**««اخبار نانوتكنولوژي»»**

[masoud*65]

شناسايي نانومواد جديد براي ذخيره هيدروژن

شناسايي نانومواد جديد براي ذخيره هيدروژن

شناسايي نانومواد جديد براي ذخيره هيدروژن

دسترسي به ماده اي براي ذخيره هيدروژن با ظرفيت بالا و هزينه کم، براي تجاري‌سازي فناوري پيل‌هاي سوختي بسيار حياتي است. محققان مواد مختلف مستعد ذخيره‌سازي هيدروژن از قبيل هيدريدهاي فلزي، نانوساختارهاي کربني و مواد متخلخل را پيشنهاد کرده‌اند، اما تاکنون بيشتر اين مواد براي کاربردهاي واقعي نامناسب بوده‌اند. براي مثال هيدريد تيتانيوم آلومينيوم و نيتريد ليتيوم مي‌توانند حدود 9 درصد وزني هيدروژن را فقط در دماهاي بالاتر از500 درجه سانتيگراد به‌صورت برگشت‌ناپذير ذخيره ‌کنند. اميدبخش‌ترين مواد براي ذخيره هيدروژن در دماي اتاق واناديوم تيتانيوم (TiV2) است که مي‌تواند فقط تا 6/2 درصد وزني در فشار ده بار ( bar ذخيره کند.
نانولوله‌ها به‌دليل نسبت بالاي سطح به وزنشان مواد مناسبي براي ذخيره هيدروژن با دانسيته بالا به شمار مي‌روند؛ ولي بيشتر نانولوله‌ها از نظر شيميايي بي‌اثرند و نمي‌توانند پيوندهاي قوي با مولکول‌ها تشکيل دهند. يکي از راه‌هاي غلبه بر اين مشکل تقويت کردن نانولوله‌ها با فلزات به‌منظور افزايش انرژي پيوندي آنهاست. اما بايد توجه داشت که تشکيل خوشه‌هاي فلزي روي نانولوله‌ها ظرفيت ذخيره هيدروژن اين مواد را کاهش مي‌دهد.
اكنون محققان مشاهده کردند که دي بوريدهاي فلزي از قبيل دي‌بوريد تيتانيوم (TiB2) اين نقص را ندارند؛ زيرا در اين مواد فلز جزئي از ساختار لوله‌اي نانولوله است، علاوه بر اين، محققان دريافتند که اين نانولوله‌ها مي‌توانند حدود 5/5 تا 5/6 درصد وزني هيدروژن را با انرژي پيوندي 2/0 تا 6/0 الکترون‌ولت به‌طور برگشت‌پذير ذخيره کنند. اين مقدار براي ذخيره قابل بازيافت و سريع مولکول‌هاي هيدروژن در دماي محيط ايده‌آل است. اعضاي اين گروه نتايج خود را با استفاده از قانون اول محاسبات مکانيک کوانتوم مبتني بر تئوري کارکردي دانسيته به دست آوردند.
يکي از اين محققان گفت: «اگر اين نانولوله‌هاي جديد توليد شوند، مي‌توانند به عنوان يک ماده ايده‌آل براي ذخيره هيدروژن به‌کار روند و اين به‌دليل ساختار ويژه نانولوله‌هاي بوريد تيتانيوم است که اتم‌هاي تيتانيوم در آنها، اتم‌هاي حلقه خارجي لوله را تشکيل داده و به عنوان مکان‌هايي براي برقراري مؤثر پيوند با هيدروژن عمل کنند».
اين پژوهشگران عقيده دارند که مولکول‌هاي آب به‌راحتي در سطح TiB2 تجزيه مي‌شوند و بدين ترتيب امکان توليد اتم‌هاي هيدروژن و ذخيره آنها در همان محل وجود دارد.
اين محققان نتايج کار خود را در مجله Nano Letter منتشر کرده‌اند.

ساختار اتمي براي H2 تكي (a,b) و H2 دوتايي (c,d) جذب شده روي يك نانولوله TiB2. پيوند H-H يا در امتداد محور لوله قرار گرفته (a,c) و يا عمود بر آن است (b,d).​

اين خبر در ماهنامه شماره 116 به چاپ رسيده است

 

[masoud*65]

خاصيت هدايت نوري معکوس در نانوذرات

خاصيت هدايت نوري معکوس در نانوذرات

خاصيت هدايت نوري معکوس در نانوذرات

شيميدانان در آمريکا براي اولين بار نانوموادي ساخته‌اند که خاصيت هدايت نوري معکوس از خود نشان مي‌دهند. در اين پديده هدايت ماده هنگامي که در معرض نور مرئي قرار مي‌گيرند، کاهش مي‌يابد. اين اثر مي‌تواند در ساخت انواع جديدي از حسگرها که مي‌توانند براي خواص طيفي مختلف تنظيم شوند و مستقيماً روي بسترهاي پلاستيکي چاپ شوند؛ استفاده شود.

رساناهاي نوري مرسوم موقعي که در معرض نور قرار گيرند، هدايت‌شان افزايش مي‌يابد و نوعاً از يک نيمه‌رسانا با مقاومت بالا ساخته مي‌شوند. موقعي که فوتون‌ها به سطح اين نيمه‌رسانا برخورد مي‌کنند، آنها انرژي خود را به الکترون‌ها در باند ظرفيت يا هدايت منتقل مي‌کنند. اين الکترون‌هاي پرانرژي در داخل باند هدايت جست‌وخيز کرده و با حفره‌هاي مثبتِ قرار گرفته در سطوح بالاتر، ترکيب مي‌شوند و هدايت اين نيمه‌رسانا را افزايش مي‌دهند.

ست-آپ آزمايشگاهي. ضخامت لايه‌ي نانوذره‌اي 120 تا 300 نانومتر است.​

کنون بارتوز گريبووسکي و همکارانش در دانشگاه نورث‌وسترن مي‌گويند که اولين ماده‌اي که مي‌تواند اين اثر را معکوس کند، را ساخته‌اند. برخلاف رساناهاي نوري مرسوم، اين ماده از نانوذرات ساخته شده‌است و هدايت‌ش بوسيله پديده‌اي معروف به تشديد پلاسمون سطحي کنترل مي‌شود.

گريبووسکي توضيح مي‌دهد: به دليل اينکه طول موج نور جذب‌شده مي‌تواند بوسيله اندازه‌ي ذره‌ کنترل شود، ما مي‌توانيم خواص طيفي اين ماده را به صورت قابل انعطافي مهندسي کنيم. همچنين به دليل اينکه آنها از نانوذرات ساخته‌شده‌اند، قابل‌انعطاف هستند و مي‌توانند روي بسترهاي پلاستيکي چاپ شوند.

اين محققان اين مواد را با مخلوط کردن نانوذرات طلا و نقره با تيول‌هاي آلکاني مختلف- ترکيباتي مشابه به الکل‌ها و فنول‌ها اما با جايگزيني يک اتم اکسيژن با يک اتم گوگرد- ساختند. اين محققان اين مخلوط را روي يک بستر قرار دادند و حلال اضافي را تبخير کردند. در نهايت روي بستر نانوذراتي باقي ماند که فضاي بين آنها با تک لايه‌هاي تيولي پرشده بود.

اين محققان نتايج خود را در مجله Nature منتشر کرده‌اند.

 

[hamideh vf]

مقاوم کردن کاتاليست نيکل در فرايند توليد گاز سنتز

مقاوم کردن کاتاليست نيکل در فرايند توليد گاز سنتز

پژوهشگران ايراني، به تازگي نانوکامپوزيت‌هايي را سنتز نموده‌اند که با به‌کارگيري آنها به عنوان پايه کاتاليست، کاتاليست‌هاي موجود در صنايع پالايشگاهي و پتروشيمي پايدارتر شده و مساحت سطح ويژه بالاتري خواهند داشت.

كاتاليست‌هاي با مبناي نيكل، عملكرد قابل قبولي در فرآيند ريفرمينگ خشك متان دارند ولي اغلب اين كاتاليست‌ها به دليل تشكيل كك غيرفعال مي‌شوند. امروزه، تلاش‌هايي در جهت بهبود و مقاوم كردن كاتاليست‌هاي نيكل در برابر غير فعال شدن ناشي از تشكيل كك در حال انجام است. در اين خصوص، استفاده از پايه‌هاي کاتاليستي با مساحت سطح ويژه بالا و خصوصيات نانوکريستالي يکي از روش‌هاي مؤثر در جهت بهبود کارايي و پايداري اين نوع کاتاليست‌ها است.

دکتر مهران رضايي، پژوهشگري است که به منظور افزايش مساحت سطح ويژه و هم‌چنين افزايش پايداري کاتاليست‌هاي مورد استفاده در فرايند ريفرمينگ خشک، به سنتز آلومينات منيزيم نانوکريستالي روي آورده است.

وي در اين کار، ابتدا آلومينات منيزيم را به عنوان پايه کاتاليست با پايداري حرارتي و مساحت سطح ويژه بالا، ساختار مزو حفره و خصوصيات نانوکريستالي با روش رسوب‌گيري همراه با افزودن مواد فعال سطحي آماده کرده است. سپس کاتاليست‌هاي با درصد وزني مختلف نيکل را روي اين پايه کاتاليستي تهيه و در فرايند ريفرمينگ خشک متان بررسي نموده است که نتايج بررسي‌ها حاکي از پتانسيل بالاي آلومينات منيزيم نانوکريستالي به عنوان پايه کاتاليست‌هاي نيکل موجود در اين فرايند ‌است.

عضو هيئت علمي دانشگاه کاشان، اين نوع کاتاليست‌ها را يکي از نيازهاي اصلي صنايع پالايشگاهي و پتروشيمي در واحدهاي توليد گاز سنتز، عنوان کرد و افزود: «علي‌رغم وجود تحريم‌هاي سياسي و اقتصادي، فعاليت‌هاي بخش‌ خصوصي و حمايت‌هاي شرکت ملي پتروشيمي و شرکت پخش و پالايش فراورده‌هاي نفتي سبب گرديده که زيرساخت‌هاي اوليه در خصوص توليد و تجاري‌سازي اين محصول و محصولات مشابه در کشور فراهم گردد».

جزئيات اين پژوهش، در مجله Scripta Materialia. (جلد 61.، صفحات 176-173.، سال 2009) منتشر شده است.

 

[hamideh vf]

بهبود عملکرد غشاها با فناوري نانو

بهبود عملکرد غشاها با فناوري نانو

محققان دانشگاه صنعتي اصفهان و دانشگاه تربيت مدرس، موفق به ساخت نانوغشاهاي بهبود يافته شدند که مي‌توانند نقش مهمي در صنايع نفت و گاز و پتروشيمي ايفا نمايند.

جداسازي‌هايي که به کمک فناوري غشا صورت مي‌گيرند معمولاً در دماي محيط انجام مي‌شوند، بنابراين جداسازي محلول‌هاي حساس به دما بدون هيچ تغيير شيميايي انجام مي‌پذيرد. اهميت اين موضوع در صنايع دارويي و زيست‌فناوري که محصولاتي حساس به دما دارند، مشخص مي‌شود. لذا بهبود خواص غشا، توجه بسياري از پژوهشگران را به خود جلب نموده است.

دکتر مرتضي صادقي، محققي است که براي بهبود عملکرد اين غشاها، نانوذرات سيليکا را به آنها افزوده است. وي، ابتدا نانوذرات سيليکا را با روش سُل-ژل با هيدروليز تترا اتوکسي سيلان، در محيط اتانول و با حضور کاتاليزور اسيدکلريدريک تهيه نموده است.

سپس براي ساخت غشاهاي مرکب پليمر/ سيليکا محلول پليمري را به نسبت وزني مشخص با نانوذرات سيليکا، به خوبي مخلوط کرده و يك محلول يكنواخت براي ريخته‌گري غشا تهيه کرده است. پس از ريخته‌گري محلول پليمري روي شيشه (تشكيل فيلم)، عمليات حرارتي تكميلي را براي خروج حلال و همچنين بهبود خواص غشا انجام داده است.

گفتني است، ضخامت غشاهاي مرکب پلي‌بنزيميدازول سيليکاي تهيه شده، در حدود 40 ميکرون است.

استاديار دانشگاه صنعتي اصفهان در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، گفت: «با توجه به بازار رو به رشد غشاهاي جداسازي گاز در دنيا و بازار بسيار گسترده آن در ايران (صنايع نفت، گاز و پتروشيمي)، بهبود عملكرد غشاها با کمک فناوري نانو از جمله موضوعات مهم تحقيقاتي است. گروه پژوهشي ما نيز با تأسيس شرکت پارسيان پويا پليمر، در صدد تجاري‌سازي نانوغشاهاي پليمري است».

جزئيات اين پژوهش که با همکاري دكتر محمدعلي سمسارزاده انجام شده، در مجلهJournal of Membrane Science (جلد 331، صفحات30-21، سال 2009) منتشر شده است.

 

[hamideh vf]

امکان ساخت هواپيماهايي با بدنه‌ نانوکامپوزيتي

امکان ساخت هواپيماهايي با بدنه‌ نانوکامپوزيتي

نانوپودرهاي کامپوزيتي آلومينا - زيرکونيا با اندازه‌اي بين 75-15 نانومتر با روش سل - ژل در دانشگاه تربيت مدرس سنتز شد.
نانوپودر آلومينا - زيركونيا با روش‌هاي متفاوتي همچون آسياب خشک يا تر مخلوط پودرهاي آلومينا و زيركونيا، سل - ژل و روش‌هاي ماده اوليه مايع تهيه مي‌شود. محققين دانشگاه تربيت مدرس از روش سل – ژل بهره گرفته‌اند. زيرا در روش‌هاي متداول مانند روش آسياب خشک يا تر، حضور مخلوط ناهمگن ذرات و ميکروساختار غير يکنواخت اجتناب ناپذير است.

همچنين روش سل – ژل نسبت به ساير روش‌هاي متداول مزيت‌هايي دارد که مي‌توان به حصول نانوپودرهاي کامپوزيتي همگن، کاهش درجه حرارت سينترينگ، افزايش ساختار دانه ريز و سادگي و صرفه اقتصادي اشاره کرد.

مهندس ايوب تعاوني گيلان، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، سيستم آلومينا- زيركونيا را يکي از نانوکامپوزيت‌هاي سراميکي سودمند عنوان کرد و گفت: «اين نانوکامپوزيت به دليل خصوصيات مکانيکي عالي شامل استحکام، چقرمگي، مقاومت به خوردگي و پايداري گرمايي و شيميايي، به طور گسترده‌اي در ساخت بدنه هواپيما، ابزارهاي برشي، ادوات زرهي، قطعات با استحکام بالا، پره‌هاي توربين و قالب‌ها يا اجزاي مصنوعي طبي مورد استفاده قرار مي‌گيرد».

در سيستم آلومينا - زيركونيا، ساختار و خصوصيات کامپوزيت نهايي به خصوصيات نانوپودر تهيه شده مانند همگني، توزيع اندازه ذرات و خلوص آن بسيار وابسته است. از اين رو، پژوهشگران روي کاهش اندازه ذرات پودر کامپوزيتي اوليه و نيز مورفولوژي دانه نهايي در ريزساختار متمرکز شده‌اند.

به گفته مهندس تعاوني، پژوهشي با هدف «رسيدن به نانوپودري همگن با سايز نانو و سطح ويژه بالا که توانايي سينترينگ بسيار بالايي داشته و بتواند زيرکونياي موجود در نانوپودر را در فاز تتراگونال تثبيت کند و بدين وسيله خاصيت چقرمگي و استحکام بالاي نانوکامپوزيت ساخته شده را افزايش دهد» انجام شده است.

در اين پژوهش، نانوپودرهاي آلومينا – زيرکونيا با درصدهاي متفاوت زيرکونيا با استفاده از مواد اوليه آلكوكسيدي ( Al(OC4H9)3 و Zr(OC4H9)4 ) با روش سل - ژل سنتز شدند. در نهايت، ژل‌هاي خشك شده بدست آمده، تحت عمليات حرارتي قرار گرفتند.

عضو هيئت علمي دانشگاه جامع علمي-کاربردي استان کرمانشاه، در ادامه گفتگو توضيح داد: «آناليزهاي BET نشان دادند كه افزايش درصد زيرکونيا باعث کاهش سطح ويژه و افزايش سايز حفره‌اي ذرات مي‌شود. همچنين با افزايش درصد زيرکونيا، گذار فازي آلوميناهاي انتقالي به فاز پايدار آلفا - آلومينا به درجه حرارت‌هاي بالاتر انتقال پيدا مي‌کند. همچنين آناليز SEM حاکي از آن بود که نانوپودرهاي به دست آمده تقريباً کروي شکل بوده و اندازه‌اي بين 75-15 نانومتر دارند».

جزئيات اين پژوهش که به عنوان بخشي از پروژه کارشناسي ارشد مهندس ايوب تعاوني گيلان با راهنمايي دکتر احسان طاهري نساج و همکاري مهندس آخوندي در دانشگاه تربيت مدرس انجام شده، در مجله Journal of Non-Crystalline Solids (جلد 355، صفحات 316–311، سال 2009) منتشر شده است.

 

[m4material]

استفاده از امواج نوري در حسگرهاي نانومکانيکي

پژوهشگران دانشگاه ييل در راستاي شناسايي مولکول‌هاي منفرد، اسپين‌هاي تک‌الکتروني و تشخيص مقادير بسيار کم مواد و يا جابه‌جايي‌ها، نانولرزانک‌هايي مبتني بر سيليکون توسعه داده‌اند که اندازه آنها از طول موج نور کمتر است. اين لرزانک‌ها بر مبناي اصول فتونيک عمل کرده و نيازي به تقويت‌کننده‌هاي الکتريکي و تجهيزات ليزري گران ندارند.

در مقاله‌اي که توسط اين محققان منتشر شده است، نسل جديدي از ابزارهاي اندازه‌گيري اَبَرحساس در مقياس اتمي معرفي شده است.

در سامانه‌هاي نانوالکترومکانيکي (NEMS)، لرزانک‌ها بنيادي‌ترين حسگرهاي مکانيکي به شمار مي‌آيند. اين ساختارهاي بسيار کوچک که يک انتهاي آنها ثابت بوده و انتهاي ديگر آنها آزاد است، همانند يک تخته شيرجه نانومقياس عمل مي‌کنند که زماني که مولکول‌ها روي آنها «مي‌پرند»، يک تغيير قابل اندازه‌گيري را ثبت مي‌کنند. مقاله منتشر شده نشان مي‌دهد که چگونه مي‌توان با به‌کارگيري فتونيک يکپارچه براي تشخيص حرکات لرزانک‌ها، کارايي NEMS را بهبود بخشيد.​

​

هونگ تانگ، استاديار مهندسي برق و مکانيک در دانشکده مهندسي و علوم کاربردي دانشگاه ييل و يکي از نويسندگان مقاله مذکور مي‌گويد: «سامانه‌اي که توسعه داده‌ايم حساس‌ترين سامانه در نوع خود است که در دماي اتاق کار مي‌کند. قبلاً دستيابي به اين حد از حساسيت تنها در دماهاي بسيار پايين امکان‌پذير بود».

اين سيستم مي‌تواند خم شدن لرزانک‌ها را تا حد 0001/0 آنگستروم (يک ده هزارم اندازه يک اتم) تشخيص دهد.

محققان دانشگاه ييل براي تشخيص اين حرکت بسيار کوچک يک ساختار فتونيکي را توسعه دادند که موج نوري را هدايت کرده و از درون لرزانک عبور مي‌دهد. اين نور پس از خروج از انتهاي آزاد لرزانک، از يک شکاف نانومتري به صورت تونل‌زني عبور کرده و روي يک تراشه جمع‌آوري مي‌شود. تانگ مي‌گويد: «تشخيص اين موج نوري پس از اين تونل‌زني ناپايدار موجب ايجاد حساسيت بي‌سابقه‌اي مي‌شود».

بخش اصلي اين پيشرفت جديد روشي است که گروه تانگ براي اتصال يا به عبارت ديگر «سيم‌کشي» حسگرها به نور استفاده کرده است. محدوديت‌هاي مرتبط با پهناي باند روش‌هاي الکتريکي و يا محدوديت‌هاي مربوط به ضريب شکست منابع نوري باعث محدود شدن روش پيشنهادي آنها نمي‌شود.

ولفرام پرنيس، يکي ديگر از پژوهشگران اين کار مي‌گويد: «ما براي راه‌اندازي اين ابزار به ليزر نياز نداريم. LEDهاي بسيار ارزان براي کار ما کافي هستند». به علاوه، اندازه منابع نوري LED را مي‌توان به نحوي تنظيم کرد که در يک تراشه نانوفتونيکي جاي بگيرند.

جزئيات اين کار پژوهشي در شماره 26 آوريل مجله Nature Nanotechnology به صورت آنلاين منتشر شده است.​

http://www.physorg.com/news159973685.html

 

[m4material]

استفاده از شکر در ساخت نانونقره‌هاي غير سمي

اخيراً يکي از مهندسان مواد دانشگاه تريست در ايتاليا، به همراه گروهش موفق به توليد يک ماده‌ي هيدرو‌‌‌‌ژل نانو‌‌‌‌کامپوزيتي غير‌‌‌‌ سمي جديد شد، اين ماده مبتني بر پلي‌‌‌‌ساکاريدهاي طبيعي و نانوذرات نقره براي کاربردهاي ضد ميکروبي است.

به نظر مي‌‌‌‌رسد هيدروژل براي سه خط سلولي يوکايوتي مختلف، غيرسمي باشد؛ زيرا اين نانوذرات در ماتريس ژل بي‌‌‌‌حرکت مانده، مي‌‌‌‌توانند فعاليت‌‌‌‌ ضد ميکروبي خود را از طريق تماس ساده با غشاي ميکروبي انجام دهند، اين در حالي است که اين نانوذرات نمي‌‌‌‌توانند به‌وسيله‌ي سلول‌‌‌‌هاي يوکايوتي جذب و به درون آنها وارد شوند.

مشکل مهم ديگر در مورد نانوذرات نقره، گرايش آنها به چسبيدن به يکديگر و توده شدن است که اين امر موجب از دست‌‌‌‌ رفتن خصوصيات استثنايي آنها (که ناشي از نانومقياس بودن آنهاست) مي‌‌‌‌گردد. تاکنون مهياسازي و پايدارسازي نانوذرات فلزي با چالش‌‌‌‌هايي همراه بوده‌است، روش جديد اين گروه ايتاليايي راهکاري را براي پايدارسازي مؤثر نانوذرات نقره و ‌‌‌‌توده نشدن آنها ارائه مي‌‌‌‌دهد.

تراوان مي‌‌‌‌گويد: «نقش چيتلاک پلي‌‌‌‌ساکاريد‌‌‌‌ شاخه‌‌‌‌اي (چيتوسان اصلاح‌شده با لاکتوز) در تشکيل و پايدارسازي نانوذرات نقره‌‌‌‌اي ـ که قطر ميانگين آنها حدود 35 نانومتر است و به‌خوبي پخش شده‌‌‌‌اند ـ بسيار مهم است».

هيدروژل‌‌‌‌هاي نانوکامپوزيتي توليدي تراوان و همکارانش، مي‌توانند بدون داشتن ضرري براي سلول‌‌‌‌هاي ماماليا از خود فعاليت ضد ميکروبي بروز دهند. حضور همزمان در سيستم نهايي يک پليمر فعال زيستي مبتني بر شکر، براي برانگيختگي سلول و در سيستم نهايي نانوذرات نقره براي فعاليت ضد ميکروبي، يک دستاورد مهم محسوب مي‌‌‌‌‌‌‌‌گردد؛ اين در حالي است كه اين روش ـ كه بر سر دوراهي فناوري نانو و گلايکو‌‌‌‌بيولوژي قرار دارد ـ ممکن است منجر به تسهيل استفاده از کامپوزيت‌‌‌‌ نانوذره‌ي نقره ـ پليمر زيستي را در مهياسازي مواد فعال زيستي شود، همچنين اين روش مي‌‌‌‌تواند به توليد ابزارهاي جديد براي طراحي موادي چون اجزاي کربوهيدرات داراي فعاليت زيستي و نقرة نانومقياس منجر گردد.

تراوان افزود: «اين مواد نانوکامپوزيتي براي اهداف مختلفي چون فعاليت زيستي اجزاي کربوهيدراتي ويژه و بروز ويژگي‌‌‌‌هاي نقره در سطح نانومقياس به کار گرفته خواهند شد؛ مثلاً در خصوص ويژگي‌‌‌‌هاي نقره‌ي نانومقياس، انتهاي گالاکتوز زنجيره‌ي جانبي چيتلاک پليمري به شکل ويژه‌‌‌‌اي با پروتئين‌‌‌‌هاي مقيد‌‌‌‌شده به شکر ـ که گالاکتين ناميده مي‌‌‌‌شود ـ در نزديکي سطح سلول واکنش مي‌دهد كه باعث راه‌اندازي فرايند تکثير و سيگنال‌‌‌‌دهي سلولي کندروکيت‌‌‌‌هاي غضروف مي‌شود.

علاوه بر اين، راهکار شيميايي نسبتاً آساني که در اين روش استفاده مي‌‌‌‌شود، توليد ساختارهايي با ابعاد و اشکال مختلف را چون باريکه‌‌‌‌ها، لايه‌‌‌‌ها و ميکروکرات و... ممکن مي‌‌‌‌سازد، به‌ويژه براي کاربردهاي زيست‌پزشكي اين ماده‌ي جديد (جايي که يک ماده‌ي زيستي ايده‌‌‌‌آل، خصوصيات ضد ميکروبي را با سمي نبودن براي سلول همراه مي‌‌‌‌کند)، امکان دستيابي به هر دو ساختار سه‌‌‌‌بعدي که به ميزان بالايي هيدراته هستند (به عنوان مثال براي کاربردهاي مهندسي بافت) و ساير محصولات معمولي (همانند لايه‌‌‌‌ها، فيبرها يا پوشش‌‌‌‌ها) داراي اهميت و مطلوبيت بالايي است. تراوان در اين باره گفت:«آن دسته از مواد نانوکامپوزيتي که ما توليد کرده‌‌‌‌ايم، قادرند تا از طريق توليد يک ساختار ژلي ـ که به شکل مؤثري مانع از حرکت نانوذرات فلزي و يون‌‌‌‌ها در درون ماده مي‌‌‌‌شوند ـ مشکل سمي ‌‌‌‌بودن را براي سلول حل کنند».

گام‌‌‌‌هاي بعدي در اين حوزة تحقيقاتي، درک دقيق‌‌‌‌تري از ساز و كار ضد ميکروبي مواد مبتني بر نقره و تعميم ايدۀ «مانع فيزيکي» در برابر انتشار نانوذرات نقره در سلول‌‌‌‌ها براي حذف اثرات سمي آنها براي سلول است. تراوان در اين باره افزود: «از آنجا که گالاکتين در بسياري از فرايندهاي زيستي مهم همانند رشد تومر و توسعۀ ورم مفاصل ريوماتوئيد حضور دارد، کاربردهاي اميدوارکننده‌ي زيادي وجود خواهند داشت.»

 

[m4material]

استفاده از نانوالياف در جاروبرقي‌هاي جديد
شركت پاناسونيك با همكاري شركت نساجي Teijin، جاروبرقي جديدي در نمايشگاهي را ـ كه اخيراً در توكيو برگزار شد ـ معرفي كرد. اين جاروبرقي همانند يك كرم مي‌خزد و به كمك نانوالياف جاذب، ذرات ميكروسكوپي گرد و خاك را كه جاروبرقي‌هاي معمولي قادر به جذب آنها نيستند، جاروب مي‌كند. نام اين محصول Fukitomushi كه اين جاروبرقي با كشيدن بدن خود روي كف اتاق مانند كرم حركت كرده، به‌آرامي در جستجوي گرد و خاك و آلودگي به اين طرف و آن طرف مي‌رود.

نانوالياف مورد استفاده در اين ماشين را شركت Teijin ژاپن با استفاده از الياف پلي‌استر تهيه كرده‌است. اين الياف داراي تخلخل و سطح ويژه بالايي است كه اين ويژگي توانايي آنها را در جذب ذرات ميكروسكوپي گرد و خاك و چربي به‌طور چشمگيري افزايش مي‌دهد، همچنين سطح تماس زياد اين الياف با زمين، اصطكاك آنها را با كف اتاق افزايش داده، مانع از ليز خوردن ماشين روي سطوح صاف و صيقلي مي‌شود.

 

[hamideh vf]

توليد آرايه‌هاي نقطه‌ي کوانتومي در نانولوله‌ها

توليد آرايه‌هاي نقطه‌ي کوانتومي در نانولوله‌ها

با کوچک‌تر شدن اجزاي الکترونيکي، محققان به دنبال راه‌هاي جديدي براي ساخت مدارات مولکولي بسيار کوچک بر پايه‌ي نانومواد هستند. يوسو کيم از ريکن در ژاپن و همکارانش در کره و فرانسه نشان داده‌اند که مي‌توان آرايه‌هاي نقطه‌ي کوانتومي يک‌بعدي را در نانولوله‌هاي کربني توليد کرد؛ اين شاهکار مي‌تواند الکترونيک را به محدوده‌ي کوچک‌تر از 10 نانومتر وارد کند.

نانولوله‌هاي کربني، به‌دليل داشتن خصوصيات مکانيکي و الکتريکي بسيار خوب، مواد اميدوارکننده‌اي براي توسعه‌ي ابزارهاي الکترونيکي به شمار مي‌رودند. با اين حال پيش از استفاده‌ي عملي، محققان بايد بتوانند ساختار الکترونيکي لوله‌ها را به‌منظور وظيفه‌دار نمودن مناسب آنها اصلاح کنند كه انجام اين کار براي لوله‌هاي اوليه دشوار است، زيرا ديواره‌هاي اين لوله‌ها فوق‌العاده پايدار است كه اين امر غني‌سازي شيميايي آنها را مشکل مي‌كند.

هم‌اکنون کيم و همکارانش براي حل اين مشکل موفق به ابداع روش ساده‌اي شده‌اند. اين دانشمندان از طريق ايجاد يک انحراف محوري بين نانولوله و يک زيرلايه‌ي نقره‌اي، موفق به توليد آرايه‌هايي از نقاط کوانتومي در درون نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره شدند. نکته‌ي مثبت در اين روش اين است که در آن به هيچ عمليات فيزيکي يا شيميايي براي اصلاح نانولوله‌هاي مذکور نياز نيست.

عدم تطابق

اين گروه (که شامل محققاني از دانشگاه توکيو و دانشگاه آيکس- مارسيل فرانسه بودند) دريافتند که خصوصيات الکترونيکي نانولوله‌هاي کربني به ميزان زيادي تحت تأثير روش تثبيت لوله‌ها بر روي زيرلايه‌هاي فلزي است. قيدهاي کوانتومي به شکل ساختارهاي ديواره‌ي کوانتومي (QW) تناوبي در سرتاسر طول نانولوله ايجاد شده، مي‌توان اندازه‌ي نواحي محدودشده از طريق تغيير عدم تطابق بين لوله و زيرلايه قابل کنترل است.

ساختار باندشکل اين نانولوله‌ها را مي‌توان بر حسب درجه‌ي عدم ‌تطابق بين نانولوله و زيرلايه تغيير داد، به اين ترتيب اين ساختار شبيه يک ابرشبکه مي‌گردد که در آن انرژي باندگپ به‌‌صورت تناوبي تنظيم مي‌شود. اين امر به‌نوبه‌ي خود منجر به توليد آن دسته از سوارسازي‌هاي تناوبي از ساختار الکترونيکي نانولوله مي‌گردد که در نهايت به‌صورت نقاط کوانتومي چندگانه‌ي تک‌بعدي نمود پيدا مي‌کنند. رهبر اين گروه به نام ماکي کاواتي در اين باره گفت: «اين نقاط شبيه به ديواره‌هاي کوانتومي چندگانه در يک ابرشبکه‌ي سه‌بعدي هستند؛ يکي از انواع QW که خيلي پيش‌تر در تاريخچه‌ي مهندسي باندگپ نيمه‌رسانا پيشنهاد شده بود.» وي افزود: «اين نخستين باري است که ساخت يک ساختار QW تناوبي در درون يک نانولوله‌ِي کربني گزارش مي‌گردد و اين روش امكان ساخت اتصالات نانومقياس p-n را در درون يک نانولوله‌ کربني فراهم مي‌سازد.»

اما اين تمام ماجرا نيست، به‌دليل اندازه‌ي بي‌نهايت کوچک ناحيه‌ي محدودشده، شکافتگي تراز انرژي مشاهده‌شده براي نانولوله‌ها بسيار بزرگ (حدود 260meV ) است كه اين امر نشان مي‌دهد اين ساختار مي‌تواند به‌عنوان يک سيستم نقطه‌ي کوانتومي در دماي اتاق (و نه فقط در دماهاي فوق‌ پايين) عمل کند.

هم‌اکنون اين گروه به مطالعه‌ي ديگر نانوسيستم‌ها همانند نانوسيم‌ها و حتي گرافن مشغول هستند.

نتايج اين تحقيق در نشريه‌ي Nature Nanotechnology به چاپ رسيده‌است.​

 

[hamideh vf]

استفاده از نانومواد براي بالا بردن فرش پرنده

استفاده از نانومواد براي بالا بردن فرش پرنده

باب هاج (شيمي‌دان برجسته‌ي مؤسسه‌ي ريچارد اسمالي دانشگاه رايس) به كمك محصولات متفاوتي همچون فرش‌ها و حتي بادبادک‌ها، در حال اداره‌ي يک فروشگاه بزرگ است. آنچه او انجام مي‌دهد در حقيقت انقلابي در دنياي فناوري نانوي کربني است.

در مقاله‌اي که اخيراً به چاپ رسيده‌است، گروه هاج روش جديدي را براي ساخت «اوداکو» ابداع کرده‌اند. اوداکوها دسته‌هايي از نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره (SWNT) هستند که به‌دليل شباهت ظاهري به نام بادبادک‌هاي سنتي ژاپني ناميده مي‌شوند. اين کشف ممکن است به راهي براي توليد رشته‌هاي نانولوله‌اي بينجامد كه طولي در حدود متر دارد که حتي از يک قطعه DNA نيز عريض‌تر نيستند. هاج به همراه همکارانش (کري پينت و نئو آلوارز كه از دانشجويان کارشناسي ارشد هستند) توضيح دادند که اوداکوها بادبادک‌هاي بسيار بزرگي هستند که براي هوا کردن آنها نيازمند چندين نفر هستيم و به همين دليل چندين طناب از آنها آويزان است.

در اين تحقيق طناب‌ها، نانولوله‌ها بوده و هر يك هزاران بار کوچک‌تر از يک سلول زنده هستند؛ اما روش جديد هاج منج ربه تولي دسته‌هايي از SWNT مي‌شود كه گاهي اوقات ابعاد آنها به سانتي‌متر مي‌رسد. به عقيدة وي اين روش مي‌تواند نهايتاً به توليد لوله‌هايي با طول نامحدود منجر گردد.

توليد بزرگ‌مقياس طناب‌ها و کابل‌هاي نانولوله‌اي نعمت بزرگي براي مهندسان اکثر رشته‌ها به شمار مي‌رود. از اين ابزارها به‌عنوان مثال مي‌توان در خطوط انتقال نيروي ابرکارامد سبک براي نسل‌ بعدي شبکه‌هاي الکتريکي و در اشکال فوق ‌قوي و مقاوم در برابر نور مواد کربني فيبري موجود در هواپيماها استفاده كرد. هاج افزود دسته‌هاي نانولوله‌ي کربني مي‌توانند در باتري‌ها، پيل‌‌هاي خورشيدي و ميکروالکترونيک نيز سودمند واقع گردند.

سال گذشته هاج و همکارانش دريافتند که مي‌توانند با بهره‌گيري از ماشين‌آلات نشان‌گذاري بر روي پول، دسته‌هاي فشرده‌اي از نانولوله‌ها را توليد کنند. هاج و گروه قبلي‌اش با بهره‌گيري از اين فرايند چاپ، لايه‌هاي نازکي از آهن و اکسيد‌ آلومينيوم را بر روي يک غلطک ميلار ايجاد کردند، آنها سپس لايه‌ها را برداشته و بر روي ورقه‌هاي کوچک جاي دادند.

در يک قفس توري‌شکل که بر روي يک کوره قرار داده شده‌است، ورقه‌هاي فلزي مذکور بالا رفته و در يک بخار شيميايي دميده‌شده «پرواز مي‌کنند». با پرواز آنها، آرايه‌هايي از نانولوله‌ها از ذرات آهن به‌صورت فشرده و عمودي رشد مي‌کنند. پس از اتمام حرارت‌دهي و مشاهده‌ي زير ميکروسکوپ، دسته‌هاي مذکور به ميزان زيادي شبيه يک تکه از يک فرش هستند. روش هاج ميزان رشد SWNTها (نسبت نانولوله‌ها بر مواد زيرلايه) را از ميزان 5/0 درصد (براي ساير روش‌ها) به 400 درصد ارتقا مي‌دهد.

در تحقيق اخير اين گروه، ميلار را با کربن خالص جايگزين کردند. با اين کار با رشد بيشتر دسته‌هاي نانولوله‌اي، کاتاليست مورد نظر به شکل يک بادبادک درآمده، در ميان جريانات دميده‌شده‌ي هيدروژن و استيلين موجود در محفظه‌ي توليد به پرواز درمي‌آيد. اگر يک کاتاليست از بين نرود به کوره امکان مي‌دهد تا سريعاً طناب‌هاي ممتدي از مواد را توليد کند.

هاج در مورد آينده‌ي اين تحقيق گفت: «چنانچه بتوان به چنين رشدي دست يافت، آنگاه مي‌توانيم موادي با طول متري توليد کرده، حتي آنها را ببافيم.»

نتايج اين تحقيق در نشريه‌ي Nano Research به چاپ رسيده‌است.

 

[hamideh vf]

ساخت نانولنزهايي با قدرت تفکيک بالا

ساخت نانولنزهايي با قدرت تفکيک بالا

محققان کره‌اي نوع جديدي از نانولنزهاي خودآرا ساخته‌اند که بر مشکل محدوديت پراش نور غلبه مي‌کند. اين لنزها که از مولکول‌هاي آلي کلاهکي‌شکل ساخته شده‌اند، امکان مشاهده اجسامي به کوچکي 200 نانومتر را فراهم مي‌کنند. اين افزاره‌ ممکن است در تصويربرداري زيستي و نانويي، نانوليتوگرافي نوري و ديگر کاربردهاي نانو- نوري استفاده شود.


لنزهاي نوري مرسوم با دريافت امواج نوري منتشرشده بوسيله يک جسم و سپس خميدن آنها، تصاوير بزرگ‌تري از آن جسم ايجاد مي‌کنند. اگرچه اجسام، امواج ناپايداري که حاوي مقدار کمي از اطلاعات در مقياس‌هاي خيلي کوچک هستند، نيز منتشر مي‌کنند که اندازه‌گيري در اين مقياس‌ها را خيلي سخت‌تر کرده است. اين مشکل به محدوديت پراش نور معروف است.

(a) يک تصوير SEM از اين نانولنزها. (b) يک تصوير گرفته‌شده با ميکروسکوپ نوري ساخته‌شده از اين نانولنزها.

کوانگ کيم از دانشگاه علم وفناوري پوهانگ و همکارانش با ساخت لنزهاي نانومقياس خودآراي ساخته‌شده از مولکول‌هاي آلي کلاهکي‌شکل، بر اين محدوديت غلبه کرده‌اند. اين افزاره‌ها نور را به شکل پرتوهاي منحني‌شکل منحرف مي‌کنند، در نتيجه طول‌هاي کانوني خيلي کوتاهي ايجاد مي‌کنند. طول‌هاي کانوني خيلي کوتاه اين امکان را فراهم مي‌کنند که اطلاعات مربوط به امواج ناپايدار منتشر شده از جسم، قابل دسترسي شوند. اين توانايي اجازه مي‌دهد که اجسامي به کوچکي 200 نانومتر نيز قابل مشاهده باشند.


کيم توضيح مي‌دهد که نقاط کانوني خيلي کوتاه‌ي اين نانولنزها بواسطه ترکيب دو اثر نوري مختلف است. اولين اثر، خميدگي بسيار بالاي اين لنزها است که نور را براي تشکيل يک کانون نزديک به لنزها، به شدت منحرف مي‌کند. دومين اثر، پراش نور هنگام عبور در سرتاسر روزنه‌ي مدور نانومقياس اين لنزها، و تداخل بعدي با خميدگي نور گرداگرد سطح خارجي اين لنزها، است.


اين محققان در حال حاضر تلاش مي‌کنند که اين لنزها را در سيستم‌هاي نانومقياس مجتمع کنند. براي مثال، سيستم‌هاي نوري مرسوم را به اين نانولنزها مجهز کرده و براي فناوري آزمايشگاه روي يک تراشه استفاده کنند.


نتايج اين تحقيق در مجله Nature منتشر شده است.

 

[hamideh vf]

تصويربرداري هم ‌زمان از همه‌ي جهت‌ها

تصويربرداري هم ‌زمان از همه‌ي جهت‌ها

تصور کنيد که يک سرباز بتواند با ديدن همه جهت‌ها در يک لحظه، تهديدها را شناسايي کند. اکنون محققاني در مؤسسه‌ي فناوري ماساچوست (MIT) با توسعه يک روش تصويربرداري جديد که حاوي الياف نانوساختارِ شناساگر نور است، توانسته‌اند اين رؤيا را يک مرحله به واقعيت نزديک‌تر کنند. اين الياف نانوساختار مي‌توانند بصورت يک شبکه انعطاف‌پذير يا حتي يونيفرم يک سرباز ساخته شوند.


الياف منفرد ساخته‌شده بوسيله اين محققان، شامل دو صفحه‌ي مجزا از عدسي‌هاي نيمه‌هادي به ضخامت فقط 100 نانومتر هستند که مانند يک غلتک سوئيسي تا شده‌‌اند. الکترودها داخل اين الياف‌ قرار داده شده‌اند و استوانه حاصله که 35 سانتي‌متر طول دارد، با يک پوشش عايق محافظت شده‌است. اين الياف نانوساختار مي‌توانند نور را شناسايي کنند؛ زيرا فوتون‌ها با برهم‌کنش با يک ماده‌ي نيمه‌هادي، مي‌توانند اتم‌هاي آن را يونيزه کنند و جريان الکتريکي داخل آن را تحت تأثير قرار دهند.

تصاوير SEM از سطح مقطع اين الياف نانوساختار.


فوتون‌ها با طول موج بلند و انرژي نسبتاً کم هنگام برخورد با اين الياف مي‌توانند يک جريان بزرگ فقط در نيمه‌هادي بيروني ايجاد کنند. فوتون‌ها با طول موج کوتاه، انرژي بالاتري دارند و بنابراين مي‌توانند در هر دوي نيمه‌هادي‌هاي داخلي و خارجي جريان‌هايي ايجاد کنند. اين محققان با مقايسه‌ي جريان‌هاي مرتبط در اين دو نيمه‌هادي مي‌توانند رنگ نور ورودي را تعيين کنند.


مهمترين چالش هنگام ساخت اين الياف، مجتمع کردن الکترودها بود. فابين سورين، يکي از اين محققان، مي‌گويد: ما نياز به انتخاب فلزي داشتيم که خواص الکترونيکي بسيار متفاوت اما خواص گرمايي مشابه‌اي با اين نيمه هادي‌ها داشته باشد. قلع انتخاب مناسبي بود زيرا بسيار نرم و انعطاف‌پذير است، و مي‌تواند به صورت انعطاف‌پذير و بدون شکسته‌شدن، تغيير شکل يابد.


اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Nano Letters منتشر کرده‌اند.

 

[hamideh vf]

خاصيت هدايت نوري معکوس در نانوذرات

خاصيت هدايت نوري معکوس در نانوذرات

شيميدانان در آمريکا براي اولين بار نانوموادي ساخته‌اند که خاصيت هدايت نوري معکوس از خود نشان مي‌دهند. در اين پديده هدايت ماده هنگامي که در معرض نور مرئي قرار مي‌گيرند، کاهش مي‌يابد. اين اثر مي‌تواند در ساخت انواع جديدي از حسگرها که مي‌توانند براي خواص طيفي مختلف تنظيم شوند و مستقيماً روي بسترهاي پلاستيکي چاپ شوند؛ استفاده شود.


رساناهاي نوري مرسوم موقعي که در معرض نور قرار گيرند، هدايت‌شان افزايش مي‌يابد و نوعاً از يک نيمه‌رسانا با مقاومت بالا ساخته مي‌شوند. موقعي که فوتون‌ها به سطح اين نيمه‌رسانا برخورد مي‌کنند، آنها انرژي خود را به الکترون‌ها در باند ظرفيت يا هدايت منتقل مي‌کنند. اين الکترون‌هاي پرانرژي در داخل باند هدايت جست‌وخيز کرده و با حفره‌هاي مثبتِ قرار گرفته در سطوح بالاتر، ترکيب مي‌شوند و هدايت اين نيمه‌رسانا را افزايش مي‌دهند.

ست-آپ آزمايشگاهي. ضخامت لايه‌ي نانوذره‌اي 120 تا 300 نانومتر است.

اکنون بارتوز گريبووسکي و همکارانش در دانشگاه نورث‌وسترن مي‌گويند که اولين ماده‌اي که مي‌تواند اين اثر را معکوس کند، را ساخته‌اند. برخلاف رساناهاي نوري مرسوم، اين ماده از نانوذرات ساخته شده‌است و هدايت‌ش بوسيله پديده‌اي معروف به تشديد پلاسمون سطحي کنترل مي‌شود.


گريبووسکي توضيح مي‌دهد: به دليل اينکه طول موج نور جذب‌شده مي‌تواند بوسيله اندازه‌ي ذره‌ کنترل شود، ما مي‌توانيم خواص طيفي اين ماده را به صورت قابل انعطافي مهندسي کنيم. همچنين به دليل اينکه آنها از نانوذرات ساخته‌شده‌اند، قابل‌انعطاف هستند و مي‌توانند روي بسترهاي پلاستيکي چاپ شوند.


اين محققان اين مواد را با مخلوط کردن نانوذرات طلا و نقره با تيول‌هاي آلکاني مختلف- ترکيباتي مشابه به الکل‌ها و فنول‌ها اما با جايگزيني يک اتم اکسيژن با يک اتم گوگرد- ساختند. اين محققان اين مخلوط را روي يک بستر قرار دادند و حلال اضافي را تبخير کردند. در نهايت روي بستر نانوذراتي باقي ماند که فضاي بين آنها با تک لايه‌هاي تيولي پرشده بود.


اين محققان نتايج خود را در مجله Nature منتشر کرده‌اند

 

[m4material]

تشخيص زودهنگام سرطان با نانوذرات چند منظوره
سرطان لوزالمعده به علت تشخيص در مراحل پيشرفته بيماري معمولاً مرگ مبتلايان را به همراه خواهد داشت. نشانه‌هاي ابتدايي بيماري نظير کاهش وزن، يرقان و درد معمولاً زماني آشکار مي‌شوند که جراحي و شيمي‌درماني مؤثر نيستند. اخيراً محققان دانشگاه اموري به سرپرستي شامينگ ني و لايلي يانگ با کمک نانوذرات چندمنظوره، ابزاري براي تشخيص زودهنگام اين سرطان ساخته‌اند.

با چسبيدن نانوذرات اکسيد آهن به سلول سرطاني که به راحتي توسط تصويربرداريMRI قابل مشاهده هستند، سلول‌هاي سرطاني قابل تشخيص خواهند بود. با آزمايش موش‌هايي که غده سرطاني انسان درون بدن‌شان کاشته شده‌بود، معلوم گرديد که با دوربين‌هاي خاص هم مي‌توان اين نانوذرات را که با رنگ‌دانه‌هاي نزديک به طيف مادون قرمز نشانه‌گذاري شده‌بودند، مشاهده کرد.

دکتر ني معتقد است که اين ابداع توانايي نانوذرات را در تشخيص سرطان به اثبات مي‌رساند و افق تازه‌اي در درمان تومورهاي سرطاني بدخيم به شمار مي‌رود. علاوه بر مرحله تشخيص، اين محققان بر اين باورند که با اين نانوذرات چندمنظوره مي‌توان دارورساني به سلول‌هاي سرطاني را نيز مد نظر قرار داد.

اين نانوذرات آهن داراي هسته‌اي به اندازه‌ي 10 نانومتر هستند که با پوششي از پليمري پوشانده شده‌اند. مولکولي که قدرت تشخيص بين سلول‌هاي سرطاني لوزالمعده و سلول‌هاي سالم را دارد يک پروتئين کوچک است که بر پايه‌ي پروتئيني که در بدن انسان يافت مي‌شود، طراحي شده‌است. اين پروتئين با رسيدن به سلول سرطاني به گيرنده‌ي خود در سلول سرطاني متصل مي‌شود.

اين محققان پي بردند که اين مولکول پروتئيني تنها به گيرنده‌ي خود در سلول سرطاني متصل مي‌شود و هيچ اتصالي با سلول‌هاي سالم نخواهد داشت. با اين حال سلول‌هاي غدد ايندوتيليال هم اين نانوذرات را جذب مي‌کنند و به همين علت سيگنال‌هاي ضعيفي هم از حضور اين مواد در طحال و کبد دريافت مي‌شود.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Gastroenterology منتشر کرده‌اند.
http://nano.cancer.gov/news_center/2009/june/nanotech_news_2009-06-26b.asp

 

[m4material]

نانوذرات، نويدبخش درمان ايمن سرطان
نانوذراتي که به‌طور خاص توسط استاديار دانشگاه فلوريداي مرکزي، جِي مانوئل پرز و همکارانش طراحي شده‌اند، مي‌توانند غده‌ها و تومورها را هدف قرار داده و تخريب نمايند؛ در حاليکه بيماران از عوارض سموم و داروهاي شيمي‌درماني در سرتاسر بدن‌شان در امان باشند.

پرز و گروهش، از دارويي به نام تاکسُل (Taxol) براي مطالعات کشت سلولي خود استفاده کردند، زيرا اين دارو يکي از پرمصرف‌ترين داروهاي شيمي‌درماني هستند. تاکسل به‌طور معمولي اثرات جانبي فراواني دارد زيرا در سرتاسر بدن وارد شده و بافت‌هاي سالم را نيز همانند بافت‌هاي سرطاني تخريب مي‌کند.

نانوذرات حاوي تاکسل که در آزمايشگاه پرز طراحي شده‌اند، ‌طوري اصلاح شده‌اند که داروها را فقط به سلول‌هاي سرطاني رسانده و امکان درمان هدفدار سرطان را بدون آسيب به سلول‌هاي سالم فراهم مي‌نمايد. اين کار با اتصال ويتاميني (فوليک اسيد) که سلول‌هاي سرطاني مقادير زيادي از آن را مصرف مي‌کنند، انجام مي‌گيرد.

از آنجا که اين نانوذرات يک رنگ‌دانه‌ي فلوئورسانت و يک هسته مغناطيسي اکسيد آهن را نيز حمل مي‌کنند، موقعيت آنها در سلول‌ها و داخل بدن را مي‌توان با تصويربرداري نوري و MRI تعيين نمود. اين کار امکان ديدن نحوه پاسخ‌دهي تومور به درمان را براي پزشک‌ها فراهم مي‌نمايد.

اين نانوذرات همچنين مي‌تواند بدون دارو طراحي‌شده و فقط به عنوان عامل تمايز در تصوير برداري در سرطان مورد استفاده قرار گيرند. چنانچه سرطان موجود نباشد، اين نانوذرات زيست‌تخريب‌پذير به بافت‌ها متصل نشده و توسط کبد حذف مي‌شوند. هسته اکسيد آهني نيز به عنوان آهن مناسب در بدن مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

فرآيندي که انجام مي‌شود تقريباً بدين صورت است: سلول‌هاي سرطاني در تومور توسط گيرنده‌هاي سلول که مي‌توان از آنها به عنوان "دروازه" يا "ايستگاه لنگراندازي" تعبير نمود، به اين نانوذرات متصل مي‌شوند. نانوذرات وارد سلول شده و محموله خود شامل اکسيد آهن، رنگ‌دانه فلوئورسانت و داروها را تخليه کرده و امکان تصوير برداري و درمان را به‌طور همزمان فراهم مي‌نمايد.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Small منتشر کرده‌اند.
http://www.physorg.com/news164379539.html

 

[m4material]

ماندگاري اطلاعات حافظه‌ي متراكم براي يك ميليارد سال
محققان آزمايشگاه بركلي با كمك فناوري‌نانو حافظه بسيار متراكم بي‌نظيري به‌عنوان يك محيط ذخيره‌ي اطلاعات ساخته‌اند كه مي‌تواند اطلاعات ديجيتالي خود را براي يك ميليارد سال حفظ كند.

شمايي از پيکربندي اين حافظه​

رشد فزاينده تقاضا براي ذخيره‌ي ديجيتالي فيلم‌ها، تصاوير، موسيقي‌ها و متن‌ها باعث شده است كه دانشمندان به دنبال متراكم‌تر كردن اطلاعات روي تراشه‌ها و كوچك‌سازي آنها باشند. ولي در مبحث ذخيره اطلاعات، ظرفيت و دوام هميشه عكس همديگر بوده‌اند و هر چه ظرفيت بيشتر بوده، دوام كمتر بوده است. براي مثال، اطلاعات حكاكي شده روي سنگ‌ها متراكم نيستند، اما مي‌توانند هزاران سال دوام داشته باشند، در صورتي كه تراشه‌هاي حافظه‌ي سيليكونيِ امروزي اطلاعات خود را فقط براي چند دهه حفظ مي‌كنند.

اكنون محققان آزمايشگاه بركلي توانسته‌اند اين قانون را نقض كرده و يك تراشه‌ي حافظه‌اي بسيار متراكم جديدي بسازند كه مي‌تواند اطلاعات را هزاران بار بيشتر از تراشه‌هاي مرسوم در يك اينچ مربع از فضا متراكم سازد و اين داده‌ها را براي بيش از يك ميليارد سال حفظ كند.

آلكس زتل، يكي از اين محققان گفت: ما مكانيزم جديدي براي ذخيره اطلاعات در حافظه ديجيتالي توسعه داده‌ايم كه شامل يك شاتل نانوذره‌ي آهن بلوريني مي‌باشد كه درون حفره‌ي توخالي يك نانولوله‌كربني چند جداره محصور شده است.

او ادامه داد: ما با تركيب نانومواد و برهم‌كنش بين آنها، يك افزاره‌ي حافظه‌اي ساخته‌ايم كه داراي دو مزيت ظرفيت بسيار بالا و عمر بسيار طولاني مي‌باشد و مي‌توان با استفاده از ولتاژ‌هاي مرسومي كه اخيراً در الكترونيك ديجيتاليِ مرسوم قابل دسترسي هستند، اطلاعات را روي آن نوشت و يا از آن خواند.

سيستم حافظه قابل برنامه‌ريزي اين محققان مبتني بر يك قسمت متحرك (يك نانوذره آهن) مي‌باشد كه در حضور يك جريان الكتريكي كوچك مي‌تواند با دقت قابل ملاحظه‌اي درون يك نانولوله‌ي توخالي به عقب و جلو حركت كند. موقعيت‌يابي اين نانوذره درون نانولوله به طور مستقيم با اندازه‌‌گيري مقاومت الكتريكي امكان‌پذير است، بنابراين اين سيستم مي‌تواند به‌عنوان يك حافظه‌ي غير فرار عمل كند.

نتايج اين تحقيق در مجله Nano Letters منتشر شده‌است.
http://www.physorg.com/news163328683.html

 

[m4material]

نمايشگرهاي كشسان با كمك فناوري‌نانو
يك گروه تحقيقاتي در ژاپن براي اولين بار به صورت موفقيت‌آميزي رساناهاي كشسان جديدي توليد كرده‌اند كه مي‌تواند مستقيماً بوسيله فرآيند‌هاي چاپ، الگودهي شوند. اين رسانا متشكل از نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره‌اي (SWCNTS) است كه در يك لاستيك كوپليمر فلوئوره شده‌ي بسيار كشسان به طور يكنواخت پراكنده شده است.

رساناهاي کشسانِ چاپ‌شده روي يک بستر پليمري​

تاكااُسامِيا از دانشگاه توكيو و يكي از اين محققان گفت: رساناي كشسان قابل چاپِ ما مي‌تواند براي سيم‌هاي قابل‌كشش و اتصالات در مدارات مجتمع الكتريكي استفاده شود. ما براي ساخت يك نمايشگر LED آلي شبه لاستيكي، اين رساناهاي كشسان قابل چاپ را در ترانزيستورهاي آلي و ديود‌هاي انتشار دهنده نور آلي مجتمع كرده‌ايم.

يك شبكه 16×16 از ترانزيستورها براي ساخت اين نمايشگر استفاده شد و اندازه‌ي مؤثر زمينه‌ي فعال آن 10×10 سانتي‌متر مربع بود. اين نمايشگر مي‌تواند تا 30 الي 50% كشيده شود و بدون هيچ آسيب الكتريكي يا مكانيكي روي سطح يك نيم‌كره قرار داده شود. بنابراين اين نمايشگر حتي اگر بطور كامل چند لا شود نيز عملكرد خود را حفظ مي‌كند كه اين نشان‌دهنده‌ي دوام عالي آن است.

اين ماده‌ي جديد- كه مي‌تواند با تفكيك‌پذيري فضايي 100 ميكرون يا كمتر و بدون هيچ نيازي به روكش اضافي چاپ شود- بالاترين هدايت الكتريكي كه تاكنون براي رساناهاي كشسان گزارش شده است، را دارد. اين ماده مي‌تواند تا بيش از 100% كشيده شود و داراي ضريب هدايت الكتريكي بسيار بالاي 102 زيمنس بر سانتي‌متر مي‌باشد كه در اثر كشيده‌شدن به صورت جزئي تغيير مي‌كند.

اين محققان براي ساخت اين ماده، فرآيند جديدي توسعه داده‌اند كه به آنها اجازه مي‌دهد كه دسته‌هاي ريز نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره را به‌عنوان افزايش‌دهند‌ه‌ي رسانايي به طور يكنواختي در يك ماتريس لاستيكي پراكنده كنند و در مدت اين فرآيند نيز طول اين نانولوله‌ها كوتاه نمي‌شود.

اين محققان تخمين مي‌زنند كه تا پنج سال آينده اين نمايشگرهاي كشسان كه كاربردهاي متنوعي خواهند داشت، تجاري شوند.
http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=10724.php

 

[m4material]

نانولوله‌هايي با روكش نانوذره‌اي در ترانزيستورها
محققاني از چين وآمريكا براي ساخت ترانزيستورهاي حساس به نور، نانوذرات دي‌اكسيد تيتانيوم و نانولوله‌هاي كربني را تركيب كرده‌اند. اين ترانزيستورها در پاسخ به نور UV مي‌توانند خاموش يا روشن شوند. اين محققان مي‌گويند كه اين تحقيق مي‌تواند منجر به انواع جديدي از حسگرها و افزاره‌هاي اپتوالكترونيك شود.

نانولوله‌هاي داراي روكش نانوذره‌​

اين ترانزيستورها با نصب نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره‌‌ي(SWNTS) طويل بين الكترودهاي طلا و كروم روي يك ويفر سيليكوني، ساخته شده‌اند. سپس آنها در يك محلول حاوي نانوذرات تيتانيا غوطه‌ور شدند. نانوذرات تيتانيا داراي گروه‌هاي اسيد اولئيك روي سطح‌شان بودند كه امكان لنگر انداختن آنها روي نانولوله‌ها را فراهم مي‌كرد.

زواِفِنگ گواُ، يكي از اين محققان مي‌گويد، هنگامي كه نورUV روي اين نانوذرات مي‌تابد؛ الكترون‌هاي آزاد روي سطح‌شان جمع مي‌شوند و اين الكترون‌ها مي‌توانند با جريان الكترون‌هاي جاري در نانولوله‌ها تداخل داشته باشند. اين محققان نوع ويژه‌اي از نانولوله‌ها را استفاده كرده‌اند كه مي‌توانند جريان الكتريكي را يا بصورت الكترون‌ها يا به صورت حفره‌هاي داراي بار مثبت ( جايي كه الكترون از ساختار حذف مي‌شوند، حفره بوجود مي‌آيد) هدايت كنند. بنابراين وابسته به مد هدايت در اين نانولوله‌ها، الكترون‌هاي اضافي جريان الكتريكي را مي‌توانند افزايش دهند يا قطع كنند. در نهايت افزاره‌ي توليدشده مي‌تواند در پاسخ به نورUV خاموش يا روشن شود.

تركيب نانولوله‌هاي تك‌جداره و نانوذرات تيتانيا به اين محققان اين امكان را مي‌دهد كه ترانزيستورهايي بسازند كه بدون كاهش عملكردشان مي‌توانند بارها و بارها بين وضعيت خاموش و روشن سوييچ كنند. گواُ توضيح مي‌دهد، برگشت‌پذيري براي كاربردهاي عملي خيلي مهم است.

تا كنون برگشت‌پذيري اين نوع سويچ‌ها خيلي خوب نبوده است و بعد از چند چرخه، عملكردشان (حساسيت‌شان به نور) كاهش مي‌يافت. اين محققان براي برگشت‌پذيري آنها از اجزاء حساس به نوري استفاده كرده‌اند كه پايداري بيشتري دارند. آنها براي اين كار از نانوذرات دي‌اكسيد تيتانيوم معدني استفاده كرده‌اند.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Angew. Chem. Int. Ed. منتشر كرده‌اند.
http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/May/28050901.asp

 

[m4material]

استفاده از گرافن به‌عنوان رابط الکتريکي
خواص بي‌نظير گرافن آن را به ماده‌ي جذابي براي گستره‌ي وسيعي از افزاره‌هاي الکتريکي بالقوه تبديل کرده‌است. اکنون محققان موسسه فناوري جرجيا به صورت آزمايشگاهي توان بالقوه‌ي گرافن براي کاربرد ديگري را شرح داده‌اند: جايگزين مس شدن براي ارتباطات داخلي در توليدات آينده‌ي مدارات مجتمع.

يک نمونه ماده‌ي گرافني که در اين تحقيق استفاده شده است​

اين محققان مقاومت الکتريکي رابط‌هاي نانونوارهاي گرافني به باريکي 18 نانومتر را بررسي کرده‌اند. نتايج آنها نشان مي‌دهد که گرافن مي‌تواند براي استفاده بعنوان رابط‌هاي داخلي روي تراشه از مس عملکرد بهتري داشته باشد.

رابط‌هاي داخلي، سيم‌هاي ريزي هستند که براي ارتباط دادن ترانزيستورها و ديگر افزاره‌ها در مدارات مجتمع استفاده مي‌شوند. استفاده از گرافن براي اين رابط‌هاي داخلي مي‌تواند منجر به بهبود عملکرد در فناوري مدارات مجتمع مبتني بر سيليکون شود.

راگوناث مورالي، يکي از اين محققان گفت: شما هر چه رابط‌هاي مسي را باريک‌تر بسازيد، مقاومت الکتريکي آنها افزايش مي‌يابد و خواص نانومقياس اين مواد آشکارتر مي‌شود. بررسي آزمايشگاهي ما در زمينه رابط‌هاي نانوسيم گرافني در مقياس 20 نانومتر نشان مي‌دهد که عملکرد اين رابط‌ها حتي با بهينه‌ترين رابط‌هاي مسي در اين مقياس، قابل مقايسه است. تحت شرايط واقعي رابط‌هاي گرافني ما ممکن است در اين مقياس عملکردي بهتر از مس داشته باشند.

رابط‌هاي گرافني علاوه بر بهبود مقاومت الکتريکي، تحرک الکتروني بالاتر، هدايت گرمايي بهتر و استحکام مکانيکي بالاتري دارند و ظرفيت الکتريکي جفت‌شدگي بين سيم‌هاي مجاور را کاهش مي‌دهند.

بهترين نانونوارهاي گرافني رسانايي الکتريکي برابر با آنچه براي رابط‌هاي مسي با همان اندازه پيش‌بيني مي‌شود، دارند. به دليل اينکه اين مقايسه‌ها بين گرافن بهينه نشده و تخمين‌هاي بهينه براي مس، بودند؛ اين محققان مي‌گويند که عملکرد اين ماده‌ي جديد بسيار بهتر از عملکرد رابط‌هاي مسي خواهد بود.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Electron Devise Letters منتشر کرده‌اند.
http://www.physorg.com/news163344686.html

 

[m4material]

سردکردن افزاره‌هاي نانوالکترومکانيکي با تقليد از طبيعت
محققان موسسه فناوري ماساچوست در آمريکا نشان داده‌اند که آرايش دقيق نانولوله‌هاي کربني مشابه آنچه در اجزاء ساختاري سلول‌ها ديده شده‌است، يک ماده‌ي گرمايي ايجاد خواهد کرد که مي‌تواند به طور مؤثري گرما را پراکنده کند. با کمک اين ماده مي‌توان گرماي توليدشده در يک افزاره‌ي سيستم‌هاي نانوالکترومکانيکي(NEMS) را پراکنده کرد و از گرم‌شدن آن و در نتيجه کاهش راندمانش جلوگيري کرد.

افزاره‌هاي NEMS توان بالقوه‌اي براي ايجاد انقلابي در جهان حسگرها (حرکت، مواد شيميايي، دما و غيره) دارند. اما بردن افزاره‌هاي الکترومکانيکي از مقياس ميکرو به مقياس نانو نيازمند يافتن راهي براي پراکنده‌کردن گرماي توليدشده در اين افزاره‌هاي ريز مي‌باشد.

شمايي از يک شبکه‌ي سلسله مراتبي از نانولوله‌هاي کربني که از شبکه‌ي پروتئيني يک سلول تقليد کرده‌است.​

افزاره‌هاي NEMS داراي منابع گرمايي بسيار متراکم و کوچکي مي‌باشند که نمي‌توانند با روش‌هاي مرسوم سرد شوند. حتي افزاره‌هاي سيستم‌هاي ميکروالکترومکانيکي (MEMS) استفاده‌شده در اتومبيل‌ها و الکترونيک، نيز به سختي سرد مي‌شوند؛ زيرا راهبردهاي مديريت گرمايي مرسوم از قبيل پره‌ها، سيال‌ها، چسب‌ها و سيم‌کشي‌ها اغلب در اين مقياس‌هاي کوچک کار نمي‌کنند.

اين محققان مي‌گويند که راه حل اين مشکل استفاده از يک ماده گرمايي است که به طور طبيعي گرما را از مرکز اين افزاره در سرتاسر يک شبکه‌ي شاخه‌دارِ سلسله مراتبي از نانولوله‌هاي کربني، پراکنده کند. الگوي طراحي اين ماده‌ي گرمايي يک سلول زيستي است، بويژه شبکه‌هاي پروتئيني سلسله مراتبي که به هسته يک سلول اجازه مي‌دهد تا با بيروني‌ترين نواحي سلول نيز ارتباط برقرار کند.

تعداد نانولوله‌هايي که مي‌توانند به طور مستقيم به مبنع گرما در مرکز يک افزاره NEMS متصل شوند، بوسيله اندازه‌ي فيزيکي منبع گرمايي محدود شده‌اند. اين محققان نشان داده‌اند که اثر پراکندگي گرمايي يک نانولوله‌ي متصل به منبع گرمايي با 99 اتصالات شاخه‌دار بين آن و منبع گرمايي، همانند اثر پراکندگي گرمايي 50 نانولوله‌اي است که مستقيماً به اين منبع گرما متصل شده‌اند. بنابراين اين محققان يک ساختار شبکه‌اي شاخه‌دارِ سلسله مراتبي براي اين ماده گرمايي پيشنهاد داده‌اند.

نتايج اين تحقيق درمجله‌ي Nano Letters منتشر شده‌است.
http://www.physorg.com/news163076711.html

 

[m4material]

گرافن دولايه‌اي براي ترانزيستورهاي اثر ميداني
طبق محاسبات جديد محققان ايتاليايي گرافن دولايه‌اي مي‌تواند جهت ساخت ترانزيستورهاي اثر ميداني تونلي (TFETs) مناسب، براي مجتمع‌کردن مدارات استفاده شود. اين افزاره‌هاي جديد بواسطه جريان روشن- خاموش بالايشان، حتي در ولتاژهاي پايين، مي‌توانند به آساني بين حالت روشن و خاموش تغيير وضعيت دهند.

تصوير سه بعدي از يک ترانزيستور اثر ميداني تونلي گرافن دولايه‌اي​

يکي از مشکلات اصلي گرافن، براي استفاده به‌ عنوان ماده‌ي مناسب در الکترونيک آينده، اين است که گرافن يک نيمه‌هادي با گپ صفر است و نمي‌تواند براي کاربردهاي الکترونيک ديجيتالي استفاده شود. براي ايجاد يک گپِ يک الکترون‌ولتي در اين ماده به ساخت نوارهاي گرافني با عرض کمتر از 2 نانومتر و با دقت تک اتمي، نياز است؛ و اين مافوق توانايي‌هاي فناوري‌هاي کنوني مي‌باشد. گرافن دولايه‌اي يک جايگزين جالب براي گرافن تک‌لايه‌اي است؛ زيرا با به‌کارگيري يک ميدان الکتريکي عمودي، يک گپ انرژي قابل تنظيم مي‌تواند در اين صفحه دوبعدي القاء شود.

اگر چه هنوز فقط يک گپ انرژي در حد چند صد ميلي‌آمپر توليد مي‌کند، که استفاده از گرافن دولايه‌اي را در ترانزيستور‌هاي اثر ميداني مرسوم غيرممکن مي‌کند. نقص اصلي در اينجا جريان تونل‌زنِ بزرگِ پيوند- به- پيوند است که مانع اين مي‌شود که اين ترانزيستور به طور مناسب تغييروضعيت دهد.

اکنون اين محققان در دانشگاه پيسا، با استفاده از شبيه‌سازي‌ها‌ي عددي نشان داده‌اند که اين مشکل هنگام ساخت ترانزيستورهاي اثر ميداني تونلي، بخاطر نوسان زيرآستانه‌ي بي‌نهايت کم اين ماده، مي‌تواند واقعاً يک مزيت شود. چنين نوسان زير‌آستانه‌اي امکان ايجاد يک نسبت بزرگ جريان روشن- خاموش (نزديک 104) با ولتاژ فقط 100 ميلي ولت، را فراهم مي‌کند.

گرافن دولايه‌اي همچنين مي‌تواند به آساني روي لايه‌هاي دي‌الکتريک رشد داده شود و با استفاده از ليتوگرافي ظريف ساخته شود.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌يarxiv منتشر کرده‌اند.
http://nanotechweb.org/cws/article/tech/39595

 

[m4material]

اتصال نانوبلورها به يکديگر
نوع جديدي از"چسب الکترونيک" براي چسباندن نانوبلورهاي مجزا به يکديگر توسط پژوهشگران در آمريکا ابداع شده‌است. اين چسب مي‌تواند براي ساخت افزاره‌هايي با سطح بزرگ که در الکترونيک و سلول‌هاي نوري کاربرد دارند، مورد استفاده واقع شود.

نانوبلورهای سلنید کادمیوم پوشش‌داده‌شده با یون‌های سولفید قلع.​

فرآيندهاي مبتني بر محلول مانند روکش‌‌دهي چرخشي يا غوطه‌وري و چاپ پاششي، براي ساخت سلول‌هاي خورشيدي با سطح بزرگ (به عنوان مثال براي کاربرد در صفحات پشت‌بامي ارزان قيمت) روش‌هاي هزينه‌بري هستند. در اين روش‌ها، به نيمه‌هادي‌ها در حالت محلول نياز است تا به عنوان" جوهر" مورد استفاده قرار گيرند. نانوبلورهاي نيمه‌هادي که ذرات کوچکي از مواد نيمه‌هادي هستند، جايگزين‌هاي کاملي براي چنين جوهري هستند.

اگرچه اين مشکل وجود دارد که نانوبلورهاي مجزاي موجود در آرايه‌هاي چاپ‌شده که با اين روش‌ها توليد شده‌اند، اتصال ضعيفي با يکديگر دارند. علت اين امر آن است که ليگاندهاي سطحي شامل مولکول‌هاي آلي عايق‌ بوده و مانع انتقال بار الکتريکي از يک بلور به ديگري مي‌شوند. نتيجه اين خواهد بود که مواد نانوبلوري نمي‌توانند به‌طور گسترده در سلول‌هاي نوري و ديگر افزاره‌ها مورد استفاده قرار گيرند.

اکنون، ديميتري تالاپين از دانشگاه شيکاگو و همکارانش در آزمايشگاه ملي لاورنس برکلي با ابداع روش شيميايي جديدي که امکان اتصال محکم نانوبلورهاي مجزا را در آرايه‌هايي از اجزاء سازنده فراهم مي‌نمايد، بر اين مشکل غلبه کرده‌اند. تالاپين مي‌گويد: "روش ما نقشه‌اي چند بعدي براي طراحي مواد فراهم کرده و مي‌تواند در افزاره‌هاي الکترونيک، سلول‌هاي نوري و افزاره‌هاي توموالکتريکي تأثيرگذار باشد."

اين پژوهشگران نانوبلورهاي کلوئيدي را با استفاده از نوعي از ترکيبات که ترکيبات مولکولي فلزي کالکوجنيد ( Chalcogenide ) ناميده مي‌شوند، به يکديگر متصل کرده‌اند. اين ليگاندها، پايدارتر از و محکم‌تر از ليگاندهاي آلي به‌کار رفته در روش‌هاي قبلي بوده و بر ساختار شيميايي نانوبلورها تأثير نمي‌گذارند. همچنين امکان انتقال موثر بار الکتريکي بين نانوبلورها را فراهم مي‌کند. در واقع تالاپين و همکارانش افزايش بي‌سابقه‌اي در رسانايي الکتريکي سيستم‌هاي مورد بررسي مشاهده کردند.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Science منتشر شده‌است.

 

[m4material]

افزاره‌ي نامرئي‌كننده در مقياس نانو ​

دانشمندان دانشگاه كرنل افزاره‌اي توسعه داده‌اند كه مي‌تواند يك برآمدگي روي يك فرش يا هر سطح مسطح ديگري را نامرئي كند. در حال حاضر اين افزاره فقط در مقياس نانو كار مي‌كند ولي اين محققان اعتقاد دارند كه اصول اساسي آن ممكن است براي كاربردهاي ارتباطي و نظامي در مقياس‌هاي بزرگتر بكار رود و يا شايد در حالت معكوس براي متمركز كردن انرژي خورشيدي استفاده شود.

تصاوير ميكروسكوپ الكتروني پيمايشگر از اين افزاره‌ي نامرئي كننده​

اين محققان مي‌گويند افزاره‌هايي كه ميكروموج‌هاي اطراف اشياء كوچك را خم و پراكنده مي‌كنند، قبلاً ساخته شده‌اند، ولي اين اولين افزاره‌ي نامرئي‌كننده است كه در فركانس‌هاي نور مرئي كار مي‌كند. اين افزاره‌ي آزمايشگاهي نور برگشتي از يك سطح انعكاس‌دهنده را به طريقي خم مي‌كند كه اعوجاج بوجود آمده بوسيله يك برآمدگي روي اين سطح، را تصحيح مي‌كند؛ بنابراين اين برآمدگي ديده نمي‌شود.

يك افزاره مشابه كه در يك طول موج ويژه از نور مادون قرمز كار مي‌كند، قبلاً بوسيله محققان دانشگاه كاليفرنيا- بركلي گزارش شده است، اما انتظار مي‌رود افزاره اين محققان در گستره‌ي وسيعي از طول موج‌ها از مادون قرمز گرفته تا نور قرمز مرئي كار كند.

اين گروه تحقيقاتي روي يك ويفر سيليكوني، يك انعكاس‌دهنده‌ي (برآمدگي) ريز به طول حدود 30 ميكرون و پهناي حدود 5 ميكرون ايجاد كرده و سپس در جلوي آن آرايه‌اي از تيرك‌هاي سيليكوني عمودي (هر كدام به قطر 50 نانومتر) قرار داد. به دليل اينكه اين تيرك‌ها خيلي كوچك‌تر از طول موج نور هستند، نور هنگام عبور از آنها طوري رفتار مي‌كند كه گويي از يك جسم جامد با چگالي متغير كه تغييرات چگاليش همانند تغييرات چگالي اين تيرك‌ها مي‌باشد، عبور مي‌كند.

نور هنگام عبور از بين نواحي با چگالي كم ‌و زياد مانند عبور از هوا به شيشه خميده مي‌شود. اين محققان با تنظيم تغييرات چگالي اين تيرك‌ها توانستند مسير نور را براي تصحيح اعوجاج ايجاد شده بوسيله اين برآمدگي، كنترل كنند.
http://www.nanowerk.com/news/newsid=10585.php

 

[m4material]

بررسي خواص مغناطيسي در مقياس نانو
خواص مغناطيسي مواد فرومغناطيس هنگامي که آنها تا حد مقياس نانو کوچک مي‌شوند، به شدت تغيير مي‌کنند. اکنون محققان دانشگاه آليکانت در اسپانيا متوجه شده‌اند که خواص مغناطيسي مي‌توانند حتي در مواد مغناطيسي قوي از قبيل آهن، کبالت و نيکل نيز از بين بروند. اين پديده از برهم‌کنش‌هاي الکترون- الکترون در مقياس نانو (که در مقياس‌هاي بزرگ‌تر مشاهده نشده‌اند) نتيجه شده است. براي توسعه نانوساختارهاي مغناطيسي آينده نياز است که اين پديده در نظر گرفته شود.

کارلوس آنتايدت، رهبر اين گروه تحقيقاتي، گفت: يافته‌هاي ما نشان مي‌دهند که در مقياس نانو، برهم‌کنش‌هاي الکترون- الکترون که اغلب ناديده گرفته مي‌شوند، مي‌توانند بسيار مهم باشند.

ميکروسکوپ تونل‌زني پيمايشگر استفاده‌شده در اين تحقيق​

در ساختارهاي مقياس اتمي، برهم‌کنش‌هاي مغناطيسي مرسوم با يک اثر مغناطيسي ديگر معروف به فرآيند کوندو(Kondo) رقابت مي‌کنند. اين پديده به اين دليل است که در اين مقياس، محيط الکترونيکي احاطه کننده‌ي يک اتم در نوک STM ( ميکروسکوپ تونل‌زني پيمايشگر ) با آنچه در مقياس هاي بزرگ‌تر تجربه شده است، متفاوت هستند.

آنتايدت گفت: براي اينکه اثر کوندو اتفاق بيافتد ما به يک الکترون جفت نشده‌ي ( و بنابراين يک اسپين جفت‌نشده‌ي) موضعي‌شده در فضا، نياز داريم. در کار ما، الکترون جفت‌نشده‌ روي يک اتم اتصال ويژه که در تماس با الکترون‌هاي آزاد (هدايت) است؛ است. يکي از الکترون‌هاي هدايت مي‌تواند در نتيجه‌ي جفت‌شدن با اين اسپين موضعي انرژي خود را کاهش دهد، اما اين اتفاق به دليل نيروي دافعه الکترون- الکترون غيرممکن است. در عوض، اين الکترون‌ها يک رقص مغناطيسي انجام مي‌دهند که در آن الکترون موضعي و يک الکترون هدايت در عرض اين اتصال نوسان مي‌کنند.

اين يافته‌ها بدين معني هستند که دانشمندان براي مدل‌کردن خواص مغناطيسي نانوساختار‌ها نياز خواهند داشت که اين اثرات را در محاسبات خود اعمال کنند.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Nature منتشر کرده‌اند.
http://nanotechweb.org/cws/article/tech/38953

 

[m4material]

کنترل نانوموتورها از راه دور
جُزِف وانگ از دانشگاه کاليفرنيا، سان دياگو، و همکارانش براي اولين بار کنترل الکتروشيميايي يک نانوموتور داراي نيروي محرکه سوختي را شرح داده‌اند. اين محققان اکنون مي‌توانند حرکت اين نانوموتور را از راه دور کنترل کنند. وانگ و همکارانش نسل جديدي از نانوموتورهاي کاتاليستي داراي نيروي محرکه سوختي طراحي کرده‌اند. آنها همچنين مي‌ توانند سرعت اين نانوموتورها را کنترل کرده و حرکت آنها را شروع کرده و خاتمه دهند.

سرعت و حرکت يک نانوموتور مي‌تواند از راه دور کنترل شود​

نانوموتورها افزاره‌هاي مولکولي ريزي هستند که قابليت تبديل انرژي به حرکت را دارند. وانگ نانوموتوري توسعه داده است که در آن مکانيزم روشن و خاموش کردن بوسيله يک الکترود طلا کنترل مي‌شود. اين الکترود که نزديک موتور قرار داده‌مي‌شود، مي‌تواند توان‌هاي بالقوه‌ي مختلفي اعمال کند. اين توان در اين ميکروالکترود، واکنش‌هاي الکتروليتي اجزاء سازنده‌ي سوخت را کنترل مي‌کند.

وانگ توضيح مي‌دهد که يک توان بالقوه‌ي مثبت يا منفي در اين الکترود به ترتيب منجر به توليد يا مصرف اکسيژن مي‌شود. توليد يا مصرف اکسيژن نيز به ترتيب باعث کاهش يا افزايش شتاب حرکت مي‌شود. با کنترل کردن توان بالقوه‌ي منفي، سطح اکسيژن و بنابراين سرعت اين موتور کنترل مي‌شود.

هنري هس، متخصص در زمينه‌ي طراحي کاربردهاي موتورهاي نانومقياس در دانشگاه فلوريدا، مي‌گويد که اين اصل ممکن است در نهايت منجر به شبکه‌هايي از الکترودها شود که سرعت و جهت اين نانوموتورهاي کاتاليستي را هدايت مي‌کنند؛ همانند برج‌هاي ديدباني راديويي که هواپيماها را در طول مسيرشان هدايت مي‌کنند.

وانگ که بدليل توانايي‌هاي اين کار هيجان زده شده است، مي‌گويد: راه‌اندازي کنترل‌شده اين نانوموتور و کنترل سرعت آن اولين مرحله به سمت طراحي نانوماشين‌هاي عملکردي مي‌باشد. کار آينده اين محققان شامل تلاش در رسيدن به فعاليت روشن/خاموش سريع‌تر و الگوهاي حرکت پيچيده‌تر، خواهد بود.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Chem. Commun. منتشر شده‌است.
http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2009/08/Tiny_pushes.asp

 

[m4material]

نانوصفحه‌هايي براي حذف رنگدانه‌هاي آلي از پساب‌ها
محققاني از چين و آمريکا کشف کرده‌اند که نانوصفحات اکسيد نيکل با حفره‌هاي شش‌وجهي‌شکل مي‌توانند رنگ‌دانه‌هاي آلي مضر را از پساب‌ها تقريباً به همان خوبي بهترين روش‌هاي مرسوم جذب کنند. مزيت اين نانوجاذب بر جاذب‌هاي مرسوم اين است که رنگ‌دانه‌هاي جذب‌شده روي آنها با گرما تخريب شده و به آساني احياء مي‌شوند.

اين محققان عملکرد اين جاذب را با کربن فعال که بخاطر سطح ويژه بسيار بالايش اغلب به‌عنوان جاذب استفاده مي‌شود، مقايسه کردند. همانند کربن فعال، حفره‌هاي شش‌وجهي اين نانوصفحات، سطح ويژه بسيار بالايي دارند. هر صفحه يک سطح قطبي حاوي نواحي بار مثبت و منفي مجزا دارد.

رايان ريچاردز، يکي از اين محققان، گفت: مزيت اصلي اکسيدهاي فلزي مانند اکسيد نيکل اين است که اين مواد جاذب مي‌توانند با سوختن به آساني احياء شوند. علاوه بر اين، سطح قطبي نانوصفحات اکسيد نيکل در فرآيند جذب ممکن است مزايايي براي اين جاذب‌ها فراهم کند. روش‌هاي احياء کربن فعال گران هستند و اغلب کربن فعال و مواد جذب‌شده بايد دور ريخته شوند.

اين محققان عملکرد جذبي نانوصفحات و پودر اکسيد نيکل را با استفاده از سه رنگ‌دانه‌ي سنتزي معمول بررسي کردند. اين رنگ‌دانه‌ها عبارتند از: X-3B قرمز روشن فعال، قرمز و قرمز متمايل به آبي. اين رنگ‌دانه‌ها در تعداد زيادي از صنايع از قبيل کاغذسازي، رنگ‌آميزي پارچه، چرم‌سازي و چاپ‌کردن؛ استفاده مي‌شوند.

اين محققان نمونه‌هاي محلول حاوي اين سه رنگ‌دانه را با اکسيد نيکل پودري يا مقادير کمي از نانوصفحات اکسيد نيکل مخلوط کردند. آنها متوجه شدند که نانوصفحات اکسيد نيکل به طور متوسط دو تا سه برابر اکسيد نيکل پودري رنگ‌دانه‌ها را حذف مي‌کنند. اين نانوصفحات عملکردي مشابه کربن فعال دارند، ولي به آساني احياء مي‌شوند و ارزان‌قيمت هستند.

اين محققان اعتقاد دارند که اين نانوصفحات کانديداي مناسبي براي حذف رنگ‌دانه‌هاي آلي از پساب‌ها در آينده هستند.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Nanotechnology منتشر شده‌است.
http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/July/08070901.asp

 

[m4material]

نانوروکش‌‌هاي ابر آب‌گريز براي لباس‌ها
دانشمندان چيني نانوروکش‌هايي براي لباس‌ها طراحي کرده‌اند که ابرآب‌گريز بوده و صدمات ناشي از سوختگي با آب جوش در صنايع مختلف، را کاهش مي‌دهند.

قربانيان سوختگي با آب جوش به دليل خيس شدن لباس با آب گرم متحمل سوختگي شديدي مي‌شوند. يويانگ ليو و همکارانش در دانشگاه پلي‌تکنيک هنگ‌کنگ، مي‌گويند که با استفاده از منسوجات ابرآب‌گريز محافظت قربانيان از سوختگي‌هاي بسيار عميق امکان‌پذير خواهد بود.

قطرات آب روي يک سطح ابرآب‌گريز.​

سطح ابرآب‌گريز نظير تفلون يا برگ سدر نسبت به آب سرد دافعه زيادي نشان مي‌دهند. اگر چه طبق گفته‌ي ليو و همکارانش اين سطوح نسبت به آب گرم دافعه زياي از خود نشان نمي‌دهند. مطالعات اين محققان منجر به توليد محصول روکش داده‌شده با کامپوزيت تفلون و نانولوله‌هاي کربني شده‌است که دافعه خوبي به نوشيدني‌هاي گرم نظير چاي و قهوه نشان مي‌دهد.

اين محققان ميزان دافعۀ آب را هم برحسب شکل قطرات قرار گرفته روي سطح (آب ساکن) و هم قابليت لغزش قطرات اسپري‌شده روي سطح (آب پويا) تعيين نمود. اين درحاليست که اين محصول روکش‌داده‌شده با تفلون به خوبي در برابر آب ساکن مقاوم است ولي براي آب‌هاي در حال حرکت مناسب نيست.

با استفاده از نانولوله‌هاي کربني ميزان زبري سطح افزايس يافته که منجر به افزايش آب‌گريزي آن شده و علت آن نيز به دام افتادن حباب‌هاي هوا در حفرات ريز روي سطح است.

به گفته گلن مک‌‌هل (از دانشگاه ناتينگهام انگلستان) ممکن است که مقياس طولي کوچکترِ نانولوله‌هاي کربني سبب مي‌شود که سطح آب‌گريز مقاومت بيشتري در برابر فشار وارد شده از طرف آب نشان دهد. او معتقد است که کارهاي بيشتري براي درک و تأييد صحت اين مکانيزم‌هاي دفع لازم است.

همچنين ليو معتقد است که ابداع سطح ابرآب‌گريز که مايعات گرم تحت فشار را دفع مي‌کند، همچنان براي دانشمندان يک چالش بزرگ است.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي J. Mater. Chem. منتشر کرده‌اند.
http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2009/09/Superhydrophobicity.asp

 

[m4material]

کاتاليست‌هاي پيل‌هاي سوختي با ابعاد زيرنانو ​

محققان ژاپني موفق به ساخت خوشه‌هاي پلاتيني در ابعاد زيرنانو شده‌اند که فعاليت کاتاليستي بالايي براي استفاده در پيل‌هاي سوختي نشان مي‌دهند. اين ذرات ريز کاتاليستي که نهايتاً از 12 اتم تشکيل شده‌اند، مي‌توانند به حفظ منابع محدود پلاتين در کر‌ۀ زمين کمک شاياني کنند.

مدلي از قالب فنيل‌آزومتين براي آرايش خوشه‌ي فلزي​

اين تيم تحقيقاتي دريافت که با کاهش اندازۀ اين خوشه‌ها، فعاليت کاتاليستي آنها در احياي اکسيژن افزايش مي‌يابد. هنگامي که تعداد اتم‌ها در هر خوشه به 12 اتم رسيد، تمام اتم‌ها روي سطح و در معرض قرار مي‌گيرند. در اين حالت، فعاليت کاتاليستي اين خوشه‌ها 13 برابر کاتاليست‌هاي صنعتي موجود است. بنابر تحقيقات انجام شده اين بهبود عملکرد تنها ناشي از افزايش سطح ويژه نيست بلکه ناشي از اثر اندازۀ کوانتوم است که هنوز به درستي درک نشده است.

کيميهيسا ياماموتو، از دانشگاه کييو و سرپرست اين گروه، معتقد است که عملکرد اين نانوکاتاليست‌ها با دانش پذيرفته‌شده در اين خصوص در تقابل است، زيرا که تا قبل از اين تحقيق پذيرفته شده‌بود که نانوذرات پلاتين با اندازه ذارت 3 نانومتر بهترين عملکرد کاتاليستي را نشان مي‌دهند؛ اين در حالي است که اين خوشه‌هاي زيرنانو تحت شرايط خاص فعاليت کاتاليستي بالاتري نشان مي‌دهند.

اين خوشه‌هاي پلاتين با افزودن کلريد پلاتين به قالب‌هاي فنيل‌آزومتين (DPA) – مولکول‌هاي شاخه‌اي که به عنوان ساختارهاي صلبِ قفسه‌اي‌شکل اين اتم‌هاي فلز را احاطه مي‌کنند- تهيه مي‌شوند. اين قالب قادر است تعداد اتم‌هاي احاطه شده را کنترل کرده و با افزودن يک عامل کاهنده، خوشه‌هاي پلاتين به‌صورت ساختارهاي پايدار آزاد مي‌‌شوند.

با توجه به نتايج اين تحقيقات کاهش چشمگيري در مقادير پلاتين مورد استفاده در پيل‌هاي سوختي مورد انتظار است. همچنين با توسعه‌ي بيشتر اين روش، امکان اتصال يک فلز ثانويه به اين خوشه‌هاي پلاتين فراهم خواهد شد.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي Nature Chemistry منتشر کرده‌اند.
http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/July/20070902.asp

 

[m4material]

کاهش هزينه ساخت پيل‌هاي سوختي
هزينه‌ي بالاي پيل‌هاي سوختي، توليد آنها در مقياس زياد براي تأمين انرژي در آينده را غيرممکن ساخته است. اکنون محققان دانشگاه ايالتي آريزونا با تمرکز روي به‌کارگيري الکترودها و کاتاليست‌هاي مبتني بر نانولوله‌هاي کربني، تلاش مي‌کنند که هزينه ساخت پيل‌هاي سوختي را کاهش دهند و امکان استفاده گسترده‌ي آنها در ماشين‌ها را فراهم کنند.

پيل‌هاي سوختي که با عبور سوختي شبيه هيدروژن از روي يک الکترود و عبور همزمان هوا از روي يک الکترود ديگر، توان الکتريکي توليد مي‌کنند؛ سيستم تبديل انرژي بسيار پاکي مي‌باشند که حدود 100 سال است مطرح شده‌اند. اما به دليل هزينه‌هاي بالاي اين فناوري، توسعه آن به کندي پيش مي‌رود.

پلاتين مؤثرترين الکتروکاتاليست و يک رساناي الکتريسيته‌ي بسيار خوب در پيل‌هاي سوختي است، اما هزينه آن به قدري زياد است که امکان استفاده آن در پيل‌هاي سوختي به صورت گسترده وجود ندارد. اين محققان با رشد مستقيم نانولوله‌هاي کربني روي بسترهاي کاغذي کربني (به جاي ذرات کربني کروي) و سپس ترسيب نانوذرات پلاتين روي سطح اين نانولوله‌ها؛ تلاش کردند هزينه‌هاي اين پيل‌هاي سوختي را کاهش دهند.

اين روش ابداعي منجر به استفاده‌ي مقادير کمتري از پلاتين، بدون کاهش راندمان انرژي، مي‌شود. اين فرآيند اصلاح‌شده در مقايسه با فرآيند موجود، باعث صرفه‌جويي حدود 10 تا 15 درصد در هزينه، بدون کاهش توان توليدي، مي‌شود.

اين محققان عملکرد چندين ماده مختلف را از نظر راندمان مورد بررسي قرار دادند. آنها مي‌گويند: الکترود مبتني بر نانولوله‌هاي کربني بيشترين راندمان را دارد، زيرا سطح ويژه‌ي بزرگتري دارد. اين سطح ويژه اجازه مي‌دهد که پلاتين کمتري مورد نياز باشد. به علاوه اين الکترود تحت رطوبت نسبي کمتر عملکرد بي‌نهايت خوبي دارد، بنابراين پيچيدگي سيستم پيل سوختي را کاهش خواهد داد.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌هاي International Journal of Hydrogen Energy و Journal of Power Sources منتشر کرده‌اند.
http://www.nanowerk.com/news/newsid=11182.php

 

[m4material]

فيلم‌هاي نانولوله‌اي كشسان در كاربردهاي پزشكي
يكي از موانع مهم توسعه افزاره‌هاي الكترونيكي پزشكي با قابليت كاشت در بدن انسان، فقدان مواد مناسب است. بيشتر مواد نيمه‌هادي سخت و شكننده هستند، در صورتي كه بافت بدن انسان نرم و قابل انعطاف است. اكنون دانشمندان در دانشگاه كاليفرنيا با مطالعه‌ي يك ماده‌ي بسيار نازك‌ِ مبتني بر نانولوله، يك قدم مهم به سمت الكترونيك قابل‌كاشت برداشته‌اند. آنها عكس‌العمل اين ماده به كشش‌هاي بسيار زياد را از نظر الكتريكي و نوري بررسي كرده‌اند.

اين محققان متوجه شده‌اند كه اين ماده حتي هنگامي كه بيش از 700 درصد كشيده شود (بيش از 7 برابر ابعاد اوليه كشيده شود)، خواص الكتريكي خود را از دست نمي‌دهد و فقط هنگامي كه ترك‌هاي ايجاد شده روي آن توسعه مي‌يابند، رسانايي خود را از دست مي‌دهد. افزاره‌هاي الكترونيكي پزشكي قابل‌كاشت مي‌توانند گستره‌ي وسيعي از عملكردهاي بدني از قبيل جريان سيال، دما و فشار خون، را پايش كنند. آنها همچنين مي‌توانند خواص شيميايي، الكتريكي و حتي مغناطيسي داخل بدن را اندازه‌گيري كنند.

اما اين افزاره ‌ها نيازمند انعطاف‌پذيري بسيار بالا بدون از دست دادن راندمان خود، هستند. بهترين مواد كنوني براي اين افزاره‌هاي الكترونيكي پزشكي، تحت كشش‌هاي بيش از 10 يا 20 درصد دچار ترك‌هاي پيشرفته‌اي مي‌شوند. نانولوله‌هاي كربني ماده‌اي مناسبي براي اين افزاره‌ها مي‌باشند، زيرا نسبت طول به پهناي بزرگي دارند؛ بنابراين مي‌توانند بين نواحي ترك خورده پل زده و رسانايي خود را حفظ كنند.

فيلم‌هاي نازك نانولوله‌هاي كربني به طور گسترده‌اي براي گستره‌ي وسيعي از كاربردهاي الكترونيكي مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. آنها داراي خواص مفيد و جالبي هستند. يكي از اين خواص انعطاف‌پذيري بسيار بالاي آنهاست كه در الكترونيك پزشكي قابل‌كاشت نقش كليدي دارد.

اين محققان براي اولين بار اين نانولوله‌هاي كربني را روي يك بستر بسيار كشسان ترسيب كرده‌اند، بطوري كه اين فيلم مي‌تواند به اندازه كافي كشيده شود. آنها يك ولتاژ در عرض اين فيلمِ كشيده‌شده اعمال كرده و تغييرات الكتريكي آن را بررسي كرده‌اند.

نتايج اين تحقيق در مجله Applied Physics Letters منتشر شده‌است.
http://www.physorg.com/news160652779.html