نانو تکنولوژي

[yasermym]

 نانوذراتي با توانايي گرفتن تصوير MRI و PET در يك لحظه از تومور  
تصويربرداري پزشکي يکي از پرکاربردترين و مفيدترين ابزارها در تشخيص سرطان است. از جملة اين روش‌‌ها مي‌توان به MRI ، CTو PET اشاره کرد که البته هر يک محدوديت‌‌هاي خاص خود را دارند. گروهي از محققان اخيراً موفق به طراحي ذره‌‌اي شده‌‌اند که مي‌‌تواند دو نوع تصويربرداري را به‌طور همزمان انجام دهد. اين ذره هم حاوي مواد مغناطيسي است که مي‌‌تواند مادة حاجب MRI باشد و هم حاوي راديوايزوتوپ‌‌هاي لازم براي گرفتن تصوير PET است.

اين گروه ابتدا نانوذرات مغناطيسي را با استفاده از آهن و منگنز توليد کرده، يک پوشش آلبوميني به آن دادند. اين نانوذره سيگنالي بسيار قوي در MRI ايجاد مي‌‌کند. محققان با چسباندن يد راديواکتيو به پوشش آلبوميني توانستند از اين نانوذره در تصويربرداري PET هم استفاده کنند، سپس در يك آزمايش مادة حاجب را به‌طور همزمان در MRI و PET به کار برده، قدرت تفکيک و بزرگ‌نمايي آنها را مقايسه کردند. قدرت تفکيک ايجادشده به‌وسيلة تصوير MRI، بسيار بيشتر از تصوير PET بوده و تصويربرداري PET با اين نانوذرات مواد کمتري را ثبت مي‌‌کند.

در آزمايش ديگري، پژوهشگران براي تصويربرداري از گره لنفي نگهبان در موش از اين نانوذرات دوکاره بهره بردند. تصويربرداري از اين گره يکي از ابزارهاي مهم تشخيص متاستاز است. آنها به اين نتيجه رسيدند که براي تصويربرداري همزمان PET و MRI، بايد يکي در بالاي ديگري قرار گيرد تا به‌طور واضح دو گره متفاوت را از هم تفکيک کند.

اين گروه نانوذرة مغناطيسي اکسيد آهن را هم ساختند که با دو مولکول متفاوت اصلاح شده بود: يکي پپتيد کوچکي که تومور را هدف قرار مي‌‌دهد و ديگري يک مولکول آلي‌اي که عناصر راديواکتيوي مثل مس-64 را به تله مي‌‌اندازد. محققان از اين نانوذره دوکاره براي تصويربرداري از تومور در موش استفاده کردند. تصوير گرفته‌‌شده نشان مي‌‌دهد که نانوذرات در نهايت به هدف خود رسيده، تومور آنها را جذب مي‌‌کند. به گفتة محققان اين ذره قادر به انجام راحت و دقيق اسکن توأم MRI/PET در موش است.

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

[yasermym]

 بهبود تغذيه با اسب‌هاي تروجان نانومقياس 
دانشمندان دانشگاه موناش استراليا با طراحي يک اسب تروجان در ابعاد نانو، به جذب آنتي‌‌اکسيدان‌‌ها در بدن کمک کردند. اين ذره که قطري به اندازة يک هزارم ضخامت موي انسان دارد، از خراب شدن آنتي‌‌اکسيدان‌‌ها در احشا جلوگيري کرده، جذب بهتري را براي آن در دستگاه گوارش به ارمغان مي‌‌آورد. آنتي‌‌اکسيدان‌‌ها اثرات مضر راديکال‌هاي آزاد و ديگر ذرات شيميايي واکنش‌‌پذير توليدي بدن را خنثي کرده، به سلامت بهتر کمک مي‌‌کند. در حالت طبيعي، دفاع آنتي‌‌اکسيداني بدن براي ما کافي است؛ اما براي افراد در معرض خطر(مانند افرادي که رژيم نامناسب، تصلب‌‌ شرايين، ديابت و آلزايمر دارند) منبع مغذي آنتي‌‌اکسيدان نياز است.

به گفتة دکتر لارسن، عضو اين گروه، آنتي‌‌اکسيدان‌‌هاي خوراکي به‌راحتي به‌وسيلة اسيدها و آنزيم‌‌هاي بدن انسان خراب مي‌‌شوند و تنها درصد کمي از آنچه مصرف شده، جذب مي‌‌شود؛ لذا اين گروه دست به توليد نانوذرات زيست‌پليمري کايتوزان اسفنجي زده‌اند که حامل و محافظي براي آنتي‌‌اکسيدان‌‌ها باشد.

دکتر لارسن مي‌‌گويد:«آنتي‌‌اکسيدان‌‌ها روي اين اسب‌‌هاي تروجان مي‌‌نشينند و از حملة سوپ گوارشي شکم، در امان مي‌‌مانند. اين ذرات پس از رسيدن به رودة كوچك چسبنده شده، به ديوارة روده متصل مي‌‌شوند و از اين طريق محتويات خود را مستقيماً وارد سلول‌‌هاي روده مي‌‌کنند و از آنجا آنتي‌‌اکسيدان‌‌ها مستقيماً جذب جريان خون مي‌‌شوند. ما اميدواريم با کنترل اين فناوري، باعث جذب بهتر داروها و مکمل‌‌هايي شويم که به مراحل گوارش حساسند.»

اين تحقيق در اوايل سال 2009 وارد کارازمايي‌‌هاي باليني مي‌‌شود. دانشمندان معتقدند، اگرچه اين تحقيق در مراحل اوليه است، مي‌‌توان اضافه کردن اين نانوذرات مهندسي‌شده به مواد غذايي ـ همانطور که امگا-3 به نان و شير اضافه مي‌‌شوند‌ـ را هدفي بلندمدت براي آن دانست.

کاتچين‌‌ها گروهي از آنتي‌‌اکسيدان‌‌ها هستند که در اين آزمايش مورد استفاده قرار مي‌‌گيرند و جزو آنتي‌‌اکسيدان‌‌هاي بسيار قوي‌اي هستند كه روزانه مورد مصرف قرار مي‌گيرند؛ اما تنها بين 0.1 تا 1.1 درصد از کاتچين‌‌هاي مصرفي جذب خون مي‌‌شود. با افزوده شدن اين ميزان به‌وسيلة روش طراحي‌شده، فوايد اين آنتي‌‌اکسيدان‌‌ها بسيار بيشتر خواهد بود.

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

[yasermym]

 تعيين ساختار اتمي نانوذرات طلا  
به‌تازگي يک گروه تحقيقاتي به رهبري پروفسور هانو هاکينن از مرکز علوم نانوي دانشگاه جيواشکيلا(Jyväskylä)، موفق به تعيين ساختار اتمي نانوذرات طلا شدند. نتايج اين تحقيق براي حوزه‌هاي تحقيقاتي متفاوتي چون پزشکي، تحقيقاتِ مولکولِ زيستي و نانوالکترونيک سودمند خواهد بود.

ساختار نانوذرات طلا پس از گذشت يک دهه، همچنان به ميزان زيادي ناشناخته مانده‌است. مطالعة اخير گامي در جهت شناخت پايداري، ترکيب شيميايي و خصوصيات الکترونيکي، شيميايي و نوري ذرات مذکور به شمار مي‌رود.

هاکينن در اين باره مي‌گويد:«روياي شخصي من در اواخر سال گذشته محقق گرديد، پس از اينکه گروهي با هدايت راجر کورنبرگ از دانشگاه استنفورد آزمايشي موفقيت‌آميز مبتني بر تعيين ساختار اتمي نانوذرات طلا با اندازة مشخص انجام دادند، ساختار مذکور مشابه پيش‌بيني‌هايي بود که پيش از اين به‌وسيلة گروه تحقيقاتي ما منتشر شده بود. در تحقيق اخير، ما به اين پرسش پاسخ داديم که چرا طبيعت دقيقاً اين نوع ذرات را توليد مي‌کند. اندازة هر ذره يك تا سه نانومتر است و از آنجايي که ذرات مذکور از بسياري جهات همانند اتم‌هاي غول‌پيکر رفتار مي‌کنند ما در تحقيق خود، آنها را ابراتم ناميده‌ايم».

مي‌توان از نتايج اين تحقيق در پزشکي، تحقيقاتِ مولکولِ زيستي و نانوالکترونيک بهره گرفت؛ مثلاً به کمک نانوذرات طلا مي‌توان سلول‌هاي سرطاني را نابود کرد. اين ذرات مي‌توانند از طريق يک پوشش مولکولي سازگارِ زيستي، خود را به سلول‌هاي سرطاني متصل کنند. به کمک ليزر مي‌توان به اين ذرات حرارت داد و اين کار را تا آنجا ادامه داد که سلول‌هاي سرطاني مذکور بميرند، همچنين در هنگام مشاهدة مولکول‌هاي زيستي با يک ميکروسکوپ الکتروني، اين ذرات مي‌توانند به‌عنوان يک ردياب عمل کنند. در نانوالکترونيک نيز مي‌توان از نانوذرات طلا به‌عنوان اجزاي مدارهاي الکتريکي استفاده کرد.

هاکينن افزود:«انجام اين تحقيق بدون بهره‌گيري از رايانه‌هاي پرقدرتِ مراکز ملي IT در فنلاند، آلمان و سوئد ممکن نبود. در اين تحقيق زمان زيادي صرف عمليات‌هاي محاسباتي گرديد؛ اما اين امر، ارزش تلاش ما را بيشتر کرد. به اعتقاد من، مدل نظري ما در خصوص پايداري نانوذرات طلا، براي بسياري از زمينه‌هاي تحقيقاتي بين‌رشته‌اي، ارزشمند خواهد بود.»

محققان دانشگاه استنفورد در اين تحقيق، با محققاني از دانشگاه فناوري چالمرز در گوتنبرگ(Göteborg) و دانشمنداني از مؤسسة فناوري جورجيا در آتن همکاري مي‌کرده‌اند. در فنلاند، اين تحقيق از سوي مرکز IT فنلاند براي علوم و DEISA، حمايت مالي شده‌است.

نتايج اين تحقيق در يکي از برترين نشريات علمي ايالات متحده به نام Proceedings of the National Academy of Sciences به چاپ رسيده‌است.

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

[yasermym]

 آشکارسازي ترکيب مايع با استفاده از نانوپروب 
يوري گاگاتسي و همکارانش از دانشگاه درکسل ايالات متحده، نشان داده‌اند که با انتشار نانولوله‌هاي کربني در يک مايع، تحليل شيميايي چندين عنصرِ حل‌شده به‌صورت همزمان و در عرض چند نانوثانيه ممکن مي‌شود. اين ذرات نوک‌تيز در حضور يک ميدان الکتريکي به‌عنوان پروب‌هاي تخلية کوروناي نانومقياس عمل کرده، منجر به پيدايش طيف تابشي نوري بسيار حساسي مي‌گردند.
گاگاتسي در اين باره گفت:«تحليل شيميايي، نخستين کاربرد است؛ اما مي‌توان از تخليه نيز در الگودهي سطوح يا ساخت نانوذرات استفاده كرد.» اين محققان براي انجام فرايند اندازه‌گيري، يک ولتاژ پالسي به نمونة مايعِ تحتِ آزمايش اعمال کردند. در اين روش، براي القاي يک پلاسماي غير حرارتي در اطراف نانولوله‌هاي کربني تنها به يک مولد کم‌توان(که در کف دست جا مي‌گيرد) نياز است. نور حاصل از تخليه، به‌وسيلة يک فيبر نوري منفرد(که با تابش هم‌مسير بوده و به يک طيف‌سنج متصل است) جمع‌آوري مي‌گردد. اين طيف‌سنج، سيگنال مربوطه را به پيک‌هاي مجزا تفکيک مي‌کند.
اين گروه قصد دارند تا تجهيزات مورد استفاده در اين روش را به‌صورت قابل‌ حمل درآورده و اندازة آنها را کوچک‌تر کنند. گاگاتسي در اين خصوص گفت:«ما به دنبال حمايت‌کننده‌هاي مالي هستيم. ما براي ثبت يک پتنت اقدام کرده‌ايم و به دنبال فرصت‌هاي تجاري‌سازي خواهيم بود.» او معتقد است که تخليه‌هاي چگالي ‌بالاي القاشده از راه دور، مي‌توانند در آينده براي انجام جراحي سلولي نانومقياس مورد استفاده قرار گيرند. اين ايده به بررسي بيشتري نيازمند است؛ اما نانولوله‌ها نشان داده‌اند که توان عبور از غشاهاي سلولي را دارند، همچنين اين مواد قادرند تا با ره‌گيري مکان‌هاي تجمع پادتن‌ها، خود را به مکان تومرها برسانند.
نتايج اين تحقيق در نشرية Angewandte Chemie به چاپ رسيده‌است.

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

[yasermym]

 تاثير مخرب شبکه‌هاي نانوذرات فلز در خوردگي آلياژهاي فلزي  
بر اساس فرضيات موجود، ميزان اکسيد در يک آلياژ باعث محافظت آلياژ از خوردگي مي‌شود؛ اما دانشمندان در آزمايشگاه ملي آرگون کشف کرده‌اند که نانوذرات فلز باعث ايجاد شکاف در اين پوشش مي شود. ميزان اکسيد توسعه‌يافته روي سطح خارجي آلياژ در دماي بالا، منجر به ايجاد يک سطح حفاظتي مي‌شود كه از فرو رفتن مولکول‌هاي مخرب حامل کربن به درون آلياژ جلوگيري مي‌کند. بايد به‌راحتي بتوان از پراکندگي کربن در ميزان اکسيد صرف نظر كرد؛ اما مطالعات انجام‌شده نشان مي‌دهد که کربن مي‌تواند به‌ صورت نامشخص و کنترل‌نشده از ميان خط اکسيدي(که به‌صورت پوشش محافظ عمل مي‌کند) نفوذ کرده، باعث خوردگي و زودشکني شود.

ايالات متحده آمريکا سالانه 4 درصد از توليدات ناخالص ملي خود را به‌علت خوردگي آلياژهاي فلزي از دست مي‌دهد. يک شبکة فلزي پيوسته اين اجازه را به کربن مي‌دهد تا بدون نياز به حفره يا شکاف در ميان اکسيد محافظ، از بين برود. محققان عموماً بر اين باورند که مولکول‌هاي کربن‌دار موجود در اکسيد به درون شکاف‌ها و منافذ نفوذ مي‌کنند؛. اما به‌کارگيري سه روش‌ جدا گانة ميکروسکوپي نيروي مغناطيسي، تحليل باريکة نانوپرتوX و ميکروسکوپي الکتروني روبشي(SEM)، شبکه‌هايي از نانوذرات آهن و نيکل فرورفته درون اکسيد را آشکار کرد.

کربن به‌راحتي مي‌تواند در ميان فلزات منتشر شده‌، مسيري را براي اتم کربن جابه‌جاشدة ديگر(که جزء نواقص اکسيد به شمار نمي‌رود) ايجاد كند. بر اساس آزمايش‌هاي انجام‌شده نانوذرات فلز در اکسيد مشاهده مي‌شود و در صورت از بين رفتن اين نانوذرات فلزي، مقاومت در برابر خوردگي و آلياژهايي با عمر طولاني‌تر خواهيم داشت.

بر اساس تحقيقات انجام‌شدة (ANL)، آزمايشگاه ملي آرگون موفق به توسعة دسته‌هايي از فلزات در مقياس آزمايشگاهي شده‌است که ماندگاري آنها ده برابر طولاني‌تر از نمونه‌هاي آلياژي مشابه با ميزان کروميم يکسان است. همينك 50 گونه از آلياژهاي فلزي به‌صورت موفقيت‌آميز را يکي از توليدکنندگان آلياژ طراحي كرده كه در زمان مناسب به بازار عرضه خواهد شد. آلياژهايي توليدشدة ANL، در صنايع شيميايي و مواد شيميايي نفتي و صنايع بازيافت از اهميت خاصي برخوردار است. اين کشف جديد نه تنها در فلزات ترکيب‌شده با کربن، بلکه در ابعاد ديگر تحقيق از جمله توسعة آلياژها و سطح‌پوشاني براي سلول‌هاي سوختي(که در دماي بالا استفاده مي‌شوند) نيز کاربرد دارد .

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

[yasermym]

 چگونگي فعاليت کاتاليستي بسيار بالاي نانوذرات طلا 
محققان در دانشگاه کمبريج انگليس کشف کرده‌اند که فعاليت کاتاليستي خوشه‌هاي طلا هنگامي که‌اندازه‌شان دو نانومتر يا کوچک‌تر شود، بسيار زياد مي‌شود. آنها دريافته‌اند که اين اثر به‌دليل تغيير در ساختار الکترونيکي نانوذرات طلا رخ مي‌دهد. فعاليت بالاي اين نانوذرات مي‌تواند کاربردهاي گسترده‌اي در صنعت داشته باشد.
 


طلا معمولاً به عنوان يک فلز بي‌اثر شناخته مي‌شود ولي هنگامي که‌اندازه آن در حد نانومتري مي‌شود خواص آن کاملاً متفاوت مي‌شود. ترنر و همکارانش ذرات طلاي کوچک‌تراز 2 نانومتر (مشتق شده از خوشه‌هاي 55 اتمي بسيار پايدار) را براي کاتاليزکردن استايرن آلکن آروماتيکي استفاده کرده‌اند. اين واکنش به طور عمده بنزالدئيد، با مقادير کمي از اکسيد استايرن و استوفنون مي‌دهد. 

نانوطلا با شکل توده‌اي خود بسيار متفاوت است؛ نانوطلا يک کاتاليست عالي است و شکل توده‌اي آن بسيار بي‌اثر است. نانوطلا براي کاتاليز اپوکسيداسيون آلکن(يک فرايند مهم صنعتي که در آن اتم اکسيژن وارد پيوند دوگانة کربن‌ـ‌کربن آلکن مي‌شود) خيلي مناسب است؛ البته در اين ميان اين مشکل وجود دارد که چنين کاتاليزي نيازمند اکسيژني است که به شکل فعال‌شده‌اي تحريک شده باشد(براي مثال به‌عنوان يک پراکسيد يا هم‌خوراک با گاز هيدروژن).
اکنون مارک ترنر و همکارانش نشان داده‌اند که اگر اين ذرات به ‌اندازة کافي کوچک ساخته شوند(در حدود 4/1 نانومتر)، مي‌توانند فرايند اپوکسيداسيون را با استفاده از اکسيژن مولکولي به‌تنهايي انجام دهند. ترنر گفت:«علاوه ‌بر کاربردهاي صنعتي و محيطي اين يافته، اين نتايج از نظر بنيادي و اصولي جالب هستند.»
اين محققان نتايج خود را با توليد خوشه‌هاي 55 اتمي از طلا و تثبيت آنها روي پايه‌هاي بي‌اثر به دست آوردند. آنها از اين ذرات طلاي تثبيت‌شده روي پايه‌هاي بي‌اثر، به‌عنوان کاتاليست براي اپوکسيداسيون آلکن در يک راکتور فاز مايع ساده استفاده كردند. خوراک اين راکتور فقط اکسيژن مولکولي بود.
براي تصويربرداري مستقيم از اين خوشه‌هاي طلا، از ميکروسکوپ الکتروني عبوري با قدرت تفکيک بالا استفاده کردند. اين تصويربرداري به آنها اجازه مي‌داد که‌ اندازة بسياري از نانوذرات را محاسبه کنند، همچنين نشان‌دهندة طيف‌بيني فتوالکتروني اشعة X با قدرت تفکيک بالا بود؛ به اين معنا كه چگونه ‌اندازة ذرات کوچک مستقيماً خواص الکتروني طلا را تحت تأثير قرار مي‌دهد.
بنابراين چه چيزي در مورد اين ذرات خيلي ريز طلا ويژه است؟ ترنر توضيح داد:«ما براي جواب دادن به اين سؤال کار خود را شروع کرده‌ايم و قصد داريم تا با استفاده از طيف بيني فتوالکتروني اشعة X با قدرت تفکيک بالا نشان دهيم که در اين محدودة اندازه‌هاي ريز، ساختار الکتروني طلا آشفته مي‌شود. اين آشفتگي در نتيجة اثرات محدوديت کوانتومي است که در خوشه‌هاي فلزي بي‌نهايت ريز اتفاق مي‌افتد، همچنين اين نانوذرات طلاي کوچک حاوي تعدادي اتم طلا در سايت‌هاي گوشه‌ها(corner) و لبه‌ها(edge) است. اين سايت‌ها محيط‌هايي با کئورديناس پايين است که براي کاتاليز کردن مناسب مي‌باشند.
اين محققان نتايج خود در مجله Nature منتشر کرده‌اند.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

 نواهاي فناوري‌نانو؛ گوش ‌دادن به موسيقي مولکول‌ها 

آشکارسازي وجود يک مادة مشخص در سطح مولکولي(تا حد يک تک ‌مولکول)، يکي از بزرگ‌ترين چالش‌هاي فناوري نانوحسگرها بوده‌است. به‌تازگي محققاني از دانشگاه کاليفرنيا با استفاده از انرژي ارتعاشي موجود بين اشياي نانومقياس، حسگرهايي را براي آشکارسازي شيميايي گستره‌اي، زيستي، تابشي و حتي صوتي طراحي نموده‌اند. اين حسگر مي‌تواند تا به «موسيقي» توليدشده به‌وسيلة يک مولکول، «گوش کند». اين آشکارسازها کاربردهايي چون نانوزيست‌فناوري ، بازبيني محيطي و کاربردهاي ضد ترور يا نظامي دارند.

اين تحقيق از سوي بنياد ملي علوم حمايت مالي مي‌شده و سرپرستي آن بر عهدة جفري گراسمن، مدير گروه علوم نانوي محاسباتي در دانشگاه مذکور، بوده‌است. وي گفت:«ما نشان داده‌ايم که در صورت نوسان يک جسم نانومقياس(با بسامدي يکسان) با يک جسم نانومقياس ديگر ـ‌در تشديد‌ـ اين دو جسم مي‌توانند به شکل مؤثري با يکديگر حرارت مبادله کنند و در همين اثنا اگر دو جسم مذکور با بسامدي متفاوت نوسان کنند، شارش حرارت متوقف شده و انرژي منتقل نشده و يا به ميزان کمي منتقل مي‌گردد».

گراسمن و گروهش نشان دادند که مي‌توان از اين تبادل نانومکانيکي انرژي براي اهداف آشکارسازي يا تعيين خصوصيات يک گونة مولکولي ناشناخته بهره گرفت. آنها روش آشکارسازي جديد خود را طيف‌نمايي تشديدي نانومکانيکي يا NRS ناميده‌اند. در اين روش از آرايه‌اي از تشديدکننده‌هاي نانومکانيکي استفاده شده و به کمک آنها بسامدهاي ارتعاشي يک تحليل‌گرِ حرارت‌داده‌شده(برانگيختة حرارتي) تعيين مي‌گردند.

گراسمن در تجسمي ساده از اين روش گفت:«اين روش همانند آن است که مجموعه‌اي از دوشاخه‌هاي نانويي را به يک مولکول ملحق کنيم و ببينيم که کداميک از آنها تحريک مي‌گردند. اين مجموعه مي‌تواند يک کورد از نت‌هاي موسيقي را ايجاد كند که منحصر به يک مولکول خاص است و به اين ترتيب مي‌توان مولکول‌ها را شناسايي کرد».

حسگر طراحي‌شدة جديد قادر است تا به «موسيقي» توليدشده به‌وسيلة يک مولکول و بدون نياز به چسبيدن مولکول به يک سطح، «گوش کند». به اين ترتيب مي‌توان اندازه‌گيري‌هاي ادامه‌داري را بدون نياز مبرم به تميزسازي و راه‌اندازي مجددِ حسگر انجام داد. نتيجة اين فرايند، ساخت يک سيستم آشکارساز نانويي است که مي‌تواند بدون اعمال گام‌هاي شيميايي وظيفه‌دارساز(به‌عنوان مثال ساخت يک جفن ژن/آنتي‌ژن براي مولکول‌هاي زيستي که در روش‌هاي کنوني استفاده مي‌شود) گونه‌هاي متفاوتي از اجسام و انرژي‌ها را آشکارسازي نمايد.

گراسمن عنوان کرد که بايد در زمينة نحوة توزيع انرژي حرارتي در بسامد و تأثير اين توزيع بر روي نحوة انتقال حرارت، مطالعات بيشتري انجام گيرد. در تحقيق اخير، گراسمن و همکارانش تلاش کرده‌اند تا پديده‌هاي گرمايي نانومقياس را با وابستگي بسامدي آنها شناسايي کنند؛ به عبارت ديگر از ماهيت موجي حرارت بهره بگيرند، زيرا در چنين ابعادي، مفهوم دما(ميانگين زماني انرژي حرارتي) براي تعيين رفتار يک سيستم کافي نيست.

تاکنون ابزارهاي NRS به‌صورت عملي ساخته نشده‌اند؛ اما دانشمندان معتقدند که راه‌هاي مختلفي براي انجام اين کار وجود دارد. کاربردهاي بسيار زيادي براي يک سيستم آشکارسازي حساس و بدونِ برچسب(همانند آنچه گراسمن و گروهش معرفي کرده‌اند) وجود دارد. چنين سيستمي در حوزه‌هايي چون پزشکي، امنيت ملي، بازبيني محيطي و انرژي و آب پاک بسيار سودمند خواهد بود.

نتايج اين تحقيق در نشرية Nano Letters به چاپ رسيده‌است.





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

[yasermym]

 سنتز نانوکاتاليست نسل چهارم با کاربري در صنايع توليد آمونياک به همت محققان ايراني 
محققان دانشگاه آزاد اسلامي واحد ساوه با همکاري پژوهشگاه مواد و انرژي، طي پژوهشي موفق شدند، نانو کاتاليست سه‌تايي آهن و موليبدن را با روش آلياژسازي مکانيکي سنتز کنند. اين نانوکاتاليست، به‌عنوان کاتاليست نسل چهارم، از لحاظ کيفيت نسبت به کاتاليست‌هاي نسل قبل بسيار با کيفيت‌تر بوده و در توليد آمونياک در صنايع پتروشيمي کاربرد دارد.
مهندس ذاکري، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري‌نانو، اظهار داشت: ”در اين پژوهش نانوذرات کاربيد سه‌تايي Fe3Mo3C با آسياب‌کاري مکانيکي پودرهاي عنصري آهن، موليبدن و کربن تهيه شده است. شايان ذکر است که در مدت زمان 70 ساعت آسياب کردن و آنيل در 1100 درجه سانتي‌گراد، نانوذراتي با اندازه مطلوب 69 نانومتر و کرنش 23/0 درصدي بدست آمد“.
ذاکري، هدف اصلي از اجراي اين پژوهش را ”ساخت اين ماده به‌صورت نانوکريستال به‌عنوان نانوکاتاليست“ بيان نموده و افزود: ” پس از 30 ساعت آسياب کردن، نانوساختار Mo(Fe) به صورت محلول جامد تشکيل شده که با افزايش زمان آسياب کردن تا 70 ساعت، اندازه ذرات تا حدود 9 نانومتر کاهش مي‌يابد. اين فاز پس از آنيل شدن به فاز اصلي Fe3Mo3C تبديل شده و اندازه ذرات آن به حدود 69 نانومتر مي‌رسد.همچنين، ساختار و مورفولوژي نانوپودرهاي حاصل، با دستگاه‌هاي XRD و SEM مورد بررسي و مطالعه قرار گرفته است“.
وي مدت زمان انجام پژوهش را حدود 8 ماه بيان کرده و کمبود تجهيزات لازم و طولاني بودن زمان آناليزها را علت اصلي طولاني شدن اين زمان دانسته است.
مهندس ذاکري، با بيان اين مطلب که ”مطالعات اوليه براي توليد صنعتي اين محصول انجام گرفته است و هم‌اکنون پالايشگاه‌هاي کشور براي توليد آمونياک از کاتاليست‌هاي قديمي با بازدهي کم استفاده مي‌کنند“، در مورد تجاري‌سازي و توليد اين محصول گفت: ”محصول بدست آمده در سطح صنعتي نبوده ولي پتانسيل استفاده در صنعت پتروشيمي را دارد. که با صنعتي شدن توليد اين محصول، از لحاظ کيفيت نسبت به کاتاليست‌هاي نسل قبل بسيار با کيفيت‌تر بوده و سودآوري قابل توجهي براي کشور خواهد داشت“.
جزئيات اين پژوهش که با همکاري دکتر محمدرضا رحيمي‌پور از پژوهشگاه مواد و انرژي، و مهندس عباس خان‌محمديان از دانشگاه ساوه انجام شده است، در مجله Materials Science and Engineering A (جلد 492، صفحات 316-311، سال 2008) منتشر شده است.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

 مشاهده شکستن مولکول‌ها در واکنش‌هاي کاتاليستي 

پژوهشگران دانشگاه رايس در جستجوي راهي بهتر براي پاکسازي آلاينده‌هاي TCE، به روشي براي مشاهده شکستن مولکول‌ها روي سطح يک کاتاليزور دست يافتند.

مدير اين پروژه تحقيقاتي به نام ميخائيل وانگ مي‌گويد: "با اين روش، ما قادر به مشاهده‌ي ارتعاش پيوندهاي مولکولي بين اتم‌هاي يک مولکول هستيم. با مشاهده‌ي تغييرات فرکانس و شدت اين ارتعاش‌ها، مي‌توانيم مراحل تبديل يک مولکول به مولکول ديگر را قدم به قدم دنبال کنيم."

اين روش تشخيص شيميايي، مبتني بر نانوذرات حاوي طلا و سيليکون است که به نانوپوسته (nanoshell) معروف هستند. اين ذرات که حدوداً 20 مرتبه کوچکتر از ابعاد يک گلبول قرمز هستند، قادرند امواج نور را تقويت و تاحدي متمرکز کنند که بتوان از اين امواج براي تشخيص تعداد اندکي مولکول استفاده کرد. با استفاده از اين ذرات به عنوان کاتاليست، مي‌توان علاوه‌بر انجام واکنش کاتاليستي، از قابليت آنها براي دنبال کردن مراحل واکنش‌ها نيز استفاده کرد.

اين محققان مدعي هستند که تاکنون هيچ روش ديگري نتوانسته است جزئيات واکنش‌هاي کاتاليستي در محيط آب را به اين خوبي نمايان سازد.

TCE يا تري کلرواِتِن (trichloroethene) يک حلال معروف و سرطان زاست، که يکي از فراگيرترين و مشکل‌زاترين آلاينده‌هاي آب‌هاي زير زميني به شمار مي‌رود.

در روش‌هاي تصفيه‌ي معمولي، اين حلال به صورت جامد يا گاز از آب جدا مي‌شود اما به يک مادة غير سمي تبديل نمي شود؛ ولي گروه آقاي وانگ چند سال پيش روشي را براي شکستن مولکول‌هاي TCE به مولکول‌هاي غير سمي ارائه کرده است. اکنون آزمايش‌هاي جديد نشان مي‌دهد که کاتاليست جديد اين گروه، خيلي سريع‌تر از روش قبلي عمل مي‌کند و کارايي بالاتري دارد.

هرچند اين روش به يک سال و نيم تحقيق نياز دارد تا از مرحله‌ي آزمايشگاهي خارج شود، اما صاحبان آن معتقدند نتايج کار آنها بسيار با ارزش است. در اين روش از طيف سنجي رامان براي مشخص کردن ساختار مولکول‌هاي روي سطح نانوذرات کاتاليستي استفاده مي‌شود. همکاران اين گروه تحقيقاتي، با محاسبات رياضي مي‌توانند ارتباط بين فرکانس ارتعاش و نوع پيوندهاي شيميايي را نشان دهند.

سازمان‌هاي بنياد ملي علوم آمريکا، بنياد ولچ ("Welch Foundation") و مرکز مطالعات بين‌رشته اي کِک (Keck Center for Interdisciplinary Bioscience Training) حمايت مالي اين تحقيق را به عهده داشته‌اند.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي American Chemical Society چاپ شده است.

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

[yasermym]

 رنگ‌هاي خودتعمير‌کننده و پوشش‌هاي هوشمند 

يک گروه تحقيقاتي در دانشگاه وارويک (Warwick) به روش جالبي براي پوشاندن ذرات کوچک پليمري با لايه‌اي از نانوذرات مبتني بر سيليکا دست يافته‌اند.

حاصل اين کار، ماده‌اي است که مي‌توان از آن براي ساخت مواد با کارکرد بالا مثل رنگ‌هاي خودتعمير‌کننده يا بسته‌بندي‌هاي هوشمند استفاده کرد. اين مواد را مي‌توان به‌گونه‌اي تنظيم کرد که مقادير دقيقي از آب، هوا يا هردو را در يک جهت خاص از خود عبور دهند.

در اين تحقيق، يک فرايند پليمريزاسيون امولسيون بي‌نياز از مواد صابوني به دست آمده است. در اين فرايند، ذرات پليمر به صورت کلوئيد درون آب پخش مي‌شود و سپس در يک مرحله‌ي ساده، نانوذرات اکسيد سيليکون (با اندازه‌ي حدود 25 نانومتر) به اين مخلوط اضافه مي‌شود و اين ذرات، همانند يک لايه‌ي خمير ذرات پليمر را مي‌پوشاند.




اين فرايند يک لاتکس پليمري است که مي‌توان از آ« براي توليد رنگ‌هاي ضد خش که خود را تعمير مي‌کنند استفاده کرد. همچنين مي‌توان از آن براي دستيابي به بسته‌بندي‌هاي خاصي که اجازه‌ي عبور به مولکول‌هاي آب و هوا را در جهت خاصي مي‌دهند استفاده نمود.

محصول مرحله‌ي قبل، در يک مرحله‌ي ساده‌ي ديگر در معرض ماده‌ي پليمري دوّمي قرار مي‌گيرد و يک لايه‌ي پليمري بر روي لايه‌ي نانوذرات سيليکا نشانده مي‌شود. در تصوير نيز محصول اين فرايند که با ميکروسکوپ TEM گرفته شده است به صورت ذرات کلوئيدي چند لايه ديده مي‌شود.

اهميت اين روش نه فقط به خاط کاربرد گسترده‌ي محصولات آن، بلکه به دليل سادگي و ارزاني آن است. زيرا نه تنها زمان فرايند بسيار کوتاه است بلکه تک مرحله‌اي بودن آن موجب مي‌شود بتوان به توليد انبوه در مقياس بالا رسيد.

محققان دانشگاه واوريک نشان دادند که ميزان نانوماده‌ي توليدي با اين روش مي‌تواند تا بيش از 45 درصد حجم محلول آبي باشد؛ درحالي که اين رقم براي روش‌هاي چند مرحله‌اي قبلي بين يک تا ده درصد بود.

مقاله‌ي حاصل از اين تحقيق با عنوان Multilayered Nanocomposite Polymer Colloids Using Emulsion Polymerization Stabilized by Solid Particles در مجله‌ي American Chemical Society منتشر شده است.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

 سيستم کاتاليزوري جديد متشکل از قارچ‌هاي پوشيده شده با نانوذرات  
زماني که قارچ‌ها همانند پني‌سيلين رشد مي‌کنند، شبکه‌اي نخ‌مانند به نام ميسليوم تشکيل مي‌دهند. اگر قارچ در محيطي رشد کند که حاوي ذرات نانومقياس يک فلز بي‌اثر باشد، ميسليوم تشکيل‌شده، حاوي روکشي از نانوذرات خواهد بود. محققان دانشگاه فني درسدن و موسسه تحقيقات شيمي‌فيزيک مواد جامد ماکس پلانک در آلمان گزارش نموده‌اند که چنين هيبريدي مي‌تواند يک راهکار جديد و جالب براي توليد سيستم‌هاي کاتاليزوري باشد.
اين گروه پژوهشي که رهبري آن را الکساندر ايخمولر بر عهده داشت، انواع مختلفي از قارچ‌ها را در محيط حاوي نانوذرات فلزات بي‌اثر (به صورت کلوئيدي) کشت دادند. در حضور ذرات ريز طلا، پلاتينيوم، يا پالاديوم، قارچ بدون هيچ‌گونه آسيبي رشد کرد. يک نوع خاص قارچ حتي نانوذرات نقره را نيز که براي ميکروارگانيسم‌ها سمي هستند، تحمل کرد. نانوذرات بدون اينکه هيچ‌گونه تغييري در ميسليوم قارچ ايجاد نمايند، روي آن رسوب کردند. بدين ترتيب سيستم‌هاي هيبريدي متشکل از قارچ و فلزات بي‌اثر تشکيل شدند.
ويژگي اُپتيکي ذرات نانومقياس به اندازه آنها بستگي دارد. اين پژوهشگران دريافتند که ويژگي‌هاي اُپتيکي نانوذرات رسوب داده شده، تنها اندکي با ويژگي اُپتيکي همين ذرات در محلول تفاوت دارد. بنابراين تارهاي قارچي پوشيده شده با يک لايه 2/0 ميکروني از نانوذرات طلا، رنگ قهوه‌اي قرمزمانند دارند (درست همانند محلول همين نانوذرات). اين امر ثابت مي‌کند که نانوذرات تجمع نکرده و ذرات بزرگ‌تري ايجاد ننموده‌اند.
چون ذرات فلز بي‌اثر رسوب داده شده روي ميسليوم، جدا از هم باقي مي‌مانند، بنابراين فعاليت کاتاليزوري خاص خود را حفظ مي‌کنند. در نتيجه پژوهشگران توانستند کاتاليز واکنش ردوکس هگزاسيانوفرات و تيوسولفات را در محلول آبي توسط هيبريد قارچ-پلاتينيوم مشاهده کنند. جدا کردن اين هيبريد از محلول واکنش بسيار آسان بوده و مساحت سطحي بسيار بالايي نيز دارد که براي سيستم‌هاي کاتاليزوري ضروري مي‌باشد.
اين محققان نتايج کار خود را در مجله Angewandte Chemie منتشر نموده‌اند. عنوان مقاله آنها عبارت است از:
"Fungal Templates for Noble-Metal Nanoparticles and Their Application in Catalysis"

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

[yasermym]

 استفاده از فناوري نانو براي ضدبو کردن پارچه‌هاي پشمي 
موسسه نوآوري پشم استراليا (AWI)، شرکت NanoHorizaons را که در زمينه ايجاد افزودني‌هاي نانومقياس براي کاربردهاي نساجي و پزشکي پيشتاز است، به خاطر توليد يک افزودني ضدباکتري موثربراي پشم و ساير الياف طبيعي مورد تقدير قرار داده است. پس از آزمايشات وسيع مشخص شده است که افزودني اين شرکت به‌‌نام SmartSilver پشم را در مقابل تمام باکتري‌هايي که بو ايجاد مي‌کنند، محافظت مي‌کند.

دکتر جيمز دلاتر، معاون بازاريابي بين‌المللي NanoHorizaons مي‌گويد: «ما افتخار مي‌کنيم که AWI محصول ما را به‌‌عنوان يکي از بهترين انتخاب‌ها براي محافظت از پشم شناخته است. محصول نانومقياس نقره‌اي ضدباکتري ما به نحوي مهندسي شده است که به صورت کامل با فرايند توليد يکپارچه شده و منجر به توليد پارچه‌هاي پشم طبيعي زيبايي مي‌شود که به طور دائمي عاري از بو هستند».

فناوري نانوي مورد استفاده در SmartSilver به نحوي است که به صورت دائمي به الياف متصل شده و با شستن يا سايش از پارچه جدا نمي‌شوند. اندازه نانومقياس SmartSilver همچنين باعث مي‌شود که اين محصول نامرئي بوده و روي ساير ويژگي‌هاي پشم مرينوس همانند نگهداري آسان، نرمي، مقاومت در برابر آتش، مديريت رطوبت، و حفاظت در برابر اشعه ماوراي بنفش تأثيري نداشته باشد.

محصولات NanoHorizaons در EPA (آژانس حفاظت از محيط زيست آمريکا) به ثبت رسيده و توليد آنها سازگار با محيط زيست است.

ادوين نازاريو، معاون ارشد دفتر AWI در آمريکا مي‌گويد: « SmartSilverيک نوآوري جالب و ارزشمند براي پارچه‌هاي پشمي است. حال مشتريان مي‌توانند زيبايي و ويژگي‌هاي طبيعي پشم مرينوس را به همراه مقاومت دائمي در برابر بو داشته باشند. اين محصول گزينه‌هاي جديدي در اختيار طراحان پوشاک و کفش قرار مي‌دهد، مخصوصاً لباس‌هايي که در فعاليت‌هاي بيرون از منزل مورد استفاده قرار مي‌گيرند و مشتريان به مقاومت آنها در برابر بو اهميت زيادي مي‌دهند».

NanoHorizaons و AWI در نمايشگاه Outdoor Retailers Summer Market که هشتم تا يازدهم آگوست در Salt Lake City برگزار شد، شرکت کردند.

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