نانو تکنولوژي

[yasermym]

 ساخت شيشه انعطاف‌پذير و رساناي رنگي با استفاده از نانولوله‌هاي کربني  
به تازگي محققاني از دانشگاه نورسوسترن (Northwestern University) با استفاده از نانولوله‌هاي فلزي، لايه‌هاي نازک نيمه‌شفافي ساخته‌اند که انعطاف‌پذير و بسيار رسانا بوده و در چند رنگ قابل تهيه‌اند. اين مواد ظاهري شبيه به شيشه رنگي (stained) دارند و مي توان به کمک آنها، نسل جديدي از محصولات پيشرفته مانند صفحات نمايش تخت و پيل‌هاي خورشيدي را توليد کرد.

اخيراً از ميان کاربرد‌هاي گسترده نانولوله‌هاي کربني، لايه‌هاي رساناي شفافِ نانولوله‌اي، بيشترين نگاه‌ها را به خود معطوف کرده‌اند. اين مواد در صفحات نمايش تخت، صفحات نمايش تماسي، نورافکني حالت‌جامد و پيل‌هاي خورشيدي کاربرد دارند. از سوي ديگر، نياز به ساخت ابزار‌هاي داراي مصرف انرژي کمتر و استفاده از انرژي‌هاي جايگزين، تقاضاي جهاني براي لايه‌هاي رساناي شفاف را شدت بخشيده است.

هم‌اکنون براي کاربرد‌هاي رساناي شفاف غالباً از اکسيدِ ايندوم قلع استفاده مي‌شود، اما به دليل کميابي ايندويم، با افزايش تقاضا در ۵ سال اخير هزينه‌هاي مربوط به اين کاربرد‌ها افزايش يافته است. از سوي ديگر، اينديوم براي کاربرد‌هايي چون LEDها و ابزار‌هاي فتوولتاييک مناسب نيست.

گروه ذکر شده براي يافتن يک رساناي شفافِ جايگزين، گام مهمي برداشته‌اند. آنها با به کارگيري يک روش جديد که سانتريفوژِ سريعِ شيبِ غلظت (density gradient ultracentrifugation) ناميده مي‌شود، نانولوله‌هاي کربني‌اي با خصوصيات نوري و الکتريکي يکنواخت، توليد کرده‌اند. لايه‌هاي نازکي که با استفاده از اين نانولوله‌هاي بسيار خالص ساخته مي شوند، نسبت به مواد نانولوله کربني موجود، ۱۰ برابر رسانا‌تر هستند.

علاوه بر اين، در روش جديد، نانولوله‌هاي کربني بر اساس خصوصيات نوري خود مرتب مي‌شوند و اين مسئله، امکان ساخت لايه‌هاي رساناي نيمه‌شفاف را در رنگ‌هاي دلخواه، فراهم مي‌آورد. به همين دليل مواد مذکور شبيه شيشه‌هاي رنگدار هستند. البته بر خلاف اين شيشه‌ها، لايه‌هاي نازک نانولوله‌اي بسيار رسانا بوده و به دليل انعطاف‌پذيري بالا، بر خلاف اينديوم، براي کاربرد‌هاي فتوولتاييک مناسب هستند.

مارک هرسام، سرپرست گروه مذکور که پروفسور علم و مهندسي مواد در دانشگاه نورسوسترن است، در اين باره مي‌گويد: «در دنياي مدرن، رسانا‌هاي شفاف کاربرد‌هاي بسيار زيادي دارند. لايه‌هاي نازک نانولوله‌ي کربني خالص، علاوه بر اينکه قابليت تسخير کاربرد‌هاي فعلي را دارند، مي‌توانند توسعه فناوري‌هاي جديد مانند LEDهاي آلي و ابزار‌هاي فتوولتاييک آلي را تسريع کنند».

نتايج اين بررسي در نشريه Nano Letters به چاپ رسيده است.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

  جديد دانشمندان چيني در زمينه انبرک‌هاي  

اخيراً پروفسور لي يينمي از دانشگاه علم و فناوري چين (USTC) توانسته است ذراتِ ۱۰۰ نانومتري پولي‌استايرن را با استفاده از انبرک‌هاي نوري (OT) جذب کند. در روش وي، مي‌توان همزمان با فرآيند گيراندازي، ذرات مذکور را با ميکروسکوپ مشاهده کرد.


مشاهده و گیرانداختن ذرات 100 نانومتری پلی استایرن با استفاده از انبرک نوری (optical tweezers)
OT يکي از مهم‌ترين اکتشافات در زمينه فناوري ليزر در اواخر قرن بيستم بوده است. در اين ابزار به کمک اثرات نوري، نانوذرات تحت اندرکنش قرار مي‌گيرند OT مي‌تواند ذرات شفافي که کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر هستند را نيز جذب کند، اما مشاهده اين ذرات در زير ميکوسکوپ دشوار است و به دقت بسيار زيادي نياز دارد. از اين رو، هم‌اکنون يکي از موضوعات در دست تحقيق، مشاهده اين نانوذرات در حين فرآيند جذب و گيراندازي مي‌باشد.

پروفسور لي توانسته است روشي ابداع کند که در آن، گيراندازي به وسيله OT و تصوير‌برداري به کمک ميکروسکوپ، به شکل مناسبي با يکديگر همراه مي‌شوند. در اين روش، حرکت براوني يک ذره منفرد در فاز مايع کنترل مي‌شود و به اين ترتيب، مي‌توان خصوصيات پراکندگي نوري يک ذره منفرد را مطالعه و بررسي نمود.

اين کشف تحت حمايت مالي بنياد ملي علوم طبيعي چين (NSFC) و برنامه حمايتي نوآوري دانشِ CAS، قرار گرفته است.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

  خواص جديد براي صفحات نانولوله‌ 

گروهي از محققان در دانشگاه تگزاس در دالاس، با همکاري محققان برزيلي کشف کرده‌اند که اگر صفحات نانولوله‌هاي کربني کشيده شوند يا به‌طور يکنواخت تحت فشار قرار گيرند، مي‌توانند خواص مکانيکي عجيب و غريبي را توليد کنند. اين خواص غير منتظره هستند؛ اما خيلي مفيدند و مي‌توانند در کاربردهايي از قبيل ساخت کامپوزيت‌ها، ماهيچه‌هاي مصنوعي و حسگرها استفاده شوند.
اکثر مواد، مشابه رفتار يک نوار لاستيکي ـ هنگامي که کشيده مي‌شود ـ اگر در يک جهت کشيده ‌شوند، در جهات ديگر نازک‌تر مي‌شوند. اين در حالي است دسته‌اي از صفحات نانولولة کربني ـ که داراي طراحي ويژه‌اي هستند و به کاغذ باکي معروفند ـ موقعي که کشيده مي‌شوند، پهنايشان مي‌تواند افزايش يابد و موقعي که به‌طور يکنواخت تحت فشار قرار مي‌گيرند، نيز طول و پهناي آنها هر دو مي‌توانند افزايش يابند.


ميکروگراف‌هاي الکتروني پيمايشگر (A) صفحة معمولي ساخته شده از الياف خمير کاغذ چوبي، (B) صفحة نانولولة کربني تک جداره، (D) صفحة نانولولة کربني چند جداره، (C) ميکروگراف نيروي اتمي از صفحة نانولولة کربني چندديواره.


تصویر بزرگ شده قسمت C

مواد معمولي با کشيده شدن، به‌طور جانبي منقبض مي‌شوند، اين پديده را مي‌توان با نسبت Poisson به‌صورت کمّي بررسي كرد. نسبت Poisson، برابر با نسبت درصد انقباض جانبي به درصد کشش اعمال‌شده است. مردم بيش از دو هزار سال است که در شکل چوب‌پنبة سر بطري‌ها از نسبت Poisson بدون درک مفهوم، استفاده مي‌کنند. چوب‌پنبه‌هاي داراي نسبت Poisson، مثبت اما نزديک به صفر هستند؛ بنابراين قرار دادن آنها در دهانة بطري مشکل و درآوردن آنها آسان است.
دکتر ري باوگمن در دانشگاه تگزاس و همکارانش، صفحات نانولوله‌اي خود را با استفاده از روشي قديمي براي ساخت کاغذ نوشتاري معمولي، و از طريق خشک کردن يک دوغاب اليافي توليد کردند(شکل 1). اين دوغاب حاوي مخلوطي از نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره(SWNTs) و نانولوله‌هاي کربني چند‌جداره(MWNTs) بود. اين محققان پي بردند که با افزايش مقدار نانولوله‌هاي چند‌جداره به اين کاغذ، انتقال تيزي از نسبت Poisson مثبت حدود 06/0، به مقدار منفي خيلي بزرگ‌تر حدود 2/0-، ايجاد مي‌شود.
اين انتقال را مي‌توان با ارتباط دادن مدهاي تغيير شکل صفحات نانولوله‌اي به مدهاي تغيير شکل يک قفسة جمع‌شوي مخصوص نوشيدني‌ها، شرح داد. اگر دو لاية نانولوله‌اي مجاور، مشابه پايه‌ها در يک قفسه تراکم‌پذير مخصوص نوشيدني‌ها، با هم جفت شوند، نسبت Poisson مثبت است و قفسه هنگامي که کشيده شود باريک‌تر مي‌شود. در مقابل اگر قفسه قفل شود؛ به‌طوري که به هيچ وجه نتواند جمع شود، اما پايه‌ها کشسان باقي بماند؛ افزايش در طول پايه، يک نسبت Poisson منفي را توليد مي‌کند.


مدلي براي صفحات نانولوله‌اي که در آن، پر پيچ و خم بودن نانولوله‌هاي با زنجيرهاي زيگزاگي نشان داده شده است.

باوگمن گفت: «تغيير وضعيت ناگهاني علامت نسبت Poisson خيلي حيرت‌آور است و ساختار اين صفحات نانولوله‌اي به قدري پيچيده است که ما ابتدا باور داشتيم تفسير کمّي اين پديده به‌صورت نظري غير ممکن است. آشنايي با همکاران برزيلي‌مان ـ از طريق اينترنت ـ اين توانايي را به ما داد که براي تکميل تجزيه و تحليل، نکات برجستة ضروري را از يک ساختار ـ که خيلي پيچيده بود ـ استخراج کنيم و در نهايت مدل شبيه- قفسه– نوشيدني را به‌طور موفقيت‌آميزي مطرح کنيم.
باوگمن و همکارانش متوجه ‌شدند که صفحات نانولوله‌اي حاوي نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره و هم چند‌جداره، نسبت به صفحات ساخته‌شده ‌از نانولوله‌هاي تک‌جداره يا نانولوله‌هاي چند‌جداره به تنهايي، نسبت استحکامشان به وزن 6/1 برابر ، نسبت مدولشان به وزن 4/1 برابر و زبري 4/2 برابر بالاتر است. طبق گفته باوگمن مفهوم اين کشف که خواص مي‌توانند با مخلوط کردن انواع نانولوله تقويت شوند، احتمالاً مي‌تواند از صفحات نانولوله‌اي به ديگر آرايه‌هاي نانولوله‌اي؛ مانند الياف نانولوله‌اي درهم‌ تنيده ـ که در سال 2005 به‌وسيلة باوگمن و همکارانش کشف ‌شدند ـ تعميم داده شود.
به همين ترتيب، توانايي در تنظيم نسبت Poisson، مي‌تواند براي طراحي کامپوزيت‌هاي مشتق‌شدة صفحه‌اي، ماهيچه‌هاي مصنوعي، حسگرهاي کششي و فشاري و حسگرهاي شيميايي، مورد استفاده قرار گيرد. همچنين يک صفحة نانولوله‌اي ضخيم مي‌تواند متناسب با علامت نسبت Poisson، براي پوشاندن يک سطح زيني‌شکل، محدب يا مقعر، ساخته شود.
با انتخاب نسبت نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره و نانولوله‌هاي چند‌جداره، نسبت Poisson مي‌تواند تا صفر تنظيم شود که اين براي طراحي لرزانک‌هايي مفيد است كه براي حس کردن در مدت خم‌‌ شدن در جهت پهنا تخريب نمي‌شوند. حسگرهاي کششي مي‌توانند حساسيتي داشته باشند که متناسب با تغيير حجم ايجادشده با کشش است، و اين تغيير حجم را مي‌توان با کشف اين گروه تحقيقاتي در زمينة قابليت تنظيم نسبت Poisson، افزايش داد.
اين محققان نتايج خود را در مجلة Science منتشر کرده‌اند.

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

[yasermym]

‌  سازي مستقيم افزاره‌هاي نانوسيمي روي  

محققان دانشگاه هاروارد با همکاري محققان آلماني در دانشگاه جنا، گوتينگن و برمِن، روش جديدي براي ساخت مدارهاي مجتمع الکترونيکي و فوتونيکي نانوسيمي توسعه داده‌اند. اين مدارهاي مجتمع ممکن است روزي براي توليد انبوه تجاري مناسب باشند.
اگرچه نانوسيم‌هاي نيمه‌رسانا مي‌توانند به‌آساني با استفاده از روش‌هاي شيميايي ارزان در مقادير زياد توليد شوند؛ اما وجود راهبردهاي کنترل‌شده و قابل اطمينان براي آرايش آنها داخل مدارهاي عملکردي، يک چالش اساسي به شمار مي‌رود. اين گروه تحقيقاتي با ترکيب و يکپارچه ‌کردن فناوري‌هاي اسپين– روي شيشه(استفاده‌شده ‌در ساخت مدارهاي مجتمع سيليکوني) و فوتوليتوگرافي(انتقال دادن الگوي يک مدار روي يک بستر با نور)، روش ساختِ کم‌هزينه، تکرارپذير و داراي قابليت توليد انبوهي را براي مجتمع‌سازي مستقيم افزاره‌هاي نانوسيمي روي بستر سيليکوني، توسعه داده‌اند.


ساختار اين افزاره‌هاي نانوسيمي مبتني بر يک هندسة ساندويچي است که در آن يک نانوسيم (اکسيد روي نوع n) بين بستر سيليکوني و يک تماس فلزي رويي قرار مي‌گيرد، استفاده از اسپين– روي شيشه به عنوان يک لايه فاصله‌انداز عايق براي جلوگيري از اتصال کوتاه تماس فلزي با بستر (همان طور که در (a) و (b) نشان داده شده‌است). يک ويفر ساخته با روش اين گروه در (c) نشان داده شده‌است و يک افزاره نمونه در (d) نشان داده شده‌است. هنگامي که يک ولتاژ به اين افزاره اعمال مي‌شود، آن نور ماورابنفش انتشار مي‌دهد (همان طور که در تصوير (e) به دست آمده با يک دوربين

کاپاسو، يکي از اين محققان، گفت:»به‌دليل اينکه روش ساخت ما مستقل از آرايش هندسي اين نانوسيم‌ها روي بستر سيليکوني است، همينك به فکر ترکيب‌ کردن اين فرايند با يکي از چندين روشي هستيم که قبلاً براي مکان‌يابي و هم‌راستاسازي کنترل‌شدة نانوسيم‌ها روي مساحت‌هاي بزرگ توسعه داده شده‌اند. ما باور داريم که ترکيب اين فرايندها به‌زودي امکان کنترل دقيق و لازم براي مجتمع‌سازي مدارهاي فوتونيکي نانوسيمي در يک مجموعة ساخت استاندارد را فراهم خواهد کرد.
ساختار افزاره‌هاي نانوسيمي اين گروه مبتني بر يک هندسة ساندويچي است که در آن يک نانوسيم بين بستر بسيار رسانا ـ که به‌عنوان يک تماس پاييني معمولي عمل مي‌کند ـ و يک تماس فلزي رويي قرار مي‌گيرد و اسپين– روي شيشه به‌عنوان لايه‌اي فاصله‌انداز عايق براي جلوگيري از اتصال کوتاه اين تماس فلزي با بستر، استفاده مي‌شود، همچنين يک جريان مي‌تواند به‌طور يکنواخت در امتداد طول اين نانوسيم‌ها تزريق شود. اين افزاره‌ها با اعمال ولتاژ مي‌توانند به‌عنوان ديودهاي انتشار‌دهنده نور عمل كند و رنگ نور آنها به‌وسيلة نوع نانوسيم نيمه‌رساناي استفاده‌شده، تعيين مي‌شود.
اين گروه تحقيقاتي براي نشان دادن قابليت مقياس‌پذيري بالقوة اين روش، با استفاده از نانوسيم‌هاي اکسيد روي نوع(n-Zno) n روي يک ويفر سيليکوني نوع(p-Si) p، صدها ديود انتشاردهندة نور ماوراي بنفش نانومقياس ساخت. نکتة مهم‌تر اين است که به‌دليل اينکه اين نانوسيم مي‌تواند از موادي ساخته شود که معمولاً در فوتونيک و الکترونيک استفاده مي‌شوند. آنها براي مجتمع‌سازي انتشار‌دهنده‌هاي کارآمد نور(از ماوراي بنفش تا مادون قرمز) با فناوري سيليکون، بسيار نويدبخش هستند. اين محققان همينك به دنبال بهبود بهتر روش جديد خود براي حرکت به‌سمت مجتمع‌سازي مستقيم افزاره‌هاي نانوسيمي روي تمام ويفرها هستند.
رونينگ، يکي ديگر از اين محققان، گفت:«چنين پيشرفتي مي‌تواند منجر به توسعة طبقة کاملاً جديدي از مدارهاي مجتمع شود؛ مدارهاي مجتمعي از قبيل آرايه‌هاي بزرگي از ليزرهاي نانومقياس بسيار کوچک که مي‌توانند به‌عنوان اتصالات داخلي نوري بسيار چگال طراحي شوند يا براي حس‌کننده‌هاي شيميايي روي– تراشه‌استفاده شوند.
اين محققان اختراع خود را در آمريکا ثبت و نتايج کار خود را در مجلة Nano Letters منتشر کرده‌اند.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

  منشأ نور ساطع شده از نانوبلورهاي  

از زماني که خاصيت نشر نور سيليکون حفره‌اي در سال 1990 کشف شد، دانشمندان درباره منشأ اين لومينسانس نوري از نانوساختارهاي سيليکوني بحث کرده‌اند. حال مانوس هين از دانشگاه لانکستر انگليس همراه با همکارانش از سراسر اروپا نتيجه گرفته‌اند که بيشتر نور نشر شده از نانوساختارهاي سيليکوني از نواقص موجود در ساختار نانوبلوري آن نشأت مي‌گيرد؛ اين نتيجه با مطالعات قبلي که اين نشر نور را به اثرات محدودکنندگي کوانتومي نسبت مي‌دادند، در تضاد است.

بنابرگفته هين، درک مکانيسم بنيادي نشر نور براي دانشمنداني که تلاش مي‌کنند ابزارهاي نورافشان موثرتري از سيليکون بسازند، ضروري است. شکاف باندي غيرمستقيم سيليکون توده‌اي نشان مي‌دهد که اين ماده نبايد نوري از خود ساطع کند، اما در نانوساختارهاي سيليکوني مختلفي لومينسانس نوري موثري ديده شده است.

هين در مصاحبه با optics.org بيان داشت: «لومينسانس مشاهده شده حتي در نانوبلورهاي سيليکوني در مقايسه با نانوساختارهاي ساخته شده از مثلاً نيمه‌هادي‌هاي مرکب زياد قوي نيست. اگر مي‌خواهيم بهره نشر نور را افزايش دهيم بايد بدانيم که اين نور از کجا ساطع مي‌شود».

اما در شرايط عادي نور منتشر شده از نواقص بلوري بسيار شبيه به نور ساطع شده ناشي از اثرات محدودکنندگي کوانتومي است و اين امر تشخيص بين آنها را مشکل مي‌سازد. راه حلي که توسط هين و همکارانش براي حل اين مشکل مورد استفاده قرار گرفت، اندازه‌گيري لومينسانس نوري در يک ميدان مغناطيسي قوي بود.

هين توضيح مي‌دهد: «هر ميدان مغناطيسي يک مقياس طولي بنيادي دارد که طول مغناطيسي ناميده مي‌شود و متناسب با ريشه دوم ميدان اعمال شده کاهش مي‌يابد. زماني که يک ميدان مغناطيسي اعمال مي‌شود، اين ميدان تابع موجي را که مسئول لومينسانس است، فشرده کرده و انرژي را افزايش مي‌دهد؛ ميزان اين فشردگي به اندازه نسبي تابع موجي و طول مغناطيسي بستگي دارد».

نوري که از يک منطقه بسيار کوچک همانند يک نقص بلوري منتشر مي‌شود، تحت تأثير ميدان خارجي قرار نمي‌گيرد، در حالي که لومينسانس نوري ناشي از حالت محدوديت کوانتومي (که اندازه‌اي مشابه يک نانوبلور دارد) به انرژي کمي بالاتر منتقل مي‌شود. با اين حال چون اندازه نانوبلورها بسيار کوچک است، يک ميدان مغناطيسي بسيار قوي لازم است تا بتوان اين تغييرات جزئي را در طيف لومينسانس نوري مشاهده کرد.

هين و همکارانش از يک ميدان مغناطيسي پالسي تا شدت 50 تسلا استفاده کردند. وي مي‌گويد: «حتي در ميدان مغناطيسي به شدت 50 تسلا انتظار مي‌رود ميزان جابه‌جايي لومينسانس محدوديت کوانتومي حدود 5/0 درصد عرض کل لومينسانس در نصف حداکثر شدت آن باشد». نشر نوري نسبتاً ضعيف از نانوبلورها باعث شد تا اين محققان از يک شناساگر بسيار حساس CCD استفاده نمايند؛ همچنين براي افزايش دقت بايد نشر پس‌زمينه ناشي از الياف نوري مورد استفاده در اين آزمايش حذف شوند.

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

[yasermym]

 اميدي ديگر به توليد رايانه‌هاي کوانتومي 

يک مشاهده غيرمعمول در دانشگاه فلوريداي مرکزي (UCF) توسط پروفسور انريک دلبارکو مي‌تواند به توليد نسل جديد «رايانه‌هاي کوانتومي» منجر شود که باعث خواهند شد رايانه‌ها و فناوري‌هاي مربوط به رمزنگاري کارت‌هاي اعتباري امروزي به تاريخ بپيوندند.

اين مشاهدات به صورت آنلاين در مجله Nature Physics منتشر شده است.

مشتريان، شرکت‌هاي کارت اعتباري، و شرکت‌هاي با فناوري بالا بر رمزنگاري براي حفاظت از انتقال اطلاعات حساس متکي هستند. اساس سيستم‌هايرمزنگاري فعلي اين است که رايانه‌ها چندين هزار سال زمان نياز دارند تا ضرايب اعداد بزرگ را تعين کنند و اين کار بسيار مشکل است.

با اين حال اگر مشاهدات دلبارکو به صورت کامل درک شده و مورد استفاده قرار بگيرند، شايد محققان مبنايي براي توليد رايانه‌هاي کوانتومي داشته باشند. اين رايانه‌ها مي‌توانند به آساني رمزهاي پيچيده را در چند ساعت بشکنند.

دلبارکو مي‌گويد مشاهدات وي مي‌تواند درک تونل‌زني کوانتومي سيستم‌هاي مغنازيسي نانومقياس را بهبود بخشيده و نحوه فهميدن محاسبات را متحول سازد.

وي مي‌گويد: «اين بسيار هيجان‌انگيز است. زماني که براي اولين بار آن را ديديم، به همديگر نگاه کرده و گفتيم: نمي‌تواند درست باشد. ما دوباره و دوباره اين کار را انجام داديم و هر بار نتايج يکسان بود».

مطابق مکانيک کونتوم، اشياي مغناطيسي کوچک که نانومغناطيس ناميده مي‌شوند، مي‌توانند در دو حالت مجزا قرار داشته باشند (يعني قطب N به سمت بالا يا پايين). آنها مي‌توانند با استفاده از پديده‌اي به نام تونل‌زني کوانتومي، بين اين دو وضعيت تغيير حالت دهند.

زماني که نانومغناطيس‌ها قطب خود را تغيير مي‌دهند، تغيير ناگهاني در مغناطيس آنها را مي‌توان توسط روش مغناطيس‌سنجي دماي پايين که در آزمايشگاه دلبارکو استفاده مي‌شود، مشاهده کرد. به اين دليل اين تغيير را تونل‌زني کوانتومي مي‌گويند که شبيه تونل‌زني دود دودکش از يک سمت به سمت ديگر است.

دلبارکو مقاله‌اي منتشر کرده است که نشان مي‌دهد دو نيمه نسبتاً مستقل يک مولکول مغناطيسي جديد مي‌توانند تحت شرايط خاصي باهم تونل زده يا تغيير قطبيت دهند. در اين فرايند دو نيمه تونل‌زني کوانتومي همديگر را خنثي مي‌کنند.

دلبارکو مي‌گويد: «اين پديده شبيه تداخل دو تابش نور باهمديگر است. زماني که اين دو باهم تداخل کنند، شما تاريکي را انتظار داريد».

کنترل تغييرات تونل‌زني کوانتومي مي‌تواند به ايجاد حالت‌هاي منطقي کوانتومي که براي توليد رايانه‌هاي کوانتومي ضروري است، کمک کند. به نظر مي‌رسد ميان پيشنهادات مختلف موجود براي دستيابي به يک رايانه کوانتومي واقعي، اسپين (ممان مغناطيسي) ابزارهاي حالت جامد نويدبخش‌ترين است.

دلبارکو مي‌گويد: «و اين وضعيت مغناطيس‌هاي ملکولي ماست. البته اين قضيه هنوز با کاربردهاي روزمره فاصله زيادي دارد، اما يک گام مهم در اين مسير مي‌باشد. ما هنوز بايد تحقيقات زيادي انجام دهيم».

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

  حافظه جيبي با قابليت ذخيره فوق‌العاده  

جمعي از محققان شرکت ‌اي بي‌ام موفق ‌شدند نوعي حافظه رايانه‌اي جديد بسازند که ضمن داشتن مزاياي روش‌هاي کنوني ذخيره داده (قابليت ذخيره حافظه‌هاي فلش و ظرفيت بالاي ديسکهاي سخت) معايبي از قبيل کندي نوشتن داده، آسيب ديدن در اثر استفاده زياد، قيمت بالا، وجود قطعات متحرک ومحدوديت حجم ذخيره‌سازي داده را هم نداشته باشد. لذا ابزارهاي الکترونيک حالت جامدي که با اين فناوري ساخته شوند، ضمن داشتن همان فضاي حافظه‌هاي کنوني، قابليت بيشتري براي ذخيره داده داشته و از زمان راه‌اندازي بسيار سريع، استحکام بي‌سابقه وقيمت بسيار ارزاني برخوردار خواهند بود. به‌عنوان مثال دستگاههاي پخش صدا (mp3) ساخته‌شده ‌با اين حافظه‌ها قابليت ذخيره پانصد هزار آهنگ يا حدود 3500 فيلم را دارند که بسيار بيشتر از مقاديرموجود بوده و مصرف برق بسيار بسيار کمتري داشته، حرارت کمي توليد مي‌کنند و هرگز در اثر استفاده‌هاي زياد ومکرر خراب نشده و آسيب نمي‌بينند.
اين فناوري که در واقع ترکيبي از فيزيک و مهندسي مواد و اسپينترونيک است، به‌دليل جابه‌جايي‌هاي بسيار سريعي که در مسير سيم‌هاي انتقال جريان صورت مي‌گيرد، فناوري دو امدادي (racetrack) نام گرفته‌است و در آن بجاي ذخيره داده‌ها به‌صورت بار الکتريکي، از اسپين الکترونها و انتقال اندازه حرکت آنها کمک گرفته مي‌شود. با اين کار مي‌توان اطلاعات را در آهنرباهاي کوچکي که به‌طور عمودي يا افقي روي سطح يک ويفر سيليکوني و با فاصله‌هاي قابل تنظيم دنبال هم قرار مي‌گيرند، ذخيره نمود و به اين ترتيب زمان بازنويسي اطلاعات را به چند ده نانو ثانيه کاهش داد.
اين محققان اميدوارند در نهايت بتوان با اين فناوري حافظه‌هايي سه‌بعدي و ابزارهايي منطقي ساخت که سابق بر اين حتي تصور آن نيز محال به نظر مي‌رسيد. اين فناوري در آينده مي‌تواند به تحول شيوه ذخيره‌سازي اطلاعات و بلکه شيوه پردازش آن منجر شود.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

  از زيست مغناطيس ها جهت تسريع در تشخيص سرطان  

ارزيابي نمونه هاي بافتي سينه از جهت ابتلاء به سرطان در حال حاضر روندي وقت گير است. در حال حاضر آسيب شناسان جهت تشخيص سرطان وابسته به رنگ آميزي بافتي مي‌باشند. اين كار پيچيده و در عين حال وابسته به درك هر فرد نيز مي‌باشد. اخيرا با ساخت سيستم مبتني بر فناوري نانو كه بطور اتوماتيك سلولهاي سرطاني سينه شناسايي و ارزيابي كيفي مي‌شوند، اين روند ارتقاء يافته است.
محققان دانشگاه كالج لندن نوعي سيستم هيستومگ ساخته اند كه در آن با استفاده توام از نانوذرات مغناطيسي و مغناطيس سنج بسيار حساس امكان شناسايي سلولهاي سرطاني در بافت هاي نمونه ممكن گرديده است. اين سيستم از طريق قراردادن نمونه برداشته شده از بافت در محلولي حاوي نانو ذرات داراي آنتي بادي ضد HER2 عمل مي‌كند.
HER2 پروتئيني است كه در سلولها سرطان سينه در مراحل اوليه به تعداد زيادي توليد مي شود از اين رو تعداد آنتي بادي هاي متصل به نمونه مي تواند تصوير دقيقي از ميزان انتشار سلولهاي سرطاني ارائه كند.
در سيستم هيستومگ با استفاده از مغناطيس سنج ميزان آنتي بادي هاي متصل با بافت اندازه گيري مي‌شود.
از اين فناوري جهت شناسايي 30-15 درصد از افرادي كه احتمال درمان آنها به كمك داروي هرسپتين وجود دارد نيز مي‌توان بهره جست.
در حال حاضر تشخيص استفاده از داروي هرسپتين مبتني بر نتايج آسيب شناسي است. ابتدا نمونه بافتي بوسيله رنگ ايمونوپراكسيداز رنگ آميزي و بعد آسيب شناس بر اساس ميزان رنگ ميزان گيرنده هاي HER2 را تشخيص مي دهد.
به گفته يكي از محققان روش ابداعي حاضر با كمي كردن تشخيص سرطان سينه، اگر چه پاسخ قطعي به ما نمي‌دهد ولي در تصميم‌گيري آسيب شناس در پاسخ دهي بيمار به هرسپتين كمك شاياني خواهد كرد.
قرار است اين گروه تحقيقاتي پيش از آغاز مطالعات باليني به كمك مهندسي الكترونيك حساسيت اين روش را افزايش دهند.

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

[yasermym]

  سلول‌هاي سرطاني متاستاتيک با نانوذرات اکسيد  

اگر غدد لنفاوي حاوي سلول‌هاي سرطاني متاستاتيک باشد، نانوذرات آهن در آنها جمع مي‌شوند، پس مي‌توانند در تشخيص گسترش متاستاز سرطان پروستات مفيد باشند.
يک گروه تحقيقاتي از دانشگاه هاروارد نشان دادند که اين نانوذرات مي‌توانند متاستازهاي غدد لنفاوي را به‌طور اختصاصي و با حساسيت بالا در سرطان کليه، شناسايي کنند. در اين مطالعه اکسيد آهن با روکش دکستران براي نه مريض با تومور کليه تجويز و ثابت شد که اين ذرات به‌طور مشخص توانايي شناسايي متاستازهاي غدد لنفاوي و تفکيک آنها از ضايعات خوش‌خيم را با MRI دارند.
اين اطلاعات با استفاده از روش‌هاي قديمي تشخيص امراض بافتي تأييد گرديده؛ البته ادامة تحقيقات، محققان را به اين نتيجه رساند که استفاده از نانوذرات اکسيد آهن به‌عنوان يک روش غير تهاجمي براي شناخت بيماري‌هاي متاستاتيک، نيازمند کارآزمايي‌هاي باليني بزرگ‌تري در آينده خواهد بود.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

  روشي جديد براي شکل دهي نانوذرات  

شرکت فناوري Liquidia موفق به اخذ مجوز انحصاري روشي جديد جهت تغيير شكل پروتئين‌ها به شكل دلخواه با كاربرد موثر درماني موسوم به روش PRINT شده است.

محققان دانشگاه کارولينا شمالي مجوز انحصاري براي ابداع روش ساخت ذرات پروتئيني را به شرکت فناوري Liquidia داده‌اند. اين روش مي‌تواند کاربرد پروتئين‌ها را در درمان بيماري‌ها دگرگون سازد.

با استفاده از روشي موسوم به PRINT (خمش ذره‌اي در قالب‌هاي غيرمرطوب) محققان ذرات پروتئيني از انسولين خالص و آلبومين، همچنين ذرات آلبومين حاوي مواد درماني مانند siRNA و پاکلي تاکسل ساختند. اين ذرات با شکل و اندازه از قبل تعيين شده، براي دست يابي به پايداري، حلاليت و غلظت ايده‌آل و هم‌چنين کاهش نيروي درون ذره‌اي که باعث به هم چسبيدن ذرات مي‌شود، طراحي گرديدند.

به گفته يکي از محققان انتظار آنها اين است که کشف اين روش منجر به گسترش کارايي و قابليت‌هاي درمان‌هاي مبتني بر پروتئين‌ها شود. برخلاف روش‌هاي قبلي که مخلوط‌هايي از ذرات در اندازهاي چند صد نانومتر تا دهها ميکرومتر توليد مي‌‌شد در روش PRINT ذراتي يک دست و يک شکل بدست مي‌آيند.

شرکت Liquidia مجوز جهاني و انحصاري براي فناوري PRINT بدست آورده است و درصدد است تا ذرات پروتئيني درماني مناسبي جهت هدايت به ريه‌ها و ساير اهداف بسازد. اين فناوري موقعيت ويژه‌اي براي برطرف ساختن مشکلات مرتبط با درمان‌هاي پروتئيني بدست آورده است و مي‌توان از آن براي درمان‌ بسيار اختصاصي براي گستره بزرگي از بيماري‌ها، بهره برد.

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

  از نانوذرات براي بهبود اثر داروي ضد  
محققان دانشگاه کاروليناي شمالي دريافتند که افزودن نانوذرات طلا به يک داروي ضد ايدزي که از رده خارج شده بود ‏باعث بهبود اثرات درماني آن مي‌گردد. افزودن نانوذرات طلا به دارويي که در دهه نود براي مقابله با ويروس ايدز ساخته ‏ولي به دليل بروز عوارض جانبي جدي، حذف گرديده بود باعث ايجاد ترکيبي مي‌گردد که از آسيب رساندن ويروس به ‏سلول جلوگيري مي‌کند.‏

‏ اين دارو موسوم به‏‎ TAK-779 ‎‏ است و مشخص گرديده که با اتصال به يک محل خاص از سلول‌هاي لنفوسيت نوع‏‎ T ‎باعث جلوگيري از ورود ويروس به سيستم ايمني مي گردد. متاسفانه بخشي از دارو که امکان اتصال را فراهم مي‌کند باعث ‏بروز عوارض ناخواسته دارو مي گردد. با حذف اين بخش از ملکول که يک گروه آمونيوم است، دارو توانايي اتصال خود ‏را از دست مي‌دهد. در اين حالت محققان براي رفع اين مشکل از نانوذرات استفاده کردند. اين ماده در بدن تحريک ناپذير ‏بوده و چهارچوب مناسبي براي اتصال ملکول‌هاي دارو در غياب گروه آمونيوم محسوب مي‌شود. اين چهارچوب ملکول‌ها را ‏در کنار يکديگر نگاه داشته و اثر آنها را تشديد مي‌نمايد. ايده اين افراد اين بود که با اتصال ملکول‌هاي منفرد با قابليت ‏اتصال ضعيف به نانوذرات امکان اتصال آنها تقويت مي شود‏‎. ‎

فرضيه محققان نيز با اين مطالعه تاييد گرديد. آنها با نوع اصلاح شده داروي ‏TAK-799‎‏ که فاقد گروه آمونيوم بود مطالعه ‏خود را آغاز نمودند. بعد از انجام آزمايش، آنها دريافتند که با اتصال 12ملکول داروي اصلاح شده ‏SDC-1721‎‏ به يک ‏نانوذره طلا، قابليت دارو در مهار عفونت ايدز در کشت اوليه سلول‌هاي مبتلايان مجددا بدست آمد.‏

به عقيده يکي از محققان، آنها روشي غيرمضر براي بهبود قدرت و کارايي يک داروي مهم را ابداع کرده‌اند و دليلي نيز ‏وجود ندارد که از اين روش نتوان براي ساير داروها نيز استفاده کرد. ‏

نتايج اين مطالعه در مجله ‏American Chemical Society‏ منتشر شده است.‏

[External Link Removed for Guests]

[yasermym]

  نانوذرات چند کاره جهت هدف گيري، تصويربرداري و درمان  

محققان دانشگاه كاليفرنيا توانسته‌اند با قرار دادن نانوذرات مغناطيسي اکسيد آهن در درون روکشي از سيليکا، نانوذراتي چندكاره با قابليت تصويربرداري، هدف گيري و درمان تومورها بسازند.
قرار دادن نانوذرات مغناطيسي اکسيد آهن در درون روکشي از سيليکا باعث ايجاد نوعي نانوذره چندکاره مي‌گردد. اين مواد قابليت تصويربرداري، هدف‌گيري و درمان تومورها را با استفاده از داروهاي ضدسرطان نامحلول در آب دارا هستند.
محققان دانشگاه کاليفرنيا اين نانوذرات جديد را که هسته اکسيد آهن و روکش متخلخلي از سيليکا دارند، ساخته‌اند.
آنها نانوذرات ابداعي خود را با اسيد فوليک که يک ماده هدف گيرنده تومورها است و با يک ماده رنگي فلورسانت، جهت فراهم کردن تصويربرداري نوري روکش کردند. غوطه‌ور کردن ذرات در حلال حاوي داروهاي پاکلي تاکسل و يا کامپتوتسين که هر دو بسيار کم محلول در آب هستند و انتقال آنها به تومورها مشکل بوده و باعث بارگيري مقادير زيادي دارو در منافذ سيليکا مي‌گردد. مطالعات نشان داد که نانوذرات حاوي دارو به مدت حداقل دو ماه پايدار هستند.
مطالعات صورت گرفته بر روي سلول‌هاي سرطان پانکراس نشان داد که نانوذرات هدفمند به سرعت توسط سلول‌هاي سرطاني جذب شده در حالي که در انواع غيرهدفمند چنين اتفاقي نيافتاد. علاوه‌بر آن، آنها قادر بودند که جذب نانوذرات را به هر دو روش MRI و طيف سنجي نوري مورد ارزيابي قرار دهند که اين کار هم به دليل وجود هسته اکسيد آهن و رنگ فلورسانت ميسر گرديد.
اين مطالعه هم‌چنين نشان داد که نانوذرات هدفمند در مقايسه با انواع غير هدفمند براي سلول‌هاي سرطاني سمي‌تر بودند. نتايج اين مطالعه در مجله ACS Nano منتشر شده است.

[External Link Removed for Guests]