تازه های فناوری نانو

[P O U R I A]

ساخت بتن الیافی فوق مقاوم بر پایه فناوری نانو در کشور

ساخت بتن الیافی فوق مقاوم بر پایه فناوری نانو در کشور

محقق جوان کشورمان موفق به طراحی و ساخت بتن الیافی فوق مقاوم بر پایه فناوری نانو شد.


این بتن که امکان جاگیزینی با بتن‌های معمولی مصرفی فعلی را دارد، مقاومت ساختمان در برابر زلزله را افزایش می‌دهد.


دکتر علیرضا ناجی گیوی، مجری این طرح و پژوهشگر پژوهشکده علوم و فناوری نانو دانشگاه صنعتی شریف در توضیح این بتن الیافی فوق مقاوم بر پایه فناوری نانو، تصریح کرد: ساخت و تولید نانو بتن الیافی فوق مقاوم یکی از تحقیقات کارآمد در عرصه تلفیق علم فناوری نانو و بتن است که پس از مصرف، انقلابی در پایداری و طول عمر سازه‌ها ایجاد می‌کند.


وی افزود: بتن ابداعی به طور کامل امکان جایگزینی با بتن‌های معمولی مصرفی در تمام پروژه ها را با مزیت‌های فوق‌العاده و انکارناپذیر از جمله افزایش سطح بنای مفید و کاهش چشمگیر میزان مصرف بتن و میلگرد دارا می‌باشد.


به گفته وی، از جمله مزایای این طرح می‌توان به افزایش مقاومت فشاری تا حدود 83 درصد و مقاومت کششی بتن تا حدود 100 درصد اشاره کرد.


ناجی گیوی افزود: همچنین کاهش میزان جذب آب و کاهش میزان خوردگی تا حدود 57 درصد، کاهش ترک‌ها در سطح و عمق بتن، کاهش زمان گیرش و کسب بیش از 50 درصد مقاومت مورد انتظار تنها در سه روز، افزایش مقاومت به ضربه و افزایش طول عمر بتن، کاهش میزان مصرف بتن، سیمان و میلگرد در سازه‌ها از دیگر مزایای این نوع از بتن است.


به گفته وی، افزایش میزان تولید C-S-H که عامل اصلی افزایش مقاومت بتن می‌باشد، افزایش مقاومت در برابر زلزله و بلایای طبیعی در سازه‌ها، کاهش مقاومت بتن‌ریزی و افزایش سطح مفید ابنیه در سازه‌هاف دوستدار محیط زیست و کاهنده انتشار گاز CO2 با کاهش میزان مصرف بتن از دیگر مزایای این بتن می‌باشد.


وی همچنین در خصوص کاربردهای استفاده از این نوع از بتن نیز گفت: از نانوبتن‌ها می‌توان در ساخت‌ پل‌ها، تونل‌ها، سدها، اتوبان‌ها، سازه‌های دریایی، باند فرود هواپیما، نیروگاه‌های تولید انرژی، ساختمان‌های بلند مرتبه، استادیوم‌ها و سازه‌های پارکینگ، جاده‌ها، پیاده‌روها، کارهای ساختمانی زیرزمینی، منابع ذخیره آب، اسکله‌ها و غیره استفاده کرد.


به گفته این محقق، طراحی و ساخت این بتن به اتمام رسیده و در حال حاضر به مرحله تجاری‌سازی رسیده است.

 

[P O U R I A]

"نانو" لوله هاي کربنی پوشش يافته با ترکيب سراميکي

"نانو" لوله هاي کربنی پوشش يافته با ترکيب سراميکي

پژوهشگران پژوهشگاه مواد انرژي براي نخستين بار در سطح جهان موفق به ساخت "نانو" لوله‌هاي کربني پوشش يافته با ترکيب سراميکي شدند.
مريم سيرتي گوهري دانشجوي کارشناسي ارشد پژوهشگاه مواد و انرژي گفت: نانو لوله هاي کربني پوشش يافته با ترکيب سراميکي مولايت براي نخستين بار در جهان در پژوهشگاه مواد و انرژي توليد شد.
وي افزود: خواص ويژه و منحصر به فرد نانو لوله هاي کربين نظير چگالي کم، استحکام بالا و خواص عالي الکتريکي، کاربردهاي گسترده اي را براي اين ساختار ايجاد کرده است اما اکسيداسيون اين نانو لولهها در دماهاي بالا از کاربردهاي ويژه آن کاسته است.


سيرتي گوهري تصريح کرد: در طي دو دهه اخير تحقيقات بسياري بر پوشش دهي نانو لوله ها و افزايش مقاومت به اکسيداسيون آنها و دست يافتن به ترکيبات چند کاربردي انجام شده است و از مواد سراميکي متفاوتي نظير آلومينا و سيليکا جهت پوشش دهي استفاده شده است ولي محققان پيش از اين موفق به ايجاد پوشش مولايتي بر روي نانو لوله کربني نشدند.


وي اظهار داشت: مولايت ترکيب آلومينو سيليکاتي با خصوصيات فيزيکي و شيميايي خاص جهت کاربردهاي مهندسي فناورانه استفاده مي شود و ضريب انبساط حرارتي و هدايت گرمايي کم استحکام دما بالا و پايداري شيميايي مطلوب اين ترکيب سراميکي را در دسته مواد مهندسي دما بالا قرار داده است.


وي تصريح کرد: پوشش دهي يکنواخت و حفظ استوکيو متري مولايت از چالش هاي اين پروژه بوده است و براي نخستين بار با استفاده از روش سل-ژل و کنترل پارامترهاي متعدد موفق به ايجاد پوشش يکنواخت مولايتي بر نانو لوله کربني شويم. چنانچه پوشش ايجاد شده کمتر از 10 نانو متر است که با حفظ خواص CNT محدوديت هاي کاربردي آن را کاهش داده است.


سيرتي گوهري خاطرنشان کرد: نانو لوله هاي کربني در صنايع نفت، گاز، پتروشيمي، پالايش و تکنولوژي هاي نوين کاربردهاي گسترده دارد و ترکيب توليد شده با کاهش محدوديت نانو لوله هاي کربني در دماهاي بالا و محيط هاي خورنده بر کاربرد اين ترکيب در صنايع ياد شده مي افزايد ،چنانچه خواص ويژه هيبريد CNT مولايت اين ترکيب را در دسته مواد چند کاربردي قرار دارد و اين ترکيب توليد شده در ديواره هاي مقاوم بر آتش، کاربردهاي ديرگدازي، زير لايه غشاها، کاتاليست ها، نانو جاذب ها و نانو سيالات قابليت کاربرد دارد.

 

[P O U R I A]

ورق های الماس نانویی برای استفاده در صنایع الکترونیک ساخته شد

ورق های الماس نانویی برای استفاده در صنایع الکترونیک ساخته شد

ورق های الماس مصنوعی از ساختارهای نانو کربنی تولید می شود و در تجهیزات الکترونیکی نسل جدید بکار گرفته خواهد شد.
براساس اين گزارش، چیپ های الماسی از اطمینان و طول عمر بیشتری برخوردار خواهند بود و بهتر از انواع معمولی سیلیکونی هستند.
ورق های الماسی دارای مزیت های قابل توجه است که از آن جمله می توان به ظرفیت های اطلاعاتی بیشتر آنها اشاره کرد؛ ضمن آنکه چیپ های ساخته شده با این ورقه ها گرم نمی شوند و طول عمر زیادی دارند.
این پروژه را دانشمندان دانشگاه دولتی الکترونیک سن پترزبورگ اجرا کرده اند و در زمان حاضر ورق های الماس ناتویی در شرایط آزمایشگاهی ساخته می شود.
فناوری ساخت ورق های نازک الماس فعلاً محرمانه است و فاش نمی شود اما از همین الان معلوم است که این فناوری از آینده درخشانی برخوردار است.
بنا بر این گزارش، تمام عرصه های صنایع الکترونیک از دستگاه های ساده تلفن همراه گرفته تا دستگاه های پیچیده مانند سوپر کامپیوتر ها می تواند حوزه بکارگیری الماس های نانویی باشد.
یوری آودییف، فیزیکدان دانشگاه دولتی الکترونیک سن پترزبورگ دراين باره گفت: استفاده از ورق های نانو الماسی موجب خواهد شد که فعالیت ابررایانه ها توجیه و اعتبار بیشتری بیابد.
وی افزود: از الماس های نانویی علاوه بر صنعت الکترونیک می توان به عنوان جاذب، کاتالیزور و مواد دارویی استفاده کرد.
آودییف اضافه کرد: نازک ترین ورق های الماسی در زمینه پوشش های الکترو شیمیایی فلزات برای آبکاری، آبکاری نیکل، کروم و حتی طلا کاربرد دارد.
الماس های نانویی خصوصیات مکانیکی پوشش ها را مستحکم تر می سازد و آنها را نسبت به زنگ زدگی مقاوم تر می کند.
متخصصان دانشگاه الکترونیک معتقدند: وقتی بتوان از ذرات ریز الماس، ورق های محکم به قطر دست کم 10 سانتمیتر ساخت، این یک جهش واقعی خواهد بود. در این صورت می توان این فناوری را در مقیاس صنعتی بکار انداخت که انقلابی در رشته الکترونیک ایجاد خواهد کرد.

 

[P O U R I A]

احیا صنایع پزشکی با ساختار "نانو"

احیا صنایع پزشکی با ساختار "نانو"

پزشکان به کمک فناوری نانو بافت‌های آسیب‌دیده بیماران را ترمیم و برخی از لوازم پزشکی را به لحاظ سلامت و کارایی ارتقا بخشیدند.
محققان با کمک فناوری نانو به احیا وسایل و بافت‌های آسیب دیده پرداختند.
به گفته کارشناسان ساختار نانو که حدود 1 تا 100 نانومتر ساختار یا مواد را شامل می‌شود جهت ترمیم یا بهبود بافت‌های آسیب دیده به کاربرده می‌شود.


کارشناس ماتریسی از ساختار نانو را برای طراحی این دستگاه‌ها و ترمیم آن مفید قلمداد کرده و به طوری که سبب انزوای روش‌های قبلی خواهد شد.


درک فعل و انفعالات شیمیایی در شبکه بافت عصبی بسیار مهم بوده که به کمک نانو سلول‌های بنیادی این کار صورت گرفته است.


به گفته کارشناسان توصیف زیست سلول‌های بنیادی در تهیه روشی جهت درمان مهم بوده و به طوری احیا ساختار به کمک آن ممکن گردید.

 

[P O U R I A]

فناوری کارامد برای جداسازی میکروب‌های گوگردزدای

فناوری کارامد برای جداسازی میکروب‌های گوگردزدای

پژوهشگران ایرانی با استفاده از نانوذرات مغناطیسی مگنتیک برای جداسازی میکروب‌های گوردزدای از سیستم دو فازی نفت/آب در طی فرایند گوگردزدایی زیستی، موفق به توسعه یک فناوری کارامد برای جداسازی شدند.
پژوهشگران ایرانی با استفاده از نانوذرات مغناطیسی مگنتیک برای جداسازی میکروب‌های گوردزدای از سیستم دو فازی نفت/آب در طی فرایند گوگردزدایی زیستی، موفق به توسعه یک فناوری کارامد برای جداسازی شدند. نتایج این طرح به طور مستقیم قابل کاربرد برای جداسازی انواع میکرواورگانیسم‌ها با کاربرد صنعتی با قابلیت استفاده مجدد از آنها است.


این مقاله برگرفته از پایان نامه کارشناسی ارشد حسن بردانیا در پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری بوده است، که به عنوان بخشی از یک پروژه با هدف اصلی بررسی قابلیت استفاده از نانوذرات مغناطیسی برای جداسازی میکرواورگانیسم‌ها به صورت نیمه‌صنعتی و صنعتی به طور کلی و رفع مشکل جداسازی بیومس میکروبی از سیستم دوفازی نفت/آب در فرایند گوگردزدایی میکروبی نفت به طور خاص بوده است.


استفاده از نانوذرات مغناطیسی مگنتیت برای جداسازی میکروب‌های گوردزدای از سیستم دو فازی نفت/آب در طی فرایند گوگردزدایی زیستی به طور خاص و توسعه یک فناوری کارامد برای جداسازی و در صورت امکان استفاده مجدد از سلول‌ها با کاربردهای گوناگون از اهداف این تحقیقات بوده است.


حسن بردانیا که هم اکنون دانشجوی دکتری نانوبیوفناوری دانشگاه تربیت مدرس است، در مورد مراحل انجام این کار تحقیقاتی گفت: «در این تحقیق کاربرد نانوذرات مگنتیت (Fe3O4) برای جداسازی باکتری‌های گوگردزدا و تأثیر آن‌ها بر روی فعالیت گوگردزدایی و استفاده مجدد دو نوع باکتری سولفورزدای رودوکوکوس اریتروپولیس FMF و رودوکوکوس اریتروپولیس IGTS8 بررسی شد. سنتز نانوذرات Fe3O4 به روش هم رسوبی شیمیایی انجام شد. تصویربرداری به وسیله میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نشان داد که نانوذرات سنتز شده همراه با اضافه کردن گلایسین در طی سنتز (نوع اول) از نوع اضافه نشده گلایسین در طی سنتز (نوع دو) کوچک‌تربوده است. گلایسین بعد از سنتز هر دو نوع نانوذره برای پایدار کردن پراکندگی نانوذرات اضافه شد. فعالیت گوگردزدایی و استفاده مجدد هر دو نوع سویه پوشش‌دار شده به وسیله نانوذرات نوع یک در مقایسه با باکتری‌های آزاد به وسیله روش اسپکتروفتومتری گیبس مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بررسی‌های قابلیت نانوذرات برای جداسازی باکتری‌ها در طی چند مرحله و اثر نانوذرات روی قابلیت زنده ماندن باکتری‌ها استفاده مجدد مورد بررسی قرار گرفت.»


نانوذرات مگنتیت استفاده شده در این تحقیق دارای اندازه‌ای بین 5 تا 10 نانومتر بوده و دارای خاصیت سوپرپارامغناطیسی هستند. پس از تثبیت نانوذرات بر روی سلول‌ها، با اعمال میدان مغناطیسی خارجی ترکیب نانوذرات/سلول‌ها به راحتی جذب میدان مغناطیسی خارجی (آهنربا) شده و از مخلوط جدا می‌شوند.


کارایی بالای نانوذرات مغناطیسی مگنتیت برای جداسازی سلول‌های میکروبی و نداشتن اثر منفی نانوذرات مگنتیت بر روی فعالیت گوگردزدایی باکتری‌ها بخشی از نتایج این تحقیقات بوده است. بردانیا افزود: «نانوذرات مغناطیسی مگنتیت دارای قابلیت جداسازی باکتری‌ها برای چند مرحله استفاده مجدد هستند و اثر سمی ناچیزی روی باکتری مورد استفاده در این تحقیق داشتند که در بررسی‌های آزمایشگاهی به آن دست پیدا کردیم. نانوذرات مغناطیسی تغییر سطح داده شده با گلایسین به طور یکنواخت و به طور خودبه‌خودی روی سطح باکتری‌ها جذب می‌شوند.»


به گفته بردانیا مراحل ثبت اختراع نتایج این تحقیقات در حال انجام است. این در حالی است که نتایج این طرح به طور مستقیم قابل کاربرد برای جداسازی انواع میکرواورگانیسم‌های با کاربرد صنعتی است. به طور خاص نتایج این طرح را می‌توان در جداسازی باکتری‌های گوگردزدای در فرایند گوگردزدایی میکروبی از نفت در صنایع نفت نیز به کار برد. اما باید تأکید داشت که لازم است تا کاربردی بودن نتایج این طرح ابتدا در یک مقیاس نیمه‌صنعتی مورد بررسی قرار گیرد.


نتایج این کار تحقیقاتی که به دست حسن بردانیا و همکاران وی صورت گرفته است، در مجله Biotechnology and Applied Biochemistry (جلد 60، شماره 3، 10 ماه می/ژوئن سال 2013، صفحات 323 الی 329) منتشر شده است.

 

[P O U R I A]

ساخت ژنوحسگر جدید DNA در دانشگاه مازندران

ساخت ژنوحسگر جدید DNA در دانشگاه مازندران

پژوهشگران دانشگاه مازندران با تولید نانوذرات طلا به روش احیای شیمیایی و ساخت الکترود‌های خمیر کربن برهنه و اصلاح شده با نانوذرات طلای سنتز شده، موفق به ساخت ژنو حسگر جدید DNA شدند.
پژوهشگران دانشگاه مازندران با تولید نانوذرات طلا به روش احیای شیمیایی و ساخت الکترود‌های خمیر کربن برهنه و اصلاح شده با نانوذرات طلای سنتز شده، موفق به ساخت ژنو حسگر جدید DNA شدند. دستاورد این تحقیقات می‌تواند در صنایع داروسازی و پزشکی، تشخیص نقص‌های ژنتیکی و تشخیص بالینی در بیمارستان‌ها و کلنیک‌های تشخیص طبی به کار گرفته شود.


بنا به اين گزارش :در این کار تحقیقاتی، ابتدا نانوذرات طلا از احیای شیمیای HAuCl4 به‌وسیله‌ی سیترات تهیه شد و ویژگی‌های نانوذرات تهیه شده با تصویر‌برداری AFM بررسی گردید که نشان‌دهنده تهیه نانو ذرات طلا کروی شکل با ابعاد ۸ تا ۱۶ نانومتری است. سپس الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوذرات طلا ساخته شد و از آن به عنوان یک زیست‌حسگر الکتروشیمیایی جدید جهت تشخیص مستقیم پدیدهی دورگه شدن DNA استفاده گردید. برای این منظور، یک الیگونوکلئوتید مربوط به توالی کوتاه (15 عضوی) از ژن P53 به نام ژن c53c به عنوان DNA کاوشگر و ژنی به‌نام g53g به عنوان DNA مکمل هدف و چند DNA غیر مکمل و ولتامتری با پالس تفاضلی (DPV) به عنوان روش مطالعه برای ثبت علامت‌های تجزیه‌ای استفاده گردید. این کاوشگر توانایی تشخیص DNA هدف مکمل از DNA هدف غیر مکمل را به طریق الکتروشیمیایی بر مبنای الکترواکسایش ذاتی گوانین‌های موجود در DNA مورد مطالعه دارد. همچنین اثر چندین متغییر تجربی جهت ساخت کاوشکر مورد بررسی قرار گرفته و بهینه شده‌اند.


سیده زینب موسوی ثانی در مورد این تحقیقات که با هدف برداشتن قدم‌های اولیه در راستای تولید نسل جدید ژنو حسگر جهت‌شناسایی و تشخیص ژن‌های مختلف و تشخیص نقص‌ها و جهش‌های ژنتیکی برای تشخیص بیماری‌ها و آلایندهای بیولوژیکی بوده است، گفت: « استفاده از نانوذرات طلا در پیکره خمیر کربن، سبب افزایش رسانایی و افزایش مقدار DNA ی کاوشگر تثبیتی در سطح الکترود کار اصلاح شده می‌شود و موجب افزایش میزان علامت الکتروشیمیایی اکسایش گوانین در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوذرات طلا نسبت به الکترود خمیر کربن برهنه می‌گردد. در نهایت منجر به افزایش میزان برگزیدگی زیست حسگر به DNA ی هدف مکمل از غیر مکمل و حساسیت روش می‌شود.»


به گفته موسوی، در این تحقیقات انتخابگری زیستحسگرهای DNA معرفی شده در تشخیص دورگه شدن DNA با بررسی اثر تعدادی الیگونوکلئوتید غیرمکمل بر دورگه شدن DNA مطالعه شد. نتایج بیانگر آن بود که زیست حسگرهای معرفی شده انتخابگری خوبی در فرایندهای دورگه شدن شدن DNA نسبت به DNA ی مکمل در مقایسه با توالی DNAهای غیرمکمل دارند.


موسوی در تکمیل سخنان خود افزود: «مقایسه مقادیر به‌دست آمده برای محدوده خطی غلظتی و حدتشخیص در سطح زیست حسگر‌های الکترودهای خمیر کربن برهنه و خمیر کربن اصلاح شده با نانوذرات طلا نشان می‌دهد که الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوذرات طلا محدوده خطی غلظتی وسیعتر و حد تشخیص کوچکتری نسبت به الکترود خمیر کربن برهنه دارد. بنابراین ما توانستیم با به کارگیری نانوذرات طلا در پیکره خمیر کربن سبب افزایش حساسیت این زیست‌حسگر شویم. با توجه به اینکه غلظت DNA در محیط‌های بیولوژیکی اندک است، لذا دستیابی به زیست حسگرهایی که قابلیت اندازه‌گیری غلظت‌های پایین‌ترDNA را داراهستند، حائز اهمیت است.»


همچنین قابلیت بکارگیری این ژنو حسگر برای تشخیص مستقیم به طریق الکتروشیمیایی محصولات پلازمید و PCR ژن P53، در راستای کار انجام شده می‌تواند مورد مطالعه قرار گیرد. همچنین از سایر نانوذرات تک فلزی و یا چند فلزی به منظور ساخت الکترودهای اصلاح شده به منظور دستیابی به گستره وسیع‌تری از زیست حسگرهای الکتروشیمیایی در تشخیص مستقیم (بدون نشانگر) و غیرمستقیم (با نشانگر) پدیده دورگه شدن سایر DNA می‌توان استفاده کرد که در نهایت بتوان به طراحی و ساخت ژنو حسگر مربوط به ژن‌های مختلف پرداخت.


نتایج این کار تحقیقاتی که منتج از نتایج پایان نامه دوره کارشناسی ارشد سیده زینب موسوی ثانی بوده که با همکاری سرکار خانم غزت حمیدی اصل (دانشجوی دکتری) و پروفسور جهانبخش رئوف و پروفسور رضا اوجانی در آزمایشگاه تحقیقاتی الکتروشیمی تجزیه‌ای دانشکده شیمی دانشگاه مازندران صورت گرفته، در مجله Journal of the Chinese Chemical Society (جلد 60، شماره 6، 10 ژوئن سال 2013، صفحات 650 الی 656) منتشر شده است.

 

[P O U R I A]

ساخت تراشه‌ کامپیوتری از نانولوله‌های کربنی

ساخت تراشه‌ کامپیوتری از نانولوله‌های کربنی

پژوهشگران دانشگاه استنفورد موفق شدند با استفاده از نانولوله کربنی یک تراشه کامپیوتری تولید کنند. «ساباسیش میترا» از محققان این پروژه می‌گوید: صحبت‌های زیادی مبنی بر جایگزینی سیلیکون توسط نانولوله کربنی در محافل علمی شنیده می‌شود، اما تا کنون کمتر دیده شده که از نانولوله‌های کربنی برای تولید سیستم‌های کاملا دیجیتال استفاده شود. ما در این پروژه موفق به انجام این کار شدیم.


این گروه یک تراشه از جنس نانولوله کربنی تولید کردند که دارای سرعت بسیار بالایی است. «رابی» از محققان این پروژه می‌گوید: هیچ تردیدی نیست که بزودی توجه صنعت نیمه‌هادی به این یافته علمی معطوف شده و در نهایت این پروژه به تولید سیستم‌های پردازشی کوچکتر و کاراتر منتهی شود. در واقع این پژوهش یک دستاورد علمی بسیار بزرگ محسوب می‌شود.


15 سال از روزی که اولین ترانزیستور نانولوله کربنی ساخته شده، می‌گذرد اما از آنجایی که ساختار نانولوله‌ها کامل نیستند تولید مدارات پیچیده با آنها بسیار دشوار بوده است. «میترا» می‌گوید جذابیت این نتیجه تنها در تولید کامپیوتری مبتنی بر نانولوله کربنی نیست، بلکه این که ما توانستیم با استفاده از فناوری نانو از مرز محدودیت‌های سیلیکون بگذریم، بسیار لذت‌بخش است.


اما چرا سیلیکون برای تولید تراشه‌ها محدودیت آفرین است؟ یکی از ویژگی‌های سیلیکون پخش انرژی است، در واقع با کوچکتر شدن قطعات الکترونیکی هدر رفتن انرژی در این ادوات افزایش یافته و گرمای بیشتری تولید می‌کنند. این درحالی است که نانولوله‌های کربنی رسانایی بالایی داشته و الکتریسیته را با مقاومت کمتری از خود عبور می‌دهند، بنابراین انرژی کمتری برای کارکرد ادوات مبتنی بر نانولوله‌کربنی لازم است و همچنین گرمای کمتری نیز تولید می‌شود. با این تفاصیل با استفاده از نانولوله‌کربنی عملکرد سیستم‌ها به شدت بهبود می‌یابد.


اما آنچه که مانعی بر سر تحقق این رویا بوده، کامل نبودن ساختار نانولوله کربنی است. این گروه تحقیقاتی روشی ارائه کردند که دیگر کامل نبودن ساختار نانولوله‌ها، مشکلی محسوب نشود. این گروه به نانولوله‌های کربنی جریان الکتریسیته وصل کردند که این کار منجر به سوختن نانولوله‌های فلزی می‌شود در نهایت تنها نانولوله‌های نیمه‌هادی باقی می‌ماند که برای تولید تراشه مناسب هستند. این گروه با یک طراحی منحصر به فرد موفق شدند با استفاده از نانولوله‌های نیمه‌هادی 178 ترانزیستور ایجاد کنند. در نهایت این ترانزیستورها در قالب یک تراشه کوچک درآمدند.

 

[P O U R I A]

ساخت شناور هوشمند بدون سرنشین با کامپوزیت نانولوله کربنی

ساخت شناور هوشمند بدون سرنشین با کامپوزیت نانولوله کربنی

محققان با استفاده از کامپوزیت نانولوله کربنی موفق به ساخت یک شناور هوشمند بدون سرنشین با استحکام بالا شده‌اند.


به گزارش سرویس فناوری ایسنا به نقل از ستاد نانو، شرکت زیکرافت (Zycraft Pte) موفق به تکمیل فاز اول ساخت شناور سطحی بدون سرنشین هوشمند خود شده است. این شناور در حال حاضر 24 ماه است که در مرحله تست قرار دارد که برای این کار در آب‌های سواحل سنگاپور مورد آزمایش قرار گرفته است. این شناور در مجموع دوهزار مایل دریایی در آب‌های سنگاپور سفر کرده است. در طول این بازه زمانی، این شناور در عملیات‌های آزمایشی متعددی شرکت داشته است برای مثال این شناور موفق به شرکت در عملیاتی به مدت 48 ساعت در 100 مایلی دریای چین جنوبی شده است. این شناور که به «لانگررانر» موسوم است از طریق دفتر مرکزی شرکت زیکرافت توسط ماهواره کنترل و هدایت می‌شود.


این شناور با طول 16.5 متر قادر به تحمل سفری به طول یک هزار و 200 مایل دریایی است بدون این که به کشتی حامی نیاز داشته باشد. در صورتی که «لانگر‌رانر» بدون حرکت در آب باشد، مدت زمان بیشتری می‌تواند بدون تجدید قوا به عملیات از پیش تعیین شده بپردازد. این در حالی است که شناورهای کوچکی که پیش از این ساخته شده‌اند، کاملا نیازمند یک کشتی مادر بوده و به سختی می‌توانند عملیات‌های از پیش تعیین شده را به خوبی انجام دهند. یکی از ضرورت‌های وجود کشتی مادر این است که این شناورهای کوچک را به نقطه‌ای روی آب ببرد، در حالی که «لانگر‌رانر» از چنین حامی بی‌نیاز است. ابعاد بزرگتر «لانگررانر» نسبت به شناوری‌های دیگر موجب شده دوام بیشتری روی آب داشته باشد همچنین بتواند ادوات بیشتری با خود حمل کند.


در ساخت این شناور از کامپوزیت پیشرفته‌ای موسوم به Arovex™ استفاده شده است. این کامپوزیت دارای نانولوله‌های کربنی است که موجب کاهش وزن و افزایش مقاومت و استحکام بدنه شناور می‌شود، در نتیجه انرژی کمتری برای حرکت این شناور مورد نیاز بوده و همچنین امکان حرکت در سرعت‌های بالاتر را فراهم می‌کند.


جیمز سون، مدیر شرکت زیکرافت می‌گوید: این شناور یک انقلاب در صنعت ساخت شناورهای بدون سرنشین است. عملکرد «لانگررانر» روی آب بسیار عالی بوده و می‌تواند ابزاری مناسب برای گارد ساحلی باشد تا از آن برای عملیات‌های جستجو و دیده‌بانی استفاده کنند. یک سیستم تعیین هویت خودکار روی آن نصب شده که برای آگاهی دادن به گارد ساحلی بسیار مناسب است. این سیستم می‌تواند از خود شناور محافظت کرده و آن را از گزند تصادفات و برخوردها مصون دارد.

 

[P O U R I A]

ساخت نانوآنتن با اوریگامی دی‌ان‌ای

ساخت نانوآنتن با اوریگامی دی‌ان‌ای

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه صنعتی برونشویگ در آلمان موفق به تولید نانوآنتن با استفاده از ساختار اوریگامی DNA شده است.


در سال‌های اخیر از داربست‌های DNA به عنوان ابزاری برای نگه‌داشتن نانوذرات در جهت‌های دلخواه استفاده شده است. اوریگامی DNA یکی از روش‌های ایجاد این داربست‌ها است که با کمک آن می‌توان اجسامی سه بعدی تولید کرد. در این پروژه محققان دو نانوذره طلا را روی یک ستون پروتئینی قرار دادند و با این کار ساختاری ایجاد کردند که می‌تواند سیگنال‌های فلوئورسانس را در مقادیر بسیار کم در حد زپتولیتر ایجاد کند. این ساختار به صورت یک ستون برآمده از سطحی صاف است که در آن رشته‌های DNA به عنوان نگه‌دارنده تک‌مولکول‌ها عمل می‌کند.


این سطح صاف از جنس پروتئینی است که بیوتین به آن متصل شده است. ستون در این ساختار 220 نانومتر طول و 15 نانومتر قطر دارد که به وسیله رشته‌های DNA نگه‌داشته شده است. دو ذره طلا به ابعاد 80 تا 100 نانومتر توسط رشته‌های DNA روی بخش جانبی این ستون نگه‌داشته شده که فاصله هر یک از آنها از هم 23 نانومتر است. این نانوذرات به عنوان متمرکز کننده نور عمل می‌کند. میان این دو نانوذره، یک رنگ فلوئورسانس قرار دارد که منبع تابش فعال در این ساختار است.


نتایج این پروژه نشان می‌دهد که اوریگامی DNA ابزار مناسبی برای ساخت داربست جهت نگه‌داشتن مولکول‌ها است. این پروژه نشان داد که با تولید نانوساختارها با دقت اتمی می‌توان اجزای اولیه ادوات بزرگ‌تر را تولید کرد. با استفاده از این ابزار می‌توان نور را در مقیاس‌های بسیار کم متمرکز کرد، ساختار ایجاد شده در این پروژه می‌تواند 100 برابر دقیق‌تر از ابزارهای رایج نور را متمرکز کند. نکته جالب در این پروژه آن است که چون از رشته‌های DNA برای تولید آن استفاده شده، در نتیجه طراحی ساختار قابل برنامه‌ریزی است؛ به طوری که این ساختار را می‌توان طوری ساخت که رشته‌های DNA به صورت خودبه‌خودی دور آنتن بپیچند و هر آنچه که مد نظر محققان است آنجا نگه‌دارند.


این کار پیرو تحقیقات پیشین این گروه انجام شده که نتایج آن در نشریه Science به چاپ رسیده است.

 

[P O U R I A]

ساخت نازکترین جاذب نور خورشید از نانوذرات طلا

ساخت نازکترین جاذب نور خورشید از نانوذرات طلا

پژوهشگران دانشگاه استنفورد موفق به ساخت نازک‌ترین ماده جاذب نور مرئی شدند که از یک ورق کاغذ هزاران مرتبه نازک‌تر است.


پیل‌های خورشیدی نیازمند مواد جاذب ارزان با کارایی بالا هستند. چالش محققان برای تولید جاذب ارزان، کاهش ضخامت لایه‌ها است بدون این که توانایی جذب و تبدیل انرژی در این مواد کاهش یابد. در این پژوهش، محققان استنفورد ویفری نازک با استفاده از میلیاردها نانوذره گرد از جنس طلا ساختند؛ هریک از این نانوذرات در حدود 14 نانومتر عرض و 17 نانومتر طول دارند. برای این که پیل خورشیدی بتواند کارایی بالایی داشته باشد، باید قادر به جذب طول موج‌های فرابنفش در 400 نانومتر، مادون قرمز در 700 نانومتر و همچنین نور مرئی باشد. در این پروژه محققان با تنظیم ابعاد نانوذرات طلا موفق به جذب طول موج 600 نانومتری شدند.


استاکی بنت، استادیار رشته مهندسی شیمی دانشگاه استنفورد می‌گوید: نتایج کار ما نشان می‌دهد که این لایه بسیار نازک می‌تواند در برخی طول موج‌ها تقریبا 100 نور تابشی را جذب کند.


هاگلوند، یکی دیگر از این محققان می‌گوید: همانند رشته‌های سیم گیتار، با تغییر ابعاد نانوذرات می‌توان طول موج جذب شده را تغییر داد. ما نیز از این ویژگی استفاده کردیم به نحوی که با تغییر ابعاد نانوذرات جذب را به بیشینه مقدار خود رساندیم.


ویفرهای حاوی نانوذرات با استفاده از روشی موسوم به لیتوگرافی بلوک کوپلیمر ساخته شدند. هر ویفر حاوی 520 میلیارد نانونقطه در هر اینچ مربع هستند. در زیر میکروسکوپ این ساختارها به صورت شش ضلعی نمایان می‌شوند. محققان روی این ویفر را با استفاده از روشی موسوم به نشست لایه اتمی پوشش‌دهی کردند.


نتایج تست‌ها نشان می‌دهد که 99 درصد از پرتو در طول موج 600 نانومتر جذب این ساختار می‌شود. با توجه به این که 93 درصد از پرتو توسط لایه‌ای از نانوذرات طلا به ضخامت 1.6 نانومتر جذب می‌شود، این ساختار نازک‌ترین جاذب نور مرئی در جهان است که هزار مرتبه از جاذب‌های فعلی نازک‌تر است.


قدم بعدی محققان این پروژه آن است که ثابت کنند از این فناوری می‌توان در تولید پیل‌های خورشیدی استفاده کرد. همچنین این گروه به دنبال جایگزینی نانوذرات ارزان‌تر به جای طلا هستند تا هزینه تولید را کاهش دهند. نتایج این پژوهش در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.

 

[P O U R I A]

گوگردزدایی میکروبی نفت با فناوری کارآمد محققان ایرانی

گوگردزدایی میکروبی نفت با فناوری کارآمد محققان ایرانی

پژوهشگران ایرانی با استفاده از نانوذرات مغناطیسی مگنتیک برای جداسازی میکروب‌های گوگردزدای از سیستم دو فازی نفت/آب در طی فرایند گوگردزدایی زیستی، موفق به توسعه یک فناوری کارآمد برای جداسازی شدند.


این مقاله برگرفته از پایان‌نامه کارشناسی ارشد حسن بردانیا در پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌ فناوری بوده است که به عنوان بخشی از یک پروژه با هدف اصلی بررسی قابلیت استفاده از نانوذرات مغناطیسی برای جداسازی میکرواورگانیسم‌ها به صورت نیمه‌صنعتی و صنعتی به طور کلی و رفع مشکل جداسازی بیومس میکروبی از سیستم دوفازی نفت/آب در فرایند گوگردزدایی میکروبی نفت به طور خاص بوده است.


استفاده از نانوذرات مغناطیسی مگنتیت برای جداسازی میکروب‌های گوگردزدای از سیستم دو فازی نفت/آب در طی فرایند گوگردزدایی زیستی به طور خاص و توسعه یک فناوری کارآمد برای جداسازی و در صورت امکان استفاده مجدد از سلول‌ها با کاربردهای گوناگون از اهداف این تحقیقات بوده است.


حسن بردانیا که هم اکنون دانشجوی دکتری نانوبیوفناوری دانشگاه تربیت مدرس است، در مورد مراحل انجام این کار تحقیقاتی گفت: در این تحقیق کاربرد نانوذرات مگنتیت (Fe3O4) برای جداسازی باکتری‌های گوگردزدا و تأثیر آن‌ها بر روی فعالیت گوگردزدایی و استفاده مجدد دو نوع باکتری سولفورزدای رودوکوکوس اریتروپولیس FMF و رودوکوکوس اریتروپولیس IGTS8 بررسی شد. سنتز نانوذرات Fe3O4 به روش هم رسوبی شیمیایی انجام شد. تصویربرداری به وسیله میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نشان داد که نانوذرات سنتز شده همراه با اضافه کردن گلایسین در طی سنتز (نوع اول) از نوع اضافه نشده گلایسین در طی سنتز (نوع دو) کوچک‌تربوده است.


وی افزود: گلایسین بعد از سنتز هر دو نوع نانوذره برای پایدار کردن پراکندگی نانوذرات اضافه شد. فعالیت گوگردزدایی و استفاده مجدد هر دو نوع سویه پوشش‌دار شده به وسیله نانوذرات نوع یک در مقایسه با باکتری‌های آزاد به وسیله روش اسپکتروفتومتری گیبس مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بررسی‌های قابلیت نانوذرات برای جداسازی باکتری‌ها در طی چند مرحله و اثر نانوذرات روی قابلیت زنده ماندن باکتری‌ها برای استفاده مجدد مورد بررسی قرار گرفت.


محقق این طرح تصریح کرد: نانوذرات مگنتیت استفاده شده در این تحقیق دارای اندازه‌ای بین پنج تا 10 نانومتر با خاصیت سوپرپارامغناطیسی هستند. پس از تثبیت نانوذرات بر روی سلول‌ها، با اعمال میدان مغناطیسی خارجی ترکیب نانوذرات/سلول‌ها به راحتی جذب میدان مغناطیسی خارجی (آهنربا) شده و از مخلوط جدا می‌شوند.


وی خاطرنشان کرد: کارایی بالای نانوذرات مغناطیسی مگنتیت برای جداسازی سلول‌های میکروبی و نداشتن اثر منفی نانوذرات مگنتیت بر روی فعالیت گوگردزدایی باکتری‌ها بخشی از نتایج این تحقیقات بوده است.


بردانیا افزود: نانوذرات مغناطیسی مگنتیت دارای قابلیت جداسازی باکتری‌ها برای چند مرحله استفاده مجدد هستند و اثر سمی ناچیزی روی باکتری مورد استفاده در این تحقیق داشتند که در بررسی‌های آزمایشگاهی به آن دست پیدا کردیم. نانوذرات مغناطیسی تغییر سطح داده شده با گلایسین به طور یکنواخت و به طور خودبه‌خودی روی سطح باکتری‌ها جذب می‌شوند.


به گفته بردانیا مراحل ثبت اختراع نتایج این تحقیقات در حال انجام است. این در حالی است که نتایج این طرح به طور مستقیم قابل کاربرد برای جداسازی انواع میکرواورگانیسم‌های با کاربرد صنعتی است. به طور خاص نتایج این طرح را می‌توان در جداسازی باکتری‌های گوگردزدای در فرایند گوگردزدایی میکروبی از نفت در صنایع نفت نیز به کار برد. اما باید تأکید داشت که لازم است تا کاربردی بودن نتایج این طرح ابتدا در یک مقیاس نیمه‌صنعتی مورد بررسی قرار گیرد.


نتایج این کار تحقیقاتی که توسط حسن بردانیا و همکارانش صورت گرفته، در مجله Biotechnology and Applied Biochemistry منتشر شده است.

 

[P O U R I A]

ارائه روشی ارزان برای تولید انبوه نانوحسگرهای گازی

ارائه روشی ارزان برای تولید انبوه نانوحسگرهای گازی

یک تیم تحقیقات آلمانی موفق به ارائه روشی ارزان برای تولید حسگرهای گازی از نانولوله کربنی شده است.


مدت‌هاست که محققان از نانولوله کربنی برای تولید حسگر گازی استفاده می‌کنند اما تا کنون روشی ارزان برای تولید انبوه این ادوات ارائه نشده است. پژوهشگران دانشگاه صنعتی مونیخ روشی ارزان و ساده برای تولید انبوه یک حسگر الکترونیکی انعطاف‌پذیر ارائه دادند. این حسگر گازی می‌تواند در حوزه‌های مختلف از بسته‌بندی غذا گرفته تا سیستم‌های کنترل کیفیت هوا مورد استفاده قرار گیرد.


این حسگر می‌تواند به عنوان حسگر گرمایی و فشار مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین گزینه مناسبی برای تولید پوست‌های الکترونیکی جهت استفاده در روبات‌ها است. تمامی این حسگرها می‌توانند از نانولوله‌های کربنی ساخته شوند، جوهرهای حاوی نانولوله‌های کربنی روی قطعات انعطاف‌پذیر پلاستیکی اسپری شده و این قطعات ایجاد می‌شوند.


حسگرهای گازی مبتنی بر نانولوله‌های کربنی که در دانشگاه صنعتی مونیخ ساخته شده، از ویژگی‌های منحصر به فردی برخوردار هستند. این حسگرها به سرعت پاسخ می‌دهند حتی مقادیر اندکی تغییر در محیط از دید این حسگرهای گازی پنهان نمی‌ماند، به طوری که تغییر اندکی گاز آمونیاک، دی‌اکسید کربن و اکسید نیتروژن می‌تواند توسط این دستگاه‌ها شناسایی شوند. این حسگرها در دمای اتاق و با انرژی بسیار کمی کار می‌کنند.


پژوهشگران آلمانی اعلام کرده‌اند که این حسگرها را می‌توان روی مواد انعطاف‌پذیر با هزینه کم و به صورت انبوه تولید کرد. با این ویژگی‌ها می‌توان ظروف غذای پلاستیکی ارزان قیمت برای نگه‌داری مواد مختلف تولید کرد؛ ظروفی که تازه بودن محتویات خود را به خریداران نشان می‌دهند.


پیش از این از نانولوله‌های کربنی برای تولید حسگر استفاده شده بود، اما هیچ‌گاه روشی ارزان برای تولید انبوه حسگرهای گازی ارائه نشده بود. این گروه موفق به ارائه چنین روشی شدند.


برای تولید این حسگرها می‌توان نانولوله‌های کربنی را به صورت محلول در آورد، این محلول جوهر مانند را با ابزاری نظیر اسپری روباتیک که با کامپیوتر کنترل می‌شود، می‌توان روی سطح اسپری کرد. نکته حائز اهمیت در این سیستم آن است که کاملا بی‌نیاز از ادوات گرانقیمت نظیر اتاق تمیز است. تنها باید ادوات تولید انبوه رایج برای تولید قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر فراهم باشد.


نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان «Fabrication of carbon nanotube thin films on flexible substrates by spray deposition and transfer printing» در نشریه «Sensors» به چاپ رسیده است.

 

[P O U R I A]

ساخت تراشه از نانولوله‌های کربنی برای نخستین بار

ساخت تراشه از نانولوله‌های کربنی برای نخستین بار

پژوهشگران برای نخستین بار موفق به ساخت تراشه‌ از نانولوله‌های کربنی شدند که این تراشه نسبت به تراشه‌های سیلیکونی از سرعت بیشتر و محدودیت کمتری برخوردار است.


پژوهشگران دانشگاه استنفورد موفق شدند با استفاده از نانولوله کربنی یک تراشه کامیپوتری تولید کنند.


سوبهایسش میترا، از محققان این پروژه می‌گوید صحبت‌های زیادی مبنی بر جایگزینی سیلیکون توسط نانولوله کربنی در محافل علمی شنیده می‌شود اما تا کنون کمتر دیده شده که از نانولوله‌های کربنی برای تولید سیستم‌های کاملا دیجیتال استفاده شود. ما در این پروژه موفق به انجام این کار شدیم.


به نوشته سایت نانو، این گروه یک تراشه از جنس نانولوله کربنی تولید کردند که دارای سرعت بسیار بالایی است. رابی از محققان این پروژه می‌گوید هیچ تردیدی نیست که به زودی توجه صنعت نیمه‌هادی به این یافته علمی معطوف خواهد شد که در نهایت این پروژه به تولید سیستم‌های پردازشی کوچکتر و کاراتر منتهی می‌شود. در واقع این پژوهش یک دستاورد علمی بسیار بزرگ محسوب می‌شود.


15 سال از روزی که اولین ترانزیستور نانولوله کربنی ساخته شده می‌گذرد اما از آنجایی که ساختار نانولوله‌ها کامل نیستند تولید مدارات پیچیده با آنها بسیار دشوار بوده است.


میترا محقق این طرح می‌گوید: جذابیت این نتیجه تنها در تولید کامپیوتری مبتنی بر نانولوله کربنی نیست بلکه این که ما توانستیم با استفاده از فناوری نانو از مرز محدودیت‌های سیلیکون بگذریم بسیار لذت‌بخش است.


اما چرا سیلیکون برای تولید تراشه‌ها محدودیت آفرین است؟


یکی از ویژگی‌های سیلیکون پخش انرژی است، در واقع با کوچکتر شدن قطعات الکترونیکی هدر رفتن انرژی در این ادوات افزایش یافته و گرمای بیشتری تولید می‌کنند. این درحالی است که نانولوله‌های کربنی رسانایی بالایی داشته و الکتریسیته را با مقاومت کمتری از خود عبور می‌دهد بنابراین انرژی کمتری برای کارکرد ادوات مبتنی بر نانولوله‌کربنی لازم است و همچنین گرما کمتری نیز تولید می‌شود. با این تفاصیل با استفاده از نانولوله‌کربنی عملکرد سیستم‌ها به شدت بهبود می‌یابد.


اما آنچه که مانعی بر سر تحقق این رویا بوده، کامل نبودن ساختار نانولوله کربنی است.


این گروه تحقیقاتی روشی ارائه کردند که دیگر کامل نبودن ساختار نانولوله‌ها، مشکلی محسوب نشود. این گروه به نانولوله‌های کربنی جریان الکتریسیته وصل کردند که این کار منجر به سوختن نانولوله‌های فلزی می‌شود. در نهایت تنها نانولوله‌های نیمه‌هادی باقی می‌ماند که برای تولید تراشه مناسب هستند.


این گروه با یک طراحی منحصر به فرد موفق شدند با استفاده از نانولوله‌های نیمه‌هادی 178 ترانزیستور ایجاد کنند. در نهایت این ترانزیستورها در قالب یک تراشه کوچک در آمدند.

 

[P O U R I A]

ترمیم فوری زخم‌ها با نانولیف عسلی حامل داروی ساخته شد

ترمیم فوری زخم‌ها با نانولیف عسلی حامل داروی ساخته شد

دستاورد‌های این تحقیقات که بخشی از پروژه دکترای هما مالکی از دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه امیرکبیر است، می‌تواند امکان تولید و کاربرد در پوشش زخم و تولید لایه‌های ترمیمی را فراهم کند.


فناوری نانو یک فناوری نوظهور و بین‌رشته‌ای است که در حوزه‌ی وسیعی از علوم مختلف مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مهمترین انواع نانوساختارها، نانوالیاف است. هنگامی که قطر الیاف از مقیاس میکرومتر به مقیاس نانومتر تبدیل می‌شود، خواص شگفت‌انگیزی مشاهده می‌شود. این خواص برجسته باعث می‌شود که الیاف نانو انتخاب مناسبی برای بسیاری از کاربردهای مهم در فناوری‌های پیشرفته باشند.


قطر کم نانوالیاف، سطح مخصوص بالا، انعطاف‌پذیری و خصوصیات مکانیکی مطلوب و ماهیت متخلخل سازه‌های نانولیفی باعث می‌شود که الیاف نانو انتخاب مناسبی برای بسیاری از کاربردهای مهم در پزشکی باشند. شباهت ساختار بافت طبیعی به الیاف در مقیاس نانو، از مهمترین دلایلی است که دانشمندان به استفاده از آنها در زمینه پزشکی تمایل نشان داده‌اند. نانوالیاف الکتروریسی شده به طورگسترده‌ای در تولید داربست‌های مهندسی بافت، ابزارهای انتقال و رهایش دارو، پوشش زخم و کاشتنی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.


به نوشته سایت نانو، در سال‌های اخیر طیف گسترده‌ای از مواد بیولوژیک و ترکیبات زیست‌ تخریب‌پذیر برای تولید نانوالیاف، الکتروریسی شده‌اند. در این پژوهش، با استفاده از یک پلیمر مصنوعی زیست تخریب‌پذیر و یک پلیمر طبیعی در طی فرایند الکتروریسی، وب نانولیفی حامل دارو برای کاربرد پوشش زخم تولید شد. عسل به عنوان ماده التیام بخش زخم در طب سنتی ایران و با توجه به خواص ضدمیکروبی و ضد التهابی آن، به عنوان یک پلیمر طبیعی، در کنار (PVA)، به عنوان یکی از اجزای این لایه قرار گرفت. پلی وینیل الکل یک پلیمر آبدوست و نیمه‌کریستالین است که به دلیل خواص زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری و عدم سمیت، در کاربردهای پزشکی مورد توجه قرار گرفته است. از (Dexamethasone Sodium Phosphate (Dex-P به عنوان یک داروی ضدالتهاب استفاده و رفتار رهایش آن بررسی شد.


دکتر علی‌اکبر قره‌آقاجی، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، درباره مراحل تحقیقات این پژوهش توضیح داد: در راستای رسیدن به هدف مورد نظر، محلول‌های عسل/PVA پس از تعیین شرایط بهینه، آماده‌سازی و الکتروریسی شد. برای تولید نمونه‌های حامل دارو، محلول‌های عسل/PVA با نسبت‌های 0/100 و 20/80 حاوی 5 ، 10 و 15 درصد Dex-P تهیه و الکتروریسی شد. مورفولوژی نانوالیاف تولید شده (با/بدون دارو) به کمک میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ نیروی اتمی مورد مطالعه قرار گرفت و پروفایل و کینتیک رهایش دارو از نمونه‌های بدون/حاوی عسل به صورت برون تنی انجام شد.


وی با اشاره به استفاده از عسل به عنوان یک ماده طبیعی در کنار یک پلیمر مصنوعی برای تولید نانوالیاف طی فرایند الکتروریسی به عنوان یکی از ویژگی‌های این پژوهش، افزود: از گذشته‌های دور از عسل به عنوان یک ماده شفابخش در درمان و التیام انواع زخم‌ها استفاده شده است. گزارش‌های متعددی از اثرات شفابخش عسل در متون پزشکی به جامانده است که از عسل به عنوان اولین پوشش زخم نام می‌برد. عسل دارای خاصیت ضدمیکروبی و ضد التهاب است و مقالات زیادی در زمینه تأثیرگذاری عسل در از بین بردن عفونت‌ها و جلوگیری از عفونی شدن زخم‌ها منتشر شده است. بنابراین تلفیق خصوصیات بی‌همتای نانوالیاف و خواص طبی عسل با تولید پوشش زخم در طی فرایند الکتروریسی، ویژگی برجسته این کار به شمار می‌رود.


عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تصریح کرد: نتایج تصاویر SEM و AFM نشان داد که الیاف کاملا یکنواخت و دارای سطحی نسبتا صاف بوده است. اما در نانوالیاف حاوی 60 درصد عسل بیدهای دوکی شکل مشاهده شد. همچنین با افزایش میزان عسل در مخلوط، قطر نانوالیاف کاهش یافت. نانوالیاف حامل دارو نیز دارای سطحی نسبتا صاف و یکنواخت بوده و با افزایش میزان دارو قطر نانوالیاف کاهش یافت. بررسی رفتار رهایش دارو نشان دهنده یک رهایش ناگهانی اولیه بود. نتایج تجزیه و تحلیل‌های آماری نشان داد که حضور عسل تأثیر معناداری در فرایند و رفتار رهایش دارو نداشته است. بنابراین نانوالیاف الکتروریسی شده حاوی عسل گزینه‌ای مناسب برای تولید و کاربرد پوشش زخم است.


وی تاکید کرد: با استفاده از دستاوردهای این پژوهش می‌توان امکان ترمیم سریع‌تر یک زخم با کمک عسل را فراهم آورد که خود عسل بعنوان یک داروی شناخته شده در طب سنتی بوده و در این تحقیقات با تحویل دارو همراه شده است.


نتایج این کار تحقیقاتی که با هدایت دکتر علی اکبر قره آقاجی و همکاران وی در دانشگاه‌های امیرکبیر، تهران و Twente کشور هلند صورت گرفته، در مجله Applied polymer science منتشر شده است.

 

[P O U R I A]

شناسایی گلوگز از طریق بزاق و اشک با نانو ساختارهای گلبرگی

شناسایی گلوگز از طریق بزاق و اشک با نانو ساختارهای گلبرگی

پژوهشگران دانشگاه پوردو اقدام به بهینه‌سازی راکتوری برای تولید انبوه نانو ساختارهای گلبرگی شکل کردند. این نانوساختارها که از جنس گرافن بوده و پیکربندی شبیه به گلبرگ دارد، می‌تواند برای تولید باتری و حسگرهای پیشرفته مورد استفاده قرار گیرد.
تحقیقات اخیر این گروه نشان می‌دهد که نانوساختارهای گلبرگی شکل می‌تواند برای شناسایی گلوکز از طریق تست بزاق و اشک مورد استفاده قرار گیرد. همچنین از آن می‌توان برای تولید ابرخازن‌هایی استفاده کرد که به سرعت شارژ می‌شوند.


با توجه به پتانسیل‌های بالای این نانوساختارها، به دلیل عدم تولید انبوه آنها با هزینه کم، تجاری‌سازی این نانومواد با چالش‌هایی روبه‌رو بوده است. اروین رومان می‌گوید: این نانوساختارها خواص و کاربردهای جالبی دارند، اما آیا می‌توان آنها را به صورت انبوه تولید کرد؟ اخیرا این گروه تحقیقاتی روشی ارائه کردند که می‌توان از آن برای تولید انبوه این نانوساختارها استفاده کرد. برای انجام این پروژه، محققان موفق به دریافت حمایت مالی 1.5 میلیون دلاری از بنیاد ملی علم شدند.


این گروه تحقیقاتی امیدوارند که سرعت تولید این ترکیب را به 10 مترمربع در ساعت برسانند که نسبت به سرعت تولید در آزمایشگاه، جهش بزرگی محسوب می‌شود.


برای تولید نانوساختارهای گلبرگی شکل از جنس گرافن، محققان فیبرهای کربنی را در پلاسما قرار می‌دهند، پلاسمایی که حاوی یون‌های هیدروژن است. این گروه در حال بهینه‌سازی راکتور بوده تا شرایط زیست‌سازگارتر با نرخ تولید بالاتری را فراهم کنند.


این گروه نانوساختارهای تولید شده را عامل‌دار کرده و برای شناسایی مولکول‌هایی نظیر گلوکز مورد استفاده قرار دادند. محققان در حال بررسی عملکرد و دقت زیست‌حسگر ساخته شده با این نانوساختارها هستند.

 

[P O U R I A]

جام رومی 1700 ساله الهام‌بخش تحقیقات نانوذرات

جام رومی 1700 ساله الهام‌بخش تحقیقات نانوذرات

محققان «موسسه سنجش پیشرفته و فوتونیک» (IPAS) این دانشگاه در حال بررسی بهترین شیوه تعبیه نانوذرات در شیشه و القا کردن ویژگی‌هایی نانوذرات مورد بررسی به آن هستند.
هایک ابندورف-هایدپریم از دانشکده شیمی و فیزیک دانشگاه آدلاید گفت: نانوذرات و نانوبلورها به دلیل ویژگی‌های منحصر‌به‌فردشان مرکز توجه تحقیقات در سراسر جهان بوده و منجر به طیف وسیعی از پیشرفت‌ها در حوزه‌های پزشکی، نوری و الکترونیکی می‌شوند.


وی ادامه داد: فرآیند موفقیت‌آمیز تعبیه‌ نانوذرات در درون شیشه، راه را برای کارکردهایی از قبیل منابع نوری با انرژی پایین، سلول‌های خورشیدی کاراتر یا حسگرهای پیشرفته رصدکننده درون مغز انسان زنده هموار می‌کند.


این امر محققان را قادر به مهار بهتر و آسان‌تر این ویژگی‌ها در مقیاس نانو و در ابزارهای عملی می‌کند.


چنین موفقیتی به آنها ماده‌ای ملموس با ویژگی‌های نانوذره ارائه می‌دهد که می‌توانند آن را به اشکال مفید برای کاربردهای دنیای واقعی شکل دهند و ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد مطلوبشان با تعبیه‌ نانوذرات در شیشه حاصل می‌شود.


جام Lycurgus متعلق به قرن چهارم است و در موزه بریتانیا در لندن نگهداری می‌شود.


این سازه از شیشه‌ای ساخته شده که بسته به تابیدن یا عدم وجود نور از خلال آن، رنگ را از قرمز به سبز تغییر می‌دهد.


سازه مزبور چنین ویژگی را به دلیل حضور نانوذرات طلا و نقره که در شیشه‌اش تعبیه شده‌اند، کسب کرده است.


دانشمندان در صدد بهره‌بردن از این ویژگی برای استفاده از نانوذرات در تمامی انواع پیشرفت‌های فناورانه هستند.


به گفته ابندورف-هایدپریم، نانوذرات باید در نوعی محلول نگه داشته شوند و این شیشه در واقع، مایعی منجمد شده است. همچنین با تعبیه نانوذرات در شیشه، آنها در ماتریکسی قرار می‌گیرند که می‌توان از آن استفاده کرد.


این دانشمندان حل‌پذیری انواع مختلف نانوذرات در شیشه، چگونگی ایجاد این تغییرات با دما و نوع شیشه و همچنین چگونگی کنترل و اصلاح‌ شدن نانوذرات را بررسی می‌کنند.


ایندورف-هایدپریم در ادامه سخنانش گفت: ما به طور تصادفی شیشه مناسب و شرایط مناسب را برای قراردادن نانوالماس در درون شیشه و خلق یک منبع تک‌فوتونی در شکلی فیبری را یافتیم و هم‌اکنون به شرایط مناسب برای دیگر نانوذرات و دیگر شیشه‌ها نیاز داریم.

 

[P O U R I A]

تولید نانوذرات الماس در فشار اتمسفری و دمای محیط

تولید نانوذرات الماس در فشار اتمسفری و دمای محیط

محققان موفق شدند با استفاده از یک فرآیند بسیار ساده، نانوذرات الماس را در دمای اتاق و فشار اتمسفری ایجاد کنند.


پژوهشگران معتقدند که می‌توان نانوذرات الماس را به‌ صورت مستقیم از فاز گاز تولید کرد و نیاز به زیرلایه برای رشد این نانوساختارها نیست. محققان دانشگاه کیس وسترن ریزرو می‌گویند دیگر نیازی به ده‌ها تن فشار و گرمای آتشفشانی برای تولید الماس نیست، بلکه می‌توان با هزینه بسیار کم نانوذرات الماس تهیه کرد، این کار در دمای اتاق و فشار اتمسفری و روی میز آزمایشگاه قابل انجام است.


این یافته می‌تواند کاربردهای متعددی در صنعت داشته باشد، برای مثال می‌توان برای تولید پوشش‌دهی پلاستیک‌ها با پودرهای بسیار ریز از آن استفاده کرد تا در تولید قطعات الکترونیکی، ادوات رهایش دارویی و محصولات دیگر از آن استفاده کرد.


به نوشته سایت نانو، علاوه بر کاربردهای فوق‌الذکر، این کشف می‌تواند دیدگاه‌های تازه‌ای را در نحوه تشکیل جهان ‌هستی ایجاد کند؛ برای مثال می‌تواند درباره نحوه تشکیل نانوذرات الماس موجود در فضا و ستاره‌های دنباله‌دار توضیحاتی ارائه کند.


موهان سانکاران از محققان این پروژه می‌گوید: این یک فرآیند پیچیده نیست، اتانول در دمای اتاق و فشار اتمسفری تبخیر شده و به الماس تبدیل می‌شود. از یک سو ما گاز را از میان پلاسما عبور داده و از سوی دیگر به آن هیدروژن اضافه می‌کنیم که در نهایت نانوذرات الماس ایجاد می‌شود. این کار در یک آزمایشگاه به سادگی قابل انجام است.


در این فرآیند به گدازش پلاستیک نیازی نیست، در نتیجه برای استفاده در حوزه فناوری بالا بسیار مناسب است. الماس به‌ عنوان سخت‌ترین ماده طبیعت، دارای خواص نوری ویژه‌ای است و از هدایت گرمایی بالایی نیز برخوردار است. برخلاف دیگر آلوتروپ‌ کربن یعنی گرافیت، الماس یک نیمه‌هادی است و شباهت زیادی به سیلیکون دارد بنابراین برای استفاده در صنعت الکترونیک بسیار ایده‌آل است.


معمولا برای تولید الماس به دما و فشار بالا نیاز است اما در مقیاس نانو، انرژی سطحی موجب می‌شود تا الماس از گرافیت پایدارتر باشد. محققان این گروه به این نتیجه رسید‌ند که در صورت ایجاد هسته‌های بسیار کوچک، کمتراز پنج نانومتر، به جای گرافیت، الماس ایجاد می‌شود. برای این کار، پژوهشگران اتانول را به درون میکروپلاسما پمپ کرده که در اثر گرمای پلاسما اتم‌های کربن شکسته شده و ذرات دو تا سه نانومتری ایجاد می‌شود.


نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است.

 

[P O U R I A]

موفقیت محققان ایرانی در تجزیه نانوآنزیمی آلاینده‌ها

موفقیت محققان ایرانی در تجزیه نانوآنزیمی آلاینده‌ها

محققان رشته مهندسی بهداشت محیط فرایند تجزیه آنزیمی آلاینده نیتروفنل از محیط آبی با استفاده از بستر سیلیکای متخلخل با منافذ نانو را مورد مطالعه و بررسی قرار دادند.


بستر به کار رفته در این تحقیق که جهت تثبیت آنزیم لاکاز مورد استفاده قرار گرفته، می‌تواند در تصفیه فاضلاب صنایع مورد استفاده قرار گیرد. منافذ موجود در این بستر با فراهم آوردن نسبت سطح به حجم بالاتر، منجر به تثبیت بیشتر و بهتر آنزیم می‌شوند.


به نوشته سایت نانو، ترکیبات نیتروفنل که در صنایع مختلف دارویی، شیمیایی، تولید سموم و غیره دارای مصارف زیادی است، به عنوان یکی از آلاینده‌های دارای تقدم توسط سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا طبقه بندی شده است. مهمترین ترکیب این گروه، 2و4-دی نیتروفنل است که به طور گسترده در فاضلاب صنایع شیمیایی مختلف و پتروشیمی یافت می‌شود. این ترکیب، از مواد بسیار سمی است که در اثر تماس طولانی مدت این ماده با انسان و حیوان از طریق استنشاق یا جذب پوستی با تاثیر بر مغز استخوان، سیستم اعصاب مرکزی و سیستم قلبی-عروقی باعث ایجاد تورم غدد لنفاوی، اگزما، از بین رفتن ناخن‌ها، افزایش نرخ متابولیسم، افزایش دمای بدن، سردرد، تعریق شدید، تشنگی و خستگی می‌شود. با توجه به دفع پساب صنایع به محیط زیست و بدون تصفیه مناسب، مشکلات مختلف زیست محیطی این ترکیب و استانداردهای دفع در محیط و با نظر به این که روش‌های متداول تصفیه نظیر جذب، اکسیداسیون شیمیایی و غیره، قادر به حذف کامل آنها نیست، نیاز به یک روش تصفیه‌ای جدید احساس می‌شود.


یکی از روش‌های کم هزینه همراه با عملکرد مناسب، تصفیه بیوتکنولوژیکی است. در این بین، تصفیه فاضلاب توسط قارچ‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مطالعه با استفاده از آنزیم قارچی خارج سلولی لکاز تثبیت شده بر روی بستر سیلیکای متخلخل با منافذ نانو، نسبت به حذف آلاینده 2و4-دی نیتروفنل اقدام شد.


عماد دهقانی فرد، دانشجوی دکتری رشته مهندسی بهداشت محیط دانشگاه علوم پزشکی تهران هدف انجام این طرح را بررسی کارایی آنزیم لاکاز تثبیت شده روی سیلیکای متخلخل با منافذ نانو در حذف آلاینده 4،2-دی نیتروفنل از محیط آبی اعلام کرد. از طرفی با توجه به این امر که تصفیه آنزیمی آلاینده‌های آلی به دلیل ماهیت واکنش‌های انجام شده (اکسیداسیون توسط آنزیم لکاز)، ممکن است منجر به تولید محصولاتی با سمیت بیشتر نیز شوند، بنابراین در این مطالعه به بررسی سمیت پساب خروجی از سیستم تصفیه آنزیمی نیز پرداخته شد.


وی در رابطه با مراحل انجام این پروژه گفت: در این مطالعه، آنزیم خارج سلولی لکاز بر روی بستر سیلیکای متخلخل با منافذ نانو تثبیت شد که در دو فاز طراحی شده است. در فاز اول که پایلوت به صورت ناپیوسته بود، آنزیم لکاز با استفاده از مواد فعال کننده سطحی، بر روی بستر تثبیت شد. سپس با در نظر گرفتن متغیرهای مختلف نظیر دما، زمان ماند، pH، غلظت اولیه آلاینده و غلظت آنزیم، شرایط بهینه حذف آلاینده مورد نظر بدست آمد. در فاز دوم، با طراحی یک سیستم پیوسته و با در نظر گرفتن شرایط بهینه، آلاینده بطور مداوم به راکتور طراحی شده وارد شد که به صورت پیوسته عمل حذف آن توسط اکسیداسیون آنزیمی انجام شد.


دهقانی فرد خاطرنشان کرد: نتایج این تحقیق نشان داد که بیشترین تاثیر در فرآیند حذف آلاینده مربوط به متغیر زمان ماند و کمترین تاثیر مربوط به متغیر pH بود.


وی تصریح کرد: همچنین تثبیت آنزیم موجب قابلیت بازیابی و افزایش مقاومت آنزیم نسبت به متغیرها شد. بنابراین سیستم آنزیمی لاکاز قادر به حذف آلاینده 2و4-دی نیتروفنل از محیط آبی است. شایان ذکر است که از آنزیم تثبیت شده بر روی سیلیکای متخلخل با منافذ نانو می‌توان در حذف طیف گسترده‌ای از آلاینده‌های آلی موجود در آب استفاده کرد.


طبق گفته‌های دهقانی فرد، این محققان در ادامه انجام این پروژه به دنبال بهبود شرایط عملکردی راکتور فاز پیوسته هستند.


نتایج این پژوهش که حاصل تحقیقات عماد دهقانی فرد و همکاران وی است، در مجله Iranian Journal of Environmental Health Science & Engineering به چاپ رسیده است.

 

[P O U R I A]

تولید الکترودهای هادی شفاف در دانشگاه تهران

تولید الکترودهای هادی شفاف در دانشگاه تهران

مهندسان متالورژی و مواد با استفاده از نانوذرات نیوبیم و افزودن آن به اکسید ایندیم قلع، موفق به سنتز و تولید الکترودهای هادی شفاف با قیمت ارزان و خواص نوری و الکتریکی مطلوب شدند. این محققان در مراحل سنتز این الکترود از روش سل-ژل استفاده نمودند.


سعید محمدی، کارشناسی ارشد مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه تهران به عنوان یکی از محققان این پژوهش گفت: «هدف از انجام این تحقیق بررسی افزودن درصدهای مختلف عنصر نیوبیم با رویکردهای متفاوت به اکسید ایندیم قلع به روش سل ژل (لایه نشانی چرخشی) جهت سنتز الکترود هادی شفاف ارزان قیمت با بهینه خواص الکتریکی و نوری همراه با کیفیت پوشش مناسب است.»


در این پژوهش ابتدا پارامترهای موثر بر سنتز لایه‌های نازک اکسید ایندیم قلع که یکی از مهمترین مواد در حیطه الکترودهای شفاف هادی هستند، به روش سل – ژل لایه نشانی چرخشی مورد بررسی قرار گرفت. روش سل – ژل نسبت به روش‌های گازی و فیزیکی متداول دارای این مزیت است که می‌تواند علاوه‌بر همگنی ساختار و توزیع یکنواخت آلاینده‌ها منجربه کاهش چشمگیری در قیمت تمام شده محصول گردد. سپس اثر افزودن عنصر نیوبیم به عنوان آلاینده دوگانه به همراه قلع در ساختار اکسید ایندیم با سه رویکرد مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نیوبیم با ظرفیت بیشتر نسبت به قلع می‌تواند به عنوان دهنده الکترونی خوبی در ساختار عمل کند. همچنین نیوبیم در طول موج‌های مادون قرمز دارای مزیت جذب کمتر حاملان الکترون نسبت به عناصر دیگر است که این موضوع سبب افزایش محدوده شفافیت الکترودهای هادی و شفاف تا محدوده مادون قرمز می‌شود.


محمدی با اشاره به مراحل انجام این پژوهش افزود: «جهت بررسی اثر نیوبیم بر روی خواص الکتریکی و نوری لایه نازک اکسید ایندیم قلع، ابتدا سل ایندیم قلع تهیه شد. سپس محلول آلاینده نیوبیم به محلول اولیه افزوده شد تا سل نهایی اکسید ایندیم قلع نیوبیم به صورت بسیار شفاف بعدازهم زدن محلول حاصل شود. برای تهیه سل‌های حاوی درصدهای مختلف عنصر آلاینده نیوبیم، میزان این عنصر در هر سل تغییر داده شد تا سل‌های اکسید ایندیم قلع نیوبیم حاصل شود. جهت پوشش دهی، زیرلایه‌های شیشه‌ای سودا لایم ابتدا به‌وسیله‌ی شوینده شستشو داده شده و سپس با آب مقطر و اتانول التراسونیک شدند. سپس سل مورد نظر، بر روی زیرلایه نشانده شد. سپس لایه نشانده شده خشک شد. جهت بررسی تعداد لایه مناسب مراحل لایه نشانی جهت رسیدن به ضخامت مورد نظر تکرار شد. درانتها لایه‌های ایجاد شده تحت عملیات آنیل در دمای مناسب در هوا قرارگرفت.»


به گفته وی، سنتز لایه نازک نانوساختار با شفافیت بیش از 85 درصد در محدوده نور مرئی، خواص الکتریکی مطلوب و کیفیت پوشش مناسب با استفاده از مزایای روش سل ژل لایه نشانی چرخشی به‌دست آمده است.


نتایج این تحقیقات نشان می‌دهد که افزودن نیوبیم در ساختار اکسید ایندیم قلع در نسبت بهینه باعث 37% کاهش مقاومت الکتریکی، کاهش زبری سطح، کاهش اندازه دانه و بدون تغییر در شفافیت لایه نازک شده است. سنتز لایه نازک نانوساختار اکسید ایندیم قلع نیوبیم با بهینه خواص الکتریکی و نوری با کیفیت پوشش مناسب و قابل رقابت با الکترودهای هادی شفاف تولید شده با سایر روش‌ها با افزودن عنصر آلاینده نیوبیم در بهینه درصد اتمی از دیگر نتایج و ویژگی این تحقیقات بوده است.


سنتز الکترود هادی و شفاف با روش سل ژل و لایه نشانی چرخشی دارای مزیت عدم نیاز به تجهیزات گران قیمت، عدم نیاز به ایجاد خلا و توانایی ایجاد پوشش بر روی سطوح با شکل‌های پیچیده را نسبت به سایر روش‌های لایه نشانی دارا است.


نتایج این کار تحقیقاتی که به دست سعید محمدی، دکتر حسین عبدی زاده و دکتر محمدرضا گل و بستان فرد از دانشکده مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه تهران صورت گرفته است، در مجله Ceramics International (جلد 39، شماره 4، ‌ماه می‌سال 2013، صفحات 4391–4398) منتشرشده است.

 

[P O U R I A]

جام رومی 1700 ساله الهام‌بخش تحقیقات نانوذرات

جام رومی 1700 ساله الهام‌بخش تحقیقات نانوذرات

یک فنجان شیشه‌ای هزار و 700 ساله رومی الهام‌بخش دانشمندان دانشگاه آدلاید در یافتن شیوه‌های جدید برای استفاده از نانوذرات و تعاملاتشان با نور شده است.


محققان «موسسه سنجش پیشرفته و فوتونیک» (IPAS) این دانشگاه در حال بررسی بهترین شیوه تعبیه نانوذرات در شیشه و القا کردن ویژگی‌هایی نانوذرات مورد بررسی به آن هستند.


هایک ابندورف-هایدپریم از دانشکده شیمی و فیزیک دانشگاه آدلاید گفت: نانوذرات و نانوبلورها به دلیل ویژگی‌های منحصر‌به‌فردشان مرکز توجه تحقیقات در سراسر جهان بوده و منجر به طیف وسیعی از پیشرفت‌ها در حوزه‌های پزشکی، نوری و الکترونیکی می‌شوند.


وی ادامه داد: فرآیند موفقیت‌آمیز تعبیه‌ نانوذرات در درون شیشه، راه را برای کارکردهایی از قبیل منابع نوری با انرژی پایین، سلول‌های خورشیدی کاراتر یا حسگرهای پیشرفته رصدکننده درون مغز انسان زنده هموار می‌کند.


این امر محققان را قادر به مهار بهتر و آسان‌تر این ویژگی‌ها در مقیاس نانو و در ابزارهای عملی می‌کند.


چنین موفقیتی به آنها ماده‌ای ملموس با ویژگی‌های نانوذره ارائه می‌دهد که می‌توانند آن را به اشکال مفید برای کاربردهای دنیای واقعی شکل دهند و ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد مطلوبشان با تعبیه‌ نانوذرات در شیشه حاصل می‌شود.


جام Lycurgus متعلق به قرن چهارم است و در موزه بریتانیا در لندن نگهداری می‌شود.


این سازه از شیشه‌ای ساخته شده که بسته به تابیدن یا عدم وجود نور از خلال آن، رنگ را از قرمز به سبز تغییر می‌دهد.


سازه مزبور چنین ویژگی را به دلیل حضور نانوذرات طلا و نقره که در شیشه‌اش تعبیه شده‌اند، کسب کرده است.


دانشمندان در صدد بهره‌بردن از این ویژگی برای استفاده از نانوذرات در تمامی انواع پیشرفت‌های فناورانه هستند.


به گفته ابندورف-هایدپریم، نانوذرات باید در نوعی محلول نگه داشته شوند و این شیشه در واقع، مایعی منجمد شده است. همچنین با تعبیه نانوذرات در شیشه، آنها در ماتریکسی قرار می‌گیرند که می‌توان از آن استفاده کرد.


این دانشمندان حل‌پذیری انواع مختلف نانوذرات در شیشه، چگونگی ایجاد این تغییرات با دما و نوع شیشه و همچنین چگونگی کنترل و اصلاح‌ شدن نانوذرات را بررسی می‌کنند.


ایندورف-هایدپریم در ادامه سخنانش گفت: ما به طور تصادفی شیشه مناسب و شرایط مناسب را برای قراردادن نانوالماس در درون شیشه و خلق یک منبع تک‌فوتونی در شکلی فیبری را یافتیم و هم‌اکنون به شرایط مناسب برای دیگر نانوذرات و دیگر شیشه‌ها نیاز داریم.

 

[P O U R I A]

موفقیت محققان ایرانی در ساخت نانوغشاهای پلیمری ضدباکتری

موفقیت محققان ایرانی در ساخت نانوغشاهای پلیمری ضدباکتری

پژوهشگران دانشگاه صنعتی بابل با استفاده از فناوری نانو به ساخت موفقیت آمیز غشاهای پلیمری ضدباکتری دست یافتند.


آرش ملاحسینی، کارشناس ارشد مهندسی شیمی و محقق این طرح اظهار کرد: این غشاهای نانوفیلتراسیون لایه نازک که به کمک نانوذرات نقره تولید شده است، علاوه بر خاصیت ضدباکتریایی، در برابر گرفتگی بیولوژیکی مقاومت داشته و به همین دلیل می‌تواند به طور گسترده در صنعت تصفیه آب و پساب مورد استفاده واقع شود.


وی افزود: گرفتگی بیولوژیکی در تجهیزات تصفیه آب سبب کاهش عملکرد سیستم‌های تصفیه می‌شود. این مشکل بویژه درسیستم‌های تصفیه آب دریا به شدت تاثیرگذار خواهد بود. از این رو مقاوم سازی ساختار غشاها در برابر باکتری‌ها می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌های ناشی از نگهداری و تعویض تجهیزات شود. استفاده از نانوذرات نقره در ساخت غشاها، یکی از راهکارهای مورد استفاده محققان در راستای دستیابی به این هدف است. از این رو محققان این طرح با استفاده از این نانوذرات به بررسی عملکرد غشای حاصله نظیر افزایش طول عمر خاصیت ضد باکتریایی و مقاومت در برابر گرفتگی بیولوژیکی و نیز عبورپذیری و پس زنی نمک پرداختند.


به نوشته سایت نانو، ملاحسینی در مورد مراحل کاری این تحقیقات این گونه توضیح داد: روش‌ متداول برای ساخت غشاهای نانوفیلتراسیون مرکب لایه نازک، پلیمریزاسیون در سطح مشترک بین مونومر آبی متا‌فنیلن‌دی‌آمین و مونومر آلی تری‌مزوئیل‌کلرید است. در این پژوهش، نانوذرات نقره‌ قبل از پلیمریزاسیون دو مونومر، بر روی غشاهای پایه نشانده شدند. در ادامه غشاهای نانوفیلتراسیون ساخته ‌شده به روش جدید با غشاهای ساخته شده به روش متداول (افزودن نانوذرات نقره به مونومر آبی) مقایسه شدند. برای این منظور از آنالیزهای SEM و AFM جهت بررسی خواص ظاهری سطح غشای تولید شده بهره گرفته شد. همچنین به بررسی میزان عبورپذیری و پس زنی نمک از غشا نیز پرداخته شد.


وی در ادامه افزود: جابه‌جایی نانوذرات نقره و انتقال آنها به لایه‌ی زیرین غشا از مهمترین ویژگی‌های غشای تولید شده است. همچنین غشاهای ساخته شده به روش جدید در مقایسه با غشاهای نانوفیلتراسیون ساخته‌ شده به روش متداول، دارای سطوح صاف‌تری بودند. در آزمایش بررسی گرفتگی بیولوژیکی هر دو مدل غشای ساخته شده نتایج خوبی را از خود نشان دادند. از طرفی بررسی روند رهایش نقره اثبات کرد نانوذرات مدت زمان بیشتری در ساختار نانوفیلترهای ساخته شده به روش جدید باقی می‌مانند. بنابراین با توجه به نتایج بدست آمده، غشاهای نانوفیلتراسیون ساخته‌ شده به روش جدید عملکرد بهتری را به نسبت غشاهای متداول از خود نشان دادند.


ملاحسینی تصریح کرد: به طور خلاصه می‌توان گفت نتایج این تحقیق حاکی از افزایش عملکرد غشا و کاهش صددرصد گرفتگی بیولوژیکی است. این ویژگی به واسطه‌ی رها شدن نانوذرات و یا یونهای حاصل از آنها بر روی سطح غشا و یا درون محیط و جلوگیری از چسبیدن باکتری‌ها به سطح اتفاق می‌افتد.


نتایج این کار تحقیقاتی که توسط آرش ملاحسینی و احمد رحیم پور عضو هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی بابل صورت گرفته، در مجله Biofouling: The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research منتشر شده است.

 

[P O U R I A]

اندازه‌گیری عامل لخته‌ساز خون با نانوحسگر طلا

اندازه‌گیری عامل لخته‌ساز خون با نانوحسگر طلا

پژوهشگران دانشگاه شیراز با همکاری پژوهشگران دانشگاه رازی کرمانشاه با استفاده از نانوذرات طلا موفق به طراحی حسگرهایی به منظور اندازه‌گیری هپارین در نمونه‌های پلاسمای خون شدند.


به گزارش سرویس فناوری ایسنا، دکتر بهرام همتی نژاد، عضو هیأت علمی دانشگاه شیراز در رشته شیمی و محقق این طرح با بیان این که این حسگر که به pH محیط حساس نیست و در تمامی شرایط از جمله pH فیزیولوژیک قابل استفاده است، در آزمایشگاه‌های تشخیص طبی و بیمارستان‌ها کاربردهای فراوانی دارد، اظهار کرد: هپارین یک پلی ساکارید است که در مکانیسم تشکیل لخته خون نقش مهمی را بازی می‌کند و میزان عملکرد آن به میزان غلظت این ماده در خون ارتباط دارد. لذا اندازه‌گیری غلظت این ماده در پلاسمای خون بسیاری از بیماران از جمله بیماران قلبی-عروقی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. تا کنون روش‌های زیادی برای اندازه‌گیری غلظت هپارین ارائه شده است. در حال حاضر استفاده از سیستم‌های نانو برای تشخیص مقادیر بسیار ناچیز این ماده مورد توجه خاصی قرار گرفته است.


وی افزود: با این حال تمامی روش‌های مبتنی بر سیستم‌های نانو نیازمند استفاده از pH اسیدی است که با شرایط فیزیولوژیکی منطبق نیست. این امر کاربرد این روش‌ها را در آنالیزهای درجا و برخط هپارین در خون محدود می‌کند. از این رو محققان این طرح تلاش کردند با استفاده از نانوذرات طلا که با مایعات یونی پوشیده شده بود به بررسی روشی برای اندازه‌گیری هپارین بپردازند که به pH محیط حساس نیست و این مشکل را حل کند. همچنین علاوه بر اندازه گیری‌های اسپکتروفتومتری، استفاده از دوربین عکاسی را برای آنالیز این ماده پیشنهاد دادند.


به نوشته سایت نانو، برای دستیابی به این منظور این محققان در ابتدا نانوذرات طلای پوشیده شده با مایعات یونی را سنتز کرده و به بررسی برهم‌کنش هپارین با این نانوذرات پرداختند. در ادامه اثرات پارامترهای مختلف از جمله pH محیط مورد مطالعه قرار گرفته و منحنی‌های کالیبراسیون مربوط به محلول بافر و نیز پلاسمای خون را به دست آوردند. در انتها به منظور رسم منحنی کالیبراسیون به کمک تصویربرداری دیجیتالی و جایگزینی آن با دستگاه اسپکتروفوتومتر مورد مطالعه قرار گرفت.


عضو هیأت علمی دانشگاه شیراز مکانیزم عملکرد این حسگر را این گونه توضیح داد: هپارین یک ترکیب شیمیایی پلی آنیون است و لذا دارای بار منفی است. در روش‌های قبلی برای تشخیص هپارین با استفاده از نانوذرات طلا، pH محیط را اسیدی می‌کردند تا بار نانوذرات مثبت شود. بر اساس برهم کنش کولونی بین بارهای مثبت نانوذرات و منفی هپارین، نانوذرات کولوئیدی تجمع کرده و فاصله آنها به همدیگر بسیار کم می‌شود که این امر باعث تغییر رنگ محلول به خاطر تغییر در طیف پلاسمون رزونانس طلا می‌شود. ما در این تحقیق به جای عوامل پوشاننده مرسوم، از مایعات یونی بر پایه مشتقات ایمیدازول استفاده کردیم. با کنترل غلظت مایعات یونی بار مثبت روی سطح نانوذرات ایجاد می‌شود و نکته جالب اینجاست که این بار مثبت مستقل از pH است که در این پژوهش از همین خاصیت استفاده شد.


همتی نژاد در ادامه افزود که در حال حاضر مشغول بررسی استفاده از نانوذرات نقره پوشیده با مایعات یونی در تولید حسگرها هستند؛ چراکه این ناذرات دارای خاصیت ضدباکتریایی نیز هستند.


وی تصریح کرد: حسگر تولید شده به این روش در تشخیص هپارین بسیار حساس است و قابلیت کاربرد در آنالیز درجا و بر خط را نیز داراست. همانگونه که ذکر شد مهم‌ترین ویژگی این حسگر کارایی آن در pH فیزیولوژیکی است. همچنین نتایج این تحقیق حاکی از امکان پذیری استفاده از دوربین عکاسی برای آنالیز هپارین و جایگزینی آن با دستگاه اسپکتروفوتومتر است.


نتایج این طرح که توسط بهرام همتی نژاد، فاطمه شاکری زاده شیرازی و سمیرا درستکار دانشجویان دکتری دانشگاه شیراز و همچنین دکتر مجتبی شمسی پور عضو هیأت علمی دانشگاه رازی کرمانشاه صورت گرفته، در مجله Analyst به چاپ رسیده است.

 

[P O U R I A]

"نانو فیلترهای سیلیکانی" انقلابی بزرگ در جذب آلاینده‌ها

"نانو فیلترهای سیلیکانی" انقلابی بزرگ در جذب آلاینده‌ها

محققان رشته مهندسی بهداشت محیط فرایند تجزیه آنزیمی آلاینده نیتروفنل از محیط آبی با استفاده از بستر سیلیکای متخلخل با منافذ نانو را مورد مطالعه و بررسی قرار دادند. بستر به کار رفته در این تحقیق که جهت تثبیت آنزیم لاکاز مورد استفاده قرار گرفته، میتواند در تصفیه فاضلاب صنایع مورد استفاده قرار گیرد. منافذ موجود در این بستر با فراهم آوردن نسبت سطح به حجم بالاتر، منجر به تثبیت بیشتر و بهتر آنزیم می‌گردند.

ترکیبات نیتروفنل که در صنایع مختلف دارویی، شیمیایی، تولید سموم و غیره دارای مصارف زیادی است، به عنوان یکی از آلاینده‌های دارای تقدم توسط سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا طبقه بندی شده است. مهمترین ترکیب این گروه، 2و4-دی نیتروفنل بوده که به طور گسترده در فاضلاب صنایع شیمیایی مختلف و پتروشیمی یافت می‌گردد. این ترکیب، از مواد بسیار سمی بوده که در اثر تماس طولانی مدت این ماده با انسان و حیوان از طریق استنشاق یا جذب پوستی با تاثیر بر مغز استخوان، سیستم اعصاب مرکزی و سیستم قلبی-عروقی باعث ایجاد تورم غدد لنفاوی، اگزما، از بین رفتن ناخن‌ها، افزایش نرخ متابولیسم، افزایش دمای بدن، سردرد، تعریق شدید، تشنگی و خستگی می‌گردد. با توجه به دفع پساب صنایع به محیط زیست و بدون تصفیه مناسب، مشکلات مختلف زیست محیطی این ترکیب و استانداردهای دفع در محیط، و با نظر به این که روش‌های متداول تصفیه نظیر جذب، اکسیداسیون شیمیایی و غیره، قادر به حذف کامل آنها نیست، نیاز به یک روش تصفیه‌ای جدید احساس می‌گردد.

یکی از روش‌های کم هزینه همراه با عملکرد مناسب، تصفیه بیوتکنولوژیکی است. در این بین، تصفیه فاضلاب توسط قارچ‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مطالعه با استفاده از آنزیم قارچی خارج سلولی لکاز تثبیت شده بر روی بستر سیلیکای متخلخل با منافذ نانو، نسبت به حذف آلاینده 2و4-دی نیتروفنل اقدام گردید.

عماد دهقانی فرد دانشجوی دکتری رشته مهندسی بهداشت محیط دانشگاه علوم پزشکی تهران هدف انجام این طرح را بررسی کارایی آنزیم لاکاز تثبیت شده روی سیلیکای متخلخل با منافذ نانو در حذف آلاینده 4،2-دی نیتروفنل از محیط آبی اعلام کرد. از طرفی با توجه به این امر که تصفیه آنزیمی آلایندههای آلی به دلیل ماهیت واکنش‌های انجام شده (اکسیداسیون توسط آنزیم لکاز)، ممکن است منجر به تولید محصولاتی با سمیت بیشتر نیز گردند، بنابراین در این مطالعه به بررسی سمیت پساب خروجی از سیستم تصفیه آنزیمی نیز پرداخته شد.

وی در رابطه با مراحل انجام این پروژه را به این شرح بیان کرد: « در این مطالعه، آنزیم خارج سلولی لکاز بر روی بستر سیلیکای متخلخل با منافذ نانو تثبیت شد که در دو فاز طراحی گردیده است. در فاز اول، که پایلوت به صورت ناپیوسته بود، آنزیم لکاز با استفاده از مواد فعال کننده سطحی، بر روی بستر تثبیت گردید. سپس با در نظر گرفتن متغیرهای مختلف نظیر دما، زمان ماند، pH، غلظت اولیه آلاینده و غلظت آنزیم، شرایط بهینه حذف آلاینده مورد نظر، بدست آمد. در فاز دوم، با طراحی یک سیستم پیوسته و با در نظر گرفتن شرایط بهینه، آلاینده به طور مداوم وارد راکتور طراحی شده گردیده که به صورت پیوسته عمل حذف آن توسط اکسیداسیون آنزیمی انجام گردید.»

نتایج این تحقیق نشان داد: که بیشترین تاثیر در فرآیند حذف آلاینده مربوط به متغیر زمان ماند و کمترین تاثیر مربوط به متغیر pH بود.

همچنین تثبیت آنزیم موجب قابلیت بازیابی و افزایش مقاومت آنزیم نسبت به متغیرها گردید. بنابراین سیستم آنزیمی لاکاز قادر به حذف آلاینده 2و4-دی نیتروفنل از محیط آبی است. شایان ذکر است که از آنزیم تثبیت شده بر روی سیلیکای متخلخل با منافذ نانو می‌توان در حذف طیف گسترده‌ای از آلاینده‌های آلی موجود در آب استفاده نمود.

طبق گفته‌های دهقانی فرد، این محققان در ادامه انجام این پروژه به دنبال بهبود شرایط عملکردی راکتور فاز پیوسته هستند.


نتایج این پژوهش که حاصل تحقیقات عماد دهقانی فرد و همکاران است در مجله Iranian Journal of Environmental Health Science & Engineering (جلد 10، شماره 1، ماه آوریل سال2013) به چاپ رسیده است.

 

[P O U R I A]

تولید الکترودهای هادی شفاف و بسیار کاربردی در صنایع گوناگون

تولید الکترودهای هادی شفاف و بسیار کاربردی در صنایع گوناگون

مهندسان متالورژی و مواد با استفاده از نانوذرات نیوبیم و افزودن آن به اکسید ایندیم قلع، موفق به سنتز و تولید الکترودهای هادی شفاف با قیمت ارزان و خواص نوری و الکتریکی مطلوب شدند. این محققان در مراحل سنتز این الکترود از روش سل-ژل استفاده نمودند.

سعید محمدی، کارشناسی ارشد مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه تهران به عنوان یکی از محققان این پژوهش گفت: «هدف از انجام این تحقیق بررسی افزودن درصدهای مختلف عنصر نیوبیم با رویکردهای متفاوت به اکسید ایندیم قلع به روش سل ژل (لایه نشانی چرخشی) جهت سنتز الکترود هادی شفاف ارزان قیمت با بهینه خواص الکتریکی و نوری همراه با کیفیت پوشش مناسب است.»

در این پژوهش ابتدا پارامترهای موثر بر سنتز لایه‌های نازک اکسید ایندیم قلع که یکی از مهمترین مواد در حیطه الکترودهای شفاف هادی هستند، به روش سل – ژل لایه نشانی چرخشی مورد بررسی قرار گرفت. روش سل – ژل نسبت به روش‌های گازی و فیزیکی متداول دارای این مزیت است که می‌تواند علاوه‌بر همگنی ساختار و توزیع یکنواخت آلاینده‌ها منجربه کاهش چشمگیری در قیمت تمام شده محصول گردد. سپس اثر افزودن عنصر نیوبیم به عنوان آلاینده دوگانه به همراه قلع در ساختار اکسید ایندیم با سه رویکرد مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نیوبیم با ظرفیت بیشتر نسبت به قلع می‌تواند به عنوان دهنده الکترونی خوبی در ساختار عمل کند. همچنین نیوبیم در طول موج‌های مادون قرمز دارای مزیت جذب کمتر حاملان الکترون نسبت به عناصر دیگر است که این موضوع سبب افزایش محدوده شفافیت الکترودهای هادی و شفاف تا محدوده مادون قرمز می‌شود.

محمدی با اشاره به مراحل انجام این پژوهش افزود: «جهت بررسی اثر نیوبیم بر روی خواص الکتریکی و نوری لایه نازک اکسید ایندیم قلع، ابتدا سل ایندیم قلع تهیه شد. سپس محلول آلاینده نیوبیم به محلول اولیه افزوده شد تا سل نهایی اکسید ایندیم قلع نیوبیم به صورت بسیار شفاف بعدازهم زدن محلول حاصل شود. برای تهیه سل‌های حاوی درصدهای مختلف عنصر آلاینده نیوبیم، میزان این عنصر در هر سل تغییر داده شد تا سل‌های اکسید ایندیم قلع نیوبیم حاصل شود. جهت پوشش دهی، زیرلایه‌های شیشه‌ای سودا لایم ابتدا به‌وسیله‌ی شوینده شستشو داده شده و سپس با آب مقطر و اتانول التراسونیک شدند. سپس سل مورد نظر، بر روی زیرلایه نشانده شد. سپس لایه نشانده شده خشک شد. جهت بررسی تعداد لایه مناسب مراحل لایه نشانی جهت رسیدن به ضخامت مورد نظر تکرار شد. درانتها لایه‌های ایجاد شده تحت عملیات آنیل در دمای مناسب در هوا قرارگرفت.»

به گفته وی، سنتز لایه نازک نانوساختار با شفافیت بیش از 85 درصد در محدوده نور مرئی، خواص الکتریکی مطلوب و کیفیت پوشش مناسب با استفاده از مزایای روش سل ژل لایه نشانی چرخشی به‌دست آمده است.

نتایج این تحقیقات نشان می‌دهد که افزودن نیوبیم در ساختار اکسید ایندیم قلع در نسبت بهینه باعث 37% کاهش مقاومت الکتریکی، کاهش زبری سطح، کاهش اندازه دانه و بدون تغییر در شفافیت لایه نازک شده است. سنتز لایه نازک نانوساختار اکسید ایندیم قلع نیوبیم با بهینه خواص الکتریکی و نوری با کیفیت پوشش مناسب و قابل رقابت با الکترودهای هادی شفاف تولید شده با سایر روش‌ها با افزودن عنصر آلاینده نیوبیم در بهینه درصد اتمی از دیگر نتایج و ویژگی این تحقیقات بوده است.

سنتز الکترود هادی و شفاف با روش سل ژل و لایه نشانی چرخشی دارای مزیت عدم نیاز به تجهیزات گران قیمت، عدم نیاز به ایجاد خلا و توانایی ایجاد پوشش بر روی سطوح با شکل‌های پیچیده را نسبت به سایر روش‌های لایه نشانی دارا است.

نتایج این کار تحقیقاتی که به دست سعید محمدی، دکتر حسین عبدی زاده و دکتر محمدرضا گل و بستان فرد از دانشکده مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه تهران صورت گرفته است، در مجله Ceramics International (جلد 39، شماره 4، ‌ماه می‌سال 2013، صفحات 4391–4398) منتشرشده است.

 

[P O U R I A]

ساخت "پوشش‌های نانوساختار" با خواص برتر

ساخت "پوشش‌های نانوساختار" با خواص برتر

پژوهشگران دانشگاه صنعتی اصفهان با همکاری دانشگاه مالک اشتر، موفق به تولید نوعی پوشش‌های نانوساختار برای سد حرارتی با عمر چرخه‌ای خوب، هدایت حرارتی پایین‌تر و خواص مکانیکی بهتر نسبت به نوع متداول شدند.


امروزه افزایش راندمان موتورهای پیشرفته هوایی، نیازمند دماهای ورودی بالاتر برای توربین‌های گازی است. این اهداف بزرگ، تنها با به‌کارگیری تکنیک‌های خنک‌سازی گسترده غیر اقتصادی یا به‌کارگیری مواد پیشرفته مقاوم در دمای بالا و یا در حالت خاص، با به‌کارگیری پوشش‌های سد حرارتی (TBCs) حاصل خواهد شد.


به طور عادی پوشش‌های سد حرارتی از یک سیستم دوتایی شامل یک لایه سرامیکی نازک با هدایت حرارتی پایین (به طور مثال، زیرکونیای به طور جزئی پایدار شده به‌وسیله‌ی ایتریا) تحت عنوان پوشش رویی و یک پوشش فلزی مقاوم به خوردگی و اکسیداسیون، که بهبود‌ دهنده چسبندگی سرامیک به زیرلایه نیزهست و به آن آستری گفته می‌شود، تشکیل شده است. زیرکونیا به چندین علت مورد استفاده قرار می‌گیرد که از آن جمله می‌توان به هدایت حرارتی پایین، پایداری حرارتی در اتمسفر اکسید کننده، دمای بالای احتراق، ضریب انبساط حرارتی بالا و قابلیت پوشش‌دهی اقتصادی آن بر روی قطعات فلزی اشاره کرد.


پوشش‌های نانوساختار TBC نسبت به پوشش‌های معمول دارای عمر چرخه‌ای خوب، هدایت حرارتی پایین‌ترو خواص مکانیکی بهتر است. پوشش‌های معمولی و نانوساختار YSZ، دو عیب مهم ناپایداری فاز در دمای بالای C° 1200 و حساسیت به خوردگی داغ در حضور ناخالصی وانادات دارند؛ لذا ساخت پوشش نانوساختار SYSZ برای اهداف رسیدن به پایداری فاز دما بالا (تا 1400 درجه سانتی گراد) و کم کردن حساسیت پوشش TBC به خوردگی داغ ضروری به نظر می‌رسد.


ایتریا (Y2O3)، سریا(Ce2O3)، اسکاندیا(Sc2O3)، ایندیا(In2O3) وMgO و CaO از جمله معروفترین موادی هستند که برای پایدار کردن زیرکونیا استفاده می‌شود. به‌تازگی، استفاده از دو پایدار‌کننده برای دستیابی به خواص بهتر و طول عمر بیشتر پوشش سد حرارتی مورد توجه محققان قرار گرفته است.


تحقیقات نشان داده است که پوشش پلاسما اسپری SYSZ، پایداری حرارتی و مقاومت به خوردگی داغ بیشتری نسبت بهYSZ و SSZ دارد ولی تاکنون پژوهشی در مورد خواص پوشش SYSZ نانوساختار انجام نشده است. در این پژوهش از روش سل-ژل پچینی اصلاح شده، که یک روش کاربردی، آسان و کم هزینه است، برای تولید پودر نانوساختار SYSZ در مقیاس بالا استفاده شد. اساس ایجاد ژل در روش پچینی معمولی، تولید ژل پلی استری‌ از طریق آب‌زدایی بین یک آلفا هیدروکسی کربوکسیلیک اسید (مانند سیتریک اسید) و یک الکل چند عاملی (مانند اتیلن گلیکول) است.


در این پژوهش، از مخلوط آب و اتیلن گلیکول مونوبوتیل اتر استفاده شد که باعث می‌شود زمان تشکیل ژل نسبت به پچینی متداول به نصف کاهش یابد و همچنین میزان آگلومراسیون نانوذرات نسبت به پچینی متداول کاهش یابد.


محمد رضا لقمان استرکی، دانشجوی دکترای نانومواد دانشگاه صنعتی اصفهان، با بیان افزایش پایداری فاز و مقاومت به خوردگی داغ پوشش سد حرارتی نانوساختار SYSZ به عنوان هدف این تحقیقات، در مورد مراحل انجام این پژوهش نیز گفت برای رسیدن به هدف خود مراحل زیر باید انجام شود:


1- ساخت و مشخصه‌یابی نانوپودر زیرکونیای پایدار شده با اسکاندیا و ایتریا (SYSZ) در مقیاس بالا
2- تولید پودرهای آگلومره نانوساختار SYSZ
3- تولید پوشش‌های نانوساختار سد حرارتی با پایداری قاز تا C° 1400، با زیر پوشش MCrAlY به روش پاشش پلاسما اسپری برروی سوپر آلیاژ پایه نیکل.
4- بررسی متالوژیکی و کریستالوگرافی ساختار پوشش، قبل و بعد از فرایند خوردگی داغ، جهت تعیین اثر اجزاء نانو ساختار بر تغییرات ترکیبی و ساختاری پوشش و مقایسه نتایج به دست آمده با پوشش متداول YSZ
5- ارزیابی ظرفیت عایق‌سازی حرارتی پوشش و مقایسه نتایج به دست آمده با پوشش متداول YSZ




به گفته لقمان استرکی، پوشش‌های نانوساختار TBC تولید شده نسبت به پوشش‌های معمول دارای عمر چرخه‌ای خوب، هدایت حرارتی پایین‌ترو خواص مکانیکی بهتر است.


استفاده از این پوشش، امکان استفاده از سوخت‌های غیر مرغوب با خلوص کم برای توربین‌ها را فرهم می‌سازد. همچنین به دلیل پایداری فاز دما بالای آن، امکان بالا بردن دمای توربین‌ها و افزایش راندمان توربین‌ها را میسر می‌کند.


نتایج اخیر این کار تحقیقاتی که به دست محمد رضا لقمان استرکی، دکتر ادریس از دانشگاه صنعتی اصفهان و دکتر شجاع رضوی از دانشگاه مالک اشتر اصفهان صورت گرفته است، در مجله‌های CrystEngComm. (جلد 29، سال 2013، صفحات 5898 الی 5909) و Ceram. Int (در حال چاپ، موجود به صورت آنلاین در سایت مجله سرامیک اینترنشنال) منتشرشده است.

 

[P O U R I A]

طراحی نانوکامپوزیتی برای ساخت تانکر حمل گاز

طراحی نانوکامپوزیتی برای ساخت تانکر حمل گاز

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه رایس به منظور ساخت تانکرهای حمل گاز، موفق به تولید پلیمری با مقاومت بسیار بالا نسبت به نفوذ گازها شده است.


تانکرهای حمل گاز معمولا از جنس فلزند که بسیار سنگین و ساخت آنها پرهزینه است. اما با تولید نانوکامپوزیت جدید توسط محققان امریکایی این مشکل حل شده است، به طوری که هزینه تولید آن را کاهش داده و محصولی بسیار سبک ارائه می‌کند.


به نوشته سایت نانو، محققان دانشگاه رایس به پلی‌اورتان ترموپلاستیک مقداری نانوروبان گرافنی اضافه کردند که با این کار سختی پلیمر هزار برابر افزایش یافت به شکلی که امکان فرار مولکول‌های گاز از آن به حداقل رسید. دلیل بروز این رفتار وجود نانوروبان‌های گرافنی است، زیرا مولکول‌های گاز نمی‌توانند از ورقه‌های گرافن عبور کنند.


این گروه تحقیقاتی با باز کردن نانولوله‌های کربنی چندجداری این نانوروبان‌ها را تولید کردند، این روش پیش از این به عنوان روشی مناسب برای تولید انبوه نانوروبان گرافنی پتنت شده بود. این گروه تحقیقاتی نانوروبان‌های گرافنی را با بلوک کوپلیمر پلی‌اورتان ترکیب کرده و یک ماده سخت ایجاد کردند. مقدار گرافن موجود در این کامپوزیت 0.5 درصد وزنی است.


این گروه تحقیقاتی فیلم کامپوزیتی را تحت فشار بسیار بالای نیتروژن قرار دادند. نتایج نشان داد که مقدار نفوذ گاز نیتروژن از این فیلم کامپوزیتی صفر بوده است. بعد از 18 ساعت، مقدار بسیار اندکی گاز از این فیلم پلیمری خارج شده بود. این گروه تحقیقاتی درصدهای مختلفی از گرافن را به این پلیمر افزودند؛ به طوری که نتایج نشان داد بهترین مقدار 0.5 درصد است.


هدف محققان از این پروژه، ساخت تانکی مقاوم برای حمل و نقل گازها است. همچنین مخزن سوخت خودروهای گازسوز نیز می‌تواند با این فیلم ساخته شود. بعلاوه این پوشش می‌تواند مشکل دیرینه در بخش بسته‌بندی غذا را حل کند. به یاد بیاورید در زمان کودکی بادکنک شما بعد از چند روز کم باد می‌شد، سال‌ها طول کشید تا دانشمندان توانستند این مشکل را حل کنند. خالی شدن گاز نوشابه‌ها نیز می‌تواند با این ماده حل شود به طوری که گاز دی‌اکسید کربن زمان بیشتری را درون بطری باقی می‌ماند.

 

[P O U R I A]

ساخت نانوالکترود سیلیکونی مستحکم برای باتری‌های یون لیتیم

ساخت نانوالکترود سیلیکونی مستحکم برای باتری‌های یون لیتیم

پژوهشگران دانشگاه تگزاس با استفاده از نانوذرات سیلیکون، نانولوله کربنی و هیدروژل پلیمری موفق به ساخت آند جدیدی با استحکام و عملکرد بالا برای پیل‌های یون لیتیم شدند.


به گزارش سرویس فناوری ایسنا این گروه برای ساخت این الکترود از روش سنتز فازی استفاده کردند که قابل استفاده برای تولید انبوه نیز است. این الکترود دارای ظرفیت دشارژ بیش از 1600 mAh/g بعد از هزار بار شارژ/دشارژ با نرخ جریان 3.3 آمپر بر گرم است.


الکترود نانولوله/هیدروژل پلیمری رسانا/ نانوذره سیلیکونی (Si/PPy/CNT) به صورت کامل با استفاده از روش سنتز فاز محلول تولید می‌شود. برای ساخت این الکترود محققان مونومر پلیمر رسانا با اسید فتیک ترکیب کرده و به آن یک ترکیب آغاز کننده به نام آمونیوم پرسولفات اضافه کردند. نانولوله کربنی و نانوذرات سیلیکون نیز که در بازار به صورت تجاری به فروش می‌رسد، تهیه و به این محلول اضافه شد.


به نوشته سایت نانو ترکیب آغازکننده موجب شروع واکنش پلیمریزاسیون می‌شود که با این کار یک پوشش پلیمری روی سطح نانوذرات سیلیکون تشکیل شده و یک شبکه هیدروژل سه بعدی ایجاد می‌شود. بعد از 10 دقیقه، یک دوغاب شکل می‌گیرد که از آن برای پوشش دهی سطح سیم مسی استفاده می‌شود؛ بعد از این مرحله آند آماده می‌شود.


سیلیکون ماده‌ای ارزان برای ساخت آند باتری یون لیتیم است، زیرا به صورت نظری ظرفیت آن 4200 mAh/g است، این رقم ده برابر بیشتر از جریانی است که در حال حاضر از آندهای گرافیتی به‌ دست می‌آید. از آنجایی که سیلیکون بعد از شارژ شدن تا 400 برابر متورم می‌شود، در نتیجه بعد از چندین بار شارژ/دشارژ شدن دچار ترک خوردگی شده که این کار موجب کاهش عمر باتری می‌شود.


برای حل این مشکل محققان این الکترود جدید را ساختند که در آن از ماتریکس پلیمری سه بعدی استفاده شده‌ است که سیلیکون‌ در آن می‌تواند بدون مشکل متورم شود. وجود یک لایه 20 نانومتری از پلیمر در اطراف نانوذرات سیلیکون موجب افزایش پایداری آن می‌شود. نانولوله کربنی نیز به بهتر شدن عملکرد باتری کمک می‌کند، دلیل این امر هدایت الکتریکی بالای نانولوله کربنی است، علاوه براین، پیچیده شدن نانولوله‌های کربنی در اطراف فیبرهای پلی‌پیرول موجب افزایش استحکام مکانیکی الکترود می‌شود. پژوهشگران این پروژه معتقدند که از این الکترود می‌توان در زیست حسگرها و ابرخازن‌ها نیز استفاده کرد.

 

[P O U R I A]

برگزاري کنفرانس بين المللي فناوري نانو در آرژانتين

برگزاري کنفرانس بين المللي فناوري نانو در آرژانتين

کنفرانس بین المللی فن اوری نانو با حضور دانشمندان و بیش از یکصد شرکت فن آوری نانو از کشورهای اروپایی امریکای لاتین و آمریکا در بوینوس آیرس در حال برگزاری است.
دکتر «کارلوس موینا» Dr. Carlos Moina سخنران و هماهنگ کننده این کنفرانس با بیان اینکه در این کنفرانس برجسته ترین دانشمندان فناوری نانو مقالات خود را ارائه می کنند،گفت: دانشمندان کشورهای مختلف در این کنفرانس بیشتر با یکدیگر آشنا می شوند و دستاوردها و تجربیات خود را مبادله می کنند.
در بخش دیگری از این همایش، نمایشگاهِ آخرین دستاوردهایِ کاربردیِ فناوریِ نانو عرضه شده است. میکرودریچه برای چشم انسان از جمله این فناوری هاست.
مهندس «نائول کارپا» از دانشگاه ایالت اینترریوس آرژانتین دراین باره گفت: ما در حال تکمیل این دریچه ها هستیم که در چشم نصب می شود و فشار داخلی چشم یعنی بیماری اب سیاه را درمان می کند.
«پدرو باسکز» از مرکز ملی هماهنگی علوم نانو (اینتی) نیز گفت: ما با دیگر مراکز جهان درحال ارتباط هستیم. با توجه به این که ایران از قدرت های برتر علم نانو در دنیا است ، مشتاق به همکاری با ایران هم هستیم.
ایران با تولید سالانه چهارهزار مقاله علم نانو یکی از مهمترین کشورهای جهان در این زمینه است.

 

[P O U R I A]

تشخیص به موقع پیدایش کپک با نانوحسگر ساخت محققان ایرانی

تشخیص به موقع پیدایش کپک با نانوحسگر ساخت محققان ایرانی

محققان دانشگاه فردوسی مشهد موفق به طراحی و ساخت نانوحسگرهای مقاومتی اکسید فلزی با قابلیت تشخیص به موقع پیدایش کپک شدند.


ریحانه اتفاق، کارشناس ارشد فیزیک و پژوهشگر آزمایشگاه نانوفناوری دانشگاه فردوسی مشهد در این باره اظهار کرد: حفظ کیفیت و سلامتی مواد غذایی، بویژه در زمینه صنایع غذایی از اهمیت ویژه بهداشتی و اقتصادی برخوردار است. کوشش برای یافتن روش‌های کنترل کیفیت مواد غذایی به طور چشمگیری در سراسر جهان ادامه دارد. در میان این روش‌ها، روش‌های مبتنی بر استفاده از واکنش‌ها و خواص فیزیکی و اصول فیزیکی مربوطه به خاطر دقت، سرعت و پاک بودن از مواد شمیایی، از ارجحیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. این طرح پژوهشی مبتنی بر تولید نانوساختارهای اکسیدهای فلزی و استفاده از خواص الکترونیکی آن‌ها جهت حسگری گاز‌های متصاعد شده از کپک nigerAspergillus است.


وی خاطرنشان کرد: هدف از این طرح پژوهشی استفاده از خواص الکترونیکی چند نوع اکسید‌ فلزی در مقیاس نانو جهت حسگری گاز‌های متصاعد شده از مواد است. به این منظور طراحی و ساخت نانوحسگرهای مقاومتی اکسید فلزی و بررسی خواص الکتریکی آن با استفاده از نانوساختارهای لایه نازک و نانو پودر انجام می‌شود و سیستم برای تشخیص به موقع پیدایش این نوع کپک در محصولات غذایی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.


پژوهشگر آزمایشگاه نانوفناوری دانشگاه فردوسی مشهد، در توضیحات تکمیلی افزود: هدف طرح ما این است که با استفاده از خواص فیزیکی مواد بویژه نانوساختار‌ها نقشی در کمک به مسائل زیستی نظیر محیط زیست، پزشکی و کشاورزی داشته باشیم. بنابراین با استناد این ایده تاکنون طرح‌هایی در زمینه مواد آنتی باکتریال و کشاورزی و نیز حسگر‌هایی مبتنی بر خواص فیزیکی نانومواد با موفقیت به‌ وسیله‌ سایر اعضا اجرا شده است که مدارک آن در ستاد فناوری نانوی کشور موجود است. طرح اخیر نیز با توجه به تأثیر تغییرات خواص الکترونی تحت تأثیر مولکول‌های گاز جذب شده در نانومواد مطرح شد و مورد آزمایش قرار گرفت. در این طرح ما از تغییرات خواص الکترونی نانومواد در جهت آشکار‌سازی گاز متصاعد شده از این نوع کپک مورد نظر استفاده می‌کنیم.


وی تصریح کرد: در این کار تحقیقاتی، ابتدا نانولایه‌های SnO2 ،ZnO وCuO به روش اسپری پایرولیزیز لایه نشانی شد. سپس نانو پودر هر کدام از این مواد به روش‌های مختلفی از قبیل سل ژل و همرسوبی ساخته شده است. در مرحله بعد با همکاری گروه زیست‌شناسی کپک آسپرژیلوس نیجر که در بستر مناسب آماده رشد شده بود، در معرض نانولایه‌ها و نانو پودرها قرار گرفت. در نهایت سیستمی طراحی شد و مقاومت الکتریکی نانوسیستم‌های تولید شده در معرض گازهای متصاعد ناشی از کپک اندازه‌گیری شد و عوامل موثر از قبیل زمان، دما و سایر شرایط فیزیکی روی تغییرات مقاومت الکتریکی نانو حسگر مورد مطالعه قرار گرفت.


اتفاق، در مورد نتایج این تحقیقات نیز گفت: بررسی‌ها نشان داده است که تمام مواد غذایی که به مصرف انسان و دام می‌رسد، محیط مناسبی جهت رشد قارچ است. انسان به‌ وسیله‌ مصرف غذاهای آلوده در اثر رشد قارچ‌ها در معرض خطرات ناشی از سم قرار می‌گیرد و چون جلوگیری از رشد قارچ‌ها در مواد غذائی آسان نیست، بنابراین پیشگیری از بیماری‌های قارچی در انسان و حیوان مشکل است. محصولات غذایی دارای فساد میکروبی منجر به بیماری‌هایی می‌شود که جزء شایع‌ترین بیماری‌ها در جهان به حساب می‌آیند. همچنین وجود کپک‌ها می‌تواند منجر به بروز مشکلات آلرژیک در بعضی از افراد شود. علاوه‌بر این میکروارگانیسم‌های مولد فساد مواد غذایی باعث آسیب‌های اقتصادی نیز می‌شوند. بنابراین با شناخت به موقع آنها می‌توان به سلامت جامعه کمک کرد.


محقق طرح تصریح کرد: کاربرد این طرح در بسته‌بندی مواد غذایی شامل کنسروها، انواع نان‌های بسته‌بندی شده در محل‌های نگهداری و تهیه مواد غذایی مثل سالن تولید و سالن‌های نگهداری مواد اولیه غذایی در دامداری‌ها و سایر مواردی که این قارچ و یا موجودات میکروسکوپی مشابه امکان رشد و تکثیر داشته باشند، است.


نتایج این کار تحقیقاتی که توسط ریحانه اتفاق، الهه آژیر و دکتر ناصر شاه طهماسبی انجام شده، در مجله «Scientia Iranica» منتشرشده است.

 

[P O U R I A]

کاهش 94 درصدی شوری آب با ضایعات کشاورزی

کاهش 94 درصدی شوری آب با ضایعات کشاورزی

پژوهشگران دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان با استفاده از فناوری نانو و ضایعات محصولات کشاورزی موفق به کاهش 94 درصدی شوری آب شدند.
با توجه به نیاز فزاینده بهره برداری از آب با کیفیت پایین برای مصارف مختلف شرب، صنعت و کشاورزی در مناطقی که مصارف آب شیرین کمیاب است، بهره گیری از فناوری‌های نوین در تصفیه آب‌های نامتعارف ضروری است.


در این مناطق لازم است تا نسبت به تصفیه آب‌های نامتعارف از قبیل زه آب‌‌های کشاورزی، آب‌های شور، پساب شهری و پسماندهای صنعتی برای مصارف بعدی با استفاده از فناوری‌های نوین اقدام شود.


در این راستا محققان دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان با ارائه طرحی امکان تصفیه منابع آب نامتعارف با بهره گیری از فناوری نانو و با استفاده از بقایای کشاورزی فراهم کردند.


این پژوهشگران در این تحقیق به منظور کاهش شوری یا هدایت الکتریکی آب آبیاری از خاکستر بقایای گیاهی پوسته شلتوک و پوسته بادام در دو انداره میلی ذرات و نانو ذرات با دو سطح حجم ذرات 10 و 20 درصد در فیلتر شنی سیستم آبیاری قطره‌ای استفاده کردند.


با استفاده از این روش این محققان موفق به کاهش شوری آب به میزان 94 درصد و کاهش بیشتر کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در آب شدند.


استفاده از جاذب‌های ارزان قیمت حاصل از مواد زاید فعالیت‌های صنعتی و به ویژه کشاورزی در ارتقای فیلتر شنی سیستم آبیاری قطره‌ای از نتایج این پژوهش است.