مرکز انجمنهای تخصصی

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]نانوروکش‌‌هاي ابر آب‌گريز براي لباس‌ها    چيني نانوروکش‌هايي براي لباس‌ها طراحي کرده‌اند که ابرآب‌گريز بوده و صدمات ناشي از سوختگي با آب جوش در صنايع مختلف، را کاهش مي‌دهند.

قربانيان سوختگي با آب جوش به دليل خيس شدن لباس با آب گرم متحمل سوختگي شديدي مي‌شوند. يويانگ ليو و همکارانش در دانشگاه پلي‌تکنيک هنگ‌کنگ، مي‌گويند که با استفاده از منسوجات ابرآب‌گريز محافظت قربانيان از سوختگي‌هاي بسيار عميق امکان‌پذير خواهد بود.   

قطرات آب روي يک سطح ابرآب‌گريز.  
سطح ابرآب‌گريز نظير تفلون يا برگ سدر نسبت به آب سرد دافعه زيادي نشان مي‌دهند. اگر چه طبق گفته‌ي ليو و همکارانش اين سطوح نسبت به آب گرم دافعه زياي از خود نشان نمي‌دهند. مطالعات اين محققان منجر به توليد محصول روکش داده‌شده با کامپوزيت تفلون و نانولوله‌هاي کربني شده‌است که دافعه خوبي به نوشيدني‌هاي گرم نظير چاي و قهوه نشان مي‌دهد.

اين محققان ميزان دافعۀ آب را هم برحسب شکل قطرات قرار گرفته روي سطح (آب ساکن) و هم قابليت لغزش قطرات اسپري‌شده روي سطح (آب پويا) تعيين نمود. اين درحاليست که اين محصول روکش‌داده‌شده با تفلون به خوبي در برابر آب ساکن مقاوم است ولي براي آب‌هاي در حال حرکت مناسب نيست.

با استفاده از نانولوله‌هاي کربني ميزان زبري سطح افزايس يافته که منجر به افزايش آب‌گريزي آن شده و علت آن نيز به دام افتادن حباب‌هاي هوا در حفرات ريز روي سطح است.

به گفته گلن مک‌‌هل (از دانشگاه ناتينگهام انگلستان) ممکن است که مقياس طولي کوچکترِ نانولوله‌هاي کربني سبب مي‌شود که سطح آب‌گريز مقاومت بيشتري در برابر فشار وارد شده از طرف آب نشان دهد. او معتقد است که کارهاي بيشتري براي درک و تأييد صحت اين مکانيزم‌هاي دفع لازم است.

همچنين ليو معتقد است که ابداع سطح ابرآب‌گريز که مايعات گرم تحت فشار را دفع مي‌کند، همچنان براي دانشمندان يک چالش بزرگ است.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي [External Link Removed for Guests] منتشر کرده‌اند.

[External Link Removed for Guests]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]تشخيص سرطان با استفاده از نگهبان‌هاي مولکولي  

محققان دانشگاه دوک در آمريکا توانسته‌اند با استفاده از ساختارهايي به نام نانوروبشگرهاي «نگهبان مولکولي» (MS) نشانگرهاي زيستي سرطان سينه را به صورت چندگانه تشخيص دهند.

اين ساختار روبشگرمانند، از يک توالي DNA سنجاقي حلقه‌اي( hairpin-looped توالي خاصي از DNA يا RNA تک‌رشته‌اي که بخشي از آن با بخش ديگر در همان رشته جفت شده و به شکل يک سنجاق موي سر درآمده است) تشکيل شده است که به يک نانوذره نقره با قطر ميانگين 30 نانومتر متصل شده است. يک انتهاي اين روبشگر سنجاقي‌شکل با يک مولکول رنگي که با استفاده از طيف‌سنجي رامان قابل تشخيص است، نشان‌گذاري شده است. انتهاي ديگر اين روبشگر به نانوذره نقره متصل شده است.

توالي سنجاقي حلقوي به نحوي طراحي شده است که ژن مورد نظر را تشخيص دهد. در غياب DNA هدف، به دليل ساختار فضايي اين توالي در حالت بسته، نشانگر رامان نزديک نانوذره فلزي قرار مي‌گيرد. تحريک روبشگر MS با استفاده از ليزر، يک ميدان الکترومغناطيسي تقويت‌شده قوي روي سطح نانوذرات فلزي ايجاد مي‌کند (پلاسمون سطحي) و در نتيجه يک سيگنال قوي از نشانگر رامان منتشر مي‌شود که اغلب به نام سيگنال انتشار رامان بهبوديافته سطحي (SERS) ناميده مي‌شود.

از سوي ديگر، در حضور توالي DNA هدف، جفت شدن ميان اين توالي و توالي حلقه بسته اوليه، موجب باز شدن ساختار سنجاقي شکل روي DNA روبشگر شده و اين امر باعث دور شدن نشانگر رامان از نانوذره فلزي مي‌گردد (حالت باز). چون شدت SERS به مقدار زيادي به فاصله ميان نشانگر رامان و نانوذره فلزي بستگي دارد، دور شدن اين دو از يکديگر موجب کاهش شدت سيگنال SERS مي‌گردد.

نانوروبشگرهاي پلاسموني نقش «نگهبان‌هاي مولکولي» را بازي مي‌کنند که از طريق روشن و خاموش شدن، حوادث مهمي را که در محلول روي مي‌دهد، گزارش مي‌کنند. قابليت چندکاره بودن روبشگرهاي نگهبان مولکولي از طريق مخلوط کردن روبشگرهاي حاوي نشانگرهاي مختلف براي هدفگيري نشانگرهاي زيستي مربوط به دو نوع سرطان سينه متفاوت به نام‌هاي erbB-2 و ki-67 ثابت شد. لازم به ذکر است که اندازه‌گيري‌هاي SERS را مي‌توان بلافاصله پس از انجام واکنش هيبريداسيون (زوج شدن دو رشته DNA) و بدون نياز به هرگونه مرحله شستشو انجام داد که اين امر فرايند ارزيابي چندين ژن متفاوت را به صورت همزمان ساده مي سازد.

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

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]ساخت روبشگرهاي پزشکي دقيق‌ براي رديابي سلول‌هاي سرطاني  

دانشمندان آمريکايي روبشگرهاي پزشکي نانومقياسي ساخته‌اند که توسط تصويربرداري رزونانس (MRI) مغناطيسي و ميکروسکوپي نوري قابل مشاهده هستند. بنابر گفته اين دانشمندان، اين روبشگرها که از نانوميله‌هاي طلا و ذرات مغناطيسي ساخته شده‌اند، پس از هدفگيري بافت سرطاني، مي‌توانند به‌راحتي ردگيري شوند.

در چند سال اخير تحقيقات بسيار زيادي روي روبشگرهاي پزشکي که مي‌توانند بخش‌هاي بيمار بدن انسان را به‌صورت همزمان هدفگيري، رديابي، و درمان نمايند، صورت گرفته است. يکي از روش‌هاي ردگيري اين است که اين روبشگرها را روي ذرات مغناطيسي سوار کرد که در تصويربرداري‌هاي MRI به راحتي قابل مشاهده هستند. ميدان‌هاي مغناطيسي MRI داخل بافت‌هاي بدن نفوذ مي‌کنند، اما اين روش تصويربرداري از دقت بالايي برخوردار نيست. روش ديگري که از دقت بالايي برخوردار است، اتصال اين روبشگرها به ذرات لومينسانس است؛ نوري که از اين ذرات ساطع مي‌شود، به‌راحتي توسط ميکروسکوپ نوري قابل مشاهده است. با اين حال مشکل ميکروسکوپي نوري اين است که تنها قادر به ديدن اشيايي است که نزديک سطح قرار دارند.

جوزف ايروداياراج و همکارانش در دانشگاه پوردو در ايندياناي آمريکا بري اولين بار روبشگرهايي ساخته‌اند که از مزاياي هر دو روش تصويربرداري مغناطيسي و ميکروسکوپي نوري بهره مي‌برند. آنها از روش رسوب‌دهي بخار براي ايجاد نانوميله‌هاي طلا استفاده نموده و گروه‌هاي آميني را روي آنها متصل مي‌کنند. سپس نانوذرات مغناطيسي پوشيده شده با گروه‌هاي کربوکسيليک اسيد را به آن مي‌افزايند. اين گروه‌هاي اسيدي به آمين‌ها متصل شده و ساختارهايي شبيه گردن‌بند مرواريد را تشکيل مي‌دهند. در نهايت هرسپتين را که يک پادتن مورد استفاده در درمان سرطان سينه است، به اين روبشگرها متصل مي‌کنند.

اين گروه پژوهشي در آزمايشاتي که روي سلول‌هاي سرطاني کشت شده انجام دادند، دريافتند که تصويربرداري‌هاي MRI از روبشگر جديد آنها (کامپوزيتي از ذرات اکسيد آهن به همراه نانوميله‌هاي طلا) تصاويري با کنتراست بالاتر در مقايسه با ذرات اکسيد آهن خالص ايجاد مي‌نمايد. آنها بر اين باورند که نحوه آرايش نانوذرات اکسيد آهن در اطراف نانوميله‌هاي طلا موجب تقويت خاصيت مغناطيسي آنها مي‌شود. همانگونه که انتظار مي‌رفت، تصاوير فلورسانس به دست آمده در ناحيه فروسرخ نزديک، دقيق بوده و روبشگرهاي حاوي هرسپتين را که به سلول‌هاي سرطاني متصل شده‌اند، نشان مي‌دهد.

ايروداياراج مي‌گويد: «اين يک مطالعه اوليه است. از آنجايي که اين يک روبشگر جديد است، آزمايش‌هاي اوليه در محيط کشت انجام شدند. هنوز چيزهاي زيادي براي دانستن وجود دارند. با اين حال مطالعات اوليه نشان مي‌دهند که روبشگرهاي ما مي‌توانند سلول‌هاي سرطاني را رديابي کنند».

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

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]نانولوله‌هاي كربني براي نمايشگرهاي مسطح  

مهندسان در آمريكا و كانادا نشان داده‌اند كه منابع الكتروني‌نوري نانولوله‌اي، نور را بيش از آنچه انتظار مي‌رود، جذب مي‌كنند. اين نتيجه مي‌تواند براي گستره‌ي وسيعي از كاربردها از قبيل نانوالكترونيك در خلاء و فناوري‌هاي پيل خورشيدي بسيار مهم باشد. همچنين اين خاصيت براي نمايشگرهاي مسطح نانولوله‌اي بسيار نويدبخش است.

نانولوله‌هاي كربني خواص انتشار الكتروني خيلي خوبي دارند. آنها تحت يك ميدان الكتريكي يا موقع قرار گرفتن در معرض نور، مقدار زيادي جريان توليد مي‌كنند. اين خاصيت نانولوله‌ها در كاربردهايي مانند نمايشگرهاي مسطح استفاده مي‌شود.

اگرچه كارهاي زيادي در زمينه انتشار الكتروني- ميداني(انتشار الكتروني با استفاده از ميدان خارجي) از نانولوله‌ها انجام شده است، اما به انتشار الكتروني نوري(انتشار الكتروني موقع قرار گرفتن در معرض نور) كمتر توجه شده است.


  
 
شمايي از اين افزاره.  

اكنون عليرضا نوژه و همكارانش در دانشگاه بريتيش كلمبيا و دانشگاه استنفورد اولين اندازه‌گيري‌هاي انتشار نوري يك مجموعه‌ي كم‌ پشت از نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره هنگام تابيدن نور UV به آنها، را گزارش كرده‌اند. اين محققان متوجه شده‌اند كه جريان انتشار الكتروني مشاهده شده از آنچه با توجه به سطح ويژه اين نانولوله‌ها به تنهايي، انتظار مي‌رود؛ خيلي بيشتر است.

نوژه مي‌گويد: اين نانولوله‌هاي كربني ممكن است كه مانند آنتن‌هاي نوري عمل كرده و جذب نور و انتشار الكترون را افزايش مي‌دهند. نوژه ادامه مي‌دهد: منابع الكتروني مي‌توانند براي كاربردهاي زيادي از قبيل الگودهي و ميكروسكوپ الكتروني، افزاره‌هاي نانوالكترونيك، پردازشگرهاي اطلاعات كوانتومي، و نمايشگرهاي مسطح مفيد باشند.

مزاياي منابع الكتروني نانولوله‌ كربني در مقايسه با منابع الكتروني مرسوم عبارتند از : توان بالقوه براي درخشندگي و جريان بيشتر، اطمينان و پايداري بهتر و ميدان خارجي مورد نياز كوچك‌تر براي انتشار. بعلاوه خواص انتشاري آنها آسان‌تر مي‌تواند كنترل شود.

اين محققان نتايج خود را در مجله J. Appl. Phys. منتشر كرده‌اند.

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

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]توليد نانوذرات خم‌کننده نور توسط دانشمندان  
نانوذرات و ساختارهاي فلزي ديگر مي‌توانند نور را به نحوي دستکاري نمايند که با استفاده از مواد اُپتيکي معمول امکان‌پذير نيست. يکي از مثال‌هاي اين پديده که اخيراً توسط محققان دانشگاه رايس کشف شده است اين است که نانوساختارهاي فنجان‌مانند طلا مي‌توانند نور را به صورتي قابل کنترل خم نمايند. اين فنجان‌ها شبيه نانوآنتن‌هاي سه‌بعدي عمل مي‌کنند.

 [External Link Removed for Guests] 


  
 پراکنش جهت‌دار يک موج الکترومغناطيسي توسط نانوذرات جهت‌دهي شده  
زماني که نور با نانوذرات و ساختارهاي کوچک ديگر برهمکنش مي‌کند، اثرات فيزيکي بسيار جالب و مهيجي مي‌تواند روي دهد. به‌عنوان مثال، متامواد ساخته شده توسط انسان، ساختارهاي بسيار ريز کوچک‌تر از طول موج نور با ابعاد تنها چند ده اتم داشته و در نتيجه ويژگي‌هاي اُپتيکي منحصر به فرد و فوق‌العاده‌اي از خود نشان مي‌دهند. دانشمندان علاقه بسيار زيادي به متامواد دارند، زيرا اين مواد به نحوي با نور برهمکنش مي‌کنند که براي مواد طبيعي امکان‌پذير نيست.

  


نانوفنجان‌هاي ساخته شده در اين پژوهش به دو روش عمده با نور برهمکنش مي‌نمايند: محوري (جهت بالا-پايين) يا متقاطع (جهت چپ-راست). تاکنون برهمکنش متقاطع قوي‌تر بوده است.

نائومي هالاس، پژوهشگر دانشگاه رايس مي‌گويد: «زماني که نانوفنجان‌ها را در معرض تابش نور قرار داديم، برهمکنش نوع متقاطع موجب ايجاد يک رزونانس پراکنشي قوي گرديد. ما دريافتيم که جهت اين پراکنش رزونانسي متقاطع به جهت‌گيري فنجان‌ها بستگي دارد. اين ويژگي در ساختارهاي مشابه مشاهده نمي‌شود».

اين فنجان‌ها به طور خاص شبيه يک «نوسانگر حلقه شکافته» عمل مي‌کنند که نوعي متاماده با ضريب شکست منفي (توانايي شکست کامل يا جزئي نور به صورت برگشتي) است. نوسانگرهاي حلقه شکافته شبيه دو حلقه هم مرکز بدون تماس هستند که هر يک نصف شده‌اند. زماني که اين نيم‌حلقه‌ها در معرض امواج ميکرو يا مادون قرمز قرار مي‌گيرند، يک جريان متناوب از فرکانسي معادل فرکانس موج نور فرودي، در هر دو حلقه القا مي‌شود. هر جريان به نوبه خود ميدان مغناطيسي خود را که با فرکانس موج ميکرو يا مادون قرمز يکسان است، القا مي‌کند که مي‌تواند مخالف ميدان اوليه بوده و يا آن را تقويت کند.

نوسانگرهاي حلقه شکافته مي‌توانند طول موج‌هايي را که بسيار بزرگ‌تر از اندازه آنها هستند، حمايت کنند. اما از آنجايي که اين نوسانگرها مسطح هستند، قابليت پراکنش نور در آنها به دو بعد محدود مي‌شود.

نانوفنجان‌هاي توليد شده توسط محققان دانشگاه رايس، نوع سه‌بعدي نوسانگرهاي حلقه شکافته مي‌باشند. زماني که نوري با فرکانس مناسب مورد استفاده قرار بگيرد، يک جريان الکتروني ارتعاشي در فنجان‌ها القا مي‌شود. اين جريان موجب ايجاد يک ميدان الکتريکي مي‌شود که موازي سرِ باز فنجان است (نه موازي محور آن). نور پراکنده شده عمود بر اين ميدان الکتريکي، يا به عبارت ديگر، در جهت محور فنجان است.

اين ويژگي منحصر به فرد تغيير جهت نور، مي‌تواند در توسعه ابزارهاي اُپتيکي مختلف، از پيل‌هاي خورشيدي گرفته تا تضعيف‌کننده‌ها و اتصالات نوري در مدارات آينده مورد استفاده قرار بگيرد.

[External Link Removed for Guests] در مجله Nano Letters

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

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]کنترل رهايش دارو با استفاده از ميدان مغناطيسي  
  انگليسي يک ماده زيستي هوشمند؛ شبيه بافت زنده ساخته‌اند که در پاسخ به يک فعال‌کننده مغناطيسي، دارو را آزاد مي‌کند.  
 


آرايه‌اي از نانوذرات مغناطيسي-وسيکل‌ها در پاسخ به يک ميدان مغناطيسي خارجي محتويات خود را آزاد مي‌کنند  


سيمون وب و همکارانش از دانشگاه منچستر از نانوذرات مغناطيسي براي چسباندن وسيکل‌هاي حاوي مواد رنگي به يکديگر استفاده نموده و سپس آنها را درون يک هيدروژل جاي دادند. وب با استفاده از ميدان مغناطيسي وسيکل‌ها را وارد هيدروژل نموده و نشان داد که مي‌توان با استفاده از يک ميدان مغناطيسي متناوب به عنوان فعال‌کننده، مواد رنگي را از درون آنها رها کرد. بنابر گفته وي اين آزمايش نشان مي‌دهد که مي‌توان از اين ژل شبه بافت براي ذخيره سازي داروها و سپس رهايش آنها در محل بيماري، بدون اثرگذاري بر بافت‌هاي اطراف استفاده کرد.

اين گروه پژوهشي قبلاً از وسيکل‌ها براي تقليد چسبيدن سلول‌ها به يکديگر استفاده کرده‌اند. وب مي‌گويد استفاده از ذرات مغناطيسي و بستر هيدروژلي موجب تحکيم آرايه‌هاي به هم چسبيده شده و کنترل آنها را راحت‌تر مي‌سازد. او مي‌افزايد: «خوشبختانه اين ترکيب ماده محکمي ايجاد مي‌کند که مي‌تواند الگودهي شده و در پاسخ به ميدان مغناطيسي، مواد شيميايي زيستي را رها کند».

ديويد اسميت، پژوهشگر دانشگاه يورک در انگليس که روي مواد ژلي نانومقياس کار مي‌کند، مي‌گويد: «بخش زيرکانه اين کار روشي است که اين پژوهشگران براي ارتباط ميان فعال کننده مغناطيسي با وسيکل‌ها استفاده کرده‌اند. آنها براي اين کار از برهمکنش‌هاي غيرکووالانسي بهره برده‌اند که به دقت قابل کنترل هستند. وارد کردن يک سيستم رهايش فعال شونده با استفاده از ميدان مغناطيسي درون يک هيدروژل، موجب توليد ماده‌اي مي‌شود که مي‌توان از آن براي دارورساني استفاده کرد». او مي‌افزايد استفاده از ميدان مغناطيسي متناوب براي استفاده باليني ايده‌ال است، زيرا اثرات منفي روي بافت‌هاي سالم ايجاد نمي‌کند.

وب مي‌گويد آنها مشغول ايجاد الگوهاي کوچک‌تر در بستر هيدروژلي و رهايش مغناطيسي مولکول‌هاي پيام‌رسان سلولي همچون فاکتور رشد هستند تا بتوانند از اين فناوري در کاربردهاي زيست‌پزشکي استفاده کنند.

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

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]افزايش حساسيت تصويربرداري پزشکي با استفاده از نانوذرات کبالت  

تصويربرداري تشديد مغناطيسي (MRI) ابزار بسيار مناسبي براي تشخيص تومورهاي بسيار کوچک درون بدن است، اما درتشخيص لبه‌هاي يک تومور کارايي بالايي ندارد. حساسيت توموگرافي فتوآکوستيک (PAT) به اندازه حساسيت MRI نيست، اما در زمينه تشخيص لبه‌هاي تومور کارايي آن بهتر از MRI است. دکتر فانکينگ فرانک چن از دانشگاه کاليفرنيا در سن فرانسيسکو براي بهره‌گيري از مزيت‌هاي هر دو روش تصويربرداري، يک nanowonton از کبالت و طلا توسعه داده و در نتيجه يک عامل وضوح تصويربرداري ساخته است که در هر دو روش تصويربرداري MRI و PAT استفاده مي‌شود.

اين گروه پژوهشي ابتدا نانوذرات کبالت را تهيه کرده و سپس سطح آن را با يک لايه يکنواخت از طلا پوشاندند. نانوذرات کبالت به خودي خود عامل وضوح تصوير بسيار موثري براي MRI به شمار مي‌آيند، اما براي استفاده درون بدن انسان مناسب نيستند. لايه يکنواخت طلا روي نانوذرات کبالت نه تنها موجب زيست‌سازگاري آنها مي‌شود، بلکه افزايش وضوح تصويربرداري به روش PAT را به دنبال دارد. اين محققان ضخامت و شکل لايه طلا را به نحوي طراحي نمودند که پاسخ اين نانوذرات به تصويربرداري PAT با استفاده از ليزر 700 نانومتري به حداکثر مقدار ممکن برسد.

تصويربرداري با اين nanowontonها نشان داد که مقادير بسيار اندکي از آنها (در حد چند پيکومولار) با استفاده از MRI قابل تشخيص هستند. اين حد از حساسيت احتمالاً براي شناسايي تومورهاي بسيار کوچک درون بدن کافي خواهد بود. بررسي‌هاي بيشتر نشان داد که با استفاده از تصويربرداري PAT امکان تشخيص لبه‌هاي ذرات وجود دارد (جايي که سيگنال PAT به شدت کاهش مي‌يابد).

اين پژوهشگران در حال حاضر مشغول بررسي ذراتي با اشکال مختلف (به ويژه نانوميله‌ها) هستند تا شايد بتوانند حساسيت MRI را افزايش دهند. بنابر گفته اين محققان، در صورتي که اين نانومواد هيبريدي به صورت مناسبي طراحي شوند، مي‌توانند به‌‌عنوان عوامل فتوترمال عمل کرده و با تابش نور به آنها، تومورها را از داخل پخته و از بين ببرند.

جزئيات اين کار پژوهشي در مقاله‌اي با عنوان:

“Picomolar sensitivity MRI and photoacoustic imaging of cobalt nanoparticles”

در مجله [External Link Removed for Guests] منتشر شده است. بخشي از هزينه اين کار توسط موسسه ملي سرطان تأمين شده است. پژوهشگران ديگري از ساير دانشگاه‌هاي آمريکا و همچنين دانشگاه لاهور در پاکستان با اين پروژه همکاري داشته‌اند. خلاصه‌اي از اين مقاله در سايت مجله قابل دسترس است.

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

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]مشاهده مستقيم اثر اسپين کوانتومي هال  

گروهي از محققان بين‌المللي توانسته‌اند مشاهده دقيقي از يک پديده غيرمعمول داشته باشند. جزئيات اين مشاهده در شماره جاري (13 فوريه 2009) مجله Science منتشر شده است. اين محققان براي اولين بار توانسته‌اند اسپين الکترون‌ها را در يک ماده که اثر اسپين کوانتومي Hall را از خود نشان مي‌دهد، به طور مستقيم اندازه بگيرند. اين اثر به صورت تئوري در سال 2004 پيش‌بيني شده و در سال 2007 براي اولين بار مشاهده شد.

جالب اين است که جريانات اسپيني بدون نياز به هرگونه محرک خارجي و در نتيجه ساختار دروني خود ماده جاري مي‌شوند. جريان اطلاعات حتي در مورد بي‌نظمي‌هاي بسيار کوچک نيز بدون اتلاف صورت مي‌گيرد. اين تحقيق مي‌تواند راه را براي توليد رايانه‌هاي کوانتمي مقاوم در برابر اتلاف باز کرده و منبعي از جريانات اسپيني ايجاد کند.

در سال 2007 محققان آلماني و آمريکايي پديده جديدي مشاهده کردند که مي‌توانست امکان انتقال و دستکاري الکتريکي اطلاعات را در ابزارهاي ذخيره‌سازي آينده تقريباً بدون هرگونه اتلافي فراهم نمايد (اثر اسپين کوانتومي هال). اين اکتشاف توسط مجله معروف Science به عنوان يکي از ده اکتشاف برتر سال 2007 برگزيده شد.

اولين مطالعه که موفق به مشاهده مستقيم اسپين ذرات جاري شده است، در شماره 13 فوريه مجله Science منتشر شد. يک گروه بين‌المللي از محققان شامل دکتر گوستاف بيلمير از موسسه Forschungszentrum Julich موفق به انجام اين کار شده‌اند. تاکنون اثر اسپين کوانتومي هال تنها به صورت غيرمستقيم قابل اثبات بود.

دکتر گوستاف بيلمير مي‌گويد: «ما توانستيم براي اولين بار نشان دهيم که دو جريان اسپيني در لبه يک آلياژ بيسموت و آنتي‌موان در جهت‌هاي مخالف هم جريان مي‌يابند. نيازي به هيچ انرژي خارجي نيست، هيچ‌گونه اتلافي صورت نمي‌گيرد». دليل اين پديده حيرت‌آور برهمکنش درون ماده است. مطلب بسيار جذاب براي دانشمندان مواد اين است که نقايص درون ماده تأثير منفي در جريانات اسپيني ايجاد نمي‌کنند. بيلمير توضيح مي‌دهد: «اين بدان معناست که جريانات اسپيني موادي را که به نام مواد مکان‌شناس (topological materials) شناخته مي‌شوند، مي‌توان به صورت الکتريکي کنترل کرد و بنابراين اين مواد مي‌توانند به عنوان منابع اسپين مورد استفاده قرار بگيرند. در آينده فرايند ما اين امکان را ايجاد خواهد کرد که بتوان قابليت مواد را براي اين منظور بررسي کرد.»

اين مطالعه از محاسبات تئوري و طيف‌سنجي فتوالکتروني بهره مي برد. فوتون‌هاي يک تابش سينکروتروني موجب مي‌شوند که الکترون‌ها از سطح ماده نشر پيدا کنند. از توزيع انرژي و ممان الکترون‌هاي تابشي، و همچنين اسپين ذرات منتشر شده مي‌توان براي به دست آوردن اطلاعات واقعي راجع به اثر اسپين کوانتومي هال بهره برد.

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

   
[HIGHLIGHT=#fbd5b5][COLOR=#974806]وضعيت ايران در حوزه نانو    

مطابق بررسي‌هاي به عمل آمده از بانک‌هاي اطلاعاتي داخلي و خارجي وضعيت کلي فناوري نانو درايران از منظر توليد علم، فناوري و نيروي انساني بطور مختصر در جدول زير آمده است.    ردیف موضوع تعداد      حدود 1800 عنوان بين سالهاي 2000 تا آخر     بين   10 مورد ثبت       300 مورد ثبت    [/TD][TD]130 شرکت که از اين تعداد 40 شرکت داراي محصول، 15 شرکت تجهيزات ساز، 20 شرکت خدمات دهنده، 35 شرکت مستقر در مرکز رشد و 20 شرکت بازرگاني هستند.    نانويي تجاري         از 2700 مورد پايان نامه (ارشد و دکترا) تا آخر سال 87 در ستاد مورد حمايت تشويقي قرار گرفته‌اند. کل آمار پايان‌نامه‌هاي کار شده در حوزه نانو خيلي بيشتر از اين تعداد هستند.    انساني (محقق)      

بر اساس نتايج بدست آمده از پايگاه داده Web of Science (ISI) شمار مقالات نانو ايران در پايان سال 2008 ميلادي به 806 نسخه رسيد که نسبت به سال قبل بيش از 70 درصد رشد داشته و منجر به صعود ايران به رتبه نوزدهم جهان شده است. جدول زير حاوي تعداد مقالات نانو و رتبه ايران در سالهاي مختلف است.           [/TD][TD]   [/TD][TD]   [/TD][TD]   [/TD][TD]   [/TD][TD]   [/TD][TD]   [/TD][TD]   [/TD][TD]   [/TD][TD]    

کيفيت مقالات نانوي ايران در سالهاي اخير رشد داشته است و از لحاظ کميت و کيفيت مقالات نانو در صدر کشورهاي منطقه و اسلامي قرار دارد. جداول زير ميانگين ارجاعات به مقالات نانوي ايران و کشورهاي ديگر را در سال 2006 براي مقايسه نشان مي‌دهد.     ارجاعات به هر مقاله   /    /    /   /   /   [HIGHLIGHT=#c6d9f0]3/  [HIGHLIGHT=#c6d9f0]     
  
[External Link Removed for Guests]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]رديابي گرما در نانولوله‌هاي کربني  
  در آمريکا کشف کرده‌اند که الکترون‌هاي جريان يافته در مدارهاي مبتني بر نانولوله کربني، انرژي خود را در روش‌هاي کاملاً متفاوت با الکترون‌هاي جريان يافته در افزاره‌هاي ساخته شده از نيمه‌هادي‌هاي مرسوم مانند سيليکون، از دست مي‌دهند. اين محققان نشان داده‌اند که چگونه انرژي جريان‌هاي الکتريکي در نانولوله‌هاي کربني به گرما تبديل مي‌شود و بصورت نوسان‌هاي به‌هم پيوسته‌اي از اتم‌هاي نانولوله و نوسان‌هاي سطحي بستر زيرين آن، تلف مي‌شود.

در افزاره‌هاي نيمه‌هادي مرسوم، لايه‌هاي متفاوتي از مواد هميشه با پيوند‌هاي شيميايي به هم متصل مي‌شوند. اين اتصال يک محيط پيوسته براي انتقال گرما در سرتاسر چنين افزاره‌هايي ايجاد مي‌کند و سردکردن آنها را نسبتاً آسان مي‌کند. تعداد زيادي از محققان اعتقاد دارند که افزاره‌هاي الکترونيکي آينده مي‌توانند از نانولوله‌هاي کربني ساخته شوند. نانولوله‌ها مي‌توانند اندازه را خيلي کوچک‌تر کرده و بنابراين عمکرد را بهبود بخشند. نانولوله‌ها براي اتصال به ساختارها، به صورت شيميايي پيوند نمي‌دهند؛ در نتيجه حذف گرما از چنين افزاره‌هايي خيلي مشکل خواهد بود.  
 

شمايي از چگونگي گرم‌شدن يک نانولوله با عبور يک جريان الکتروني درسرتاسر آن.  


اما اکنون محققان IBM متوجه شده‌اند که الکترون‌ها در نانولوله‌ها مي‌تواننند انرژي خود را مستقيماً در يک بستر مجاور حتي اگر با آن پيوند شيميايي نداشته باشند، پراکنده کرده و از دست بدهند. اين محققان همچنين متوجه شده‌اند که الکترون‌هاي حامل بار در افزاره‌هاي نانولوله‌اي فرآيند نرمال گرمايي که در آن نوسان‌هاي گرمايي به تعادل آماري مي‌رسند، را طي نمي‌کنند.

  
  لوله بر روی SiO[SUB]2[/SUB] 
 
اگرچه فقدان پيوند شيميايي با بستر، مانع هدايت گرمايي مي‌شود؛ اما اين محققان نشان داده‌اند که موقعي که الکترون‌ها با اتم‌هاي بستر برخورد مي‌کنند، جابه‌جايي متوالي در مکان اتم‌ها يک ميدان الکتريکي توليد مي‌کند که تا داخل نانولوله گسترش مي‌يابد. هنگامي که الکترون‌هاي نانولوله با اين ميدان برهم‌کنش مي‌کنند؛ مي‌توانند انرژي خود را مستقيماً در بستر پراکنده کنند.

نتايج اين تحقيق در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.

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

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]انتقال ژن با کمک نانوذرات مغناطيسي  

امروزه از نانوذرات مغناطيسي به صورت گسترده به‌عنوان عوامل وضوح تصوير در تصويربرداري تشديد مغناطيسي استفاده مي‌شود. علاوه بر تشخيص پزشکي، راهکارهايي براي استفاده از اين نانوذرات در درمان وجود دارد. در اين کاربردها، نانوذرات مغناطيسي به نحوي طراحي مي‌شوند که از برهمکنش آنها با ميدان مغناطيسي خارجي براي ايجاد اثرات درماني در بافت‌هاي اطراف استفاده مي‌شود.

پيشرفت جديدي که در اين عرصه صورت گرفته است، استفاده از نانوذرات مغناطيسي به‌عنوان پايه‌اي براي انتقال ژن (رهايش مواد ژنتيکي درون سلول‌هاي زنده) است. انتقال ژن را مي‌توان با استفاده از روش‌هاي مختلفي همچون استفاده از حامل‌هاي ويروسي انجام داد.

محققان دانشگاه بُن اخيراً امکان و چگونگي استفاده از نانوذرات مغناطيسي را به عنوان پايه‌اي براي انتقال ژن در شرايط مشابه باليني بررسي نموده‌اند. براي انتقال به درون سلول‌هاي انساني، حامل‌هاي ژن به نانوذرات مغناطيسي متصل شده و با استفاده از گراديان ميدان مغناطيسي به درون سلول کشيده شدند.

اين محققان مشاهده کردند که کارايي انتقال مغناطيسي بسيار بالاتر از انتقال غيرمغناطيسي است. اثر جانبي مطلوب ديگر، مغناطيسي شدن سلول‌ها پس از ورود نانوذرات به درون آنهاست. اين اثر مي‌تواند امکان انتقال هدفمند سلول‌ها به نواحي مورد نظر را ايجاد کند.

با کمي‌سازي ماده مغناطيسي وارد شده به درون سلول، بررسي بيشتري روي مکانيسم انتقال مغناطيسي ژن صورت گرفت. اندازه‌گيري‌هاي با حساسيت بالا در محدوده چند پيکوگرم بر سلول با استفاده از PTB و magnetorelaxometry صورت گرفت. ارتباط خوب ميان داده‌هاي اندازه‌گيري شده و انتقال ژن صورت گرفته، امکان استفاده از magnetorelaxometry را براي بررسي انتقال ژن حتي درون بدن موجود زنده فراهم مي‌کند.

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

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]روش جديد تصويربرداري از نانوساختارها روي سطح سلول‌هاي زنده  

يک گروه بين‌المللي از دانشمندان به رهبري پژوهشگري از دانشگاه کنتاکي، روش جديدي را براي تصويربرداري از نانوساختارها روي سطح سلول‌هاي زنده توسعه داده‌اند.

اين گروه تحقيقاتي که يکي از محققان اصلي آن به نام گرگوري فرولنکوف از دانشکده فيزيولوژي دانشگاه کنتاکي است، «ميکروسکوپي هدايت يوني داراي روبشگر رقصان» را توسعه داده‌اند. در اين روش جديد، يک روبشگر نانومقياس همانند سوزن چرخ خياطي روي سطح سلول جست و خيز مي‌کند. آنها نتايج کار خود را در Nature Methods منتشر کرده‌اند.

اين روش جديد به محققان امکان مي‌دهد سطح يک سلول زنده را با تفکيک‌پذيري نانومقياس به تصوير بکشند. اين کار قبلاً تنها با استفاده از ميکروسکوپي الکتروني و روي سطح سلول‌هاي مرده امکان‌پذير بود.

فرولنکوف مي‌گويد: «حال مي‌توانيم از نانوساختارهايي همچون پروتئين‌ها يا مجموعه‌اي از پروتئين‌ها در سلول‌هاي زنده تصويربرداري کرده و عملکرد آنها را بررسي نماييم. بسياري از بيماري‌ها، سطح سلول را تحت تأثير قرار مي‌دهند. بنابراين انتظار داريم اين روش جديد به همراه روش‌هاي نوظهورتصويربرداري با تفکيک‌پذيري بالا از درون سلول، مکانيسم‌هاي برخي از بيماري‌ها را آشکار نمايند، همانگونه که ميکروسکوپي نوري چندين قرن قبل پزشکي را متحول ساخت.»

پژوهشگران ديگر اين کار تحقيقاتي عبارتند از يوري کورچف از دانشکده پزشکي کالج سلطنتي لندن، و ديويد کلنرمن از دانشکده شيمي دانشگاه کمبريج در انگليس.

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