مرکز انجمنهای تخصصی

 [HIGHLIGHT=#c4bd97]ايجاد نسل بعدي تراشه‌هاي منطقي از   

کريس دوير، يکي از مهندسان دانشگاه Duke بر اين باور است که نسل بعدي مدارات منطقي که قلب اصلي رايانه‌ها را تشکيل مي‌دهند، به‌صورتي ارزان و تقريباً نامحدود از نظر کمّي ساخته خواهند شد. سّر اصلي مطلب اين است که مهندسان رايانه به جاي استفاده از تراشه‌هاي سيليکوني که به‌عنوان بستر مدارات الکتريکي عمل مي‌کنند، از ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد مولکول "DNA" بهره‌مند خواهند شد.

دوير در کار اخير خود نشان داده است که مي‌تواند با مخلوط کردن ساده قطعات مشخصي از "DNA" با مولکول‌هاي ديگر ميلياردها قطعه يکسان هم‌شکل توليد نمايد. او همچنين نشان داده است که اين نانوساختارها به‌طور موثري خودآرايي مي‌کنند و اگر مولکول‌هاي حساس به نور مختلفي به اين مخلوط اضافه شود، اين نانوساختارها ويژگي منحصربه‌فرد قابل‌برنامه‌ريزي بودن را از خود به نمايش مي‌گذارند. وي مي‌تواند با تهييج نوري اين مولکول‌ها که کرموفور ناميده مي‌شوند، گيت‌هاي منطقي يا سوئيچ توليد نمايد. سپس مي‌توان از اين نانوساختارها به‌عنوان واحدهاي ساختماني در زمينه‌هاي مختلفي همچون کاربردهاي زيست‌پزشکي يا محاسباتي بهره برد.

    قطعه ساخته شده از "DNA" 
دوير مي‌گويد: «زماني که نور روي اين کروموفورها تابانده مي‌شود، آنها نور را جذب کرده و الکترون‌ها را تحريک مي‌کنند. انرژي آزاد شده به نوع ديگري از کروموفور که در همان نزديکي قرار دارد، منتقل شده و کروموفور دوم انرژي جذب شده را به‌صورت نوري با طول موج متفاوت نشر مي‌کند. چون نوري که در اين مرحله نشر مي‌شود، فرکانس متفاوتي دارد، به‌راحتي مي‌توان آن را با استفاده از يک شناساگر از نور اوليه تابانده شده متمايز کرد».

به‌جاي اينکه در مدارات معمول از جريان الکتريکي براي تغيير ميان دو حالت صفر و يک استفاده کنيم، مي‌توان از نور براي آغاز فرايند مشابه به شکلي سريع‌تر در سوئيچ‌هاي مبتني بر "DNA" استفاده کرد.

دوير مي‌گويد: «اين اولين نمايش از چنين ظرفيت بالاي پردازش و حسگري سريع و فعال در مقياس مولکولي است. فناوري معمول به محدوديت‌هاي فيزيکي خود نزديک شده است. به‌نظر من مرحله منطقي بعدي توانايي توليد تقريباً نامحدود از اين مدارات بسيار کوچک است».

او مي‌افزايد: اين کار شبيه آن است که قطعات يک پازل را به‌صورت پراکنده درون جعبه بريزيد و سپس جعبه را تکان دهيد و قطعات پراکنده جاي خود را درون جعبه پيدا کنند و پازل نهايي را شکل دهند. کاري که ما انجام داديم اين بود که ميلياردها قطعه پازل را کنار هم ريخته و در نهايت ميلياردها کپي از پازل مشابه را به‌دست آورديم».

جزئيات اين تحقيق در مجله Small به صورت آنلاين منتشر شده است.

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

[FONT=Tahoma, Tahoma, Tahoma, Tahoma][COLOR=#NaNNaNNaN] [COLOR=#c00000][HIGHLIGHT=#ffff00]ايجاد ساختاري جديد براي پيل‌هاي خورشيدي   

گروه‌هاي آلي متشکل از بخش‌هاي آروماتيک، چربي‌دوست و آبدوست مي‌توانند خودشان را به‌صورت ساختارهايي آرايش دهند که رسانايي نوري آنها پنج برابر بيشتر از گروه‌هاي آروماتيک خالص باشد. محققان چيني و ژاپني که با استفاده از اين ساختارها فيلم‌هاي الکترونيکي نانواليافي توسعه داده‌اند، اميدوارند اين عملکرد بالا امکان توليد پيل‌هاي خورشيدي آلي را فراهم آورد.

تاکانوري فوکوشيما از آزمايشگاه ملي Riken در ژاپن مي‌گويد توليد مواد آلي رساناي نوري و ابزارهاي فتوولتائيک، مبتني بر ترکيبي از مولکول‌هاي دهنده و گيرنده الکترون است. او توضيح مي‌دهد: «وقتي يک ساختار سازمان‌يافته که داراي آرايه‌هاي مجزاي دهنده و گيرنده الکترون است، در معرض نور قرار مي‌گيرد، انتقال الکترون صورت گرفته و يک حفره در آرايه دهنده و يک الکترون در آرايه گيرنده ايجاد مي‌شود».

با اين حال ابزارهايي که با بهره‌گيري از اين راهکار ساخته مي‌شوند، عملکرد بالايي ندارند، زيرا در اين ابزارها مولکول‌هاي گيرنده و دهنده به صورت لايه‌هاي يک درميان آرايش مي‌يابند. او مي‌افزايد: «وجود لايه هاي يک در ميان از واحدهاي دهنده و گيرنده امکان به دام افتادن حامل‌هاي بار را ايجاد مي‌کند و اين امر براي رسانايي نوري مطلوب نيست».

فوکوشيما به‌همراه همکارانش تازوکو آيدا از دانشگاه توکيو و وي شي لي از موسسه شيمي آلي شانگهاي براي حل اين مشکل آرايش متفاوتي از اين واحدها را پيشنهاد داده‌اند. آنها ابتدا مولکول‌هاي زنجيره‌اي مستقيم متشکل از گروه‌هاي دهنده اُليگوتيوفن و گروه‌هاي گيرنده پريلن‌دي‌ايميد سنتز کردند. در يک مورد به هر دو انتهاي اين زنجيره گروه‌هاي چربي‌‌دوست متصل کردند و در مورد ديگر به يک انتها يک گروه چربي‌دوست و به انتهاي ديگر، يک گروه آبدوست وصل کرده و يک مولکول آمفي‌فيل توليد کردند.


   استفاده از زنجيره‌هاي جانبي ناسازگار، تمايل مولکول‌هاي آلي گيرنده و دهنده براي ايجاد آرايش تناوبي را از بين برده و موجب ايجاد جداسازي الکترونيکي مطلوبي مي‌شود. 
رسانايي نوري فيلم‌هاي نانواليافي ساخته شده از مولکول‌هاي آمفي‌فيل پنج برابر بيشتر از رسانايي نوري مولکول‌هايي بود که تنها با استفاده از مولکول‌هاي چربي‌دوست ساخته شده بودند. محققان دريافتند که تفاوت ميان رسانايي نوري اين دو ساختار از آنجا نشأت مي‌گيرد که مولکول‌هاي حاوي گروه‌هاي چربي‌دوست به‌صورت يک‌درميان و تناوبي آرايش مي‌يابند، در حالي که در زنجيره‌هاي آمفي‌فيل دهنده‌ها و گيرنده‌هاي الکترون به خوبي از يکديگر جدا مي‌شوند. تازوکو آيدا مي‌گويد: «ما از تفاوت موجود در رسانايي نوري بسيار شگفت‌زده هستيم، زيرا اين امر نشان مي‌دهد راهبرد ناسازگاري زنجيره‌هاي جانبي براي اشياي يک‌بعدي موثر است. آرايش يک‌بعدي يکي از مطلوب ترين آرايش‌ها براي ابزارهاي فتوولتائيک است».

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

 [HIGHLIGHT=#938953]کاربرد نانوسيم‌ها در جراحي قلب و   

محققان در ايالات متحده، موفق به ساخت رشته‌هاي ماکاراني‌مانندي حاوي سلول‌هاي زنده شده‌ اند که به آنها سيم‌هاي سلولي مي‌گويند. اين کار خود گامي جلو در درمان است و با استفاده از نتايج اين تحقيق مي‌توان بافت قلب و نخاع را ترميم و يا حتي عضلات مصنوعي طراحي کرد.



   در هنگام تماس با آب نمک، مخلوط پپتيدي به‌صورت ژل ماکاراني‌مانند شکل مي‌گيرد. 
سام استاپ يکي از محققان در دانشگاه نورث‌وسترن مي‌گويد: «روشي را کشف کرده‌ايم تا با کمک آن،آرايه‌هاي بزرگي از فيلامان‌هاي در حد نانو و سلول‌هاي زنده در فواصل ماکروسکوپيک را تعيين راستا کنيم. اين آرايه‌ها ژل ماکاراني‌مانندي را تشکيل مي‌دهند که قابليت پيوند شدن به بافت‌هاي قلبي يا عصبي را در راستاهاي سلولي را داراست.»

براي ساخت اين رشته‌ها، گروه استاپ محلولي از پپتيدهاي آمفيفيليک را که مي‌توانند به‌صورت دستجاتي از نانوالياف خودآرايي شوند، در نظر مي گيرند. اين محلول براي بلور شدن گرم مي‌‌شود و سپس با کمک يک پيپت فشرده‌شده به درون آب نمکي ريخته مي‌شود که حاوي کلريد سديم يا کلريد کلسيم است.

استاپ شرح مي‌دهد:«زمامي که بلور مايع با دست روي واسط نمکي ريخته مي‌شود، تمامي محتوا در يک جهت قرار مي‌گيرند و يون‌هاي کلسيم راستا را به شکل يک ژل ماکاراني‌مانند، منجمد مي‌کنند. رشته‌هاي حاصله غير سمي بوده، مي‌توانند روي هم انباشته و يا رول شوند و با تغيير قطر پيپت مي‌توانند ضخامت متفاوتي را داشته باشند.

جايگزيني سلول زنده

در مرحله‌ي بعد، گروه سلول‌هاي بنيادي را به محلول پپتيدي اضافه کرد. اين سلول‌ها توانستند سنتز خود را حفظ کرده، در ساختار گير بيفتند. مشاهده شد که سلول‌ها در ساختار کثرت پيدا مي‌کنند و در جهت‌هاي يکساني رشد ميکنند.

براي اثبات قابليت اين فرايند، گروه تحقيق فيلامان‌هايي حاوي سلول‌هاي قلبي – سلول‌هاي ماهيجه‌ي قلب که خودبه‌خود سيگنال‌هاي الکتريکي را ايجاد مي‌کننند - تهيه کردند. بعد از 10 روز که رشته‌ها توليد شدند، سلول‌ها روي ساختار رشد کرده و سيگنال‌هاي الکتريکي طول کامل رشته را طي مي‌کردند.

هونگبين لي(کسي که اخيراً در دانشگاه بريتيش کلمبيا در ونکوور کانادا پروتئين هاي مصنوعي را طراحي کرده که مشابه بافت عضله هستند) مي‌گويد: «اين کار نشان مي‌دهد که گامي مهم به‌سوي ساخت ماهيچه‌هاي مصنوعي برداشته شده‌است.» او اضافه مي‌کند:« اين کار همچنين نشان مي‌دهد که داربست(اسکافولد) مهندسي بافت جديد، ممکن است به ترميم عضله يا عصب آسيب‌ديده در بيماران کمک کند.»

نناد بورسک، متخصص در مهندسي بافت قلب در دانشگاه دوک ايالات متحده هم معتقد است که اين تحقيق کاري نوآور و هيجان‌انگيز است. او اضافه مي‌کند که هنوز چالش‌هاي بزرگي وجود دارد که بايد قبل از اين که اين فناوري به‌صورت کلينکي مورد بهره‌برداري قرار گيريد، مرتفع شوند.

بورسک به جهان شيمي مي‌گويد:«از نظر پزشکي تجديدپذير، هنوز بايد روش‌هايي را براي کنترل بهتر توسعه‌ي سلول‌هاي بنيادي به‌صورت بافت بيابيم و براي کاربردهايي مانند جراحي قلب لازم است تا روش‌هايي را براي توليد بافت ماهيچه‌اي ضخيم يافته، آن را به بخش باقي‌مانده‌ي قلبي ملحق کنيم.»

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

 [HIGHLIGHT=#ffff00]نانوذرات طلا مطالعه شيمي مغز را آسان مي‌کنند   
 
شيميداناني از چين بر اساس يک تست ساده تغيير رنگ توانستند سيستمي براي آشکارسازي گلوکز در مغز با استفاده از نانوذرات طلا ابداع کنند. آنها اميدوارند که با اين سيستم بتوانند به‌سادگي شيمي مغز را مطالعه کنند.

ميزان گلوکز، به‌عنوان منبع اوليه‌ي انرژي مغز، مي‌تواند اطلاعاتي در مورد عملکرد اندام‌ها ارائه دهد. با اين‌حال، روش‌هاي اندازه‌گيري‌ آن تحت تأثير تداخل حاصل از ساير نمونه‌هاي فعال الکتريکي قرار دارند. اکنون لانکون ماو و همکارانش، از موسسه‌ي شيمي آکادمي علوم چين، روش آساني براي آشکارسازي گلوکز در مغز توسعه داده‌اند. ماو مي‌گويد: "ما مي‌خواهيم روش موثر تازه‌اي براي بهبود مطالعه شيمي مغز پيدا کنيم. "




سيستم آشکارسازي گلوکز اين گروه از تغيير رنگ مشاهده شده به هنگام تجمع نانوذرات طلا استفاده مي‌کند.

 
  گروه متوجه شد که با افزودن نمک به محلول حاوي نانوذرات طلاي پخش‌شده، رنگ محلول از قرمز به آبي ارغواني تغيير مي‌يابد؛ زيرا افزودن نمک باعث کلوخه شدن نانوذرات و تجمع آنها مي‌شود. با اين‌حال وقتي که آنها نمک طعام را به نانوذرات طلايي که با DNA تک‌رشته‌اي (ssDNA) مخلوط شده بودند، اضافه کردند؛ هيچ تغيير رنگي مشاهده نکردند. در واقع ssDNA از نانوذرات محافظت کرده، از کلوخه شدن آنها جلوگيري کرده و آنها را به‌صورت محلول و با رنگ قرمز نگه مي‌دارد.

در ادامه، اين گروه اکسيداز گلوکز و Fe+2 را به مخلوط نانوذرات و ssDNA اضافه کرد. هنگامي که آنها گلوکز را به اين سيستم جديد اضافه کردند يک سري از واکنش‌هاي زنجيره‌اي شروع گرديد. اکسيداز گلوکز باعث شکسته شدن گلوکز و توليد H2O2 مي‌شود که مي‌تواند در حضور Fe+2 باعث توليد راديکال‌هاي هيدروکسيل گردد. سپس اين راديکال‌هاي موجب شکافته شدن ssDNA در ترکيب مي‌شوند. از آنجايي که ssDNA ديگر قادر به حفاظت از نانوذرات نيست، افزودن نمک باعث تجمع آنها شده و محلول قرمز به آبي ارغواني تبديل مي‌گردد.

اين گروه سيستم خود را با نمونه‌هاي ميکرودياليز موش امتحان کرد. ماو گفت: "هنگامي که ما نمونه را به محلول اضافه کرديم رنگش آبي شد. بنابراين شما به‌سادگي مي‌توانيد از حضور گلوکز در مغز موش با تغيير رنگ مطمئن شويد." اين گروه با استفاده از طيف‌سنج UV- مرئي توانست ميزان گلوکز را mM4/2 حدس بزنند که تطابق خوبي با اندازه حاصل از ساير روش‌ها دارد.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Angew. Chem. Int. Ed. منتشر شده است.

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

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]امکان ساخت ليزرهاي نانولوله‌  

به‌واسطه كار جديدي كه محققان در فرانسه انجام داده‌اند، ليزرهاي ساخته‌شده از نانولوله‌هاي كربني مي‌توانند به‌زودي واقعي شوند. اين گروه به رهبري لاورنت ويوين در دانشگاه پاريس- سود براي اولين بار بهره نوري در نانولوله‌هاي كربني نيمه‌رسانا را شرح داده است. اين كار مي‌تواند منجربه انقلابي در فوتونيك مبتني بر نانواشيايي مانند نانولوله‌هاي كربني شود.

بهره نور توانايي يك ماده براي تقويت نور يا توليد فوتون‌هايي بيش از تعداد فوتون‌هايي كه جذب كرده است، است. اين توانايي يک اصل است كه ليزرها براساس آن كار مي‌كنند. اين گروه تحقيقاتي اكنون نشان داده است كه نانولوله‌هاي كربني (CNTS) نيمه‌رسانايي كه در يك فيلم پليمري نازك درج شده‌اند، يك بهره نور در طول موج 1/3 ميكرومتر در دماي اتاق نشان مي‌دهند.
   يک آزمايش طولي نوار متغيير. 
نانولوله‌هاي كربني نيمه‌رسانا مي‌توانند براي كاربردهايي در فوتونيك و نانوالكترونيك ايده‌آل باشند، زيرا آنها مي‌توانند نور را در فركانس‌هاي مجزا انتشار داده و جذب كنند و جريان‌هاي الكتريكي بزرگي تحمل كنند. اگرچه تاكنون كسي نشان نداده است كه نانولوله‌هاي كربني مي‌توانند نور را تقويت كنند.

اين محققان ابتدا با انتخاب و جداسازي نانولوله‌هاي كربني نيمه‌رسانا از مخلوطي از نانولوله‌هاي توليد‌شده حاوي هر دو لوله‌هاي فلزي و نيمه‌رسانا، شروع كردند. نمونه‌ حاصله عاري از ناخالصي و نانولوله‌هاي فلزي بود. سپس اين نانولوله‌هاي كربني در يك پليمر درج شدند و يك فيلم نازك هدايت‌كننده نور ساخته شد.

اين پژوهشگران سپس اين نانولوله‌ها را با استفاده از تكنيك‌هاي نوري شناخته‌شده‌اي شامل روش‌هاي موضعي تحريك جابه‌جاكننده و طولي نوار متغير، و باريك كردن طيفي، مطالعه كردند. اين فيلم‌ِ حاوي نانولوله از نظر نوري بوسيله يك ليزر نوسانگر پارامتري نوري تحريك شد. اين ليزر تحريك‌كننده، انتشاردهنده طول موج 740 نانومتر بود و بوسيله يك ليزر Nd:YAG پمپ مي‌شد. اين محققان انتشار خود به خود نور تقويت‌شده از نانولوله‌هاي كربني از كناره‌ي اين فيلم را جمع‌آوري كردند و چگونگي تغيير اين انتشار بعنوان تابعي از طول نوار لوله‌اي تحريك‌شده، را مطالعه كردند.

نتايج اين مطالعه، اين امكان را براي اين دانشمندان فراهم مي‌كند كه بتوانند اولين ليزر نانولوله كربني را بسازند و آنها طرحي براي ساخت يك نمونه از اين ليزر در آينده خيلي نزديك در آزمايشگاه‌شان دارند. اين پژوهشگران علاقه دارند كه در نهايت نوع جديدي از فوتونيك مبتني بر نانولوله‌ها را توسعه دهند.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي‌ Applied Physics Letters منتشر كرده‌اند.

[External Link Removed for Guests]

 [HIGHLIGHT=#a5a5a5]توليد پيل‌هاي خورشيدي با کارايي 65   
محققان هلندي مي‌خواهند با استفاده از فناوري نانو پيل‌هاي خورشيدي با کارايي بالاي 65 درصد توليد کنند. اين پيل‌هاي خورشيدي جديد در اروپاي جنوبي و شمال آفريقا مي‌توانند بخش عمده‌اي از الکتريسيته مورد نياز اروپا را تأمين کنند. دولت هلند 2/1 ميليون يورو براي اين تحقيق اختصاص داده است.

  

يک آژانس وزارت امور اقتصادي مبلغ 2/1 ميليون يورو به محققان دانشگاه فني آينتهوون (TU) براي تحقيقات آنها روي پيل‌هاي خورشيدي نانوسيمي اختصاص داده است. آنها انتظار دارند با ترکيب کردن اين فناوري با سامانه‌هاي آينه‌اي بتوانند بخش عمده‌اي از نياز اروپا به الکتريسيته را در اروپاي جنوبي و آفريقاي شمالي توليد کنند.

کارايي پيل‌هاي خورشيدي فيلم نازک فعلي (نوع III/V) حدود 40 درصد بوده و اين پيل‌ها بسيار گران هستند، بهنحوي که از آنها تنها در صفحات خورشيدي روي ماهواره‌ها استفاده مي‌شود. حال با استفاده از سامانه‌هاي آينه‌اي که قدرت تمرکز معادل 1000 برابر دارند، مي‌توان از اين پيل‌ها روي زمين و با قيمتي معقول استفاده کرد. محققان UT اميدوارند در 10 سال آينده بتوانند کارايي پيل‌هاي سوختي نانوساختار خود را به بالاي 65 درصد برسانند. جوز هاورکورت يکي از پژوهشگران اين کار مي‌گويد: «اگر هلند مي‌خواهد به موقع در استفاده تجاري از پيل‌هاي خورشيدي نانوسيمي مشارکت کند، بايد هر چه زودتر دست بهکار شود».

آنها فکر مي‌کنند استفاده از فناوري نانو بههمراه سامانه‌هاي آينه‌اي براي متمرکز کردن نور خورشيد اين قابليت را دارد که کاراترين پيل خورشيدي دنيا را توليد نمايد. چنين سامانه‌اي مي‌تواند برق را به قيمت پايين‌تر از 50 سنت به ازاي هر وات ارائه کند. هزينه توليد هر وات برق توسط پيل‌هاي خورشيدي موجود 5/1 يورو است.

نانوسيم‌ها امکان انباشتن تعدادي پيل کوچک (زيرپيل) را فراهم مي‌کنند. در اين فرايند هر يک از اين پيل‌هاي کوچک يک رنگ نور خورشيد را بهصورت بهينه به الکتريسيته تبديل مي‌کند. بالاترين کارايي که تاکنون براي پيل‌هاي خورشيدي نانوسيمي گزارش شده است، 4/8 درصد بوده است. هاورکورت مي‌گويد: «انتظار داريم ايجاد پوسته محافظ در اطراف نانوسيم‌ها در مرحله بحراني، کارايي اين پيل‌ها را تا حد کارايي پيل‌هاي فيلم نازک و حتي بيشتر افزايش دهد».

به علاوه، اين محققان انتظار کاهش قابل ملاحظه‌اي در هزينه‌هاي توليد دارند، زيرا نانوسيم‌ها روي مواد سيليکوني ارزان و با سرعت بالايي رشد مي‌يابند که اين امر منجربه کاهش هزينه تجهيزات مي‌شود. بهعلاوه، استفاده از فناوري نانو بههمراه سامانه آينه‌اي موجب استفاده کم و منطقي از فلزات کمياب و گران‌بهاي گاليوم و اينديوم مي‌شود.

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

 [HIGHLIGHT=#ffff00]تشخيص سريع يون‌هاي سمي فلزي با نانو حسگر طلا   
   
  


فناوري نانو مي تواند نقش مهمي در تصفيه آب ايفا کند. به طور مشخص براي اين کاربري، طراحي و ساخت نانوذرات طلاي عامل دار بسيار مورد توجه قرار گرفته است. از اين نانوذرات عامل دار مي‌توان در ساخت حسگرهاي فوق حساس براي شناسايي فلزات سنگين و ساير آلودگي‌ها بهره جست.
محققان دانشگاه رازي کرمانشاه به تازگي روشي ساده براي اندازه‌گيري سريع و دقيق غلظت يون سرب (II) در محلول‌هاي بسيار رقيق آبي ارائه نموده‌اند. دکتر عبدالحميد عليزاده در اين روش از يک محلول ازوکرون اِتِر (azacrown eth ER استفاده کرده است. اين محلول با نانوذرات طلاي عامل‌دار تغيير يافته تا در حضور يون‌هاي فلزات سمي تغيير رنگ بدهد. اين تغيير رنگ با چشم قابل تشخيص است.
اين حسگر نسبت به يون‌هاي قليايي، قليايي-خاکي، و فلزات سنگين واسطه حساس است. اين حساسيت براي کاربرد در محيط‌هاي واقعي ضروري است. در قياس با بسياري از حسگرهاي شيميايي اپتيکي براي تشخيص سرب (II) ، اين حسگر سريع، کم هزينه‌تر و بدون نياز به استفاده از آنزيم است. اين سامانه، تشخيص بصري يون‌هاي سرب را بدون نياز به تجهيزات خاص ميسر مي‌سازد. همچنين بر مبناي اين روش، در صورت تغيير ساختار حامل يون‌هايي که به صورت گزينشي به فلز مي‌چسبند، مي‌توان شناسايي ساير يون‌هاي فلزي را نيز ميسر نمود.
جزئيات اين پژوهش در مجله Nanotechnology سال 2010 منتشر شده است.

در مورد نويسنده
اين کار پژوهشي با همکاري تيم‌هاي تحقيقاتي مختلف و تحت مديريت دکتر عبدالحميد عليزاده، سرگروه تيم تحقيقاتي نانوذرات در مرکز پژوهش فناوري نانو (NNRC) دانشگاه رازي کرمانشاه و همکاري پروفسور محمد مهدي خدايي، رئيس دانشگاه، و چنگيز کرماني دانشجوي تحصيلات تکميلي اين دانشگاه و با حمايت ستاد فناوري نانو انجام گرفته است.
تيول‌هاي عامل‌دار شده‌ي اين تحقيق با همکاري پروفسور ام. اس. ورکنتين از دپارتمان شيمي دانشگاه وسترن اونتاريو کانادا سنتز شده است. همچنين، آزمايش هاي UV-Vis به کمک پروفسور مجتبي شمسي پور و دانشجوي مقطع دکتري ايشان، مرضيه صادقي از دپارتمان شيمي دانشگاه رازي انجام شده است.
زمينه اصلي مورد علاقه ي گروه تحقيقاتي دکتر عليزاده معطوف به بررسي پارامترهاي مؤثر بر مکانيزم‌ها و ديناميک واکنش‌هاي آلي مثل چگالش، کوپلينگ و کمپلکس شدن که در محيط‌هاي منظم مثل سطوح نانوذرات طلا رخ مي‌دهند، مي‌باشد. اين گروه تحقيقاتي به تازگي به بررسي پروتکل‌هاي جديد و انتخابي براي افزودن (يا زدودن) عامل به سطوح نانوذرات فلزي مي‌پردازند.

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

[FONT=Tahoma, Tahoma, Tahoma, Tahoma][COLOR=#NaNNaNNaN] [COLOR=#244061][HIGHLIGHT=#c6d9f0]نانو‌ماسه جهت بهبود محصولات آرايشي و   

محققان استرالياي جنوبي فناوري جديدي براي تحويل مواد آرايشي و دارويي به پوست ابداع کرده و به ثبت رسانده‌اند. آنها در حال استفاده از سيليکاي (که اساساً ماسه است) نانومقياس براي توليد محصولات آرايشي و کرم‌هاي بادوام جهت کنترل و تحويل دارو به پوست هستند.

نسرين قوچي اسکندر،

از دانشگاه استرالياي جنوبي، توضيح مي‌دهد که ما در حال استفاده از نانوذرات مهندسي شده خاصي از سيلکا جهت ساخت امولسيون‌هايي هستيم که بسياري از محصولات دارويي و آرايشي بر پايه آنها هستند."

بسياري از مايعاتي که استفاده مي‌کنيم- مانند شير، رنگ، چاشني سالاد، کرم‌هاي پوستي - در حقيقت به صورت امولسيون مي‌باشند (قطرات ريزي از چربي در داخل آب). اين مايعات معمولاً با استفاده از مواد فعال سطحي (سورفاکتانت‌ها) يا پاک‌کننده‌ها (دترجنت‌ها) ايجاد مي‌شوند، ولي نسرين و همکارانش امولسيون‌هايي درست کرده‌اند که در آن نانوذرات سيليکا - ذرات ريز ماسه- قطرات روغن را احاطه کرده‌اند.

نسرين مي‌گويد که پوشاندن قطرات امولسيون با سيليکاي نانومقياس مي‌تواند پايداري مخلوط را افزايش دهد و احتمال فساد و يا آزادسازي زودهنگام مواد داخل آنها تا زمان مورد نياز را کم کند. اينها دو چالش اساسي براي دانشمندان مواد آرايشي و بهداشتي است.


  
 چپ: يک امولسيون ساخته شده از فقط مواد فعال سطحي، راست: امولسيون ساخته شده با نانوذرات سيليکا. 
او اضافه مي‌کند: "با استفاده از اين روش، فهميديم که از لحاظ باليني مي‌توان دارورساني را با تنظيم ضخامت پوشش بهبود بخشيد. ما مي‌توانيم سيستم‌هاي تحويل داروي سريع، کند، و کنترل شده بسازيم."

اگر قرار باشد دارويي در يک زمان معين آزاد شود يا اگر آزادسازي بيش از اندازه‌ي دارو موجب بروز اثرات سمي شود، آنگاه روش مذکور مي‌تواند واقعاً سودمند باشد.

نسرين مي‌گويد: "به‌نظر مي‌رسد که نانوذرات سيليکا با سلول‌هاي پوست برهم‌کنش دارند و تحويل دارو را به لايه‌هاي پوستي خاصي تسريع مي‌بخشند. با استفاده از اين نانوذرات نه تنها غلظت زيادي از محتويات فعال آزاد مي‌شود، بلکه نفوذ آنها به داخل خون نيز محدود مي‌گردد. براي مثال، اين مزيت بزرگي براي کرم‌هاي پوستي مانند کرم ضدآفتاب است."

  
اين محققان پيش از اين اختراعات بين‌المللي زيادي در مورد فناوري‌شان به ثبت رسانده‌اند ولي هم‌اکنون به‌طور جدي دنبال شرکايي جهت تجاري‌سازي اين اختراع و خروج آن از آزمايشگاه و انتقال آن به بازار هستند.

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

 [HIGHLIGHT=#d8d8d8]تحويل دقيق محموله به سلول با فناوري   

محققان موسسه نانو بيوتکنولوژي دانشگاه جان هاپکينز ازميادين مغناطيسي دقيقي مشابه انبرک استفاده کردند تا نانوسيم‌هاي طلا که حدود يک و دو صدم اندازه يک سلول هستند را هدايت کنند تا در نقاط از قبل تعيين شده روي يک سلول قرار گيرند. مولکول‌هاي پوشش داده شده با نانوسيم‌ها آبشار بيوشيمي از واکنش‌ها را تنها در سلولي که در تماس با سيم هستند را تحريک مي‌کند در حالي که سلول‌هاي مجاور آن تحت تاثير قرار نمي‌گيرند. محققان مي‌گويند که اين تکنيک مي‌تواند منجر به دستيابي به روش‌هاي بهتر مطالعه سلول‌ها يا حتي بخش‌هايي از سلول‌ها شوند و در نهايت مي‌توانند منجر به ايجاد روش‌هاي جديد تحويل دارو شوند.

در واقع، تکنيک‌هايي که بر اساس اين فناوري جديد مبتني بر نانوسيم نيستند قابل اعتماد و دقيق نبوده و منجر به برانگيزش چندين سلول شده و همچنين به متغيرهاي بيوشيميايي پيچيده سلول‌ي نياز دارند.

با اين تکنيک جديد محققان مي‌توانند براي مثال سلول‌هايي که خصوصيات سرطاني دارند را هدف‌گيري کنند در حالي که سلول‌هاي مجاور تحت تاثير قرار نمي‌گيرند.

آندره ليوچنکو، استاد مهندسي بيومديکال دانشکده مهندسي ويتينگ در دانشگاه جان هاپکينز مي‌گويد: يکي از بزرگ‌ترين چالش‌ها در بيولوژي سلولي توانايي دستکاري با روش تا حد ممکن دقيق است. در مطالعات قبلي، ليوچنکو از آزمايشگاهي بر روي يک تراشه يا وسايل ميکروسيالي براي دستکاري رفتار سلول استفاده کرد اما او مي‌گويد که روش‌هاي آزمايشگاهي بر روي يک تراشه داراي دقت کافي مورد انتظار محققان نيستند. تراشه‌هاي ميکروسيالي در صورتي که محيط سلول را تغيير دهند همزمان بر روي تمامي سلول ها تاثير مي‌گذارند.

اين اتفاق در هنگام استفاده از نانوسيم‌هاي طلا که استوانه‌هاي فلزي به قطر چند صدم نانومتر يا کوچکتر هستند رخ نمي‌دهد. سلول‌ها تنها به مولکول‌هاي آزاد شده از نانوسيم در مکان تماس سيم با سطح سلول واکنش نشان مي‌دهند.

با همکاري چيا-لينگ چي ان، استاد فيزيک و نجوم در دانشکده هنر و علوم کرينجر و رابرت کماراتا، استاد علم مواد و مهندسي دانشکده ويتينگ، تيم نانوسيم‌هايي ساخت که با يک مولکول به نام فاکتور الفاي سلول مرده تومور، ماده‌اي که توسط ماکروفاژهاي خورنده عوامل بيماري زا- گلبول‌هاي سفيد- پوشش داده شدند. تحت شرايط ويژه سلولي، وجود فاکتور الفاي سلول مرده تومور سبب مي‌شود تا سلول‌ها روي ژن‌ها متمرکز شوند که به مبارزه با عفونت کمک مي‌کند اما فاکتور الفاي سلول مرده تومور همچنين قادر است تا رشد تومور را متوقف کند و نسخه‌برداري ويروسي را منقطع کند. ليوچنکو مي‌گويد که وجود فاکتور الفاي سلول مرده تومور سبب مي‌شود که ارگانيسم به حالت مرگ يا شوک عفوني نزديک شود.

خوشبختانه فاکتور الفاي سلول مرده تومور به محض آزادسازي از سيم در سطح سلول باقي مي‌ماند و اثر موضعي آن کافي است تا پاسخ مدنظر سلولي دريافت شود. اين حالت زماني که فاکتور الفاي سلول مرده تومور توسط گلبول سفيد دفع مي‌شود اتفاق مي‌افتد.

علاوه بر اين، پوشش‌دهي فاکتور الفاي سلول مرده تومورسبب مي‌شود تا نانوسيم بار منفي پيدا کند که باعث مي‌شود تا سيم آسان‌تر از طريق دو ميدان الکتريکي عمودي وسيله انبرک مانند حرکت کند. اين تکنيک توسط دونگلي فان به‌عنوان بخشي از تحقيق دکتراي او در دانشگاه جان هاپکينز در علم مواد و مهندسي بود.

کاماراتا مي گويد که انبرک الکتريکي در ابتدا براي مونتاژ، انتقال و چرخاندن نانوسيم‌ها در محلول مورد استفاده قرار مي‌گرفت. سپس دونگلي نشان داد که چگونه مي‌توان از اين انبرک براي ساخت آرايه‌هاي نانوسيم و ساخت نانوموتورها و نانواوسيلاتورها استفاده کرد. کار جديد گروه دکتر ليوچنکو نشان مي‌دهد که چه اندازه اين تکنيک تطبيق پذير است.

براي تست اين سيستم، تيم تحقيق سلولهاي سرطاني گردن را در يک ظرف کشت دادند سپس با استفاده از ميدان هاي الکتريکي عمود بر هم آنها توانستند تا نانوسيم ها به مکان از قبل تعيين شده هدايت کنند. ليوچنکو مي گويد: در اين روش توانستيم مسير را از قبل تعيين کنيم تا سيم‌ها منتقل و داروي مولکولي براي يک سلول و حتي به بخش خاصي از آن سلول را تحويل دهند.

طي اين مطالعه، تيم تحقيق همچنين اثر مدنظر نانوسيم براي تحويل فاکتور الفاي سلول مرده تومور را به اثبات رساند که درست مانند آزمايش انجام شده به وسيله يک سلول ارگانيسم زنده بود.

اعضاي تيم در روياي استفاده از امکانات اين روش براي تحويل مولکول کوچکتر از سلول هستند. بنا به گفته ليوچنکو، براي مثال راه‌هاي ديگري مانند استفاده از دما و مواد شيميايي براي تحريک آزاد سازي مولکول از سيم‌ها وجود دارد که مي‌تواند حتي مولکول‌هاي زيادي را در يک زمان به نانوسيم ها متصل کنند. او اضافه مي‌کند که نانوسيم‌ها را مي‌توان بسيار کوچک‌تر ساخت اما مي‌گويد که وايرها براي اين مطالعه بايد آنقدر بزرگ باشند که با ميکروسکوپ نوري ديده شوند.

ليوچنکو روزي را مي بيند که نانوسيم‌ها به ابزاري مفيد براي تحقيقات پايه اي تبديل شده‌اند. او بيان مي‌دارد که با اين سيم‌ها سعي مي‌کنيم روشي را براي تقليد از گفتگوي سلول‌ها با يکديگر ابداع کنيم. آنها مي‌توانند ابزاري خارق العاده باشند که مي‌توان از آنها در تحقيقات پايه‌اي و کاربردي بهره جست. کاربردهاي آنها در دارورساني بيشتر خواهد بود. هر چند که ليوچنکو مي‌گويد که اگر سيم‌ها حاوي بار منفي شوند، ميدان هاي الکتريک مي‌توانند آنها را دستکاري و مکان آنها را در بافت زنده تغيير دهند. اين تحقيق بودجه خود را از بنياد ملي علوم و موسسات ملي بهداشت تامين کرده است.

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

 ابتکار جديد پژوهشگران در ترانزيستورهاي آلي 
پژوهشگراني از دانشگاه پلي‌تکنيک هنگ‌کنگ در يک مطالعه جديد نشان دادند که ساندويچ کردن لايه ساده‌اي از نانوذرات نقره مي‌تواند به طور قابل ملاحظه‌اي عملکرد ترانزيستورهاي آلي، که به طور معمول در وسايل الکترونيکي مصرفي استفاده مي‌شوند، را بهبود بخشد. انتظار مي‌رود که اين کشف انقلابي بتواند قيمت افزاره‌هاي حافظه‌اي مانند صفحات لمسي و کتاب‌هاي الکترونيکي را کاهش داده و عملکرد آنها را بهتر کند.

 
[External Link Removed for Guests]

افزاره‌ي حافظه‌اي بر اساس ترانزيستور لايه نازک آلي.  

اين پژوهش خارق العاده به رهبري دکتر پدي چان ووک- لئونگ و دکتر لئونگ چي-وا و و با همکاري دکتر سومئي وانگ بعنوان دانشجوي فوق‌دکترا و يکي از اعضاي کليدي، انجام گرديد.

ترانزيستورهاي آلي شامل استفاده از ترکيبات نيمه‌رساناي آلي در عناصر الکترونيکي مي‌باشد. اين ترانزيستورها يکي از قسمت‌هاي کليدي افزاره‌هاي الکترونيکي مانند صفحات لمسي مي‌باشند. صفحه نمايش‌هاي رايانه‌اي ساخته شده از ترانزيستورهاي آلي داراي رنگ‌هاي واضح‌تري هستند. آنها همچنين داراي پاسخي سريع بوده و خواندن آنها در اکثر شرايط محيطي آسان است. با استفاده مناسب از فناوري‌نانو، عملکرد ترانزيستورهاي آلي را مي‌توان بازهم افزايش داده و اندازه آنها را ريزتر کرد. روش بديعي که توسط پژوهشگران دانشگاه پلي‌تکنيک توسعه يافته است، سازگاري زيادي با تکنيک‌هاي ساخت غلتک- به-غلتک پيوسته و ارزان قيمت دارد که براي ساخت الکترونيک آلي استفاده مي‌شوند.

مهمتر آنکه، دکتر چان و همکارانش نشان داده‌اند که ضخامت لايه نانوذره‌اي به صورت قابل پيش‌بيني مي‌تواند عملکرد اين افزاره حافظه‌اي را تغيير دهد و با اينکار در بهينه‌سازي عملکرد آن در جهت رسيدن به کاربردهاي مشخص مفيد باشد. ترانزيستورهاي آلي ساخته شده از يک لايه نانوذره‌اي به ضخامت يک نانومتر داراي يک حافظه پايدار هستند که تا سه ساعت دوام دارد و مي‌تواند براي حافظه‌هاي ميانجي (buff ER مناسب باشد. ترانزيستورهايي با لايه‌هاي پنج نانومتري مي‌توانند براي زمان‌هاي بسيار طولاني‌تري بار خود را نگه‌دارند.

اين پژوهشگران به خاطر انعطاف‌پذيري و ارزاني قيمت حافظه‌هاي آلي، پتانسيل بسيار بالايي براي استفاده از آنها در افزاره‌هاي حافظه‌اي نسل جديد پيش‌بيني مي‌کنند.



نتايج اين محققان در آخرين شماره مجله‌ي معتبر Applied Physics Letters که توسط انتشارات انجمن فيزيک آمريکا منتشر مي‌شود به چاپ رسيده است. اين کار همچنين در شماره سپتامبر مجله‌ي معتبر Chemical Engineering Progress که توسط انجمن مهندسي شيمي آمريکا منتشر مي‌شود، ارائه گرديده است.


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

 کاهش سرعت عبور DNA با نانومنافذ پيچدار 
گروهي از پژوهشگران در آزمايشگاه‌هاي ملي سانديا توانستند با انتقال آهسته‌تر DNA از نانومنافذ پيچدار ويژه‌اي، ابتکار جديدي در راستاي بهبود تعيين‌توالي DNA ايجاد کنند.

نانومنافذ ساخته ‌شده از دي اکسيد سيليکون به ‌طور کلي به ‌صورت تونل‌هاي مستقيم و ريز هستند. آنها به‌عنوان حسگر در آشکارسازي و مشخصه‌يابي DNA، RNA، و پروتئين‌ها مورد استفاده هستند. اما اين مواد آنچنان سريع از داخل چنين منافذي عبور مي‌کنند که، براي مثال، تعيين توالي DNAهاي عبوري از آنها مشکل مي‌شود.

اکنون گروهي از محققان در آزمايشگاه‌هاي ملي سانديا با استفاده از روش‌هاي خودآرايي توانسته‌اند نانومنافذ پيچداري بسازند. اين نوآوري وقتي که با روش رسوب لايه اتمي جهت تغيير خواص شيميايي نانومنافذ ترکيب مي‌شود، مي‌تواند منجر به يک کاهش چهار برابري در سرعت‌هاي انتقال وابسته به ولتاژ گردد که در امر تعيين ‌توالي DNA بسيار مطلوب است (منظور از انتقال در واقع ورود و گذر کامل DNA از منافذي است که كمي از آنها پهن‌تر هستند).

 
اين عکس نشان ‌دهنده مارپيچي ‌شدگي DNA از طريق نانومنافذ نامنظم مرتبط به ‌هم ساخته‌ شده توسط سانديا است که باعث کاهش سرعت گذر آن مي‌شود. 

جف برينکر، رهبر اين گروه، مي‌گويد: "با کنترل اندازه، طول، شکل و ترکيب منافذ مي‌توانيم رفتارهاي تابعي اصلي منافذ پروتئين را در سيستم نانومنفذي حالت جامدمان كنترل كنيم". يکي ديگر از قابليت‌هاي اين تکنيک جداسازي DNAهاي تک‌رشته‌اي و دورشته‌اي در يک فرم آرايه‌اي است.

 
تصویر TEM یک سطح آرایه ای نانو منفذ پیچ خورده تنها 

روش‌هاي سنتز موجود قادر به توليد منافذ استوانه‌اي و مخروطي به صورت عمود بر يک سطح غشا هستند. توانايي اين منافذ در کاهش سرعت گذار DNA نسبت به نانومنافذ پيچدار کمتر است.

برينکر مي‌گويد: "ما يک ايده بسيار ساده داشتيم. ما از رهيافت‌هاي خودآرايي جهت ساخت غشاهاي فوق العاده نازکي که شامل آرايه‌هاي منظمي از منافذ پيچداري با قطر تقريبي 3 نانومتر هستند، استفاده مي‌کنيم. سپس اندازه منافذ را با روش ابداعي خودمان با استفاده از فرايند رسوب لايه اتمي تنظيم مي‌کنيم. اين به ما اجازه مي‌دهد که قطر منافذ و شيمي سطحي را در مقياس زير نانومتري کنترل کنيم. در مقايسه با ساير نانومنافذ حالت جامد ساخته شده تا امروز، سيستم ما شامل کنترل دقيق‌تر اندازه منافذ و نيز ساخت گذرگاهاي منفذي مرتبط است."

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Nature Materials منتشر كرده‌اند.

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

 [HIGHLIGHT=#c4bd97]عنصر بيسموت به عنوان قطعه رويايي رايانه کوانتومي   

گروهي از دانشمندان مستقر در مرکز فناوري نانوي لندن و آزمايشگاه ملي ميدان مغناطيسي بزرگ در فلوريدا، روش جديد و کارآتري براي کدگذاري اطلاعات کوانتومي در داخل سيليکون کشف کردند.

عنصر شيميايي بيسموت، علي‌رغم سازگاري همه جانبه‌اش با تمام تراشه‌هاي سيليکوني، در مسابقه فناوري‌هاي کوانتومي در مقايسه با اتم‌هاي فسفر کمتر مورد توجه قرار گرفته است. اين به خاطر آن است که ميکروالکترونيک امروزي از فسفر حل شده در سيلکون استفاده مي‌کند.

بااينحال، اکنون اين پژوهشگران دريافته‌اند که اتم‌هاي بيسموت بهتر از اتم‌هاي فسفر هستند. بيسموت سنگين‌ترين اتم پايدار است و به همان نسبت داراي "اسپين" هسته‌اي بزرگي است. اسپين کوانتومي آن شبيه به آهنرباي يک قطبنما است که مي‌تواند در ده جهت مختلف جهتگيري داشته باشد در حاليکه براي هسته فسفر اين کار فقط در دو جهت امکان‌پذير است. اين خاصيت به هسته‌هاي بيسموت اجازه مي‌دهد تا اطلاعات کوانتومي بيشتري نسبت به هسته‌هاي فسفر در خود ذخيره کنند.


 
يک اتم بيسموت در برشي از بلور سيلکون. ابر نوري سبز بزرگ مکان‌هاي احتمالي تابع موج الکترون مقيد را نشان مي‌دهد و پيکان ارغواني نشان دهنده اسپين آن است. اسپين هسته بيسموت (پيکان آبي) مي‌تواند در ده جهت مختلف سمتگيري داشته باشد که با رنگ قرمز و زرد نشان داده شده است.
 
 
اين مشاهدات منجر به پيشنهاد ايجاد يک "مجموعه‌ي رؤيايي" با استفاده از بيسموت و فسفر در سيلکون مي‌شود. از آنجايي که آنها متفاوت هستند، مي‌توانند به طور مستقل دستکاري شوند. بيسموت اطلاعات کوانتومي را ذخيره مي‌کند در حاليکه فسفر جريان اطلاعات را کنترل مي‌نمايد.

دکتر گاوين مورلي، يکي از اين محققان، گفت: "مشکلات تجربي که ما بر آنها فائق آمده‌ايم شامل استفاده از بيسموت در سيلکون براي تهيه، کنترل، و ذخيره اطلاعات کوانتومي است. در اين حالت، بزرگتر بودن بهتر است زيرا هسته‌هاي بزرگتر بيسموت مي‌توانند فضاي بيشتري براي ذخيره اطلاعات کوانتومي مهيا کنند."

مارشال استونهام، يکي ديگر از اين محققان، گفت: "داشتن يک نوع اتم براي ذخيره اطلاعات کوانتومي در سيلکون و نوع ديگر براي کنترل آن به مانند آوردن يک شخص ديگر به يک گفتگوي تک‌نفره است: بسيار جالب مي‌شود."

اين تحقيق در واقع توان باالقوه‌ي بيسموت را براي ساخت يک رايانه کوانتومي نشان مي‌دهد.

نتايج اين تحقيق در مجله‌‌هاي Nature Materials و Physical Review Letters منتشر شده است.

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