مرکز انجمنهای تخصصی

 استفاده از فناوري‌نانو در حفظ مواد غذايي 
   
  
   

دانشمندان مرکز تحقيقات کشاورزي(ARS) و همکاران دانشگاهي آنان موفق به ساخت نوعي حسگر زيستي در مقياس ميکروسکوپي شده‌اند که مشاهده‌ي باکتري سالمونلا را در تست‌هاي آزمايشگاهي با استفاده از رنگ‌هاي فلورسانس آسان‌تر مي‌نمايد.اين حسگر با ساير پاتوژن‌هاي غذايي نيز به‌خوبي سازگار است.

اين حسگر که در ابعاد ميليارديم متراست، بخشي از فناوري‌نانو محسوب مي‌شود.

نمونه‌هايي از حسگرهاي زيستي در طبيعت وجود دارد. توسط آنها حشرات مقادير بسيار کمي از فرومون‌هاي جنسي را در محيط تشخيص داده و آنها را به‌عنوان نشانه‌اي براي يافتن جفت استفاده مي‌کنند.

همچنين ماهي‌ها براي تشخيص لرزش‌هاي خفيف موجود در آب دريا از حسگرهاي زيستي استفاده مي‌کنند. مرکزARS و دانشگاه جورجيا از فناوري‌نانو به‌منظور تکميل اين حسگرهاي زيستي استفاده کرده‌اند.

اين حسگرها بر اساس نظر Park، توانايي بسياري براي حفظ سلامت مواد غذايي دارند. حسگرهايي كه او و همکارانش در دانشگاه ساخته‌اند، شامل ذرات رنگي فلورسانس ارگانيک است که به آنتي‌بادي‌هاي سالمونلا متصل مي‌شوند. اين آنتي‌بادي‌ها مانند قلاب به باکتري سالمونلا مي‌چسبند و مواد رنگي فلورسانس مثل چراغ از خود نور مي‌دهند و در نتيجه مشاهده‌ي باکتري‌ها آسان‌تر مي‌شود.

خوردن غذاهاي آلوده با سالمونلا موجب بروز تهوع و اسهال شديد و گاهي مرگ مي‌شود.

اين تحقيق براي Park جايزه تحقيقات نانو را در ششمين سمپوزيوم فناوري‌نانو کشور کره به ارمغان آورد.


[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]

 ساخت اولين ترانزيستور اثر زمينه نانوميله‌اي توسط محققان چيني  


  


اخيراً محققان موسسه ميکروالکترونيک CAS در آکادمي علوم چين (IME)، با استفاده از نانوميله‌هاي اکسيد روي، ترانزيستور اثر زمينه‌اي توليد نموده‌اند که اولين نوع از اين ابزارهاي نانو در چين محسوب مي‌شود.
اکسيد روي يک ماده نيمه‌رسانا با شکاف باندي عريض و يک ماده چندکارکردي مهم است. نانوساختارهاي اکسيد روي همانند نانوسيم‌ها، نانوميله‌ها، نانوروبان‌ها، و نانوحلقه‌ها، به دليل ويژگي‌هاي منحصر به فرد اُپتيکي، نيمه‌رسانايي و پيزوالکتريکي، توجه بسيار زيادي را در جهان به خود جلب نموده‌اند. در حال حاضر محققان چيني عمده توجه خود را به تحقيق در زمينه رشد مواد و توسعه ديودها اختصاص داده‌اند.
يک گروه پژوهشي که رهبري آن را پروفسور ژانگ هيانگ بر عهده دارد، يک روش پايين به بالاي منحصربه‌فرد براي طراحي و توسعه ابزارهاي فناوري نانو ابداع نموده‌اند.
اين محققان با استفاده از روش ليتوگرافي نوري تماسي معمولي و با به‌کارگيري نانوميله‌هاي اکسيد روي به عنوان ماده کانال، يک ترانزيستور اثر زمينه نيمه‌رساناي اکسيد فلزي توليد نمودند. آنها اين کار را با ترکيب نمودن اکسيد گيت و گيت فلزي پشتي انجام داده و به نتايج رضايت‌بخشي دست يافتند.
پروفسور ژانگ و همکارانش در نظر دارند اين فناوري را توسعه داده و نانوسيم‌هايي با قطر کوچک‌تر توليد نمايند؛ آنها مي‌خواهند بر مشکلات استفاده از اين روش در کاربردهاي واقعي غلبه نموده و عملکرد اين ابزارها را بهبود بخشند.


[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]

 دستيابي به کاوش موازي به‌وسيله آرايه SET  


  



دانشمندان آلماني يک آرايه نوک‌تيز از ترانزيستورهاي تک‌الکترونه يا SET ساخته‌اند که راه را براي دستيابي به کاوش موازي(parallel probing) بار بر روي يک سطح نمونه، هموار مي‌کند. اين آرايه در يک ميکروسکوپِ پراب روبشي جاي گرفته و اين گروه قصد دارد تا با استفاده از اين مجموعه، به خصوصيت‌سنجي سيستم‌هاي الکتروني دوبعدي در مواد نيمه‌رسانا بپردازد.
جوچن وبر، از مؤسسه ماکس پلانک براي تحقيقات حالت ‌جامد، در اين باره گفت:«ما مي‌خواهيم تا تغيير در خصوصيات الکترونيکي را برحسب تغييرات در موقعيت فضايي، اندازه‌گيري کنيم. يک آرايه از مواد نوک‌تيز به شما امکان مي‌دهد تا در حالي که به‌ صورت همزمان، تغيير در پتانسيلِ چندين نقطه را بازبيني مي‌کنيد، آزمايش‌هاي همبستگي زماني را نيز اجرا کنيد.»
اين ابزار با استفاده از روش‌هاي معمولِ فراورش نيمه‌رسانا مانند ليتوگرافي پرتوالکتروني، حکاکي و تبخير ساخته شده‌است. اين امر به گروه مذکور امکان مي‌دهد تا اجزاي الکترونيکي بيشتري را مستقيماً بر روي تراشه، در نزديک‌ترين نقطه به نوک‌ها قرار دهند و به اين شکل، کارايي پراب را ارتقا دهند.
براي دستيابي به تصويري دقيق از سطح نمونه، بهتر است تا پراب‌ها خصوصيات الکتريکي مشابهي از خود بروز دهند. پس از حکاکي، زيرلايه آرايه با يک پرتو يوني متمرکزشده، صيقل داده مي‌شود تا نوک‌هايي تميز و يکنواخت توليد شوند. اين SETها از طريق چند گام‌ تبخير و اکسيداسيون آلومينيوم، ساخته مي‌شوند. اين گام‌ها در محيطي با شدت خلأ بسيار بالا اجرا مي‌شوند تا فرايند، به‌خوبي قابل‌کنترل باشد.
وبر توضيح داد:«قابليت تکثير، از بيشترين اهميت برخوردار است؛ زيرا اگر اکثر SETها عمل نکنند دليلي وجود ندارد تا اين ابزار را يک آرايه بناميم.»
هم‌اکنون، بازده اين فرايند‌ براي چند صد ابزاري كه تاکنون ساخته شده‌اند، حدود ۶۰ درصد است. مقاومت ترانزيستورهاي کاري تک‌الکترونه در يک آرايه واحد، با ضريبي در حدود دو تغييير مي‌‌کند که تاکنون براي دستيابي به نتايج سودمند، کافي بوده‌است.
نتايج اين تحقيق در نشريه Nanotechnology به چاپ رسيده‌است.

  
[FONT=Gill Sans]   image: an array of six SETs.   
[FONT=Gill Sans]  [External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]  

 نانوسردساز براي ريزتراشه‌ها  

اخيراً محققاني از گروه فيزيکِ UAB و مؤسسه علم مواد بارسلون يا ICMAB-CSIC، در طرح مشترکي، ماده جديدي را بر اساس ابرشبکه‌ها(supernets) ساخته‌اند.
اين ماده از دو لايه تکرارشونده تشکيل شده‌است: يک لايه از سيليکون ساخته شده و لايه ديگر، از نانوبلورهاي(نقاط کوانتومي) ژرمانيومي تشکيل يافته‌است. ماده جديد، داراي خصوصيات ترموالکتريکي ارتقايافته‌اي است و راه را براي ساخت نانوسردسازها براي ابزارهاي نيمه‌رساناي معمولي هموار مي‌کند.
در چند سال گذشته، طراحي و ساخت مدارهاي نانومقياس براي ابزارهاي مجتمع، يکي از بحث‌هاي داغ در علم و فناوري مواد مدرن بوده‌است. کاهش قابل‌توجه در ابعاد اين ابزارها، اغلب با کشف‌هايي در ارتباط با نحوه رفتار آنها در اندازه‌هاي بسيار کوچک همراه بوده‌است.
دانشمندان همزمان با شناخت فيزيک اين مواد در نانومقياس، امکان طراحي مواد جديد را با خصوصيات نوظهور بررسي کرده‌اند. يکي از خصوصياتي که لزوماً بايد در طراحي تراشه‌ها مورد توجه قرار گيرد، رسانايي حرارتي اجزاي موجود در تراشه است. اين ويژگي، براي کنترل گرم ‌شدن مدارهاي کوچک‌مقياس -که هم‌اکنون يکي از محدوديت‌هاي فيزيکي در برابر ارتقاي توان محاسباتي است- داراي اهميت ويژه‌اي است. ادغام حرارت و الکتريسيته با ايجاد اثرات ترموالکتريکي‌ به مدارها اجازه مي‌دهد تا سرد شوند و به اين شکل، توان محاسباتي را ارتقا مي‌دهد.
تاکنون هيچ ماده‌اي خصوصياتي که به بروز مؤثر رفتار ترموالکتريکي بينجامد نداشته‌است. اين امر توجه همگان را براي ارتقاي خصوصيات ترموالکتريکي، به‌سمت مواد نانومقياس معطوف کرده‌است؛ زيرا اين مواد مي‌توانند رسانايي حرارتي بسيار کوچک‌تري داشته و در عين حال، از رسانايي الکتريکي بالايي برخوردار باشند. اين دو ويژگي، براي دستيابي به يک رفتار موثر ترموالکتريکي، مورد نياز است.
در قياس با ساير پيشرفت‌هايي که پيش از اين در اين زمينه انجام شده‌اند؛ اين تحقيق، نقاط کوانتومي را در يک مد ناهم‌بسته، در لايه‌هاي تکرارشونده مذکور قرار مي‌دهد؛ به عبارت ديگر، نقاط موجود در يک لايه، به‌صورت عمودي با نقاط لايه پايين‌تر هم‌راستا نيستند.
براي تحقق اين امر، محققان يک زيرلايه کوچکِ کربني را در بين لايه سيليکوني و نانونقاط ژرمانيومي قرار دادند. اين زيرلايه، اطلاعات نقاط کوانتومي موجود در سطوح پايين‌تر را مخفي مي‌کند. مهم‌ترين پيامدِ ناهمبستگي در بين لايه‌هاي تکرارشونده، کاهش رسانايي حرارتي است، زيرا به اين شکل، انتقال حرارت به‌صورت عمودي از لايه‌هاي چندگانه، مشکل‌تر مي‌شود. محققان نشان دادند که ميزان اين کاهش در قياس با زماني که از ساختارهاي داراي همبستگي عمودي نقاط، استفاده شود بيش از دوبرابر است. به همين دليل، اين مواد جديد داراي خصوصيات ترموالکتريکي ارتقايافته‌اي بوده و با توجه به سازگار بودنشان با فناوري سيليکون، راه را براي سردسازي ابزارهاي نيمه‌رساناي معمولي هموار مي‌سازند، همچنين از ساختارهاي ژرمانيوم‌دار نيز مي‌توان در کاربردهاي دمابالا؛ همانند بازيابي حرارت توليدشده در فرايندهاي احتراق و تبديل آن به انرژي الکتريکي، استفاده كرد.
جنبه ثانويه و مهم اين تحقيق، مطالعه نظري خصوصيات حرارتي اين ماده جديد، به‌وسيله يک مدل ساده بر پايه تصحيحات معادله حرارتِ فوريه است که مي‌تواند رفتار اين ماده را پيش‌بيني کند. از اين رو، به ‌کمک نتايج به ‌دست‌آمده از مطالعات پيشين، محققان توانستند تا شالوده نظري رفتار حرارتي اين ماده نانوساختار را تبيين کنند.

[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]

 فناوري نانوالياف پيشرفته، براي تصفيه‌‌ي هوا و مايعات 

شرکتHollingsworth & Vose Company) H&V) (شركتي پيشرو در امر توليد کاغذهاي مهندسي و سيستم‌هاي بافته‌نشده) محصول جديد خود را با نام NANOWEB® به بازار معرفي کرده‌است.

اين فناوري پيشرفته در نانوالياف، کاربردهاي فراواني براي بهبود خواص سدکنندگي، پالايش مايعات و گازها خواهد داشت. اين فناوري شامل يک ساختار ميکرومتخلخل، بادوام و کنترل فرايندي بي‌نظير است.

نايب‌رئيس شرکت(H&V) گفت:«توزيع قطر و ضخامت لايه‌ به‌منظور دستيابي به بهترين کارايي در مصارف گوناگون فرموله مي‌شود.

محدوده‌ي انداز‌ه‌ي NANOWEB بين 0.3 تا 0.5 ميکرون است و تا يك ميکرون نيز قابل افزايش است. ضخامت لايه‌ي نانوالياف نيز بين 15 تا 30 ميکرون قابل تغيير است. لايه‌ي دوم مي‌تواند از طريق يک پليمر مشابه يا پليمري غير مشابه اعمال گردد. NANOWEB مي‌تواند به‌عنوان روکش بر روي هر زيرآيند بافته‌نشده‌اي؛ مانند شيشه، سلولز، ليف‌هاي سنتزي و يا به‌عنوان لايه‌اي به‌‌تنهايي اعمال گردد. وقتي NANOWEB به‌عنوان يک لايه به‌تنهايي توليد مي‌شود، ضخامتي بين 100 تا 200 ميکرون را خواهد داشت.

موارد کاربردي فناوري NANOWEB واقعاً نامحدود است؛ در ذيل به گوشه اي از آنها اشاره مي‌گردد:

1 - تصفيه‌ي هوا: فناوري NANOWEB مي‌تواند به ميزان قابل توجهي امکان حذف ذرات ريز را از جريان هوا در ف_ * ل*_ ت ر تصفيه‌ي هوا افزايش دهد. از اين فناوري مي‌توان در مصارفي همچون جمع‌آوري‌کننده‌ي گرد و غبار، توربين‌هاي گازي، کابين‌‌هاي محفظه‌ي موتور، درايور ديسک‌‌هاي رايانه، HVAC و ف_ * ل*_ ت ر با کارايي بالا استفاده كرد. چسبندگي قوي لايه‌ي نانوليف، اين فناوري را براي کاربردهاي تمييزکاري ضرباني(pulse-cleaning) ممتاز ساخته‌است.

2 - تصفيه‌ي مايعات: ترکيب سنتزي محمل NANOWEB، باعث بهبود کارايي و افزايش طول عمر در فرايند پالايش سوخت و روغن مي‌گردد. فناوري NANOWEB، بستر انجام ف_ * ل*_ ت ر پيشرفته‌ي مورد نياز براي پيش‌پالايش غشاهاي RO و UF در مايعات در علوم زيستي، غذا و نوشيدني‌ها را فراهم مي‌سازد.

کارشناسان شرکت (H&V)مدعي بيشتر بودن 40 درصد از تخلخل در اين فناوري نسبت به فناوري استاندارد هستند.

3 - خواص سدکنندگي: ساختار ميکرومتخلخل اين فناوري براي افزايش خواص سدکنندگي و عايقي در بسياري از کاربردهاي محافظتي با قابليت بالا شامل عايق‌هاي حرارتي و صوتي، وسايل خواب ضد آلرژي، پارچه‌هاي با قابليت تبادل هوايي ضد آب و نگهداري انرژي، مناسب است.

اين فناوري پيشرفته در نانوالياف، انعطاف بالايي براي هماهنگي با نيازهاي مشتري داشته، داراي طول عمر بالاتر و قابليت فرايندپذيري مواد پيشرفته است.

نايب‌رئيس اين شرکت افزود:«اين فناوري داراي سازگاري شيميايي بالايي بدون هيچ‌گونه استخراج يا نفوذ مواد است که اين امر باعث افزايش کارامدي آن براي مصارف بزرگ و در عين حال کاهش هزينه‌ها و افزايش اندوخته انرژي خواهد شد.

[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]

 ايمن بودن استفاده از نانوذرات در بطري‌هاي پلاستيکي  
 
به گفته گروهي از دانشمندان سازمان ايمني غذاي اروپا (EFSA)، استفاده ويژه از نانوذرات تيتانيوم نيترات (TiN) در مواد مورد استفاده براي ساخت بطري‌هاي نوشيدني‌هاي پلاستيکي، باعث ايجاد مسموميت نمي‌شوند.

پانل EFSA موادي را که با موادغذايي تماس دارند، مانند آنزيم‌ها، اسانس‌ها و فرايند‌ها را در چارچوب ارزيابي ايمني نانومواد خاص بررسي کرده و تلاش مي‌کند نيازهاي کميسيون اروپا را در اين زمينه برآورده کند.

بر اساس اطلاعات به دست آمده از ارزيابي‌هاي مختلف، اين پانل نتيجه‌گيري مي‌کند که استفاده از اين نانوذرات در بطري‌هاي پلاستيکي مساله خاصي ايجاد نمي‌کند و آنها در مواد غذايي منتشر نمي‌شوند.

EFSA خاطرنشان مي‌کند که ارزيابي نانوذرات TiN از طريق رويکرد مورد به مورد انجام مي شود. EFSA به دنبال اين نکته بود که آيا روش‌هاي ارزيابي ريسک موجود براي اين فناوري نوظهور نيز قابل استفاده است. EFSA بر نانوذرات مهندسي شده که به عنوان افزودني به مواد غذايي اضافه مي‌شوند، تمرکز کرد.

سرانجام در اول دسامبر 2008 EFSA نتيجه‌گيري کرد که روش‌هاي ارزيابي ريسک موجود مي‌توانند در اين فرايند استفاده شوند. هرچند که در اين زمينه نيز عدم اطمينان‌هاي زيادي وجود دارد.

[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]  

 بهبود پيل‌هاي خورشيدي با کمک نانوسيم‌ها  
با توجه به اينکه اثرات تغييرات آب‌ و هوا در کره زمين به طور فزاينده‌اي احساس مي‌شود، تعداد زيادي از محققان در جستجوي فناوري‌هاي انرژي جايگزين هستند. يکي از مهمترين اين فناوري‌ها، پيل خورشيدي است که در آن نور خورشيد، براي انجام کار مفيد به طور مستقيم تبديل به جريان الکتريکي مي‌شود. در اين فناوري هيچ‌گونه آلاينده‌اي توليد نمي‌شود. اکنون محققان در تايوان و استراليا توانسته‌اند با کمک نانوسيم‌ها راندمان پيل‌هاي خورشيدي را افزايش دهند.
هنگامي که بيشتر تحقيقات پيل‌خورشيدي روي افزاره‌هاي مبتني بر سيليکون است، طبقه ديگري از پيل‌هاي خورشيدي، بنام پيل‌هاي خورشيدي حساس‌شده با رنگدانه، بعنوان يک جايگزين ارزان‌تر براي پيل‌هاي سيليکوني بويژه براي کاربردهاي کم‌توان‌تر و کوچک‌تر، بسيار نويدبخش است. پيل‌هاي خورشيدي حساس‌شده با رنگدانه، پيل‌هاي اکتروشيميايي هستند که در آنها يک ‌رنگدانه جاذب نور روي دي‌اکسيد‌تيتانيوم قرار داده مي‌شود. اين رنگدانه براي تبديل انرژي از فوتون نور به الکتريسيته استفاده مي‌شود؛ هر چه نوري که به الکتريسيته تبديل مي‌شود، بيشتر باشد؛ راندمان تبديل بيشتر است و بنابراين عملکرد اين پيل‌ها بهتر است.

  
 (چپ) نانوسيم‌هاي ITO روکش‌داده‌شده با يک لاية TiO2 بي‌شکل. (راست) همان نمونه بعد از روکش‌دهي با پنج لايه از TiO2 آناتاس.   
يکي از عوامل مهم در تعيين راندمان تبديل، چگونگي حذف سريع الکترون‌ها از لايه دي‌اکسيد تيتانيوم قبل از اتلاف در فرآيندي به‌نام بازترکيب، است. الکترون‌ها براي خارج‌شدن از دي‌اکسيد تيتانيوم و انجام کار مفيد در يک پيل الکتريکي، بايد به يک الکترود مجاور وارد شود. اين الکترود، يک شيشه رساناي ساخته شده از اکسيد- قلع- اينديوم(ITO) مي‌باشد.
اکنون محققاني از تايوان و استراليا با کمک نانوسيم‌هاي ITO و روش شيمي تر يک فصل‌مشترک سه‌بعدي ايجاد کرده‌اند که سطح فصل‌مشترک بين دي‌اکسيدتيتانيوم و ITO را حداکثر مي‌کند و بنابراين بازترکيب را کاهش و راندمان تبديل را افزايش مي‌‌دهد. فرآيند اين محققان شامل ترسيب الکتروفورتيک پيش‌ران‌هاي اکسيدي داخل يک قالب است که به آنها اين امکان را مي‌دهد تا بتوانند با يک روش کم‌هزينه، از آرايه‌هاي نانوسيم‌هاي ITO يک الکترود بسازند.
اين محققان براي تعيين مشخصات ساختارهاي اين نانو‌سيم‌ها و آرايه‌هايشان از ميکروسکوپ الکتروني استفاده کردند و سپس عملکرد پيل‌هاي خورشيدي ساخته‌شده را اندازه‌گيري کردند. همانطور که اين محققان انتظار داشتند پيل‌هاي خورشيدي ساخته‌شده با اين الکترود سه‌بعدي نانوساختار در مقايسه با پيل‌هاي خورشيدي ساخته‌شده با الکترودهاي مسطح مرسوم، 4/13 درصد افزايش راندمان تبديل داشتند.
اين محققان به دنبال نتايج نويدبخش اين مطالعه اوليه، قصد دارند با اصلاح روش‌هاي توليد و بهينه‌کردن هندسه اين آرايه‌هاي نانوسيمي، عملکرد پيل‌هاي خورشيدي را بيشتر بهبود دهند.
اين محققان نتايج خود را تحت عنوان "الکترود سه بعدي براي پيل‌هاي خورشيدي حساس‌شده با رنگدانه: توليد آرايه‌هاي نانوسيمي اکسيد- قلع- اينديوم(ITO) و آرايه‌هاي نانوسيمي هسته- پوسته ITO/TiO2 با ترسيب الکتروفورتيک" در مجله Nanotechnology منتشر کرده‌اند.

[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]  

 زيست‌نانومواد براي دنيايي سبز
    Isago از آزمايشگاه تحقيقاتي کاغذ، سلولز و خمير کاغذ در گروه علوم مواد زيستي از دانشگاه توکيو، همراه گروه تحقيقاتي خود، از نانواليافي با پايه‌ي سلولزي به‌منظور ساخت ژل‌هاي شفاف و فيلم‌هاي نازک که داراي قابليت جلوگيري از نفوذ اکسيژن هستند بهره برده‌اند. اين نانوالياف، شفافيت نوري بالا، دوام بالا و ضريب انبساط گرمايي پاييني دارند که موجب بلوري شدن سلولز خالص شده‌اند. گزارش اين تحقيق در 4 دسامبر در مجله‌ي biomacromolcules منتشر شده‌است.

اين روش بر اساس اکسيداسيون انتخابي گروه‌هاي هيدروکسيل موجود در سطح فيبريل‌ها و توليد گروه‌هاي کربوکسيله با بار منفي استوار است.

اين فرايند با اکسيداسيون با واسطه‌ي TEMPO در سلولز خالص انجام گرفته، موجب تجزيه‌ي نسبي آن در آب مي‌گردد. در نتيجه، زيست‌نانوفيبرهاي بلوري به عرض 3-4 نانومتر و کريستاليزاسيوني در حد 75 درصد ايجاد مي‌شود.

به همين دليل چنين زيست‌نانوالياف توانايي بالايي براي استفاده در بسته‌بندي مواد غذايي و دارويي دارند که در عين حال تجزيه‌پذير و داراي کيفيت بسيار بالايي هستند.

از ديگر کاربردهاي چنين موادي، استفاده از آنان در صفحات نمايش انعطاف‌پذير، و دستگاه‌هاي الکتريکي(چون ضريب انبساط گرمايي بسيار کمي دارند و شفافيت بالايي دارند) است. به علاوه در توليد الياف محکم و مواد کامپوزيتي و بهداشتي و پزشکي نيز استفاده مي‌شوند.

يکي از مشکلات اين گروه تحقيقاتي، کاهش توانايي جلوگيري از ورود اکسيژن در رطوبت است. نفوذپذيري اين فيبرها نسبت به اکسيزن در شرايط خشک، بسيار مطلوب است، ولي در رطوبت، اين نفوذپذيري افزايش مي‌يابد.

Isago مي‌گويد:«ما در حال تغيير و بهبود فناوري اکسيداسيونTEMPO هستيم تا نانوالياف سلولزي هستيم تا آنها را به رطوبت مقاوم کنيم و بتوانيم به آنها ساير ويژگي‌هاي لازم براي مواد high-tech را بدهيم.»

اين طرح به‌وسيله‌ي دولت ژاپن، و صنايع کاغذNIPPON,KAO نيز حمايت مي‌شود.

هدف آنها توليد موادي جديد براي بسته‌بندي است که با محيط زيست‌سازگار و تجزيه‌پذير باشند.

[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]

 جوهر نانولوله‌هاي کربني در ترانزيستورها و سلول‌هاي خورشيدي   دانشگاه کرنل و شرکت دوپونت با استفاده از يک فرايند شيميايي ساده روش تازه‌اي را براي تهيه‌ي سوسپانسيوني از نانولوله‌هاي کربني به‌عنوان يک «جوهر» نيمه‌‌رسانا توسعه داده‌اند که قابل چاپ بر روي عناصر الکترونيکي نازک و انعطاف‌پذير مانند ترانزيستورها و مواد فوتوولتائيک است. اين روش شامل عامل‌دار کردن نانولوله‌هاي کربني با مولکول‌هاي فلور است.
نانولوله‌هاي کربني گزينه‌ي مناسبي براي عناصر الکترونيکي ارزان و قابل چاپ هستند؛ اما براي اين کار لازم است در ابتدا مقادير زيادي از آنها به نيمه‌‌رساناها تبديل شوند. در روش‌هايي که در ساخت نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره استفاده مي‌شوند، مخلوطي از لوله‌هاي فلزي و نيمه‌رسانا توليد مي‌شود که داراي آرايش اتمي و رفتار الکترونيکي متفاوت هستند. جدا کردن آنها بسيار مشکل است و نانولوله‌هاي فلزي باعث تخريب خواص همسايه‌هاي نيمه‌‌رساناي خود شده، در نتيجه کاربردهاي الکترونيکي آنها را محدود مي‌کنند.
   
 
تصوير ميکروسکوپ نيروي اتمي از ريسمان نانولوله، قبل(چپ) و بعد(راست) از عامل‌دار کردن لوله‌هاي فلزي.  
  


  

جورج مالياراس، يکي از اين محققان، گفت که اين اختلاط به مانع بزرگي در ساخت ترانزيستورها از نانولوله‌ها تبديل شده‌است. گروه کرنل/ دوپونت موفق به ابداع روش تازه و ارزاني براي حذف لوله‌هاي فلزي، و تهيه و سوسپانسيوني از نانولوله‌هاي کربني به‌صورت يک جوهر نيمه‌‌رسانا شده است.
براي انجام چنين‌ کاري، اين محققان مولکول‌هاي مبتني بر فلور را در تماس با نانولوله‌ها قرار دادند. مولکول‌هاي فلور از طريق فرايندي به نام حلقه‌زايي به نانولوله‌هاي فلزي حمله کرده، قسمت‌ زيادي از آنها را از بين مي‌برد و در نهايت باعث توليد دسته‌اي از نانولوله‌هاي کاملاً نيمه‌‌رسانا مي‌شوند. گراسيلا بلانچت، يکي ديگر از اين محققان، گفت: «روش ما نشان مي‌دهد که کنترل دقيق واکنش شيميايي باعث حذف کامل لوله‌هاي فلزي بدون لطمه زدن به لوله‌هاي نيمه‌‌رسانا مي‌گردد.»
اگر چه گروه‌هاي ديگري نيز سعي در بهبود عملکرد الکترونيکي نانولوله‌ها با استفاده از عامل‌دار کردن آنها داشته‌اند؛ تفاوت اصلي آنها با کار اين گروه در استفاده از عامل‌دار کردن دوظرفيتي است که باعث پيوند دو مولکول به هر نانولوله مي‌شود. به گفته‌ي بلانچت در مقايسه با روش‌هاي عامل‌دار کردن يک ظرفيتي، روش آنها بهبود فوق‌العاده‌اي در تحريک‌پذيري الکتروني ايجاد مي‌کند و منجر به نسبت روشن به خاموش (on/off) بالا مي‌گردد.
مالياراس اضافه کرد که اين کار بايد منجر به پژوهش در گستره‌‌ي وسيعي از افزاره‌‌ها مانند ساختارهاي فوتوولتائيک آلي نوين شود. او مي‌گويد استفاده از نانولوله‌ها براي ساخت مواد الکترونيکي ارزان که به خوبي سيليکون بوده، تحريک‌پذيري آنها صد برابر بيشتر از آن باشد، مي‌تواند به‌عنوان هدف بلندمدت تلقي شود.
نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Science منتشر شده‌است.

[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]

 ساخت نوع جديدي از نقاط کوانتومي با سميت بسيار کمتر و ويژگي‌هاي اُپتيکي جديد 

نقاط کوانتومي که ذرات فلورسانس ساخته شده از نيمه‌رساناها هستند، نويدبخش شناسايي و درمان زودهنگام سرطان هستند. اما از نقطه نظر اندازه و اثرات سمي احتمالي، اين ذرات محدوديت‌هايي براي استفاده در پزشکي دارند.

محققان دانشگاه اِموري و مؤسسه فناوري جورجيا با استفاده از يکي از ويژگي‌هاي نيمه‌رساناها به نام «کشش شبکه‌اي» روشي براي غلبه بر اين محدوديت‌ها يافته‌اند. با ايجاد لايه‌هاي مختلف مواد با ترکيب شيميايي متفاوت روي يکديگر، اين محققان توانسته‌اند ذراتي با ويژگي‌هاي اُپتيکي جديد بسازند.

اين محققان يافته‌هاي خود را در زمينه ذرات قابل تنظيم به‌وسيله‌ي کشش شبکه‌اي به صورت آنلاين منتشر نموده‌اند و در شماره دسامبر مجله Nature Nanotechnology به چاپ خواهد رسيد.

دکتر شومينگ ني محقق اصلي اين کار پژوهشي و استاد دانشکده مهندسي زيست‌پزشکي مؤسسه فناوري جرجيا و دانشگاه اِموري مي‌گويد: «ويژگي‌هاي اُپتيکي نسل اول نقاط کوانتومي به‌وسيله‌ي اندازه آنها قابل تنظيم بود. ما روش ديگري براي تنظيم ويژگي‌هاي اُپتيکي نقاط کوانتومي يافته‌ايم: استفاده از تغيير کشش شبکه‌اي».

ني مي‌افزايد علاوه‌بر کاربرد مورد انتظار اين نسل جديد از نقاط کوانتومي در تصويربرداري زيست‌پزشکي، مي‌توان از آنها در اُپتوالکترونيک، نمايشگرهاي رنگي پيشرفته، و صفحات خورشيدي کاراتر بهره برد.

عدم تطابق شبکه‌اي نيمه‌رساناها که ناشي از تفاوت ميان ساختار هسته مرکزي و پوسته بيروني است، موجب ايجاد کشش مي‌شود: هسته فشرده شده و پوسته کش مي‌آيد. اين کشش فيزيکي موجب تغيير انرژي و طول موج نور منتشر شده به‌وسيله‌ي نقطه کوانتومي مي‌شود.

نقاط کوانتومي قبلي حاوي کادميوم بودند که عنصري سمي است. در نقاط کوانتومي جديد، به طور عمده از عناصر کم‌ضررتر روي و سلنيوم استفاده مي‌شود، هر چند مقداري کادميوم هنوز در هسته اين ذرات وجود دارد. اندازه اين ذرات مي‌تواند بين 4 تا 6 نانومتر متغير باشد.

گروه تحقيقاتي ني نشان داده‌اند که افزودن لايه‌هايي از جنس روي و سلنيوم روي هسته‌اي از جنس کادميوم و تلوريوم موجب افزايش طول موج نور فلورسانس نشر شده از اين نقاط کوانتومي مي‌شود. با کوچک‌تر شدن هسته، اين تغيير طول موج ناشي از لايه حاوي روي بيشتر مي‌شود.

اين نقاط کوانتومي جديد را مي‌توان طوري تنظيم نمود که در حين کوچک ماندن، بتوانند نوري با طول موج نزديک به مادون قرمز از خود نشر نمايند.

دکتر اندرو اسميت يکي ديگر از محققان اين پژوهش مي‌گويد: «بدن انسان نسبت به طول موج نزديک مادون قرمز (در حدود 750 نانومتر) شفاف است و در نتيجه اين نقاط مي‌توانند يک پنجره شفاف براي نگاه کردن به درون بدن انسان در اختيار محققان قرار دهند. نقاط کوانتومي قبلي که نور مادون قرمز از خود نشر مي‌کردند، بزرگ و ميله‌اي شکل بوده و در نتيجه در کليه گير مي‌افتادند، در حالي که ذرات جديد به دليل کوچک بودن، هم از کليه عبور کرده و هم تمايل کمي به اتصال به پروتئين‌هاي خوني دارند».

[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]

 تحول در ايمپلنت‌هاي پزشکي با مواد هوشمند 

فرآيند جديدي به دنياي پزشکي معرفي شده است که مي‌تواند پايداري ايمپلنت‌هايي همچون زانوي مصنوعي يا مفصل ران را با استفاده از نانالياف متحول کند.

يک تيم تحقيقاتي توانست جايزه‌ي ابداعات پزشکي (Medical Futures Innovation Award) را به خاطر دسترسي به يک فرايند بسيار پيشرفته در زمينه‌ي پوشش‌دهي ايمپلنت‌ها با نانوالياف به دست آورد. اين فرآيند که براي اولين بار ارائه شده است، کمک خواهد کرد تا ايمپلنت‌ها به استخوان‌ها طبيعي پيوند بخورند و عمر بيماران را افزايش دهند.

  
 
[COLOR=#800000]  ميکروسکپي از الياف الکتروريسي   
[COLOR=#800000]   
 
[COLOR=#800000]     فرآيند منحصر بفرد، در مرکز فناوري‌هاي ميکرو و نانو (MNTC) در شوراي تجهيزات علم و فناوري انگلستان (STFC) به دست آمده و ليسانس انحصاري آن به شرکت الکترواسپينينگ (TECL) که يکي از شرکت‌هاي منشعب از شوراي مذکور است داده شده است.

اين تکنيک پيشرفته مبتني بر يک روش موجود به نام الکتروريسي است. در الکترو ريسي از يک ميدان الکتريکي براي تبديل پليمر به الياف بسيار باريک استفاده مي‌شود. اين الياف سپس در هم بافته مي‌شوند تا بافته‌اي از الياف نانومتري تشکيل دهند. فناوري الکتروريسي يک فناوري پايه براي پزشکي است که کاربردهاي گسترده‌اي، از احياي بافت گرفته تا دارورساني دارد.

در فرآيند اخير، ساختارهاي نانومتري مشابه مو و البته هزار بار نازک‌تر از آن، الکتروريسي مي‌شوند و به سطح يک ايمپلنت ارتوپدي اضافه مي‌شوند تا يک فصل مشترک زنده بين عضو مصنوعي و استخوان طبيعي به وجود آيد. اين کار نه تنها کارآيي عضو مصنوعي را افزايش خواهد داد، بلکه عمر آن و در نتيجه عمر بيماران را نيز طولاني خواهد نمود. علاوه بر اين، مي‌توان يک پوشش بيولوژيکي منحصر به فرد بر روي ايمپلنت ايجاد کرد تا رشد استخوان و پيوند آن به ايمپلنت را تسهيل و تسريع کند.

ويليامز، يکي از مديران ارشد شرکت الکترواسپينينگ، مي‌گويد: " ده درصد از بيماراني که عمل کاشت عضو انجام مي‌دهند، دچار عفونت شده و مجبور به ردّ عضو مي‌شوند. اين مشکل سالانه 14 ميليون پوند براي انگليس و 224 ميليون پوند براي دنيا هزينه دارد. با پوشش‌هاي جديد خواهيم توانست اين مشکل را حل کنيم که هم به نفع بيماران است و هم به نفع اقتصاد دنيا. اين جايزه امکان افزايش مقياس تست‌ها و تجاري‌سازي ايمپلنت‌ها را براي ما فراهم خواهد ساخت. "     
[COLOR=#800000]       
[COLOR=#800000]    [External Link Removed for Guests]     
[COLOR=#800000]    [External Link Removed for Guests]     

 تشخيص سلامت بدن با لباس‌هاي هوشمند  
  آمريکايي و چيني اعلام نمودند که با بهره‌گيري از نانولوله‌هاي کربني، يک قدم ديگر به توليد ساده و ارزان قيمت لباس هوشمند نزديک شده‌اند. چنين لباسي خواهد توانست ضربان قلب و ديگر علائم حياتي بدن را اندازه‌گيري کند و همچنين نشانه‌هاي مريضي بدن را تشخيص دهد. گزارش اين تحقيقات در شماره 10 دسامبر مجله‌ي Nano Letters منتشر شده است.  


  


   به روشي مقرون به صرفه براي توليد لباس‌هاي هوشمند دست يافته‌اند. اين لباس‌ها مي‌توانند ناراحتي و مريض‌هاي شخصي که آنها را مي‌پوشد را تشخيص دهند.

منسوجات الکترونيکي هم اکنون نيز وجود دارند، اما بسيار حجيم و سخت بوده، استفاده‌ي عمومي از آنها مشکل است. لذا توليد کنندگان لباس به روشي ساده‌تر براي توليد لباس‌هايي راحت‌ترنياز دارند تا کابرد آنها قابل گسترش باشد.

در تحقيق اخير، الياف کتان با الکتروليت و نانولوله‌هاي کربني پوشش داده شده است. الياف حاصل از اين کار، در عين حالي که قادرند الکتريسيته را از خود عبور دهند، نرم و منعطف هستند.

محققان در تست‌هاي آزمايشگاهي نشان دادند که الياف الکترونيکي جديد اگر به يک باتري وصل شوند مي‌توانند يک دي‌يود نوري ساده را روشن کنند. درصورت نشاندن آنتي بادي‌هاي خاص بر روي اين الياف، آنها مي‌توانند حضور آلبومين را تشخيص دهند. آلبومين يک پروتئين مهم در خون است که مي‌تواند براي تشخيص خونريزي به کار رود.

اين محققان همچنين مدعي هستند که اين الياف خواهند توانست امراض و علايم حياتي بدن را تشخيص دهند.

براي دسترسي به مقاله‌ي اين تحقيق با عنوان " Smart Electronic Yarns and Wearable Fabrics for Human Biomonitoring made by Carbon Nanotube Coating with Polyelectrolytes " به مجله‌ي Nano Letters يا لينک زير مراجعه کنيد:  
  [External Link Removed for Guests]  
  
  
    
  [External Link Removed for Guests]  
  [External Link Removed for Guests]