نانو تکنولوژي

[yasermym]

 کاهش محدوديت‌هاي موجود در‌شناسايي پروتئين‌ها با نانولوله‌هاي کربني 


براي تشخيص هر چه زودتر سرطان، گروه‌هاي تحقيقاتي، روش‌هاي پيشرفته‌اي را براي تشخيص پروتئين‌هاي مرتبط با سرطان در خون و ساير نمونه‌هاي بيولوژيکي کشف و به‌کار گرفته‌اند.

اين تلاش‌ها پايه‌اي براي تحقيقات جديد است که نشان مي‌دهند به‌طرزي باورنکردي نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند نوعي از برچسب‌هاي حساس به نور را براي استفاده در انواع مختلفي از سيستم‌هاي اندازه‌گيري فراهم آورند. گزارش اين تحقيقات در مجله Nature Biotechnology به چاپ رسيده است. اين مقاله در مورد نوع جديدي از پوشش‌دهي اختصاصي براي اتصال انواع مختلف عوامل نشاندار به سطح نانولوله‌هاي کربني تک‌لايه‌اي است. اين پوشش در واقع نوعي از پليمرهاي زيستي (اتيلن گليکولPEG ) است که محققان با کمک آن مي‌توانند به‌سادگي آنتي‌بادي‌ها را به نانولوله‌هاي کربني متصل نمايند. اين آنتي‌بادي‌ها در تشخيص اختصاصي پروتئين‌هاي موجود روي ميکرو تراشه‌ استاندارد، از پروتئين طراحي شده‌برخوردارند. نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند مانند "برچسب‌هاي نوري رامان" عمل نمايند؛ به اين مفهوم که با تابش نور، از طريق دتکتورها قابل شناسايي باشند.

آزمايش‌هاي مختلف از کاهش محدوديت‌ها در اين روش تشخيص پروتئين (که از نانولوله‌ي پروتئيني داراي برچسب‌هاي آنتي‌بادي و tag فلورسنت استفاده مي‌کند) حکايت مي‌کند و حساسيت اين روش تا هزار بار بيشتر از اندازه‌گيري‌هاي فلورسانس معمول است.

محققان بر اين باورند که tagهاي رامان در دامنه‌ي وسيعي از غلظت‌ها از ده نانومول تا يک فمتومول قابل استفاده‌اند، همچنين به اعتقاد نويسندگان اين مقاله، روش پوشش‌دهي آنان منجر به ساخت tagهاي رامان خاصي مي‌شود. که قادر به تشخيص اسيدهاي نوکلئيک و ساير زيست‌مولکول‌هاست.

گروه دوم تحقيقات به سرپرستي Beatrice Knudsen ، روش‌هاي رياضي را براي آناليز طيف‌هاي خروجي پروب‌هاي رامان ارائه کردند و اين امکان را فراهم مي‌کند که سنجش‌هاي بسيار پيچيده‌اي با کمک اين پروب‌ها انجام شود.

بر خلاف برچسب‌هاي فلورسنت معمول (که ابتدا نور را جذب کرده، سپس نور فلورسانس را در باندهاي بسيار نازک منعکس مي‌نمايند) پروب‌هاي رامان، طيف‌هاي بسيار پيچيده‌اي را مي‌سازند که مملو از اطلاعات هستند!

اين گروه تحقيقاتي که نتايج کارهاي خود را در journal ACS Nanoمنتشر کرده‌اند، روشي را مربوط به نانو‌پروب‌ها براي مرتب کردن طيف‌هاي متنوع رامان ابداع کرده‌اند. هر نانوپروب مي‌تواند به يک مولکول زيستي متصل شود. اين روش براي آناليز طيف‌سنجي، بسيار ساده بوده و در انواع سيستم‌هاي پيچيده‌ي اندازه‌گيري قابل استفاده است.

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

[yasermym]

 ابداع روش جديدي در توليد نانوذرات اتمي  


  


استفاده از امواج آکوستيکي سطحي SAW براي توليد ذراتي با ابعاد اتمي، روشي آسان و سريع براي توليد ذرات و قطراتي با اندازه‌ي کنترل‌شده و توزيع محدود به‌شمار مي‌رود. از اين روش با توجه به داشتن سازگاري و قابليت حمل فوق‌العاده، مي‌تواند در کاربردهايي از قبيل دارورساني مورد استفاده قرار گيرد.

اخيراً محققان استراليايي موفق به ساخت نوعي ابزار SAW براي رهاسازي کنترل‌شده آئروسل و ذرات تک‌پراکنده شونده شده‌اند، اين ابزار به‌ويژه در دارورساني کاربرد زيادي دارد. اين محققان با استفاده از دستگاه SAW20 مگاهرتزي خود توانستند آئروسل‌هاي انسوليني استنشاقي را توليد کنند. آنها با استفاده از اين روش توانستند نانوذرات پروتئيني جامدي بسازند که مي‌توانست از طريق پوست يا جداره‌هاي معده جذب شود.

تراشه‌اي که اين محققان ساخته‌اند داراي يک مبدل دروني شامل 25 جفت الکترود 400 نانومتري بود به‌صورت روکشي روي لايه‌اي از نيوبات ليتيوم(LiNbO3) قرار داده شده بودند. در اين حالت اپراتور اين ابزار با استفاده از سيگنال‌هاي سينوسي (که در اين الکترودها توليد مي‌شود) امواجي سطحي ايجاد مي‌کنند که در نتيجه‌ي آن، مايع روي اين سطح به‌صورت قطرات ريز اتمي تبديل شده و نانوذراتي با ابعادي بين 50 تا 100 نانومتر ايجاد مي‌شود.

با اين روش مي‌توان ابزارهاي ساده‌اي را توليد کرد که براي بيماران قابل حمل باشد و در موقع لزوم از آن استفاده کنند، همچنين با قرار دادن موازي و مجاور به هم تعداد زيادي از اين تراشه‌ها، مي‌توان مواد توده‌اي را با اندازه‌ي دلخواه و از پيش تعيين‌شده ايجاد کرد.

اين محققان هم‌اکنون به‌دنبال ساده‌ترکردن ابزار خود هستند. به عقيده‌ي آنها هنوز توليد نمونه‌هاي اوليه‌ي بهتري که قابل برنامه‌ريزي باشد و هر شخصي به‌آساني بتواند از آن استفاده کند، لازم است. براي اطلاع از جزئيات بيشتر اين تحقيق به نشريه‌ي Nanotechnology مراجعه نماييد.

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

[yasermym]

 حسگرهاي نانولوله‌‌اي پپتيدي حساس به پاتوژن‌ها 

انجام آناليزهاي آزمايشگاهي در مقياس بسيار کوچک که قادر به سنجش خودکار،سريع و موثر پاتوژ‌ن‌ها باشند هم در پزشکي و هم در بخش‌هاي امنيتي کاربرد بسيار دارند.

اين حسگرها مي‌توانند در تشخيص باکتري‌هاي E coli و سالمونلا، همچنين ديگر پاتوژن‌هاي قابل استفاده در بيوتروريسم استفاده شوند.

روش‌هاي مرسوم تشخيص پاتوژن‌ها نيازمند کشت سلول است؛ در حالي‌که اين حسگرهاي ‌جديد که بر پايه‌ي نانومواد است، اميدهاي بسياري را براي بهبود و افزايش سرعت روش‌هاي تشخيصي ايجاد کرده‌اند.

اخيراً يک نوع حسگر از جنس نانولوله‌هاي پپتيدي ساخته شده است که مي‌تواند ويروس‌ها را با کمترين ميزان محدوديت تشخيص دهد. ويژگي اين حسگرهاي جديد عبارتند از:

الف- نانولوله‌هاي پپتيدي براي همه‌ي انواع ويروس‌ها بدون محدوديت قابل ساخت هستند؛ به‌طوري‌که ويروس‌هاي هدف با تمايل بسيار بالا و به‌صورت انتخابي روي سطح اين نانولوله‌ها به‌دام مي‌افتند؛

ب- شکل و ابعاد اين نانولوله‌هاي پپتيدي بر اساس اتصال ويروس طراحي شده‌اند. چرا که آنها در ميدان الکتريکي بين دو الکترود قرار مي‌گيرند و مقاومت زيادي ايجاد مي‌نمايند. اين سيگنال‌هاي مقاومت براي هر ويروس اختصاصي است و تشخيص آنها را با محدوديت کمتري ميسر مي‌سازد.

اين نانولوله‌هاي پپتيدي مي‌توانند بين الکترودها قرار گيرند، ساختار به‌دست آمده موجب مي‌شود نانولوله‌هاي مذکور، تراشه‌هايي بسازند که از نظر حساسيت فوق‌العاده باشند!

پروفسور ماتسويي از موسسه بيونانوتکنولوژي کالج هانتر نيويورک و گروه تحقيقاتي وي يک تراشه‌ حساس به پاتوژن ساختند که شامل يک جفت الکترود است که فاصله‌‌شان از يکديگر ميکرومتري است و نانولوله‌ي پپتيدي پل ارتباطي آنها به‌شمار مي‌رود. به کمک اين ساختار، محققان فوق توانستند اتصال ويروس و آنتي‌‌بادي آن را در سطح نانولوله‌ي پپتيدي از طريق تغييراتcapacitance بين الکترودها تشخيص دهند.

قبلاً اندازه‌گيري capacitance و impedance در مقياس ميکرون انجام گرفته و از اين پروب‌هاي‌‌نانو مي‌توانند براي اولين بار در شناسايي ترکيب پليمرها و کنداکتورهاي مشابه استفاده کرد.

سنجش capacitance (توان) در ساخت حسگرهاي پاتوژني استفاده گسترده‌اي دارد.

در واقع اين نانولوله‌ها با انصال به ذرات ويروسي، تغيير capacitance ايجاد مي‌کنند که از آن در تشخيص نوع ويروس (پاتوژن) استفاده مي‌شود. افزايش تعداد نانولوله‌ها و الکترودها در يک تراشه‌ بزرگ‌تر براحتي امکان‌پذير است و از اين طريق مي‌توان تشخيص‌هاي پيچيده‌ي ويروس‌ها را امکان‌پذير نمود.

  
 
 Design of the pathogen-sensor platform assembled from peptide nanotubes. The peptide nanotube incorporates virus-recognition elements on the surface. n-Si=n-type silicon  
     
  
  Optical image of a peptide nanotube located at the gap between electrodes as a result of positive dielectrophoresis (10 Hz, AC peak-to-peak potential: 5 V); scale bar: 10 µm.  


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

[yasermym]

 بوييدن بخارات سمي به‌وسيله‌ي نانوسيم‌ها 

طبق يافته‌هاي جديد محققاني از ايالات متحده، نانوسيم‌هاي راه‌راهِ طلا-پوليمر-طلا، يک «بيني الکترونيکي» کارامد مي‌سازند. نانوسيم‌هاي PEDOT/PSS که بر روي الکترودهاي طلايي ساخته مي‌شوند، ظرف مدت تنها 30 ثانيه مي‌توانند دسته‌اي از گازها و مواد شيميايي را مثل اتانول و استون آشکارسازي کنند.

چنين بيني‌هايي در کاربردهاي متنوعي چون آزمايش‌هاي بيمارستاني، آشکارسازي مواد منفجره و آشکارسازي خطرات در محلِ کار، قابل استفاده است. يک بيني الکترونيکي ايده‌آل، شامل آرايه‌اي از حسگرهاي بو است که مي‌تواند مواد فرارِ قابل ‌آشکارسازي با بيني انسان را آشکارسازي کند.

در اين تحقيق، ياپينگ دان از دانشگاه پنسيلوانيا و همکارانش در ابتدا سيم‌هاي راه‌راهِ PEDOT/PSS را به‌صورت الکتروشيميايي در الگوهاي نانومقياس رشد دادند، سپس سيم‌هاي ساخته‌شده را در جفت‌هايي از الکترودهاي طلايي ازپيش‌ساخته‌شده، با يکديگر ادغام کردند. ناحيه‌ي آشکارسازي فعال در اين ابزار، يک پليمر رساناست. مولکول‌هاي بخار با نفوذ در درون اين پليمر با متورم ‌شدن زنجيره‌هاي پليمري يا تغيير در غلظتِ حامل در پليمر، باعث تغيير در مقاومت الکتريکي پليمر مي‌شوند.

دان و همکارانش پاسخ اين ابزار را به چند ترکيب آلي که شامل اتانول، متانول و استون بودند، بررسي کردند. چارلي جانسون، سرپرست اين گروه، مي‌گويد: «ما دريافتيم که حساسيت اين ابزار با گزارش‌هاي پيشيني که مبتني بر لايه‌هاي نازکي از همين ماده بود قابل‌ مقايسه است و تا حد چندبخش در ميليون، بالا رفته‌است. البته ما پاسخ را در زمان ۳۰ ثانيه دريافت کرديم که اين ميزان، ۱۰ برابر کوتاه‌تر از زماني است که براي ماده‌ي لايه‌نازک مذکور گزارش شده‌است.»

به گفته‌ي جانسون چنين حسگر پليمرِ رسانايي مي‌تواند با حسگرهاي ساخته‌شده از ساير مواد، ادغام شود تا به اين شکل، آرايه‌هاي بزرگي با پاسخ به دسته‌ي بسيار وسيعي از رايحه‌ها، ساخته شوند. وي توضيح داد: «اين ابزار مي‌تواند بخش جلويي يک سيستم بيني الکترونيکي باشد و مي‌تواند در آينده، در سازمان‌هاي حفاظتي، ايمن‌سازي غذا و دارو، تشخيصِ پزشکي و انتخاب درمان، مورد استفاده قرار گيرد.»

اين دانشمندان هم‌اکنون قصد دارند تا روشي براي ساخت نانوسيم‌ها (با جنس‌هاي بسيار متفاوت) ، در يک تراشه‌ي واحد ابداع کنند. آنها در تلاشند تا اين کار را با استفاده از رسوب‌دهي الکتروشيميايي در الگوهايي که از لحاظ ليتوگرافيکي مشخص هستند و با الکترودهاي الکتروشيميايي نشاني‌پذير، انجام دهند.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

 نانوسيم‌هاي طلايي و داغ، بهتر از مايکل فلپس(قهرمان طلايي المپيک) 

محققان دانشگاهIdaho، در حال ساخت نانوسيم‌‌هايي با پوشش طلا هستند که مي‌‌توانند در جريان خون شنا کرده، به سلول‌‌هاي سرطاني هدف متصل شوند و پس از آن در يک ميدان الکترومغناطيسي، اين سيم‌‌هاي طلايي را گرم کرده تا موجب نابودي سلول‌‌هاي سرطاني ‌‌شوند.

اين تحقيق با هزينه‌ي 425000 دلاري، بخشي از طرح چند ميليون دلاري دولت کره در چارچوب برنامه‌ي International Global Collaboration Pioneer است.

پروفسورDaniel Choi, از دانشگاه آيداهو در رشته‌ي مهندسي مواد، رئيس اين طرح، مي‌گويد:«سرطان دشمن خطرناکي است، زيرا استفاده از مواد شيميايي و تشعشات مختلف براي درمان سرطان، اثرات زيان‌باري بر بافت‌هاي سالم بدن خواهد داشت که ما نمي‌توانيم از آن جلوگيري کنيم؛ ولي اين کشف جديد، مي‌تواند آثار مخربي را در سلول‌هاي سالم را به حداقل برساند.»

پروفسور choi و گروه تحقيقاتي وي همينك نانوسيم‌هايي را ساختند که قادر به «شنا كردن» تا رسيدن به هدف هستند. نانوسيم‌ها پس از رسيدن به هدف و قرارگيري در يک ميدان الکترومغناطيسي با فرکانس پايين، گرم مي‌شوند و در عين حال براي سلول هاي سالم نيز خطري ندارند.

قدم بعدي، تيديل اين مواد به موادي زيست‌سازگار است؛ يعني آماده كردن آنها براي ورود به بدن انسان تا بتوانند سلول‌هاي سرطاني را تعقيب کنند. به عقيدة Choi طلا براي اين کار مناسب است و در غير اين صورت، چندين پليمر ديگر مي‌توانند جايگزين طلا شوند.

پرفسور choi، عضو گروه تحقيقاتيBANTech است. اين گروه يك گروه منسجم و چندمليتي است که در زمينه‌ي نانومواد، زيست‌شناسي مولکولي و ديگر علوم زيستي مرتبط را با هم ترکيب کرده، چندين جايگزين مناسب براي آنتي‌بادي‌هايي به دست آورده اند که بتوانند نانومواد را پوشش دهند و به جستجوي سلول هاي سرطاني بپردازند.

چندين آزمايشگاه کره‌اي(مانند دانشگاه ملي سئول، دانشگاه کره و انستيتوي علوم و فناوري کره) در اين طرح شرکت دارند.

Choi معتقد است کار در چنين گروهي مانند راه رفتن روي لبه‌ي تيغ است و اين فرصت مناسبي براي دانشجويان و محققان است تا در يک محيط بين‌المللي کار کنند. اين براي پيشرفت علم بسيار مفيد خواهد بود.

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

[yasermym]

 کشف اتفاقي يک سيستم پليمري با خاصيت انسدادي بسيار بالا 

کشف جديدي که در دانشگاه Case Western Reserve انجام شده است، مي‌تواند به نگهداري ارزان غذاها و داروها به شکل تازه و سالم، و نگهداري تجهيزات الکترونيکي به صورت خشک و ايمن کمک کند.

اين يافته شامل يک فناوري مبتني بر نانو است که عبور گازهاي آسيب‌رسان را از طريق پليمر مسدود کرده و در عين استفاده از مواد کمتر، استحکام پليمر را افزايش مي‌دهد. اين کار در مرکز سيستم‌هاي پليمري لايه‌اي (CLiPS) که تحت نظر بنياد ملي علوم است، انجام شده است.

آن هيلتنر، محقق اصلي اين کار مي‌گويد: «اين کار گامي به سوي توسعه پليمرهاي انعطاف‌پذيرتر، شفاف‌تر، و با خاصيت انسدادي بسيار بالا براي استفاده در کاربردهاي مختلف است.»

بنابر گفته هيلتنر، اين اکتشاف يک يافته تصادفي است. اين محققان دريافتند زماني که پلي اتيلن‌اکسيد (PEO) به شکل يک نانولايه بلوري مي‌شود، به صورت يک تک بلور بزرگ با نفوذپذيري بسيار پايين عمل کرده و ميزان نفوذ گازها را در کاربردهاي مبتني بر پليمر تا 100 برابر کاهش مي‌دهد.

زماني که يک پليمر قابل بلوري‌شدن درون اين تک‌لايه‌ها محدود مي‌شود، اين لايه‌ها به صورت خود به خودي و به شکلي بسيار جالب خود را به صورت يک بسته‌بندي بلوري نسبتاً کامل از زنجيره‌هاي پليمري در هر لايه سازمان مي‌دهند.

نواحي بلوري پليمر مناطقي هستند که در آن، اتم‌ها در زنجيره‌هاي پليمري در يک الگوي منظم و سخت کنار هم قرار مي‌گيرند (درست مانند مولکول‌هاي آب در ساختار يخ). چون در نواحي بلوري، زنجيره‌هاي پليمري به صورت منظم و سخت کنار هم قرار دارند، اجازه عبور به حتي کوچک‌ترين مولکول‌هاي گاز همچون اکسيژن يا دي‌اکسيد کربن را نيز نمي‌دهند. بنابراين نواحي بلوري يک پليمر، نفوذپذيري آن را کاهش داده و خاصيت انسدادي آن را بهبود مي‌بخشند. پروفسور بني فريمن، استاد مهندسي شيمي دانشگاه تگزاس مي‌گويد اين سازمان‌دهي خودبه‌خودي يک پليمر به شکل تک‌بلورهاي بزرگِ (طول و عرض) نسبتاً کامل، پديده‌اي است که تاکنون مشاهده نشده بود. فريمن مي‌افزايد: «توانايي توليد کيلومترها فيلم حاوي تک‌بلورهاي پليمري بي‌سابقه است.»

پليمرها در کاربردهاي مختلفي که توانايي آنها در نگهداري بسته‌بندي‌ها به صورت محکم و نفوذناپذير بسيار مهم است (مانند بسته‌بندي غذا و بسته‌بندي‌هاي پزشکي)، به‌کار مي‌روند. با اين حال فناوري‌هاي جديدي همچون نمايشگرهاي الکترونيکي انعطاف‌پذير وجود دارند که خاصيت انسدادي بسته‌بندي‌هاي فعلي براي آنها کافي نبوده و نياز به توسعه اين خاصيت، ضروري به نظر مي‌رسد.

نتايج اين يافته پژوهشي در شماره 6 فوريه 2009 در مجله Science منتشر شده است.

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

[yasermym]

 يک نانوکاتاليست جديد براي پيل‌هاي سوختي اتانولي 
   

گروهي از دانشمندان وزارت انرژي آمريکا (DOE)، آزمايشگاه ملي بروخاون، نانوکاتاليست جديدي را توليد کرده‌اند که ساخت پيل سوختي اتانولي را امکان‌پذير مي‌كند. اين کاتاليست بسيار کارامد، انجام دو مرحله‌ي بسيار سخت را که تاکنون غير قابل دسترسي بوده و در اکسيد کردن اتانول و توليد انرژي پاک در واکنش‌هاي پيل سوختي نقش اساسي دارند، ممکن نموده‌است.


  
 
مدلي از الكتروكاتاليست سه‌تايي اكسيدكننده اتانول كه حاوي خوشه‌هاي پلاتين – روديوم روي سطح نانوذرات دي‌اكسيد قلع مي‌باشد. اين كاتاليست مي‌تواند پيوند كربن – كربن را در اتانول شكسته و آن‌ را در پيل سوختي اكسيد نمايد.  
   
 ‌هاي سوختي همانند باتري‌هايي که هرگز خراب نمي‌شوند، در قسمتي از فرايندشان هيدروژن و اکسيژن را به آب تبديل و انرژي توليد مي‌كنند؛ اما توليد مؤثر، ذخيره‌سازي و حمل و نقل هيدروژن براي استفاده در پيل سوختي كار آساني نيست. پژوهشگران براي حل اين مشکلات استفاده از ترکيبات غني از هيدروژن مانند اتانول مايع به‌عنوان جايگزين، را در دست مطالعه دارند. چنين سيستمي «پيل سوختي اتانول مستقيم» نام دارد.
رادوسلاو آدزيک (شيمي‌دان آزمايشگاه بروخاون) ‌مي‌گويد: «اتانول به‌عنوان ماده‌ا‌ي غير سمي يکي از ايده‌آل‌ترين واکنش‌دهنده‌ها براي پيل‌هاي سوختي به شمار مي‌رود كه به‌آساني توليد شده، حمل و نقل آن نسبتاً آسان است و چگالي انرژي بالايي هم دارد. به علاوه ما مي‌توانيم با اندک تغييراتي، از زيرساختي استفاده كنيم که اکنون براي نگهداري و توزيع بنزين به‌ کار مي‌رود.
يک مانع اصلي در استفاده‌ي تجاري از پيل‌هاي سوختي اتانولي، اکسيداسيون آرام و غير مؤثر اين مولکول‌هاست. ايجاد اين واکنش اکسيداسيون در تجزيه‌ي اجزا به يون‌هاي هيدروژن و الکترون‌ها و در نتيجه توليد الکتريسيته ضروري است؛ خصوصاً در شرايطي كه دانشمندان نتوانسته‌اند نانوکاتالسيتي را بيابند که توانايي شکستن پيوند موجود ميان اتم‌هاي کربن در اتانول را داشته باشد.
اما دانشمندان بروخاون يک موفقيت به ‌دست آورده‌اند؛ الکتروکاتاليست اين گروه که از اتم‌هاي پلاتين و روديوم روي نانوذرات اکسيد قلعِ تثبيت‌شده بر روي کربن، تشکيل شده است، مي‌تواند پيوند موجود ميان اتم‌هاي کربن را در دماي اتاق بشکند. اين کاتاليست در تبديل اتانول به دي‌اکسيد کربن به‌عنوان مهم‌ترين محصول واکنش اثر بسزايي دارد. در مقايسه با اين کاتاليست، محصول اصلي واکنشي كه به‌وسيله‌ي ديگر كاتاليست‌ها، استالدهيد و استيک اسيد توليد شده، براي توليد نيرو مناسب نيست.
آدزيک مي‌گويد: «توانايي شکستن پيوند کربن‌ ـ کربن و توليد CO2 در دماي اتاق يک رويداد کاملاً جديد در زمينه‌ي نانوکاتاليست‌ها به شمار مي‌رود. هيچ کاتاليست ديگري قابليت عملي انجام اين کار را ندارد.»
خصوصيات ساختاري و الکترونيکي اين الکتروکاتاليست با روش‌هاي قدرتمند جذب پرتوي ايکس و آناليز ميکروسکوپ الکتروني عبوري تعيين شده‌اند. اين پژوهشگران با استفاده از اين مطالعات و محاسبات پيش‌بيني کرده‌اند که فعاليت زياد اين نانوکاتاليست سه‌تايي ناشي از هم‌افزايي موجود ميان همه‌ي اجزاي اصلي؛ يعني پلاتين، روديوم و دي‌اکسيد قلع است.
نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Materials Nature منتشر شده‌است.  
   
 [External Link Removed for Guests] 
 [External Link Removed for Guests] 

[yasermym]

 تقويت باتري‌ها با فناوري نانو 

يک تيم تحقيقاتي از دانشگاه رايس، نوعي ماده‌ي مرکب از نانولوله‌هاي کربني و اکسيدهاي فلزي ساخته است که اگر به عنوان الکترود در باتري به کار رود، مي‌تواند کارآيي باتري‌هاي ليتيومي را افزايش دهد.

با توسعه‌ي خودروهاي الکتريکي و ساير فناوري‌هاي وابسته به باتري، نياز جهان به باتري‌هاي بادوام‌تر روز به روز در حال افزايش است. به عقيده‌ي اين محققان، چنين ابداعاتي براي پاسخ گويي به اين نياز، بسيار اهميت دارد.

اين تيم تحقيقاتي زير نظر دکتر پاليکل آجايان، مقاله‌اي را در مجله‌ي Nano Letters منتشر و مباني تحقيقات خود را تشريح کرده است. در اين تحقيق، نانولوله‌ها به عنوان سيم‌هاي موازي در کابل‌هاي برق عمل مي‌کنند. اين لوله‌ها شامل يک هسته‌ي بسيار رسانا از جنس نانولوله‌ي کربني و پوسته‌اي از جنس اکسيد منگنز هستند.

دکتر آجايان در اين باره مي‌گويد: "اين يک بخش زيبا از مهندسي مقياس نانو است."

يکي از پژوهشگران پسادکتري اين پروژه مي‌گويد:"ما از دو ماده استفاده کرده‌ايم؛ نانولوله‌هاي کربني که بسيار رسانا هستند و مي‌توانند ليتيم را جذب کنند و اکسيد منگنز که ظرفيت بسيار بالايي دارد اما هدايت الکتريکي آن پايين است. ماده‌ي به دست آمده از اين ترکيب بسيار جالب است."

آجايان اشاره مي‌کند: "هرچند محققان زيادي، ترکيب اين دو ماده را به صورت الکترود کامپوزيت مورد مطالعه قرار داده‌اند اما در اينجا، اين نوع طراحي کابل است که موجب افزايش کارايي آن به عنوان الکترود در باتري ليتيومي شده است."

اين تيم در تلاش براي مهندسي و بهبود ساختار اين کابل هستند تا به بهترين کارايي دست يابند. مي‌توان نانولوله‌ها با قطر چند نانومتر را به صورت کلاف‌هايي درآورد و سپس آنها را به شکل‌هاي مختلف تبديل کرد. با اين کار ممکن است باتري‌هاي آينده نازک و منعطف باشند.

اين نانوکابل‌هاي مرکب (هيبريدي) نياز به چسب نيز ندارند، درحالي که مواد مصرفي فعلي در باتري‌ها با مواد چسبي به هم متصل مي‌شوند و اين چسب‌ها بر رسانايي آنها تأثير منفي دارد.

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

[yasermym]

 روشي ساده و ارزان براي توليد الياف پنبه‌اي رسانا 
الياف الکترونيکي اوليه حجيم بوده و پوشاک‌هاي ساخته شده از آنها زياد به مزاق کاربر آنها خوش نمي‌آمد؛ اين الياف پز از سيم و حسگر بوده و براي توليد انبوه مناسب نبودند. اما با ساخت ترانزيستورها به صورت نخ به‌وسيله‌ي محققان، سرمايه‌گذاري عمومي در اين زمينه شروع به افزايش کرده (به‌عنوان مثال پروژه PROTEX اروپا را در اين زمينه ببينيد) و پيشرفت‌هاي حاصل شده در عرصه فناوري نانو نويدبخش ايجاد تحولات بزرگ در زمينه الياف الکترونيکي جديد شدند. در تحقيق اخيري که صورت گرفته است، پيشنهاد ساخت نخ‌هاي پنبه‌اي رساناي تغييريافته با نانولوله‌هاي کربني مطرح شده است. اين پيشنهاد يک راه‌حل ساده و در عين حال با کاربردهاي زياد است که پارامترهاي زيادي را فراي راه‌حل‌هاي موجود در اختيار پژوهشگران قرار مي‌دهد.

دکتر نيکلاس کوتوف مي‌گويد: «با وجودي که تلاش زيادي براي ساخت نخ‌هاي نانولوله‌اي يا آغشته نمودن الياف پارچه با نانولوله‌هاي کربني صورت گرفته است، اما عمده کارهاي انجام شده براي تغيير الياف با نانومواد، با استفاده از نانوذرات صورت گرفته است. نانوذرات فلزي يا نيمه‌رسانا براي ايجاد خواص مختلفي همچون رنگ‌هاي درخشان مد، خاصيت ضدباکتريايي، محافظت در برابر اشعه ماوراي بنفش، مقاومت در برابر چروک، و ضد بو به پارچه‌ها اضافه شده‌اند».

کوتوف و همکارانش روشي براي روکش دادن نخ پنبه‌اي معمول با نانولوله‌هاي کربني تک‌ديواره و چندديواره و پلي‌الکتروليت‌ها توسعه داده‌اند. اين دانشمندان بيان مي‌کنند که روش آنها يک فرايند سريع، ارزان، ساده، و با قابليت افزايش مقياس براي توليد الياف الکترونيکي است.

کوتوف مي‌افزايد: «نمونه‌اي که ما ساخته‌ايم، رسانايي الکتريکي بالايي داشته و به دليل تغيير اتصالات تونلي ميان نانولوله‌ها، خواص جالبي از خود نشان مي‌دهد. زماني که آنتي‌آلبومين به نمونه الياف پنبه-نانولوله کربني اضافه شد، اين الياف تبديل به يک زيست‌حسگر گرديد که به صورت انتخابي و کمي توانست آلبومين راشناسايي کند. مي‌توان از اين روش براي شناسايي پروتئين‌ها و زيست‌مولکول‌هاي ديگر نيز بهره برد».

پروفسور کوتوف استاد مهندسي شيمي دانشگاه ميشيگان بوده و با محققاني از دانشکده علوم مواد و مهندسي زيست‌پزشکي، و همچنين با گروه پروفسور چوآنلاي زو از دانشگاه جيانگنان چين در اين پروژه همکاري داشته است.

اين محققان در فرايند ساده خود، الياف پنبه‌اي معمولي را به صورت مکرر درون يک محلول حاوي نانولوله‌هاي کربني فرو برده و سپس آن را خشک کردند. پس از انجام چندباره اين کار، الياف پنبه‌اي سانا شده و مقاومت الکتريکي آنها تا حد 20 اهم بر سانتي‌متر کاهش يافت. جالب اين است که پس از خشک شدن نانولوله‌هاي کربني روي الياف، نمي‌توان آنها را با استفاده از حلال، گرما، يا ترکيبي از هر دو از روي الياف جدا کرد.

اين پژوهشگران نتايج تحقيقات خود را به صورت آنلاين در شماره 7 نوامبر 2008 در مجله Nano Letters منتشر کرده‌اند.

  
   of CNT-cotton yarn. (a) Comparison of the original and surface modified yarn. (b) 1 meter long piece as made. (c) Demonstration of LED emission with the current passing through the yarn.

      [I]  
 [/I]  
 تصویر SEM الیاف کتان پوشیده شده توسط کربن نانو تیوب ها(CNT) 



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

-------------
CNT =    

[yasermym]

 ساخت امولسيون نانوسيليكون با قابليت نرم‌کنندگي بالا براي منسوجات 

پژوهشگران ايراني در دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهر ري، طي پژوهشي، موفق به تهيه نسل جديدي از نرم‌کننده‌هاي منسوجات موسوم به امولسيون‌هاي نانوسيليكون با قابليت نرم‌کنندگي بيشتري نسبت به انواع نرم‌کننده‌هاي رايج در صنعت نساجي شدند.

مازيار پروين‌زاده دانشجوي دكتري شيمي نساجي، با بيان اين مطلب که امروزه امولسيون‌هاي ميكرو و ماكرو سيليكون از مهمترين نرم‌كننده‌هاي مورد استفاده در صنايع نساجي هستند، افزود: "امولسيون‌هاي نانوسيليكون بدليل ريزساختار بودن در مقايسه با انواع ميكرو و ماكروي آن، سطح بيشتري از الياف را مي‌توانند تحت پوشش قرار دهند. لذا ميزان مصرف آنها كاهش يافته که اين مسئله در صنايع نساجي بسيار پر اهميت است زيرا ميزان ارزش افزوده محصول را افزايش داده و هزينه توليد را مي‌کاهد. بعلاوه خواص گوناگون الياف پس از استفاده از اين تركيبات در مقايسه با نرم‌كننده هاي ديگر بهبود مي‌يابد".

پروين‌زاده در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري‌نانو، در رابطه با چگونگي انجام اين پژوهش گفت: "ابتدا امولسيون نانوسيليكون با استفاده از روش‌هاي آزمايشگاهي تهيه مي‌شود، سپس منسوج پلي‌استر، با دترجنت نانيونيک شستشو داده مي‌شود و با مقادير مختلفي از نرم‌کننده امولسيوني نانو و ميكرو سيليكون پوشش داده مي‌شوند.

خواص مختلف فيزيكي و مكانيكي الياف پس از عمليات تكميل مقايسه مي‌گردند و تغييرات رنگي پارچه‌هاي آزمايش شده با استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتر اندازه‌گيري مي‌شود.

نتايج حاکي از آن است که امولسيون‌هاي نانوسيليکوني، بازتاب نوري سطح پارچه‌هاي پلي‌استري را به ميزان ناچيزي در مقايسه با نرمكن ميكرو تغيير مي‌دهند. نمونه‌هاي پوشش داده شده با نرم‌کننده امولسيوني نوع نانو، نتايج مناسب‌تري را بر روي نمونه‌هاي آغشته شده در مقايسه با نرم‌كننده نوع ميكرو، نشان مي‌دهند".

وي در ادامه افزود: "پلي‌استر، از جمله پركاربردترين الياف مصنوعي در صنعت نساجي است. به دليل ساختار سخت، کريستالي و همچنين عدم وجود سايت‌هاي فعال جهت عمليات تر، اين ماده قابليت جذب رطوبت بسيار پاييني را دارد، به همين دليل، نياز به عمليات پوشش‌دهي به‌وسيله نرم‌کننده‌ها را دارد".

اين پژوهش به عنوان طرحي تحقيقاتي در دانشگاه آزاد شهر ري و با همکاري مهندس روزبه حاجي رئيسي دانشجوي كارشناسي ارشد پليمر دانشگاه آزاد اسلامي تهران جنوب انجام شده و جزئيات آن در مجله TENSIDE SURFACTANTS DETERGENTS (جلد 45، صفحات 257-254، سال 2008) منتشر گرديده است.

 [External Link Removed for Guests] 

[yasermym]

 تغيير خواص شيشه با کمک نانوتوپ‌ها 

محققان دانشگاه توئينت هلند در حال مطالعه‌ي نوع جديدي از يک ماده هستند که مي‌تواند خواص متفاوتي را به نمايش بگذارد. اين رفتار ناشي از وجود نوعي توپ نانومتري پليمري است که در اثر کاهش دما بزرگ مي‌شود.

اندازه‌ي اين توپ‌هاي نانومتري در دماي 40 درجه‌ي سانتي گراد حدود 100 نانومتر است و با کاهش دما به 20 درجه، اندازه‌ي آنها به حدود 200 نانومتر رسيده، نرم‌ترمي‌شوند. به روش‌هاي مختلفي مي‌توان انتقال فاز از مايع به جامد (يا شيشه‌اي شدن) را کنترل کرد و به شيشه‌هايي با سختي مختلف دست يافت. تعداد ذره‌ي اندکي که به اندازه‌ي کافي بزرگ شده باشند، مي‌توانند فضايي معادل تعداد بيشتري ذره که کمتر بزرگ شده‌اند را اشغال کنند. نتيجه‌ي هر دو حالت، يک ماده‌ي جامد است؛ اما شيشه‌ي نوع اول نرم‌تراز نوع دوم خواهد بود.

از اين مواد شيشه‌اي نرم، مي‌توان به عنوان مدلي براي بررسي تعدادي از فرايندهاي طبيعي متفاوت استفاده کرد. سن نقش مهمي در اين زمينه بازي مي‌کند. شيشه‌ي پيرتر رفتارهاي متفاوتي نسبت به شيشه‌ي جوان‌تردارد. اگر شيشه‌ي پير را تحت فشار قرار دهيد، زمان بيشتري طول مي‌کشد تا به شکل اوليه‌ي خودش بازگردد. هر چه شيشه پيرتر باشد، زمان بيشتري مي‌خواهد تا به ثبات برسد. اين امر به اين بستگي دارد که ذرات پليمري مذکور چقدر راحت‌ترمي‌توانند از کنار همديگر عبور کنند. ذرات نرم‌ترحتي وقتي با هم در تماس باشند مي‌توانند از کنار يکديگر بگذرند، در حالي که ذرات سخت‌ترکمتر چنين قابليتي دارند.


  


اين ماده‌ي جالب، حتي براي زيست‌شناس‌ها نيز مفيد است؛ زيرا مي‌توان از آن براي مطالعه‌ي فرايندهاي سلول‌هاي زنده استفاده کرد.

نتايج اين تحقيق با عنوان انتقال شيشه‌اي و پيرشدن در سوسپانسيون‌هاي متراکم از ذرات ميکروژل حساس به دما، در مجله‌ي Physical Review Letters چاپ شده است.

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

[yasermym]

 استفاده از نانوذرات در تجزيه آفت‌كش‌هاي مضر 

هند يکي از بزرگ‌ترين توليدکنندگان آفت‌کش‌ها مي‌باشد؛ اين کشور توانسته است موفقيت‌هاي خوبي در زمينه کنترل آفت‌ها به دست آورد، اما در عوض موجب آلوده شدن منابع آبي خود شده است. با وجودي که اطلاعات دقيقي براي کل کشور وجود ندارد، اما مطالعات پراکنده نشان مي‌دهند که آب‌هاي زيرزميني و سيستم‌هاي رودخانه‌اي با باقي‌مانده اين آفت‌کش‌ها آلوده شده‌اند، آفت‌کش‌هايي که امکان جداسازي آنها با استفاده ف_ * ل*_ ت ر معمولي وجود ندارد.

حال يک گروه از محققان از ITT-Madras نانوذراتي توسعه داده‌اند که مي‌توانند يکي از مهم‌ترين گروه‌هاي مواد شيميايي موجود در آفت‌کش‌ها به نام ارگانوکلرين‌ها را حذف نمايند. تقريباً تمام ارگانوکلرين‌هاي مطالعه‌شده اثرات بدي روي محيط زيست و انسان داشته‌اند؛ از جمله اين مواد مي‌توان به ددت، اندوسولفان، و ديوکسين اشاره کرد.

تي پراديپ استاد شيمي ITT-Madras مي‌گويد: «با وجودي که استفاده از بسياري از اين آفت‌کش‌ها ممنوع شده است، اما مقادير سبيار زيادي از آنها هنوز در طبيعت وجود دارند. به عنوان مثال اندوسولفان به مدت 100 سال در طبيعت باقي مي‌ماند». نانوذرات توليد شده که عمدتاً از طلا، نقره، مس و چندين اکسيد تشکيل شده‌اند، حتي روي غلظت‌هاي بسيار پايين اندوسولفان نيز موثر هستند. پراديپ مي‌افزايد: «شيمي موثر در غلظت‌هاي پايين مهم است، به نحوي که حتي اگر يک مولکول آفت‌کش نيز وجود داشته باشد، توسط نانوذرات حذف مي‌شود».

پراديپ در حال ثبت اختراع خود در آمريکا و هندوستان مي‌باشد. وي در حال واگذاري امتياز بخشي از کارخود به Eureka Forbes Ltd مي‌باشد؛ اين شرکت توليدکننده جاروبرقي و خالص‌سازهاي آب است که در ژوئن 2007 يک ف_ * ل*_ ت ر نانونقره‌اي جديد را به بازار عرضه کرد.

پراديپ مي‌گويد: «ما مي‌خواستيم تا با استفاده از فناوري خود محصولي توليد کرده و کارايي اين فناوري را ثابت کنيم. بنابراين مراحل اوليه توسعه تجاري را در ITT به انجام رسانديم». اما او بر اين باور است که هر فناوري از اين نوع بايد به دست آسيب‌ديدگان واقعي در مناطق روستايي برسد. نانوذرات توليد شده روي چهار نوع آفت‌کش ارگانوکلريني (OCPs) موثر است: ددت، اندوسولفان، مالاتيون و کلرپيريفوس.

بيش از 40 درصد آفت‌کش‌هاي به کار رفته در هندوستان به گروه ارگانوکلرين‌ها تعلق دارند که مقاومت بالايي در برابر تجزيه شدن در طبيعت از خود نشان مي‌دهند. هيچ مطالعه ملي در اين مورد انجام نشده است، اما برخي مطالعات پراکنده در حال اجرا مي‌باشند. مثلاً مطالعه انجام شده توسط مرکز تحقيقات سم‌شناسي صنعتي (ITRC) در لوکنو که در مي 2007 در مجله بولتن آلودگي‌ها و سميت‌هاي زيست‌محيطي منتشر شد، نشان داد که درصد بالايي از OCP در ماهي‌هاي رودخانه گومتي وجود دارد.

مطالعه ديگري که توسط انجمن تحقيقات علمي و صنعتي بر روي منابع آب‌هاي زيرزميني در کانپور صورت گرفت، وجود سطح بالايي از ددت، HCH و اندوسولفان را نشان داد.
نانوذرات توليدشده مي توانند در رفع اين آلودگي‌ها موثر باشند، اما همچنان يک سوال اساسي وجود دارد: چگونه مي‌توان از اين فناوري به صورت انبوه استفاده کرد؟

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