تحقيقي که در آي‌بي‌ام صورت گرفته است، هر دوي اين مشکلات را حل مي‌کند؛ در پيلي که آنها ساخته‌اند هم از عناصر ارزان معمولي استفاده شده است و هم اينکه فرايند توليد هزينه بالايي ندارد.
اين پيل‌هاي جديد که پيل‌هاي «kesterite» نام دارند، با استفاده از يک فناوري چاپي ساخته مي‌شوند؛ در اين روش يک محلول حاوي نانوذرات به روش روکش‌دهي چرخشي روي يک بستر شيشه‌اي نشانده مي‌شود. بنابر گفته محققان آي‌بي‌ام، کارايي اين پيل‌ها نزديک به کارايي پيل‌هاي جاافتاده موجود است.

• استفاده از نانولوله‌هاي اکسيد تيتانيوم در استنت‌هاي پزشکي

يکي از مشکلات رايج استنت‌هاي مورد استفاده در پزشکي، ايجاد تورم درون بدن انسان است. اخيراً پژوهشگران دانشگاه کاليفرنيا با استفاده از استنت‌هاي داراي نانولوله‌هاي اکسيد تيتانيوم، خطر تورم را تا حد زيادي کاهش داده‌اند. استنت‌هاي کاشته‌شده درون بافت‌هاي بدن مي‌تواند مشکلاتي از جمله انعقاد رگ‌هاي خوني و يا انقباض مجراهاي خوني را در پي داشته باشد. علاوه بر اين، سلول‌هاي غشاي قلب نيز غالباً به اين استنت‌ها چسبيده، مشکل‌آفرين خواهند بود، همچنين سلول‌هاي VSMCs ـ که سلول‌هاي غشاي قلب را محاط کرده‌اند ـ نيز تکثير مي‌شوند که در نهايت منجر به بسته شدن رگ‌هاي خوني مي‌شوند.
براي حل اين مشکلات محققان از استنت‌هاي داراي نانولوله‌هاي اکسيد تيتانيوم استفاده کردند. از آنجا که تيتانيوم به خودي خود يک لايه‌ اکسيد در سطح خود ايجاد مي‌کند، زيست‌سازگار بوده و در پزشکي کاربرد بسيار دارد. در اين پروژه نانولوله‌هايي به قطر 22 تا 300 نانومتر به روش الکتروشيميايي ايجاد مي‌شود. قطر اين نانولوله‌ها بسيار شبيه قطر گيرنده‌هاي سلولي و يا پروتئين‌هاست.
نتايج اوليه‌ي تست اين نانولوله‌ها نشان داد که سلول‌هاي غشاي قلب به‌راحتي قادر به حرکت بوده و سلول‌هاي VSMCs در اطراف استنت رشد نکردند.

• نانوبمب‌افکني براي از بين ‌بردن سلول‌هاي سرطاني

دانشمندان در آمريکا يک داروي نانوذره‌اي ساخته‌اند که مانند يک نانوبمب‌افکن مخفي عمل کرده و به دور از چشم سيستم‌هاي دفاعي بدن، محموله دارويي خود را روي سلول‌هاي سرطاني رها مي‌کند. اين محققان مي‌گويند که اين سيستم اولين مثال از يک نانوذره است که بعد از تزريق به داخل جريان خون مي‌تواند هدف خود را جستجو و پيدا کند. اين نانوذرات راه را براي هدف‌گيري انتخابي سلول‌ها و بافت‌هاي سرطاني تسهيل مي‌کنند، در حالي که اثرات جانبي ناچيزي دارند.

 

[parisa]

در اين شماره مي‌خوانيد: روش جديد تصويربرداري از پديده‌هاي سلولي، صفحه نمايش‌هاي OLED جديد براساس گرافن، تبديل تي‌شرت معمولي به زره با کمک فناوري نانو، استفاده از مولکول‌هاي پليمري براي ساخت تراشه، پيل‌هاي گرمايي نانولوله‌اي، منبع جديد انرژي، نانوموتورهاي بي‌نياز از سوخت.

• روش جديد تصويربرداري از پديده‌هاي سلولي

محققان MIT با توسعه‌ي ميکروسکوپAFM، روشي بسيار حساسي را موسوم به « AFM با سرعت بالا» ابداع کردند که مي‌توان با آن از باکتري‌ها به‌صورت زنده تصويربرداري کرد.
ميکروسکوپAFM همانند ميکروسکوپ‌هاي الکتروني داراي بزرگ‌نمايي بالايي است؛ اما براي گرفتن يک تصوير چند دقيقه زمان لازم است. بنابراين با آن نمي‌توان از فرايندهايي که خيلي سريع اتفاق مي‌افتند تصوير گرفت.
محققان با بهره‌گيري از ميکروسکوپAFM پرسرعت، توانستند به چگونگي پاسخ سلول‌ها به دارو و آلودگي‌هاي ميکروبي پي ببرند.
براي اين کار محققان از نوک‌هايي (TIP) استفاده کردند که 1000 مرتبه از نوک‌هاي معمول براي AFM کوچک‌تر است، بنابراين مي‌توان با آن سطح را خيلي سريع و وارد کردن آسيب به باکتري اسکن کرد. با اين روش مي‌توان هر 13 ثانيه يک تصوير گرفت.

• صفحه نمايش‌هاي OLED جديد براساس گرافن

پژوهشگراني از دانشگاه استنفورد با استفاده از گرافن به‌عنوان الکترود شفاف توانستند مدل جديدي از ديودهاي نور-گسيل آلي (OLED) را تهيه كنند. اين پيشرفت مي‌تواند راه را براي توليد انبوه و ارزان OLEDها بر روي زيرلايه‌هاي پلاستيکي انعطاف‌پذير با اندازه بزرگ و قيمت کم هموار کند به گونه‌اي که مانند کاغذ ديواري پيچيده شوند و در مواقع لزوم استفاده گردند.
OLEDها، به خاطر کيفت تصوير بسيار خوب، توان مصرف پايين و ساختار بسيار نازک، بيش از 20 سال است که توسعه يافته‌اند و در تلويزيون‌ها، صفحه نمايش‌هاي بسيار نازک مانند دوربين‌هاي ديجيتالي و گوشي تلفن همراه کاربردهاي فراواني پيدا کرده‌اند. استفاده از اکسيد قلع اينديوم در OLEDها مرسوم است. اينديوم يک ماده نادر و گران‌قيمت است و بازيافت آن مشکل است.
نسل بعدي افزاره‌هاي اپتوالکترونيکي نياز به الکترودهاي رسانا و شفافي دارند که سبک، ارزان، انعطاف‌پذير و سازگار با محيط‌زيست بوده و با روش‌هاي توليد انبوه سازگاري داشته باشند. گرافن، لايه منفرد گرافيت، در طول دوسال گذشته به خاطر خواص الکتريکي و نوري منحصربه فردش توانسته است، خودش را مطرح کند. به تازگي جونبو وو و همکارانش، از دانشگاه استانفورد، توانستند براي اولين بار به طور موفقيت‌آميزي از گرافن به‌عنوان الکترود در OLEDها استفاده کنند.

• تبديل تي‌شرت معمولي به زره با کمک فناوري نانو

طبق گفته محققاني از دانشگاه کاليفرنياي جنوبي، سوئيس و چين، تي‌شرت‌هاي معمولي مي‌توانند تبديل به زره قابل پوشيدن شوند. اين محققان با ترکيب کربن موجود در کتان و بور، سومين ماده‌ي سخت در جهان، ميکروالياف کربني روکش‌داده‌شده با نانوسيم‌هاي کاربيد بور ساخته‌اند. آنها با اين ساختار هيبريدي، استحکام تي‌شرت‌هاي کتاني را به شدت افزايش داده‌اند. نتيجه کار اين محققان يک تي‌شرت کتاني سبک تقويت‌شده با نانوسيم‌هاي کاربيد بور است. کاربيد بور همان ماده‌اي است که براي حفاظ از تانک‌ها استفاده مي‌شود.

• استفاده از مولکول‌هاي پليمري براي ساخت تراشه

از آنجا که ابعاد تراشه‌هاي کامپيوترها در حال کوچک‌تر شدن است، پيدا کردن راهي براي ساخت تراشه‌ها به موضوعي چالش برانگيز براي محققان تبديل شده‌است. محققان MIT نشان دادند که برخي از مولکول‌ها قادرند روي سطح خالي تراشه بنشينند و تشکيل الگوهايي را بدهند که به‌عنوان مدارات تراشه استفاده شوند.
محققان MIT، از ميکروسکوپ الکتروني براي ايجاد الگو در بخش‌هايي از تراشه استفاده مي‌كنند. براي پر کردن فضاي ميان اين الگو‌ها از مولکول‌هاي پليمري بلند استفاده مي‌شود. اين پليمرها در واقع دو پليمر به هم چسبيده‌اند که قادرند از هم جدا شده و شکل مشخصي را ايجاد کنند. پس از قرار گرفتن در معرض پلاسما، يکي از پليمرها تبديل به شيشه‌ي سخت شده اما ديگري مي‌سوزد. با تغيير طول، نسبت و برخي از ويژگي‌هاي اين دو پليمر مي‌توان الگوهاي ويژه‌اي را ايجاد کرد.

• پيل‌هاي گرمايي نانولوله‌اي، منبع جديد انرژي

يک گروه تحقيقاتي بين‌المللي توانسته است پيل‌هاي گرمايي مبتني بر الکترودهاي نانولوله‌ کربني بسازد که ممکن است بتدريج براي توليد انرژي الکتريکي از گرماي اتلاف‌شده در دستگاه‌هاي شيميايي، اتومبيل و ديگر وسايل، استفاده شوند. اين پيل‌هاي گرمايي نانولوله‌اي مي‌توانند الکتريسيته را با هزينه‌اي کم‌تر از آرايه‌هاي خورشيدي، با راندمان سه برابر توليد کنند.
اين پيل‌هاي گرمايي نانولوله‌اي شبيه باتري‌هاي پيلي دکمه‌اي هستند که در ساعت‌ها، ماشين‌حساب‌ها و ديگر افزاره‌هاي الکترونيکي کوچک، استفاده مي‌شوند. ولي برخلاف اين باتري‌ها که بعد از مدتي تمام مي‌شوند، مي‌توانند به صورت پيوسته الکتريسيته توليد کنند. اين پيل‌ها از مزيتِ خواص شيميايي، گرمايي، مکانيکي و الکتريکي عالي نانولوله‌هاي کربني استفاده مي‌کنند. ساختار الکترونيکي بي‌نظير و سطوح ويژه‌ي بسيار بالاي نانولوله‌ها، به همراه قطر کوچک‌شان و ساختار شبه يک‌بعدي‌شان، چگالي‌هاي جريان الکتريکي بالايي پيشنهاد مي‌دهند که عملکرد توان الکتريکي و راندمان جمع‌آوري انرژي را افزايش مي‌دهند..

• نانوموتورهاي بي‌نياز از سوخت

محققان آمريکايي موفق به ساخت نانوموتوري شدند که با کمک ميدان الکتريکي درون محلول مي‌چرخد. نانوموتورها ماشين‌هاي نانومقياسي هستند که انرژي را به حرکت تبديل مي‌کنند. اين ماشين‌ها داراي کاربردهاي ويژه‌اي از جمله دارورساني و ميکروجراحي هستند. براي ساخت اين نانوموتورها، نانوسيم‌هاي کاتاليستي که از فلزات مختلفي ساخته شده‌اند، گزينه‌ي مناسبي به شمار مي‌روند. مشکل اين نانوسيم‌ها در اين است که براي حرکت نانوموتورهاي ساخته‌شده از آنها، استفاده از برخي سوخت‌هاي شيميايي نظير پراکسيد هيدروژن ناگزير است. دو محقق از دانشگاه کاليفرنيا موفق شدند نانوموتوري با اين نانوسيم ها بسازند که به مواد شيميايي احتياجي ندارند.
به عقيده‌ي ‌يکي از محققان اين پروژه، نانوموتورهاي بي‌نياز از سوخت براي کاربردهاي زيست‌پزشکي بسيار مناسب است.

 

[parisa]

در اين شماره مي‌خوانيد: کشف راز ماندگاري موميايي با کمک فناوري‌نانو، ساخت ماده‌اي جديد با الهام‌گيري از ساختار صدف، ساخت نانوساختارهاي مکعبي، توليد کاغذ الکترونيکي جديد، رباتي به نامWANDA، رشد اجزاي پيل خورشيدي در مزارع تنباکو.

• کشف راز ماندگاري موميايي با کمک فناوري‌نانو

محققان آلماني و ايتاليايي با بررسي نانوساختار پوست يک موميايي 5 هزار‌ ساله با استفاده از روش‌هاي ميکروسکوپي، ديدگاهي در اين زمينه که چگونه موميايي‌هاي بشر مي‌توانند براي هزاران سال ماندگاري داشته باشند، بدست‌آورده‌اند. آنها نمونه‌هاي پوست قديمي‌ترين موميايي طبيعي اروپايي كه به مرد يخي معروف است و5300 سال عمر دارد را بررسي كرده‌اند.
اين محققان با کمک آزمايش نانوتورفتگي ميكروسكوپ ‌AFM، متوجه شدند که پوست موميايي اندکي کشسان‌تر و سخت‌تر از پوست تازه است. اين محققان توضيح مي‌دهند که احتمالاً دليل اصلي دوام اين کلاژن پوست موميايي‌شده، آبگيري طي فرآيند يخ‌زدن- خشک‌کردن است. به‌طورکلي يافته‌هاي اين محققان اين نظريه را تأييد مي‌کند که مرد يخي بلافاصله بعد از مرگش بوسيله برف و يخ پوشش داده‌ شده است، و بعد از چند چرخه آب شدن و يخ زدن دوباره، احتمالاً تا زمان کشف اکثر مواقع يخ‌زده مانده است.

• ساخت ماده‌اي جديد با الهام‌گيري از ساختار صدف

گروه تحقيقاتي مؤسسه‌ي فناوري رويال ساختاري مشابه صدف‌ها را ساخته‌اند که در آن از ذرات نانومقياس معدني استفاده شده‌است. در اين ساختارها نانوذرات معدني به‌وسيله‌ي پليمرهايي به هم چسبيده‌اند. اين مواد به‌طور خودبه‌خود، خودآرايي داده شده، به‌صورت ساختار لايه‌اي درمي‌آيد.
ماده ساخته شده طي اين فرايند خواص بسيار جالبي دارد و مي‌توان اين ويژگي‌ها را تغيير داد. همينک ضريب کشش اين ماده 45 گيگاپاسکال و قدرت کششي آن 250 گيگاپاسکال است که اين امر بيان‌گر نفوذپذيري بسيار پايين اين ماده در برابر گازهاست، همچنين اين ماده در برابر آتش مقاومت بسيار خوبي دارد.
اين ماده مي‌تواند در تلفن‌هاي همراه و لوازم الکترونيکي منعطف به‌عنوان سپر محافظ استفاده شود و با به‌کارگيري آن در خودروها مي‌توان به کاهش مصرف انرژي در آنها کمک کرد.

• ساخت نانوساختارهاي مکعبي

پژوهشگران دانشگاه گلاسکو يک بسته‌ي مولکولي را طراحي کرده‌اند که مي‌تواند در ساخت گستره‌ي وسيعي از مواد شيميايي استفاده شود.
محققان با استفاده از مولکول‌ها به‌عنوان واحدهاي ساختماني، موفق به ساخت يک داربست مولکولي شدند. اين روش جديد طراحي، مسير تازه‌اي را به‌سوي ساخت ترکيباتي باز کرده که مي‌تواند به‌عنوان حسگرهاي يوني، ادوات ذخيره‌سازي و کاتاليست‌ها مورد استفاده قرار گيرد.
آنها از پلي‌اکسو‌متالات‌‌ها (ترکيبات پيچيده‌ي ساخته‌شده از فلز و اکسيژن) چارچوب‌هاي توخالي‌اي ساختند که مي‌توانند به هم بچسبند و شکل از پيش تعيين‌شده‌اي را ايجاد کند. اين گروه از يک مولکول پلي‌اکسو‌متالات‌‌ به شکل چرخ، که داراي حفره‌اي به قطر يک نانومتر است، استفاده کردند. اين حفره به مثابه‌ي پنجره‌اي عمل مي‌کند. ترکيب مورد استفاده، در آب خودآرايي داده مي‌شود و يک بلور مکعبي زيبا را تشکيل مي‌دهد. به‌دليل وجود پنجره‌هايي در اين ترکيب، اين ساختار مي‌تواند به‌عنوان جعبه‌اي براي ذخيره‌ي يون و مولکول‌هاي کوچک مورد استفاده قرار گيرد.

• توليد کاغذ الکترونيکي جديد توسط دانشمندان ژاپني

دانشمندان ژاپني از مواد نانوساختار براي ساختن نمايشگرهاي الکترونيکي جديدي که انعکاس بسيار بالايي دارند، بهره برده‌اند. از اين ويژگي مي‌توان براي توليد کاغذهاي الکترونيکي ارزاني که مي‌توانند تصاوير را با وضوح بسيار بالاتر نسبت به فناوري‌هاي موجود نشان دهند، استفاده كرد.
يوسوک ياماچي از موسسه ملي علوم مواد در ايباراکي که مسئوليت اين گروه پژوهشي را بر عهده دارد، مي‌گويد: «مزيت اين ساختار جديد که راندگي تصوير را کاهش مي‌دهد، ايجاد تصاوير روشن‌تر با سرعت بالاتر است».
بازتاب‌پذيري اين ساختار 80 تا 90 درصد است که بالاترين حدي است که تاکنون در فناوري نمايشگرهاي انعکاسي يا فناوري‌هاي از جنس کاغذ الکترونيکي ديده‌ شده‌است. مي‌توان از اين فناوري در توليد نمايشگرهاي ارزان مبتني بر کاغذ الکترونيکي بهره برد.

• رباتي به نام WANDA

محققان آمريکايي موفق به ساخت نانوموتوري شدند که با کمک ميدان الکتريکي درون محلول مي‌چرخد. دانشمندان آزمايشگاه برکلي يک روبات بلورساز ساخته‌اند که مي‌تواند نانوبلورهايي با دقت شگفت‌انگيز توليد نمايد. اين ربات منحصر به فرد که WANDA نام دارد، نانوبلورهاي کلوئيدي با ويژگي‌هاي سفارشي براي قطعات الکترونيکي، برچسب‌زني زيستي و ابزارهاي لومينسانس تهيه مي‌کند. از آنجايي که اين ربات با استفاده از نرم‌افزار کنترل مي‌شود، کاربران مبتدي مي‌توانند از WANDA براي انجام کارهاي پيچيده‌اي که به طور معمول نياز به تجربه بالايي در زمينه شيمي دارد، بهره ببرند.
اين ربات با خودکار نمودن سنتز اين نانوبلورها، از مشکلاتي که در صورت استفاده از روش‌هاي معمول بروز مي‌کنند، جلوگيري مي‌کند. توليد نانوبلورها با استفاده از روش‌هاي معمول بسيار طاقت‌فرسا بوده و تکرار‌پذيري توليد آنها از يک آزمايشگاه به آزمايشگاه ديگر پايين است. به علاوه، قدرت سنتزي WANDA اين امکان را براي دانشمندان فراهم مي‌کند که براي يک کاربرد خاص مواد مختلف را بررسي کرده و بهترين ماده را انتخاب کنند.

• رشد اجزاي پيل خورشيدي در مزارع تنباکو

در طول ميليون‌ها سال گياهان سامانه‌هاي بسيار موثري براي جمع‌آوري نور خورشيد توسعه داده‌اند. حال دانشمندان در تلاشند تا از سامانه‌هاي بسيار دقيقي که در گياه تنباکو وجود دارد، به‌عنوان واحدهاي ساختماني پيل‌هاي خورشيدي بهره ببرند. مطالعه‌ محققان دانشگاه کاليفرنيا، نشان مي‌دهد که چگونه مي‌توان گياه تنباکو را به‌‌نحوي برنامه‌ريزي کرد که بتوان از مزاياي آن در جذب موثر نور خورشيد بهره برد. به جاي اينکه محققان تک‌تک سلول‌هاي يک گياه تنباکو را برنامه‌ريزي مجدد نمايند، ويروسي به نام ويروس موزائيک تنباکو را به نحوي به‌صورت ژنتيکي مهندسي نمودند که اين کار را براي آنها انجام دهد. آنها ويروس تغييريافته را روي يک مزرعه تنباکو پاشيدند و اين ويروس موجب شد گياهان تنباکو مقادير زيادي کروموفور مصنوعي توليد نمايند. اين کروموفورها فوتون‌هاي نور خورشيد را به الکترون تبديل مي‌کنند.
با اين حال براي اينکه اين کروموفورها کار کنند، بايد دقيقاً دو يا سه نانومتر از هم فاصله داشته باشند. اگر اين فاصله کم يا زياد باشد، جريان الکتريکي متوقف شده يا برداشت الکترون‌ها دشوار خواهد بود.

 

[parisa]

در اين شماره مي‌خوانيد: اثبات قابليت‌هاي نقره براي فناوري نانو، از لاک خرچنگ تا پيل سوختي، ميکروسکوپي جديد براي کشيدن زنجيره‌اي از اتم‌ها، درمان آکنه با روغن نارگيل و نانوبمب‌ها، شناسايي ماده سمي خطرناک در شير با نانوذرات، توليد ديودهاي نورافشان سفيد، استفاده از نانوذرات نقره در توسعه باتري‌هاي جديد و آموزش باکتري‌ها براي ساخت نانوهرم

• اثبات قابليت‌هاي نقره براي فناوري نانو

پژوهشگران موفق شدند نانوذرات نقره را درون ساختارهاي خودآرايي‌شده‌ي دي‌ان‌اي قرار دهند. از اين ساختارها مي‌توان در ساخت حسگرها دقيق استفاده کرد.
خاصيت خودآرايي مولکول‌هاي دي‌ان‌اي باعث شده بتوان با آنها اشکال پيچيده‌ي نانومقياس مختلفي را ايجاد کرد. چنين ساختارهايي مي‌تواند منجر به ارائه‌ي نسل جديدي از ادوات ميکروالکترونيک، نيمه‌هادي‌ها و حسگرهاي شيميايي و زيست‌شناختي گردد. محققان مؤسسه‌ي بيوديزاين موفق شدند نانوذرات نقره را با دقت بسيار بالايي درون داربست‌هاي دي‌ان‌اي‌ خودآرايي داده‌شده قرار دهند. آنها براي انجام اين کار از تک‌رشته‌ي بلند دي‌ان‌اي استفاده کردند که به شکل ساختارهاي مثلثي درآمده بودند. اساس کار اين گروه قرار دادن يک، دو يا سه نانوذره‌ي نقره در بخش از پيش تعيين‌شده‌ي موجود ميان اين ساختار است.
از جمله کاربردهاي اين ساختارهاي جديد مي‌توان به استفاده از آنها در حسگرهاي دقيق براي کار مقياس مولکولي اشاره کرد. امکان شناسايي تک‌مولکول يکي از مسائل بسيار جذاب براي شيمي‌دان‌ها، زيست‌شناس‌ها و داروسازان است.

• از لاک خرچنگ تا پيل سوختي

محققان چيني مي‌گويند که براي ساخت الکترودهاي کربني نانوساختار با عملکرد بالا براي تبديل و ذخيره انرژي، مي‌توان از لاک خرچنگ‌ها (پوسته محافظ آنها) به‌عنوان قالب استفاده کرد.
يک گروه تحقيقاتي از دانشگاه فودان به رهبري يانگ- يو زيا، شرح داده است که لاک خرچنگ در سطح ميکروسکوپي يک ساختار متخلخلِ کاملاً همراستا دارد. آنها با بهره‌گيري از اين ساختار بي‌نظير و ترکيب اين قالب سخت لاک خرچنگ با يک روش قالب‌گيري نرم شناخته‌شده، آرايه‌هاي نانوالياف کربني متخلخلي ساخته‌اند. زيا توضيح مي‌دهد که قالب‌هاي زيستي در مقايسه با قالب‌هاي مصنوعي عموماً فراوان، تجديد‌پذير، ارزان و زيست‌سازگار هستند.
زيا مي‌گويد: اين ساختار متخلخل براي ذخيره بار مناسب است و مي‌تواند به‌عنوان يک ماده‌ي الکترودي در ابرخازن‌ها براي جذب و دفع يون‌ها و در پيل‌هاي سوختي براي بارگذاري کاتاليست پلاتين/ پالاديوم استفاده شود.

• ميکروسکوپي جديد براي کشيدن زنجيره‌اي از اتم‌ها

محققان مؤسسه‌ي ملي استاندارد و فناوري با الهام از ميکروسکوپ روبشي تونلي دستگاهي را ساخته‌اند که مي‌توان با آن زنجيره‌اي از اتم‌ها را کشيد. با اين دستگاه مي‌توان در فضايي به کوچکي 5 پيکومتر مانور داد.
در اين دستگاه از يک سيم بسيار نازک از جنس طلا به‌عنوان نوک استفاده شده‌است که آن را به سطح ورقه‌اي از طلا نزديک مي‌کنند، اين فاصله کم‌کم کاهش مي‌يابد تا جايي که پيوندي ميان نوک و سطح برقرار مي‌گردد. در اين حالت نوک مي‌تواند زنجيره‌اي از تک‌اتم‌ها را کشيده، از سطح جدا کند. مزيت اين روش آن است که مي‌توان کنترل زيادي روي فرايند داشت؛ به‌طوري که مي‌توان گفت در چه زماني دو اتم آخر از يکديگر جدا مي‌شوند؛ بنابراين با اين روش مي‌توان استحکام و هدايت الکتريکي يک زنجيره‌ي اتمي را محاسبه کرد.
به اين دستگاه مي‌توان حسگر نيروي اتمي بسيار دقيق اضافه کرد و با آن نيروي ميان دو اتم را به دست آورد.

• درمان آکنه با روغن نارگيل و نانوبمب‌ها

طبق نظر پژوهشگراني از دانشگاه سان ديگو اسيد لوريک که يک محصول طبيعي قابل يافت در روغن نارگيل و شير انسان است مي‌تواند به‌عنوان روش تازه‌اي در درمان آکنه (جوش جواني) مورد استفاده واقع گردد. اين پژوهشگران يک "سيستم دارورساني هوشمند" طراحي کرده‌اند که قادر است بمب‌هاي نانومقياس پرشده با اسيد لوريک را مستقيماً به باکتري‌هاي پوستي، که موجب آکنه معمولي مي‌شوند، هدايت کند.
اين سيستم دارورساني هوشمند جديد شامل نانوذرات طلاست که به سطح نانوبمب‌هاي حاوي اسيد لوريک چسبيده‌اند.
همينکه اين نانوبمب‌ها به غشاء باکتري مي‌رسند، محيط اسيدي باعث مي‌شود که نانوذرات طلا آزاد گردند. اين امر باعث آزادسازي محموله ليپوزوم‌هاي حاوي اسيد لوريک و جوش خوردن آنها به غشاء باکتري‌ها مي‌شود و باعث مرگ باکتري‌هاي آکنه مي‌گردد.

• شناسايي ماده سمي خطرناک در شير با نانوذرات

نا لي و همکارانش در دانشگاه ميامي براي شناسايي ملامين - يک ماده سمي خطرناک- در شير، يک روش آسان، اقتصادي و سريع توسعه داده‌اند. آنها با به‌کارگيري نانوذرات طلا و بررسي تغيير رنگ و يک تست ترسيب، ملامين را با دقت بالا شناسايي مي‌کنند. کل مدت زمان فرايند شناسايي کمتر از 15 دقيقه است.
نالي مي‌گويد: روش‌هاي کنوني شناسايي ملامين در شير زمان‌بر و پرهزينه مي‌باشند. کار ما منجر به برداشتن يک قدم مهم به سوي شناسايي سريع ملامين که يک خواسته عمومي است، مي‌شود.
برهم‌کنش بين نانوذرات طلا و ملامين سبب يک تغييير رنگ شديد مي‌شود. اين تغيير رنگ نشاندهنده حضور ملامين است. موقعي که ملامين حضور داشته باشد، رنگ محلول در عرض چند ثانيه از قرمز به آبي تغيير مي‌کند.

• توليد ديودهاي نورافشان سفيد

ديودهاي نورافشان که از نيمه‌رساناها براي توليد نور مصنوعي بهره مي‌برند، مي‌توانند مصرف برق را کم کرده و نشر گازهاي گلخانه‌اي را کاهش دهند. با اين حال توسعه اين فناوري به نحوي که کاربرد آن فراتر از چراغ‌هاي ترافيک و نشانگرهاي ليزري بوده و در روشن کردن دفاتر کار و منازل به کار رود، نيازمند موادي است که بتوانند نور سفيد ارزان و کارا توليد کنند.
ديودهاي نورافشان آلي ( OLEDها) که مبتني بر مواد نيمه‌رساناي آلي و يا پليمري هستند، کانديداهاي بسيار نويدبخشي براي کاربردهاي روشنايي عمومي هستند، زيرا مي‌توانند با استفاده از روش‌هاي ارزان فراوري، سطوح نمايشگرها و صفحات بزرگ را بپوشانند.
محققان ريخته‌گري مولکولي که يکي از مراکز نانوعلم وزارت انرژي آمريکا واقع در آزمايشگاه برکلي در دانشگاه کاليفرنياي برکلي است، با استفاده از مولکول‌هاي ميمهان مبتني بر ايريديوم، يک OLED فيلم نازک ساخته‌اند که رنگ‌هاي مختلف نور مرئي را از خود نشر مي‌کند. آنها از نانوذرات پليمري به‌عنوان ميزبان «جوهرهاي» نشرکننده نور بهره برده‌اند.
بيش از 40 درصد از گازهاي گلخانه‌اي منتشر شده در آمريکا در اثر مصارف ساختمان‌هاست، بنابراين حتي اگر بتوانيم نسبت پاييني از روشنايي معمول را با روشنايي OLEDها جايگزين نماييم، کاهش بسيار زيادي در مصرف برق خواهيم داشت.

• استفاده از نانوذرات نقره در توسعه باتري‌هاي جديد

تحقيق جديدي که در دانشگاه بوفالو انجام شده است نشان مي‌دهد نانوذرات نقره مي‌توانند ضربان قلب را تقويت کنند. اين نانوذرات جزء دسته جديدي از مواد هستند که در آزمايشگاه دکتر استر تاکوچي توليد مي‌شوند. دکتر تاکوچي استاد منابع پيشرفته انرژي است که باتري ليتيوم/نقره اکسيد واناديوم را توسعه داده است. اين باتري يکي از عوامل اصلي بود کهICDها را در اواخر دهه 80 به توليد رساند.ICDها ابزارهايي هستند که زماني که قلب به حالت بي‌نظم مي‌تپد، با ايجاد شوک ريتم آن را به حالت طبيعي درمي‌آورند.
ده سال پس از آن تاريخ، بيشتر اين دستگاه‌ها که سالانه 300000 عدد از آنها در بدن بيماران کاشته مي‌شوند، با استفاده از باتري کار مي‌کنند که توسط تاکوچي و گروهش توسعه يافته است. براي اين کار او بيش از 140 اختراع به ثبت رسانده است که به نظر مي‌رسد بيشترين تعداد اختراع ثبت شده براي يک زن در آمريکا باشد. پائيز گذشته او يکي از چهار نفري بود که مفتخر به دريافت مدال ملي علم و فناوري در آمريکا گرديد.
در حال حاضر باتري‌هاي ICD پنج تا هفت سال دوام مي‌آورند. اما او و همسرش، دکتر کنت تاکوچي و دکتر اِيمي مارشيلوک (استاديار شيمي دانشگاه بوفالو) تلاش دارند با استفاده از کنترل دقيق ساختار مواد دوفلزي در مقياس اتمي، باتري‌هاي بهتري توليد کنند.
نتايج تحقيقات آنها تاکنون نشان مي‌دهد که مي‌توانند رسانايي مواد را نسبت به باتري‌هاي اوليه تا 15000 برابر افزايش دهند؛ اين کار از طريق توليد درجاي نانوذرات نقره صورت مي‌گيرد. راهکار جديد آنها براي طراحي مواد امکان توسعه باتري‌هاي قدرتمندتر و با عمر طولاني‌تر را نسبت به باتري‌هاي قبلي فراهم مي‌آورد.

• آموزش باکتري‌ها براي ساخت نانوهرم

پژوهشگران کانادايي از باکتري‌هاي مغناطيسي براي ساخت نانوهرم استفاده کردند. اين باکتري‌ها با داشتن يک قطب‌نماي دروني دانشمندان را قادر مي‌سازند تا با اعمال ميدان مغناطيسي آنها را تحت کنترل خود درآورند. باکتري‌هاي مغناطيسي با داشتن دم شلاقي‌شکل مي‌توانند نيرويي در حد 4 پيکونيوتن را ايجاد کنند. اين گروه با استفاده از ميدان مغناطيسي تحت کنترل کامپيوتر، باکتري‌هاي مغناطيسي را به‌صورت گروهي به جنبش واداشتند.
در اين پروژه که در دانشگاه پلي‌تکنيک مونترال انجام شد، باکتري‌ها چندين نانوآجر اپوکسي را حمل کرده، آنها را براي ساخت هرم به‌کار گرفتند. ساخت هرم در 15 دقيقه به پايان رسيد. مشابه همين روش براي هدايت دسته‌اي از باکتري‌ها در جريان خون يک موش به‌کار گرفته شد. ساخت يک ساختار به‌وسيله‌ي باکتري‌هاي تحت کنترل، افق تازه‌اي در پزشکي و بيومهندسي ايجاد کرده‌است. هدف نهايي پژوهشگران، ايجاد امکان استفاده از باکتري‌هاي مغناطيسي در بافت‌هاي زنده است، به‌نحوي که بتوان آنها را در جريان خون به‌حرکت درآورد. با اين کار مي‌توان داروها را مستقيماً به قلب تومورها برد و يا در ترميم ارگان‌هاي داخلي از آنها کمک گرفت.

 

[parisa]

در اين شماره مي‌خوانيد: نانومتخلخلي جهت ذخيره‌سازي الکتريسيته، ساخت اتصال زيست‌الکترونيکي با تراشه نانولوله‌اي، ساخت ورقه‌هاي مولکولي، پيشرفت بزرگي در علم نانوروباتيک، اصلاح نانوذرات نقره براي برهم‌کنش با سلول‌هاي زيستي، نانوذرات الماس در تصويربرداري زيستي، نانوربات‌هايي به اندازه يک مولکول منفرد، فيلتر هوا با غشاء‌هاي نانولوله‌اي.

• ماده نانومتخلخلي جهت ذخيره‌سازي الکتريسيته

شرکت نانواستراکچر واقع در انگليس به‌دنبال تجاري‌سازي يک ماده نانومتخلخل جديد است. اين شرکت باور دارد که اين ماده جديد در گستره وسيعي از کاربردهاي ذخيره الکتريسيته استفاده خواهد شد. اين شرکت در قدم اول تلاش خود را روي بهينه‌کردن اين ماده براي استفاده در ابرخازن‌ها متمرکز کرده است. هدف آن توسعه ابرخازن‌هايي است که مي‌توانند سه برابر ظرفيت يک خازن استاندارد، انرژي الکتريسيته ذخيره کنند و سه برابر سريع‌تر از آن اين انرژي را پس بدهند.
اين شرکت باور دارد که ابر خازن‌هايي که شامل اين ماده نانومتخلخل جديد هستند، مي‌توانند در تعداد زيادي از کاربردها از قبيل توان دادن به ماژول‌هاي فلش در گوشي‌هاي تلفن همراه و جمع‌آوري انرژي توليد شده بوسيله سيستم‌هايي نظير سيستم بازيافت انرژي جنبشي، استفاده شوند.
طبق گفته بيل کمپبل، رئيس اجرايي اين شرکت، نکته کليدي در مورد اين ماده، تخلخل بسيار بالاي آن است که منجر به قابليت‌هاي بسيار بالاي ذخيره انرژي مي‌شود و چگالي توان را افزايش مي‌دهد. همچنين هرچه چگالي توان بالاتر باشد، فرآيند شارژ/ تخليه سريع‌تر انجام خواهد شد. داشتن اين توانايي‌ها بدين معني است که ابرخازن‌هاي ساخته‌شده از اين مواد، سريعاً و به طور مؤثري بارهاي الکتريکي را خواهند پذيرفت.

• ساخت اتصال زيست‌الکترونيکي با تراشه نانولوله‌اي

با جفت کردن يک پروتئين با نانولوله کربني يک رابط زيستي- به - الکترونيک ايجاد شده است که قبلاً امکانپذير نبود و مخترعان اين اتصال اميدوارند که از آن در اندام‌هاي مصنوعي کنترل شونده با مغز استفاده نمايند. گروهي از دانشمندان از دانشگاه کاليفرنيا با پوشاندن نانولوله با يک غشاء ليپيدي دولايه‌اي که شامل پروتئين‌هاي انتقال‌دهنده‌ي يون است، توانستند اين رابط را توليد کنند.
الکساندر نوي از دانشگاه کاليفرنيا که مدير اين پروژه است مي‌گويد: "هدف نهايي ما استفاده از اين نوع سيستم براي ساخت اتصالات سيناپسي سنتزي جهت انتقال مستقيم سيگنال به ماهيچه‌ها و بافت‌ها است. "
در حاليکه نانولوله‌هاي کربني داراي اندازه مناسبي براي اجتماع با مولکول‌هاي زيستي هستند ولي معمولاً دشمن بزرگي براي آنها هستند. بنابراين، پروتئين‌هاي فعالي مانند "ماشين بيولوژيکي" ATPase سديم/پتاسيم که در ترانزيستور اين محققان مجتمع شده‌اند، تاكنون جهت کنترل افزاره‌هاي نانوالکترونيکي مورد استفاده قرار نگرفته‌اند. نوي توضيح مي‌دهد: "اگر شما سعي کنيد که پروتئين‌ها را به سمت نانولوله جذب کنيد آنها معمولاً ماهيت خود را تغيير خواهند داد. ما با پوشاندن نانولوله با يک غشاء ليپيدي دولايه‌اي بر اين مشکل فائق آمديم. "

• ساخت ورقه‌هاي مولکولي

محققان آزمايشگاه برکلي موفق به ساخت بلورهاي دوبعدي پليمري شده‌اند که در آب خودآرايي مي‌دهد. اين ورقه‌هاي خودآرا از پپتيدهايي به وجود آمده‌اند که مي‌توانند همانند پروتئين‌هاي تا خورده، شکل بگيرند.
نانوساختارهاي دوبعدي کاغذي‌شکل از جمله موادي هستند که در سيستم‌‌هاي زيستي نظير غشا‌هاي سلولي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از طرفي خواص منحصربه‌فرد اين مواد موجب شده تا همانند گرافن مورد توجه دانشمندان قرار گيرد. محققان آزمايشگاه برکلي، نوعي نانوورقه‌هاي دوبعدي ساخته‌اند که هر ورقه از آن ضخامتي به اندازه ي 2 مولکول دارد؛ در حالي که مساحت آن به چند ميکرومتر مربع مي‌رسد؛ همانند يک ورقه‌ي مولکولي که مي‌توان آن را با چشم غير مسلح هم ديد. برخلاف ديگر پليمرها، واحدهاي سازنده‌ي اين ساختارها داراي قابليت تفسير شدن هستند که اين مسئله موجب مي‌شود که بتوان ويژگي‌هاي اين ساختار را بر حسب نياز و دقت بالا تغيير داد؛ براي مثال اين نانوورقه‌ها را مي‌توان براي کنترل جريان مولکولي يا بستري براي شناسايي مواد شيميايي و زيستي به‌کار گرفت.
يافته‌هاي محققان در اين پروژه، پلي است ميان پليمرهاي طبيعي و نمونه‌هاي سنتزي آنها، که به‌عنوان مشکلي اساسي در علم نانو محسوب مي‌شود. يکي از محققان اين پروژه مي‌گويد: «ما اکنون قادريم تا اطلاعات توالي بنيادين را از پروتئين‌ها به پليمرهاي غير طبيعي ترجمه کنيم که نتيجه‌ي آن تعداد بسيار نانومواد سنتزي با قابليت تعيين ساختار دلخواه اتمي است.»
با ايجاد توانمندي ساخت اين پليمرها که توليد آنها از طبيعت الهام گرفته شده‌است، مي‌توان از آنها در ساخت غشاهاي بسيار بزرگ استفاده کرد. اين مواد جديد مصداق بارزي از تقليد از طبيعت است که مي‌تواند منجر به توليد محصولات متعددي گردد..

• پيشرفت بزرگي در علم نانوروباتيک

پيشرفت جديدي در نانومکانيک اتفاق افتاده است. دانشمنداني از دانشگاه بن براي اولين بار موفق به ساخت يک مولکول بهم‌پيوسته‌اي از رشته‌هاي دوگانه "DNA" به نام روتاكسان شدند که داراي قسمت‌هاي قابل حرکت است. اين اختراع مي‌تواند امکانات جالبي براي نانوروباتيک و زيست‌شنايي سنتزي ايجاد کند. روتاکسان از زبان يوناني گرفته شده و به معناي "محور چرخ" است، زيرا اين مولکول از يک محور و يک حلقه يا تسمه درست شده‌است که دور آن پيچيده شده‌است. براي جلوگيري از خروج محور از داخل حلقه، "متوقف‌کننده‌هاي" حجيمي در دوطرف محور قرار دارند. اين قسمت‌ها نيز از دو حلقه تودرتو درست شده‌اند. ساختار کلي آن شبيه يک دمبل است که حلقه‌اي حول دسته آن انداخته شده است. تمام روتاکسان‌هاي "DNA" قبلي از نظر اندازه بسيار کوچک هستند و بنابراين محدوده حرکات مکانيکي آنها در نانومقياس بسيار كوچك است. بعلاوه اين جايگزين جديد "DNA" مي‌تواند به سادگي با توابع اضافي تجهيز شده و منجر به توسعه سريع سيستم‌هاي مکانيکي پيچيده گردد.
اين زيست‌شيميدان‌ها توانستند يک نوع کاملاً متفاوتي از روتاکسان درست کنند که تشکيل يک واحد مکانيکي پايدار با يک حلقه داخلي قابل حرکت مي‌دهد. کارهاي زيادي مي‌توان با اين چرخ انجام داد. فامولک مي‌گويد: «هدف اوليه ما ساخت سيستم‌هايي است که بتوان با آنها اين حرکت را در مقياس نانو کنترل کرد. اين نانوموتورها مي‌توانند با ساير سيستم‌هاي زيست شناختي مانند پروتئين ادغام كردند».

• اصلاح سطح نانوذرات نقره براي برهم‌کنش با سلول‌هاي زيستي

محققان ترکيه‌اي با استفاده از ليگندهاي زيستي موفق شدند از سميت نانوذرات نقره بکاهند و از آنها به‌منظور هدف‌گيري سلول‌هاي سرطاني استفاده کنند.
يک گروه تحقيقاتي در دانشگاه يديتپ استانبول ثابت کرد که مي‌توان با عامل‌دار کردن نانوذرات نقره از آن در هدف‌گيري سلول‌ها استفاده کرد؛ به‌طوري که سميت اين نانوذرات نيز به شکل چشمگيري کاهش يابد. آنها همچنين نشان دادند که با استفاده از نانوذرات نقره‌ي اصلاح‌شده با لاکتوز مي‌توان به‌صورت انتخابي سلول‌هاي يوکاريوت‌ها را مورد هدف قرار داد و با اين کار مي‌توان روش‌هاي درماني يا تصويربرداري مبتني بر اين نانوذرات را بنياد نهاد. نانوذرات نقره داراي خواص پلازمونيک هستند و مي‌توانند نور را جذب کرده و يا آن را پراش دهند. از نور پراش‌يافته مي‌توان در تصويربرداري و از نور جذب‌شده در کشتن سلول‌هاي سرطاني بهره جست.

• استفاده از نانوذرات الماس در تصويربرداري زيستي

محققان استراليايي براي اولين بار موفق به مشاهده‌ي يک پرتو چشمک‌زن شدند که از يک نانوذره‌ي الماس محصورشده منتشر مي‌گردد. اين يافته سرنخ خوبي براي درک چگونگي تغيير نور در اثر تغيير اندازه‌ي بلور است.
در الماس‌هاي دانه‌درشت، انتشار نور يا فلورسانس بسيار پايدار است؛ اما وقتي اتم‌ها در نانوذرات الماس به دام مي‌افتند، رفتارشان متفاوت خواهد بود. اين گروه تحقيقاتي مشاهده کرد که رفتار غير منظم فلورسانس در نانوذرات الماس با کپسوله کردن آنها در يک غلاف پليمري کاملاً تغيير مي‌کند.
تابش نانوذرات الماس در تصويربرداري زيستي قابل استفاده است؛ به‌طور کلي پروتئين‌ها قابل مشاهده نيستند و از اين رو با اتصال آنها به ماده‌اي منور مانند نانوالماس مي‌توان ديد که اين پروتئين‌ها به کجا مي‌روند و چه زمان شروع به حرکت مي‌کنند.
هم‌اکنون از مواد فلورسانس براي اين کار استفاده مي‌شود که به‌دليل سمي بودن و يا خاموش شدن گاه و بي‌گاه، مشکل ايجاد مي‌کند؛ اين در حالي است که نانوذرات الماس بسيار پايدار بوده، سميت کمتري دارند و به‌دليل ابعاد کوچکشان تداخلي در فرايندهاي زيستي نخواهند داشت. بنابراين با استفاده از اين مواد مي‌توان گام بزرگي به‌سوي تصويربرداري زيستي برداشت.

• ساخت نانوربات‌هايي به اندازه يک مولکول منفرد

محققاني از دانشگاه‌هاي کلمبيا، آريزونا و ميشيگان و موسسه فناوري کاليفرنيا، ربات‌هايي به اندازه‌ي يک مولکول منفرد ساخته و برنامه‌ريزي کرده‌اند که مي‌توانند به‌طور مستقل در عرض يک شيار نانومقياس حرکت کنند. اين يک پيشرفت مهم در ميدان‌هاي در حال رشد ربات‌ها و کامپيوترهاي مولکولي است و مي‌تواند روزي منجر به ربات‌هاي مولکولي شود که مي‌توانند سلول‌هاي منفرد را تعمير کرده يا محصولات فناوري نانو را آرايش دهند.
ربات‌هاي مولکولي کنوني که معروف به راه رونده "DNA" هستند متشکل از رشته‌هاي "DNA" برنامه‌ريزي شده، با پاهايي هستند که آنها را قادر مي‌سازد که پياده‌روي کنند. اکنون اين محققان نشان داده‌اند که اين نانوعنکبوت‌هاي رباتيکي مولکولي مي‌توانند در حقيقت بطور خودگردان در سرتاسر يک محيط دوبعدي که به‌طور ويژه ساخته شده است، حرکت کنند. اين نانوعنکبوت‌ها طبق روش‌هاي روباتيک اوليه عمل مي‌کنند و اين بدان معني است که آنها قادرند که حرکت را شروع کرده، پياده‌روي کنند، اندکي بچرخند و در نهايت توقف کنند.
بعلاوه اين نانوربات‌هاي مولکولي که قطري برابر 4 نانومتر دارند، به آهستگي حرکت مي‌کنند و در مدت زماني بين 30 دقيقه تا يک ساعت، مسافتي برابر 100 نانومتر را در تقريباً صد مرحله طي مي‌کنند. اين اصلاح مهمي روي راه‌رونده‌هاي "DNA" قبلي است که قادر بودند فقط حدود سه مرحله را طي کنند.

• ساخت فيلتر هوا و کاتاليست بهتر با غشاء‌هاي نانولوله‌اي

محققان دانشگاه رايس و همکاران‌شان در فنلاند راهي براي ساخت غشاء‌هاي نانولوله کربني، توسعه داده‌اند. اين غشاءها مي‌توانند به‌عنوان فيلتر‌هاي هواي فوق‌العاده ريز و به‌عنوان چارچوب ‌هايي براي کاتاليست‌هايي که واکنش‌هاي شيميايي را تسريع مي‌کنند، کاربردهاي گسترده‌اي داشته باشند. اين نتايج نشان مي‌دهند که چگونه چنين فيلتر‌هايي مي‌توانند 99 درصد ذراتي با قطرهاي کمتر از يک ميکرومتر، را از هوا حذف کنند. هنگامي که اين نانولوله‌ها با مواد شيميايي کاتاليستي عامل‌دار مي‌شوند، ذرات از يک طرف اين فيلتر با يک شکل وارد مي‌شوند و از طرف ديگر با شکلي ديگر خارج مي‌شوند (در هنگام عبور از آنها تبديل مي‌شوند.). اين فرآيند مشابه با فرآيندي است که بوسيله مبدل‌هاي کاتاليستي در ماشين‌ها اتفاق مي‌افتد و در آن مونواکسيدکربن، هيدروکربن‌ها و ناکس تبديل به مخلوط غيرسمي از دي‌اکسيد کربن، نيتروژن و آب مي‌شوند.
واجتاي گفت: حتي موقعي که اين حفره‌ها خيلي از خود اين ذرات بزرگ‌تر هستند، اين افزاره‌ مي‌تواند يک فيلتر خيلي مؤثر باشد. ايده اساسي اين است که شما اين جنگل نانولوله کربني را داريد، گاز از سرتاسر آن عبور مي‌کند و بدليل فاصله خيلي کم بين اين لوله‌ها، اتم‌هاي گاز قبل از رسيدن به طرف ديگر، به ديواره‌ها برخورد مي‌کنند و طي اين برخوردها مي‌توانند تبديل شوند.

 

[parisa]

کاربرد نانوسيم‌ها در جراحي قلب و عصب، افزايش توان باتري‌ها با نانولوله‌ها، توسعه يک حسگر تنفسي براي تشخيص ديابت، فعاليت فوتوکاتاليستي نانوسيم‌هاي مزين به نانوذرات، کاهش نياز به عصب‌کشي با استفاده از نانوفيلم‌ها، دارورساني هدفمند با کمک نانوذرات مغناطيسي، باکي‌کاغذ، مقاومت پلاستيک‌ها در برابر آتش را بهبود مي‌دهد و توليد سطوح مشابه کف پاي مامولک، عناوین تازه‌ترین اخباری است که در این شماره می‌خوانیم.

• کاربرد نانوسيم‌ها در جراحي قلب و عصب
  محققان در ايالات متحده، موفق به ساخت رشته‌هاي ماکاراني‌مانندي حاوي سلول‌هاي زنده شده‌‌اند که به آنها سيم‌هاي سلولي مي‌گويند. اين کار خود گامي جلو در درمان است و با استفاده از نتايج اين تحقيق مي‌توان بافت قلب و نخاع را ترميم و يا حتي عضلات مصنوعي طراحي کرد.این نانوسیم‌ها قابليت پيوند به بافت‌هاي قلبي يا عصبي را در راستاهاي سلولي دارند.

• نانولوله‌ها توان باتري‌ها را افزايش مي‌دهند
  طبق گفته محققان مؤسسه فناوري ماساچوست (MIT)، نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند براي باتري‌هاي يون ليتيوم الکترودهاي ايده‌آلي باشند و توا‌ن‌شان را در مقايسه با افزاره‌هاي مرسوم تا 10 برابر افزايش دهند. اين پژوهشگران مي‌گويند که استفاده از نانولوله‌ به آنها اين توانايي را خواهد داد که براي کاربردهاي قابل حملي نظير تلفن‌هاي همراه فوق‌سبک و الکترونيک قابل‌پوشيدن، باتري‌ها را کوچک‌سازي کنند.
• توسعه يک حسگر تنفسي براي تشخيص ديابت

گروهي از محققان سوئیسی حسگري ساخته‌اند که مي‌تواند ديابت نوع يک را در افراد تشخيص دهد. آنها اين حسگر را با موفقيت آزمايش کرده‌اند. همچنين پزشکان اتاق اورژانس مي‌توانند از اين حسگر براي تشخيص وجود کتواسيدوسيس ديابتي استفاده کنند. کتواسيدوسيس يک عارضه بالقوه خطرناک است که زماني که بيمار ديابتي به اندازه کافي انسولين دريافت نکرده باشد، اتفاق مي‌افتد. شايد زماني بيماران ديابتي خودشان بتوانند در منزل از اين فناوري براي تشخيص نياز به انسولين بيشتر بهره ببرند.
آنها این حسگر را با رسوب‌دهي مستقيم يک لايه نازک از مخلوطي از نانوذرات سراميکي نيمه‌رسانا ميان گروهي از الکترودهاي طلا، ساخته‌اند.

• فعاليت فوتوکاتاليستي نانوسيم‌هاي مزين به نانوذرات

دانشمندان آزمايشگاه ملي آرگون وزارت انرژي آمريکا، با استفاده از نانوسيم‌هاي کلريد نقره‌ي مزين‌شده به نانوذرات طلا، فوتوکاتاليست نور مرئي ساخته‌اند که می‌تواند مولکول‌هاي آلي در آب آلوده را تجزيه کند.
خواص فوتوکاتاليستي کلريد نقره مرسوم به طول موج‌هاي نورآبي و مافوق بنفش محدود مي‌شوند، اما با اضافه کردن نانوذرات طلا، خاصيت فوتوکاتاليستي آنها در نور مرئي نيز فعال مي‌شود. نور مرئي الکترون‌ها در نانوذرات طلا را تحريک مي‌کند و واکنش‌هايي شروع مي‌کند که جداسازي بار روي اين نانوسيم‌هاي کلريد نقره را به حداکثر مي‌رساند. آزمايشات انجام شده به‌وسيلة اين گروه تحقيقاتي نشان مي‌دهند که اين نانوسيم‌هاي مزين به طلا مي‌توانند مولکول‌هاي آلي از قبيل متيلن را تجزيه کنند.

• کاهش نياز به عصب‌کشي با استفاده از نانوفيلم‌ها

اخيراً محققان توانسته‌اند به يکي از بزرگ‌ترين تحولات درماني در حوزه دندانپزشکي دست يابند. آنها توانسته‌اند با درمان کانال ريشه دندان، به‌جاي آنکه عمل عصب‌‌کشي را انجام داده و يک دندان مرده درون دهان باقي بگذارند، دندان بيمار را درمان کرده و آن را به زندگي بازگردانند. اين پژوهشگران در مقاله‌اي که در ACS Nano منتشر کرده‌اند، اولين فيلم دنداني نانومقياس را که نويدهاي اوليه‌اي در رسيدن به اين هدف قديمي از خود نشان مي‌دهد، توصيف کرده‌اند.
اين دانشمندان توانسته‌اند يک فيلم نانومقياس چندلايه به ضخامت تنها يک پنجاه هزارم موي انسان توليد نمايند که حاوي ماده‌اي است که مي‌تواند به توليد مجدد بافت نرم دندان کمک کند.

• دارورساني هدفمند با کمک نانوذرات مغناطيسي

يک سيستم جديد براي تحويل کنترل‌شده‌ي داروها به‌وسيله گروهي از دانشگاه رود ايسلند توسعه داده شده است. در اين سيستم از نانوذرات مغناطيسي درج‌شده در يک ليپوزوم استفاده مي‌شود. مي‌توان اين ليپوزوم را به‌وسيله يک ميدان مغناطيسي غيرهجومي کنترل کرد.
طبق گفته اين محققان، ليپوزوم‌ها ساختارهاي کروي نانومقياس ريزي هستند که مي‌توانند مولکول‌هاي دارويي مختلف را براي تحويل‌دهي آنها به مکان‌هاي هدف‌گيري‌شده‌اي در بدن، در خود به‌دام اندازند. اين محققان نانوذرات اکسيد آهن ابرپارامغناطيس را در پوسته‌هاي اين ليپوزوم‌ها درج کردند. هنگامي که اين نانوساختارها در يک ميدان مغناطيسي جريان متناوب عمل‌کننده در فرکانس‌هاي راديويي قرار داده ‌شوند، اين نانوذرات مغناطيسي گرم‌شده و منجر به باز شدن پوسته‌هاي اين ليپوزوم‌ها و رهاشدن داروها مي‌شوند.

• باکي‌کاغذ، مقاومت پلاستيک‌ها در برابر آتش را بهبود مي‌دهد

دانشمندان در دانشگاه ايالتي فلوريدا نشان داده‌اند که استفاده از باکي‌کاغذ، در مقايسه با مخلوط‌کردن مستقيم نانولوله‌هاي کربني در ماتريس کامپوزيتي، خاصيت مقاومت کامپوزيت پلميري در برابر آتش را به‌طور موثري بهبود مي‌دهد.
کامپوزيت‌هايي که اين باکي‌کاغذها نانولوله‌هاي چندجداره و تک‌جداره‌ي مخلوط‌شده، روي سطح‌شان يکپارچه شده است، در مقايسه با کامپوزيت‌هاي پلي آميد- الياف کربن خالص، داراي زمان جرقه زدن طولاني‌تر، دبي پخش گرماي کوچکتر، پخش کلي گرماي کمتر، اتلاف جرم و دود کمتري هستند.

• توليد سطوح مشابه کف پاي مامولک

گروهي از محققان آمريکايي و کره‌اي سطوحي را ساخته‌اند که ويژگي چسبندگي آنها مشابه چسبندگي کف پاي مارمولک است.
اين فناوري ابتکاري مي‌تواند منجر به توسعه چسب‌هاي هوشمندي شود که خود را با شرايط محيطي همچون مواجهه با سطوح انحنادار يا لبه‌هاي تيز سازگار مي‌کنند.