نانو تکنولوژي

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]توليد ليزر قابل تنظيم در محدوده 200 نانومتري با استفاده از نانوسيم‌ها  

محققان دانشگاه ايالتي آريزونا يک تراشه ليزر نيمه‌رساناي منفرد با محدوده تنظيم 200 نانومتر توسعه داده‌اند. اين ابزار بين 500 تا 700 نانومتر قابل تنظيم بوده و بنابر گفته رهبر اين گروه پژوهشي،کون‌ژنگ نينگ، اين محدوده يک رکود محسوب مي‌شود. ليزرهاي نيمه‌رسانايي که در محدوده وسيعي قابل تنظيم هستند، مي‌توانند در کاربردهاي متنوعي همچون طيف‌سنجي، ارتباطات تلفني، و تشخيص زيستي و شيميايي مورد استفاده قرار بگيرند. به هر حال دستيابي به چنين ليزرهايي با محدوده تنظيم بسيار وسيع مشکل است، زيرا راهبردهاي استاندارد مبتني بر رشد همبافته، امکان ايجاد عدم تطابق شبکه‌اي محدودي دارند.

طول موج نشري يک منبع نيمه‌رسانا به شکاف باندي ماده آن بستگي دارد. براي دستيابي به ليزرهاي قابل تنظيم در يک محدوده وسيع، به آلياژهاي نيمه‌رسانا با شکاف‌هاي باندي قابل تنظيم نياز داريم؛ نوع ليزر يک آلياژ نيمه‌رسانا به ترکيب آن بستگي دارد. در اين حالت، عدم تطابق شبکه‌اي با بستر مورد نظر، عامل محدود کننده است.

نينگ و همکارانش مي‌گويند با استفاده از فناوري نانوسيم‌ها، محدوديت عدم تطابق شبکه‌اي را مي‌توان کاهش داده و يا کاملاً حذف کرد. اين يعني امکان رشد آلياژهاي نيمه‌رساناي داراي ترکيب بسيار متنوع روي يک بستر منفرد به صورت تئوري امکان‌پذير است.

اين گروه پژوهشي با کنترل دقيق پارامترهايي همچون دماي رشد، موفق به ساختن نانوسيم‌هاي آلياژي سه‌جزئي CdSxSe1-x شدند؛ در اين فرمول، x از يک سمت سطح تا سوي ديگر آن به طور پيوسته از 0 تا 1 تغيير مي‌کند. در نتيجه، گراديان پيوسته فضايي از شکاف باندي ميان 75/1 و 5/2 الکترون ولت (بين 500 تا 700 نانومتر) حاصل مي‌شود.

از آن جايي که سطح ويفر با نانوسيم‌هايي پوشيده شده است که هر يک به عنوان يک منبع ليزر عمل مي‌کنند، تعداد بسيار زيادي از چنين نانوليزرهايي که داراي طول موج قابل تنظيم هستند، با استفاده از يک فرايند رشد روي يک بستر منفرد تشکيل مي‌شوند. با استفاده از پمپ نوري اين گروه توانستند نشر ليزر را در هر نقطه از طول اين ويفر نشان دهند.

گروه تحقيقاتي نينگ در حال حاضر روي توسعه قابليت تنظيم نور نشري در محدوده وسيع‌تري از طول موج کار مي‌کنند. آنها همچنين در حال توسعه کاربردهاي اين ماده آلياژي منحصر به فرد در زمينه‌هاي مختلفي همچون پيل‌هاي خورشيدي، شناسايي، روشنايي و نمايشگرها هستند. اگر بتوان اين ليزرها را با استفاده از جريان الکتريسيته فعال کرد، کاربردهاي بسيار ديگري نيز با استفاده از آنها امکان‌پذير خواهند بود.

نتايج اين کار پژوهشي در مجله Nano Letters منتشر شده است.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]استفاده از فلزات بي‌شکل در ساخت نانوابزارها  

محققان دانشگاه ييل فرايندي ابداع کرده‌اند که مي تواند ساخت نانوابزارهاي مختلفي همچون حافظه‌هاي رايانه‌اي و حسگرهاي زيست‌پزشکي را با استفاده از نوع جديدي از فلز، متحول سازد. اين ماده را مي‌توان همانند پلاستيک قالب‌گيري کرده و ساختارهايي در مقياس نانو ايجاد نمود که بادوام‌تر و محکم‌تر از سيليکون يا فولاد هستند. نتايج اين کار در شماره 12 فوريه 2009 در مجله Nature منتشر شده است.

يافتن يک فرايند مقرون به صرفه و قالب کنترل براي توليد تراشه‌هاي رايانه‌اي با دانسيته بالاتر در مقياس نانو، يک چالش است. يکي از روش‌هاي اين کار، ايجاد ابزارهاي نانومقياس به روش مهرزني يا قالب‌گيري است. اما اين کار نيازمند مهرها يا قالب‌هايي که داراي ساختارهاي نانومقياس باشند. با وجودي که قالب‌هاي مبتني بر سيليکون ساختارهاي نسبتاً کوچکي را ايجاد مي‌کنند، اما اين قالب‌ها زياد بادوام نيستند. فلزات بادوام‌تر هستند، اما اندازه دانه‌هاي ساختار دروني آنها اجازه ايجاد جزئيات نانومقياس را روي سطح آنها نمي‌دهد.

بر خلاف بيشتر فلزات، «فلزات بي‌شکل» که به نام شيشه‌هاي فلزي توده‌اي (BMGs) نيز ناميده مي‌شوند، زماني که پس از گرم شدن به سرعت سرد شوند، ساختارهاي بلوري تشکيل نمي‌دهند. با وجودي که اين مواد جامد به نظر مي‌رسند، اما بيشتر شبيه مايعاتي هستند که با سرعتي بسيار کم جريان داشته و در سطح اتمي هيچ ساختاري ندارند. اين ويژگي آنها را به مواد ايده‌آلي براي قالب‌گيري جزئيات بسيار کوچک تبديل مي‌کند.

بنا بر گفته شروئرز از دانشکده مهندسي و علوم کاربردي، بيش از يک دهه است که محققان روي BMGs تحقيق مي‌کنند. «بالاخره ما توانستيم از ويژگي غيرعادي آنها براي تغيير فرايند ساخت قالب‌ها و همچنين توليد مهرها استفاده نماييم. اين فرايند قابليت استفاده به جاي چندين مرحله ليتوگرافي در توليد تراشه‌هاي رايانه‌اي را دارد.»

شروئرز مي‌گويد BMGها در دماهاي کمي بالا خم‌پذيري پلاستيک‌ها را دارند، اما در دماهاي عادي از فولاد يا فلزات ديگر محکم‌تر و فنري‌تر هستند.

شروئرز ادامه مي‌دهد: «حال مي‌توانيم قالب‌هايي درست کنيم که بسيار اطمينان‌پذيرتر و بادوام‌تر از قالب‌هاي ساخته شده از سيليکون بوده و توسط اندازه دانه‌ها که در بسياري از فلزات وجود دارند، محدود نمي‌شوند.»

در حالي که «پلاستيک‌ها» در دهه 1960 ميلادي به کلمه‌اي بسيار پراستفاده تبديل شدند، شروئرز مي‌گويد: «ما فکر مي‌کنيم کلمه BMGs در دهه آينده يک لغت بسيار معروف خواهد بود و نقش کلمه پلاستيک‌ها در دهه 60 را بر عهده خواهند گرفت ».

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]سرعت‌دادن به رشد استخوان‌ها با کمک سلول‌هاي بنيادي و نانومواد  


  


مهندسان دانشگاه کاليفرنيا در سان‌ديگو با استفاده از نانولوله‌هاي اکسيد‌تيتانيوم و سلول‌هاي بنيادي، روشي را براي سرعت بخشيدن به رشد استخوان‌ها توسعه داده‌اند. اين روش جديد مي‌تواند مثلا به بهبود سريع‌تر و بهتر بيماراني که تحت جراحي ارتوپدي قرار گرفته‌‌اند، کمک نمايد.

در سال‌‌هاي اخير سلول‌هاي بنيادي به موضوعي داغ براي تحقيقات تبديل شده‌اند و مطالعات نشان مي‌دهند که آنها بواسطه‌ي توانايي‌شان براي تبديل به سلول‌هاي جديد، مزاياي پزشکي بيشماري پيشنهاد مي‌کنند. در اين پژوهش، اين گروه تحقيقاتي به منظور کنترل مسيرهاي تبديل به سلول‌هاي استخوان‌ساز يا سلول‌هاي ساختماني استخوان، از يک روش نانوزيست‌فناوري براي قراردادن سلول‌هاي بنيادي mesenchymal بر روي نانولوله‌هاي بسيار نازک اکسيد‌تيتانيوم استفاده کردند. سلول‌هاي بنيادي mesenchymal که با سلول‌هاي بنيادي جنيني متفاوتند، را مي‌توان مستقيماً از مغز استخوان خود بيمار تأمين نمود.
مانگو جين، يکي از اين محققان مي‌گويد: “ اگر به عنوان مثال زانو يا پاي شما در اسکي بشکند، جراح ارتوپد يک ميله تيتانيومي را در بدن شما کار مي‌گذارد. شما مجبوريد حدود سه ماه از عصاي زير بغل استفاده کنيد. اما آنچه که ما از اين تحقيق انتظار داريم اين است که اگر جراح ارتوپد از نانولوله‌هاي اکسيد تيتانيوم به همراه سلول‌هاي بنيادي استفاده نمايد، بهبود استخوان مي‌تواند شتاب‌گرفته و به جاي استفاده از عصاي زير بغل به مدت سه ماه، بيمار مي‌تواند ظرف يک ماه راه برود.”
جين مي‌افزايد: “ داده‌هاي به‌دست‌آمده در آزمايشگاه (محيط مصنوعي) و در بافت زنده (محيط طبيعي) نشان مي‌دهند که با استفاده از ايمپلنت‌هاي ساخته‌شده از اين نانولوله‌هاي اکسيد تيتانيوم، مزايايي به‌دست مي‌آيد که مي‌تواند کوچک‌شدن استخوان‌ها را کاهش دهد. اين مشکل يکي از مهمترين مشکلات ارتوپدي است که جراحي دوباره استخوان ران و ساير ايمپلنت‌ها را ايجاب مي‌کند.”
اين اولين پژوهش از اين نوع است که در آن سلول‌هاي بنيادي به ايمپلنت‌هاي نانولوله اکسيد تيتانيوم ضميمه شده‌اند. جين وگروه تحقيقاتي او گزارش کرده‌اند که قطر اين نانولوله‌ها را مي‌توان به‌منظور کنترل مسيرهاي تبديل سلول‌هاي بنيادي به سلول‌هاي استخوان‌ساز، به صورت دقيقي تنظيم کرد.
مطابق اين پژوهش، رشد سلول‌ها بر روي سطح نانولوله‌هايي با قطر بزرگ‌تر بسيار بيشتر از نانولوله‌هاي با قطر کوچک‌تر است. نانولوله‌هاي با قطر بزرگ‌تر موجب رشد سريع‌تر و قوي‌تر استخوان مي‌شوند. سئونگ‌هان، يکي ديگر از اين محققان مي‌گويد: «آن چيزي که ما در اينجا بدان دست يافتيم، روشي است براي کنترل مسيرهاي تبديل سلول‌هاي بنيادي با استفاده از نانوساختارها بجاي مرتب‌سازي دوباره با مواد شيميايي».
مرحله بعدي برا ي اين مهندسان، همکاري با جراحان ارتوپد و ساير دست‌اندرکاران براي مطالعه راه‌هاي تبديل اين جهش علمي به کاربردهاي عملي و باليني است.
نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Proceedings of the National Academy of Sciences- PNAS منتشر شده‌است.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]توانايي ‌شناسايي عوامل سرطان در سلول‌هاي زنده با استفاده از نانولوله‌ها  

يک گروه تحقيقاتي چندرشته‌اي در مؤسسه فناوري ماساچوست (MIT) موفق به ساخت نوعي از نانولوله‌هاي کربني شده‌اند که مي‌توان از آن به‌عنوان حسگري در شناسايي داروهاي سرطان و ديگر عوامل تخريب‌کننده‌ي "DNA" موجود در سلول‌هاي زنده استفاده كرد. اين حسگرها که از نانولوله‌هاي کربني پيچيده‌شده در "DNA" ساخته شده‌اند، قادر به شناسايي داروهاي شيمي‌درماني؛ مانند سيسپلاتين و سموم محيطي و راديکال‌هاي آزاد تخريب‌کننده "DNA" هستند.


 
حسگر اين محققان از نانولوله‌هاي کربني پيچيده شده در "DNA" ساخته شده‌است.  


دکتر ميخائيل استرانو (رئيس اين گروه تحقيقاتي) مي‌گويد: «ما حسگري ساخته‌ايم که مي‌تواند با قرار گفتن در سلول‌هاي زنده‌ي سالم يا بدخيم، انواع مختلف مولکول‌هايي را شناسايي كند که موجب تخريب "DNA" مي‌شوند.»
چنين حسگرهايي مي‌توانند براي پايش بيماران شيمي‌درماني جهت اطمينان از اينکه داروها به طور مؤثري به جنگ تومورها رفته‌اند، به‌کار رود. بسياري از داروهاي شيمي‌درماني، متلاشي‌کنندهاي قوي براي"DNA" بوده و منجر به عوارض جانبي متعددي مي‌شوند و بنابراين اطمينان از رسيدن اين داروها به اهداف مورد نظر حائز اهميت است. اين حسگر مي‌تواند عوامل آلکيلاسيون "DNA" از جمله سيسپلاتين و نيز عوامل اکسيدکننده از جمله راديکال‌هاي هيدروکسيل و پراکسيد هيدروژن را‌ شناسايي نمايد.
در اين فناوري جديد از خاصيت فلوئورسانس نانولوله‌هاي کربني در نور نزديک به مادون قرمز استفاده شده است. در اين محدوده از نور، پوست انسان فلوئورسانس ندارد و بنابراين مشاهده‌ي روشنايي نانولوله‌ها آسان‌تر خواهد شد. به علاوه فلوئورسانس هر نانولوله به اتفاقاتي که بر روي سطح آن روي داده مانند اتصال مولکول‌ها به سطح نانولوله‌ بستگي زيادي دارد.
هر نانولوله به‌وسيله‌ي "DNA" پوشيده‌شده و با عوامل تخريب‌کننده‌ي "DNA" که در سلول وجود دارند، پيوند برقرار مي‌کند. اين برهم‌کنش بين "DNA" و عامل تخريب‌کننده‌ي "DNA"، شدت و/يا طول موج نور فلوئورسانت ساطع‌شده به‌وسيله‌ي نانولوله را تغييير مي‌دهد. اين عوامل علائم مختلفي را ايجاد مي‌نمايند که اختصاصي و منحصربه‌فرد بوده و مي‌توانند در‌شناسايي آنها مورد استفاده قرار گيرند. به علاوه اين پژوهشگران روش‌هاي پردازش سيگنالي ابداع نموده‌اند که مي‌توانند علائم اختصاصي مولکول‌هاي مختلف چسبيده به نانولوله‌ها را از يکديگر تفکيک نمايد.
دکتر استرانو مي‌گويد: " ما مي‌توانيم بين انواع مختلف مولکول‌ها بر حسب چگونگي بر‌هم‌کنش آنها تفاوت قائل شويم." وي مي‌افزايد: "در مطالعات آينده از حسگرهاي نانولوله‌اي جديدي براي مطالعه اثرات آنتي‌اکسيدان‌هاي مختلفي مانند اجزاي موجود در چاي سبز استفاده شده و روش استفاده مؤثرتر از داروهاي شيمي‌درماني سمي پيدا خواهد شد".
اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Nanotechnology Nature منتشر کرده‌اند.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#fbd5b5]حذف مولکول‌هاي سمي به‌کمک نانوفوتوکاتاليست‌ کامپوزيتي  

محققان دانشگاه‌هاي علم و صنعت ايران و صنعتي شريف، موفق به ساخت نانوفوتوكاتاليست مناسبي براي تجزيه مولكول‌هاي سمي متيلن آبي با استفاده از نانودي‌اکسيد تيتانيم متخلخل سنتز شده، به روش MAO شدند.

اين گروه از محققين در نظر دارند در مراحل بعدي تحقيق خود، مولکول‌هاي سمي همراه گاز طبيعي و يا به بيان ديگر، سولفيد هيدروژن را با اين روش حذف نمايند و روشي جديد براي شيرين‌سازي گاز ابداع کنند.

محمدرضا بياتي، دانشجوي دکتري مهندسي مواد و متالورژي دانشگاه علم و صنعت ايران، هدف از انجام تحقيق حاضر را "سنتز نانولايه‌هاي ترکيبي با پايه اكسيد تيتانيم با روش MAO ("Micro Arc Oxidation") و تهيۀ يك نانوفوتوكاتاليست مناسب براي شيرين‌سازي گاز طبيعي" بيان کرد و افزود: "امروزه پوشش‌هاي سنتز شده با روش MAO، داراي کاربردهاي متعددي در صنايع نفت و گاز، خودرو، سيمان و ... هستند. لذا زمينه‌هاي کاربردي مختلفي به آنها اختصاص يافته که موجب افزايش بازدهي، کاهش هزينه‌هاي توليد و بهبود کيفيت کالاها خواهد شد".

فرايند MAO، روشي الکتروشيميايي براي سنتز پوشش‌هاي تبديلي روي فلزاتي نظير تيتانيم است که در ولتاژهاي بسيار بالا – در حدود 500 ولت – انجام مي‌گيرد. لايه‌هاي ايجاد شده با اين روش داراي چسبندگي عالي، مقاومت به خوردگي خوب و مقاومت سايشي بالا هستند. به دليل ايجاد پلاسماي سرد بر روي سطح آند، سرعت فرآيند در اين روش بسيار بالا است، بطوريکه در حدود 5 دقيقه لايه‌هايي با ضخامت 20 ميکرون قابل سنتز هستند".

بياتي، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو گفت: "در اين پژوهش، براي آماده‌سازي سطح زيرلايه‌ها، ابتدا ميله‌هاي تيتانيمي، پوليش شده، سپس در استون شسته مي‌شوند و در محلول اسيد فلوريدريك و در دماي اتاق، به مدت 30 ثانيه حكاكي مي‌شوند. سپس سطح آنها با روش اولتراسونيک تميزکاري نهايي مي‌گردد. همچنين از كاتدهاي سيلندري شكل فولاد زنگ‌نزن نيز كه ميله‌هاي تيتانيمي را در بر مي‌گيرند، به‌منظور كامل كردن سل الكتروشيمي استفاده مي‌شود. اين امر براي توزيع هرچه يكنواخت‌تر ميدان الكتريكي بين كاتد و آند است. گفتني‌است؛ تاکنون لايه‌هاي نانومتخلخلي با بازده بسيار بالا (حدود 95%) توليد شده است.

اين تحقيق، به‌عنوان بخشي از [External Link Removed for Guests] انجام گرديده است.


[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#b8cce4]حسگر شيميايي جديد با نانوساختار جفت شده فلزي  

دانشمندان ساختارهاي حسگر کوچکي طراحي کرده‌اند که مي‌توانند در ابزارهاي امنيتي جديد براي تشخيص مواد سمي و منفجره، يا در حسگرهاي پزشکي بسيار حساس مورد استفاده قرار بگيرند.

اين نانوحسگرهاي جديد که بر اکتشاف بنيادي جديد گروه‌هاي پژوهشي انگليسي، آمريکايي، و بلژيکي استوار هستند، مي‌توانند به نحوي طراحي شوند که حضور مولکول‌هاي خاص را به سرعت تشخيص دهند. به عنوان مثال مي‌توان از اين حسگرها در تشخيص مواد سمي يا منفجره در مراکز بررسي عبور و مرور کالاها و يا براي تشخيص پروتئين‌ها در نمونه‌هاي خوني بيماران استفاده کرد.



  
 
تصويري از حلقه و صفحه فلزي. اندازه خط سفيد درون تصوير 200 نانومتر است.  


رهبري اين گروه تحقيقاتي را فيزيک‌دان‌هاي کالج سلطنتي لندن بر عهده داشته و هزينه آن را انجمن تحقيقاتي علوم فيزيکي تأمين کرده است. اين گروه تحقيقاتي نشان داده‌اند که با کنار هم قرار دادن دو نانوساختار خاص ساخته شده از نقره يا طلا، مي‌توانند نمونه اوليه‌اي از يک حسگر را توليد کنند که در صورت بهينه‌سازي مي‌تواند با حساسيت بالا مواد شيميايي خاص را در محيط اطراف خود شناسايي کند.

هر يک از اين نانوساختارها 500 برابر کوچک‌تر از قطر موي انسان هستند. يکي از آنها به شکل يک صفحه دايره‌اي مسطح بوده و يکي ديگر شبيه يک پيراشکي گرد است که سوراخي در وسط آن قرار دارد. وقتي اين نانوساختارها کنار هم قرار مي‌گيرند، نسبت به حالتي که جدا از هم هستند، برهمکنش بسيار متفاوتي در برابر نور از خود نشان مي‌دهند. اين دانشمندان مشاهده کرده‌اند زماني که اين نانوساختارها با يکديگر جفت مي‌شوند، رنگ‌هاي خاصي از نور سفيد را به مقدار کمتري پخش کرده و در نتيجه مقدار نوري که به صورت پخش نشده از درون اين نانوساختارها عبور مي‌کند، افزايش مي‌يابد. وقتي اين نانوساختارها جدا از هم قرار دارند، نور را به شکل متفاوتي پخش مي‌کنند. ترکيب مولکول‌هايي که در نزديکي اين ساختارها قرار دارند، به نوبه خود بر اين کاهش برهمکنش با نور تأثير مي‌گذارد. محققان اميدوارند از اين اثر براي توليد ابزارهاي حسگري بهره بگيرند.

با تغيير سطح اين نانوساختارها با تله‌هاي مولکولي مختلفي که مي توانند به مولکول‌هاي شيميايي خاصي پيوند يابند، مي‌توان اين ابزار را براي شناسايي مواد شيميايي مختلف طراحي کرد. زماني که ترکيبات مورد نظر به اين تله‌هاي مولکولي پيوند مي‌يابند، رنگ‌هايي را که اين ابزار جذب نموده و يا پخش مي‌کند، تغيير داده و در نتيجه اين حسگر حضور آنها را نشان مي دهد.

پروفسور استفان ماير، محقق اصلي اين پژوهش از دانشکده فيزيک کالج سلطنتي مي‌گويد: « اين مطالعه مثال بسيار زيبايي از نحوه تأثيرگذاري مثبت حوزه‌هاي مختلف فيزيک بر يکديگر است. اين سيستم حسگري در اصل مشابه شفافيت القا شده الکترومغناطيسي است که يک پديده معروف در مکانيک کوانتوم به شمار مي رود».

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#fbd5b5]نانوبيوسنسورهاي کربني؛ تحولي در اندازه‌گيري مواد  

پژوهشگران دانشگاه صنعتي اصفهان، طي پژوهشي، بيوسنسورهايي را با استفاده از نانولوله‌هاي کربني چندديواره‌ ساخته‌اند که مي‌تواند اسيدهاي آمينه را درحضور يکديگر تا حد ميکرومولار شناسايي کند.

دکتر بهزاد رضايي، استاد دانشکده‌ي شيمي دانشگاه صنعتي اصفهان دراين‌باره گفت: «در اين پژوهش، با ابداع يک روش نوين و ساده موفق‌شديم ساختار نانولوله‌هاي کربني را به‌طور مؤثر اصلاح‌کنيم. نانولوله‌هاي جديد داراي گروه‌هاي عاملي ويژه‌اي هستند که توانايي آنها را در هماهنگي با سيستم‌هاي بيولوژيکي و شيميايي به‌صورت خارق‌العاده‌اي افزايش‌مي‌دهند و همچنين باعث تقويت خواص کاتاليزوري آنها مي‌گردد.»

به گفته‌ي وي، يکي از مهم‌ترين ويژگي‌هاي سيستم‌هاي زيستي که کار با آنها را دشوار مي‌کند، پيچيدگي بافت‌هاي طبيعي و حضور گونه‌هاي مزاحم متعدد است که کارايي روش‌هاي اندازه‌گيري را کاهش‌مي‌دهد. سنسور ساخته‌شده، توانايي شناسايي کيفي و اندازگيري کمي آمينواسيدها را دارد و امکان اندازه‌گيري هم‌زمان آنها را با کيفيت و دقت بالا در حضور يکديگر فراهم مي‌نمايد.

يکي از اسيدهاي آمينه‌ي ضروري در بدن، لوسين است که اندازه‌گيري آن مخصوصاً در بيماران ديابتي از اهميت بالايي برخوردار است.

براي فراهم‌ساختن امکان اندازه‌گيري دقيق لوسين درحضور عوامل مزاحم متعدد، با استفاده از روش الکتروشيميايي، الکترودي جديد ساخته‌شده‌است. به‌اين‌صورت که از نانولوله‌هاي کربني چندديواره براي ايجاد سطح الکترود جديد استفاده‌شده‌است. اما نانولوله‌هاي کربني چندديواره در حالت عادي، کاملاً هيدروفوب هستند و برهم‌کنش خوبي با نمونه‌ي يوني ندارند. به همين دليل، در اين پژوهش، روش جديدي براي عامل‌دارکردن و نشاندن آنها روي سطح الکترود ارائه و استفاده‌شده‌است. با اين روش، لوسين دراندازه‌ي ميکرومولار در بافت پيچيده‌ي پلاسما‌ي خون و ادرار، قابل اندازه‌گيري است.

دکتر رضايي، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، اظهارداشت: «الکترود ساخته‌شده با توجه به اين‌که امکان اندازه‌گيري هم‌زمان اسيدهاي آمينه‌ي مختلف را با دقت و صحت مناسب دارد، مي‌تواند به‌طور مؤثري در اندازه‌گيري اين مواد در نمونه‌هاي بيولوژيکي و دارويي در بيمارستان‌ها و آزمايشگاه‌هاي تشخيص طبي به‌کاررود. به‌خصوص اين‌که سرعت اين روش بالا و در حد يک دقيقه است».

شايان ذکر است که اين روش به‌عنوان يک اختراع در دفتر ثبت اسناد و مالکيت‌هاي معنوي ايران ثبت‌شده‌است و به‌دليل عدم‌نياز به امکانات خاص و پرهزينه، مي‌تواند به‌سرعت تجاري شود.
اين پژوهش به همت خانم سيده‌زهره ميراحمدي زارع(دانشجوي دکتري شيمي‌تجزيه دانشگاه صنعتي اصفهان) و با راهنمايي دکتر بهزاد رضايي(دانشيار دانشکده‌ي شيمي دانشگاه صنعتي اصفهان) انجام‌شده‌است و جزئيات آن در مجله‌ي Analytical Letters([External Link Removed for Guests] منتشر‌شده‌است.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#fbd5b5]حذف آلاينده‌هاي آب به‌کمک نانوفعال‌سازهاي دي‌اکسيدتيتانيم  

محققان دانشکده‌ي شيمي دانشگاه تبريز، طي پژوهشي، با افزودن نانوذرات دي‌اکسيدتيتانيم به آب و تابش نور فرابنفش به آن، توانستند ماده‌ي آلاينده و رنگ‌زاي «اسيد آبي 9» را از آب حذف‌کنند.

عليرضا ختائي، عضو هيئت علمي گروه شيمي کاربردي دانشکده‌ي شيمي دانشگاه تبريز، در‌اين‌باره گفت: «در اين پژوهش، از نانوذرات صنعتي دي‌اکسيدتيتانيم، با اندازه‌ي ميانگين 21 نانومتر، به‌عنوان فعال‌کننده استفاده‌شده‌است که موجب بهبود فرايند اکسايش پيشرفته و حذف بهتر آلاينده‌هاي آب مي‌شود».

وي درباره‌ي استفاده از فرايند اکسايش پيشرفته گفت: «ازجمله روش‌هايي كه در سال‌هاي اخير براي حذف آلاينده‌هاي آب، ازجمله رنگ‌هاي نساجي، مواد آلي، سموم كشاورزي و ... در غلظت‌هاي كم مورداستفاده قرارگرفته‌است، فرايندهاي اكسايش پيشرفته(AOP) است. به‌طوركلي، فرايندهاي اكسايش پيشرفته، دربرگيرنده‌ي كليه‌ي فرايندهايي است كه در آنها با روش‌هاي مختلف، راديكال‌هاي فعال هيدروكسيل توليدمي‌شود، که قدرت اكسيدكنندگي بسيار بالاي آنها، باعث تخريب كامل اكثر آلاينده‌ها مي‌گردد».

وي در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، با بيان اين مطلب که «هم‌اکنون در کشورهايي نظير ايتاليا و فرانسه به‌صورت صنعتي با استفاده از نانوفعال‌سازهاي‌نوري به تصفيه‌ي آلاينده‌هاي زيست‌محيطي پرداخته‌مي‌شود» اظهارداشت: «مؤسساتي چون سازمان حفاظت محيط زيست، صنايع نساجي و رنگرزي(براي تصفيه‌ي پساب حاوي مواد رنگ‌زا) و سازمان جهاد کشاورزي(براي تصفيه‌ي پساب حاوي مواد رنگ‌زا و سموم دفع آفات کشاورزي)، مي‌توانند از نتايج اين تحقيق استفاده‌كنند».

دکتر ختائي، افزود: «در اين پژوهش سعي‌شده‌است ضمن مطالعه و بررسي حذف ماده‌ي رنگزاي اسيد آبي 9 در مقادير كم با استفاده از فرايندهاي اكسايش پيشرفته(يعني فرايندهاي فتوكاتاليز، فنتون، شبه-فنتون و انعقاد الکتريکي)، با به‌كارگيري نانوفعال‌ساز‌هاي دي‌اکسيدتيتانيم، كارايي اين فرايندها، بهبوديابد. همچنين، به‌منظور تعيين مشخصات نانوذرات دي‌اکسيدتيتانيم مورداستفاده، از تصاوير SEM و TEM و طيف‌هاي XRD ،FT-IR و BET، بهره‌گرفته‌شده‌است».

دکتر ختائي، وجود کارخانجات سيمان‌سازي و شيشه‌سازي متعدد در ايران را زمينه‌ي مناسبي براي تهيه‌ي سطوح خود پالا با به‌کارگيري نانوفعال‌سازهاي‌نوري دانست.

اين پژوهش با همکاري عليرضا اماني‌قديم و وحيد وطن‌پور(دانشجويان دوره‌ي دکتري شيمي کاربردي)، در گروه شيمي کاربردي دانشکده‌ي شيمي دانشگاه تبريز انجام‌شده‌است.

جزئيات اين پژوهش در مجله‌ي Journal of Hazardous Materials (جلد 161، صفحات 1233-1225، سال 2009) منتشرگرديده‌است.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]ابداع شيوه‌اي نوين در مقابله با خوردگي با استفاده از فناوري‌نانو  

محققان شرکت Battelle (يکي از بزرگ‌ترين شرکت‌هاي تحقيق و توسعه‌ي جهان)، ضمن انجام يکي از پروژه‌هاي تحقيقاتي خود در زمينه‌ي فناوري‌نانو و تأثيرات زيست‌محيطي آن، موفق به ساخت روکش‌هاي هوشمندي براي تشخيص زودهنگام خوردگي شدند که به کمک آن مي‌توان محل تشکيل خوردگي فلز، حتي خوردگي‌هاي بسيار جزئي را كه با چشم غير مسلح غير قابل تشخيص است، هم تعيين نمود.

آنها طي آزمايش گروهي از نانومواد عامل‌دارشده و بررسي واکنش آنها با خوردگي‌هاي فلزات، در نهايت موفق به سا خت اين روکش‌ها شدند. اين روکش (که بين آستر و لايه رويين فلز قرار مي‌گيرد)، به محض ايجاد خوردگي در فلز، طي تشعش فلورسانسي که ايجاد مي‌کند متخصصان را از وجود خوردگي آگاه مي‌کند.

اين محققان در آزمايش خود براي بررسي تأثير اين روکش هوشمند از آلومينيوم استفاده کردند؛ اما اين آزمايش با هر فلز ديگري هم قابل انجام است.

اين دستاورد، فناوري بسيار ارزشمندي در صنعت به شمار مي‌آيد؛ چرا که هر شيء فلزي اعم از قطعات هواپيماها، خودروها و پل‌ها و...، در اثر خوردگي کارايي خود را از دست مي‌دهند. وزات دفاع آمريکا ميزان خسارت سالانه‌ي ناشي از خوردگي در تجهيزات خود را بين 10 تا 20 ميليارد دلار براورد کرده‌است؛ لذا اگر بتوان خوردگي فلزات را به موقع و قبل از وارد آمدن آسيب جدي تشخيص داده، مانع از ادامه آن شد، مي‌توان در وقت، انرژي و هزينه صرفه‌جويي قابل توجهي را ايجاد نمود.

با اين فناوري جديد يک مکانيک پرواز به‌راحتي مي‌تواند با ابزاري که در دست دارد، تمام سطح هواپيما را بازبيني كرده، به‌آساني نقاط در معرض خوردگي را تشخيص داده و قبل از ايجاد آسيب‌هاي بيشتر آن را تعمير کند.

شرکت بتل، درخواستي براي ثبت مالکيت معنوي اختراع خود داده و گواهي موقتي نيز دريافت نموده‌است و در صورت يافتن شرکاي مناسب، طي سه يا چهار سال آينده اين فناوري را به مرحله‌ي تجاري‌سازي رسانده، وارد بازار خواهد کرد.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]پايداري بالاي نانوذرات عامل‌دار در جريان خون  

محققان دانشگاه استنفورد در آمريکا چندين ماده فعال سطحي حاوي پلي‌اتيلن گليکول (PEG) ساخته‌اند که مي‌توانند نانومواد را در محلول‌هاي آبي به صورت معلق نگهدارند. اين ساختارهاي عامل‌دار در محدوده وسيعي از pH در محلول‌هاي آبي پايدار هستند. مي‌توان از اين ساختارها در تصويربرداري زيستي و کاربردهاي درماني بهره برد.

نانوساختارها مي‌توانند در کاربردهاي زيست‌پزشکي مورد استفاده قرار بگيرند. با اين حال اين مواد اغلب بايد با مواد ديگري همچون پليمرها روکش‌دهي شده و پايدار شوند؛ حال گروهي از محققان به رهبري هونگ جي داي نشان داده‌اند که نانولوله‌هاي کربني معلق‌شده در محلول توسط پليمرهاي حاوي پلي‌اتيلن گليکول، علاوه بر زيست‌سازگاري، بسيار پايدار بوده و مي‌توانند مدت زمان طولاني در جريان خون باقي بمانند. اين نتايج بر خلاف يافته‌هاي قبلي درباره نانومواد است که به سرعت توسط سيستم‌هاي رتيکولو اندوتليال که در کبد، طحال، غدد لنفي و مغز استخوان وجود دارند، جذب مي‌شدند. اين جذب شدن، زمان حضور نانومواد در جريان خون و دز موثر براي دارورساني يا تصويربرداري را کاهش مي دهد.

اسکات تاباکمن از اعضاي اين گروه پژوهشي مي‌گويد: «اين نانومواد عامل‌دار شده توسط پليمر، مخصوصاً نانوذرات و نانوميله‌هاي طلا، در مقايسه با نانوذرات عامل‌دار شده معمول (توسط تيول-PEG ) از پايداري بسيار بالاتري برخوردارند. در نتيجه اين ساختارها مي‌توانند به وسيله اثرات نفوذپذيري و نگهداري (EPR) بهبوديافته وارد تومورها شده و براي تصويربرداري و درمان هدفمند مولکولي مورد استفاده قرار بگيرند (به لطف تماس بيشتر با گيرنده‌هاي هدف)».

نيمه‌عمر بالاي 20 ساعت

نيمه‌عمر نانولوله‌هاي کربني پوشيده شده با پليمر پس از تزريق وريدي به موش 1/22 ساعت بود. اين مقدار بسيار بالاتر از رکورد قبلي 4/5 ساعت است.

اين محققان پليمرهاي شاخه‌اي حاوي PEG را از طريق آميداسيون و ترکيب اجزاي آبدوست و آبگريز توليد کردند. تاباکمن توضيح مي‌دهد که اجزاي آبگريز به صورت انفعالي و از طريق نيروهاي بين مولکولي در طول تابش ماوراي صوت و فرايندهاي دياليز با نانومواد برهمکنش مي‌کنند. اين پژوهشگران از انواع مختلفي از مواد فعال سطحي مبتني بر گاما پلي گلوتاميک اسيد و پلي مالتيک انيدريد استفاده نمودند (به دليل زيست‌سازگاري آنها).

اين گروه در حال برنامه‌ريزي براي روشن نمودن بيشتر مکانيسم‌هايي است که منجر به ايجاد نانومواد پايدار در جريان خون مي شوند. تاباکمن مي‌گويد: «ما همچنين اميدواريم کارايي بالاي اين پليمرهاي شاخه‌اي حاوي PEG را براي تصويربرداري از درون بافت زنده و همچنين کاربردهاي درماني نشان دهيم».

نتايج اين کار پژوهشي در Journal of American Chemical Society منتشر شده است.


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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]كشف راز افزايش راندمان لومينسانس نانولوله‌هاي كربني  


  



شيميدانان در دانشگاه كُنِكتيكِت راهي براي افزايش شديد راندمان لومينسانس نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره كشف كرده‌اند. اين كشف مي‌تواند كاربردهاي مهمي در تصويربرداري پزشكي و ديگر زمينه‌ها داشته باشد. افزايش راندمان لومينسانس نانولوله‌هاي كربني ممكن است روزي اين امكان را براي پزشكان فراهم كند كه نانولوله‌هاي ميكروسكوپي را برا ي شناسايي تومور‌ها، انسداد سرخرگ‌ها و ديگر مشكل‌هاي دروني، به بدن بيمارها تزريق كند.

دانشمندان به جاي به‌كارگيري توان بالقوه پرتوهاي مضر X يا استفاده از رنگدانه‌هاي راديواكتيو، مي‌توانند به سادگي از يك نور مادون‌قرمز استفاده كنند. اين نور مادون‌قرمز لومينسانسِ نانولوله‌ها را در نواحي از بدن كه مشكل دارند، با قدرت تفكيك بسيار بالا آشكار مي‌كند.

اگرچه كربن در كاربردهاي متنوعي استفاده مي‌شود، اما دانشمندان زمان طولاني است كه درگير مشكل محدوديت عنصري كربن در انتشار نور هستند. در بهترين حالت دانشمندان با نانولوله‌هاي كربني غوطه‌ور در محلول توانسته‌اند كه راندمان لومينسانسِ نانولوله‌ها را به نيم درصد برسانند كه در مقايسه با ديگر مواد از قبيل نقاط كوانتومي و ميله‌هاي كوانتومي، بسيار كم است.

اين محققان با پيچاندن يك آستين شيميايي گرداگرد يك نانولوله كربني تك‌جداره، قادر به كاهش نقايص بيروني شده‌اند كه بوسيله جذب شيميايي مولكول‌هاي اكسيژن بوجود مي‌آيند. براي درك بهتر، تصور كنيد كه يك لوله‌ي كوچك داخل يك لوله با قطر اندكي بزرگ‌تر، سُر مي‌خورد. آنچه بيشتر جلب توجه مي‌كند اين حقيقت است كه در اين حالت لوله‌بزرگ‌تر سخت‌تر از لوله كوچك‌تر(نانولوله‌ كربني) نيست، اما يك آستين شيميايي متشكل از مشتقات سنتزي فلاوين(يك ماده‌ي مشابه ويتامين B2)، تشكيل مي‌دهد كه راندمان لومينسانس نانولوله‌ها را به شدت تقويت مي‌كند. طبق گفته اين محققان برا ي اولين بار است كه يك نانولوله با راندمان لومينسانس حدود 20 درصد نورافشاني مي‌كند.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Science منتشر كرده‌اند.

(برای مشاهده فلش مربوطه به لینک دوم رجوع کنید)

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]کليدزني فتونيکي با استفاده از ماده نانوکامپوزيتي جديد  

ابزارهاي فتونيکي مجتمع، موج فناوري را در آينده ايجاد خواهند کرد. اين ابزارها بسيار کوچک و کم‌مصرف خواهند بود و از فوتون‌ها در مقياس نانو بهره خواهند برد. مقدمات توسعه اين ابزارها در حال حاضر در دانشگاه پکينگ در بيجينگ چين در حال انجام است؛ گروهي از محققان اين دانشگاه يک ماده نانوکامپوزيتي را ساخته و آزمايش کرده‌اند که مي‌تواند در ابزارهاي فتونيکي مجتمع مورد استفاده قرار بگيرد.

کيهانگ گونگ يکي از محققان اين پژوهش مي‌گويد: «اين کار کاربردهاي زيادي دارد». آنها يک نانوکامپوزيت پليمري توسعه داده‌اند که مي‌تواند در کليدزني فتونيکي مورد استفاده قرار بگيرد. نتايج کار آنها در Applied Physics منتشر شده است.

گونگ توضيح مي‌دهد: «اين ماده نانوکامپوزيتي از نانوذرات نقره تشکيل شده است که درون يک بستر MEH-PPV منتشر شده‌اند. MEH-PPV يک ماده پليمري مزدوج غيرخطي آلي است». او اشاره مي‌کند که کامپوزيت نانونقره-MEH-PPV داراي حساسيت غيرخطي بالايي بوده و هنگام تهييج ارتعاشي، زمان پاسخ‌دهي پاييني دارد. اين ويژگي‌ها، نانوکامپوزيت ذکر شده را به ماده ايده‌آلي براي کاربردهاي کليدزني بسيار سريع تبديل مي‌کند. گونگ مي‌افزايد: «استفاده از فرايند انتقال سريع انرژي، پاسخ بسيار سريع در کليدزني را به همراه دارد». اين محققان چيني دريافتند با استفاده از اين نانوکامپوزيت، امکان دستيابي به زمان پاسخ‌دهي غيرخطي 35 پيکوثانيه وجود دارد.

اين گروه از پژوهشگران براي بررسي اين نانوکامپوزيت جديد از يک روش پمپ و روبش فمتوثانيه‌اي استفاده کردند. نانوذرات نقره و ملکول‌هاي MEH-PPV به صورت ارتعاشي و با استفاده از يک ليزر پمپي تهييج شدند. در طول اين فرايند انرژي از مولکول‌هاي MEH-PPV به نانوذرات نقره انتقال مي‌يابد. براي تغيير ارتباط زماني ميان پالس پمپي و روبشي، از يک خط تأخير استفاده شد. گونگ توضيح مي‌دهد: «هنگام تهييج با استفاده از ليزر پمپي، ضريب شکست موثر ماده کامپوزيتي تغيير مي‌کند. اين امر موجب ايجاد تغيير در شکاف باندي فتونيکي و در نتيجه نشر ليزر روبشي مي‌شود». زماني که اين پديده روي مي‌دهد، اثر کليدزني حاصل مي‌شود.

گونگ مي‌گويد اين ماده کامپوزيتي خاص براي کليدزني‌هاي تمام‌نوري بسيار سريع ايده‌آل است. « MEH-PPVپايداري محيطي و حرارتي بالايي دارد، از آستانه آسيب اُپتيکي بالايي برخوردار است و کيفيت فيلم نازک آن خوب است». به علاوه توليد اين ماده راحت بوده و با استفاده از فناوري‌هاي موجود انجام مي‌پذيرد. گونگ همچنين اشاره مي‌کند که اين ماده نانوکامپوزيتي از ويژگي موجبري خوبي نيز برخودار است.


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