نانو تکنولوژي

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]توسعه روش جديد ميکروسکوپي نوري با تفکيک‌پذيري بالا در سه بُعد  

دانشمندان موسسه پزشکي Howard Hughes واقع در دانشکده تحقيقاتي Janelia Farm فناوري تصويربرداري جديدي توسعه داده‌اند که بالاترين تفکيک‌پذيري سه‌بعدي را که تاکنون با ميکروسکوپ نوري گرفته شده است، ايجاد مي‌کند. با استفاده از اين روش مي‌توان تصاويري بسيار شفاف از کوچک‌ترين اجزاي سلولي تهيه کرد.

با اين ابزار جديد دانشمندان مي‌توانند محل دقيق برچسب‌هاي فلورسانس را در تصاوير خود با دقت 10 تا 20 نانومتر (حدود ده برابر اندازه يک پروتئين معمولي) در هر سه بُعد مشخص نمايند. دانشمندان مي‌گويند اين فناوري جديد به آنها کمک مي‌کند تا بفهمند چگونه مولکول‌هاي زيستي خود را به ساختارها و کمپلکس‌هاي سيگنال‌دهنده سازمان‌دهي کرده و عملکردهاي سلول را موجب مي‌شوند.

دانشمندان دانشکده تحقيقاتي Janelia Farm دو سال است که از يک روش ميکروسکوپي نوري پيشرفته براي گرفتن تصاوير دوبعدي بهره مي‌برند که محل دقيق پروتئين‌هاي برچسب‌خورده فلورسانس در آن مشخص است؛ اين روش جديد بُعد سوم را نيز به روش قبلي مي‌افزايد. اين محققان براي توسعه اين روش ميکروسکوپي دوبعدي به سه بعدي، از راهبردي استفاده کردند که به طور وسيعي در صنعت براي اندازه‌گيري فواصل بسيار کم(مثلاً براي اندازه‌گيري تغييرات بسيار کوچک در ارتفاع سطح يک تراشه رايانه‌اي) استفاده مي‌شود.

هارالد هس و همکارانش از دانشکده تحقيقاتي Janelia Farm اين روش را که به نام تداخل‌سنجي معروف است، تغيير دادند تا با مولکول‌هاي فلورسانسي که زيست‌شناسان اغلب براي تصويربرداري از پروتئين‌ها استفاده مي‌کنند، سازگاري يابد. زماني که روش تداخل‌سنجي با روش ميکروسکوپي متمرکز فعال‌شده نوري (PALM) با تفکيک‌پذيري بسيار بالا ترکيب شد، محققان توانستند معماري سه‌بعدي ساختارهاي سلولي را به طور دقيق مشاهده کنند.

هس که رهبري اين گروه پژوهشي را بر عهده داشت مي‌گويد: «اين روش ابزار بسيار خوبي براي حل مشکلات در سطح ساختار مولکولي خواهد بود.»

هس و همکارانش از موسسه ملي سلامت، دانشگاه ايالتي فلوريدا، و دانشکده تحقيقاتي Janelia Farm نام ابزار جديد خود را ميکروسکوپي متمرکز فعال‌شده نوري تداخل‌سنج (iPALM) گذاشته‌اند؛ اين دانشمندان تصاوير دقيقي از ساختارهاي سه‌بعدي که قبلاً قابل تصويربرداري با ميکروسکوپي نوري نبودند، به دست آورده‌اند. گالري تصاوير آنها شامل عکس‌هايي از ميکرولوله‌هاي داخل سلول، دو لايه از غشاي بيروني سلول، و چسبندگي‌هاي نقطه‌اي است که سلول را به محيط اطراف خود متصل مي‌کنند.

برخي از اين تصاوير در مقاله‌اي که در تاريخ 2 فوريه 2009 در مجله Proceedings of National Academy of Science منتشر شده است، آورده شده‌اند.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]مدلسازي نانوکربني گام بعدي در ساخت يک مغز مصنوعي  

شايد مدلسازي نانوکربن گام بعدي به سوي رقابت با عملکرد مغز انسان باشد. اين مسأله موضوع اصلي مطالعه پروفسور آليس پارکر استاد مهندسي برق دانشگاه کاليفرنياي جنوبي با عنوان «غشاي سنتزي مغز» است که هزينه آن توسط بنياد ملي علوم تأمين شده است.

پارکر و همکارش چونگوو شو، هر دو از دانشکده مهندسي برق، بر روي پروژه «غشاي بلادرنگ بيومتري» (BioRC) کار مي‌کنند که هدف آن ايجاد نورون‌هاي نانوکربني مغز است که مي‌توانند باهم ارتباط برقرار کنند.

اين گروه تحقيقاتي روي رفتار نورون‌هاي غشايي (چيزي که موجب برانگيخته شدن آنها و در نتيجه ارسال سيگنال از طريق ارتباطات سيناپسي به نورون‌هاي ديگر در غشاي مغز مي‌شود) و همچنين پلاستيسيته نورون‌ها يا به عبارت ديگر قابليت آنها در يادگيري و به خاطر سپاري متمرکز هستند.

هر بار که يک نورون برانگيخته مي‌شود، از طريق هزاران نورون ديگر يک پيغام الکتروشيميايي را با سرعت 200 مايل در ساعت ارسال مي‌کند. پارکر مي‌گويد اما با وجود حدود 100 ميليارد نورون در غشاي مغز انسان و حدود 60 تريليون ارتباط سيناپسي، ارتباطات مغز انسان بسيار در هم تنيده است. اين امر باعث مي‌شود کار حل کردن و يافتن مدارات الکتريکي يک نورون بسيار پيچيده باشد.

وي مي‌افزايد: «مغز شبيه يک کارخانه زيست‌شيميايي است که در کره‌اي عمل مي‌کند که شما نمي‌توانيد آن را روي مدارات مجتمع يا تخته‌مدارات باز کرده و تمام فعاليت‌هاي الکتريکي آن را شبيه‌سازي کنيد. تعداد اتصالات بسيار زياد است و تأخيرهاي بسيار زيادي در مسير ارسال سيگنال‌ها وجود دارد. ما بايد براي ايجاد يک ساختار سه‌بعدي مشابه، به فناوري نانو روي بياوريم تا شايد در نهايت بتوانيم چگونگي برانگيخته شدن نورون‌ها و نحوه فعال‌سازي نورون‌هاي ديگر توسط آنها را در يک مسير خاص درون اين کره تقليد کنيم».

او مي‌گويد: «مدلسازي نانوکربني مشکلاتي همچون اندازه بسيار بزرگ غشاي سنتزي، هزينه قطعات الکترونيکي بسيار گران که براي ساختن اين ساختارها تاکنون مورد استفاده قرار گرفته‌اند، و هزينه تأمين انرژي اين ساختارها (از آنجايي که مغز هرگز نبايد خاموش شود) را حل مي‌کند».

اين گروه تحققاتي قبلاً مدارات ترانزيستوري را براي يک سيناپس منفرد طراحي و شبيه‌سازي کرده است. به علاوه يک تراشه نيمه‌رساناي اکسيدفلزي براي اثبات اعتبار اين مفهوم در حال ساخت است. حال زمان آن است که اين ساختار را به سيناپس ديگري متصل کرده و ارتباطات عصبي آنها را بررسي نمود. اميد است تا چند ماه آينده چندين نورون سيناپسي ايجاد شود که باهم ارتباط دارند.

در نهايت اين محققان اميدوارند به يک سوال پاسخ دهند: آيا علم خواهد توانست يک مغز مصنوعي با اندازه و هزينه معقول توليد کند که رفتاري تقريباً بلادرنگ داشته باشد؟

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]ساخت بيني الکترونيکي با کمک فناوري نانو  

فناوري نانو نويدهاي بزرگي را در زمينه‌ي ساخت بيني‌هاي الکترونيکي مي‌دهد. در حالي‌که اکثر تلاش‌ها در اين زمينه روي نانوسيم‌ها متمرکز شده‌است، محققاني در کره‌ي جنوبي توانسته‌اند با استفاده از حسگري مبتني بر نانولوله‌‌ي کربني عامل‌دارشده ‌با گيرنده‌هاي بويايي انساني ـ مولکول‌هاي معطر ويژه‌اي را با دقت بسيار بالا ‌شناسايي کنند.

   
 
ساخت حسگرهاي مبتني بر نانولوله‌ کربني عامل‌دار شده- پذيرندۀ بويايي بشري.  


سيونگ‌هان هانگ، يکي از اين محققان، گفت: «ما موفق به ساخت نوعي از ترانزيستورهاي اثر ميداني مبتني بر نانولوله‌ي کربني (NT-FET) شده‌ايم که مي‌توانند تغييرات توانايي الکتريکي اطراف خود را‌ شناسايي کنند، سپس براي اولين بار ما اين ترانزيستورها را با غشاهاي سلولي حاوي گيرنده‌هاي بويايي روکش‌دهي کرديم. اين گيرنده‌ها در امر پيوند با مولکول‌هاي معطر«با مزه‌ي ميوه» ويژه عمل مي‌كنند.
اين محققان با توسعه‌‌ي راهبردي امكان غلبه بر مشکل انتخاب‌پذيري کم حسگرهاي شيميايي قبلي را فراهم آورده‌اند؛ آنها اين کار را با ترکيب گيرنده‌هاي بويايي بشري به‌عنوان يک عنصر حس‌کننده و ترانزيستورهاي اثر ميداني مبتني بر نانولوله‌ي ‌کربني تک‌جداره (كه حساسيت بالايي دارند) انجام دادند. اين گروه ابتدا قصد داشت CNT-FET را با کل سلول‌هاي بويايي بشري تركيب كند؛ ولي متوجه شد که رشد اين سلول‌ها روي FET بي‌نهايت مشکل است. موقعي که آنها تصميم به روكش‌دهي نانولوله‌هاي خود تنها با استفاده از غشاهاي سلولي حاوي پروتئين‌هاي گيرنده گرفتند، نتايج موفقيت‌آميزي را نيز به ‌دست آوردند.
هانگ در مورد بيني الکترونيکي‌شان توضيح داد: «با عبور دادن مولکول‌هاي معطر با مزه‌ي ميوه از روي اين CNT-FET روکش‌داده‌شده، اين مولکول‌ها به گيرنده‌هاي بويايي روي اين ابزار متصل مي‌شوند. اين پيوند باعث تغيير شکل گيرنده‌هاي بويايي و تغيير در توانمندي الکتريکي اطراف آنها مي‌شود. اين تغيير به‌وسيله‌يCNT-FET زيرين قابل‌شناسايي است.
اين نتيجه نشان مي‌دهد اين ترانزيستورهاي اثر ميداني كه مبتني بر نانولوله‌ي کربني هستند به‌عنوان يک حسگر مولکول‌هاي معطر حساس با انتخاب‌پذيري بالا عمل كرده، مي‌توانند همانند بيني انسان مولکول‌هاي معطر ويژه‌ را ‌شناسايي کنند. در مورد اين افزاره آنچه خيلي مهم است توانايي تمييز دادن مولکول‌هاي مختلف از يكديگر (تنها با اختلاف يک تک اتم کربن) است.
ترانزيستورها انتخاب‌پذيري بالايي ندارند و به چندين گاز پاسخ مي‌دهند. کار اين محققان پيشرفت مهمي در فناوري حسگر گاز و کاربردهاي بيني الکترونيکي به شمار مي‌رود؛ زيرا ساخت حسگرهاي بسيار انتخاب‌پذير مولکول‌هاي معطر را ممکن مي‌سازد. اين پيشرفت ممکن است منجر به ساخت حسگرهاي پيشرفته‌اي براي ‌شناسايي مواد مضر شيميايي و اجزاي جديد خوشبو در صنعت لوازم آرايشي، و يا توسعه‌ي بيني‌هاي مصنوعي براي افراد پيري شود که حس بويايي خود را از دست داده‌اند.
اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Materials Advanced منتشر کرده‌اند.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#fbd5b5]استفاده از نانولوله‌هاي كربني براي کاهش مصرف سوخت  

جمعي از محققان پژوهشگاه صنعت نفت، با افزودن نانولوله‌هاي كربني به مواد پليمري مورد استفاده در صنايع خودروسازي، خواص مكانيكي و فيزيكي اين مواد را بهبود داده و موجب کاهش مصرف سوخت شدند.

دکتر عليمراد رشيدي، از محققان اين طرح، گفت: «پلي‌پروپيلن، يكي از پرمصرف‌ترين پليمرهاي توليدي است كه كاربرد گسترده‌اي در صنايع خودروسازي و هوافضا دارد که در صنايع خودرو سازي، براي کاهش مصرف سوخت، بايد از وزن اين ماده پليمري كاسته شود، به‌طوري‌که مقاومت آن تغييري نکند. بنابراين، مطالعه بر خواص بلورينگي و ساختار بلورها و تعيين نقاط ذوب اين ماده، بسيار حائز اهميت است».

دکتر رشيدي، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو گفت: «يکي از کاربردهاي نانولوله‌هاي کربني، بهبود خواص مكانيكي و فيزيكي مواد پليمري است. در بسياري از طرح‌هاي تحقيقاتي، با استفاده از سازگارکننده، سطح مشترک بين نانوذرات و پليمر را تقويت مي‌کنند. به‌عنوان نمونه، براي پلي‌پروپيلن، از پلي‌پروپيلن مالئيکه و يا نانولوله‌هاي عامل‌دار (آميني، مالئيکه، آميدي و ...) استفاده مي‌کنند. اما در اين پژوهش، بدون استفاده از اين افزودني‌ها و با افزودن نانولوله‌هاي کربني چند ديواره بدون عامل (MWNT)، به نتايج فوق رسيده‌ايم».

وي، با بيان اين مطلب که روش اختلاط مذاب (Melt Mixin g ) صنعتي‌ترين و تجاري‌ترين روشي است که به دليل پتانسيل بالايي كه براي اجرا در مقياس صنعتي دارد بسيار مورد توجه قرار گرفته است، افزود: «در اين پژوهش، ابتدا گرانول‌هاي پلي‌پروپيلن را در يك مخلوط‌كننده داخلي (Internal mix ER ريخته‌شده و بعد از ذوب‌شدن گرانول‌ها و ثابت شدن نمودار گشتاور-زمان آن، فاز تقويت‌كننده (نانولوله‌هاي کربني چند ديواره) به آن اضافه شده و بعد از چند دقيقه مخلوط به‌دست‌آمده تخليه گرديد. سپس به‌وسيله پرس هيدروليكي، صفحاتي به ضخامت 3-2ميليمتر توليد و با برش صفحات توليدي، به مطالعه خواص مكانيكي و فيزيكي نانوكامپوزيت‌هاي تهيه‌شده پرداخته شد».

از نتايج اين پژوهش مي‌توان، به توزيع تقريباً يکنواخت نانولوله‌هاي کربني چند ديواره در ماده زمينه، کاهش اندازه بلورها، رشد سريع‌تر بلورها و به‌وجود آوردن مقادير زيادي از گويچه‌هاي كوچك‌تر در فرايند هسته‌سازي ناهمگن، توزيع يكنواخت‌تر اندازه‌ي بلورها نسبت به پلي‌پروپيلن خالص، افزايش مقادير نانولوله‌هاي کربني چند ديواره در ماده زمينه، افزايش مدول الاستيسيته، افزايش مدول خمشي و افزايش مقاومت به ضربه، اشاره کرد.

دستگاه تست کشش و ضربه، گرماسنجي روبشي تفاضلي (DSC)، طيف‌سنج پراش اشعه‌ي ايکس (XRD) و دستگاه SEM، از جمله دستگاه‌هايي است که دکتر رشيدي در اين پژوهش از آنها استفاده نموده‌است.

اين پروژه تحقيقاتي که در راستاي تجاري‌سازي توليد نانوكامپوزيت‌هاي پليمري گرمانرم و با سرپرستي دکتر عليمراد رشيدي و همکاري اميربهرام كاگنج و روح الله آراسته انجام شد، با افتتاح پايلوت توليد نانوذرات فلزي در پژوهشگاه صنعت نفت، به مرحلۀ صنعتي رسيد.

جزئيات اين پژوهش، در مجله [External Link Removed for Guests] [External Link Removed for Guests] منتشر شده‌است.


[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]رسانش هدفمند دارو به سلول‌هاي سرطاني با استفاده از نانوحباب‌‌ها  


  


اثرات جانبي شيمي‌درماني و داروهاي درماني ديگر بر روي ميليون‌ها بيمار مبتلا به سرطان مي‌تواند ويران‌کننده باشد. اما تحقيقات دارورساني جديد مبتني بر فناوري نانو و ميکرو مي‌تواند اين اثرات را به شدت کاهش داده و راحتي بيماران را فراهم سازد.

فناوري جديد دارورساني که توسط پروفسور ريمونا مارگاليت از دانشکده بيوشيمي دانشگاه تلاويو توسعه يافته است، اين امکان را فراهم مي‌آورد که داروها به صورت خاص سلول‌هاي سرطاني را هدف قرار دهند. بدين ترتيب سلول‌هاي سالم اطراف تومورهاي سرطاني دست‌نخورده باقي مانده و اثرات جانبي دردناک شيمي‌درماني کاهش مي‌يابند. اين دانشمندان از حباب‌هاي بسيار کوچک حاوي دارو که تنها با استفاده از ميکروسکوپ‌هاي قدرتمند قابل مشاهده هستند، استفاده کرده‌اند.

پروفسور مارگاليت مي‌گويد: «اين پيشرفت در خط مقدم تحقيقات مربوط به دارورساني و درمان سرطان قرار دارد. از فناوري حباب مي‌توان در درمان بيماري‌هاي ديگري همچون ديابت، ورم مفاصل، زخم‌ها، و بيماري‌هاي عفوني نيز استفاده کرد. در عرض 20 سال اين روش مي‌تواند به طور وسيعي مورد استفاده قرار بگيرد».

هدف: سرطان

در حال حاضر داروهاي سرطان در کل بدن جريان داشته و به هر سلولي که با آن مواجه مي‌شوند، اعم از سالم و سرطاني، وارد مي‌شوند. زماني که داروهاي ضدسرطان به سلول‌هاي سالمي که به اين داروها نيازي ندارند مي‌رسند، موجب ايجاد اثرات جانبي نامطلوبي همچون ريزش مو و حالت تهوع مي‌گردند. نگراني بيشتر درباره ايجاد خطرات سلامتي ديگري است که در اثر آسيبي ايجاد مي‌شوند که اين داروها به سيستم ايمني بدن وارد مي‌کنند.

پروفسور مارگاليت از اين فناوري براي درمان سرطان و ورم مفاصل استفاده کرده و نتايج آن را در Nature Nanotechnology و Controlled Release منتشر نمود‌‌ه‌اند. اين فناوري اين امکان را ايجاد مي‌کند که داروهاي ضدسرطان را درون حباب‌هاي بسيار کوچکي قرار دهند که ميليون‌ها عدد از آنها در يک اينچ جاي مي‌گيرند. سطح اين سلول‌ها حاوي عاملي است که مي‌تواند سلول‌هاي سرطاني را از سلول‌هاي معمولي تشخيص دهد. وقتي اين حباب‌ها يک سلول سرطاني را تشخيص مي‌دهند، دارويي را که حمل مي‌کنند در محل آن سلول رها مي‌کنند.

نتايج مثبت اين کار دوگانه است: مقدار بيشتري از داروي ضدسرطان به سلول‌هاي سرطاني رسيده و تأثير درمان افزايش مي‌يابد؛ سلول‌هاي سالم به عملکرد طبيعي خود ادامه داده و اثرات جانبي دردناک ناشي از رسيدن دارو به اين سلول‌ها حذف مي‌شوند.

با وجودي که تا رسيدن اين فناوري به آزمايش‌هاي باليني هنوز 10 سال فاصله وجود دارد، اين اکتشاف جديد اميدهاي تازه‌اي را براي درمان سرطان ايجاد کرده است.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]ايجاد بافت‌هاي زيست‌پزشکي با استفاده از نانولوله‌هاي تانتالا  
نتايج حاصل از پژوهش‌هاي انجام شده توسط محققان آمريکايي که در مجله Nanotechnology منتشر شده است، نشان مي‌دهند که آرايه‌اي از نانولوله‌هاي تانتالا مي‌توانند چسبندگي سلولي، تکثير و تمايز سلول‌هاي استخوان‌ساز را افزايش دهند. همچنين روش ساخت اين آرايه‌ها انعطاف‌پذير و مقرون به صرفه هستند؛ اين ويژگي‌ها نانولوله‌هاي تانتالا را به کانديداي خوبي براي تحقيقات بيشتر تبديل مي‌سازند.

ارتوپدي و دندانپزشکي حوزه‌هايي هستند که از پيشرفت‌هاي حاصل در زمينه مواد پيشرفته (براي استفاده به‌عنوان ابزارهاي قابل کاشت) بهره زيادي مي‌برند. با اين حال در زمينه حصول و حفظ مواد نگهدارنده اين ابزارها به خصوص درمحل‌هاي استخواني چالش‌هاي زيادي وجود دارند. يکي از اهداف اصلي تحقيقات ارتوپدي و دندانپزشکي طراحي کاشتني‌هايي است که فرايند رشد را به صورت کنترل‌شده و هدفمند در اطراف خود القا نموده و موجب بهبود سريع‌تر شوند. علاوه بر تسريع بهبود زخم، اين قطعات کاشتني بايد منجر به تشکيل لايه‌هاي سطوح تماسي با ويژگي‌هاي زيست‌پزشکي مناسب شوند.

روش‌هاي پايدارسازي کاشتني‌ها شامل تغيير سطح قطعه با ساختارهاي توپوگرافي، روکش‌هاي زيست‌فعال، يا ترکيبي از هر دوي اين روشهاست که اتصال و رشد استخوان را موجب مي‌شوند.

   
چپ : تصویر SEM آرایه های منظم نانولوله های تانتالا. راست : تصویر میکروسکوپ فلوئورسانس از یاخته های استخوان ساز بر روی نانو لوله های تانتالا. 
گروه تحقيقاتي کتول پوپات در دانشگاه ايالتي کلرادو همراه با گروه تحقيقاتي کريگ گريم در دانشگاه ايالتي پنسيلوانيا در حال توسعه سطوح نانوساختاري تانتالا براي بهبود کاشت قطعاتي هستند که رشد استخوان را در اطراف خود باعث مي‌شوند. اين گروه‌ها انتظار دارند استفاده از چنين نانوساختارهايي روي فلزات ميکروحفره‌اي، کاشت و نگهداري حالت‌هاي سلولي مختلف را تسهيل نموده و حيات و عملکرد سلول‌ها را در بلند مدت حفظ نمايد. آنها همچنين پيش‌بيني مي‌کنند که اين آرايه‌هاي نانولوله‌اي تانتالا بتوانند هندسه پيچيده بافت‌هاي طبيعي را تقليد کرده و يک توري حفره‌اي براي رشد و نگهداري سلول‌ها ايجاد نمايند. مطالعات بيشتر در زمينه تعيين مشخصات دقيق زيستي و زيست‌سازگاري اين آرايه‌ها انجام خواهد شد.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]توليد نخستين تركيب سيليکايي سه جزئي و پيوسته با ساختار مزوپروس  

محققان مؤسسه ي مهندسي زيستي و فناوري نانو سنگاپور ( IBN) با الگودهي منحصربه فرد مواد فعال در سطح، موفق به توليد نخستين تركيب سيليکايي سه جزئي و پيوسته با ساختار مزوپروس شده اند. در گذشته امکان توليد اين ساختار متخلخل تنها از نظر رياضي پيش بيني شده بود.
دانشمندان مؤسسه ي IBN در شماره ي اخير مجله ي Nature Chemistry توليد مواد جديدي را تحت عنوان IBN-9 (برگرفته از نام مؤسسه ي مهندسي زيستي و فناوري نانو سنگاپور) گزارش کرده اند. اين ماده نخستين سازه ي هگزاگونال نانومقياس محسوب مي شود که داراي سه کانال درهم آميخته و جدا از هم است. اين ساختار پيچيده ترين نانوساختار متخلخلي است که تاکنون به طور واقعي سنتز شده و معرف گروه جديدي از مواد مزوپروس است که داراي منافذي به ابعاد 2 تا 50 نانومتر هستند.
مواد سيليکاي مزوپروس به صورت نانومجراهايي تعريف مي شوند که اين نانومجراها از طريق خودآرايي طي فرايندهاي الگودهي تشکيل شده اند. مواد سيليکاي مزوپروس داراي مساحت سطح زيادي هستند كه اين موضوع سبب مي شود اين مواد کاتاليست هاي ايده آلي براي تسهيل واکنش هاي شيميايي محسوب شوند. منافذ نانومتري يکنواخت مواد سيليکاي مزوپروس اين امکان را به آنها مي دهد که مولکول ها را بر اساس تفاوت ابعاد جدا کنند، همچنين امکان استفاده از اين منافذ در به دام انداختن مولکول هاي دارويي به منظور رهايش کنترل شده ي داروها وجود دارد، بنابراين سازمان دهي ساختار متخلخل مواد مزوپروس از اهميتي زيادي براي کاربردهاي مختلف شيميايي و زيستي برخوردار است.
دکتر جکي واي يينگ ـ که اين کار تحقيقاتي تحت هدايت او انجام شده است ـ در اين زمينه مي گويد: « IBN-9 نشان مي دهد که امکان ايجاد سيستم هاي متشكل از سه کانال درهم آميخته با شبکه ي متخلخل مستقل (كه در جهت طولي داراي مورفولوژي منحصربه فردي از نانوالياف است) وجود دارد».
دکتر يينگ (مدير اجرايي IBN ـ که بخش مهمي از اداره ي علوم، فناوري و تحقيقات سنگاپور ( A*STAR) است) در اين زمينه مي افزايد: «با وجود چنين ساختارهاي مزويي امكان دسترسي به نرخ نفوذ متفاوت در جهت هاي مختلف وجود دارد. اين ويژگي براي جداسازي گازها و كاربرد در سيستم هاي دارورساني بسيار جالب توجه است».
مواد مزوپروس مناسبي که منافذ آنها داراي ابعاد و ساختار منحصربه فرد هستند، توجه زيادي را به خود جلب کرده اند. پيش از اين، ساختارهاي دوجزئي متشكل از دو کانال درهم آميخته و جدا از هم، پيچيده ترين نوع مواد مزوپروس بودند. اين مواد از طريق خودآرايي سيليکا طي الگودهي مواد فعال در سطح سنتز مي شوند.
محققان IBN با استفاده از يك ماده ي سطح فعال تحت عنوان N،N-دي متيل-L- فينلانين، به طور موفقيت آميزي نخستين تركيب سيليکايي سه جزئي و پيوسته با ساختار مزوپروس را سنتز کرده اند. اين سطح فعال از يک گروه منحصربه فرد قابل تنظيم و يک دم هيدروکربني بلند تشكيل شده که خاصيت آب گريزي آن متغير است. محققان قادرند با به کارگيري اين سطح فعال شرايط سنتز را به طور سيستماتيک تغيير داده، از ساختار دوجزئي مکعبي( IBN-6) به ساختار سه جزئي سه بعدي شش وجهي( IBN-9) و نهايتاً به ساختار دوبعدي شش وجهي( IBN-10) دست يابند. ميانگين انحناي چنين ساختارهايي افزايش يافته است. پيچيدگي ساختار IBN-9 و مواد هم خانواده ي آن، حتي امکان ايجاد ساختارهاي چندجزئي مزوپروس را نيز فراهم مي کند.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]حسگرهاي گازي مبتني بر نانولوله‌هاي كربني  

محققان مركز مواد نانومقياس آرگن و دانشگاه ويسكانسين با استفاده از نانوساختارهاي تركيبي (شامل نانوبلورهاي اكسيد قلع (SnO[SUB]2[/SUB]) و نانولوله‌هاي كربني چندجداره)، حسگرهاي گازي نانومقياسي را توليد كردند.

نانوبلورهاي SnO[SUB]2[/SUB]، اثر حسگري خود را در دماي بالا بروز مي‌دهند. نانولوله‌هاي كربني نيز به‌‌تنهايي نسبت به CO و H2 بي‌اثر هستند؛ اما حسگرهاي حاصل از تركيب اين دو ماده مي‌توانند در دماي معمولي مقادير اندكي از گازهاي NO[SUB]2[/SUB]، H[SUB]2[/SUB] و CO را شناسايي كنند؛ اين عملكرد نانوحسگرها را به انتقال مؤثر الكترون ميان نانوبلورهاي SnO[SUB]2[/SUB] و نانولوله‌هاي كربني، و افزايش سطح مؤثر ويژه‌ي در آنها نسبت مي‌دهند، به‌عبارت ديگر با تركيب اين دو ماده مي‌توان به حسگرهايي با خواص مكانيك كوانتومي دست يافت. قيمت نانومواد مورد استفاده در ساخت اين حسگرها منطقي و روش ساخت آنها نيز ساده است؛ به‌طوري كه به‌راحتي قابليت افزايش مقياس توليد را دارد.


  
 
فرايند ساخت حسگرهاي تركيبي: تصوير SEM از اتصال دو الكترود طلا به‌وسيله‌ي چند نانولوله‌ي كربني (شكل بالا) و تصوير HRTEM از يك نانولوله‌ي كربني كه به‌طور يكنواخت با نانوبلورهاي SnO[SUB]2[/SUB] پوشيده شده‌‌است(شكل پايين).  


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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]رايانه‌هاي آينده با شبكه هاي نانوساختار خنك مي‌شوند  
   (تزئینی)  
با بالا رفتن توان تراشه‌هاي رايانه، گرماي آن نيز افزايش مي‌يابد. بخشي از تواني که در يک تراشه جريان مي‌يابد، به‌صورت گرما هدر مي‌رود، كه بر عملکرد تراشه تأثير مي‌گذارد؛ لذا روش‌هاي سرد کردن ترانزيستور‌ها هميشه يک بخش مهم از صنعت نيمه‌هادي بوده‌است. هم‌اکنون محققان در آمريکا موفق به يكپارچه‌سازي سردکننده‌هاي ترموالکتريکي ساخته‌شده از ابر شبکه‌هاي لايه‌ي نازک مبتني بر مواد نانوساختار در بسته‌هاي الکترونيکي شدند.

محققان اخيراً براي سرد نگه ‌داشتن تراشه‌ها به دنبال راهبردهاي هوشمندانه‌تر هستند، بر همين اساس محققان اينتل و دانشگاه ايالتي آريزونا موفق به ساخت نوعي سردکننده‌ي ترموالکتريکي شده‌اند که هنگام عبور جريان در سراسر آن، گرما را به بيرون اين تراشه پمپ مي‌کند. اين سردکننده مي‌تواند دماي يک نقطه‌ي گرم کوچک روي يک تراشه بزرگ را تا حدود 15[SUP]oC[/SUP] کاهش دهد.
از جمله نكات كليدي عملکرد اين افزاره مي‌توان به تمركز اين محققان بر روي سرد کردن فقط گرم‌ترين نقاط سطح تراشه اشاره كرد؛ چرا كه تمرکز روي اين نقاط گرم در مقايسه با تلاش‌ براي سرد کردن کل تراشه، راهبرد مؤثرتري به شمار مي‌رود، همچنين اين محققان با توجه به اين نكته كه استفاده ا ز نانومواد منجر به افزايش بازده مي‌شود، اقدام به ساخت اين افزاره با استفاده از لايه‌هاي نانومقياس مواد كرده‌اند؛ اين در حالي است كه به‌دليل مشکلات زياد در امر يکپارچه‌سازي نانومواد داخل افزاره‌هاي ميکرومقياس و سيستم‌هاي ماکرومقياس ِفشرده، استفاده از اين نانومواد را محدود كرده بود.
اين سردکننده‌ي ترموالکتريکي شامل يک نانوساختار ابرشبکه‌اي است كه از بيسموت، تلوريوم، آنتيموان و سلنيوم ساخته شده‌است. اين نانوساختار گرما را از طرف پشتي تراشه به يک پخش‌کننده‌ي مرسوم گرما در طرف جلويي تراشه پمپ مي‌کند. اين پخش‌کننده نيز براي انتقال گرما و سرد کردن تراشه از فرايند هم‌رفت استفاده مي‌کند.
اين محققان در آزمايش‌هاي خود نقطه‌ي گرمي را روي تراشه (با يک شار حرارتي حدود 1300 وات در سانتي‌متر مربع که بسيار بالاتر از چيزي است كه معمولاً در يک ريزپردازشگر يافت مي‌شود) ايجاد کردند. حتي قبل از توان ‌دادن به اين نانوساختار ابرشبکه‌اي ترموالکتريکي، اين سردکننده مي‌تواند دماي اين نقطه‌ي گرم را 6[SUP]oC[/SUP] کاهش دهد. بعد از توان‌ دادن به اين سردکننده‌ي ترموالکتريکي دماي اين نقطه‌ي گرم حدود 15[SUP]oC[/SUP] کاهش مي‌يابد.
اين محققان توضيح مي‌دهند که اين روش ترموالکتريکي مي‌تواند در سرد کردن تراشه‌هاي موجود در رايانه‌هاي نسل آينده راه‌حل‌هايي را ارائه نمايد. در اين رايانه‌ها سرد کردن نقاط گرم روي پردازشگر براي بهبود عملکرد بسيار ضروري خواهد بود. عملكرد ترانزيستورها موقعي که سردترند، سريع‌تر خواهد بود، همچنين به‌دليل اينکه تغييرات زياد دما سبب تنش‌هاي مکانيکي مي‌شود، در دراز مدت اين تغييرات مي‌تواند باعث آسيب‌ ديدن آنها شود.
راهبردهاي ترموالکتريکي ممکن است به سرد کردن تراشه‌هاي موجود در افزاره‌هاي قابل ‌حمل از قبيل تلفن‌هاي همراه هوشمند چند عملکردي (که داده‌ها را بايد خيلي سريع پردازش کنند) نيز کمک کند.
اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Nanotechnology Nature منتشر کرده‌اند.
   

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]يک روش زيست‌سازگار براي توليد نانوذرات طلا  

نانوذرات طلا همه جا هستند. آنها در معالجه سرطان، حسگرهاي اتومبيل، گوشي‌هاي تلفن، دستگاه‌هاي پايش قند خون و توليد گاز هيدروژن به‌کار مي‌روند.اما تا همين اواخر، دانشمندان نمي‌توانستند اين نانوذرات را بدون توليد موادشيميايي که روي محيط زيست اثرات منفي دارند، توليد نمايند. روش جديدي که توسط گروه پژوهشي دانشگاه ميسوري توسعه يافته، نه‌تنها تمامي اثرات زيست‌محيطي منفي را از بين مي‌برد، بلکه حتي منجر به شناسايي دانشمند برتر ملي و بين‌المللي نيز گرديده است.

کاتش‌کاتي، استاد راديولوژي دانشکده پزشکي و کالج هنرها و علم دانشگاه ميسوري، دانشمند ارشد پژوهشي در رآکتور پژوهشي دانشگاه ميسوري، و رئيس پايگاه نانوفناوري سرطان دانشگاه ميسوري مي‌گويد: من همواره معتقد بوده‌ام که طبيعت باهوش‌تر و قوي‌تر از انسان است. وي مي‌افزايد: در عين حالي که اين روش جديد توليد نانوذرات، به ايجاد ترکيباتي بسيار پيچيده کمک خواهد نمود، اما به شدت ساده است. درس‌هاي بسياري را بايد از توليد انرژي و واکنش‌هاي شيميايي و فتوشيميايي گياهان ياد بگيريم.

کاتي که اخيراً توسط مجله rt Image به عنوان يکي از 25 فرد بانفوذ در راديولوژي معرفي شده است، به‌همراه تيمش شرکت گريننانو را تأسيس کرده است. اين شرکت مراحل اوليه توليد نانوذرات طلاي زيست‌سازگار خود را طي مي‌کند. اين شرکت بر روي توسعۀ تجاري کردن و تأمين جهاني نانوذرات طلا براي کاربردهاي پزشکي و فناوري تمرکز خواهد کرد.

تيم تحقيقاتي دانشگاه ميسوري متوجه شده‌است که با غوطه‌ور کردن تکه‌هاي طلا در آب و سپس افزودن سويا به آن، نانوذرات طلا توليد مي‌شود. آب مواد فتوشيميايي که در احياي طلا به نانوذرات مؤثر است، را از سويا بيرون مي‌کشد. دومين ماده فتو‌شيميايي نيز که توسط آب از سويا استخراج مي‌شود، با نانوذرات برهم‌کنش داشته و موجب پايداري آنها شده و از به‌هم‌پيوستن ذرات نزديک به يکديگر جلوگيري مي‌کند. اين فرآيند که صددرصد سبز و زيست‌سازگار است، نانوذراتي با اندازه يکنواخت توليد مي‌کند و هيچ‌گونه پسماند سمي توليد نمي‌نمايد.

نتايج اين تحقيقات در مجله‌ي Small منتشر شده‌است.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]تلاش استراليا براي توسعه کاربردهاي فناوري‌نانو در زمينه فناوري‌هاي‌پاک  

استراليا به دنبال تبديل شدن به کانون توسعه فناوري‌هاي پايدار و پاک در دنيا است. در اين راستا دولت‌مردان اين کشور برنامه جديد آينده پاک (CleanFutu RES را آغاز کرده‌اند. اين برنامه حاصل سرمايه‌گذاري مشترک انجمن کسب‌ و کارهاي فناوري‌نانو در استراليا (NVA)، شرکت CleanTech و موسسه Bridge8 است. هدف اصلي CleanFutures، تجاري‌سازي موفق کاربردهاي مختلف فناوري‌نانويي است که آينده پاک را ممکن مي‌سازند.

ترکيب توانمندي‌ها و ارتباطات استراليا با ساير کشورها، بستر مناسبي را فراهم کرده است تا اين کشور به طور موفقيت‌آميزي فناوري‌هايي را که آينده پاک را تضمين مي‌کنند، تامين مالي و تجاري کند.

با ترکيب مهارت‌هاي مالکيت معنوي، انتقال فناوري و مديريت پروژه انجمن کسب و کارهاي فناوري‌نانوي استراليا (NVA)، با دانش بازار سرمايه‌گذاري و فناوري‌هاي پاک شرکت CleanTech، و شبکه‌هاي دولتي و توانايي بازاريابي Bridge8، برنامه آينده پاک اين کشور، الگوي تجاري‌سازي فناوري‌هاي توانمندساز خواهد شد.

به گفته دکتر کريستين آفورد، مدير آينده‌نگاري و علوم ارتباطات موسسه Bridge8 ، فناوري‌هايي در آينده موفق خواهند بود که باعث توسعه پايدار جوامع بشري گردند. اين فناوري‌هاي نوظهور با ترکيب رشته‌هاي مختلف توسعه مي‌يابند.

برنامه CleanFutures برنامه‌ريزي خود را براي سه فناوري زير آغاز کرده است:

• کامپوزيت‌هاي نانولوله کربني براي پره‌هاي توربين‌هاي بادي؛

• Aquasens ، حسگرهاي فوق‌العاده حساس و سريع براي شناسايي نيترات‌ها و فسفات‌هاي آب و سولفات‌ها در هوا و محصولات غذايي؛ و

• Oxipure ، يک فناوري پتنت‌شده براي از بين بردن اثربخش آلاينده‌هاي آرسنيک، فسفات و سيليکات آب‌هاي محيط زيست.

از طريق همگرايي فناوري‌نانو و فناوري‌هاي پاک، کاربردهاي بسيار زيادي در آينده توسعه خواهند يافت. فناوري‌نانو، مکانيزم‌هاي توانمندساز زيادي را فراهم مي‌کند که به شرکت‌هاي فناوري‌هاي پاک اجازه مي‌دهند تا از مزاياي همزمان ‌محيط زيست و بازگشت‌هاي سرمايه بالا منتفع شوند.

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

[yasermym]

 [HIGHLIGHT=#c6d9f0]جايگزيني اکسيد قلع-اينديم (ITO) با فيلم‌هاي نانولوله‌اي کربني شفاف  

يک پژوهش‌ جديد توسط محققان در دانشگاه رايس و يونيديوم به يک کاربرد کاملاً واقعي براي نانولوله‌هاي کربني در زمينه صفحات نمايشگر لمسي منجر شده‌است. خوشبختانه، صفحات نمايشگر لمسي، يکي از سريع‌ترين رشدها را در بازار صفحات نمايشگر دارد.



 [External Link Removed for Guests] 
  نانوله‌کربني انعطاف‌پذير روي پلاستيک.  
 
نانولوله‌هاي کربني (CNT)، استوانه‌هاي کوچک توخالي از جنس کربن هستند که خواص الکتريکي و نوري عالي دارند. صفحات بسيار نازک CNT با ضخامت10 تا 20 نانومتر در مقابل نور مرئي شفاف بوده و در مقابل جريان الکتريسيته نيز به اندازه‌اي خاصيت هدايت و رسانايي دارند که در بسياري از کاربردها که نيازمند چنين خواصي هستند، قابل استفاده مي‌باشند. از جمله اين کاربردها مي‌توان به صفحات نازک سلول‌هاي خورشيدي،LED‌هاي آلي و صفحات نمايشگر لمسي اشاره نمود.

در حال حاضر مواد سراميکي با نام اکسيد قلع- اينديم (ITO) براي اين منظورها مورد استفاده واقع مي‌شوند. اين مواد را در حالت خلأ مي‌نشانند و بسيار نيز شکننده هستند. از طرف ديگر، نانولوله‌هاي کربني از محلول رسوب کرده و بسيار محکم و انعطاف‌پذير هستند. اين لايه‌ها مي‌توانند پنجاه برابر سريع‌تر از لايه‌هاي ITO پوشش داده‌شوند و در هنگام خم‌شدن، ضربه‌ديدن، تحت تنش قرارگرفتن و کوبيده‌شدن با چکش، تقريباً غيرشکننده مي‌باشند. اين در حالي است که لايه‌هاي ITO شکننده بوده و در اثر تنش به راحتي ترک مي‌خورند.

پژوهشگران پيش‌بيني کرده‌اند که اولين کاربردهاي اين لايه‌هاي شفاف CNT در الکترودهاي مصرفي در نمايشگرهاي لمسي خواهد بود. اين بدان علت است که اين مواد هم‌اکنون تمام نيازهاي فني را برآورده نموده و از طرف ديگر ITO پس از چند بار استفاده به حالت نزديک به شکست درآمده و در نتيجه کيفيت نمايشگر لمسي پايين مي‌آيد.

بازار نمايشگرهاي لمسي نسبت به ساير دستگاه‌ها، به سرعت در حال گسترش است. در پايان سال، جايگزيني لايه‌هاي نازک CNT به جاي ITO نمايشگرهاي لمسي آغاز خواهد شد و هر چه فناوري پيشرفت بيشتري پيدا مي‌کند. سهم بيشتري از بازار را از ITO گرفته و به خود اختصاص خواهد داد. اين، موفقيت بزرگي خواهد بود و ممکن است عصر جديدي از کاربرد نانولوله‌ها را در بازارهاي مختلف به دنبال داشته باشد.

نتايج اين تحقيق در مجله ACS Nano منتشر شده است.  


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