مرکز انجمنهای تخصصی

 [HIGHLIGHT=#000000]استفاده از چارچوب‌هاي آلي فلزي(MOFs) در پزشکي   


چارچوب‌هاي آلي فلزي(MOFs) ترکيباتي هستند که براي رهاسازي مواد از آنها استفاده مي‌شود. مشکل موجود در به‌کارگيري اين مواد، دشواري در کنترل آنهاست. اخيراً يک گروه تحقيقاتي در دانشگاه صنعتي درسدن، موفق به ارائه‌ي MOF ‌هاي مغناطيسي شده‌اند که با استفاده از يک ميدان مغناطيسي خارجي قابل کنترل هستند.

دانشمندان آلماني موفق شدند نانومواد مغناطيسي را درون چارچوب‌هاي آلي فلزي(MOFs) کپسوله کنند. اين چارچوب‌هاي آلي فلزي مي‌توانند داروها را در ميان خود گرفته و هنگام اعمال ميدان مغناطيسي، آنها را آزاد کنند.

استفان کاسکل از دانشگاه صنعتي درسدن در آلمان، به همراه همکارانش موفق شدند اين MOF ‌هاي مغناطيسي را با قرار دادن ذرات سوپرپارامغناطيس اکسيد آهن درون کربوسيلات MOF ‌تهيه کنند. مارتين لوح، يکي از اعضاي اين گروه مي‌گويد که مولکول‌هاي کربوکسيلات موجب پايداري و فعال شدن نانوذرات مي‌شود.

اين گروه تحقيقاتي درون اين MOF‌‌‌ها داروي ايبوروفين قرار داده و توانستند با اعمال ميدان مغناطيسي خارجي اين دارو را به‌صورت کنترل‌شده‌اي آزاد کنند. ميدان مغناطيسي موجب گرم شدن مواد مغناطيسي درون MOF ‌ شده و در نهايت موجب ترکيدن آن و رهاسازي مواد درون MOF ‌ مي‌شود.
 
 
  


MOF‌‌هاي حاوي مواد مغناطيسي پيش از اين ساخته شده بودند؛ اما کنترل آنها کار دشواري بوده‌است. گروه تحقيقاتي کاسکل موفق به ساخت MOF‌‌‌هاي مغناطيسي شده که به‌راحتي از بيرون قابل کنترل هستند. ميدان مغناطيسي به‌راحتي مي‌توانند به درون پوست انسان نفوذ و دارو را از درون MOF ‌ها آزاد کنند، چنين سيستمي همينک در بازار وجود دارد. با اين حال پيش از استفاده از MOF ‌در بدن انسان بايد آزمون‌ها سنجش سميت در آنها انجام شود.

به اعتقاد لوح، افزايش پايداري فرايندهاي پزشکي و صنعتي براي آينده بسيار حائز اهميت است، از اين رو MOF‌هاي عامل‌دار مغناطيسي مي‌توانند به‌عنوان واحدهاي سازنده در اين مسير قلمداد شوند.

کريستين سره، متخصص جامدات متخلخل از دانشگاه ورساليس فرانسه، مي‌گويد که نانو MOF‌ها مي‌توانند در آينده‌ي نزديک براي رهاسازي داروها مورد استفاده قرار گيرند. MOF‌هاي مغناطيسي به‌عنوان ابزاري جديد در حوزه‌ي MOF‌هاي زيست‌پزشکي مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

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

[FONT=Tahoma, Tahoma, Tahoma, Tahoma][COLOR=#a0a0a0] [HIGHLIGHT=#ddd9c3] ساخت نيمه‌هادي‌هاي آلي با ضخامت بسيار کم  

پژوهشگران توانستند نيمه‌هادي‌‌هاي آلي را روي بسترهاي مختلف توليد کنند به‌شکلي که جنس بستر تاثيري روي نيمه‌هادي توليد شده نداشته باشد. از سويي ديگر آنها توانستند ضخامت نيمه‌هادي تشکيل شده را تا حد يک لايه مولکولي کاهش دهند.

سيليکون ماده‌اي بسيار مهم در صنعت الکترونيک است. سال‌هاست که محققان به‌دنبال جايگزيني براي آن مي‌گردند، نيمه‌هادي‌هاي آلي يکي از گزينه‌ها هستند. هرچند اين ماده هنوز نمي‌تواند به مانند سيليکون در تراشه‌ها استفاده شود اما مزاياي آن نظير مصرف کم انرژي، هزينه توليد پايين، خم شدن و تا شدن موجب شده که در کانون توجه محققان باشد. به اعتقاد ونپينگ هو، از موسسه شيمي چين، هنوز چالش‌هايي بر سر استفاده از اين ماده وجود دارد، براي مثال:

چگونه مي‌توان بلورهاي مايع را در حجم انبوه توليد کرد تا از آنها در ترانزيستورهاي اثر ميدان آلي با کارايي بالا (OFET) استفاده کرد؟ چگونه مي‌توان بلورهاي آلي را روي بستر دلخواه غير بلوري آماده کرد درحاليکه اکنون آنها را روي بستر تک بلوري ايجاد مي‌کنند، (اين مشکل يکي از چالش‌هاي بسيار بزرگ است) ؟ مينيمم ضخامت نيمه‌هادي آلي که براي استفاده به‌عنوان کانال در OFETها چقدر باشد تا بيشترين حرکت را دارا باشند؟ رابطه ميان مينيمم ضخامت اين کانال رسانا و ديگر لايه‌هاي فعال نيمه‌هادي چيست؟ اين يک سوال بنيادين و بسيار مهم است.

  
 براي حل اين مشکل، تيم تحقيقاتي هو، با ترکيب نانوالکترونيک و الکترونيک آلي موفق شدند تا اولين بلور آلي نيمه‌هادي دو بعدي را توليد کنند که مقياسي در حد ميلي‌متر داشت. اين ماده ضخامتي در حد يک لايه مولکولي (3.5 نانومتر) دارد.

به‌دليل ساختار الکترونيک گرافن، اين ماده خواص منحصربه‌فردي به بلورهاي دو بعدي مي‌دهد اما مشکل موجود، دشواري‌هاي رشد بلور دو بعدي روي يک بستر دلخواه در حجم و اندازه بالا است.

تيم هو براي اولين باز از ترکيب 1و4 بيس((5-هگزيل-2و2 بي‌تيوفن-5- ايل( اتيلن)بنزن (HTEB) براي توليد فيلم نازک استفاده کردند. آنها دريافتند که بين جنس بستر و کارايي خودآرايي انجام شده، ارتباطي وجود ندارد يعني HTEB روي دي اکسيد سيليکون، کوارتز و حتي سطح آب تشکيل مي‌شود.

پژوهشگران توانستند با تغيير غلظت محلول اولي HTEB، ضخامت فيلم توليد شده را تحت کنترل در آورند و آن را تا حد يک تا ده لايه مولکولي کاهش دهند. هو و همکارانش با استفاده از بلورهاي نيمه‌هادي دو بعدي OFETهايي با کارايي بالا ساختند. نتايج نشان داد که OFETهاي داراي بلورهاي تک لايه مولکولي، پايداري بسيار خوبي پس از 300 روز قرار گرفتن در معرض هوا داشتند.

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

 [HIGHLIGHT=#ddd9c3]ساخت باتري‌هاي انعطاف‌پذير به شکل فيلم‌هاي نازک   


دانشمندان آمريکايي موفق شدند يک باتري بسيار نازک و انعطاف‌پذيز بسازند که بالاترين ظرفيت بار را براي سلول‌هاي فيلم نازک دارا است. اين باتري مي‌تواند در ولتاژهاي بسيار کمتر از باتري‌هاي يون ليتيم شارژ شود. در ساخت اين باتري از کربن و نانوذرات RuO2•nH2O استفاده شده است.

باتري‌هاي انعطاف‌پذير فوايد بسيار زيادي نسبت به سيستم‌ها صلب دارد. اين باتري‌ها قابل استفاده در ادوات مدرن از پروتزهاي قابل کاشت در بدن گرفته تا سيستم‌هاي شناسايي ترک و فشار در ساختارهاي سيماني هستند. اما منبع انرژي الکتروشيميايي براي اين باتري‌ها بسيار سمي هستند و همچنين خطر انفجار آنها وجود دارد.

دانيل لووي از شرکت FlexE، که يک شرکت توليد کننده باتري‌هاي قابل شارژ از فيلم‌هاي نازک است، با همکاري مارتين پکرار از دانشگاه مريلند، موفق شدند يک سلول گالوانيک نازک بسازند که هم غير سمي بوده و هم امن و غير خورنده است.

 
 
  تيم تحقيقاتي براي توليد اين سلول، نانوذرات RuO2•nH2O را با کربن فعال و الکتروليت ساخته شده از کلريد آمونيوم مخلوط کرده و درنهايت با پليمري داراي پرفلورينات آنها را به هم چسباندند. نتيجه کار يک فيلم منعطف رساناي الکتريسيته شد ( فيلم گرافيتي). يک فيلم نازک از جنس فلز روي به‌عنوان آند در آن استفاده شده و تمام اين مجموعه بين يک جفت ورقه پلاستيکي محصور و بسته بندي شد.

به اعتقاد لووي، هرچند که فوايد استفاده از RuO2 به‌عنوان الکترود در ابر خازن‌ها به اثبات رسيده است اما استفاده از آن در سلول‌هاي گالوانيک هنوز خيلي جدي گرفته نمي‌شود زيرا قيمت تمام شده آن بسيار بالا است.

براي تست مقاومت به خوردگي اين سلول‌ها، اين تيم تحقيقاتي از الکتروليت‌هايي با pH مختلف استفاده کردند. آنها دريافتند که با استفاده از يک الکتروليت با اسيديته متوسط مي‌توان از خوردگي الکترود و مواد موجود در کل سيستم در حين انجام واکنش الکتروشيميايي، جلوگيري کرد. زماني که آنها چرخه عمر باتري را تست کردند دريافتند که اين سلول قادر است 400 شارژ و دشارژ شدن را تحمل کند. لووي مي‌گويد ما مي‌توانيم 85 درصد از ظرفيت باتري را پس از 300 بار شارژ-دشارژ شدند هنوز داشته باشيم. بعد از 100 بار شارژ-دشارژ شدن، به تدريج 20 درصد از ظرفيت اوليه آن کاسته مي‌شود.

اين سلول‌ گالوانيک الکتروشيميايي عملکرد بهتري نسبت به باتري‌هاي يون ليتيم دارد. از آنجايي که اين باتري‌ها انعطاف‌پذير هستند در نتيجه در فرآيند کوچک سازي تاثير به سزايي دارند.  


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

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]پارچه نخي ضد آب و مقاوم در برابر نور فرابنفش  
پژوهشگران در دانشگاه نرمال نرث‌ايست در چين با استفاده از يک فرآيند سه مرحله‌اي پارچه نخي ساخته‌اند که هم ضدآب و هم بسيار مقاوم در برابر نور فرابنفش است. لينگلينگ وانگ و همکارانش با استفاده از نانوميله‌هاي اکسيد روي و بلورهاي اکسيد روي روکشي روي سطح الياف پارچه نخي ايجاد کرده‌اند که محکم به آنها متصل است.

فرآيند اين پژوهشگران باعث ساخت پارچه نخي چند عملکردي مي‌شود؛ در اين حالت پارچه نخي سبز خواهد بود (نيازي به تمييزشدن ندارند) و پوست بدن را از تابش پرتوي فرابنفش محافظت خواهد کرد.

  
اين فرآيند با خيس کردن قطعه‌اي از پارچه نخي در محلولي از نانوبلورهاي اکسيد روي براي 12 ساعت شروع شد و سپس اين پارچه در يک اتوکلاو تفلوني (ماشين بخار فشار بالا) اشباع شده از محلول هيدرات استات روي براي 48 ساعت در دماي 95 درجه سلسيوس قرار داده شد. اين مرحله منجر به انحلال و سپس تبلور دوباره نانوبلورهاي اکسيد روي بصورت يک لايه دانه‌اي اکسيد روي شد. بعد از آن، اين پارچه براي 10 دقيقه خشک شد.

در مرحله بعد پارچه روکش‌داده شده با اکسيد روي داخل اتوکلاو در محلول هيدرات نيترات روي و هگزامتيلن‌دي‌آمين (HMD) براي 5 ساعت در دماي 95 درجه سلسيوس قرار داده شد. اين مرحله باعث مي‌شود که اين پارچه خاصيت ضدآب پيدا کند. بعد از آن، اين پارچه با آب شسته و خشک شد.

مرحله نهايي، غوطه‌ورسازي متناوب اين پارچه در پلي‌اتيلن‌ايمين (PEI) و محلول سيليکات بود که منجر به ايجاد لايه سيليکا/ پلي‌اتيلن‌ايمين شد.

محصول نهايي پارچه‌اي است که نه تنها ضدآب مي‌باشد بلکه از تابش نور فرابنفش خورشيد نيز ممانعت مي‌کند. در اين حالت، اين پارچه فاکتور حفاظت نور فرابنفشي برابر با حدود 101 خواهد داشت. داشتن چنين توانايي بسيار مفيد است و مقدار اين فاکتور دو برابر بالاترين مقدار ممکن است که قابل‌ملاحظه است.

اگرچه هنوز آزمايش‌هاي مورد نياز براي ديدن اينکه چگونه اين فرآيند جديد تحت شرايط دنياي واقعي، کار مي‌کند، انجام نشده است، با اين حال اطلاعات بدست آمده نشان‌دهنده موفقيت اين رويه است و هيچ ترديد نيست که اين رويه باعث پيشرفت علم ساخت پارچه‌هاي جديدي مي‌شود که به تن کردن آنها مافع بسيار براي ما خواهد داشت.

اين پژوهشگران جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي ACS Applied Materials & Interfaces منتشر کرده‌اند.

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

 [HIGHLIGHT=#e5b9b7]هدفگيري تومورها با نانوذرات داراي عبايي قابل حذف   


مهندسان شيمي موسسه فناوري ماساچوست (MIT) يک نوع جديد نانوذره دارورسان طراحي کرده‌اند که خصيصه اشتراکي موجود در تقريباً تمام تومورها (آنها اسيدي‌تر از بافت‌هاي سالم هستند) را به‌کار مي‌گيرد. پائولا هاموند از MIT مي‌گويد که چنين ذراتي مي‌توانند تقريباً هر نوع توموري را هدفگيري کنند و براي حمل هر نوع دارويي طراحي گردند.

تقريباً شبيه به اکثر نانوذرات دارورسان، نانوذرات جديد MIT داراي يک عبا از لايه پليمري هستند که آنها را از تخريب شدن توسط جريان خون حفظ مي‌کند. با اينحال، گروه MIT، اين لايه خارجي را بگونه‌اي طراحي کرده است که بعد از ورود به محيط اسيدي‌تر نزديک به تومور از نانوذره جدا شود. اين باعث پديدار شدن لايه ديگري مي‌شود که قادر به نفوذ در سلول‌هاي منفرد توموري است.


 
لايه خارجي اين نانوذره (به رنگ زرد) در يک محيط اسيدي جدا مي‌شود.  


اين پژوهشگران گزارش داده‌اند که نانوذرات آنها در جريان خون بدن موش مي‌تواند تا 24 ساعت دوام بياورد و در جايگاه‌هاي توموري تجمع کرده و وارد سلول‌هاي توموري شود. خانم هاموند و همکارانش تصميم گرفتند تا از مزيت مربوط به خاصيت اسيدي تومور استفاده کنند، که حاصل از متابوليسم گردش- افزون آن است. سلول‌هاي تومور در مقايسه با سلول‌هاي سالم سريع‌تر رشد مي‌کنند و تقسيم مي‌گردند، و اين فعاليت متابوليکي مقادير زيادي اکسيژن مصرف مي‌کند و خاصيت اسيدي را بالا مي‌برد. با رشد تومور، خاصيت اسيدي بافت بيشتر و بيشتر مي‌شود.
 
 
 
روكش پليمري (آبي روشن) هنگامي كه ذره به تومور رسيد، تخريب مي‌شود و بارهاي مثبت در معرض قرار مي‌گيرند. اين بارها كمك مي‌كنند كه ذره در سرتاسر غشاء سلول توموري جذب شوند.  


پژوهشگران براي ساخت ذرات هدفگيري شده از تکنيکي به نام "آرايش لايه به لايه" استفاده کردند. اين بدان معناست که هر لايه مي‌تواند بگونه‌اي ساخته شود که کار معيني را انجام دهد. هنگامي که لايه خارجي (که از پلي اتيلين گليکول، يا PEG ساخته شده است) در محيط اسيدي تومور شکسته مي‌شود، لايه مياني که داراي بار مثبت است پديدار مي‌گردد. اين بار مثبت به دارورساني نانوذره‌اي کمک مي‌کند تا به مانع ديگر غلبه نمايد: همينکه ذرات به تومور مي‌رسند، وارد کردن آنها به داخل سلول‌ها مشکل مي‌شود. ذراتي با بار مثبت مي‌توانند به غشاء سلولي با بار منفي نفود کنند، ولي چنين ذراتي نمي‌توانند بدون داشتن يک عباي مناسب به بدن وارد شوند زيرا باعث تخريب بافت‌هاي سالم مي‌گردند.

هاموند مي‌گويد که دروني‌ترين لايه اين نانوذرات مي‌تواند پليمري باشد که يک داروي سرطاني را حمل مي‌کند، يا يک نقطه کوانتومي که براي تصويربرداري استفاده مي‌شود، يا تقريباً هرچيز ديگري که طراح مي‌خواهد آنرا به محل تومور برساند.

اين پژوهشگران جزئيات نتايج كار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي ACS Nano منتشر كرده‌اند.

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

 [HIGHLIGHT=#dbe5f1]بررسي تاثير داروها با ريزتراشه زيست‌حسگري جديد   


  



پژوهشگران استنفورد يک ريزتراشه زيست حسگري جديد ساخته‌اند که مي‌تواند به طور قابل ملاحظه‌اي موجب تسريع در فرايند توسعه داروها شود. اين ريزتراشه، که با "نانوحسگرهاي" بسيار حساس پوشيده شده است، نحوه پيوند پروتئين‌ها به همديگر را تحليل مي‌کند، که يک گام اساسي براي ارزيابي اثرگذاري و نيز اثرات جانبي ممکن يک روش درماني بالقوه است.

يک آرايه چندسانتي‌متري واحد از اين نانوحسگرها مي‌تواند نسبت به هر حسگر ديگري به طور همزمان و پيوسته هزاران بار بيشتر رخداد‌هاي پيوند پروتئيني را رصد کند. همچنين اين حسگر جديد قادر به آشکارسازي برهمکنش‌ها با حساسيت بالاتر و نيز تحويل نتايج با سرعت بيشتر نسبت به روش موجود "استاندارد طلا" مي‌باشد.


  
 
[HIGHLIGHT=#dbe5f1]در شکل يک ريزتراشه با يک آرايه نانوحسگري (مربعات نارنجي) نشان داده مي‌شود که پروتئين‌هاي مختلفي (رنگ‌هاي مختلف) به هر حسگر چسبيده است. چهار پروتئين با يک داروي بالقوه (شکل‌هاي Y-گونه آبي) ، با نانوبرچسب‌هاي مغناطيسي (کره‌هاي خاکستري) نيز نشان داده شده است. يک پروتئين دارويي هم که در حال پيوند با پروتئين روي نانوحسگر است نشان داده مي‌شود.   


قدرت اين آرايه حسگري از دو پيشرفت ناشي مي‌شود. اولا، استفاده از نانوبرچسب‌هاي مغناطيسي چسبيده به پروتئين در حال مطالعه- مانند يک دارو- حساسيت رصد را خيلي زياد افزايش مي‌دهد.

دوما، مدل تحليلي توسعه يافته توسط اين پژوهشگران آنها را قادر به پيشبيني دقيق خروجي نهايي يک برهمکنش فقط براساس داده‌هاي کسب شده در يک رصد چند دقيقه‌اي مي‌کند. تکنيک‌هاي موجود به طور نوعي بيشتر از چهار واکنش همزمان را رصد نمي‌کنند و فرايند مذکور ساعت‌ها طول مي‌کشد.

اين پژوهشگران نانوبرچسب‌ها را براي چسبيدن به پروتئين مورد مطالعه، ساماندهي کرده‌اند. هنگامي که يک پروتئين مجهز به نانوبرچسب با پروتئين ديگري که به نانوحسگر چسبيده است پيوند مي‌خورد، نانوبرچسب مغناطيسي مي‌تواند ميدان مغناطيسي محيط اطراف نانوحسگر را به يک اندازه کوچک ولي قابل تشخيص توسط آشکارساز تغيير دهد.

شان وانگ، که مدير اين کار پژوهشي است، مي‌گويد که اين نانوحسگر برهمان اساسي کار مي‌کند که حسگر ديسک‌هاي سخت رايانه بر آن استوار هستند.

او گفت: "از آنجايي که تراشه ما کاملاً براساس فناوري و اصول ريزالکترونيک موجود استوار است، تعداد حسگرها در سطح با يک قيمت بسيار پايين براحتي قابل تغيير است. "

قدم بعدي شامل ايجاد ارتباط اين فناوري با يک داروي خاص است که در حال انجام مي‌باشد.

جزئيات نتايج اين کار تحقيقاتي در مجله‌ي Nature Nanotechnology منتشر شده است.

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

 [HIGHLIGHT=#dbeef3]استفاده از نانوآنتن براي شناسايي ذرات منفرد   


پژوهشگران براي اولين بار نشان دادند که مي‌توان از نانوآنتن براي شناسايي ذرات يا اتم‌ها استفاده کرد. نانوآنتن ابزاري است که نور را جمع‌آوري کرده و روي نقطه‌اي متمرکز مي‌کند. اين پروژه که توسط محققان آزمايشگاه ملي لورنس برکلي (LBNL) و دانشگاه اشتوتگارت انجام شده، با استفاده از نتايج آن مي‌توان شناساگرها و حسگرهاي گازي بسيار دقيق توليد کرد.

آنتن‌هاي معمولي که براي انتقال سيگنال‌هاي راديوي و تلويزيوني استفاده مي‌شود، در صورت متمرکز شدن در مقياس نانو مي‌تواند در فرکانس‌هاي نوري مورد استفاده قرار گيرند. از اين نانوآنتن‌ها مي‌توان در نانوفتونيک استفاده کرد. نانوآنتن‌ها مي‌توانند براي توليد امواج الکترونيکي سطحي موسوم به "پلاسمون سطحي" به‌کار گرفته شوند. براي اين کار بايد امواج الکترومغناطيس را در سطح تماس نانوساختارهاي فلزي ( معمولا طلا) و يک دي الکتريک ( معمولا هوا) محدود کرد.

   
  



زماني که فرکانس نوسان پلاسمون ايجاد شده با امواج الکترومغناطيسي برخوردي همسان باشد آنگاه پديده "تشديد پلاسمون سطحي محلي" (LSPR) اتفاق مي‌افتد. با اين کار، ميدان الکترومغناطيس در فضايي بسيار کوچک در حدود 100 نانومتر مکعب متمرکز مي‌شود. هر جسمي که وارد اين منطقه، موسوم به نانوفوکوس، شود روي LSPR تاثير مي‌گذارد.

پژوهشگران از اين روش استفاده کردند تا بتوانند اتم‌ها يا ذرات منفرد را شناسايي کنند. آنها يک چيدمان جديد ارائه کردند که در آن يک نانوذره پالاديوم را در منطقه فوکوس ايجاد شده توسط نانوآنتن، قرار دادند. برهمکنش ميان طلا و نانوذره پالاديوم مي‌تواند منجر به توليد LSPR شود به‌طوري که هر ذره‌اي که به نزديکي اين منطقه آورده شود عملکرد دي‌الکتريک ذره پالاديوم را تغيير مي‌دهد. پرتو پراش يافته بوسيله اين سيستم ميکروسکوپ ميدان تاريک ضبط شده و مي‌توان با آن تغيير LSPR را رصد کرد.

اثر افزايشي اين آنتن مي‌تواند بوسيله تغيير فاصله ميان ذره پالاديوم و آنتن طلا کنترل شود. شکل نانوآنتن بسيار مهم است. محققان معتقداند که از اين دستگاه مي‌توان در شناسايي گازهاي قابل اشتعال نظير هيدروژن استفاده کرد. . معمولا براي حس کردن چنين گازهايي از حسگرهاي حاوي قطعات الکتريکي استفاده مي‌شود که خطر انفجار را به‌دنبال دارند. شناسايي مقدار بسيار کمي از گاز هيدروژن در توسعه پيل‌هاي سوختي اهميت بسياري دارد به‌خصوص که غلظت اندکي از اين گاز، حتي 4 درصد، مي‌تواند خطر انفجار را در پي داشته باشد. با تغيير پالاديوم و استفاده از نانوکاتاليست‌هاي ديگر مانند پلاتين يا منيزيم مي‌توان از اين سيستم براي شناسايي گازهاي دي اکسيد کربن يا اکسيد نيتروژن استفاده کرد.

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

 [HIGHLIGHT=#f2f2f2]امکان ساخت يک پيل سوختي جيبي   


ادمان تسانگ و همکارانش از دانشگاه آکسفورد نانوکاتاليست جديدي ساخته‌اند که مي‌تواند در دماي محيط و بدون نياز به حلال‌ها يا افزودني‌ها هيدروژن توليد کند. با استفاده از اين نانوکاتاليست که از اسيد فرميک، هيدروژن توليد مي‌کند، مي‌توان پيل سوختي ساخت که به تدريج جايگزين باتري‌هاي ليتيومي شود و به افزاره‌هاي قابل حمل توان دهد.

نتايج اوليه اين تحقيق نويدبخش هستند و نشان مي‌دهند که ساخت پيل سوختي هيدروژني که بتوان آن را در جيب گذاشت، امکان‌پذير است.


   
  
   
 [HIGHLIGHT=#ddd9c3]ذره هسته – پوسته (اتم‌هاي پالاديوم روي يک نانوذره نقره).   


راهبرد جديد شامل قراردادن لايه‌ي اتمي منفردي از اتم‌هاي پالاديوم روي نانوذرات نقره است. ادمان گفت: اثرات ساختاري و الکترونيکي نقره زيرين خواص کاتاليستي پالاديوم را به شدت تحت تاثير قرار مي‌دهد، بطوري که فعاليت کاتاليستي موثر آن به حدي مي‌رسد که مي‌تواند اسيد فرميک را در دماي اتاق به هيدروژن و دي‌اکسيدکربن تبديل کند.

او توضيح مي‌دهد که ذخيره‌سازي و جابجايي مايع‌هاي آلي از قبيل اسيد فرميک، بسيار آسان‌تر و ايمن‌تر از ذخيره‌سازي هيدروژن است. اين نانوکاتاليست قادر به توليد هيدروژن از سوخت مايع ذخيره‌شده در يک محفظه‌ي يک بار مصرف يا قابل مصرف مجدد، خواهد بود؛ بنابراين با استفاده از آن مي‌توان پيل سوختي کوچکي ساخت که مي‌تواند به افزاره‌هاي الکترونيکي قابل‌حملي نظير گوشي‌هاي تلفن همراه و لپ‌تاپ‌ها توان بدهد.

مزيت ديگر اين فناوري جديد اين است که بخار گاز توليد شده از اين واکنش به طور عمده از هيدروژن و دي‌اکسيدکربن تشکيل شده است و عاري از مونواکسيدکربن مسموم‌کننده‌ي کاتاليست است. اين مزيت نياز به فرآيند‌هاي تميزکردن و افزايش دادن طول‌عمر پيل‌هاي سوختي را از بين مي‌برد.

اين شيميدانان براي تعيين مشخصات اين نانوکاتاليست با استفاده از پرتونگاري پروب اتمي، با جرج اسميت و پاول باگت در گروه مواد دانشگاه آکسفورد، همکاري مي‌کنند. اين فناوري مهم، موضوع يک اختراع ثبت‌شده جديد است.

ادمان توضيح مي‌دهد که قبل از اينکه بتوان به يک افزاره واقعي رسيد، صدها مشکل وجود دارد؛ اما ما اين موضوع را بررسي مي‌کنيم که آيا اين امکان وجود دارد که با استفاده از اين نانوکاتاليست جديد، يک فناوري ابداع کرد که جايگزين فناوري باتري يون ليتيوم شود، بطوري که طول‌عمر طولاني‌تري و تاثير کمتري روي محيط‌زيست داشته باشد.

اين شيميدانان جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي Nature Nanotechnology منتشر کرده‌اند.

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

 [HIGHLIGHT=#e36c09]ارائه روشي براي مطالعه خطرات نانوذرات   
 

 
نانوذرات ترکيبات بسيار مهمي بوده که مي‌توانند در حوزه‌هاي مختلف نظير رهاسازي دارو مورد استفاده قرار گيرند. نانوذرات قادراند خواص برخي مواد را بهبود دهند اما مشکلي که در اين ميان وجود دارد آن است که اين مواد ممکن است براي سلامتي انسان خطرناک باشند. اخيرا پژوهشگران موسسه ملي استاندارد و فناوري (NIST) روشي يافته‌اند که با آن مي‌توان نانوذرات را دستکاري کرد به‌طوري که به ميزان خطرناکي آنها پي برد.

اين تيم تحقيقاتي روشي ارائه کرده است که با آن مي‌توان مقادير دلخواهي نانوذره فلزي را روي يک سطح نشست داد و سپس آنها را رها کرد. با اين روش مي‌توان از جريان الکتريکي استفاده کرد تا روي رفتار ذرات اثر گذاشت. با اين کار دانشمندان مي‌توانند محل کشت سلول‌ها را در معرض نانوذرات قرار دهند و در نتيجه اثر خطرات احتمالي ذرات را روي سلول زنده بررسي کنند.


  


اين روش داراي اين مزيت است که ذرات مي‌توانند به‌صورت لايه‌اي به ضخامت يک ذره تجمع يابند. با اين کار، اين ذرات مي‌توانند درون يک نمونه به‌طور يکنواخت معلق شوند و دچار به‌هم چسبيدگي نشوند. چسبيدن به‌هم، يک مشکل عمومي است که در مطالعه اثر نانوذرات روي سلول‌هاي زنده، موجب پوشيده شدن برخي اثرات نانوذرات شود.

داروين رايز، از فيزيک‌دان‌هاي NIST، مي‌گويد اين مزيت‌ها وقتي کنار هم قرار بگيرند موجب مي‌شوند که اين روش براي مطالعات سم شناسي مناسب گردد. روش‌هاي ديگري که پيش از اين براي مطالعات سم شناسي استفاده مي‌شده است مستلزم اين بوده که اصلاحاتي در سطح نانوذرات اتفاق بيافتد تا بتوان نانوذرات را کنترل کرد. اما در اين روش نانوذرات تغيير نکرده و به‌همان شکل طبيعي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. با استفاده از اين روش، شما مي‌توانيد نانوذرات را به‌درون محيط کشت سلول‌ها وارد کنيد و ببينيد که سلول‌ها چه رفتاري در قبال نانوذرات دارند. اين کار به شما درک بهتري از رفتار و پاسخ سلول‌ها مي‌دهد. اين در حالي است که با روش‌هاي ديگر نمي‌توان چنين مطالعه دقيقي انجام داد. در روش ارائه شده توسط محققان NIST، مي‌توان نانوذرات را با سرعت از پيش تعيين شده‌اي وارد محيط کشت سلولي کرد که اين کار نوعي شبيه سازي رفتار سلول‌ها درون بدن خواهد بود، با اين کار دانشمندان خواهند فهميد که رفتار سلول‌ها در طول زمان چه تغييري کرده و آيا با تغيير غلظت ذرات، پاسخ سلول‌ها نيز تغيير مي‌کند.

در اين تحقيق محققان از نانوذرات طلا داراي پوششي از يک مولکول داراي بار مثبت استفاده کردند.

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

 [HIGHLIGHT=#f2dcdb]فناوري‌نانو در صنعت حمل و نقل و خودروسازي   


موسسه Research and Markets، گزارش جديدي با عنوان «فناوري‌نانو در صنعت حمل و نقل و خودروسازي: کاربردها و بازار آن تا سال 2015»، منتشر کرده است.

بر اساس اين گزارش، توليدکنندگان خودرو به دنبال استفاده از فناوري‌هايي هستند که باعث کاهش هزينه‌ها و بهبود اثربخشي در عملکرد خودرو شده و به آنها کمک مي‌کند تا بتوانند مقررات سخت مربوط به ايمني و احتراق خودرو‌ها‌ را برآورده کنند.

در حال حاضر، محصولات و فرايندهايي وجود دارد که با استفاده از نانومواد ارتقا يافته و بر صنعت خودروسازي تاثير گذاشته‌اند. اين محصولات عبارتند از: پوشش‌هاي نانولوله‌هاي کربني براي EMI و ESD جهت استفاده در قطعات سيستم‌هاي سوخت؛ نانوکامپوزيت‌هاي حاوي مواد مختلف براي تقويت ساختار و ايمني؛ کاتاليزورهاي نانوذرات براي صرفه‌جويي در مصرف سوخت؛ افزودني‌هاي نانو براي روغن‌ها؛ و پوشش‌هاي خود تمييز شونده، آسان تمييز شونده، ضد مه، ضد خش، ضد خوردگي و خود ترميم‌شونده.

شرکت‌هايي نظير تويوتا، جنرال موتور، فورد و رول‌رويس همگي در توسعه‌ي فناوري‌هاي اين حوزه پيشگام بوده و با همکاري توسعه‌دهندگان کاربردهاي نانومواد ابداعي در جامعه‌ي کسب و کاري و تحقيقاتي، پروژه‌هاي تحقيقاتي گسترده‌اي در اين زمينه‌ها دارند.

محصولات فوق، نسل اول محصولاتي هستند که با استفاده از نانومواد ارتقا يافته‌ و در بخش خودروسازي استفاده مي‌شوند. نسل بعدي محصولاتِ مربوط به خودروهاي آينده، دربرگيرنده باتري‌هاي سوختي؛ لاستيک‌هاي هوشمند؛ مواد تشکيل دهنده حافظه‌ها؛ حسگرها و مواد ساختاري چندکارکردي، مستحکم و سبک هستند.

گزارش جديد، اندازه بازار کنوني نسل اول محصولات را پوشش داده و اثرات مالي محصولات نسل دوم را براي 5 تا 7 سال آينده پيش‌بيني مي‌کند.

حوزه‌هاي کاربردي پوشش داده شده در اين گزارش عبارتند از: باتري‌هاي سوختي؛ سيستم‌هاي نيرو؛ لاستيک‌ها؛ انتقال گرما؛ نمايشگرها و نوررساني؛ حسگرها؛ پوشش‌ها؛ مواد هوشمند؛ و مواد کارکردي و ساختاري.

گزارش جديد، اثرات فناوري‌نانو را در حوزه‌هاي زير ارزيابي کرده است:

• کاربردهاي کليدي و فرصت‌هاي بازار تا سال 2015؛

• پيش‌بيني‌جهاني درآمدها؛

• فناوري‌‌هاي‌نانوي محوري؛

• روندها و پيش‌ران‌ها اصلي؛ و

• نقش‌آفرينان کليدي.


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

 [HIGHLIGHT=#7f7f7f]استفاده از ويروس‌ها در افزايش کارايي پيل‌هاي خورشيدي   


گروهي از محققان موسسه فناوري ماساچوست با استفاده از ويروس‌هاي کوچک و بهره‌گيري از توانايي آنها در آرايش دقيق، روش جديدي براي افزايش بهره تبديل انرژي در پيل‌هاي خورشيدي يافته‌اند.

تحقيق جديد محققان MIT مبتني بر اين واقعيت است که نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند بهره جمع‌آوري الکترون‌ها از سطح پيل‌هاي خورشيدي را افزايش دهند. با اين حال تلاش‌هاي قبلي براي استفاده از نانولوله‌ها با دو مشکل مواجه بوده است.

اول اينکه در فرايند توليد نانولوله‌ها مخلوطي از دو نوع نانولوله فلزي و نيمه‌رسانا توليد مي‌شود. در اين تحقيق براي اولين بار نشان داده شده است که نانولوله‌هاي نيمه رسانا بهره پيل‌هاي خورشيدي را افزايش مي‌دهند، در حالي اثر نانولوله‌هاي فلزي برعکس است.

مشکل دوم تمايل نانولوله‌ها به تجمع کنار يکديگر است که اين امر کارايي آنها را کاهش مي‌دهد. اينجاست که ويروس‌ها به‌کار مي‌آيند. اين محققان دريافتند که نوع تغييريافته‌اي از يک ويروس به نام M13 که به‌طور معمول باکتري‌ها را آلوده مي‌کند، مي‌تواند آرايش نانولوله‌ها را روي سطح کنترل کند. اين ويروس با جدا نگهداشتن نانولوله‌ها از يکديگر، از ايجاد اتصال کوتاه در مدار پيل خورشيدي جلوگيري کرده و از تجمع نانولوله‌ها ممانعت به‌عمل مي‌آورد.


  



اين پژوهشگران براي بررسي اثر اين ويروس از نوعي پيل خورشيدي به‌نام پيل خورشيدي حساس‌شده رنگي استفاده کردند که به‌جاي سيليکون از دي‌اکسيد تيتانيوم ساخته مي‌شود. با افزودن ساختارهاي حاوي ويروس ذکر شده، بهره تبديل انرژي پيل خورشيدي حدود يک سوم بهبود يافته و از 8 درصد به 6/10 درصد افزايش يافت.

اين افزايش قابل ملاحظه در کارايي پيل خورشيدي زماني اتفاق مي‌افتد که تنها 1/0 درصد از وزن کلي پيل را ويروس‌ها و نانولوله‌ها تشکيل مي دهند.

اين ويروس‌ها دو عملکرد مختلف را اعمال مي‌کنند. آنها داراي پروتيئن‌هاي کوتاهي به‌نام پپتيد هستند که مي‌توانند به‌شکلي محکم به نانولوله‌هاي کربني پيوند يافته و آنها را از هم دور نگهدارند. هر ويروس مي‌تواند تا 10 نانولوله را در جاي خود نگهدارد که در اين حالت هر نانولوله به حدود 300 مولکول پپتيد متصل شده است. از سوي ديگر اين ويروس به‌نحوي طراحي شده است که مي‌تواند يک روکش از جنس دي‌اکسيد تيتانيوم که جزء کليدي پيل خورشيدي حساس‌شده رنگي است، روي نانولوله‌ها توليد کند. بدين ترتيب دي‌اکسيد تيتانيوم در تماس نزديک با نانولوله‌ها قرار مي‌گيرد که نقش انتقال‌دهنده الکترون‌ها و هدايت آنها به سمت جمع‌کننده الکترون را ايفا مي‌کنند.

جزئيات اين کار در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.

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

 [HIGHLIGHT=#f2dcdb]توليد نانوکپسول‌هاي جديد براي رسانش داروها   


در سال‌هاي اخير محققان با اين چالش دست به گريبان بوده‌اند که بتوانند تأثير عوامل درماني را از طريق رسانش آنها به سلول‌هاي خاص درون بدن افزايش داده و در عين حال تأثير منفي آنها را روي سلول‌هاي سالم به کمترين مقدار خود برسانند.

در اين زمينه، استفاده از روش‌هاي جديدي که از نانومواد مهندسي شده براي انتقال داروها و رسانش مستقيم آنها به سلول‌ها بهره مي‌برند، نويدبخش بوده است. با وجودي که سامانه‌هاي رسانشي مختلفي از اين دست براي کاربردهاي باليني مورد تأييد قرار گرفته‌اند، اما مشکل تمام اين سامانه‌ها محدوديت اندازه و ناکارامدي آنها در هدفگيري دقيق بافت‌هاست.

حال گروهي از محققان دانشگاه کاليفرنيا در لوس‌آنجلس با استفاده از فناوري نانو ابزار جديد و بسيار کاراتري براي رسانش هدفمند داروها ابداع کرده‌اند.

آنها در مقاله خود نشان داده‌اند که چگونه مي‌توان نانوديسک‌هاي حاوي دارو را درون نانوذرات گنبدي (Vault nanoparticles) بسته‌بندي کرد. اين ذرات کپسول‌هاي نانومقياس طبيعي هستند که براي رسانش داروها مهندسي شده‌اند.

نانوذرات گنبدي در سيتوپلاسم تمام سلول‌هاي پستانداران يافت شده و يکي از بزرگ‌ترين کمپلکس‌هاي ريبونوکلئوپروتئيني شناخته شده در مقياس زير 100 نانومتر به‌شمار مي‌روند. اين نانوذرات بشکه‌اي شکل با دارا بودن فضاي داخلي بزرگ و توخالي، گزينه‌هاي مناسبي براي طراحي حامل‌هاي رسانش دارو به‌شمار مي‌روند.

گنبدهاي نوترکيب غيرايمني‌زا بوده و متحمل تغييرات مهندسي زيادي شده‌اند که از آن جمله مي‌توان به هدفگيري گيرنده سطح سلول و کپسوله کردن محدوده وسيعي از پروتئين‌ها اشاره کرد. حفره داخلي يک نانوذره گنبدي آنقدر بزرگ است که مي‌تواند صدها مولکول دارو را در خود جاي دهد. از سوي ديگر خود اين ذرات گنبدي به اندازه يک ميکروب هستند و بنابراين مي‌توانند به راحتي همراه با محتواي خود وارد سلول‌هاي هدف شوند.

محققان UCLA با هدف ايجاد يک ذره گنبدي که بتواند ترکيبات درماني را در خود کپسوله کند، راهکاري براي بسته‌بندي نانوذره ديگري به نام نانوديسک درون حفره داخلي ذره گنبدي ارائه کرده‌اند. دانيل بوهلر يکي از محققان اين کار مي‌گويد: «با کپسوله کردن نانوديسک‌هاي حاوي دارو درون حفره ذره گنبدي، اين نانوديسک‌ها و محتواي آنها از محيط بيروني محافظت مي‌شوند. به‌علاوه، با توجه به فضاي داخلي بزرگ ذره گنبدي، مي‌توان چندين نانوديسک را درون آن کپسوله کرد که اين کار غلظت موضعي داروي رهاشده را افزايش داده و شانس درمان را افزايش مي‌دهد».

جزئيات اين کار در مجله Small منتشر شده است.

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