مرکز انجمنهای تخصصی

خوب، بعد از حدود یک ماه وقفه ای که در این تاپیک ایجاد شده بود، با خبر زیر تاپیک رو دوباره فعال می کنم. امیدوارم مورد استفاده دوستان در انجمن قرار بگیرد.


مديركل امور مراكز رشد ستاد ويژه فناوري‌هاي نانو در نهاد رياست جمهوري:
 
[HIGHLIGHT=#dbe5f1]ايران بايد به 15 كشور برتر جهان در زمينه فناوري‌هاي نانو بپيوندد‌   
 
[HIGHLIGHT=#1d1b10]خبرگزاري فارس: مديركل امور مراكز رشد ستاد ويژه فناوري‌هاي نانو در نهاد رياست جمهوري گفت: قرار گرفتن ايران در شمار 15 كشور برتر جهان در زمينه فناوري‌هاي نانو از اهداف سند راهبردي توسعه فناوري نانو است.‌   

  
به گزارش خبرگزاري فارس از يزد، حامد افشاري چهارشنبه شب‌ در جلسه ستاد فناوري نانو استان يزد اظهار داشت: فناوري‌هاي نانو در صنايع مختلف از جمله كاشي، سراميك و نساجي كاربرد دارد.
وي خاطرنشان كرد: استفاده از فناوري‌هاي نانو علاوه بر كاهش هزينه‌ها، موجب ارتقا كيفيت توليدات نيز مي‌شود.
افشاري در خصوص فعاليت‌هاي ستاد نانو بيان داشت: اين ستاد در قالب 4 كارگروه ترويج، زيرساخت، توسعه منابع انساني و توليد و توسعه فناوري نانو، توسعه اين فناوري‌ها را در صنايع دنبال مي‌كند.
مديركل امور مراكز رشد ستاد ويژه فناوري‌هاي نانو در نهاد رياست جمهوري عنوان كرد: حمايت‌هاي تشويقي ستاد ويژه فناوري‌هاي نانو در چند سال اخير، استقبال خوب جوانان خلاق براي فعاليت در اين زمينه را به دنبال داشته است.
وي خواستار برنامه‌ريزي و اولويت بندي براي استفاده از فناوري نانو در صنايع مختلف استان يزد شد.

[External Link Removed for Guests]

 [HIGHLIGHT=#dbe5f1]ايجاد صفحات پيوسته از اکسيد گرافيت براي توسعه نانوابزارهاي الکترونيکي  

دانشمندان و مهندسان مي‌توانند در دنياي نانومواد با استفاده از واحدهاي ساختماني به اندازه تنها 1 نانومتر، ساختارهاي جديدي بسازند. اما براي انجام اين کار، ابتدا بايد چگونگي برهمکنش اين واحدهاي کوچک را با يکديگر درک نمايند.

يکي از اين واحدهاي ساختماني اکسيد گرافيت است که اغلب براي ساخت گرافت از آن استفاده مي‌شود. گرافن ماده‌اي است که مطالعات زيادي روي آن صورت گرفته است و دانشمندان بر اين باورند که مي توان از آن براي ساخت قطعات الکترونيکي ارزان، شفاف و انعطاف‌پذير مبتني بر کربن استفاده نمود. اکسيد گرافيت نيز همانند گرافن ورقه‌اي است که ضخامت آن تنها يک اتم بوده، اما مي‌تواند تا چند ده ميکرومتر پهنا داشته باشد.

جيازينگ هوآنگ، استاد علوم و مهندسي مواد در دانشگاه نورث وسترن به همراه گروه تحقيقاتي‌اش در دانشکده مهندسي و علوم کاربردي بر روي چگونگي تجمع ورقه‌هاي اکسيد گرافيت کار مي‌کنند. نتايج به دست آمده که در شماره 26 ژانويه Journal of American Chemical Society منتشر شده است، موجب تعجب آنها شده است. هوآنگ مي‌گويد: «بسيار کنجکاو بوديم بدانيم چگونه اين ورقه هاي دوبعدي بسيار نازک با يکديگر برهمکنش مي کنند. اين دانش همچنين مي‌تواند به تهيه فيلم‌هاي نازک گرافني بهتر کمک کند».

هوآنگ و گروهش از طريق قرار دادن اين ورقه‌ها روي آب (فرايندي که به نام آرايش لانگمير-بلاجت معروف است) آنها را مطالعه کردند. در اين حالت ورقه‌ها به صورت مسطح باقي مانده و پژوهشگران مي‌توانند آنها را بررسي نمايند.


  
 
[HIGHLIGHT=#ddd9c3]تصوير ميکروسکوپ الکتروني روبشي ار آرايش ورقه‌هاي اکسيد گرافيت   


اين پژوهشگران با استفاده از يک ابزار کوچک، ورقه‌ها را به سمت يکديگر حرکت دادند تا نحوه برهمکنش آنها را مشاهده کنند و سپس با استفاده از يک اسلايد شيشه‌اي يا ويفر سيليکوني، ورقه‌هاي برهمکنش‌داده را از روي آب برداشتند. هوآنگ و همکارانش انتظار داشتند ورقه‌هاي گرافني همانند يک دسته ورق، روي هم قرار گرفته باشند. اما آنها دريافتند که با فشار دادن صفحات اکسيد گرافيتي به سمت يکديگر، لبه‌هاي آنها چين خورده است.

هوآنگ مي‌گويد: «اين امر براي ما بسيار جالب بود. حال مي دانيم زماني که اين صفحات را به شکل لبه به لبه به سوي يکديگر هل مي‌دهيم، نيروي دافعه الکتروستاتيکي نيروي غالب است. اين دافعه مانع از همپوشاني لايه‌هاي اکسيد گرافيت با يکديگر مي‌شود».

اگر نيروي فشار را افزايش دهيم، اين ورقه‌ها در نهايت يک ساختار در هم قفل‌شده را تشکيل مي دهند که به يک غشاي پيوسته تبديل مي‌شود.

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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]ساخت لايه‌هاي نازک ابررسانا  

اخيراً دانشمنداني از آزمايشگاه ملي بروکهاون، متعلق به گروه انرژي ايالات متحده، گزارشي مبني بر ساخت شکل جديدي از پوشش‌هاي نازک دولايه ارئه كرده‌‌اند. هيچ کدام از لايه‌هاي اين پوشش‌، خود ابررسانا نيستند؛ اما در سطح ‌مشترک اين دو لايه، يک ناحية ابررسانا با ضخامت نانويي وجود دارد. علاوه ‌بر اين، اين محققان نشان داده‌اند که مي‌توان دماي ابررسانايي در اين سطح را از ۵۰ درجة کلوين(۳۷۰ – درجة فارنهايت) بالاتر برد.

يکي از اهداف اصلي در مسير ساخت ابزارهاي ابررساناي سودمند، دستيابي به موادي است که در نانومقياس، همانند ابررساناها عمل مي‌کنند. اين ابررساناهاي نانومقياس در ابزارهايي چون ترانزيستورهاي ابررسانا و نهايتاً در الکترونيک فوق‌سريع و کم‌مصرف، سودمند واقع خواهند شد.

ايوان بوزوويک، فيزيک‌دان و رهبر اين گروه، مي‌گويد:«اين کشف ثابت مي‌کند که ما قادريم در يک لاية فوق‌نازک با ضخامت يك تا دو نانومتر، ابررسانايي قدرتمندي در سطح‌ مشترک دو لايه ايجاد کنيم. اين لاية ابررسانا در نزديکي مرز فيزيکي بين دو مادة مذکور قرار دارد. کشف ما، دورنماهايي براي پيشرفت‌هاي بيشتر ايجاد مي‌كند؛ مثلاً مي‌توان با استفاده از اين روش‌ها، به شکل قابل‌توجهي خصوصيات ابررسانايي را در ساير ابررساناهاي موجود و يا ابررساناهاي جديد، ارتقا داد.» وي افزود:«مطالعة بيشتر بر روي نحوه‌ِي بالا رفتن دماي ابررسانايي ممکن است اطلاعاتي در مورد معماي بزرگ در اختيار ما بگذارد؛ اين معما، مکانيزمِ حاکم بر ابررسانايي دمابالاست که همچنان يکي از مهم‌ترين مشکلات حل‌نشده در فيزيک ماده‌چگال به شمار مي‌رود.»

اين گروه در سال ۲۰۰۲ گزارش کردند که طبق مشاهداتشان، دماي بحراني(که نمونه در زير آن، ابررساناست) در دولايه‌هايي از دو مادة مسي ناهمسان، مي‌تواند ۲۵ درصد ارتقا يابد؛ البته در آن زمان، آنها نمي‌دانستند که دليل وقوع اين پديده چيست. آنها براي بررسي‌هاي کامل‌تر، بيش از ۲۰۰ پوشش تک‌فازِ دولايه و سه‌لايه ساختند و در آنها بخش‌هاي عايق، فلزي و ابررسانا را در تمام حالات ممکن و داراي ضخامت‌ِ لاية متغير با يکديگر ترکيب کردند. اين پوشش‌ها در يک سيستم رشد هم‌بافته‌ي اشعه‌ي مولکولي اتمي‌ لايه‌به‌لاية منحصربه‌فرد، رشد داده شدند. اين سيستم را بوزوويک و همکارانش طراحي و ساخته بودند تا به‌وسيلة آن، ساخت مصنوعي پوشش‌هاي هموار اتمي و چندلايه‌هايي با سطح ‌مشترکِ بدون ‌عيب ممکن شود. بوزوويک در اين باره گفت:«بزرگ‌ترين چالش، اثبات قابل ‌قبولِ اين مسئله بود که پديدة ابررسانايي از ادغامِ سادة دو ماده(لايه) و تشکيل مادة سومي(که از لحاظ شيميايي و فيزيکي از لايه‌هاي سازنده قابل‌تميز بوده و به شکل لاية سومي در بين آنها قرار گرفته ‌باشد) ايجاد نمي‌شود.» همکاران بوزويک از دانشگاه کورنل با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني عبوري با دقت اتمي، اين احتمال را رد کرده‌اند.

وي در مورد کاربردهاي اين کشف گفت:«هنوز براي برشمردن کاربردهاي به دست‌آمده از اين تحقيق، بسيار زود است؛ اما ما تا اين مرحله مي‌توانيم تصور کنيم که اين کشف، ما را يک گامِ بزرگ، به ساخت ابزارهاي ابررساناي سه‌پايانه‌اي سودمند همچون ترانزيستور ميدان‌اثرِ ابررسانا، نزديک‌تر مي‌کند.» در چنين ابزاري، مي‌توان به‌وسيلة يک ميدان الکتريکي خارجي که با اعمال يک ولتاژ کنترل مي‌شود، ترانزيستور را بين حالت‌هاي ابررسانايي و مقاومتي تغيير حالت داده، آن را کليدزني کرد. مدارهايي که از چنين ابزارهايي ساخته مي‌شوند، نسبت به مدارهاي مبتني بر نيمه‌رساناي کنوني، بسيار سريع‌تر و کم‌مصرف‌ترند.

نتايج اين تحقيق در نشرية Nature به چاپ رسيده‌است.

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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]نانوروكش‌هاي بسيار مقاوم در برابر خوردگي  

دانشمندان درآزمايشگاه ملي بروكهاون آمريكا براي روكش‌دهي سطوح فلزها با يك فيلم خيلي نازك حاوي نانوذرات روشي توسعه داده اند كه مقاومت فلزها در برابر خوردگي را افزايش داده و استفاده ازكروم سمي براي اين هدف را حذف مي‌كند.

توشيفامي سوگاما، يك محقق مهمان در آزمايشگاه بروكهاون مي‌گويد: روكش ما با استفاده از يك فرآيند سه يا دو مرحله‌اي مستقيماً روي فلز ايجاد مي‌شود. اين فرآيند با ايجاد پيوند عرضي بين اجزاء تشكيل‌دهنده يك ساختار فيلمي نازك توليد مي‌كند. اين روكش يك لايه‌ي به ضخامت كمتر از 10 نانومتر است كه فلز را در مقابل خوردگي حتي در شرايط سخت محافظت مي‌كند.

مقاومت در برابر خوردگي براي فلز‌هاي استفاده‌شده در گستره‌ي وسيعي از کاربردها، از الکترونيک گرفته تا صنعت هوافضا، بسيار مهم است. به طور مرسوم، مواد مرکبي حاوي کروم سمي بهترين مقاومت در برابر خوردگي را دارند. روش اين محققان به چندين هدف مي‌رسد: سميت کم و مقاومت خورگي عالي در فيلمي که ضخامتي کمتر از 10 نانومتر دارد و مي‌تواند براي گستره‌ي وسيعي از فلزها شامل آلومينيوم، فولاد، نيکل، روي، مس و برنز، بکار برده شود.

اين نانوروکش با توجه به کاربرد عملي‌اش مي‌تواند با روش‌هاي مختلفي ايجاد شود. در يکي از روش‌ها مي‌تواند به صورت يک محلول مايع استفاده شود که روي فلز اسپري مي‌شود يا فلز در آن غوطه‌ور مي‌شود. اين فلز سپس چندين مرحله را طي مي‌کند که يکي از آنها گرم‌کردن براي يک دوره‌ي زماني براي انجام واکنش‌هاي پيوند عرضي بين اجزاء، مي‌باشد. طي اين واکنش‌هاي پيوند عرضي، نانوذرات اکسيد فلزي ممانعت کننده از خوردگي از قبيل اکسيدهاي مبتني بر سريم ايجاد مي‌شوند.

سوگاما مي‌گويد: عواملي کليدي که عملکرد ضدخورگي اين روکش‌هاي خيلي نازک را حداکثر مي‌کند، عبارتند از: ابرآب‌گريزي آن، ترسيب نانوذرات اکسيد فلزي روي سطح فلز و چسبندگي عالي آنها به فلز. ترکيب اين عوامل خوردگي فلز‌ها را به طور قابل ملاحظه‌اي کاهش مي‌دهد.

اين محققان نتايج خود را با شماره 7507480 ثبت اختراع کرده‌اند.

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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]ساخت حسگرهاي گازي با حساسيت و پايداري بالا  


  


ساختن حسگرهاي گازي که هم حساسيت بالايي داشته و هم در دراز مدت از پايداري بالايي برخوردار باشند، چالش‌برانگيز بوده، اما غيرممکن نيست. محققان موسسه ماشين‌هاي هوشمند Hefai در آکادمي علوم چين از نانومواد تک‌بلوري حفره‌اي به عنوان واحدهاي ساختماني يک حسگر گازي استفاده کرده‌اند که حساسيت و پايداري بالا را به طور همزمان داراست.

مطالعات قبلي نشان داده‌اند که مواد حسگر چندبلوري از حساسيت بالا و پايداري پاييني برخوردارند. برعکس، مواد تک‌بلوري حساسيت پايين و پايداري بالايي دارند. براي توليدکنندگان سختي کار اين است که تعادلي ميان حساسيت بالا و پايداري خوب ايجاد کنند.

اين گروه تحقيقاتي با استفاده از آنيلينگ ZnS(e N 0.5 ، نانوصفحاتي از اکسيد روي تک بلوري با ساختار حفره‌اي ساخته‌اند. جايگزيني گوگرد به وسيله اتم‌هاي اکسيژن (به جاي تجزيه ترکيب آلي در ماده اوليه) به‌عنوان مکانيسم تشکيل اکسيد روي پيشنهاد شده است. اين ورقه‌هاي اکسيد روي به شکل ابزارهاي حسگر گازي درآمده و براي تشخيص فرمالدئيد و آمونياک (گازهاي آلاينده هواي درون خانه) مورد استفاده قرار گرفتند.

اين حسگرها در بررسي‌هاي به عمل آمده، به لطف ساختار خاص ورقه‌هاي اکسيد روي، حساسيت بالا، زمان پاسخ دهي و ترميم سريع، و پايداري بالا از خود نشان دادند. اين نتايج نشان مي‌دهند که امکان ساخت حسگرهاي گازي مبتني بر نانومواد تک‌بلوري حفره‌اي با حساسيت و پايداري بالا وجود دارد. اين تيم پژوهشي در حال توسعه ساختارهايي با ويژگي چندکارکردي بهبوديافته هستند.

en = اتيلن دي آمين

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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]ابداع چسب‌هايي از جنس نانولوله کربني  

مواد کامپوزيتي پيشرفته (از قبيل لايه‌هايي از الياف کربني که با چسب‌هاي پليمري به هم متصل مي‌شوند) هم‌اکنون مصارف فراواني در صنايع هوافضا يافته‌اند؛ اما مشکل موجود ترک برداشتن چسب‌هاي پليمري و در نتيجه از هم جدا شدن الياف کربني است. دانشمندان براي رفع اين مشکل و تقويت اتصال بين اين لايه‌ها روش‌هاي مختلفي را بررسي كرده‌اند که تمامي آنها به‌ نوعي موجب آسيب رساندن به لايه‌هاي کربني مي‌شد.

اخيراً مهندسان دانشگاه ام ‌اي تي، با استفاده از مدل‌سازي‌هاي رايانه‌اي و بررسي چگونگي ترک برداشتن اين مواد دريافته‌اند که استفاده از نانولوله‌هاي کربني براي اتصال اين لايه‌ها به مراتب بهتر از ديگر روش‌ها خواهد بود؛ لذا ابتدا چسب بين دو لايه‌ي الياف کربني را حرارت دادند تا حالتي شبه ‌مايعي پيدا کند، در مرحله‌ي بعد ميلياردها نانولوله‌هاي کربني را که عمود بر الياف کربني قرار گرفته‌ بود به داخل چسبي که روي دو طرف هر لايه قرار داشت کشيدند. اين نانولوله‌ها به‌دليل اندازه و جرم بسيار کوچکي که دارند (چيزي حدود يک هزارم اندازه‌ي الياف کربني و يک درصد جرم آنها) بدون آنکه تأثير قابل ملاحظه‌اي بر ساختار الياف کربني داشته باشند، فضاهاي خالي اطراف آنها را پر کرده،موجب چسبيدن اين لايه‌ها به يکديگر مي‌شوند.

مطابق آزمايش‌هاي اين محققان، استحکام اليافي که با استفاده از نانولوله‌هاي کربني به هم متصل شده بودند تا ده برابر ميزان کنوني افزايش مي‌يابد. علاوه ‌بر اين رسانش الکتريکي کامپوزيت‌هاي پيشرفته‌اي که با اين نانولوله‌ها تقويت شده بودند به يک ميليون برابر مواد مشابه بدون نانولوله مي‌رسد و در نتيجه بدنه‌ي هواپيماهايي که از اين مواد در ساختمان آنها استفاده شده در برابر آسيب‌هاي ناشي از صاعقه، به مراتب بهتر محافظت مي‌شوند. نکته‌ي جالب توجه اين روش، افزايش چنددرصدي (بسيار كم) قيمت كامپوزيت‌هاست كه به‌دليل اضافه شدن اين نانولوله‌ها صورت گرفته‌است؛ بنابراين با استفاده از اين روش مي‌توان استحکام بدنه‌ي هواپيماها و ديگر محصولات صنايع هوافضا را (بدون آنکه افزايش محسوسي در بهاي آنها پديد آيد) تا حد قابل ملاحظه‌اي بالا برد.

براي اطلاعات بيشتر در اين زمينه‌ي مي توانيد به مقاله‌اي اين محققان ‌ـ که در نشريه‌ي Journal of Composite Materials به نشاني اينترنتي [External Link Removed for Guests] منتشر شده‌است ‌ـ مراجعه نماييد. گفتني است نتايج اين تحقيق در همايش انجمن مهندسان پلاستيک نيز ارائه شده‌است.

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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]توليد کاغذ رسانا با فناوري‌نانو  

روشي جديد براي توليد کاغذ رسانا ابداع شده‌‌است که در اين روش نانوذرات رساناي اکسيد قلع- اينديم و پلي‌سديم استايرن سولفونات( PSS) با آرايشي لايه‌اي( LBL) در الياف سلولزي قرار مي‌گيرند، سپس با استفاده از روش‌هاي سنتي توليد کاغذ مي‌توان الياف پوشش‌ داده‌‌شده را به کاغذ رسانا تبديل نمود. تحت جريان مستقيم، ضريب رسانايي کاغذهاي متشکل از ده پوشش‌ دو لايه معادل 2/5 واحد است( S/cm 6-10 در جهت عمود بر کاغذ) كه در مقايسه با کاغذهاي اوليه و فاقد پوشش‌دهي، رسانايي کاغذهاي جديد بيش از يك ميليون بار افزايش مي‌يابد.


  
 
ارزيابي همزمان ريزساختار و رفتار الکتريکي  


آرايش لايه‌اي يک روش ساده و چندمنظوره است که معمولاً در ايجاد ساختارهاي نازك فيلمي بر روي سطوح مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين روش از نيروهاي الکتروستاتيک موجود بين اجزايي كه به‌‌طور مخالف بارگذاري شده‌اند( نظير پلي‌الکتروليت‌ها،DNAو نانوذرات) استفاده مي‌شود. با وجود كاربرد زيادي كه اين روش دارد، تاكنون ارتباط بين نانوذرات رسانا و رسانايي الکتريکي بررسي نشده‌است. اخيراً محققان مؤسسه‌ي فناوري جورجياي آمريکا با استفاده از آرايش لايه‌اي، روش ساده‌اي را براي پوشش‌دهي الياف سلولزي با نانوذرات ITO ارائه نموده‌اند؛ در اين روش جديد ـ جزئيات آن در مجله‌ي Nanotechnology منتشر شده‌‌است ـ به‌‌منظور دستيابي به مسيرهاي رسانا و بهبود اتصال ذرات با يکديگر از شرايط فاقد نمک استفاده مي‌شود. در اين شرايط ضخامت لايه‌ي داخلي پلي‌الکتروليت تا حد امکان كاهش مي‌يابد.


  
 
کاغذ رسانا  


در اين فعاليت تحقيقاتي براي اين كه ضريب رسانايي کاغذهاي توليدشده در دو جهت عمود و هم‌جهت با ضخامت کاغذ در محدوده‌ي فرکانسي 01/0 تا 1 هرتز قرار گيرد، از روش طيف‌سنجي امپدانس استفاده گرديد. اين محققان دريافتند که تفاوت موجود در مقدار رسانايي الکتريکي اندازه‌گيري‌‌شده در دو جهت کاغذ ناشي از ساختار غير ايزوتروپ آن است. به عبارت بهتر، بدون در نظر گرفتن تعداد لايه‌هاي داراي آرايش لايه‌اي، رسانايي همه‌ي کاغذهاي آزمايش‌‌شده در جهت عمودي و در حدود 2 درجه بزرگ‌تر از مقدار رسانايي اندازه‌گيري‌‌شده در جهت ضخامت كاغذ است.
در اين فعاليت تحقيقاتي براي ارزيابي همزمان ريزساختار و خواص الکتريکي کاغذهاي توليدشده از روش تصويربرداري ميکروسکوپ نيروي اتمي( I-AFM) استفاده شده‌‌است. همان‌گونه که در شکل بالا نشان داده شده‌‌است، هنگام اسکن کردن سطح يک مونوفيلامنت سلولزي تحت ولتاژ بالا، سوزن ميكروسكوپ نيروي اتمي وجود جريان قابل‌توجهي را نشان مي‌دهد. در شکل سمت چپ توپوگرافي الياف پوشش داده‌‌شده با ITO نشان داده شده‌‌است. تصاوير ميکروسکوپ نيروي اتمي نشان مي‌‌دهد که بيشترين جريان در مناطقي مشاهده مي‌شود كه سطح آنها را نانوذرات پوشانده‌‌است. اين نانوذرات به‌‌صورت داخلي در جهت عمود بر کاغذ و در جهت ضخامت آن به يکديگر متصل شده‌اند.
به‌دليل تنوع کاربرد آرايش لايه‌اي، مي‌توان از اين روش به‌‌طور بالقوه در طيف وسيعي از کاربردهاي صنعتي نظير توليد فيلم‌هاي ITO انعطاف‌پذير (كه در نمايشگرهاي قابل‌ حمل به كار مي‌روند)، الکترودهاي انعطاف‌پذير مورد استفاده در پيل‌‌هاي خورشيدي و ابزارهاي الکترونيکي انعطاف‌پذير استفاده كرد.

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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]استفاده از نانوميله‌هاي طلا در کاربرد‌هاي پزشکي  

نانوذرات طلا براي استفاده در تعدادي از کاربردهاي زيست‌پزشکي مانند از بين بردن تومورها مورد توجه واقع شده‌اند. يک گروه پژوهشي آلماني-آمريکايي در دانشگاه کارنجي مولن پيترزبورگ و کالج هانتر در نيويورک، روش جديدي براي توليد نانوميله‌هاي طلا ابداع کرده‌اند.

در مقايسه با روش‌هاي قبلي، در اين روش نيازي به استفاده از افزودني‌هاي سمي (سلول‌کش) نمي‌باشد. در اين روش، عمليات، به جاي محيط آبي، در يک مايع يوني يعني نمک مايع انجام مي‌شود.

سلول‌هاي سرطاني، نسبت به دما حساس هستند. از اين خاصيت در روش‌هاي از بين بردن سرطان که شامل گرمادهي به قسمت‌هاي سرطاني بدن هستند، استفاده مي‌شود. يک روش بسيار اميد بخش براي بالا بردن دما، استفاده از نور است که در آن انرژي نور به گرما تبديل مي‌شود.


  


نانوذرات طلا گرما را در محدوده نزديک به ماوراي بنفش (محدوده‌اي که جذب پوستي بسيار کم است) به خوبي جذب مي‌کنند. انرژي نوري جذب‌شده باعث لرزش ذرات طلا شده و به صورت گرما در محيط اطراف پخش مي‌شود. ذرات کوچک طلا را مي‌توان به نحوي عامل‌دار کرد که به طور اختصاصي به سلول‌هاي تومور متصل شوند. بنابراين فقط سلول‌هايي که حاوي ذرات طلا هستند، کشته خواهند شد.

يک مشکل که در اين زمينه وجود دارد، اين است که ذرات کروي طلا، انرژي نور را به طور موثري به گرما تبديل نمي‌کنند؛ ولي ذرات ميله‌اي‌شکل اين کار را به خوبي انجام مي‌دهند.

در حال حاضر اين گروه يک راهبرد جديد را دنبال مي‌کنند: آنها به جاي استفاده از محلول آبي، از مايع يوني به عنوان محيطي براي تشکيل بلورها استفاده مي‌کنند. مايعات يوني، نمک‌هاي مايع هستند؛ ترکيباتي آلي که به صورت يون‌هاي غيرهم‌بار ولي در حالت مايع وجود دارند. در اين روش، پژوهشگران قادر خواهند بود که نانوميله‌هاي طلا را بدون به‌کار بردن افزودني‌هاي سمي توليد نمايند.

در مرحله اول، هسته تشکيل بلور به شکل ذره کوچک و کروي طلا توليد مي‌شود. سپس بلورها به محلول رشد ثانويه که حاوي يون‌هاي تک ظرفيتي طلا، يون‌هاي نقره و يک عامل احياکننده ضعيف مانند اسيد اسکوبيک است، اضافه مي‌شود. اين محلول در واقع يک مايع يوني بر پايه ايميدازوليوم (imidazolium) مي‌باشد. در اين محيط، بلورها به صورت کروي ادامه رشد نمي‌دهند، بلکه به صورت ميله‌اي رشد کرده و هسته اوليه بلورسازي که کروي است، سر اين ميله را تشکيل مي‌دهد.

اين محققان نتايج خود را در مجله Angewandte Chemie منتشر کرده‌اند.

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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]تشخيص تأثير آنتي‌بيوتيک‌ها با پروب‌هاي نانو  

گروهي از محققان مرکز نانوفناوري لندن با همکاري دانشگاه Queensland، به‌‌منظور کمک به شناخت چگونگي تأثير يک آنتي‌بيوتيک بر باکتري، روشي را براي استفاده از پروب‌هاي نانو يافتند.

باکتري‌هايي مثل MRSA (که به نام استف‌هاي طلايي شناخته مي‌شوند)، روزبه‌روز نسبت به آنتي‌بيوتيک‌ها مقاوم‌تر مي‌شوند، اين امر موجب بروز مشکلات اساسي در ايمني و بهداشت مي‌گردد.

پروفسور کوپر محققي است که براي توسعه‌ي آنتي‌بيوتيک‌ها و ضد قارچ‌ها (که نسبت به پاتوژن‌هاي مقاوم‌شده در مقابل داروها) فعال هست، به‌ويژه آنهايي که در عفونت‌هاي بيمارستاني دخالت دارند، اقدام به تنظيم برنامه‌ي تحقيقاتي كرده‌است.

پروفسور کوپر مي‌گويد: «ما نيازمند راهي هستيم تا نحوه‌ي چگونگي مقاومت باکتري‌ها را نسبت به آنتي‌بيوتيک ها دريابيم و اينكه چگونه آنتي‌بيوتيک‌هاي جديد مي‌توانند رشد باکتري‌هاي مقاوم را کندتر کرده، آنها را از بين ببرند؟»

اين گروه تحقيقاتي، نانوپروب‌ها را با استفاده از مولکول‌هاي موجود در ديواره‌ي سلول‌هاي باکتري طبيعي و باکتري‌هاي مقاوم‌شده پوشش دادند و در ادامه، جديدترين آنتي‌بيوتيک وانکومايسين را به اين سيستم افزودند و دريافتند پروب‌هاي باکتري‌هاي نرمال تنش پيدا کرده، تغيير يافتند ولي تأثيرپذيري پروب‌هاي باکتري‌هاي مقاوم بسيار کم بوده‌است.

اين پروب‌ها به محققان این امکان را می‌دهد که سريعاً نحوه‌ي تأثيرگذاري يک آنتي‌بيوتيک بر باکتري را يافته، راه جديدي را بيابند که آنتي‌بيوتيک‌ها عمل کرده و باکتري را نابود کنند.

به عقيده‌ي دکتر کوپر اين کشف به ما کمک خواهد کرد تا بفهميم نحوه‌ي عملکرد داروها بر باکتري‌هاي مقاوم چيست و بتوانيم ابزارهاي تشخيص سريعي را بسازيم و روش‌هاي جديدي را براي تحقيق در مورد نحوه‌ي عملکرد آنتي‌بيوتيک‌ها کشف نماييم.

اختلافات مولکولي بسيار کمي ميان باکتري‌هاي نرمال و مقاوم‌شده، وجود دارد. ما مي‌دانيم که اين پروب‌ها مي‌توانند اين اختلافات اندک را تشخيص داده، اين کار را در مدت بسيار کوتاهي انجام دهند.

به کمک اين سيستم مشخص شد که اتصال وانکومايسين به باکتري‌هاي مقاوم، هزار بار سخت‌تر و مشکل‌تر از اتصال به باکتري‌هاي نرمال است؛ البته اين گروه، با هدف يافتن دارويي که بتواند به باکتري‌‌هاي مقاوم محكم چسبيده، ديواره‌ي آنها را تخريب نمايد آنتي‌بيوتيک‌هاي ديگر را نيز آزمايش كردند.

چنين تحقيقاتي منجر به کشف آنتي‌بيوتيک‌هاي موثرتر و قوي‌تري در آينده نزديک خواهد شد.

اين مقاله در اواخر سال گذشته در journal Nature Nanotechnology به چاپ رسيد.

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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]مبارزه با مشکل کم‌آبي در مناطق بياباني با استفاده از ماسه ضدآب  

مشکل اصلي کساني که در مناطق بياباني همچون بيشتر قسمت‌هاي خاورميانه و آفريقا زندگي مي‌کنند، کمبود آب است. بنابر گفته سازمان ملل، سالانه بيش از 6/1 ميليون نفر در دنيا به دليل عدم دسترسي به آب سالم جان خود را از دست مي‌دهند.

محققان شرکت مواد آبگريز DIME در امارات متحده عربي همراه با هلموت شولز، دانشمند آلماني، نوعي ماسه ضدآب توسعه داده‌اند که مي‌تواند از بيابان‌زايي جلوگيري کرده و امکان رشد گياهان را در مناطق بي‌آب و علف فراهم کند.

  


بنابر گفته مهندس شرکت DIME، فهد محمد سعيد هارب، ايده آنها اين است که يک لايه 10 سانتي‌متري از اين ماسه ضدآب را زير خاک سطحي بيابان قرار دهند. اين ماسه ضدآب مي‌تواند همانند سطح ايستاي آب عمل کرده و از نفوذ آب به پايين‌تر از سطح دسترسي ريشه گياهان جلوگيري کند. در بيابان به طور معمول آب به سرعت در زمين فرو رفته و کشاورزان بايد 5 تا 6 بار در روز گياهان خود را آبياري کنند.

با استفاده از ماسه ضدآب، کشاورزان نياز دارند تنها يک بار در روز مزارع خود را آبياري کنند و اين امر مصرف آب را تا 75 درصد کاهش مي‌دهد. مزين ديگر استفاده از ماسه ضدآب اين است که اين ماسه مانع از رسيدن نمک موجود در زير زمين به ريشه گياهان مي‌شود؛ اين نمک مي‌تواند گياهان را بکشد.

محققان شرکت DIME از افشاي نانوروکشي که براي ماسه ضدآب خود استفاده مي‌کنند، خودداري کرده و نام آن را SP-HFS 1609 گذاشته‌اند. انواع ديگري از ماسه ضدآب در حال حاضر در بازار وجود دارند که معمولاً با سيليکاي دافع آب پوشيده شده و براي تميز کردن آلودگي‌هاي نفتي و کاربردهاي ديگر مورد استفاده قرار مي‌گيرند.‌

روکش آبگريز شرکت DIME توسط آژانس محيط زيست فدرال آلمان (FEA) تأييد شده و مجوز عدم مخالفت را از اين آژانس دريافت کرده است. اين مجوز بدين معناست که اين محصول از نظر بوم‌شناختي بي‌ضرر است. 35 تا 40 ثانيه طول مي‌کشد تا يک ذره ماسه توسط اين روکش پوشانده شود و شرکت DIME مي‌تواند در روز 3000 تن ماسه روکش‌دهي‌شده توليد کند.

با رشد جمعيت و خشک شدن رودها، انتظار مي‌رود کمبود آب در مناطق بياباني طي دهه آينده افزايش يابد. در خاورميانه و شمال آفريقا، 85 آب براي مصارف کشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرد؛ بنابراين کاهش مصرف آب در اين حوزه مي‌تواند موجب رفع نيازهاي شهري شده و از يک فاجعه انساني در آينده جلوگيري کند.

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

 [HIGHLIGHT=#92d050]پاکسازي لامپ‌هاي فلورسنت با استفاده از نانومواد  


  



يک نانوماده‌ي جديد اين قابليتِ بالقوه را داراست که آلودگي‌هاي ناشي از شکستن لامپ‌هاي برق فلورسنت و انتشار جيوه‌ي درون آنها را پاک‌سازي کند. پروفسور رابرت هرت، از دانشگاه براون، در تحقيق اخير خود، نانوماده‌اي ساخته‌است که هفتاد برابر بهتر از کارامدترين فناوري‌هاي کنوني، جيوه را جذب مي‌کند.

هم‌اکنون، نياز مبرمي به اين فناوري وجود دارد، زيرا سياست‌گذاران مردم را تشويق مي‌کنند تا به جاي استفاده از لامپ‌هاي برقِ رشته‌اي معمولي از لامپ‌هاي فلورسنتِ کم‌مصرف استفاده کنند. اين جاذب جديد از نانوذرات سلنيوم ساخته شده و مي‌تواند به پاک‌سازي جيوه پس از شکستن لامپ‌هاي فلورسنت در منزل و يا در حين خريد يا بازيافت کمک کند.

براي ساخت اين جاذب، هرت و گروهش يک لايه از سلنيومِ نانويي را در بين يک بافت و يک لايه‌ي پشتي نشت‌ناپذير قرار دادند. بنا به اظهارات هرت، با پوشش ‌دادن تکه‌هاي شکسته‌شده با اين کاغذ براي چندين روز، مي‌توان تقريباً به طور کامل، مانع از انتشار جيوه شد. وي گفت: «ما فکر مي‌کنيم که اين کار موجب تشکيل سلنيد جيوه مي‌شود که يک ترکيب بسيار پايدار است.»

بدون اين کاغذ، جيوه به‌آرامي و در طول چندين روز، از روي لامپِ شکسته‌شده، بخار مي‌شود. هرت اظهار داشت که به‌دليل تبخير جيوه، مي‌توان آن را در اطراف منزل پخش کرد. اين گروه معتقدند که از کاغذ مذکور مي‌توان در بسته‌بندي لامپ‌ها استفاده کرد تا به اين شکل، از انتشار جيوه (که ممکن است در حين حمل ‌و نقل رخ دهد) جلوگيري شود.

گرچه قابليت انتشار جيوه در منزل، ترسناک به نظر مي‌رسد؛ هرت توضيح داد: «اين پديده، در حقيقت داراي خطر بالايي نيست. بسيار بعيد به نظر مي‌رسد که يک بزرگسال با يک CFL (لامپِ فلورسنتِ فشرده) مسموم شود.» مقدار جيوه در اين لامپ‌ها نسبتاً کم است و گرچه بيشترين انتشار، بلافاصله پس از شکستنِ لامپ اتفاق مي‌افتد؛ چندين روز طول مي‌کشد تا تمام جيوه از روي لامپ فرار کند. اگر چنين لامپي در يک اتاقِ بچه بشکند يا چند لامپ در يک زمان بشکنند (اين اتفاق ممکن است در مکان بازيافت، رخ دهد) خطر مسموميت، بيشتر خواهد بود. هرت افزود که لوله‌هاي فلورسنت بزرگ نسبت به لامپ‌هاي فلورسنت فشرده، جيوه‌ي بيشتري دارند.

به‌ نظر مي‌رسد که با توجه به جيوه‌دار بودن CFLها، مصرف انرژي پايين‌تر آنها نسبت به لامپ‌هاي رشته‌اي معمولي، موجب شده‌است تا CFLها، دوستدار محيط محسوب شوند؛ اما در حقيقت، CFLها نسبت به لامپ‌هاي رشته‌اي معمولي، جيوه‌ي کمتري را مصرف مي‌کنند، زيرا لامپ‌هاي رشته‌اي، الکتريسيته‌ي بيشتري را مصرف مي‌کنند و سوختن زغال براي توليد الکتريسيته، جيوه آزاد مي‌کند.

پروفسور جوزف هلبل از کالجِ دارتموث، درباره‌ي اين تحقيق گفت: «تحقيق پروفسور هرت دربردارنده‌ي يکي از کاربردهاي سودمند فناوري نانو است.» وي افزود: «اين جاذب نشان داده‌است در مقايسه با ساير کاربردها که در جذب جيوه، بسيار کارامدتر است.» هلبل اظهار داشت که اين تحقيق، فناوري ساده‌اي را به‌ نمايش کشيده‌است و اين فناوري مي‌تواند مستقيماً در محصولات مصرف‌کنندگان کاربرد داشته است. هم‌اکنون هرت در حال مذاکره با شرکت‌ها براي تجاري‌سازي اين ماده است. نتايج اين تحقيق در اجلاس اخير انجمن شيمي امريکا ارايه شده‌است.

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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]ارّه‌مويي نانومقياس ساخته شده از نانولوله‌هاي کربني  

بسياري از کاربردها در زيست‌شناسي و مهندسي نياز به مواد بسيار باريک دارند. مثلاً زيست‌شناس‌هايي که به مطالعه حيات در سطح سلولي مي‌پردازند، اغلب به نمونه‌هايي با ضخامت 5 تا 100 نانومتر نياز دارند. وجود اين نمونه‌هاي بسيار نازک، براي تصويربرداري از مجموعه‌هاي پروتئيني نانومقياس با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM) ضروري است. بسياري از سلول‌هاي زنده ضخيم‌تر از آن هستند که به طور مستقيم توسط TEM تصويربرداري شوند و بايد به لايه‌هاي نازکي بريده شوند تا در برابر الکترون شفاف باشند.

سال‌هاست که اين مشکل از طريق استفاده از مواد شيميايي حل شده است؛ آب درون سلول با يک رزين مايع جايگزين شده و سپس رزين سفت مي‌شود؛ در نهايت با استفاده از يک چاقوي شيشه‌اي يا الماسي، اين سلولِ سفت شده به قطعاتي با ضخامت 20 تا 500 نانومتر بريده مي‌شود. اخيراً محققان روشي براي منجمد کردن سلول‌ها توسعه داده‌اند که در آن بلورهاي يخ تشکيل نمي‌شود. اين نمونه‌هاي «شيشه‌اي شده»، حالت زمان زنده بودن سلول را بهتر حفظ مي‌کنند. اين سلول‌هاي يخ زده توسط چاقوي الماسي بريده مي‌شوند، اما فشار زيادي زمان برش به سلول‌ها وارد مي‌شود. بخش بريده شده در لبه‌هاي چاقو تا حد زيادي خم شده و در اثر فشار وارده به شدت آسيب مي‌بيند.


  
 

[HIGHLIGHT=#ddd9c3]بررسي استحکام مکانيکي ابزار برش ساخته‌شده از نانولوله کربني   


محققان CU-Boulder و موسسه علوم کاربردي و فناوري‌هاي عمده در آمريکا براي غلبه بر اين مشکل يک نانولوله کربني را ميان دو سوزن تنگستني تيز کشيده و به عنوان يک نانوچاقو که مي‌تواند سلول‌هاي يخ زده را بدون آسيب زدن به آنها ببُرد، به کار بردند. اين ايده شبيه استفاده از يک ابزار برش همچون اره مويي در مقياس نانومتري است؛ قطر کم و استحکام مکانيکي بالاي نانولوله امکان بريدن سلول‌هاي شيشه‌اي شده را بدون آسيب‌ديدن فراهم مي‌کند.


  



اين دانشمندان از نانولوله‌هاي کربني چندديواره منفرد استفاده کردند تا امکان تصويربرداري و دستکاري آسان الياف را در يک ميکروسکوپ الکتروني عبوري معمول فراهم آورند. استحکام مکانيکي و توانايي برش اين نانوچاقو با استفاده از يک سامانه ميکرودستکاري جاسازي شده درون يک SEM مورد بررسي قرار گرفت.

مطالعه دقيق اين نانوچاقوي اوليه نشان داد که ضعيف‌ترين قسمت آن، نقطه اتصال نانولوله به سيم تنگستني است. با اين حال اين نانوچاقو مي‌تواند تا حدود 1 ميکرونيوتن نيرو (نيروي مورد نياز براي بريدن قطعات کوچک اما مفيد از يک سلول) را تحمل نمايد. اين نتايج مي‌توانند به ظهور نسل جديدي از ابزارهاي برش ساخته‌شده از نانولوله‌هاي کربني منجر شوند. اين نانوچاقو مي تواند در فرايندهاي نانوساخت مورد استفاده در زيست‌شناسي و مهندسي، کاربردهاي بسيار متنوعي داشته باشد.

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