نانو تكنولوژي

[mahdi.adelinasab]

يکي از کاربردهاي مهم فناوري نانو

يکي از کاربردهاي مهم فناوري نانو

يکياز کاربردهاي مهم فناوري نانو بهبود خواص مواد پليمري از نظر آتش گيري وبالا بردن مقاومت اين مواد در برابر آتش است. اين مواد عموماً در دماهايبالا ايمن نيستند؛ اما با استفاده از فناوري نانو امکان ديرسوز نمودن آنهاوجود دارد. در اين مطلب، نظرات مهندس صحرائيان، عضو هيأت علمي پژوهشگاهپليمر و پتروشيمي ايران، در زمينة استفاده از فناوري نانو در اين زمينهآورده شده است:

نانو کامپوزيتهاي ديرسوزباتوجه به اين که امروزه حجم وسيعي از کالاهاي مصرفي هر جامعه اي راپليمرهايي تشکيل مي دهند که به راحتي مي سوزند يا گاهي در مقابل شعلهفاجعه مي آفرينند، لزوم تحقيق در خصوص مواد ديرسوز احساس مي شود. بر هميناساس، در کشورهاي صنعتي، تلاش گستردهاي براي ساخت موادي با ايمني بيشتر دربرابر شعله آغاز شده است و در اين زمينه نتايج مطلوبي هم به دست آمده است.
بر همين اساس و با توجه به تدوين استانداردهاي جديد ايمني، به نظر ميرسد استانداردهاي ساخت مربوط به پليمرهاي مورد استفاده در خودروسازي،صنايع الکترونيک، صنايع نظامي و تجهيزات حفاظتي و حتي لوازم خانگي، در حالتغيير به سوي مواد ديرسوز است.
از طرف ديگر مدتي است کهنانوکامپوزيتهاي پليمر – خاک رس به عنوان موادي با خواص مناسب مثل تأخيردر شعله وري، توجه بسياري از محققان را به خود جلب کرده است. بنابراين بهنظر مي رسد که نانو کامپوزيتهاي پليمر – خاک رس مي توانند جايگزين مناسبيبراي مواد پليمري معمولي باشند؛براي تهيه پليمرهاي ديرسوز، علاوه بر رفتار آتشگيري، عوامل زيادي بايد مورد توجه واقع شوند؛ از جمله اينکه:
از افزودنيهايي استفاده شود که قيمت تمام شده محصول را خيلي افزايش ندهد. (مواد افزودني بايد ارزان قيمت باشند).مواد افزودني به پليمرها بايد به آساني با پليمر فرآيند شود.
مواد افزوده شده به پليمر نبايد در خواص كاربردي پليمر تغيير قابل ملاحظه ايجاد كند.
زباله هاي اين مواد نبايد مشکلات زيست محيطي ايجاد کند.

باتوجه به اين موارد، خاک رس از جمله بهترين مواد افزودني به پليمرها محسوبمي شود که مي تواند آتش گيري آنها را به تأخير بيندازد و سبب ايمني بيشتروسايل و لوازم شود. مزيت ديگر خاک رس فراواني آن است که استفاده از اينمنبع خدادادي را آسان مي کند.

ويژگيهاي نانو کامپوزيتهاي پليمر – خاک رسخواصمکانيکي نانو کامپوزيتهاي پليمر - نايلون 6 که از نظر حجمي فقط حاوي پنجدرصد سيليکات است، بهبود فوق العاده اي را نسبت به نايلون خالص از خودنشان مي دهد. مقاومت کششي اين نانوکامپوزيت 40 درصد بيشتر، مدول کششي آن 68 درصد بيشتر، انعطاف پذيري آن 60 درصد بيشتر و مدول انعطاف آن 126 درصدبيشتر از پليمر اصلي است. دماي تغيير شکل گرمايي آن نيز از 65 درجهسانتيگراد به 152 درجه سانتيگراد افزايش يافته است. در حاليکه در برابرهمة اين تغييرات مناسب، فقط 10درصد از مقاومت ضربه آن کاسته شده است.
نتايجتحقيقات حاكي از آن است كه ميزان آتشگيري در اين نانو كامپوزيت پليمريحدود 70 درصد نسبت به پليمر خالص كاهش نشان مي دهد و اين در حالي است كهاغلب خواص كاربردي پليمر نيز تقويت مي شود. البته كاهش در ميزان آتشگيريپليمرها از قديم مورد بررسي بوده است. بشر با تركيب مواد افزودني به پليمرميزان آتشگيري آنرا كاهش داد ولي متاسفانه خواص كاربردي پليمر هم متناسببا آن كاهش مي يافته است. در واقع كاهش در آتشگيري همزمان با بهبود خواصكاربري پليمرها ويژگي منحصر به فرد فناوري نانو است، خصوصاً اينكه تنها باافزودن 6 درصد ماده افزودني به پليمر تا 70 درصد آتشگيري آن كاهش مي يابد.
برخي نانوکامپوزيتهاي پليمر – خاک رس پايداري حرارتي بيشتري از خودنشان مي دهند که اهميت ويژه اي براي بهبود مقاومت در برابر آتشگيري دارد. اين مواد همچنين نفوذپذيري کمتري در برابر گاز و مقاومت بيشتري در برابرحلالها از خود نشان مي دهند.​

 

[mahdi.adelinasab]

نانو پودر ها

نانو پودر ها

​

نانوپودر چيست؟

پودر‌ها ذرات ريزي هستند كه از خُرد كردن قطعات جامد و بزرگ، يا ته‌نشين شدن ذرات جامدِ معلق در محلول‌ها به دست مي‌آيند. بنابراين، نانوپودرها را ميتوان مجموعه‌ي از ذرات دانست كه اندازه‌ي آنها كمتر از 100 نانومتر است. (اگر يك متر را يك ميليارد قسمت كنيم، به يك نانومتر ميرسيم. طبق تعريف، ساختار نانومتري ساختاري است كه اندازه‌ي آن كمتر از 100 نانومتر باشد.)

چه پودري را ميتوان نانوپودر به شمار آورد؟

پودرها در سه حالت نانوپودر به شمار ميآيند:

حالت اول: ساختار ذرات تشكيل‌دهنده‌ي پودر، در حد نانومتر باشد.

يعني اگر ساختار ذرات تشكيل‌دهنده‌ي يك پودر را به صورت يكي از اشكال منظم هندسي در نظر بگيريم، ميانگين اندازه‌ي اضلاع آن بين 1 تا 100 نانومتر باشد. مهمترين اشكال هندسي، كُره و مكعب‌اند. اگر ساختار ذرات تشكيل‌دهنده‌ي پودر را كُره فرض كنيم، بايد قطر كُره كمتر از 100 نانومتر باشد و چنانچه ساختار آنها مكعب فرض شود، ميانگين اضلاع مكعب بايد در محدوده‌ي 1 تا 100 نانومتر قرار گيرد. به عبارت حسابيتر، ميانگين اضلاع مكعب بايد در اين رابطه صدق كند:

1 نانومتر < (a+b+c)/3 < 100 نانومتر​

براي مثال، بلورهاي نمك طعام ساختاري مكعب‌شكل دارند. (شكل شماره‌ي 1)

يادآوري: اگر بيشترِ ذرات تشكيل‌دهندة پودر، ابعادي ميان 1 تا 100 نانومتر داشته باشند، آن پودر، نانوپودر محسوب ميشود.

شكل 1: ساختار بلور نمك طعام، مكعبي است.​

حالت دوم: دانه‌هاي تشكيل‌دهندة پودر، ابعاد نانومتري داشته باشند.

در حالتي كه اندازه‌ي ذرات تشكيل‌دهنده‌ي پودر از صد نانومتر بيشتر باشد، كافي است دانه‌هاي آن ابعاد نانومتري داشته باشند تا نانوپودر به شمار آيند. يك مثال براي فهم اين موضوع، اتم‌هايي هستند كه به صورت منظم و درون سلول‌هايي كه آنها را "دانه" ميناميم، كنار هم قرار گرفته‌اند. مواد بلوري جامد نيز از سلول‌هاي ريزي تشكيل شده‌اند كه به آنها دانه مي‌گويند. درون هر دانه، اتم‌ها در يك جهت خاص و رديف‌هاي موازي چيده شده‌اند و تفاوت دو دانة مجاورِ هم، تفاوت در همين جهت‌گيري اتم‌هاست.

شكل 2: اين ذره، حاوي سه دانه است.

شكل 3: اتم‌ها با زاويه‌ي 45 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند.

شكل 4: اتم‌ها با زاويه‌ي 90 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند.

شكل 5: اتم‌ها با زاويه ي 120 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند.​

در دانه‌ي 1 (شكل 3)، اتم‌ها در رديف‌هاي موازي و با زاويه‌ي 45 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند. در دانه‌ي 2 (شكل 4) اتم‌ها با زاويه‌ي 90 درجه و در دانه‌ي 3 (شكل 5) اتم‌ها با زاويه‌ي 120 درجه نسبت به افق چيده شده‌اند. وقتي اين سه دانه در كنار يكديگر قرار بگيرند، يك ذره تشكيل مي‌شود. (شكل 6) به فضاي خالي بين دانه‌ها «مرز دانه» مي‌گويند. مرز دانه محلي است كه جهت چيده شدن اتم‌ها عوض مي‌شود.

همچنين دانه‌ها را ميتوان مانند آجرهاي يك ديوار فرض كرد. در اين صورت، مرز بين دانه‌ها ملات بين آجرهاست. اگر قطر اين دانه‌ها بين 1 تا 100 نانومتر باشد، ذرات حاصل تشكيل نانوپودر مي‌دهند.

هر چه قطر دانه‌هاي يك ذره كمتر باشد (البته با حجم ثابت)، تعداد دانه‌هاي تشكيل‌دهنده‌ي آن بيشتر خواهد بود (واضح است كه هر چه آجرهاي تشكيل‌دهنده‌ي يك ديوار 1 متر در 1 متر كوچكتر باشند، تعداد آجرها بيشتر خواهد بود) و هر چه تعداد دانه‌ها بيشتر شود، مانند گره‌هاي يك فرش، تار و پود آن محكمتر و درهم‌تنيده‌تر است و بنابرين استحكام محصول بيشتر خواهد بود.

شكل 6: سه دانه در مجاورت هم قرار گرفته‌اند تا يك ذره را تشكيل دهند.​

يادآوري: اگر درصد قابل توجهي از دانه‌هاي تشكيل‌دهنده‌ي ذرات، نانومتري باشند، پودر، نانوپودر محسوب ميشود.

حالت سوم: ذرات نانوپودر و ذرات پودر معمولي تركيب شوند.

در اين حالت، پودر را «نانوپودر كامپوزيتي» مينامند. كامپوزيت كه از كلمه‌ي انگليسي composition گرفته شده، به معني تركيب دو يا چند چيز است. ملموس‌ترين مثال براي كامپوزيت، كاه‌گل است. در كاه‌گل رشته‌هاي كاه در زمينه‌ي گِل پراكنده شده‌اند. در نانوپودرهاي كامپوزيتي نيز ذرات نانومتري در زمينه‌ي ذرات بزرگتر (غير نانومتري) پراكنده شده‌اند (شكل 7).

شكل 7: ذرات با قطر نانومتري در زمينه پراكنده شده‌اند.​

علت تركيب شدن آنها اختلاف خواص اين دو ماده است. در كامپوزيت معمولاً زمينه از يك ماده‌ي نرم و افزودني از ماده‌ي سخت انتخاب مي‌شود. در اين صورت، هنگامي‌ كه به ماده نيرو وارد مي‌شود، زمينه نيرو را به رشته يا پودر اضافه‌شده منتقل مي‌كند تا بتواند در برابر نيروي واردشده‌ مقاومت بيشتري داشته باشد. (شكل شماره‌ي 8)

شكل 8 : در يك نانوكامپوزيت، ذرات نانويي در زمينه‌اي غيرنانويي پراكنده شده‌اند .​

 

[mahdi.adelinasab]

از بیو تا نانو: تکنولوژی، مخاطرات و دمکراسی

از بیو تا نانو: تکنولوژی، مخاطرات و دمکراسی

مجامع علمی و تجاری هنوز در تلاشند تا علت مخالفت با غذای مهندسی ژنتیک شده (جی ای) در سطح جهان را درک کنند. با بالاگرفتن بحث در مورد خطرات و تاثیرات مخرب نانوتکنولوژی، دوباره بسیاری از افراد نگران تکرارشدن تاریخ اند. تعداد زیادی گزارش تهیه گردید و کنفرانس بی حاصلی نیز برای بررسی " از بیو تا نانو" برگزار شده تا مثلا نشان دهند که چگونه دولت ها می توانند مانع مغلوبه شدن جنگی دیگر شوند. در این میان مشاوران مسائل اجتماعی و مراجع علمی و فکری بسیاری به کمک وسایل ارتباطی شتافته اند و تلاش می کنند با شرکت در جریانات راهبر امور به زد و بندهای آنچنانی برای به حداقل رساندن واکنش ها برسند. اما مشخص است که عملا هرآنچه باعث روبروشدن مهندسی ژنتیکی با چنان مباحثات و جدل هایی شده، درمورد نانوتکنولوژی هم صادق است. سئوال باقی مانده برای مدیران اجرائی و سیاستمداران در این مورد تنها زمان شکل گیری این مقاومت است.مقاومت درمقابل مهندسی ژنتیکی،در قالب بروز نوعی خشم بر"جی ای" علیه نقش کشاورزی صنعتی و شرکت های شیمیائی بر زندگی ما طی پنجاه سال گذشته بود. این واکنش شدید نشان داد که تحقیات صنعتی پا را بسیار فراتر ازحد خود گذاشته است. زمانی که سموم آفت کش برای اولین بار به دنیا ارائه شد، اطلاعات مردم از تاثیرات سوء آن بسیاراندک و حتی صفر بود، و جنبش های جدید دفاع از محیط زیست و مصرف کنندگان برای چنین فعالیت هایی هنوز راه درازی را در پیش داشتند. چهل سال بعد از آنکه راشل کارسون "بهار خاموش" را نوشت و تاثیرات تدریجی کشاورزی صنعتی بر بهداشت و محیط زیست را فاش ساخت، و همچنین پس از گذشت چهار دهه شک و بدبینی روبه رشد مردم درمورد تاثیرات سوء استفاده ازدانش، مردم دیگر حاضر نبودند آزمایش یک تکنولوژی دیگر را بر محیط زیست و سلامتی خود بپذیرند.باید توجه داشت که جنبش های اجتماعی از روی پوچی و بیهودگی پا به عرصه وجود نگذاشته اند. آنها بر اساس یک مفهوم یعنی ترکیبی از فرهنگ، ضد فرهنگ ، ترس و امید و نظراتی پیرامون آن ظهورپیداکرده و رشد می کنند. مخالفت با غذاهای جی ای در اواخردهه ی ۱۹۹۰ ریشه در جنبشی دارد که بسیار پیش از آن شروع شده بود. این کار توسط تعداد زیادی از گروه ها که از اواسط دهه ی ۱۹۸۰ اثرات جی ای را به بحث کشیده بودند در زمانی آغاز شد که شرکت مونسانتو در سال ۱۹۹۶ شروع به کاشت تجاری غلات جی ای در آمریکا کرد. مفهوم سیاسی، اجتماعی، روشنفکرانه و فرهنگی واضحی برای رشد و توسعه ی جنبش وجود داشت. مردم به مسئله تولید غذاهای صنعتی و پیگیری حوادث وحشتناک غذایی و بهداشتی مانند جنون گاوی و سایرچیزها توجه شان جلب شده و نسبت به شرکت های شیمیائی بی اعتماد شده بودند. اولین و روشن ترین سئوال در مورد غذاهای جی ای این است که چه کسانی از این کار سود می برند و چه کسانی دچار مخاطره می شوند؟ در واقع جواب روشن بود و واکنش هم طبیعی.مجادلات رسمی درمورد جی ای عمدتا محدود به مباحثی نظیر تعیین احتمال وقوع حوادث منفی و شدت عواقب آن شده است. نظریه پردازانی همچون اولریچ بک ارزیابی های سنتی برای بررسی خطرات و عواقب بالقوه ی تکنولوژی های جدید مانند ذوب هسته ای و بیوتکنولوژی و... را به علت شدت عواقب بالقوه و ناشناخته بالای آن کافی ندانسته اند. واقعیت این است که دربلند مدت احتمال وقوع چنین حوادثی کم نیست. اما مسئله این است که آن هایی که این خطرات را ایجاد کرده اند، الزاما آن هایی نیستند که با عواقب آن روبرو می شوند. و به عبارت دیگر، چرا باید فرد و یا جامعه خطری را بپذیرد که برای آن منفعتی در بر ندارد؟ می تواند درک کرد که چرا شرکت ها برای درمعرض خطر قراردادن جامعه اهمیتی قائل نیستند، چون این عواقب دامن آن ها رانمی گیرد.آن ها اساسا در گیر بحث الگوی توسعه تکنولوژی نمی شوند و به همین دلیل بحث در مورد این گونه مخاطرات را کنار می گذارند. فرض اصلی این است که اگر یک ارزیابی علمی بسیار محدود ثابت کند فلان تکنولوژی تاثیراتی سوء ندارد، قابل ارائه است. و این در تقابل کامل با الگویی است که بسیاری از منتقدین جی ای ارائه داده اند. آن ها معتقدند که این جامعه نیست که باید مضر بودن این تکنولوژی ها را ثابت کند، بلکه این ارائه کنندگان تکنولوژی جدید دارای خطر اند که می باید پیش از واردشدن به مرحله ی تولید، بی خطری محصولاتشان را ثابت کنند. آنها استدلال می کنند که پیش بینی احتمال تاثیرات منفی جی ای و دامنه ی عواقب آن اساسا غیرممکن است، و به همین دلیل و بر اساس یک عمل پیشگیرانه ورود محصولات جی ای به بازار و تاثیربر محیط زیست را تحریم کرده اند.علیرغم اینکه پذیرش نانوتکنولوژی در مراحل اولیه خود است، مباحثه درمورد خطرات نانوتک به خوبی گسترش یافته است. علت آن البته به دلیل چند عامل است، ازجمله ۱۰ سال مبارزه ی بی امان مردم برسر جی ای، و توجه بیشترعموم و رسانه ها به خطرات موجود. عوامل دیگر عبارتند شباهت بین سمیت ذرات نانو و سمیت شناخته شده ی سایر ذرات ماورای ریز (ذرات موجود در دود اگزوز) و یا پنبه ی نسوز که اولین شوک را به سلامتی عموم وارد کرد. به هرحال موضوع خطرات مستقیم تهدیدکننده ی محیط زیست و سلامتی بشر فقط بخش کوچکی از تصویری بزرگ تر است. ابداع این تکنولوژی جدید دگرگونه کننده، سئوال های اساسی دیگری را نیز درمورد ارزش ها و دیدها نسبت به آینده ی بشر ایجاد می کند. مشکل اصلی آن است که اعتراض به اندیشه ها به یک تابو تبدبل شده است. گویا سرمایه داری صنعتی از یک اندیشه نشات نمی گیرد و بنابراین نباید مورد کنکاش قرارگیرد، و این در حالی ست که هرچیز دیگر را گویا می توان تحت عنوان ایدئولوژی کنارزد. آیا این نشانی دال بر عدم وجود فضای نقد نیست. این جاست که باید پرسید: این چه جامعه ای است که درآن هرکسی به یک تکنولوژی جدید انتقاد کند، به سرعت بعنوان یک ایدئولوگ چرندگو مورد تمسخر قرارمی گیرد؟ اگر بیو و نانو تکنولوژی می توانند بعنوان اصول جدید آفرینش محسوب شود، قاعدتا علم هم جایگاهی مذهبی پیدا می کند؟!چه دیدگاه هایی ازانقلاب نانوتکنولوژی حمایت می کنند؟ برای جواب دادن به این سئوال باید به چند سئوال دیگر جواب داد. چه کسی بودجه ی این تکنولوژی را تامین می کند؟ برای تامین منافع چه کسی توسعه می یابد؟ تاچه حد؟ در مورد تکنولوژی تصمیمات توسط چه کسانی و چگونه گرفته می شود؟ جواب کوتاه این است که نانوتکنولوژی را در ابتدا بزرکترین شرکت های جهان و ارتش آمریکا به منظور معرفی یک سری محصولات جدید و تولید آن یا به منظور افزایش سود و یا برتری نظامی توسعه داده اند. امکان استفاده ی سودمند از تکنولوژی نانو قطعا وجود دارد، اما حرکت های واقعی در این راستا صورت نمی گیرد، و مطمئنا فعالیت های تحقیقاتی نیز در این راستا نیست.اساسا، مجادله برسر نانوتکنولوژی مجادله برسردمکراسی است. این مجادله ای است برسر آینده ی ما و تعریفی که از آن می شود، یا به عبارت دیگر باید دید چه کسانی متنفع و چه کسانی متحمل تاثیرات سوء آن خواهند شد. این همان مجادله ای است که در مورد جی ای هم صورت گرفت، و این آن چیزی ست که در قمار با نانو هم وجود دارد. درفقدان گرایش هشیارانه و مسئولانه از سوی دولت و شرکت های صنعتی در برابر چنین تکنولوژی قدرتمندی، جامعه با انتخاب بسیار محدودی روبرو است و آن مقابله با چنین توسعه نا بهنجاری ست و در این راه استفاده از ابزارهای مناسب برای این مبارزه قابل پذیرش می نماید.

 

[mahdi.adelinasab]

موفقیت بی سابقه در تولید رگ مصنوعی از نانو الیاف

موفقیت بی سابقه در تولید رگ مصنوعی از نانو الیاف

محققان یک مرکز تحقیقات زیست فن آوری کشورمان از موفقیت در تولید رگ مصنوعی از نانوالیاف زیست سازگار زیست تخریب پذیر با همکاری دانشگاه علوم پزشکی تهران خبر دادند.
به گفته محققان شركت فن آوری بن یاخته، نمونه اولیه این رگ مصنوعی از حدود ۹ پیش در گردن یک گوسفند پیوند زده شده که پس از گذشت این مدت کارکرد مطلوبی داشته و این گوسفند همچنان به حیات طبیعی خود ادامه می دهد.
محققان این مرکز سال گذشته نیز با بهره گیری از تكنیك‌های مهندسی بافت و تولید بسترهای نانومتری زیست تخریب پذیر موفق به كشت و تكثیر سلول‌های بنیادی و تولید بافت پوستی به منظور بازسازی آسیب‌های پوستی شده بودند.

 

[mahdi.adelinasab]

استفاده از نانو لوله‌های کربنی در ساخت چوب‌های «هاکی«

استفاده از نانو لوله‌های کربنی در ساخت چوب‌های «هاکی«

شرکت فنلاندی Montreal Sports برای ساخت چوب‌های هاکی سری Nitro Lite خود، ازنانولوله‌های کربنی چند دیواره ساخت شرکت Bayer آلمان استفاده کرده است.بنابر اعلامشرکت، این چوب‌های هاکی روی یخ، نسبت به چوب‌های ساخته شده از کامپوزیت‌های معمولی،۷۰-۶۰درصد مقاومت ضربه‌یی بیشتری دارند.
این چوب‌ها حاوی نانولوله‌های کربنیبه قطر ۲۰-۵ نانومتر می‌باشند که در دسته آنها به کار رفته است و انعطاف‌پذیری آنهارا نسبت به کامپوزیت‌های الیاف کربنی افزایش می‌دهد.به گفته محققان، انعطاف‌پذیریاین چوب‌های جدید باعث می‌شود که بازیکنان بتوانند پاس‌ها را به نرمی دریافت کرده وحرکات دیسک هاکی (توپ هاکی) را به راحتی کنترل کنند.این چوب‌ها با کمک شرکت فنلاندی NanoLab Systems ساخته شده است.
این شرکت، نانولوله‌ها را به نحوی تغییر دادهاست که بتوانند با رزین اپوکسی پیوند برقرار کرده و به راحتی درون این رزین قراربگیرند.شرکت Montreal Sports این محصول را ماده نانواپوکسی Hybtonite نامیده است. شرکت Bayer MaterialScience اعلام کرده است که فرآیندی برای تولید انبوهنانولوله‌های کربنی توسعه داده است، که محصول به دست آمده از این فرآیند، دارایخلوص بالای ۹۹ درصد می‌باشد.این شرکت نانولوله‌های تولیدی خود را با نام تجاری Baytubes وارد بازار می‌کند.

 

[mahdi.adelinasab]

پرواز هواپیمای هیدروژنی اتحادیه اروپا در سال ۲۰۰۹

پرواز هواپیمای هیدروژنی اتحادیه اروپا در سال ۲۰۰۹

اتحادیه اروپا تصمیم گرفته است تا اکتبر سال ۲۰۰۹ اولین پرواز هواپیمای با سوخت هیدروژنی را با هدف توسعه فناوری سوخت های کم هزینه و پاک اجرا کند.در پروژه اتحادیه اروپا که با عنوان "پرواز بین شهری دوستدار محیط زیست بوسیله پیلهای سوختی" اجرا می شود، ۱۱ دانشگاه از کشورهای مختلف اتحادیه شرکت دارند.
در اولین مرحله از این پروژه، دانشمندان این دانشگاه ها توجه خود را به توسعه هواپیمایی معطوف کرده اند که به جای سیستم سوخت رسانی سوخت های فسیلی، مجهز به سیستم نیرو محرکه ای با یک موتور الکتریکی باشد که سوخت خود را کاملا از پیل های سوختی هیدروژنی تامین می کند.در این پیلها هیدروژن با فشار ۲۰۰ تا ۳۰۰ اتمسفر فشرده می شود که می تواند برق مورد نیاز برای حرکت موتور هواپیما را تامین کند.بر اساس گزارش پایگاه خبری نیوتن، محققان این پروژه امیدوارند آزمایش های این پرواز زیستی نتایج مثبتی برای بهبود راندمان نسل جدید منابع تولید برق دربر داشته باشد.
استفاده از پیلهای سوختی امتیازات زیادی دارد که از آن جمله می توان به کاهش آلودگی اتمسفر به دلیل کاهش مصرف بنزین وکاهش قابل ملاحظه آلودگی های صوتی به سبب بی صدایی عملکرد این پیل ها اشاره کرد.
براساس پیش بینی این دانشمندان در یک افق ۲۰ ساله پیل های سوختی از توانایی تولید ۱۰ کیلووات نیرو برای هر کیلوگرم وزن در مقابل یک کیلووات کنونی برخوردار می شوند. این عملکرد، نیروی موتور را تضمین کرده و می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای موتورهای بنزینی بکار روند.

 

[M.Deylamian]

مطالبتون جالب و زیبا بود!
((مخصوصا اون خبر مربوط به رگ مصنوعی نانو الیافی ))
لطفا اگر مطلبی یا خبر جدیدی در مورد نانو پلیمر ها دارید یا حتی refrence اون رو قرار بدید . (در تاپیک های قبلی مختصر بهش اشاره شده)

راستی در ارتباط با هواپیمای سوخت هیدروژنی یه کم توضیحات تکمیلی :

هواپیمایی بویینگ و دیگر شرکای اروپایی آن نوعی هواپیمای سبک وزن که تنها نیاز به پیل سوختی 20 kw و بسته باتری یون- لیتیوم دارد طراحی نمودند
اعضای این تیم بر آن هستند که این هواپیما در طی سال جاری اولین پرواز ازمایشی خود را اغازکند
البته پروژه استفاده از پیل های سوختی در اصل برای هواپیمای 2 نفره استفاده خواهد شد.مدت زمان پرواز 1 ساعت در نظر گرفته شده است تا عملکرد کل سیستم الکتریکی هواپیما تایید شود.مفید بودن ان به خاطر حذف الودگی های صوتی (همانطور که اشاره شد) و الودگی های ناشی ار انتشار امواج هواپیما یی (که مرتب در حال رفت و امد هستند ) می باشد.
و این کمک می کند که نشستن و بلند شدن هواپیما بدون الودگی صوتی در نزدیک محیط های شهری صورت گیرد.


شاد و پیروز باشید

 

[پیرجو]

مطلب جالبی بود مهدی جان.

 

[mahdi.adelinasab]

هستیم حاجی هستیم...
نانو تو خونمونه، نه اونجوری که شما عزیزانم تو دلمین...
مطلبش جالب بود، حیفم اومد نذارم.
البته اگه شرک خفی نباشه.
یا علی

 

[mahdi.adelinasab]

ممنونم ازتون دوستان
همچنین از شما بهتاش جان و ماندای عزیز
به رو چشم
حتما در پیِش خواهم بود.
از تکمیل مطلب هم سپاسگزارم.
یا علی

 

[پیرجو]

نانوپودر ( کرم پودر نیست)

نانوپودر ( کرم پودر نیست)

چه پودری را می‌توان نانوپودر به شمار آورد؟

پودرها در سه حالت نانوپودر به شمار می‌آیند:

▪ حالت اول: ساختار ذرات تشكیل‌دهنده‌ی پودر، در حد نانومتر باشد.
یعنی اگر ساختار ذرات تشكیل‌دهنده‌ی یک پودر را به صورت یکی از اشكال منظم هندسی در نظر بگیریم، میانگین اندازه‌ی اضلاع آن بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد. مهمترین اشكال هندسی، كُره و مكعب‌اند. اگر ساختار ذرات تشكیل‌دهنده‌ی پودر را كُره فرض كنیم، باید قطر كُره کمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد و چنانچه ساختار آنها مكعب فرض شود، میانگین اضلاع مكعب باید در محدوده‌ی ۱ تا ۱۰۰ نانومتر قرار گیرد. به عبارت حسابی‌تر، میانگین اضلاع مکعب باید در این رابطه صدق کند: ۱ nm<<۱۰۰ nm. برای مثال، بلورهای نمك طعام ساختاری مكعب‌شکل دارند.
▪ یادآوری: اگر بیشترِ ذرات تشکیل‌دهندهٔ پودر، ابعادی میان ۱ تا ۱۰۰ نانومتر داشته باشند، آن پودر، نانوپودر محسوب می‌شود.
▪ حالت دوم: دانه‌های تشکیل‌دهندهٔ پودر، ابعاد نانومتری داشته باشند.
در حالتی که اندازه‌ی ذرات تشكیل‌دهنده‌ی پودر از صد نانومتر بیشتر باشد، کافی است دانه‌های آن ابعاد نانومتری داشته باشند تا نانوپودر به شمار آیند. یک مثال برای فهم این موضوع، اتم‌هایی هستند که به صورت منظم و درون سلول‌هایی که آنها را "دانه" می‌نامیم، کنار هم قرار گرفته‌اند. مواد بلوری جامد نیز از سلول‌های ریزی تشكیل شده‌اند كه به آنها دانه می‌گویند. درون هر دانه، اتم‌ها در یك جهت خاص و ردیف‌های موازی چیده شده‌اند و تفاوت دو دانهٔ مجاورِ هم، تفاوت در همین جهت‌گیری اتم‌هاست.
در دانه‌ی ۱، اتم‌ها در ردیف‌های موازی و با زاویه‌ی ۴۵ درجه نسبت به افق چیده شده‌اند. در دانه‌ی ۲ اتم‌ها با زاویه‌ی ۹۰ درجه و در دانه‌ی ۳ اتم‌ها با زاویه‌ی ۱۲۰ درجه نسبت به افق چیده شده‌اند. وقتی این سه دانه در كنار یكدیگر قرار بگیرند، یك ذره تشكیل می‌شود. به فضای خالی بین دانه‌ها «مرز دانه» می‌گویند. مرز دانه محلی است كه جهت چیده شدن اتم‌ها عوض می‌شود.
همچنین دانه‌ها را می‌توان مانند آجرهای یك دیوار فرض كرد. در این صورت، مرز بین دانه‌ها ملات بین آجرهاست. اگر قطر این دانه‌ها بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد، ذرات حاصل تشكیل نانوپودر می‌دهند.
هر چه قطر دانه‌های یك ذره كمتر باشد (البته با حجم ثابت)، تعداد دانه‌های تشكیل‌دهنده‌ی آن بیشتر خواهد بود (واضح است كه هر چه آجرهای تشكیل‌دهنده‌ی یك دیوار ۱ متر در ۱ متر كوچكتر باشند، تعداد آجرها بیشتر خواهد بود) و هر چه تعداد دانه‌ها بیشتر شود، مانند گره‌های یک فرش، تار و پود آن محكمتر و درهم‌تنیده‌تر است و بنابرین استحكام محصول بیشتر خواهد بود.
یادآوری: اگر درصد قابل توجهی از دانه‌های تشكیل‌دهنده‌ی ذرات، نانومتری باشند، پودر، نانوپودر محسوب می‌شود.
حالت سوم: ذرات نانوپودر و ذرات پودر معمولی ترکیب شوند.
در این حالت، پودر را «نانوپودر کامپوزیتی» می‌نامند. کامپوزیت که از کلمه‌ی انگلیسی composition گرفته شده، به معنی ترکیب دو یا چند چیز است. ملموس‌ترین مثال برای كامپوزیت، كاه‌گل است. در كاه‌گل رشته‌های كاه در زمینه‌ی گِل پراكنده شده‌اند. در نانوپودرهای كامپوزیتی نیز ذرات نانومتری در زمینه‌ی ذرات بزرگتر (غیر نانومتری) پراكنده شده‌اند.
علت ترکیب شدن آنها اختلاف خواص این دو ماده است. در کامپوزیت معمولاً زمینه از یک ماده‌ی نرم و افزودنی از ماده‌ی سخت انتخاب می‌شود. در این صورت، هنگامی‌ که به ماده نیرو وارد می‌شود، زمینه نیرو را به رشته یا پودر اضافه‌شده منتقل می‌كند تا بتواند در برابر نیروی واردشده‌ مقاومت بیشتری داشته باشد.

. خُرد كردن قطعات بزرگ
یك استوانه‌ی توخالی را فرض كنید كه گوی های فلزی یک‌سوم حجم آن را پُر کرده‌اند. یك قطعه‌ی بزرگ نیز یک‌سوم حجم داخل استوانه را در بر گرفته است. در نتیجه، یک‌سومِ حجم داخل استوانه خالی خواهد بود. اگر این استوانه را بچرخانیم، گوی های فلزی به قطعه برخورد و آن را خُرد می‌كنند.
در صورتی كه اندازه‌ی اضلاع قطعه‌ی اولیه ۱ میكرومتر باشد (اگر یك میلی‌متر را هزار قسمت كنیم، طولی معادل یك میكرومتر به وجود می‌آید)، با اولین برخورد، قطعه دو قسمت و اندازه‌ی اضلاع آن nm۵۰۰ می‌شود. در مرحله‌ی دوم، با دو قسمت شدن قطعه، اضلاع آن ۲۵۰ نانومتر می‌شود و در مرحله‌ی سوم nm ۱۲۵. تا اینكه در مرحله‌ی چهارم، ذره‌ای نانومتری به اندازه‌ی nm ۵/۶۲ به‌دست می‌آید.
در روش بالا به پایین، مهم این است كه جسمِ خُردشونده باید مثل گِل خشك تُرد باشد تا پس از پذیرفتن ضربه خُرد شود، وگرنه موادّ نرم را تا این‌حد نمی‌توان خُرد كرد. به طور كلی در این روشِ تولید، باید انرژی بسیار زیادی را صرف كرد تا ذرات محكم به یك ماده‌ی تُرد ضربه وارد و آن را خُرد كنند.
۲. رسوب‌دهی از محلول‌ها
در این روش ابتدا باید محلول مورد نظر را ساخت. این محلول می‌تواند به دو حالت باشد:
الف ـ ذرات جامدِ معلق در مایع؛
در صورتی كه محلول ما مایع باشد، می‌توان ذرات جامدِ معلق در آن را با حرارت دادن، افزودن موادی خاص برای ته‌نشین كردن، یا با افزایش غلظت جامد و سیر شدن محلول در آن، رسوب داد. حین رسوب كردن، اتم‌ها دانه‌به‌دانه كنار هم جمع می‌شوند تا یك پودر نانومتری را تولید كنند.
ب ـ ذرات گازی.
روش دیگر این است كه ما به قدری سریع محلول‌های گازی را سرد كنیم تا گاز مستقیماً تبدیل به جامد شود (به این فرایند «چگالش» می گوییم). در این حالت نیز اتم‌ها در كنار هم جمع می‌شوند تا ذراتِ یك پودر نانومتری را تولید كنند.

● نانوپودرها به چه کار می‌آیند؟
۱. پوشش‌دهی
یكی از مهمترین كاربرد نانوپودرها «پوشش‌دهی» است. وقتی مقداری پودر روی یك سطح ریخته می‌شود، می‌تواند تمام سطح را بپوشاند. مثلاً اگر سطح زمین پودر گچ بپاشیم، تمام سطح پوشیده می‌شود و یک سطح یکدست سفید به وجود می‌آید. اما در این حالت هنوز فضاهای خیلی ریزی بین پودرها وجود دارد، یعنی پوشش یكپارچه نیست. اکنون مقداری آب به گچ اضافه می‌كنیم و صبر می‌كنیم تا آب توسط حرارت خشك شود. می‌بینیم كه ذرات پودر به هم چسبیده‌اند و یك پوشش یكدست بر روی سطح به وجود آمده است. اساس پوشش‌دهی توسط نانوپودرها نیز دقیقاً همین است، یعنی پودرها را ــ عمدتاً باشدت ــ به سطح می‌پاشند و بعد توسط یك عامل اضافه‌شونده ــ عمدتاً گازهای اكسیژن یا آرگون كه همان نقش آب را در مثال گچ بازی می‌كنند ــ و حرارت، این ذرات را به هم می‌چسبانند تا یك پوشش یكپارچه بر روی سطح ایجاد شود. پوشش روی داشبورد ماشین دقیقاً به این روش تولید می‌شود.

۲. ساخت قطعات
همان‌طور كه دیدیم، ذراتِ پودر میل زیادی دارند که مانند بُراده‌های آهنربا به هم بچسبند. از طرفی این میل با اِعمال فشار به پودر و درجه‌ی حرارت به‌شدت افزایش می‌یابد، و بنابراین، با اِعمال فشار و افزایش درجه‌ی حرارت می‌توان پودرها را آن‌قدر به هم فشرد تا به هم بچسبند و یك قطعه را تولید كنند. این روش عمدتاً برای تولید قطعات با شكل‌های پیچیده به كار می‌رود. (این پدیده به طور طبیعی در نمك طعام اتفاق می‌افتد. اگر مقداری نمك طعام در داخل یك نمكدان باقی بماند، بعد از مدتی ذرات نمك به هم می‌چسبند و نمكدان دیگر نمك نمی‌پاشد. بنابراین، باید به نمكدان چند ضربه وارد كنیم تا ذرات از همدیگر جدا شوند.)

۳. استفاده در كِرِم‌ها
همان‌طور كه می‌دانیم، نانوپودرها ذراتی با قطر یك تا ۱۰۰ نانومتر هستند. وقتی از این ذرات در ساخت كِرِم استفاده می‌شود، چون قطر آنها كوچك است، اشعه‌های مُضرّ نور خورشید را كه طول موج‌های بزرگتر از صد نانومتر دارند از خود عبور نمی‌دهند. این در حالی است كه اشعه‌های نور مرئی را كه موجب دیده شدن قطعات‌اند از خود عبور می‌دهند. بنابراین، به صورت شفاف دیده می‌شوند. در این حالت ما كِرِمی داریم كه شفاف است و اشعه‌های مُضرّ را از خود عبور نمی‌دهد.

۴. شناسایی آلودگی ها
ذراتی كه نانوپودرها را تشکیل می‌دهند، با استفاده از خواصّ سطحی خود، وقتی به یك محلول حاوی آلودگی (مثل باكتری، سلول سرطان زا و...) اضافه می‌شوند، روی آلودگی‌ها می‌چسبند و در اثر واكنش با آنها تغییر رنگ می‌دهند و باعث شناسایی آنها می‌شوند. البته هر ذره كوچكتر از آن است كه تغییر رنگِ حاصل از آن دیده شود، اما تغییر رنگِ مجموعه‌ی این ذرات، آلودگی‌ها را قابل تشخیص و شناسایی می‌كند.

 

[پیرجو]

نانو سیالات

نانو سیالات

گروهي جديد از سيالات که قادر به انتقال حرارت مي‌باشند، نانوسيال ناميده مي‌شوند. نانوسيالات به ‌وسيلة پخش و منتشر کردن ذرات در اندازه‌هاي نانومتري در سيالات متداول منتقل کنندة گرما، به ‌منظور افزايش هدايت گرمايي و بهبود عملکرد انتقال حرارت، ساخته مي‌شوند.
نتايج آزمايش‌هايي که در رابطه با نحوة انتقال حرارت بر روي چندين نمونة نانوسيال انجام شد، نشان مي‌دهد که عملکرد نانوسيالات در انتقال حرارت عموماً بيشتر از آن چيزي است که به ‌صورت نظري پيش‌بيني شده است. اين واقعيت يک کشف اساسي در مسئلة انتقال حرارت مي‌باشد.
از نانوسيالات مي‌توان به ‌منظور توسعة سيستم‌هاي کنترل حرارت در بسياري کاربردها از جمله وسايل نقلية سنگين استفاده نمود. کنترل حرارت يکي از عوامل کليدي در فناوري‌‌هاي مربوط به محصولاتي مانند پيل‌ سوختي و وسايل نقلية دوگانه سوز– الکتريکي مي‌باشد که بيشتر آنها تحت دماهاي عمدتاً کمتر از دماي موتورهاي احتراقي داخلي متداول، عمل مي‌کنند.
بنابراين نياز مبرمي به توسعة سيالات انتقال ‌دهندة حرارت با هدايت گرمايي خيلي بالا و نيز انتقال اين فناوري به صنايع خودرو وجود دارد.
اخيراً پژوهش‌هايي در مورد نانوسيالات فلزي حاوي نانوذراتِ مسِ با قطرِ کمتر از 10 نانومتر که در اتيلن گليکول پخش شده بودند انجام شده است. اين پژوهش‌ها نشان مي‌دهد که در جزء حجمي بسيار اندکي از نانوذرات، رسانايي گرمايي مي‌تواند بيشتر از قابليت رسانايي صرف خود سيال و يا نانوسيالات اکسيدي (مانند اکسيد مس و اکسيد آلومنيوم با قطر متوسط ذرات 35 نانومتر) باشد. همان‌طور که در نمودار 1 نشان داده شده است. به علت اينکه تاکنون هيچکدام از نظريه‌هاي معمول، اثرات ناشي از قطر ذرات و يا هدايت آنها بر روي ميزان هدايت نانوسيالات را پيش‌بيني نکرده‌اند، اين نتايج غير منتظره است.
اخيراً نانوسيالاتي حاوي نانو لوله كربني ساخته شده‌اند و نتايج آزمايش‌هاي انجام شده بر روي اين نانوسيالات نشان داده است که وجود نانولوله‌ها در يک سيال، هدايت گرمايي آن را بطور چشمگيري افزايش مي‌دهد.
جالبتر آنکه افزايش هدايت گرمايي مربوط به نانولوله يک گام از پيش‌بيني ‌هاي انجام شده به وسيلة نظريه‌‌هاي موجود فراتر است. از اين گذشته نمودار هدايت گرمايي اندازه ‌گيري شده بر حسب حجم‌هاي جزئي، به ‌صورت غيرخطي مي‌باشد حال آنکه تئوري‌هاي رايج به وضوح وجود يک نسبت خطي را ميان اين دو پارامتر نشان داده بودند (نمودار 2).
از ويژگي‌هاي کليدي نانوسيالات که تاکنون کشف شده‌‌اند مي‌توان هدايت‌هاي گرمايي بسيار بالاتر از آنچه که سوسپانسيون‌هاي مرسوم از خود نشان داده بودند، وجود نسبت غير خطي ميان هدايت گرمايي و غلظت نانولوله‌هاي کربني در نانوسيالات و نيز وابستگي شديد هدايت گرمايي به دما و افزايش چشمگير در شار حرارتي بحراني را نام برد. هر کدام از اين ويژگي‌ها در جاي خود براي سيستم‌هاي حرارتي بسيار مطلوب مي‌باشند و در کنار هم، نانوسيالات را بهترين کانديدا براي توليد سرد کننده‌هاي مبتني بر مايع مي‌نمايند. اين يافته‌ها همچنين وجود محدوديت‌هاي اساسي در مدل‌هاي انتقال گرمايي متداول براي سوسپانسيون‌هاي جامد/ مايع را به وضوح نشان مي‌دهد.
از جمله عوامل انتقال حرارت در نانوسيالات، عبارتند از: حرکت نانوذرات، سطح مولکولي لايه‌اي مايع در سطح مشترک مايع با ذرات، انتقال حرارت پرتابه‌اي در نانوذرات و تأثير خوشه‌اي شدن نانوذرات از جمله عوامل انتقال حرارت در نانوسيالات مي‌باشند.
يک پروژة جديد با هدف کشف پارامترهاي کليدي، که در تئوري‌هاي موجود و مفاهيم بنيادي مکانيزم‌هاي افزايش انتقال حرارت نانوسيالات از قلم افتاده‌اند، و نيز کشف مبناي تئوري براي افزايش غير عادي هدايت گرمايي نانوسيالات در جولاي سال 2000 با حمايت وزارت انرژي آمريكا و مرکز انرژي علوم پايه به تصويب رسيد.
ساختار نانوذرات در نانوسيالات در حال بررسي و آزمايش بوسيلة منبع فوتوني پيشرفتة آزمايشگاه ملي آرگون مي‌باشد. بر طبق نتايج گزارش شده از دانشگاه A&M تگزاس، اين دانشگاه در حال مطالعه بر روي ارتباط بين جنبش نانوذرات و افزايش انتقال حرارت در آنها مي‌باشد. با استفاده از نتايج جمع‌آوري شده، توسعة يک مدل جديد انتقال انرژي در نانوسيالات که وابسته به اندازة نانوذره، ساختار و تأثير پويايي بر روي خصوصيات حرارتي نانوسيالات مي‌باشد، امکان پذير شده است.
اين نحوة ارتباط رشته‌هاي مختلف علمي و پروژه‌هاي مشترک منجر به کشف مرزهاي جديدي در تحقيقات ترموفيزيک براي طراحي و مهندسي در زمينة توليد خنک‌کننده‌ها خواهد گرديد. تحقيق در مورد نانوسيالات مي‌تواند به يک پيشرفت غير منتظره در زمينة سيستم‌هاي ترکيبي مايع/جامد، براي کاربردهاي بي‌شمار مهندسي از جمله خنک‌کننده‌هاي اتومبيل‌ها و کاميون‌هاي سنگين بيانجامد.
از عمده‌ترين تأثيرات اين تحقيقات مي‌توان به بيشتر شدن کارايي انرژي، کوچک‌تر و سبک‌تر شدن سيستم‌هاي حرارتي، کمتر شدن هزينه‌هاي عملياتي و پاک‌سازي محيط زيست اشاره نمود.
نانوسيالات و کاميون هاي پيشرفته :
به علت نياز به موتورهايي با نيروي بيشتر، توليد کنندگان کاميون دائماً در جستجوي راه‌هايي براي گسترش طرح‌هاي آيروديناميک در وسايل نقليه‌شان هستند. از جمله تلاش‌ها در اين زمينه معطوف به کاهش مقدار انرژي مورد نياز جهت مقابله با مقاومت‌هاي بالا مي‌باشد. در يک کاميون سنگين معمولي، با سرعت 110 کيلومتر در ساعت، در حدود 65 درصد کل بازده موتور، صرف غلبه بر کشش‌هاي آيروديناميک مي‌شود که يکي از دلايل بزرگ اين امر مقاومت هوا مي‌باشد.
در سيستم‌هاي خنک کننده، با توجه به نوع سيال مورد استفاده رادياتورهاي متفاوتي مورد نياز است. جهت انتقال حرارت از موتور به رادياتور و در نهايت آزاد شدن اين حرارت به محيط اطراف، به کارگيري سيالات با ظرفيت‌هاي گرمايي بالا ضروري مي‌باشد.
اين سيالات قادرند بدون افزايش دماي خودشان حرارت را جذب و سپس آن را بسيار آهسته و بدون نياز به مقدار سيال بيشتر به محيط اطراف منتقل نمايند که اين انتقال آهستۀ گرما به محيط، موجب بزرگي اندازۀ رادياتورهاي وسايل نقليه معمولي مي‌شود.
اگر سرعت انتقال حرارت توسط سيالات به‌گونه‌اي افزايش يابد، طراحي رادياتورها آسان و مؤثرتر شده و مي‌توان آنها را کوچکتر ساخت. همچنين اندازۀ پمپ‌‌هاي خنک کنندۀ وسايل نقليه مي‌تواند کاهش يابد. موتورهاي کاميون‌ها نيز مي‌توانند به علت کارکردن تحت دماهاي بالاتر نيروي بيشتري توليد نمايند. افزايش هدايت گرمايي خنک‌کننده‌ها نيز مي‌تواند ايده‌اي مناسب براي توليد پيل‌هاي سوختي پيشرفته و وسايل نقليۀ دوگانه سوز/الکتريکي باشد.
محققان آزمايشگاه آرگون در حال پيدا کردن روشي براي افزايش زياد هدايت گرمايي خنک کننده‌ها در موتورهاي معمولي بدون بروز تأثيراتي مغاير با ظرفيت‌هاي گرمايي آنها هستند.
بخش انرژي آزمايشگاه آرگون به طور مشترک با کمپاني Valvo Line، در حال کار در زمينۀ توسعۀ خنک‌کننده‌هاي نانوسيالي و روغن‌هاي روان‌ساز براي موتورهاي کاميون مي‌باشد.
محققان آرگون هم‌اکنون از يک روش يک مرحله‌اي براي توليد نانوسيالات بر مبناي نانوذرات فلزي و يک روش دومرحله‌اي براي توليد نانوسيالات بر مبناي نانوذرات اکسيدي، استفاده مي‌کنند که هر دو شيوه، روش‌هاي نسبتاَ آسان و اقتصادي براي توليد نانوسيالات هستند.
هم‌اکنون محققان آرگون در حال بررسي تأثير دوده در روغن موتور مي‌باشند. ميزان دوده در روغن موتور گاهي اوقات بيشتر از حد انتظار است. با وجود اينکه ذرات دوده به کوچکي ذرات نانومتري موجود در نانوسيالات نيستند، محققان دريافتند تجمع آنها در روغن موتور منجر به افزايش 15 درصدي در هدايت گرمايي روغن موتور مي‌شود.
بر اساس اين يافته‌ها محققان حسگري توليد نمودند که با اندازه‌گيري ميزان افزايش هدايت گرمايي ذرات دودۀ جمع شده در روغن موتور قادر به نشان‌دادن نحوۀ عملکرد موتور مي‌باشد.
نانوسيالات فلزي و موتورهاي خنک‌کننده :
ويژگي‌هاي موتورهاي ديزلي از نظر محدوديت در واکنش‌ها و راندمان کار به سرعت در حال دگرگون شدن است. سيستم‌هاي خنک‌کننده بايد بتوانند تحت دماهاي بالاتر کار کرده و مقادير بيشتري گرما به محيط اطراف منتقل کنند. اندازۀ رادياتورها نيز بايد کاهش يابد تا تجهيزات اضافي کاميون‌ها حذف شده و رفت‌و‌آمد با آنها ساده‌تر گردد. به‌طور واقع‌بينانه، محصور کردن نيروي خنک‌کنندۀ بيشتر در فضاي کمتر، تنها با به کار بردن فناوري‌‌هاي جديدي مانند نانوسيالات ممکن خواهد بود.
کاربرد ديگر اين مدل‌سازي‌ها، پيش‌بيني ميزان هدايت گرمايي يک نانوسيال بر مبناي غلظت، دماي عملياتي و اندازۀ نانوذرات پخش شده در سيال مي‌باشد. از اين گذشته اين امکان وجود دارد که خواص نانولايه‌هايي که روي سطح نانوذرات معلق تشکيل مي‌شوند، عاملي براي افزايش بيشتر هدايت گرمايي نانوسيالات مي باشد.
دو مکانيزم کليدي حرکت براوني و نانولايه‌ها، توأماً از مهم‌ترين عوامل افزايش هدايت گرمايي سيالات انتقال دهندۀ گرما مي‌باشند.
محققان آزمايشگاه آرگون در حال بررسي خطرات احتمالي نانوسيالات براي سيستم هاي رادياتور مي‌باشند. آنها موفق به ساخت وسيله‌اي شدند که قادر به اندازه‌گيري و آزمايش تأثيرجريان‌هاي خنک کنندۀ متفاوت بر عملکرد يک رادياتور مي‌باشد.
تحقيقات آينده بيشتر بر روي جنس نانوذرات به کار‌‌رونده در ساخت نانوسيالات از جمله ذرات آلومينيوم و نانوذرات اکسيد فلزي روکش شده متمرکز خواهد شد.

نویسنده :بهشاد محمودی

 

[پیرجو]

نمودار 1- درصد افزايش هدايت گرمايي ذرات مس، اکسيد مس و آلومينيم در اتيلن گليکول (eg). همچنين نمايش افزايش هدايت گرمايي نانولوله‌هاي کربني چندجداره در روغن و تطبيق آن با نظريه ماکسول

 

[پیرجو]

نمودار 2- مقادير اندازه‌گيري شده(منحني ‌هاي پيوسته) و مقادير پيش‌بيني شده(خطوط ناپيوسته) افزايش هدايت گرمايي براي نانولوله در نانوسيالات روغن. به علت تشابه کلية مقادير محاسبه شده در حجم‌هاي کوچک، بعضي از مقادير محاسبه شده با مقياس بزرگ‌تري دوباره بر روي نمودار نمايش داده شده‌اند. خط A: همبستگي کروسر هاميلتون، خطB: همبستگي برادي - بونکاز
(Bonnecaze & Brady)، خطC: نظريه ماکسول

 

[M.Deylamian]

تشکر از مطالب بسیار خوبتون

تشکر از مطالب بسیار خوبتون




زنجيره ارزش فناوري نانو
1) مواد نانو
استفاده ازمواد نانو جهت ساخت اجسامي با ابعاد كمتر از 100 نانو متر گذشته ازويژگي هاي آن ها، منجر به كمينه شدن فرايند شده است. نانو پودر اكسيد تيتانيوم، نانو تيوپ هاي کربندار و نقاط کوانتومي از جمله مواد نانو مي باشند.
2) محصولات مياني نانو
محصولات مياني نانو شامل محصولات واسطه اي هستند كه نه جزء مواد نانو ونه جزء محصولات نهايي بحساب مي آيند. اين محصولات عبارتند از مواد تركيب شده و يا مواد ساختارمند با تركيب نانو و كاتاليزورهايي كه در تغيير نفت سنگين به سوخت هاي قابل مصرف بكار برده مي شوند.
3) محصولات نهايي نانو
محصولاتي نهايي هستند كه درمرحله آخر زنجيره ارزش قرار دارند و از تركيب مواد نانو و محصولات مياني بدست مي آيند؛ مانند: اتومبيل شورولت مدل Impala شركت جنرال موتورز(GM) كه ازمواد نانو كامپوزيت ساخته شده است يا چسب دندان كه توسط شركت 3M ساخته شده و10%‌ آن را نانوسيليكا تشكيل مي دهد.
4) ابزار نانو
شامل روش ها، ‌ابزار و نرم افزارهايي است كه جهت طراحي، ساخت و مدل بندي مواد در مقياس نانو بكار مي رود. ميكروسكوپ اتمي شركت Veeco ونرم افزار مدل بندي مولكولي Accelry نمونه هايي از اين ابزار و نرم افزارهاست

ستاد فناوری نانو

 

[mahdi.adelinasab]

خیلی جالب بود بهتاش جان!
از نانو که می خونم صفا می کنم
آفرین
یا علی

 

[mahdi.adelinasab]

آفرین به هر دو دوست عزیزم که در بحث نانو فعال هستید
تشکر
یا علی

 

[M.Deylamian]

فقط نانو و و

فقط نانو و و

مطالب نانو اونقدر جالب هستن که به ادم ایده انجام کار های جور واجور میدن.

اگر دیدید روزی خودم رو نانو کردم تعجب نکنید!!
شاید اسمم رو هم عوض کردم گذاشتم ماندانانو

 

[mahdi.adelinasab]

آره واقعا همینطوره که میگی مانداجان!
از این به بعد هم اسمت رو می ذارم ماندانانو!
راستی در مورد الیاف های شیمیایی و نانو مطالب جدید نرسید؟
اگه داری بذار
ممنون می شم
یا علی

 

[mahdi.adelinasab]

استفاده از نانولولههای کربنی برای رشد سلولهای عصبی چشم

استفاده از نانولولههای کربنی برای رشد سلولهای عصبی چشم

شاید روزی استفاده از نانولوله‌های کربنی به عنوان الکترودهای کوچک منجر به تولید قطعات پیوندی شبکیه‌ای موثر و ایمن گردد. محققان دانشگاه استنفورد از خوشه‌هایی از نانولوله‌های کربنی چندجداره برای تحریک نورورن‌های موش استفاده کرده‌اند.در مقاله‌ای که به صورت آنلاین در مجله Nano Letters منتشر شده است، این محققان نحوه تولیدآرایه‌هایی از الکترودهای ۵۰ میکرومتری را روی بستری از سیلیکون، و رشد نورون‌ها را بر روی این آرایه‌ها توضیح داده‌اند. این نورورن‌ها به سیگنال‌های الکتریکی رسیده از الکترودها به خوبی پاسخ دادند.این آزمایش پیشرفتی جهت رسیدن به هدف قدیمی ساخت قطعات مصنوعی عصبی مانند حلزون گوش یا شبکیه می‌باشد. قطعات مصنوعی عصبی که موجب بهبود بینایی یا شنوایی می‌گردند، عموماً از آرایه‌ای از میکروالکترودها برای فرستادن سیگنال‌های الکتریکی به سلول‌های عصبی یا به خود مغز بهره می‌برند. حلزون مصنوعی گوش از قبل مورد استفاده بوده و دانشمندان در حال توسعه شبکیه مصنوعی می‌باشند. به عنوان مثال، شبکیه مصنوعی از آرایه‌ای تشکیل می‌شود که نزدیک شبکیه چشم قرار گرفته و سلول‌های عصبی را که سیگنال‌ها را به عصب نوری منتقل می‌نمایند، شبیه‌سازی می‌کند.مشکلی که تاکنون برای ساخت قطعات مصنوعی موثر و بی‌خطر وجود داشت، الکترودهایی بودند که از فلزاتی مانند پلاتین یا ایریدیوم ساخته می‌شدند. به عنوان مثال الکترودهای ساخته شده از پلاتین برای انتقال موثر جریان الکتریکی به نورون‌ها، باید چندین صد میکرومتر بزرگ‌تر از سلول‌هایی باشند که می‌خواهند جایگزین آنها شوند. این کار، اتصال به سلول خاص را با مشکل مواجه می‌کند. فلزات دیگری می‌توانند برای ساخت الکترودهای کوچک‌تر به کار روند؛ اما این فلزات گاهی ممکن است حل شده و یا باعث ایجاد واکنش‌های شیمیایی شوند که به بافت اطراف آسیب وارد می‌کنند.به علاوه، بدن انسان گاهی در دراز مدت با قطعات کاشتنی فلزی به عنوان شیء خارجی رفتار می‌کند. همچنین این الکترودهای فلزی نسبتاً بزرگ، سفت بوده و باعث آسیب رساندن به بافت نرم اطراف می‌شوند. Harvey Fishman چشم‌پزشک و عصب‌شناسی که به همراه Ke Wang دانشجوی تحصیلات تکمیلی در فیزیک کاربردی این تحقیق را در دانشگاه استنفورد پیش برده‌اند، می‌گوید: «چیزی که اغلب در مورد قطعات پیوندی الکتریکی استاندارد اتفاق می‌افتد، یک واکنش التهابی است که می‌تواند موجب زخم بافت در اطراف قطعه گردد».
Fishman بیان می‌کند که بدن با قطعات پیوندی ساخته شده از نانولوله‌های کربنی به عنوان شیء خارجی رفتار نمی‌کند. او می‌گوید: «این ماده احتمالاً یکی از ایمن‌ترین موادی است که می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، زیرا کربن به طور طبیعی در بدن وجود دارد. ما از آب و کربن ساخته شده‌ایم». به علاوه تیم تحقیقاتی دانشگاه استنفورد می‌تواند الکترودهای بسیار کوچکی با قطر ۵۰ تا ۱۰۰ میکرومتر از نانولوله‌های کربنی بسازد که محکم، انعطاف‌پذیر، و رسانای خوب الکتریسیته می‌باشند.تحقیقات دیگری نیز در حال انجام هستند که در جستجوی راهی برای استفاده از کربن در سطوح الکتریکی قطعات مصنوعی عصبی می‌باشند. Todd Pappas در دانشگاه Texas Medical Branch و همکاران وی در دانشگاه رایس توانسته‌اند با موفقیت سلول‌های عصبی موش را روی بستری از نانولوله‌های کربنی افقی رشد دهند.
Pappas می‌گوید مزیت الکترودهایی که به صورت عمودی رشد یافته‌اند، این است که می‌توان جریان الکتریکی را در هر نقطه دلخواه از آن اعمال نمود. اما به نظر او الکترودهای کوچک می‌توانند درون بدن موجود زنده موجب ایجاد مشکل شوند (آنها قادر نخواهند بود به راحتی با سلول‌های عصبی منفرد ارتباط برقرار نمایند). به همین دلیل او بیان می‌کند که محققان باید مراحل بیشتری طی کنند تا به عنوان مثال، رشد نورون‌ها را به سمت الکترودها راهنمایی نموده یا سطح آنها را با یک ماده سازگار با سلول بپوشانند.در عین حال محققان دیگری در حال سازگار نمودن فناوری میکروالکترودها برای قطعات مصنوعی شبکیه می‌باشند. Orlando Auciello و همکارانش در آزمایشگاه ملی Argonne در حال کار روی ساخت میکروتراشه‌های سیلیکونی بی‌اثر بر بافت زنده می‌باشند. آنها برای این کار از شکل دیگری از کربن با نام الماس ابرنانوبلوری که خود توسعه داده‌اند، استفاده می‌نمایند. Auciello می‌گوید با وجودی که سیلیکون را نمی‌توان به طور مستقیم وارد چشم کرد، اما این کار در مورد تراشه‌هایی که با این ماده کپسوله شده‌اند، امکان‌پذیر است. این وسیله در حال گذراندن آزمایشات بالینی است. از آنجایی که فناوری پوشش الماسی هنوز به طور کامل توسعه نیافته است، در هر شش بیماری که در این آزمایش حضور دارند، یک میکروتراشه در یک سمت سر آنها قرار داده شده است که به یک آرایه الکترودی پلاتینی در شبکیه متصل می‌باشد. قطر این الکترودها ۵۰۰ میکرومتر می‌باشد.
Auciello می‌گوید: با استفاده از الکترودهای نانولوله‌ای کوچک‌تر، با وجودی که نمی‌توانید با یک سلول منفرد عصبی ارتباط ایجاد نمایید، اما تعداد سلول‌هایی که با یک الکترود در تماس می‌باشند، کاهش می‌یابد. او می‌گوید کار انجام شده در دانشگاه استنفورد، امکان یکپارچه‌سازی نانولوله‌های کربنی را روی تراشه سیلیکونی فراهم می‌آورد. «این پیشرفت جدید، اگر تکرارپذیر باشد، بسیار هیجان‌آور است».

 

[M.Deylamian]

ساخت سمعک با فناوری نانو

ساخت سمعک با فناوری نانو

شركت زيمنس براي اولين بار از فناوري نانو در ساخت سمعك‌ استفاده كرد. اين شرکت از پوشش‌هاي نانوساختاري بسيار نازک و با خاصيت ضد چسبندگي، در جديدترين سمعک‌ها براي جلوگيري از آلوده شدن آنها استفاده کرده است.
اين محصول به علت آب‌گريز و چربي‌گريز بود ، در برابر آب و ديگر مايعات مانند روغن‌ها كاملاً مقاوم است و استفاده از آن براي كودكان و بزرگسالان مناسب است. خواص ضدآب اين محصول باعث كاهش زيان‌هاي وارده به آن و در نتيجه بهبود كيفيت و افزايش اعتماد عمومي نسبت به اين محصول مي‌شود.
Pamela Burton مدير بخش توليد سمعك شركت زيمنس معتقد است، همچنان كه سمعك‌ها با ابزار الکترونيکي کوچک تجهيز مي‌شوند، بايد آنها را در برابر عوامل مشكل‌ساز مانند رطوبت، چرك گوش و تعرق محافظت كرد. براي نيل به اين هدف از نانوروكشي كه كاربردهاي رايجي در صنايع ديگر مانند ابزار پزشکي، دندانپزشکي و الکترونيک دارد استفاده شده است.
يكي از رايج‌ترين مشكلات موجود در ميان استفاده كنندگان سمعك‌هاي معمولي آسيب‌پذيري در برابر رطوبت بوده كه به عنوان معمول‌ترين راه ‌حل، استفاده از قاب‌هاي پلاستيكي يا كيت‌هاي خشك‌كن ويژه سمعك، مي‌باشد. که اين راه‌حل‌ها هم هزينه بر و هم بعضاً غيرمفيد بوده است.
با قرار دادن نانوروكش‌ها روي سمعك‌ها، رطوبت و تعرق به جاي نفوذ به درون سمعك و آسيب‌ رساندن به باطري و ديگر ادوات آن، از سطح سمعك سُر خورده و از آن جدا مي‌شوند. از ديگر مزاياي اين دستگاه، سهولت تميز كردن آن است.
شركت زيمنس اعلام كرده است كه قبل از اطمينان از افزايش طول عمر مفيد و كارآيي اين محصول از عرضه آن به بازار خودداري خواهد كرد

 

[mahdi.adelinasab]

خیلی جالب بود
آفرین
یا علی

 

[mahdi.adelinasab]

آیا بیونانوتكنولوژی با نانوبیوتكنولوژی متفاوت است

آیا بیونانوتكنولوژی با نانوبیوتكنولوژی متفاوت است

با پیشرفت علم و تكنولوژی در جهان، مرتبا بر تعداد واژه های تخصصی افزوده می شود. در این میان، گسترش علوم و تكنولوژی نانو و تعامل آن با بیوتكنولوژی، منجر به تولید و كاربرد واژه هایی چون بیونانوتكنولوژی و نانوبیوتكنولوژی در گفته ها و نوشته های محققان مختلف در سطح جهان شده است. آشنایی محققان و سیاستگذاران علمی كشور با این واژه ها، می تواند آنها را در مطالعات و تصمیم گیری ها یاری كند. در این مطلب، سعی شده است با استفاده از منابع اینترنتی، مقالات و كتب موجود و همچنین استفاده از نظرات برخی متخصصین امر، تعاریف ساده ای از دو واژه بیونانوتكنولوژی و نانوبیوتكنولوژی ارائه شود.
● مفهوم و زمینه كاربرد بیونانوتكنولوژی تلفیق بیوتكنولوژی با فناوری نوظهور نانوتكنولوژی، مباحث جدیدی را بین محققان، هم در سطح دانشگاهی و هم در حوزه صنعت به وجود آورده است. نتیجه این تلفیق، ظهور «بیونانوتكنولوژی» به عنوان یك زمینه تحقیقاتی بین رشته ای است كه به سرعت در حال رشد و توسعه است و با مقوله علم و مهندسی در سطح مولكول ارتباط دارد. برخی از صاحب نظران، بیونانوتكنولوژی را به عنوان زیرمجموعه ای از نانوتكنولوژی، به این صورت تعریف كرده اند:
«مطالعه و ایجاد ارتباط بین بیولوژی مولكولی ساختاری و نانوتكنولوژی مولكولی». برخی دیگر، آن را به عنوان زیرمجموعه ای از بیوتكنولوژی بدین شكل تعریف كرده اند: «به كارگیری پتانسیل بالقوه بیولوژی در ساخت و سازماندهی ساختارهای پیچیده با استفاده از مواد ساده و با دقت در حد اتم». در این زمینه، تنها تفاوتی كه بین بیونانوتكنولوژی و بیوتكنولوژی وجود دارد این است كه طراحی و ساخت در مقیاس نانو جزء لاینفك پروژه های بیونانوتكنولوژی است در حالی كه در پروژه های بیوتكنولوژی، نیازی به فهم و طراحی در حد نانو نیست.چنان كه ملاحظه می شود برخلاف تعریف «بیوتكنولوژی» كه به معنی فناوری استفاده از موجودات و اجزای موجودات زنده در راستای نیازهای صنایع مختلف است و همچنین برخلاف تعاریف واژه هایی چون «بیومتریال» و «بیومكانیك» كه معمولا به معنی استفاده از قابلیت های فناوری های «مواد» و یا «مكانیك» در كاربردهای زیستی است، در تعریف بیونانوتكنولوژی، هم كاربرد ابزارهای بیولوژیكی به عنوان سازمان دهنده و ماده اولیه جهت ساخت محصولات و مواد نانویی، مورد توجه است و هم كاربرد محصولات تولیدی تكنولوژی نانو، جهت مطالعه وقایع درون سلول های زنده و تشخیص و معالجه بیماری ها. آنچه مسلم است ظهور این زمینه تحقیقاتی، حاصل تغییر عقیده بسیاری از محققان در استفاده از راهكارهای پایین به بالا Bottom-Up approach به جای استفاده از راهكار بالا به پایین Top-Down approach جهت ساخت وسایل و مواد بسیار ریز است.در راهكارهای بالا به پایین نانوتكنولوژی، سعی بر این است كه وسایل موجود مرتبا كوچك تر شوند به این راهكار، نانوتكنولوژی مكانیكی نیز گفته می شود.اما در راهكار پایین به بالا، هدف ایجاد ساختارهای ریز از طریق اتصال اتم ها و مولكول ها به یكدیگر است در این راهكار از الگوهای بیولوژیكی بهره گیری می شود.
● محصولات و زمینه های فعالیت بیونانوتكنولوژی برخی از محصولات و زمینه های فعالیت بیونانوتكنولوژی عبارتند از:۱) بیونانوماشین ها:مهم ترین زمینه كاربرد بیونانوتكنولوژی، ساخت بیونانوماشین ها ماشین های مولكولی با ابعادی در حد نانومتر است. در یك باكتری هزاران بیونانوماشین مختلف وجود دارد. نمونه آنها، ریبوزوم دستگاه بسته بندی پروتئین است كه محصولات نانومتری پروتئین ها را تولید می كند. از خصوصیات خوب بیونانوماشین ها به عنوان مثال حسگرهای نوری یا آنتی بادی ها، امكان هیبریدكردن آنها با وسایل سیلیكونی با استفاده از فرآیند میكرولیتوگرافی است. به این ترتیب با ایجاد پیوند بین دنیای نانویی بیونانوماشین و دنیای ماكروی كامپیوتر، امكان حسگری مستقیم و بررسی وقایع نانویی را می توان به وجود آورد. نمونه كاربردی این سیستم، ساخت شبكیه مصنوعی با استفاده از پروتئین باكتریورودوپسین است.۲) مواد زیستی:كاربرد دیگر بیونانوتكنولوژی، ساخت مواد زیستی مستحكم و زیست تخریب پذیر است. از جمله این مواد می توان به DNA و پروتئین ها اشاره كرد. موارد كاربرد این مواد و به خصوص در زمینه پزشكی متعدد است. از جمله موارد كاربرد این مواد، استفاده از آنها به عنوان بلوك های سازنده نانومدارها و در نهایت ساخت وسایل نانویی Nano-Device است.۳) موتورهای بیومولكولی:موتورهای بیومولكولی، موتورهای محركه سلول هستند كه معمولا از دو یا چند پروتئین تشكیل شده اند و انرژی شیمیایی عموما به شكل ATP را به حركت مكانیكی تبدیل می كنند. از جمله این موتورها، می توان به پروتئین میوزین اشاره کرد که باعث حركت فیلامنت ها می شود،( پروتئین های درگیر در تعمیر DNA یا ویرایش RNA به عنوان مثال، آنزیم های برشی و ATPase). از این موتورها در ساخت نانوروبات ها و شبكه هادی ها و ترانزیستورهای مولكولی قابل استفاده در مدارهای الكترونیكی استفاده می شود.
● نانوبیوتكنولوژی و رابطه آن با بیونانوتكنولوژی اما نانوبیوتكنولوژی نیز واژه دیگری است كه در سال های اخیر، محققان و صاحب نظران در كتب، مقالات و كنفرانس ها به كار می برند. طبق تعریف برخی از این محققان، نانوبیوتكنولوژی، زیرمجموعه ای از نانوتكنولوژی است كه در آن از ابزارها و فرآیندهای نانویی و میكرونی برای ساخت و تهیه محصولاتی استفاده می شود كه در مطالعه سیستم های زنده استفاده می شوند. برخی دیگر از محققان، نانوبیوتكنولوژی را زمینه ای از نانوتكنولوژی می دانند كه در آن از سیستم های بیولوژیكی موجود، همچون سلول، اجزای سلولی، اسیدهای نوكلئیك و پروتئین ها برای ایجاد ساختارهای نانویی تلفیقی مركب از مواد آلی و معدنی استفاده می شود.اگر به مفهوم و هدف دو زیرشاخه نانوتكنولوژی یعنی بیونانوتكنولوژی و نانوبیوتكنولوژی نگاه شود، می توان فهمید كه اهداف هر دو شاخه یعنی تولید محصولاتی كه جهت مطالعه سیستم های زنده به كار می روند و همچنین فرآیندها و مقیاس فعالیت هر دو شاخه یعنی مقیاس های در سطح نانو، تقریبا یكسان است.بنابراین می توان این دو شاخه را به صورت كلی با نام نانوبیوتكنولوژی نامید. منتها زمانی كه به طور صرف، از الگوها و مواد زیستی جهت ساخت وسایل در ابعاد نانو استفاده می شود، بهتر است پیشوند «بیو» مقدم بر پیشوند «نانو» بیاید. در این حالت، كاربرد واژه بیونانوتكنولوژی تخصصی تر از واژه نانوبیوتكنولوژی خواهد بود.می توان بیونانوتكنولوژی را شكلی خاص از نانوبیوتكنولوژی دانست كه مبنای آن، استفاده از موادزیستی برای مثال پروتئین ها یا DNA جهت ساخت وسایل نانویی است اما در هنگام استعمال واژه نانوبیوتكنولوژی، استفاده از ابزارهای نانویی در كاربردهای بیولوژیك نیز مورد نظر خواهد بود. بار دیگر تاكید می شود كه كاربرد هر كدام از این دو واژه، تا حد زیادی سلیقه ای است و به زمینه تخصصی محققان مختلف بستگی دارد.
● نتیجه گیری و چشم انداز از مجموع مباحث فوق نتیجه گرفته شد كه «بیونانوتكنولوژی» یك حوزه نوین ناشی از تلفیق علوم زیستی و مهندسی در حوزه نانو است كه افق های جدیدی را در زمینه ساخت و توسعه سیستم های تلفیقی به وجود آورده و محققان را امیدوار كرده است كه بتوانند از این تلفیق، در ساخت نانوساختارهایی استفاده كنند كه در آنها از مولكول های بیولوژیكی به عنوان اجزای سیستم مورد نظر استفاده شود، به عنوان مثال، از استراتژی طراحی بیولوژیك مثلا، حالت زیپ مانند مولكول دورشته ای DNA بتوانند در ساخت چارچوب های جداشدنی و الگویی برای چینش Assembly پایین به بالای فرآیندی كه طی آن، سازماندهی مولكولی، بدون دخالت نیروی خارجی صورت می گیرد مواد معمول تر استفاده كنند.این توانمندی نه تنها در حل مسائل مهمی در علوم زیستی چون كاوش و شناسایی دقیق ساختار موجودات زنده كاربرد خواهد داشت، بلكه می تواند محققان را در رفع چالش های عمده مهندسی همچون نیاز به تكنیك های نوین جهت سنتز مواد و دستكاری آنها یاری دهد و به این ترتیب دنیای نانو را به دنیای ماكرو وصل كند. به عبارت دیگر این شاخه مهم علمی یعنی بیونانوتكنولوژی، به زودی قابلیت كاربرد در حوزه های مختلف غیرزیستی و حوزه های كاربردی ماكرو را خواهد داشت كاربردهایی كه هرچند در حوزه زیستی نیستند ولی الهام گرفته از فرآیندهای زیستی Bio-inspired هستند.

 

[پیرجو]

فرقی نداره بیو با نانو.
یکیشون عدد بدون بعد بایو گرفته و یکیشون هم در مقیاس خیلی خیلی کوچیک صحبت میکنه.
همین!!!!!!!!!!!!!

 

[mahdi.adelinasab]

آره در دنیای منطقی شاید این طوری باشه.
ولی همه می دونن که بایو به چه معنی هست دیگه!!!!!!!!
یا علی

 

[پیرجو]

نقش مهندسی شیمی در بیوتکنولوژی

نقش مهندسی شیمی در بیوتکنولوژی

بسته به تعريفي كه از بيوتكنولوژي داريم، بيوتكنولوژي مي¬تواند به عنوان يكي از قديمي ترين تكنولوژي هاي صنعتي يا يكي از جديدترين تكنولوژي ها مورد توجه قرار گيرد. با وجود اين براي مهندسي شيمي مسالة اصلي مقياس عملياتي مي باشد. در بيوتكنولوژي جديد، اغلب محصولات داراي ارزش بالا بوده و به حجم كمي از آنها نياز است؛ البته صنايع بيولوژيك با حجم توليد زياد نيز همچنان داراي اهميت ميباشد. اما تفاوت¬هاي كليدي بين فريندهاي بيولوژيك و فرآيندهاي شيميايي وجود دارد كه بايستي نقش مهندسي شيمي را با توجه به اين تفاوت¬ها مورد بازبيني قرار داد. در اين مقاله كه از مجله The Chemical Engineering Journal, 50 B9-B16 انتخاب و ترجمه شده است، فرآيندهاي بيوتكنولوژي متداول با فرآيندهاي شيميايي مشابه مقايسه شده و نقش مهندسي شيمي در طراحي و توسعه فرآيند مورد نظر مورد بررسي قرار گرفته است:
همان طور كه صنايع شيميايي تا مدت زيادي فقط توسط شيميست‌ها(و نه مهندسان شيمي) مورد بررسي قرار ميگرفت، فرآيندهاي زيستي نيز هنوز توسط ميكروبيولوژيست‌هاي صنعتي مورد بررسي قرار ميگيرد. بنابراين بسياري از حوزه هاي بيولوژيكي وجود دارد كه در آنها مي¬توان به¬وسيلة كاربرد مفاهيم سادة مهندسي، فرايندهاي بيولوژيكي را توسعه داد.
روند تحول مفهوم بيوتكنولوژي از نظر مهندسان شيمي
اگر چه بيوتكنولوژي يك تكنولوژي نوين محسوب مي شود، اما مي توان به عنوان يكي از قديميترين تكنولوژي‌هاي صنعتي نيز از آن ياد كرد. براي مهندسان بيوشيمي، استفادة صحيح از ميكروارگانيزم ها براي توليد آبجو، مشروب و پنير، از قديم مطرح بوده است. همچنين تصفية بيولوژيكي پسمانده ها و پساب ها نيز مطرح بوده است كه جزو بيوتكنولوژي محسوب ميشود.
حتي خود كلمه "بيوتكنولوژي" نيز آنطور كه تصور مي شود جديد نيست. اين كلمه در ابتدا در يك كتاب و در سال 1919 توسط يك مجاري بنام Erkey مطرح شد. در اين كتاب همة خطوط كاري توليد محصولات توسط ميكروارگانيزمها توضيح داده شده است. اين موضوع بطور مشخص براي كشاورزي مطرح شد، اما در حدود همان زمان بود كه chaim wiezman (از دانشگاه منچستر) يك فرايند صنعتي را براي توليد انبوه استون توسعه داده بود كه اين عمل توسط فرمانتاسيون صورت مي¬گرفت. اين فرآيند با تعريفي كه به¬وسيلة Erkey ارائه شده بود منطبق بود.
با پيشرفت بيوتكنولوژي مفهوم آن نيز تغيير پيدا كرد تا اينكه مترادف با "تكنولوژي تخمير" شد. اين تعريف از بيوتكنولوژي در يك مقالة چاپ شده در مجلة جديد "بيوتكنولوژي و مهندسي زيستي" توسط Elmer Gaden Jr. در سال 1962 مطرح شد. تعريف اساساً مشابهي نيز هنگامي‌كه اتحادية بيوتكنولوژي اروپا تاسيس شد مورد استفاده قرار گرفت. اما درست 1 سال بعد، اين كلمه (بيوتكنولوژي) مجدداً داخل يك نشرية مهندسي ژنتيك تعريف شد تا "توسعة علمي و اقتصادي در زمينة ژنتيك" را تشريح نمايد. تعريف اخير تعريفي است كه مورد توجه كميسيون علائم تجاري آمريكا قرار گرفت و به‌دليل تفاوت زياد با تعريف قبلي به صورت يك علامت تجاري (Trade Mark) مورد استفادة آن مجله مهندسي ژنتيك قرار گرفت.
رفته رفته با ارائه نتايج و محصولات مهندسي ژنتيك، تمايز بين اين دو تعريف از بين رفت و بنابراين زماني كه كلمة بيوتكنولوژي مورد استفاده قرار ميگيرد روشن نيست كه آيا علم "دست كاري ژنتيكي" مورد نظر است يا "استثمار صنعتي سيستم هاي زنده" مد نظر است. بنابراين از نظر اقتصادي براي مهندسي شيمي صورت كليدي در فرآيندهاي بيوتكنولوژي صنعتي، "استفاده از ارگانيزم‌هاي زنده براي توليد محصولات مناسب" ميباشد. با اين وجود تفاوت عمده اي بين بسياري از محصولات بيوتكنولوژي جديد و محصولات بيوتكنولوژي قديمي وجود دارد.
تفاوت بيوتكنولوژي جديد و قديم براي مهندسي شيمي: در بيوتكنولوژي جديد اغلب محصولات، داراي ارزش بالا ميباشند كه به مقادير كمي از آنها نياز است (معمولاً براي اهداف تشخيصي يا پزشكي)؛ در حالي كه در بيوتكنولوژي قديمي عموماً محصولات داراي ارزش كم تا متوسط توليد ميشوند و مقادير آنها طوري است كه به تجهيزات فرآيندي با مقياس بزرگ نياز است.
محصولات بيوتكنولوژي قديمي، با فرآيندهاي با مقياس نسبتاً بزرگ، نقش نسبتاً قديمي را براي مهندسي شيمي بوجود مي‌آورند. آنها با مسائل مشابهي نظير مكانيك سيالات، انتقال جرم و حرارت و فرآيندهاي واكنش و جداسازي روبرو هستند كه اين مسائل در متن مهندسي شيمي قرار دارد. البته تفاوت اساسي، در سيستم هاي زنده اي است كه به كار مي رود. بنابراين يك مهندس شيمي كه در اين زمينه مشغول فعاليت است، تنها بايد دانشي از فرآيندهاي زيستي را توأم با دانش خود كند. اين موضوع مختص مهندس بيوشيمي است.
در مقابل، مسائلي كه با فرآيندهاي بسيار كوچك بيوتكنولوژي همراه است، در حوزه هاي قديمي مهندسي شيمي قرار نمي گيرند و بسياري از آنها داراي فرآيندهاي منحصر به فرد هستند. در غالب اين موارد، بدليل كوچك بودن مقياس مورد استفاده، "بازدهي" يك مسأله مهم نيست و لذا نقش مهندسي شيمي در اين موارد خيلي مشخص نيست. تقريباً اغلب اين فرآيندها به بيوتكنولوژيست مربوط مي‌شود تا مهندس بيوشيمي.

http://www.www.www.iran-eng.ir/imagehosting/4144685311b3a07a.gif​

دلايل توسعة آيندة فرآيندهاي بيوتكنولوژي:
هيچ شكي نيست كه صنعت بيوتكنولوژي رو به رشد خواهد بود (اگر چه راهي طولاني براي آن وجود دارد) تا تسلط پيش بيني شدة آن بر صنايع شيميايي رايج تحقق يابد.
يكي از دلائل اصلي براي اطمينان از اين توسعة مداوم، آن است كه فرآيندهاي بيوتكنولوژي برمبناي منابع تجديد پذير استوار هستند. در نتيجه اين مورد زماني اهميت پيدا خواهد كرد كه مواد خام تجديدنا پذير معمولي رو به اضمحلال هستند. بنابراين همة محصولات از مواد هيدروكربني تجديد¬پذير توليد خواهند شد؛ به خصوص آنهايي كه پساب‌هاي صنايع غذايي و كشاورزي را تشكيل ميدهند (به عنوان مثال انبوهي از زايدات غذايي). اين پسمانده ها، سوبستراهاي (منبع غذايي) ايده آلي براي فرآيندهاي بيولوژيكي مهيا مي كنند. اقتصادي بودن تبديل اين پسمانده¬ها به¬وسيلة روش¬هاي بيوتكنولوژي بيشتر از فرآيندهاي شيميايي بوده است.
علاوه بر اين اخيراً ملاحظات سياست جهاني بر آن بوده است كه تا جائي كه ممكن است محصولات از طبيعت (natural-production) توليد شوند و اين بطور ضمني دلالت بر اين دارد كه توليد از روش بيولوژيكي تقريباً در هر جايي كه شدني و مناسب باشد ترجيح داده شود.
دليل ديگر براي گسترش مداوم بيوتكنولوژي، حوزة روبه رشد محصولات باارزشي است كه از روش‌هاي بيولوژيكي قديمي و يا دست ورزي ژنتيكي توليد مي شود. محدودة كاملي از محصولات ممكن كه از روش بيوتكنولوژي قابل توليد هستند شناخته شده است. به عنوان مثال، هم اكنون رشد سلول‌هاي بافت انساني در كشت انبوه و در تجهيزات فرمانتاسيون ساده به طور روتين انجام ميشود. محصولات ممكن اين بافت‌ها هم اكنون تحت بررسي است.
مقايسة حوزه¬هاي مختلف فرايندهاي بيوتكنولوژيكي
جدول 1، حوزه هاي تقريبي فرآيندهاي بيوتكنولوژيكي را نشان مي دهد. علاوه بر محصولات حاصل از صنايع بيولوژيكي سنتي نظير مشروبات الكلي، غذاهاي تخميري، آنزيم‌ها، آنتي بيوتيك‌ها و تصفيه پساب‌ها محصولات ديگري نيز وجود دارند. بسياري از محصولات با ارزش بالا كه در جدول 1 آمده است به‌ويژه آنهايي كه مواد شيميايي مورد نياز در آنها مقادير بسيار كمي هستند، اغلب در حد چند كيلوگرم در سال مي باشند و تقريباً براي توسعة آنها جنبه اقتصادي توليد، يك عامل محدودكننده نمي باشد.
جايگزين هاي محصولات طبيعي از جمله پروتئين تك ياخته (SCP)، در صورت موفقيت، متقابلاً بايد با محصولات پروتئيني كشاورزي معمولي رقابت كنند. در عوض زماني كه دسترسي به نفت آسان است، جايگزين‌هاي توليد سنتزي محصولات شيميايي نظير اسيدهاي آلي و حلال‌ها درصورتي امكان پذير است كه از نظر اقتصادي پيشرفتي صورت گرفته باشد. در اين مورد بايد احتمالاً منتظر از بين رفتن اين مادة خام بود.
همچنين جايگزين‌هاي محصولات پتروشيمي نظير الكل‌هاي سوختي كه در مقياس وسيع توليد مي شوند بايد در مقياس خيلي بيشتري نسبت به آنچه كه فعلاً براي فرايندهاي بيولوژيكي قابل اجرا است توليد شوند تا اينكه اقتصادي و مقرون به صرفه باشند (به غير از تصفية پسمانده¬ها)
آخرين گروه در جدول 1 بيشترين چالش را براي مهندس بيوشيمي ايجاد نموده است و در دهه¬هاي قرن اخير هنوز صنعت بيوتكنولوژي در اين مورد قابل مقايسه با صنعت شيميايي بوده است. در اين حوزه عموماً بيوتكنولوژيست‌ها به جاي مهندسان وارد عمل ميشوند و به شدت برتكنيك‌هاي Black-art كه تخصص (بيوتكنولوژيست¬هاست) تكيه ميشود. اين تكنيكها شايد براي محصولات با ارزش بالا و مقياس پايين كه راه ديگري براي توليد به روش بيوتكنولوژيكي ندارند كافي باشد اما براي مواردي كه در آنها فرايندهايي با مقياس بزرگ بكار مي رود، ناكافي مي باشد؛ چرا كه مسائل اقتصادي تعيين كننده بوده و از لحاظ مهندسي تأثير هزينه مي¬تواند به معناي تفاوت بين شكست و پيروزي باشد.

متاسفانه بسياري از مهندسان بيوشيمي با توسعة بيوتكنولوژي به سمت بيوتكنولوژيست شدن حركت كرده اند كه در آن تحقيقات تكنولوژيكي بر محور توليد متمركز شده و زمينه هاي وسيع مهندسي فرايند را رها كرده اند. البته درحالي كه جايگاه مهمي براي بيوتكنولوژيست‌ها در توسعه صنعت وجود دارد، روشن است كه نقش مهندسي شيمي در بيوتكنولوژي بايد همان نقش مهندسي بيوشيمي باشد، نه بيوتكنولوژيست.
تفاوت اصلي فرايندهاي زيستي با فرايندهاي شيميايي:
اگر چه برخي فرايندهاي بيوتكنولوژيكي اساساً مشابه با فرايندهاي شيميايي هستند و داراي سه مرحله اصلي يعني آماده سازي مواد خام، واكنش و بازيافت محصول مي¬باشند، اما تفاوت‌هاي بسيار مهمي نيز دارند. مهمترين اين تفاوت‌ها اغلب در تعداد نامحدود محصولاتي مي¬باشد كه ممكن است از يك مادة خام به‌دست آيد؛ به‌دليل آنكه اين ماده خام صرفاً يك منبع غذايي (سوبسترا) براي رشد ميكروارگانيزم‌ها است.
معمولاً محصولات مورد نظر، فقط زائدات فرايند رشد ميكروبي هستند. در نتيجه واكنش از پيش تعيين‌شده¬اي بر مبناي يك گروه به‌خصوص از واكنش¬دهنده¬ها وجود ندارد. قانون حاكم اين است كه محصول، تابع ميكروارگانيزم‌هايي است كه براي انجام واكنش انتخاب مي‌شوند. حتي اين نيز ويژگي مورد نظر را تضمين نمي كند؛ زيرا همان ميكروارگانيزم‌ها كه در يك سوبسترا رشد مي كنند، ممكن است به¬عنوان مثال اتانول، اسيد لاكتيك، آنزيم به‌خصوص يا يك آنتي¬بيوتيك توليد كنند. فقط كنترل دقيق شرايط فيزيكي يا انتخاب و زمان‌بندي برخي شرايط اطمينان خواهد داد كه محصول مطلوب همان محصولي است كه توليد مي شود. جزء كليدي مخلوط واكنش )(ميكروارگانيزم)، هم كاتاليزور واكنش است و هم محصول واكنش؛ كه در شروع واكنش به سادگي و به ميزان زيادي فراهم مي شود.
براي اطمينان از صحيح بودن ميكروارگانيزم انتخاب شده و يا محصولي كه توليد مي¬شود، بايد سوبسترا حاوي مقدار كمي از ميكروارگانيزم انتخاب شده در محيط كشت باشد و بنابراين از رقابت ساير ميكروارگانيزم‌ها ممانعت مي¬گردد. مهمتر از اين، اشكال ديگر زندگي ميكروبي ني
ي¬باشد كه بايد از سوبسترا حذف شوند. زيرا رقابت مستقيمي را با ميكروارگانيزم‌هاي مورد نظر خواهند داشت و گاهي با احتمال و موفقيت بيشتري تكثير مي¬يابند. با استفاده از استريليزاسيون سوبسترا، جداسازي آنها از رقابت¬كننده‌ها امكان¬پذير است كه اين مورد بايد در سرتاسر واكنش دنبال شود.
از آنجا كه عمدة محصولات بيوتكنولوژي جديد، داراي ارزش فوق¬العاده زياد و حجم كم مواد بيوشيميايي است، بنابراين فرآيندهاي بازيافت )(جداسازي) براي اين محصولات ممكن است به¬دليل مقادير كم مورد استفاده، نسبتاً هزينه‌بر و با صرف انرژي زياد صورت گيرد. همچنين براي به حداقل رساندن اتلاف محصول با ارزش فراوان، بايد بازدهي بالايي را در نظر گرفت. اين مورد با فرايندهاي بيولوژيكي قديمي‌تر صنايع غذايي و نوشيدني، آنتي¬بيوتيك¬ها و محصولات دارويي با ارزش متوسط و تصفية فاضلاب در تضاد مي¬باشد.
تفاوت فرايندي واكنش¬هاي شيميايي و بيولوژيكي از نظر شرايط واكنش:

http://www.www.www.iran-eng.ir/imagehosting/4144685311b55daa.jpg​

اغلب واكنش¬هاي بيولوژيكي به¬طور قابل توجهي آهسته¬تر از واكنش‌هاي شيميايي انجام مي¬شوند. برخلاف صنايع شيميايي كه در آنها فرايندهاي مداوم ترجيح دارد، عموماً اين واكنش‌هاي بيولوژيكي به صورت عمليات ناپيوسته (batch) صورت مي¬گيرند. اغلب واكنش‌هاي بيولوژيكي توسط غلظت‌هاي پايين محصول ممانعت مي¬شوند و اين خود دليل ديگري براي ارجح¬بودن عمليات ناپيوسته (batch) مي¬باشد. همچنين برخلاف اغلب واكنش‌هاي شيميايي، سرعت واكنش‌هاي بيولوژيكي نمي¬تواند با افزايش دما و فشار افزايش يابد و اغلب بايد در تحت شرايط نسبتاً ملايم و نزديك به دماي محيط انجام شوند. محصولات مورد نظر نيز با گرما ناپايدار هستند و براي جلوگيري از تخريب آنها بايد انجام واكنش در تحت شرايط نسبتاً ملايم صورت گيرد. با وجود اين تفاوت‌ها در فرايندهاي بيولوژيكي و فرايندهاي شيميايي معمولي، بسياري از حوزه¬ها وجود دارند كه يك مهندس بيوشيمي براي طراحي و اجراي عمليات فرايندهاي بيولوژيكي مي¬تواند نقش داشته باشد.
نتيجه:
مطالب بالا به برخي از شيوه¬هايي متعددي كه در آنها مهندس فرايند يا شيمي در توسعه صنعتي بيوتكنولوژي مي¬تواند نقش داشته باشد اشاره نمود. چالش‌هاي فراواني براي مهندس شيمي در بيوتكنولوژي وجود دارد كه بسياري از آنها هنوز بوجود نيامده‌اند. حوزه¬هايي وجود دارند كه در آن مهندس و بيوتكنولوژيست بايد با يكديگر همكاري كنند تا اولاً مشكلات را مشخص كنند و ثانياً راه حل¬ها را پيدا نمايند.
عموماً در مقايسه با فرايندهاي شيميايي، فرايندهاي بيولوژيكي، در سرعت‌هاي حجمي و غلظت‌هاي توليدي پايين صورت مي‌گيرند. ممكن است بابكار بردن برخي از روش¬ها (به‌عنوان مثال، استفاده از تثبيت سلولي) فرآيند را بهبود داد. اما اين مورد نيز داراي محدوديت است زيرا برخي ميكروارگانيزم‌ها ممكن است شامل ويژگي¬هاي فيزيولوژيكي و فيزيكي ايده¬آل براي تثبيت نباشند؛ به¬خصوص در آنجا كه رشد و حيات براي توليد نقش اساسي دارد. ممكن است برخي روش‌ها نيز جهت بهبود سرعت بكار روند؛ مثلاً سلول‌ها بتوانند براي چسبيدن به سطح، يا براي ارائه محصولات داخل سلولي يا خارج سلولي يا براي رهاسازي محصولات بعد از برانگيختن، مطابق با نيازهاي كلي فرايند، مهندسي شوند.
اكثر فرايندهاي تخميري كه از لحاظ تجاري بزرگ¬مقياس موفق بوده¬اند مقادير نسبتاً كمي را توليد كرده¬اند. اين فرايندها، فرايندهايي بوده¬اند كه به صورت غيراستريل كار كرده¬اند. در بخش استريليزاسيون و نگهداري، هزينه¬ها (اعم از عملياتي يا سرمايه¬اي) قابل توجه هستند و هر فرايندي كه بتواند اين مراحل را نداشته باشد براي آن يك مزيت بحساب مي¬آيد. اين مورد مي¬تواند توسط دست¬ورزي ژنتيكي صورت گيرد تا مزيت‌هاي مشابهي را به اين گونه¬هاي ضعيف¬تر ببخشد.
همچنين فرايندهاي با مقياس بزرگ و با موفقيت بيشتر فرايندهايي هستند كه شرايط فرايندي پايين¬دستي نسبتاً ساده دارند. اگرچه اخيراً توجهات بسياري بر روي Scale up فرايندهاي جداسازي خاص شده است (بر مبناي تكنيك‌هاي قابل دسترس در آزمايشگاه تجزيه) اما تقريباً گران بوده و بنابراين به محصولات با ارزش بسيار بالا محدود مي¬شوند. توسعه فرايندهاي جداسازي كم¬هزينه يا از نظر ديگر تخميرهايي كه نياز به فرايندهاي پايين‌دستي كمتري دارند، هنوز براي مهندسي شيمي و بيوتكنولوژيست به طور يكسان به‌صورت يك چالش باقي مانده است.
نهايتاً شايد بيشترين مساله براي مهندسي شيمي در بيوتكنولوژي مواجهه با پسمانده¬اي است كه از فرايندهاي تخميري حاصل مي شود. برخلاف فرايندهاي شيميايي معمولاً محصولات جانبي خيلي كمي از يك محصول تخميري صنعتي به‌وجود مي‌آيد. اغلب بهترين حالت آن است كه بيومس بي¬رمق را به صورت يك منبع غذايي حيواني به‌فروش برسانند.
اگر بيوتكنولوژي بخواهد با صنايع شيميايي (بجز در مواردي كه محصولات با ارزش بالا توليد مي‌شود) رقابت كند مشكلاتي خواهد داشت كه بايد تحليل و بررسي شود.
منبع : شبکه تحليل گران تکنولوژي ايران

 

[mahdi.adelinasab]

کاربردها و چالشهای زیستی نانولوله های کربنی

کاربردها و چالشهای زیستی نانولوله های کربنی

یکی از پرکاربردترین ساختارهای مورد بحث در فناوری نانو که به عرصه علوم زیستی وارد شده‌است، نانولوله‌های کربنی هستند. این نانوساختارها، به‌جهت بهره‌مندی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد فیزیکی و شیمیایی بالقوه، از توانایی‌هایی برای استفاده در حسگر‌های زیستی، حمل و نقل مولکولی، جستجوی الکتروشیمیایی نمونه‌های بیولوژیک، داربست بافتی، فرستنده سیگنال‌ به سلول‌ها و روش‌های تشخیصی برخوردارند.
اما پیش از به‌کارگیری نانولوله‌های کربنی در موجودات زنده، باید از سازگاری این ساختارها در بافت زنده مطمئن شد.
به این منظور پژوهش‌های زیادی صورت گرفته‌است که تا حدودی سمیت نانولوله‌های کربنی و عوامل مؤثر بر آن مثل دوز، ساختمان، دنباله‌های شیمیایی، سطح فعال و خلوص را مشخص نموده‌است. دانشمندان تاکنون توانسته‌اند از نانولوله‌های کربنی در حسگرهای پروتئینی، ناقل‌های پروتئینی، میکروسکوپ‌ها، داربست بافتی سلول استخوانی و عصبی، کانال‌های مولکولی و فرستنده سیگنال به سلول‌های عصبی استفاده کنند.
یکی از پرکاربردترین ساختارهای مورد بحث در فناوری نانو که به عرصه علوم زیستی وارد شده‌است، نانولوله‌های کربنی هستند. این نانوساختارها، به‌جهت بهره‌مندی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد فیزیکی و شیمیایی بالقوه، از توانایی‌هایی برای استفاده در حسگر‌های زیستی، حمل و نقل مولکولی، جستجوی الکتروشیمیایی نمونه‌های بیولوژیک، داربست بافتی، فرستنده سیگنال‌ به سلول‌ها و روش‌های تشخیصی برخوردارند.
اما پیش از به‌کارگیری نانولوله‌های کربنی در موجودات زنده، باید از سازگاری این ساختارها در بافت زنده مطمئن شد. به این منظور پژوهش‌های زیادی صورت گرفته‌است که تا حدودی سمیت نانولوله‌های کربنی و عوامل مؤثر بر آن مثل دوز، ساختمان، دنباله‌های شیمیایی، سطح فعال و خلوص را مشخص نموده‌است. دانشمندان تاکنون توانسته‌اند از نانولوله‌های کربنی در حسگرهای پروتئینی، ناقل‌های پروتئینی، میکروسکوپ‌ها، داربست بافتی سلول استخوانی و عصبی، کانال‌های مولکولی و فرستنده سیگنال به سلول‌های عصبی استفاده کنند.
● معرفی نانولوله‌های کربنی
▪ تاریخچه
به نظر می‌رسد اولین رشته‌های در مقیاس نانو در سال ۱۹۷۰ میلادی توسط Marinobu Endo از دانشگاه اورلئان فرانسه تهیه شد. این رشته‌ها هفت نانومتر قطر داشتند و با روش رشد توسط بخار تهیه شده بودند [۱] . با این حال امروزه نام ایجیما از آزمایشگاه NEC در تسوکوبا به‌عنوان اولین کسی که توسط HR-TEM در سال ۱۹۹۱ موفق به مشاهده نانولوله‌‌ها شد، در صدر محققان این رشته‌ باقی مانده‌است [۱و۲و۳و۴] . در همین زمان و به طور مستقل در مسکو نیز دانشمندان موفق به کشف ریز‌لوله‌هایی شده بودند که البته نسبت طول به قطر آن کمتر از یافتهٔ ایجیما بود.
روس‌ها نام این ماده را Barrelense گذاردند [۱] . آنچه ایجیما موفق به مشاهده آن شده بود نانولوله چند لایه بود و وی به فاصله دو سال موفق به مشاهده نانولوله تک‌لایه نیز گشت. گروه رایس در ۱۹۹۶ موفق به ساخت دسته‌های موازی از نانولوله تک‌لایه شدند که راه را برای تحقیقات بیشتر روی فیزیک کوانتوم تک بعدی باز کرد [۱] .
▪ ساختار
نانولوله بر اساس ساختمان گرافیت بنا می‌شوند. گرافیت از لایه‌های مجزایی متشکل از اتم‌های کربن تشکیل شده‌‌است که به‌صورت واحد‌هایی شش‌ضلعی که در شش رأس آن اتم کربن قرار دارد آرایش یافته‌اند. قطر نانولوله بین یک تا دو نانو‌متر و طول آن گاه تا چند میکرومتر نیز می‌رسد. انتهای هر دو سوی نانولوله‌ها می‌تواند با نیمه‌‌ای از یک فولرین مسدود ‌باشد یا نباشد [۱] . و لذا می‌تواند در انتهای خود علاوه بر اجزای شش‌ضلعی دارای اجزای پنج‌ضلعی نیز ‌باشد[۳] . اما مهم‌‌ترین ویژگی که در تعیین خصوصیات نانولوله‌ها نقش بازی می‌کند، با عنوان Chirality یا پیچش شناخته می‌شود [۱و۲و۴و۵] .
از دیگر ویژگی‌های ساختاری نانولوله‌ها حضور آنها به دو فرم نانولوله چند لایه با نام اختصاری MWNT و نانولوله‌های تک‌لایه با نام اختصاری SWNT است؛ هر یك از این انواع دارای کاربرد‌های متفاوتی هستند.
▪ روش‌های تولید
روش‌های تولید نانولوله‌های کربنی به‌اختصار شامل موارد زیر است[۲] :
ـ تبخیر یا سایش لیزری (Laser Vaporization/ablation) ؛
ـ رسوب‌‌دهی شیمیایی بخار به کمک حرارت (CVD) ؛
ـ رسوب‌دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما (PECVD) ؛
ـ رشد فاز بخار؛
ـ الکترولیز؛
ـ سنتز شعله.
▪ خصوصیات فیزیکی و شیمیایی
نانولوله‌ها علی‌رغم برخورداری از قطر بسیار کم، استحکام کششی بالایی در حدود صد گیگاپاسکال دارند [۲و۵] . از دیگر خصوصیات نانولوله‌ها وجود پیوند‌های واندروالس بین اتم‌ها(و لذا توانایی بسیار پایین آنها برای چسبیدن به یکدیگر) ، خواص الکتریکی منحصر به فرد (نانولوله فلزی و نیمه هادی) [۱و۲و۳و۵] ، رسانایی تنها در جهت طولی [۱و۲] ، رسانایی حرارتی و خاصیت نشر میدانی [۲و۶و۷] است. خاصیت نشر میدانی در ساختار‌هایی که دارای نسبت طول به قطر بالا (بزرگ‌تر از هزار) ، دارای رأس اتمی تیز، ثبات بالای حرارتی و شیمیایی و هدایت بالای الکتریکی و گرمایی باشند، دیده می‌شود [۷و۸] .

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه

ادامه

● ویژگی‌های زیستی نانولوله‌های کربنی
با وجود خصوصیات متنوع نانولوله‌ها، دور از ذهن نیست که کاربرد‌های متنوعی نیز داشته باشند. در یک تقسیم‌بندی ساده می‌توان بر‌هم‌کنش‌های زیستی نانولوله‌ها را از دو بعد درون‌سلولی و برون‌سلولی مورد بررسی قرار داد.
به طور کلی مهم‌ترین عناوین کاربرد‌های نانولوله‌ها از دید بیولوژیک عبارتند از:
۱) حسگر‌های زیستی؛
۲) حمل و نقل ملکولی؛
۳) جستجوی الکتروشیمیایی نمونه‌های بیولوژیک؛
۴) داربست بافتی؛
۵) فرستنده سیگنال‌ به سلول‌ها؛
۶) روش‌های تشخیصی.
اما یکی از مهم‌ترین مباحث در راه استفاده از کارایی‌های نانولوله در بافت زنده، سازگاری زیستی آن است. لذا ابتدا مطالعات صورت گرفته در این زمینه را مرور می‌كنیم.
▪ ساز‌گاری زیستی
جلب نظر دانشمندان به سازگاری زیستی نانولوله‌ها و اثرات مضر احتمالی آنها بر سلول‌ها، به این واقعیت برمی‌گردد که در سال‌های اخیر با افزایش روز‌ افزون کاربرد‌های نانولوله‌ها‌ در صنعت و حضور بیشتر آنها در محیط، ارتباط معنا‌‌داری بین آنها و بیماری‌هایی از جمله بیماری‌های تنفسی [۹] و پوستی [۱۰] پیدا شده‌است.
این امر مراکز علمی و تحقیقاتی را بر آن داشته‌ است تا به بررسی اساسی این تأثیرات، یعنی تأثیر نانولوله بر سلول بپردازند. علی‌رغم مطالعاتی که در ابتدا نشان می‌داد که نانولوله و هم‌خانواده‌های آن تأثیر چندانی بر مورفولوژی، رشد و تکثیر سلولی ندارند [۱۱] ، امروزه مشخص شده‌است که شاخص‌هایی چون ابعاد فیزیکی، مساحت، دوز، نسبت طول به قطر، زمان، خلوص و وجود عوامل شیمیایی متصل به سطح، هر یک به نوبه خود در خاصیت سیتوتوکسیتی نانولوله مؤثرند [۱۲و۱۳و۱۴و۱۵] . هر یک از مطالعات صورت گرفته روی یکی از متغیر‌های مذکور تمرکز بیشتری دارند، اما به نظر می‌رسد که دوز، خلوص و حضور دنباله‌های شیمیایی متصل به سطح از موارد مهم‌تر باشند.
مطالعات نشان داده‌اند که آستانه اثر کشندگی نانولوله برای نانولوله‌های چند دیواره و تک‌دیواره ، حدود ۰۶/۳ میکروگرم در میلی‌لیتر است که این رقم در برابر C۶۰ (فولرین) که تا ۲۲۶ میکروگرم در میلی‌لیتر نیز اثر کشندگی برای سلول ندارد، رقمی قابل توجه است [۱۶] . آخرین و مهم‌ترین مقاله منتشر شده در این زمینه توسط انجمن شیمی آمریکا، در مقایسه‌ای بین سیتوکسیتی MWCNT، SWCNT، کوارتز و C۶۰، به‌ترتیب توان کشندگی این مواد برای سلول را به این شکل بیان می‌کند:
C۶۰ < کوارتز < SWCNT > MWCNT
نکته جالب آن است که اگر چه با افزایش دوز نانولوله در محیط کشت، اثر کشندگی آن نیز افزایش می‌یابد، اما این ارتباط، خطی و منظم نیست [۱۵] . نکته دیگر در مورد اثر دوز اینکه نانولوله در دوز‌های پایین اثری عکس اثرات آن در دوز‌های بالا دارد.
بررسی‌ها نشان می‌دهد که نانولولهٔ خالص دارای اثرات سمی بیشتری نسبت به نوع ناخالص آن است[۱۲] . اما مهم‌تر از خلوص، اثر عوامل شیمیایی بر روی سطح نانولوله است که موجب کاهش اثرات سمی آن می‌شود [۱۳] . اضافه نمودن عوامل شیمیایی بر روی سطحِ نانولوله را فعال سازی (Functionalization) می‌گویند که به نوبه خود موجب تسهیل به‌کارگیری نانولوله در صنایع می‌گردد.
برخی از مطالعات به نحوهٔ اثر نانولوله در سلول و علت مستقیم مرگ سلولی ناشی از آن اختصاص دارند. به طور کلی سلول‌ها در مواجهه با نانولوله، پاسخ‌‌های گسترده و بعضاً متناقضی از خود نشان می‌دهند.
این پاسخ‌های سلولی عبارتند از: فعال‌سازی ژن‌های مؤثر در حمل و نقل سلولی، متابولیسم، تنظیم سیکل سلولی و رشد سلولی پاسخ‌های استرسی و اکسید‌اتیو، تولید و ترشح پروتئین از سلول، توقف رشد سلولی و در نهایت آپوپتوز و نکروز [۱۰و۱۴و۱۵و۱۷] .
طبق مطالعات صورت گرفته، نانولوله‌ها در دوز‌های پایین‌تر موجب افزایش رشد و متابولیسم سلولی و در دوز‌های بالاتر موجب واکنش‌های التهابی و پاسخ‌های ایمنی سلولی، مشابه وضعیتی که در برابر تهاجم یک عفونت وریدی از خود نشان می‌دهد، می‌شوند [۱۵] . در واقع مرگ سلول‌ها در مواجهه با نانولوله‌ها مشابه دیگر موارد مرگ سلولی، ناشی از تشکیل رادیکال‌های آزاد و عوارض ناشی از آن، تخلیه مواد آنتی‌اکسیدان و up-regulation برخی از ژن‌ها و down-regulation برخی از ژن‌‌های دیگر است [۱۰و۱۴و۱۷] .
اثرات نانولوله بر روی بیان ژنی که تا به حال کشف شده‌است عبارت است از: up-regulation بیان ژن‌های مؤثر در سیکل سلولی مثل P۳۸, CdC۳۷, CdC۴۲, hrk, P۵۷, bax, P۱۶ و Down-regulation بیان ژن‌های مؤثر در سیکل سلول مثل Cdk۲ و Cdk۴، Cdk۶ و Cyclin D۳ و نیز down-regulation بیان ژن‌های مرتبط با سیگنال‌های سلولی مثل pcdha۹, ttk, jak۱, mad۲ و erk. همچنین موجب القای down-regulation بیان پروتئین‌های دخیل در اتصالات سلولی مانند لامینین، فیبرونکتین، کادهرین و FAR و کلاژن نوع چهار می‌شوند[۱۴و۱۷] .
از این میان دانشمندان مهم‌ترین تأثیر نانولوله‌ها را در سیکل میتوز در مرحله G۱ می‌دانند و توقف سلول در فاز G۱ را عامل اصلی آپوپتوز قلمداد می‌کنند[۱۷] .
● نانولوله‌های کربنی: ابزار‌های قدرتمند زیستی
چنانچه عنوان شد، با در نظر گرفته خطرات احتمالی نانولوله‌ها برای سلول و بافت، این ساختار‌های نانویی بالقوه از کاربرد‌های فراوانی در موجودات زنده برخوردارند. اگرچه ترس از عدم سازگاری زیستی موجب کند شدن روند تحقیقات در این زمینه شده‌است، با این حال تاکنون دانشمندان به نتایج قابل قبولی نیز دست یافته‌اند که در ادامه به آنها اشاره می‌شود.
▪ حسگر‌های زیستی
هرگونه تغییری در ساختمان و اجزای نانولوله‌ها موجب تغییر در قدرت هدایت الکتریکی آنها خواهد شد. دانشمندان دریافته‌اند که فعال‌سازی نیز متناسب با خصوصیات مولکول پیوند شده، موجب تغییراتی در هدایت الکتریکی و تابش نور از نانولوله می‌شود که منحصر به همان مولکول است[۱۸] . تاکنون مطالعاتی روی پروتئین‌ها، کربوهیدارت‌ها و آنتی‌بادی‌های مختلف صورت گرفته‌است که همگی تأییدی بر این فرضیه بوده‌اند[۱۸و۱۹و۲۰] . لذا متصور خواهد بود که با حضور هر نوع مولکول در محیط‌ حاوی نانولوله و اتصال به آن می‌توان فرکانس الکتریکی یا طول نورانی متفاوتی را ثبت کرد و به حضور آن ماده در محیط پی برد.
▪ حمل و نقل ملکولی
تاکنون مطالعاتی روی توانایی نانولوله‌ها در جابه‌جا نمودن مولکول‌ها صورت گرفته‌است. این بررسی‌ها غالباً به دو دسته تقسیم می‌شوند: مطالعاتی که به بررسی عبور مولکول‌ها از درون نانولوله [۲۰] و جاگذاری مولکول‌ها درون آنها [۲۹] اختصاص دارند و مطالعاتی که بر پایه اتصال مولکول‌ها به سطح نانولوله و انتقال از این طریق بنا شده‌اند[۲۱] . در نوع اول دانشمندان موفق به مشاهده عبور مولکول آب، +H، برخی از یون‌ها و بعضاً پلیمر‌ها از درون نانولوله شده‌اند[۲۰] ، آنها با جایگذاری داروهای ضد سرطان (مثل سیس پلاتین) درون نانولوله‌ها موفق به انتقال آنها به اطراف سلول و آزادسازی آهستهٔ آنها از درون نانولوله شده‌اند[۲۹] .
در نوع دیگر عموماً نقل و انتقال پروتئین‌ها توسط نانولوله‌ها بررسی شده‌است. این مطالعات نشان می‌دهند که با فعال سازی نانولوله توسط بنیان اسیدی می‌توان قابلیت اتصال این مواد به پروتئین‌ها را افزایش داد و به این طریق انتقال پروتئین‌ها به درون سلول را تسهیل کرد[۲۱] . البته این توانایی نانولوله‌ها به اندازه پروتئین‌ نیز بستگی دارد و در اندازه‌های بزرگ‌تر این توانایی از نانولوله صلب می‌شود. در همین رابطه می‌توان توانایی نانولوله را برای انتقال ژن‌ها به درون سلول نیز ذکر کرد [۲۲] . که البته مطالعات در این زمینه همچنان ادامه دارد. چنانچه بتوان از نانولوله به عنوان ناقل ژنی استفاده کرد، می‌توان آینده درخشانی را برای ژن‌درمانی و روش‌های مشابه متصور بود.
▪ داربست بافتی
اخیراً توجه دانشمندان به این قابلیت نانولوله‌ها جلب شده‌است که همانند داربست‌های طبیعی بافتی محتوی کلاژن، می‌توانند به عنوان داربست (Scaffold) برای رشد سلول‌های روی آنها مورد استفاده قرار بگیرند. احتمالاً ایده‌ اولیه از آنجا منشأ می‌گیرد که نانولوله‌ها هنگام تولید به صورت رشته‌هایی درهم آرایش می‌یابند که به آن فرم ماکارونی اطلاق می‌شود. این مشابه وضعیت کلاژن‌ها در مایع خارج سلولی است.
نام دیگر این آرایش bucky paper است [۱۹] . دانشمندان دریافته‌‌اند که SWCNTهای بافته نشده (non woven) دارای خاصیت داربستی بیشتری نسبت به دیگر انواع هستند. در این حال قابلیت تکثیر و چسبندگی سلولی نیز افزایش چشمگیری دارد [۲۳] .

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه

ادامه

.
مهم‌ترین دستاورد محققان در این زمینه، کشت استئوبلاست‌ها روی نانولوله‌هاست که به‌تازگی در مقاله‌ای توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا در سال ۲۰۰۶ منتشر شده‌است و توجهات زیادی را به خود جلب کرده‌است. این یافته راه را برای به کار‌گیری نانولوله‌ها در ترمیم آسیب‌های سلولی باز می‌کند [۲۴] .بیش از این نیز اتصالات محکم استئوبلاست‌ها به داربست نانولوله‌ای توسط filopodiaهای شکل‌گرفته در حین کشت به اثبات رسیده بود [۲۵] . با این حال مطالعاتی نیز نشان می‌دهند که اتصالات بین سلول و داربست نانولوله سست بود و سلول‌ها قادر به نفوذ به داربست نیستند[۸] .یافته دیگری که توسط دانشگاه کالیفرنیا اعلام شده‌است، احتمال به‌كار‌گیری نانولوله‌ها در ترمیم ضایعات نخاعی است. در این حال حضور نانولوله‌ها در محیط موجب هدایت رشد آکسونی می‌شود‌[۲۶] .
▪ دیگر کاربرد‌ها دیگر کاربرد‌هایی که امروزه مطالعاتی بر روی آنها در حال انجام است عبارتند از: الف) فرستادن سیگنال به سلول‌های عصبی [۲۷] که در آن همزمان با ایجاد داربست مناسب برای رشد سلول‌های عصبی (توسط فعال‌سازی مناسب نانولوله‌ها) می‌توان سیگنال‌های الکتریکی را به سلول عصبی فرستاد؛ ب) روش‌های تشخیصی زیستی [۲۸] که اولین مرحله این کاربرد بر روی مالاریا و تشخیص گلبول‌های قرمز آلوده به این تک یاخته Plasmodium falciparum صورت گرفته‌است و در حقیقت میکروسکوپ AFM بر این پایه عمل می‌کند؛ ج) جستجوی الکتروشیمیایی [۲۰] که در واقع از خاصیت قطبیت‌پذیری نانولوله‌ها استفاده و آن را به ابزاری تحت عنوان «ion-nanotube terahertz osillator» تبدیل کرده‌است. در این حالت یون مورد نظر (مثلاً +K) با گیرافتادن در دالان نانولوله با فرکانس بالا شروع به حرکت به دو سوی نانولوله می‌کند. حاصل این فرایند ایجاد جریان الکتریکی متناوب با فرکانس بالا خواهد بود که از خارج قابل اندازه‌گیری است.
● جمع بندی نانولوله‌های کربنی به جهت قدرت الاستیسیتهٔ بالا و در عین حال استحکام فوق العاده، به عنوان داربست سلولی برای رشد سلول‌های استخوانی و عصبی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به علاوه در عین حال که سلول‌ها روی شبکه‌ای تور مانند از این مواد شروع به رشد و تکثیر می‌کنند، دانشمندان توانسته‌اند از قابلیت هدایت ویژه الکتریکی نانولوله‌های کربنی استفاده و از آنها به عنوان راهی برای فرستادن پیام به سلول‌ها استفاده کنند.این یافته‌ها تداعی‌کنندهٔ نیاز مبرم علم پزشکی و مخصوصاً شاخه‌های جراحی پلاستیک و پیوند اعضا، به رشد و تکثیر و پرورش سلول‌های مورد نظر در خارج از بدن و سپس انتقال آنها به بدن است.در این فرایند کاستن از رد شدن بافت پیوندی توسط دستگاه ایمنی بدن از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است که تحقیقات چند سال اخیر روی سازگاری زیستی نانولوله‌های کربنی آن را نشان داده‌است. با تغییراتی در ساختار و ترکیبات این مواد می‌توان آنها را به ساختمان‌هایی سازگار با دستگاه ایمنی بدن تبدیل کرد. به‌علاوه اتصال محکم سلول‌ها به این ساختارها مشکل دیگر پیوند اعضا، یعنی سستی سلول‌ها پس از پیوند را مرتفع خواهد ساخت.همچنین قابلیت ذخیره‌سازی مولکول‌ها در داخل نانولوله‌های کربنی، درهای تازه‌ای را به روی حمل و نقل مواد حاجب و داروها در داخل بدن گشوده‌است؛ چنانچه هر دوی این کاربردها در خارج از بدن انسان به اثبات رسیده‌اند. مشابه این کاربرد، توانایی نانولوله‌های کربنی فعال‌سازی شده برای اتصال به پروتئین‌ها و انتقال آنها به داخل سلول است که به تازگی نظر دانشمندان را به خود جلب نموده‌است.از مهم‌ترین و اولین کاربردهای نانولوله‌های کربنی در محیط‌های زنده، توانایی آنها برای اتصال به مولکول‌های آلی مختلف و امکان جستجوی آن ماده بر اساس تغییرات هدایت الکتریکی نانولوله بوده‌است. این کاربرد، از برجسته‌ترین تقابل‌های علم الکترونیک و بیولوژی در بهره‌برداری از فناوری‌نانو بوده‌است.با توجه به آنچه گذشت و طبق اطلاعات موجود از امکانات حال حاضر کشورمان، به نظر می‌رسد که با برقراری ارتباط بیشتر بین محققان علوم زیستی و علوم مهندسی، هیچ‌یک از این کاربردها هم اکنون دست نایافتنی نیستند.در حقیقت ذکر چنین کابردهایی از نانولوله‌های کربنی که تنها یک نانوذره از میان هزاران نانوذرهٔ موجود است، هدفی به جز ایجاد انگیزه بیشتر برای ورود مهندسان علوم الکترونیک، مواد و شیمی به حوزه علوم زیستی و بالعکس آشنایی بیشتر محققان علوم زیستی با بعد فنی و مهندسی فناوری نانو نخواهد داشت.

 

[mahdi.adelinasab]

منابع:

منابع:

۱. Mildred D. , Gene D. , Peter E. , Richiro S., Carbon nanotubes. Physics World ۱۹۹۸; Issue ۱۲. Nanotechnology Opportunity Report II
۳. Sigma Aldrich. Fullerenes and Carbon Nanotubes - Structure, Properties and Potential Applications.۴. Thomas A. A. Physical properties of carbon nanotubes. Science, Engineering and Technology ۲۰۰۰۵. Hongjie D. , Tom G. . AN INTRODUCTION TO CARBON NANOTUBES. Polymer Interfaces and Macromolecular Assemblies ۲۰۰۳۶. Philip G. Collins and A. Zettl, Unique characteristics of cold cathode carbon-nanotube-matrix field emitters. Phys. Rev. ۱۹۹۷; ۹۳۹۱ – ۹۳۹۹۷. Saito R. , Dresselhaus G. , Dresselhaus M. S. IEEE Electrical Insulation Magazine ۱۹۹۸; pp ۲۷۲۸. Julian H. G. , Milo M. S. , Molly M. S. Nanofibrous Materials for Tissue Engineering. Journal of Experimental Nanoscience ۲۰۰۶; ۱ (۱) p ۱۹. Saugandhika M. , Nathalia P. Low Impedance electrodes for Biological applications using carbon nanotubes. George Mason University۱۰. Shvedova A. A. , Castranova V. , Kisin E. R. , Schwegler-berry D. , Murray A. R. , Gandelsman V. Z. , Maynard A. , Baron P. Exposure to carbon nanotube material: Assessment of nanotube cytotoxicity using human keratinocyte cells. Journal of toxicology and environmental health ۲۰۰۳; ۲۰ (۶۶) : ۱۹۰۹-۱۹۲۶۱۱. Ajima K, Yudasaka M, Murakami T, Maigne A, Shiba K, Iijima S. Carbon nanohorns as anticancer drug carriers. Mol Pharm. ۲۰۰۵; ۲ (۶) : ۴۷۵-۸۰.۱۲. Furong T. , Daxiang C. , Heinz S. , Giovani G. E. , Hisatashi K. Cytotoxicity of single-wall carbon nanotubes on human fibroblasts. Toxicology in Vitro ۲۰۰۶; ۲۰: ۱۲۰۲-۱۲۱۲۱۳. Christie M. S. , Feng L. , Jared L. H. , Joe M. , Wenhua G. , Jonathan M. B. , Valerie C. M. , Condell D. D. , Jennifer L. W. , Edward B. , Kevin D. A. , Vicki L. C. Functionalization density dependence of single-walled carbon nanotubes cytotoxicity in vitro. Toxicol Lett ۲۰۰۶; ۱۶۱ (۲) : ۱۳۵۱۴۲. ۲۴۸۱۴. Ding L. , Stilwell J. , Zhang T. , Elboudwarej O. , Jiang H. , Selegue J. P. , Cooke P. A. , Gray J. W. , Chen F. F. Molecular characterization of the cytotoxic mechanism of multiwall carbon nanotubes and nano-onions on human skin fibroblast. Nano Letters ۲۰۰۵; ۵ (۱۲) : ۲۴۴۸- ۲۴۶۴۱۵. Murr L. E. , Garza K. M. , Soto K. F. , Carrasco A. , Powell T. G. , Ramirez D. A. , Guerrero P. A. , Lopez D. A. , Venzor J. Cytotoxicity Assessment of Some Carbon Nanotubes and Related Carbon Nanoparticle Aggregates and the Implications for Anthropogenic Carbon Nanotube Aggregates in the Environment. Int. J. Environ. Res. Public Health ۲۰۰۵, ۲ (۱) : ۳۱–۴۲۱۶. Guang J. , Haifang W. , Lei Y. , Xiang W. , Rongjuan P. , Tao Y. , Yuliang Z. , Xinbiao G. Cytotoxicity of Carbon Nanomaterials: Single-Wall Nanotube, Multi-Wall Nanotube, and Fullerene. Environ. Sci. Technol ۲۰۰۵; ۳۹ (۵) : ۱۳۷۸ -۱۳۸۳۱۷. Cui D. , Tian F. , Ozkan C. S. , Wang J. , Gao H. Effect of single wall carbon nanotubes on human HEK۲۹۳ cells. Toxicology Letters ۲۰۰۵; ۱۵۵: ۷۳-۸۵۱۸. Ranjani S. , Kasif T. , Balaji P. Biological Functionalization of Carbon Nanotubes. International Conference on MEMS, NANO and Smart Systems (ICMENS&#۰۳۹;۰۴) ۲۰۰۴; pp. ۴۸-۵۳ ۱۹. Sotiropoulou, S. , Chaniotakis, N. A. Nanotube Biosensors. Anals of Bioanalytical Chemistry ۲۰۰۳, ۳۷۵ ۲۰۰۳, ۱۰۳۲۰. Deyu Lu, Yan Li, Umberto Ravaioli, and Klaus Schulten. Empirical nanotube model for biological applications. Journal of Physical Chemistry۲۰۰۵; B, ۱۰۹: ۱۱۴۶۱-۱۱۴۶۷۲۱. Nadine W. S. K. , Hongjie D. Carbon nanotubes as intracellular protein transporters: generality and biological functionality J. Am. Chem. Soc. ۲۰۰۵; ۱۲۷ (۱۶) : ۶۰۲۱ -۶۰۲۶۲۲. Pu-Chun K. , Qi L. , Jessica M. , Rahul R. , Katherine F. , Apparao R. Single-Walled Carbon Nanotube Transporter for Gene Delivery. American Physical Society, APS March Meeting, March ۲۱-۲۵, ۲۰۰۵۲۳. Jie M. , Li S. , Jie M. , Hua K. , Guangjin Z. , Chaoying W. , Lianghua X. , Sishen X. , Haiyan X. Using single-walled carbon nanotubes nonwoven films as scaffolds to enhance long-term cell proliferation in vitro. Journal of Biomedical Materials Research ۲۰۰۵; ۲ (۷۹) : ۲۹۸ - ۳۰۶۲۴. Zanello L. , Zhao B. , Hu H. , Haddon C. R. Bone Cell Proliferation on Carbon Nanotubes. Nano Letters ۲۰۰۶۲۵. Aoki N. Yokoyama A. Nodasaka Y. Akasaka T. Uo M. Sato Y. Tohji K. Watari F. Cell Culture on a Carbon Nanotube Scaffold. Journal of Biomedical Nanotechnology ۲۰۰۵; ۴ (۱) : ۴۰۲-۴۰۵۲۶. Zhang X. , Prasad S. , Niyogi S. , Ozkan M. , Ozkan C. S. Guided Neurite Growth on Patterned Carbon Nanotubes. Nanotech ۲۰۰۵; ۳۰۴ - ۳۰۷۲۷. Ying Z. , Qunfen Z. , Yuguo L. , Xiaoqing C. , Wenxin L. The Interaction and Toxicity of Multi-Walled Carbon Nanotubes with Stylonychia Mytilus. J. Nanosci. Nanotechnol ۲۰۰۶; ۶: ۱۳۵۷–۱۳۶۴۲۸. Eriko N. , Hirohide N. , Seiji A. , Yoshikazu N. , James A. D. The cell biological application of carbon nanotube probes for atomic force microscopy: comparative studies of malaria-infected erythrocytes. Journal of Electron Microscopy۲۰۰۰; ۴۹ (۳) : ۴۵۳-۴۵۸۲۹. Kumiko A. , Masako Y. , Tatsuya M. , Alan M. , Kiyotaka S. , and Sumio I. Carbon Nanohorns as Anticancer Drug Carriers. Mol. Pharmaceutics ۲۰۰۵, ۲ (۶) : ۴۷۵ -۴۸​