نانو تكنولوژي

melika

عضو جدید
كاربردهاي جديد تكنولوژي نانو بيو سنسور فيزوالكتريك :

سنسورها / چيپ هاي DNA: آزمايش هاي ژنتيكي ، بيماري ها ، تست دارو ، فرانگري محيطي ، مبارزه زيستي ، تروريسم زيستي و ... .

سنسورهاي Immuno: HIV ، آماس كبدي ، ديگر بيماري هاي ويروسي ، تست دارو ، فرانگري محيطي ، مبارزه زيستي ، تروريسم زيستي و ... .

سنسورهاي سلولي:سنسورهاي تابعي ، تست دارو ،فرانگري محيطي ، مبارزه زيستي و ... .

سنسورهاي point-of-care :خون،ادرار،الكتروليت ها،گازها،داروها ، هورمون ها ، پروتئين ها و ... .

سنسورهاي باكترايي(E-coil & streptococcus & cte.) : صنعت غذايي،پزشكي،محيطي و ... .

سنسورهاي آنزيمي : براي افراد مبتلا به ديابت ، تست داروها و ... .

بازار فروش در: تشخيص باليني ، مونيتورينگ محيطي ، زيست شناسي ، داروسازي ، صنعت غذايي ، آناليز ، صنعت آرايشي و ....
سنسورهاي Immuno: تقريبا ساليانه يك بيليون .
DNA probes : تقريبا ساليانه يك و نيم بيليون .

خصوصيات مهم :
مكانيزم هاي دريافت فيزوالكتريك در چند حوزه : جرم ، ويسكوزيته ، الاستيسيته ، هدايت الكتريكي ، پايداري دي الكتريك .
زمان واقعي مونيتورينگ فيزوالكتريك ، سطوح پديده هاي بيولوژيكي : رنج عمق مونيتورينگ از يك تا صد نانومتر در زمان يك هزارم ثانيه

تكنولوژي فيزوالكتريك مبدل زيستي: سازگاريICها با يكديگر، MEMS/NENS؛ دريافت وعمل كردن؛مبدل هاي امواج ناشي از دريافت هاي چندگانه؛پيزو-بيو چيپ ها و آرايه ها و...

سطوح بيو - پيزو : طراحي و امتزاج سطح در سطح اتمي براي توليد سطح دريافت با خواص و كاركرد مطلوب .

تكنولوژي پردازش و نمايش يكپارچگي سيگنال الكتريكي : سريع ، كوتاه ، ساده (ارزان) ، قابل اطمينان .

بيو سنسورهاي هوشمند : درجه بندي ، تشخيص و تعمير خودكار و ... .
 

melika

عضو جدید
كاوش هاي نانو بر پايه پلاسمونيك

كاوش هاي نانو بر پايه پلاسمونيك

كاوش هاي نانو بر پايه پلاسمونيك :
اولين منطقه تحقيقاتي گسترش كاوش هاي نانو پلاسمونيك ، بالا بردن خاصيت الكترومغناطيسي فلزات با ساختار نانو مي باشد . واژه پلاسمونيك از plasmons مشتق مي شود كه كوانتوم هاي متحد شده اي با امواج طولي هستند كه در ماده از طريق حركت جمعي تعداد زيادي از الكترون ها پخش مي شوند . در ضمن تابش نور به اين سطوح باعث انتقال الكترون ها در فلز و وادار كردن امواج سطح plasmons به انتشار مي شود كه منجر به افزايش عظيم خاصيت الكتريكي براي آشكار سازي بالاي اثر طيفي مي شود :
& Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) Surface Enhance Fluorescence ( SEF )
طيف بيني Raman تا زماني كه به عنوان يك روش قابل اجرا مشابه يك ابزار تجزيه در آيد گسترش يافت كه اين به علت طبيعت غير مخرب و با ساختاري بسيار كم پهنا و باندهاي قوي (0.1nm) آن است . علاوه بر اين ، اندازه گيري طيفي سريع است و به ميزان اندكي نمونه احتياج دارد كه به آن پتانسيل آناليز لحظه اي و قابليت كاربرد بالا را مي دهد . هر چند ، روش اسپكتروسكوپي Raman داراي حساسيت پايين مي باشد و اغلب احتياج به قدرت بالا و اشعه ليزر پر خرج براي تحريك دارد . ميانه تا انتهاي سال 1970 كشف شد كه وقتي مولكول ها روي سطح جامدي جذب مي شوند يك افزايش سيگنال Raman مربوط به ماده جذب شده به وسيله افزايش شدت تا 1015 -106 بدست مي آيد . اين تاثير از آن زمان به عنوان اسپكتروسكوپي Raman ، (SERS) شناخته شد .
گمان مي رود افزايش SERS نتيجه يك تركيب از ميداني متمركز و قوي برانگيخته از سطح رزونانسي plasmon در فلزي با ساختار نانو و داراي تاثير شيميايي باشد . طبيعت دقيق SERS در پديده هاي طبيعي هنوز تحت تحقيقات وسيع است.شدت معمول فرايند پراكنده و ضعيف Raman با فاكتوري به بزرگي 106_1011 براي تركيب هاي جذب سطحي يك سوبستراي SERS در حال افزايش است كه ما را قادر به Trace سطح مورد بررسي مي كند . ذرات با ساختار نانو بر پايه تكنولوژي SERS قادر به اندازه گيري ميزان حساسيت تركيب هاي مختلف محيطي و پزشكي
مي باشد . با گسترش زيست شناسي
SERS به درمان سرطان ژنتيكي و HIV DNA رسيده ايم. در طول دهه گذشته به توسعه تكنيك هاي تصويري براي آناليزهاي زيستي پرداخته شد و علت آن وابستگي هاي شديد تشخيص هاي بيو پزشكي ، آشكارسازي عوامل بيماري زا ، شناسايي زيستي ، نگاشت زيستي و تركيب دهي DNA در كشف هاي مربوط به DNA به صورت غير راديواكتيوي مي باشد . محققان نه تنها روي روي گسترش موثر سوبستراي جامد SERS اكتيو براي trace آناليز هاي آلي در كاربرد هاي زيستي و محيطي بلكه روي گسترش سوبستراي SERS اكتيو براي تشخيص هاي بيو پزشكي نيز تمركز مي كنند . تفحص زيستي SERS را براي كشف زيستي BlC2 انساني گسترش مي دهند كه يك نماينده مهم از خانواده سرطان هاي ژنتيكي مي باشد .
به علت طبيعت غير راديواكتيوي آنها،علاقه شديدي به گسترش تكنيك هاي تصويري براي تشخيص هاي بيو پزشكي ، آشكارسازي عوامل بيماري زا ، شناسايي زيستي ، نگاشت زيستي و تركيب دهي DNA دارند . پيوند زدن از يك اسيد نوكلئيك به كامل كننده هدف آن يكي از روشهاي بسيار معلوم و خوب و شناخته شده ي تشخيص مولكولي رويدادهاست . بنابراين گسترش پيوند زني يك درجه بسيار بالا از موفقيت براي تشخيص كامل كننده تركيب دهي DNA مي باشد.
 

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
نه مثل اینکه حسابی دست بکار شدی! من که لذت بردم. جالب بود.
 

melika

عضو جدید
خوشحالم مي كنيد و اميدوار به ادامه فعاليت . ممنونم.
 

melika

عضو جدید
نانو سنسورهاي تصويري

نانو سنسورهاي تصويري

بيولوژي يك دوره نو با پيشرفت جديد نانو تكنولوژي مي باشد كه اخيرا منجر به گسترش ابزارهاي بيو سنسور كه داراي مقياس در ابعاد نانو شده است كه قادر است فضاي داخلي زنده ي يك تك سلولي را كشف كند . نانو سنسورها يك ابزار قوي و جديد براي به تصوير كشيدن فرايندهاي Vivo در درون سلول هاي زنده مي باشد كه منجر به يافتن اطلاعات جديد در فضاي كاري درون يك سلول دست نخورده مي شود . به اين طريق يك سيستم بيولوژي مي تواند اطلاعات ما را از توابع سلولي به وسيله تغيير اساسي سلول هاي بيولوژي گسترش دهد . سنسورهاي فيبر نوري ابزارهاي مفيد را براي كنترل ، در محل مونيتوري شدن گسترش مي دهد . اين سنسورها مي توانند طوري ساخته شوند كه اندازه هاي بسيار كوچكي داشته باشند . آنها را براي دريافت پارامترهاي فيزيولوژيكي و بيولوژيكي درون سلولي و ميان سلولي در يك محيط كوچك درست مي كنند .
يك پهناي متفاوت از سنسورهاي شيميايي فيبر نوري و بيو سنسورها در آزمايشگاه ها براي به تصوير كشيدن بيو شيميايي و محيطي در حال گسترش هستند . نانو سنسورها را در اندازه هاي درون سلولي براي تك سلولي هايي كه پايه پادتني در كاوش هاي نانو دارد در همان محل گسترش مي دهيم . در اين كار ما گسترش نانو بيو سنسورها را براي به تصوير كشيدن محل يك تك سلولي مورد استفاده در بيوسنسورهايي كه پايه پاتني دارند ، شرح مي دهيم كه در كاوش هاي نانو معلوم شده قطر 40 nm دارند .اندازه كوچك مواد نانو به آن اجازه مي دهد كه در داخل محل هاي خاص مشابه 9 سلول توليد شوند . اين مطالعه استفاده از پايه هاي آنتي بادي را در نانو ردياب براي اندازه گيري شيميايي درون يك تك سلولي شرح مي دهد . نانو ابزارها همچنين مي تواند براي براي گسترش سيستم هاي دريافت پيشرفته بر اساس مطالعه در محل دريافت سيگنال درون سلولي و نيز براي بررسي زيستي ، درون تك سلولي هاي زنده مورد استفاده قرار مي گيرد . مرگ سلول برنامه ريزي شده كه apoptosis ناميده مي شود ، به دليل اينكه در طول گسترش و تعادل حياتي خود بسيار مفيدند ، يك فرايند مهم براي ارگانيسم سلول ها ي چندگانه مي باشد . نانو سنسور ها براي كشف caspase-9 بر اساس apoptosis عمل مي كنند .
آپوپتوسيس يا مرگ سلولي برنامه ريزي شده،‌ پديده اي است كه بعد از استفاده از داروهاي ضد سرطان مناسب منتظر رخداد آن هستيم. امروزه به لطف مطالعات محققان كره اي، نوع جديدي از «نانوذرات» سازگار با بدن و فلوروسنت ساخته شده كه امكان تشخيص سريع علايم آپوپتوسيس در اثر روشهاي درماني سرطان مورد استفاده را براي ما فراهم مي كند. در دست بودن يك روش سريع براي تشخيص آپوپتوسيس براي پزشكان ابزار بسيار قدرتمندي خواهد بود تا توسط آن از كارايي روش درماني بكار گرفته شده براي از بردن تومورهاي سرطاني مطمئن شوند. اين ابزار همچنين براي محققاني كه روي توليد داروهاي ضد سرطان كار مي كنند مي تواند بسيار مفيد بوده و نياز آنها را براي صبر كردن تا ظهور علايم مشخصة‌ آپوپتوسيس برطرف كرده و امكان پيشرفت سريع تر و آسان تر را براي آنها فراهم مي آورد.
اين «نانوذرات» از متصل كردن رنگهاي فلوروسنت به نام CY5.5-DEVD به پلي اتيلن ايمين شاخه دار (يك نوع پليمر سازگار با بدن) و اسيد دي اكسي كوليك كه كلا به نام PEI-DOCA‌ شناخته مي شود، ساخته شده اند. ويژگي اين نوع رنگ فلوروسنت آن است كه تنها زماني از خود نور ساطع مي كند كه توسط يكي از دو نوع آنزيمي كه در مراحل اولية‌ آپوپتوسيس توسط سلول ساخته مي شوند، فعال گردند.
آزمايشات نشان داده اند كه اين نانوذرات 80 تا 100 نانومتري خيلي سريع توسط سلول ها جذب مي شوند و اگر سلولي در حال تجربه كردن آپوپتوسيس باشد، «نانوذرات» مورد بحث، چه به طور كامل جذب آن سلول شده باشند و چه در حال جذب شدن به آن باشند، نور درخشاني از خود انتشار مي دهند كه سلول مورد بحث را از سلول هاي سالم متمايز مي كند.
اطلاعات ديناميك فرآيندهاي سيگنالي درون سلول زنده ، براي درك خصلت هاي بيولوژيكي بنيادي فرايندهاي سلولي مهم است . بسياري از تكنيك هاي ميكروسكوپي سنتي شامل رشد نهفته سلول توسط لامپ هاي فلورسنت رنگي و تست فعل و انفعالات اين رنگدانه ها با تركيبات موجود
مي باشد . اگر چه ، هنگامي كه يك رنگدانه يا نانو ذره درون سلول رشد نهفته دارد به مكان هاي درون سلولي معين منتقل مي شود ولي ممكن است در جايي كه به احتمال زياد در آنجا واقع شده است و يا در سطوحي كه بررسي كننده تلاش مي كند آنرا در آنجا ببيند قرار نگيرد . سيگنال هاي فلوئورسانس كه فرض شده است فعل و انفعالات رنگدانه ها با ماهيت شيميايي را بازتابش كند معمولا به طور مستقيم مربوط به رنگ متضاد آناليت غليظ مي باشد . تنها با نانو سنسورهاي نوري

مي توان نور منتشر شده را به مكان هاي خاص درون سلول ها منتقل كرد . يك ويژگي مهم نانو سنسورها حداقل حالت تهاجمي فرايند مونيتوري آن است . مطالعه يك سلول زنده سابقا انجام گرفت كه به موجب تحقيق انجام گرفته تعيين مي شود كه چه ميزان نفوذ از سلول به وسيله نانوسنسور در درون سلول و يا پوسته آسيب ديده حاصل مي شود . به اين نتيجه رسيدند كه اگر فرايند تقسيم غير مستقيم ياخته اي به صورت نرمال ادامه پيدا كند ، نانو سنسور تعبيه شده و خارج شده اثري روي سيكل زندگي سلول نمي گذارد .
نانو سنسورها يك تكنولوژي مهم هستند كه مي توانند براي اندازه گيري اهداف زيستي در زندگي سلول به كار روند در حالي كه تاثير مهمي بر زيست پذيري سلول ندارد . با شناخت دقيق مولكولي پاتن كشف شده ، نانو سنسورها مي توانند به عنوان ابزار مفيد و مستعد براي كشف فرايندهاي بيو مولكولي در زير سطح سلول هاي زنده ، به كار گرفته شوند . آنها داراي پتانسيل بالا براي تهيه ابزار مورد نياز براي بررسي ماشين هاي مولكولي چند پروتئينه از سيستم هاي زنده كمپلكس و شبكه هاي كمپلكس مي باشد كه مونتاژ و بهره برداري اين ماشين ها را درون سلول زنده كنترل مي كند .
بعدها پيشرفت منجر به گسترش نانو سنسورهاي مجهز به دستگاه هاي نانو ابزاري شد كه قادر به ردگيري ، اسمبل كردن و ديس اسمبل كردن ماشين هاي مولكولي چند پروتئينه و اجزاء انفرادي آنها هستند . اين نانو سنسورها خواهند توانست چندين تست اصلي را انجام دهند كه مي تواند ساختار بيولوژيكي تركيبات در تك سلولي ها را اندازه بگيرد . تا كنون ، دانشمندان كارشان را روي ژن ها و پروتئين هاي تك سلولي محدود كرده اند . اين كار را به وسيله شكستن سلول مجزا و مطالعه اجزاي آن به صورت انفرادي در محيط مصنوعي انجام مي دهند . با ظهور نانو سنسورها اميدواريم كه پژوهش روي شبكه هاي دست نخورده زيستي و پروتئين ها در يك سلول زنده دست نخورده در محيط طبيعي امكان پذير باشد .
 

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
این رو بهتون قول می دهم که این هم باعث بهم خوردن اکوسیستم ها می شود. :)
 

melika

عضو جدید
سطح پلاسمون بيو سنسور تشديد صدا

سطح پلاسمون بيو سنسور تشديد صدا

سطح پلاسمون بيو سنسور تشديد صدا :
يكي از پيشرفته ترين و معروف ترين بيو سنسور EW ،سنسور SPR (Surface Plasmon Resonance ) مي باشد . زيرا حساسيت و سادگي آنها نتيجه نوسان دسته جمعي الكترون هاي آزاد پلاسما در سطح مشترك غشاء يك فلز دي الكتريك مي باشد .
در يك سنسور SPR يك غشاء فلز بسيار نازك ( معمولا Au ) در سطح فلز دي الكتريك تبخير مي شود . مكانيزم دريافت بر اساس اختلاف ضريب شكست محيط مجاور فلز سنسور در طول فعل و انفعال يك آناليت با گيرنده متناظر خودش و بي حركت شدن سابق سطح سنسور در اطراف ميدان ناپايدار مي باشد .
شناسايي مولكول مكمل به وسيله گيرنده باعث تغيير در ضريب شكست و مونيتورينگ سنسور SPR مربوط به آن تغيير مي شود . بعد از عكس العمل متقابل مولكولي ، سطح مي تواند يك واكنشگر مناسب را احيا كند تا حد و مرز استفاده از آناليت را بردارد ، بدون اينكه ماهيت گيرنده بي حركت تغيير كند .
براي اثبات سودمندي آن به كشف اخير عوامل بيماري زا و توليد چندين آفت كش ، مثلا تركيب كلر دار DDT و سم عصب گراي نوع كربامات ( carbaryl ) ، نوع ارگانو فسفر (chlorpyrifos) مي توان اشاره كرد .
با دانستن امكان توليد دوباره و قابليت استفاده دوباره سطح بدون ساخت مصنوعي مولكولهاي بي حركت ، شكل گيري يك آلكان دي آل تك لايه براي ايجاد پيوند كووالانسي ليگاند مطابق سطح functionalized carbodiimide در يك مسير با كنترل بالا انجام شد.
در مورد DDT براي سنجش ميزان حساسيت رنج 0.0043545 µg/lit از آفت كش غليظ را به وسيله تعيين محدوده كشف ( 0.3 µg/lit ) و مقدار I50 (4.2 µg/lit ) ارزيابي مي كنند . در مورد carbaryl رنج ديناميك سنسور 0.12-2 µg/lit مي باشد .با مقدار استاندارد I50 در محلول بافر µg/lit0.38 و حدود كشف 0.06 µg/lit . همچنين سنجش ايمن براي تعيينchorpyrifosبه موجب حساسيت كاري بالا(µg/litI50=0.11) داراي رنج 0.02-1.3 µg/lit مي باشد .
عملكرد inhibition immunoassay ، بيو سنسور SPR را قادر مي سازد تا واكنش هاي ايمن بين سطح بي حركت سنسور و پادتن monoclonal از رشد نهفته يك محلول از مخلوط آناليت و آنتي بادي را نشان دهد . به علاوه قابليت استفاده مجدد از سنسور نيز بعد از 250 بار آزمايش ثابت شده است كه بدون تغيير و دگرگوني عمده ، در متوسط سيگنال هاي max مي باشد. قابليت استفاده مجدد سنسور تركيب شده با زمان پاسخ گويي ( واكنش ) كوتاه ( تقريبا 15 دقيقه ) و ايجاد دريافت ايمن SPR يك متد با ارزش براي real-time و تحليل lable-free يك نمونه محيطي مي باشد . اين تكنيك دريافت ايمن به همراه سطح پلاسمون سنسور تشديد صداي قابل حمل رشد يافته ، مي تواند به عنوان متد سريع و پر تاثير حوزه تحليلي براي مونيتورينگ هر تركيب بيولوژيكي و شيميايي به كار گرفته شود ، اگر گيرنده متناظر با آن موجود باشد .
 
آخرین ویرایش توسط مدیر:

melika

عضو جدید
چيزي رو بنويس كه بتوني پاشو امضا كني
و پاي چيزي رو امضا كن كه ...
بشر قدرتمند تر از اين حرفاست.
نا اميدم نكن . اينا ترجمه هاي خودم و كارايه كه قراره انجام بشه.اميدوارم كن .
 

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
احسن. جمله ی زیبایی بود. جمله ی بالای خودم رو تصحیح می کنم:
"اگر طرف ایرانی باشد.... این توانایی رو دارد":)
 

melika

عضو جدید
بيو سنسورهاي نانو مكانيكي :
بيوسنسورهاي نانو مكانيكي يك نمونه عالي از كاربرد ميكرو و نانو تكنولوژي در گسترش يك نوع جديدي از بيو سنسورها مي باشد. ميكرو پايه ها ، آنهايي كه در ميكروسكوپ هاي انرژي اتمي مورد استفاده قرار مي گيرد ، اخيرا به عنوان نوع جديدي از ميكرو سنسورها به كار گرفته مي شود. آنچه كه بيوسنسورهاي نانومكانيكي ناميده مي شود اثبات مي كندكه آنها قادرند تك ماده اي هاي نامتناسب در هيبريدشدن oligonucleotide را بدون برچسب زني به خوبي شناسايي پروتئين ، با حساسيت بالا آشكارسازي كنند (كشف كنند) . از ميان برتري هاي بيو سنسورهاي نانو مكانيكي، پتانسيل شكل گيري محلي ،‌ تحليل (تجزيه ) بالا و شناخت مولكولي بودن برچسب در يك ابزار قابل حمل اندازه گيري مي شود . همچنين ، سطح سنسور كاهيده منجر به كاهش موثر واكنشگر مي شود . قانون علمي كار براي بيو سنسورهاي نانو مكانيكي تكيه كردن به القاء تنش به سطح
مي باشد كه هنگامي كه يك مولكول به يك سطح مي چسبد رخ مي دهد . وقتي كه يك گيرنده تك لايه مولكولي در يك طرف پايه (سگ دست ) بي حركت باشد ، انحراف نتايج يك پايه از تنش سطحي ديفرانسيلي بين دو طرف متقابل پايه ناشي مي شود . ارائه شناخت مولكولي و همچنين يك تغيير تنش سطحي در جهت حساس پايه به سمت ديگر آن موجب ايجاد يك پايه خميده به مقدار چند نانو متر مي شود .

تنش سطحي عموما ناشي از نيروي الكترواستاتيكي ، واندروالس ، آرايش فضايي و اثر متقابل اتمها در فضا بين مولكول هاي جذب سطحي شده مي باشد . اين روش كه DC ناميده مي شود ميزان جذب سطحي انواع مولكولي متفاوت زير لايه ها ، تغييرات PH ، غلظت نمك و اثر متقابل بين مولكولي را اندازه مي گيرد . اندازه گيري خميدگي پايه (خمش) به وسيله استفاده از شعاع نوري معروف متد خمش صورت مي گيرد كه در اكثر ميكروسكوپ هاي انرژي اتمي به كار گرفته مي شود.
يك شعاع ليزر روي يك هدف آزاد پايه و انحراف شعاع بازتابش شده متمركز شده است كه متناسب با همان پايه مي باشد و به وسيله يك گيرنده نوري چهار بخشي اندازه گيري مي شود . براي مثال ، براي كشف هيبريد شدن DNA ، اسيد نوكلئيك باعث افزايش خمش پايه به اندازه چند نانومتر مي شود . پاسخ نانو مكانيكي به علت تغيير تنش سطحي ، سطح فعال به نسبت ديگر سطوح در DNA هايي كه بي حركت نيستند مي باشد .
شكست با دقت زير نانو متر به وسيله سيستم نوري اندازه گيري مي شود . معمولا پايه ها با اندازه ميكرو متر براي ميكروسكوپي نيروي اتمي طراحي مي شوند و براي تكنولوژي سيليكون ساخته مي شوند ولي براي كاربرد به عنوان پايه بيو سنسورهاي فوق حساس بايد دوباره با دقت بالا و بر اساس اندازه و خواص مكانيكي ماده طراحي شود . براي طراحي و ساخت بايد بازده 100% تكنولوژي برپايهساخت Si استاندارد را به كار بگيريم.
 

melika

عضو جدید
اختراع حسگرهاي آنزيمي با استفاده از نانومهره‌هاي سيليكا :
پروتئازها خانواده مهمي از آنزيم‌ها هستند كه در بسياري از فرآيندهاي كليدي بيوشيميايي نقش دارند. به دليل اهميت اين آنزيم‌ها در مراحل مختلف بيماري، محققان گستره وسيعي از حسگرهاي پروتئازي ابداع كرده‌اند. اما فقط تعداد كمي از آنها حساسيت لازم را براي نشان دادن پاسخ آني در بدن موجود زنده يا در آزمايشات تشخيص طبي دارا هستند. محققان در اين تحقيقات جديد با استفاده از نانومهره‌هاي سيليكا بر اين محدوديت فائق آمدند . دكتر Shiela Grant از دانشگاه ميسوري كلمبيا و همكارانش از مزاياي يك اثر فيزيكي به نام انتقال انرژي تشديد فلوئورسانس (FRET) براي ساخت اين حسگرهاي جديد استفاده كردند. FRET فرآيندي است كه در آن مولكول، انرژي نوراني را جذب و آن را به مولكول مجاور خود منتقل مي‌کند، سپس انرژي را به صورت نور فلوئورسانس رها مي‌كند. اگر دو مولكول مذكور از نظر فيزيكي از هم جدا باشند FRET اتفاق نمي‌افتد و سيگنال‌هاي فلوئورسانس آشكار نمي‌شوند.
در اين كار محققان، با استفاده از يك مولكول اتصال دهنده پپتيدي جفت مولكول سيستم FRET را به سطح يك نانومهره سيليكا متصل كردند. اين اتصال دهنده‌هاي پپتيدي را مي‌توان به كمك پروتئيني به نام تريپسين از هم جدا كرد.
به منظور كنترل، محققان اجزاي FRET را با استفاده از يك پپتيد كه به وسيله تريپسين شكسته نمي‌شود به نانومهره‌هاي سيليكا متصل كردند. سطح زياد نانومهره‌هاي سيليكا به محققان اجازه داد تا صدها جفت FRET را به هر يك از حسگرهاي نانومهره‌اي وصل كنند. در نتيجه اين عمل نانومهره‌هاي مذكور در عدم حضور تريپسين نوراني شدند.
ولي زماني كه تريپسين به محلول نانومهره‌ها افزوده شد، در مدت زمان 2 دقيقه، افت شديدي در فلوئورسانس مشاهده شد، ولي مطابق انتظار، ميزان فلوئورسانس با كنترل نانومهره‌ها پايدار باقي ماند. نانومهره‌هاي حسگر قادرند غلظت تريپسين را تا حد 12 ميلي‌گرم آنزيم در هر ميلي‌ليتر از محلول تشخيص دهند كه اين حد تشخيص براي آزمايشات و اندازه‌گيري‌هاي طبي مناسب است. با وجود اين، پژوهشگران در حال توسعه اتصال دهنده جديدي هستند كه بتواند حساسيت اين آزمايش‌ها را به مقدار بيشتر افزايش دهد.
 

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
اگر این ها رو خودتون ترجمه کرده اید بهتر است که نام و یا یک اسم مستعار برای خودتان می توانید در نظر بگیرد. و یا اینکه بنویسد تهیه شده در باشگاه مهندسان ایران تا اگر کسی قصد استفاده از آن ها را داشته باشد بتواند منبع را در سایت خود یا مقاله خود ذکر کند.. با تشکر.
 

melika

عضو جدید
نه بهتاش جان اين از كمك هاي استاده ترجمه من نيست ولي چشم حتما اين كارو مي كنم.
 

melika

عضو جدید
تكنولوژي نانو بيو سنسور نوري براي آزمايش هاي پزشكي با حساسيت بالا :
شركت Illuminex در هم اكنون در حال گسترش يك تكنولوژي نانو مي باشد كه قادر به ساخت سنسورهاي نوري براي آزمايش هاي پزشكي سريع ، حساس و دقيق مي باشد . نانوسنسورIlluminex براي عيب شناسي پزشكي كاربرد دارد كه در سال 2005 ميلادي داراي ارزش 28.5بيليون دلار بوده است . Illuminex با تكنيك هاي قابل اطميناني بنابر آرايش يكنواخت نانو سيم ها مستقيما روي سطوح نوري گسترش يافت . اين نانو سيم ها از فلزاتي مانند طلا ، نقره يا مس و اجسام نيمه هادي مانند سيليكون ساخته مي شوند . اصطلاح نانو سيم ها به سيم هايي اطلاق مي شود كه قطري كمتر از 100 نانو متر دارند. (تقريبا 0.001 قطر موي انسان) و داراي طول صدها تا چندين هزار نانو متر .
sensor head يك آرايش نانو سيم هاي فلزي است كه توليد يك فيبر نوري مي كند . نانو سيم ها "functionalized" هستند تا يك هدف مولكولي ويژه (در اين مورد CA 125) را محصور كنند . sensor head درون نمونه مايع غوطه ور شده تا بتوانند هدف مولكولي را جدا كنند. اين مايع مي تواند خون ، ادرار ، آب دهان و . . . باشد .
دريافت به وسيله اولين سيگنال ليزر فرستاده شده به sensor head انجام مي گيرد . اين ليزر نوري نمونه را وادار به انتشار يك پاسخ نوري (Raman spectrum ) مي كند . آناليز نور ايجاد شده ابزار فهميدن اينكه اگر هدف مولكولي وجود دارد كجاست و چه مقدار از آن وجود دارد ، است .
sensor head با كنترل نور و الكترونيك براي ساختن ابزار قابل حملي كه قادر به انجام آزمايشهاي پزشكي سريع و با حساسيت بالا باشند ، مي باشد .
نانو سيم ها به علت اندازه بسيار كوچكشان خصوصيات نوري و الكتركي بي نظيري دارند . نانو سيم ها نور را به صورت بسيار مؤثر جذب جذب مي كنند و اين جذب باعث رزونانس (تشديد)
مي شود . تاثير اين رزونانس تاثير متقابل الكترونيكي با مواد نزديك (مجاور) نانو سيم هاست . اثر متقابل تحريك نوري مي تواند به شخص اجازه بدهد تا مقدار ماده اي را كه در مقياس مولكولي مي باشد را اندازه بگيرد . اين خاصيت رزونانس (تشديد) نانو سيم ها به وسيله
Illuminex مورد استفاده قرار مي گيرد تا يك سنسور براي آزمايش هاي سريع پزشكي ايجاد شود .
نانو بيو سنسور Illuminex بر پايه تكنيك آشكار سازي نوري مؤثر به نام Raman spectroscopy مي باشد . به طور جاري برنامه نانو بيو سنسور Illuminex روي كشف سرطان تخمدان (CA 125) متمركز شده و سرطان تخمدان اولين هدف گسترش اين تكنولوژي مي باشد .
به هر حال،سطح سنسور نانو سيم چند بعدي است و مي تواند براي كشف انواع ديگر سرطانها، عوامل بيماري زا ، جنگ افزارهاي شيميايي يا بيولوژيكي يا مواد مركب پر خطر محيطي تغيير پيدا كند .

فاز I كار به وسيله DOE & NSE تحت برنامهSBIR سرمايه گذاري شده است . فاز I تعيين مي كند :
1-مهندسي پايه هاي سنسور نانوسيم
2-تعديل بيو شيميايي نانوسيم ها براي محصور كردن CA 125
3-اندازه گيري مستقيم تاثير تشديد نور
Enhanced Raman Spectra فعالانه در جستجوي شريك تجاري براي فاز II برنامه مي باشد .
كه شامل توسعه دادن رنج دريافت مولكولي هدف هاي پزشكي و يكپارچگي مي باشد.

(مليكا رستمي)
 

melika

عضو جدید
حسگرهاي پليمري نانوكريستالي :
محققين دانشگاه کاليفرنيا در سان ديگو از سيليکون متخلخل به عنوان پايه‌اي براي ساخت ساختارهاي پليمري نانوکريستالي استفاده کرده‌اند. ساختار حاصل مي‌تواند کاربردهايي همانند حسگرهاي قابل کاربرد درون بدن داشته باشد.
ميهيل سايلر از اين دانشگاه اظهار داشت: "اين يک روش جديد ساخت مواد نانوساختار بوسيله ترکيب خواص نوري منحصر بفرد سيليکون متخلخل با استحکام و پايداري پلاستيکها مي‌باشد. سيليکون عليرغم مزاياي فراواني که دارد اما سازگاري زيستي و انعطاف‌پذيري ندارد و دچار خوردگي مي‌شود. چنانچه سيليکون در مصارف پزشکي مورد استفا‌ده قرار گيرد بايد از سه جنبة فوق بي‌نقص باشد. همچنين مقاومت در برابر خوردگي در مواردي که از آن بعنوان حسگر زيست‌ محيطي استفاده مي‌شود، اهميت زيادي دارد. "
محققين براي ساخت اين وسيله، يک ويفر سيليکوني را مورد حکاکي الکتروشيميايي قرار دادند و تراشة سيليکوني متخلخلي ايجاد کردند که داراي آرايه‌اي از حفره‌هاي نانومتري بوده و خواص نوري يک کريستال فوتونيک را دارا بود. آنها سپس با استفاده از اکسيداسيون حرارتي، سيليکون متخلخل را به اکسيد سيليکون متخلخل (Si2O ) تبديل کردند و پس از آن، پليمر مايع (مذاب يا محلول) را در حفره‌ها ريختند و Si2O متخلخل باقيمانده را حل نموده و از بين بردند. اين کار منجر به دسترسي به يک ساختار پليمري متخلخل و در عين حال انعطاف‌پذير مشابه با ساختار سيليکوني اوليه شد.
سايلر بيان داشت: " اين فرآيند اساساً مشابه فرآيندي است که براي ساخت اسباب‌بازي پلاستيکي از پلاستيک مذاب استفاده مي‌شود. اما آنچه در فرآيند ما بر جاي مي‌ماند، نانوساختاري انعطاف‌پذير با سازگاري زيستي و خواص يک کريستال فوتونيک مي‌باشد. "
اين محققين با بهبود خواص سيليکون متخلخل اوليه، قادر به ايجاد ساختارهاي پليمري هستند که طول موجهاي خاصي را که در بدن بطور عميق نفوذ مي‌کنند، منعکس نمايند. ردگيري انعکاسي اين طول موجها ازطريق حسگر مي‌تواند اطلاعات پزشکي بسيار خاصي را بدست دهد. به عنوان مثال، مي‌توان تغيير در طيف منعکس شده را جهت تعيين ميزان رسانش دارويي که در يک پليمر قابل تخريب در بدن جاگذاري شده است مورد مطالعه قرار داد.
اين محققين جهت مطالعة کاربرد اين حسگر در دارورساني ، حسگري را از اسيد پلي‌لاکتيک
( پليمري که در باندهاي قابل انحلال و بسياري از ادوات قابل کشت در بدن بکار مي‌رود ) ساختند. آنها اين پليمر را با کافئين بارور ساخته و آنرا در محلولي مشابه خون قرار دادند. آنها مشاهده کردند که طيف جذب پلمير با افزايش غلظت کافئين در محلول، رو به کاهش مي‌گذارد.
 

melika

عضو جدید
امکان دسترسي به ميکروسکوپ هليومي با حسگر :
دانشمندان دانشگاه كمبريج انگلستان تكنيكي باكارائي بالا را براي شناسائي اتمهاي خنثي مثل هليوم ارائه كردند . محققين ازنانولوله هاي كربني چند ديواره تحت ولتاژ مثبت براي يونيزه كردن ميدان عبور اتمهايگاز استفاده كردند.
يكي از اين محققين بنام دونالد مكلارن گفت: "تحقيقات ما برروي آشكارسازي هليوم كه براي مطالعات ساختار سطوح استفاده مي شود متمركز است، امااين آشكارساز جديد براي تمام ذرات گازي مناسب خواهد بود. كارايي آشكارسازهاي متداولهليوم، محدود به چندهزارم درصد است و اين امر، انجام آزمايشات را به شرايطي باسيگنال نسبتاً قوي محدود مي كند. آشكارساز جديد، پس از تكميل مي تواند كارايي حسگرهارا چندين مرتبه افزايش داده، انجام آزمايشات اپتيكي اتمي را كه پيش از اين به خاطرضعيف بودن كيفيت سيگنال ممكن نبود، امكانپذير سازد."
مكلارن و همكارانش ، برايانجام اين تكنيك آرايه متراكم و به هم فشردهاي از نانولوله هاي كربني چندديواره را برروي يك سيم از جنس فولاد ضد زنگ رشد دادند. نانولوله ها با طول بيش از 2 µm و قطرحدوداً 50 nm بر سطح سيم عمود بودند. اين گروه، آشكارساز را در يك محفظة خلاء بسيارقوي قرار داده و سپس هليوم را با فشار 10*4mbar به محفظه وارد ساختند. استفاده ازيك ولتاژ مثبت بر روي نانولوله ها باعث يونيزاسيون ميدان اتمهاي هليوم عبوري گرديد. يونهاي هليوم به سمت يك الكترود شمارنده كه حدوداً 20 nm دورتر قرار داشت و آشكارسازجريان يونها بود،شتاب داده شدند.
بهگفته مكلارن، تلاشهاي قبلي براي استفاده از اثر يونيزاسيون ميدان براي تشخيص گازبخاطر اندازة بسيار كوچك ناحيه يونيزاسيون در اطراف هر تيرك، محدوديت داشت . ساده ترين راه براي افزايش قدرت آشكارسازي، افزايش تعداد تيركها و پيشرفت در كنترلنحوة رشد نانولوله هاي كربني است كه اكنون باعث عملي شدن آشكارساز جديد شده است. محققين معتقدند كه طراحي اين آشكارساز بسيار ساده، ارزان و قابل توليد انبوهاست.
مكلارن گفت: "بهترين جنبة هيجان انگيز اين تحقيق، آن است كه تماشاي توزيعفضايي دوبعدي اشعه هاي اتمي مانند اشعه هاي يوني، الكتروني و اپتيكي به زوديامكانپذير خواهد بود." وي افزود: "با اين تحقيق، امكان ساخت آشكارساز اتم خنثي كهحتي به هليوم نيز حساس باشد، وجود خواهد داشت؛ هليوم عنصري است كه آشكارسازي آن درغلظتهاي پائين بسيار مشكل است."
كاربردهاي اين آشكارساز در جاهايي است كهنيازمند آشكارسازي گاز در غلظتهاي پائين باشيم ؛ از كاربردهاي فضايي گرفته تاتحقيقات اشعة مولكولي. هدف اصلي تيم تحقيقاتي دانشگاه كمبريج ، استفاده از اينآشكارساز در ميكروسكوپ هليومي است ؛ ميكروسكوپ جديدي كه با استفاده از امواج خنثي وبا انرژي اندك باريكة هليوم تصويربرداري مي كند . اين ميكروسكوپ بايد داراي حساسيتبي سابقه و توانايي تصويربرداري از عناصر حساس و ظريف بدون هيچگونه تغيير در نمونه ها
مي باشند
.
اكنون، دانشمندان معتقدند كه از استفاده از آرايه هاي منظم نانولوله هايمجزا جاي استفادة تصادفي از نانولوله هاي متراكم و تودهاي را گرفته است. مكلارناظهار داشت: "اين پيشرفت ها باعث افزايش كارايي آشكارسازي شده و ما در حال كار برروي استفاده از آرايه هاي نانولوله هاي در آشكارساز تجزيه كننده فضايي هستيم."
 

mahdi.adelinasab

کاربر بیش فعال
کاربر ممتاز
kheili ali bood melika jan!
in bahsha besyar ali hastan
albate kheili azashoon fasele gereftam vali besyar khatere angiz hastan
omidvaram edame dar bashe
ya ALI:w27:
 

melika

عضو جدید
نانو ساختارهاي داراي خواص ضد ميكروبي عالي

نانو ساختارهاي داراي خواص ضد ميكروبي عالي

نانو ساختارهاي داراي خواص ضد ميكروبي عالي:

ميكروارگانيسم ها كه غالبا ميكروب ناميده مي شوند شامل قارج ها، باكتري ها،ويروس ها ،جلبك ها،آغازيان،هاگ ها و غيره هستند و تقريبا در همه جا يافت مي شوند.ميكرب ها يا محصولات حاصل از متابوليسم آنها مي توانند منجر به فساد موادغذايي ، تخريب مواد و پوسيدگي كالا ،همچنين سبب انواع گوناگوني از بيماري ها شوند.
يكي از مزاياي اصلي نانو ذرات آلي يا معدني سطح مخصوص بسيار بالاي آنهاست . اين ذرات ، نانو ساختارهاي شيميايي ، فيزيكي و ميكروبيولوژي اي هستند كه تنها وسيله شناسايي آنها اندازه ذراتشان است.معمولا محل اجتماع نانو ذرات ، پيرامون قسمت كوچكي از مواد غير آلي سخت است .البته در علوم نانو امكان ايجاد ساختارهايي شامل مواد آلي-غير آلي و مخلوطي از آنها هم وجود دارد.

اخيرا نانو ذرات دي اكسيد تيتانيم به دليل داشتن خواص خوبي همچون پايداري ، ايمني و خواص ضد ميكربي مورد توجه قرار گرفته اند. مخصوصا نانو ذرات دي اكسيد تيتانيم حاوي ذرات نقره كه به صورت گسترده مورد استفاده قرار مي گيرند.

ساز و كار عمل دي اكسيد تيتانيم در مقابل ميكرو ارگانيسم ها:

نتايج بدست آمده از مطالعه ساز وكار كشندگي باكتري E.coli روي فيلم ظريفي از نانو ذرات TiO2 به وسيله ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) و مشاهده فرايند آسيب به ديواره سلول و غشاي سلولي به وسيله تراوش يون پتاسيم به بيرون سلول نشان مي دهد كه K+ از پرتو دهي لايه نازكي از نانو ذرات TiO2 باUV از بافت درون سلولي E.coil به سرعت خارج مي شود. بر اساس اين تحقيق مرگ سلول از طريق تخريب ديواره اوليه سلول وتجزيه ديوار غشايي سلول ايجاد مي شود، آسيب به غشاي سلولي منجر به تراوش مواد معدني ، پروتئين ها و مواد ژنتيكي به بيرون و در نتيجه سبب مرگ سلول مي شود.
با فعال شدن TiO2 به وسيله نور (با انرژي نوراني بزرگتر يا مساوي انرژي لازم براي جدا شدن الكترون از آن) اوربيتال خالي توليد مي شود كه منجر به واكنش اكسيد و احيا در سطح TiO2 مي گردد.
تحريك فوتو كاتاليستي TiO2 سبب توليد اوربيتال خالي اي مي شود كه به سطح TiO2 مهاجرت مي كنند ، اين اوربيتال ها مي توانند با H2O يا OH موجود در آب جذب شده روي سطح (كه به عنوان كاتاليزور عمل مي كند) به منظور توليد راديكال بسيار فعال هيدروكسيل و الكترون آزاد واكنش دهد و با ظرفيت آزاد اكسيژن يون هاي سوپر اكسيد را توليد كنند و در نهايت گونه هاي بسيار فعال اكسيژن توليد شده مي توانند با اكسيد كردن تركيبات آلي ميكرو ارگانيسم ها منجر به مرگ آنها شوند.
فرايند فوكاتاليستي ذرات آناتاز دي اكسيد تيتانيم شامل يكسري واكنش هاي شيميايي است كه طي آن گونه هاي بسيار فعال همچون راديكال هيدروكسيل ، پراكسيد هيدرژن و سوپر اكسيد توليد مي شود. اين گونه هاي فعال قادر به كشتن ميكروارگانيسم ها هستند.راديكال هاي هيدروكسيل نسبت به گونه هاي اكسين فعال بسيار فعال ترند و به همين دليل پايداري و طول عمر كوتاهي دارند.
زمان پايداري يون هاي سوپر اكسيد نسبتا بيشتر است ولي به دليل داشتن بار منفي ، توان نفوذ در غشاي سلول را ندارند.البته استفاده از نانو پودر دي اكسيد تيتانيم مي تواند همزمان خواص خود تميز كنندگي را هم داشته باشد.
 

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
درباره نانو پودرها در تالار مهندسی شیمی و همچنین در تالار جزوات مطالب جالبی رو قرار داده ام.
 

mahdi.adelinasab

کاربر بیش فعال
کاربر ممتاز
فشرده كردن نانوپودرها در دمای پائین

فشرده كردن نانوپودرها در دمای پائین

امروزه علاقه بسیاری به ساخت مواد سرامیکی با استفاده از نانوپودرهای با ابعاد ۱ تا ۱۰۰ نانومتر بوجود آمده است. تئوریها نشان میدهد که نرخ چگالشدن بهشدت به اندازه ذرات بستگی دارد. بنابراین، با توجه به این موضوع با کاهش اندازه ذرات از میکرومتر به سمت نانومتر، زمان زینترکردن در یک دمای مشخص کاهش خواهد یافت. در حقیقت بسیاری از آزمایشات این تئوری را حمایت میکنند. به عنوان مثال آقای رودز (Rhodes) قطعات فشردهشده از نانوپودرهای زیرکونیا را تولید کرد که چگالی آنها در حدود چگالی تئوری بود اما دمای زینترکردن، بسیار کمتر از دمای زینترکردن پودرهای درشت بود. اخیراً آقای کاندان (Skandan) و همکارانش، نانوپودرهای تیتانیا را در دمای ۸۰۰ درجه سلسیوس زینتر کردند. این دما بسیار کمتر از دمای زینترکردن پودرهای معمولی تیتانیا میباشد. نتایج فوق نشان میدهد که نانوذرات میتوانند مزیتهای قابل توجهی را در ساخت قطعات سرامیکی داشته باشند و علاوه بر این کاهش زمان و دمای زینترکردن میتواند جلوی رشد دانهها را بگیرد زیرا اندازه دانهها یکی از پارامترهای بسیار مهم در خواص قطعه میباشد. اثبات شده است که با کاهش اندازه دانه، استحکام تسلیم مواد بالا میرود. با کاهش اندازه دانهها به سمت ابعاد نانومتری، مرز دانهها در قطعات افزایش خواهد یافت. بنابراین تعداد اتمهای موجود در فصل مشترک دانهها نسبت به اتمهای موجود در شبکه کریستالی قابل توجه خواهد بود. بنابراین خواص کلی ماده از اتمهای موجود در مرز دانهها تأثیر خواهد پذیرفت. بنابراین خواص فیزیکی بهبودیافتهای را از قطعات سرامیکی ساختهشده از نانوپودرها انتظار خواهیم داشت. یکی از مسائل بسیار مهم در ساخت مواد نانوساختاری رسیدن به ماکزیمم چگالش پودرها و در عین حال حفظشدن ساختار دانهها در ابعاد نانومتری میباشد. در حال حاضر چگالی در حدود ۹۵% چگالی واقعی با نانوذرات در حدود ۱۰ تا ۲۰ نانومتر قابل حصول است. اما چگالیهای بالاتر با افزایش اندازه دانه بالاتر از ۵۰ نانومتر قابل حصول میباشد. برای کاهش رشد دانه در حین زینترشدن، باید چگالی خام قطعه فشردهشده بالا باشد و اندازه حفرات آن کوچک باشد. زیرا برای حذف حفرات بزرگ نیاز به رشد دانه میباشد. بنابراین قبل از فرآیند زینترکردن نانوپودرهای فشردهشده، باید به چگالی بالایی دست پیدا کنیم. یکی از روشهای رسیدن به این هدف استفاده از فشار بالا میباشد. با این حال میدانیم که رسیدن به چگالی خام بالا با استفاده از نانوپودرهای سرامیکی بسیار مشکل میباشد. علت این مسئله وجود نیروهای متعددی مثل نیروهای واندروالس میباشد. بنابراین قطعات خام فشردهشده در دمای اتاق بعد از فرآیند فشردهسازی چگالی بالایی نخواهد داشت.

چگالی خام پائین قطعات فشردهشده از نانوپودرها به خاطر دو مسأله میباشد:
۱- وجود حفرات برزگ به علت مجتمع شدن نانوپودرها، زیرا شکستن آنها در تکنیکهای رایج فشردهسازی به علت پدیده پلزنی ممکن نمیباشد.
۲- فشردهشدن غیرهمگن ذرات به خاطر وجود نیروهای اصطکاکی.
برای بدستآوردن ساختار مطلوب و در ابعاد نانو در قطعه خام، آگلومرهشدن ذرات در حین ساخت باید حداقل باشد. اخیراً پودر %ZrO2 Y2O3 3mol را با چگالی کامل و در دمای پائین پخت کردهاند. این محققین تأکید کردهاند که شیب چگالی در قطعه خام، غیرهمگنی و مجتمع ذرات در قطعه قبل از پختشدن نباید وجود داشته باشد. زیرا منجر به تولید عیوبی در قطعه پختشده خواهد شد. نتایج آنها همچنین نشان میدهد که تغییر دما در حدود ?۷۰ تأثیر مهمی را در سرعت افزایش چگالی خواهد داشت. با توجه به این نتایج مشخص میشود که شرایط فرآوری نانوپودها باید به دقت رعایت شود. در تحقیقی دیگر از فشار بالا برای بدستآوردن حداکثر چگالی خام و ساختار در ابعاد نانو استفاده شده است. به عنوان مثال فشار اعمالی در حدود GPa۱ بوده است که این فشار نیاز به تجهیزات خاصی دارد. برای مثال به منظور بدستآوردن حداکثر چگالی در یک نانوپودر از پیستونهایی از جنس کاربید تنگستن و کبالت استفاده شده است. همچنین برای فشارهای بالاتر از الماس استفاده شده است. اخیراً بررسی شده است که چگالش نانوپودرها در قطعه خام با استفاده از مواد روانساز که به ذرات اجازه لغزیدن روی هم را میدهد، بهبود خواهد یافت. یک روانساز مناسب فشردهشدن پودرها را به مقدار زیادی بهبود خواهد بخشید. البته نکته مهم در انتخاب روانساز میباشد. زیرا نانوپودرها فعالیت شیمیایی بسیار بالایی دارند. از طرفی روانساز باید توانایی نفوذ به داخل حفرات بین نانوپودرها را داشته باشد. بنابراین روانساز باید مادهای با جرم مولکولی بسیار پائین باشد. محققین بررسی کردهاند که بهبود چگالش نانوپودرها توسط روانسازهایی که مایع تکمولکولی ساده هستند عملی میباشد. آنها نانو ذرات نیترید سیلیکون را در دمای نیتروژن مایع توسط روانساز LN2 فشردند.
 

mahdi.adelinasab

کاربر بیش فعال
کاربر ممتاز
فشرده كردن نانوپودرها در دمای پائین

فشرده كردن نانوپودرها در دمای پائین

امروزه علاقه بسیاری به ساخت مواد سرامیکی با استفاده از نانوپودرهای با ابعاد ۱ تا ۱۰۰ نانومتر بوجود آمده است. تئوریها نشان میدهد که نرخ چگالشدن بهشدت به اندازه ذرات بستگی دارد. بنابراین، با توجه به این موضوع با کاهش اندازه ذرات از میکرومتر به سمت نانومتر، زمان زینترکردن در یک دمای مشخص کاهش خواهد یافت. در حقیقت بسیاری از آزمایشات این تئوری را حمایت میکنند. به عنوان مثال آقای رودز (Rhodes) قطعات فشردهشده از نانوپودرهای زیرکونیا را تولید کرد که چگالی آنها در حدود چگالی تئوری بود اما دمای زینترکردن، بسیار کمتر از دمای زینترکردن پودرهای درشت بود. اخیراً آقای کاندان (Skandan) و همکارانش، نانوپودرهای تیتانیا را در دمای ۸۰۰ درجه سلسیوس زینتر کردند. این دما بسیار کمتر از دمای زینترکردن پودرهای معمولی تیتانیا میباشد. نتایج فوق نشان میدهد که نانوذرات میتوانند مزیتهای قابل توجهی را در ساخت قطعات سرامیکی داشته باشند و علاوه بر این کاهش زمان و دمای زینترکردن میتواند جلوی رشد دانهها را بگیرد زیرا اندازه دانهها یکی از پارامترهای بسیار مهم در خواص قطعه میباشد. اثبات شده است که با کاهش اندازه دانه، استحکام تسلیم مواد بالا میرود. با کاهش اندازه دانهها به سمت ابعاد نانومتری، مرز دانهها در قطعات افزایش خواهد یافت. بنابراین تعداد اتمهای موجود در فصل مشترک دانهها نسبت به اتمهای موجود در شبکه کریستالی قابل توجه خواهد بود. بنابراین خواص کلی ماده از اتمهای موجود در مرز دانهها تأثیر خواهد پذیرفت. بنابراین خواص فیزیکی بهبودیافتهای را از قطعات سرامیکی ساختهشده از نانوپودرها انتظار خواهیم داشت. یکی از مسائل بسیار مهم در ساخت مواد نانوساختاری رسیدن به ماکزیمم چگالش پودرها و در عین حال حفظشدن ساختار دانهها در ابعاد نانومتری میباشد. در حال حاضر چگالی در حدود ۹۵% چگالی واقعی با نانوذرات در حدود ۱۰ تا ۲۰ نانومتر قابل حصول است. اما چگالیهای بالاتر با افزایش اندازه دانه بالاتر از ۵۰ نانومتر قابل حصول میباشد. برای کاهش رشد دانه در حین زینترشدن، باید چگالی خام قطعه فشردهشده بالا باشد و اندازه حفرات آن کوچک باشد. زیرا برای حذف حفرات بزرگ نیاز به رشد دانه میباشد. بنابراین قبل از فرآیند زینترکردن نانوپودرهای فشردهشده، باید به چگالی بالایی دست پیدا کنیم. یکی از روشهای رسیدن به این هدف استفاده از فشار بالا میباشد. با این حال میدانیم که رسیدن به چگالی خام بالا با استفاده از نانوپودرهای سرامیکی بسیار مشکل میباشد. علت این مسئله وجود نیروهای متعددی مثل نیروهای واندروالس میباشد. بنابراین قطعات خام فشردهشده در دمای اتاق بعد از فرآیند فشردهسازی چگالی بالایی نخواهد داشت.

چگالی خام پائین قطعات فشردهشده از نانوپودرها به خاطر دو مسأله میباشد:
۱- وجود حفرات برزگ به علت مجتمع شدن نانوپودرها، زیرا شکستن آنها در تکنیکهای رایج فشردهسازی به علت پدیده پلزنی ممکن نمیباشد.
۲- فشردهشدن غیرهمگن ذرات به خاطر وجود نیروهای اصطکاکی.
برای بدستآوردن ساختار مطلوب و در ابعاد نانو در قطعه خام، آگلومرهشدن ذرات در حین ساخت باید حداقل باشد. اخیراً پودر %ZrO2 Y2O3 3mol را با چگالی کامل و در دمای پائین پخت کردهاند. این محققین تأکید کردهاند که شیب چگالی در قطعه خام، غیرهمگنی و مجتمع ذرات در قطعه قبل از پختشدن نباید وجود داشته باشد. زیرا منجر به تولید عیوبی در قطعه پختشده خواهد شد. نتایج آنها همچنین نشان میدهد که تغییر دما در حدود ?۷۰ تأثیر مهمی را در سرعت افزایش چگالی خواهد داشت. با توجه به این نتایج مشخص میشود که شرایط فرآوری نانوپودها باید به دقت رعایت شود. در تحقیقی دیگر از فشار بالا برای بدستآوردن حداکثر چگالی خام و ساختار در ابعاد نانو استفاده شده است. به عنوان مثال فشار اعمالی در حدود GPa۱ بوده است که این فشار نیاز به تجهیزات خاصی دارد. برای مثال به منظور بدستآوردن حداکثر چگالی در یک نانوپودر از پیستونهایی از جنس کاربید تنگستن و کبالت استفاده شده است. همچنین برای فشارهای بالاتر از الماس استفاده شده است. اخیراً بررسی شده است که چگالش نانوپودرها در قطعه خام با استفاده از مواد روانساز که به ذرات اجازه لغزیدن روی هم را میدهد، بهبود خواهد یافت. یک روانساز مناسب فشردهشدن پودرها را به مقدار زیادی بهبود خواهد بخشید. البته نکته مهم در انتخاب روانساز میباشد. زیرا نانوپودرها فعالیت شیمیایی بسیار بالایی دارند. از طرفی روانساز باید توانایی نفوذ به داخل حفرات بین نانوپودرها را داشته باشد. بنابراین روانساز باید مادهای با جرم مولکولی بسیار پائین باشد. محققین بررسی کردهاند که بهبود چگالش نانوپودرها توسط روانسازهایی که مایع تکمولکولی ساده هستند عملی میباشد. آنها نانو ذرات نیترید سیلیکون را در دمای نیتروژن مایع توسط روانساز LN2 فشردند.
 

leanthinker

عضو جدید
کاربر ممتاز
جنبه هاي مثبت و منفي استفاده از فناوري نانو در محيط زيست
آينده زير سايه نانو

مژگان جندقي

نانوتکنولوژي به عنوان يک فناوري کاربردي در دهه هاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. کاربرد اين فناوري در حوزه هاي مختلف، متفاوت است. اين فناوري با توليد محصولات متنوع در بخش هاي شيمي، انرژي و محيط زيست کاربرد فراواني دارد. البته قبل از استفاده از محصولات اين فناوري در محيط زيست، لازم است ارزيابي دقيقي از تاثيرات مثبت و منفي کاربرد آنها بر محيط زيست صورت گيرد. در مطلب زير به برخي جنبه هاي مثبت و منفي استفاده از فناوري نانو در محيط زيست پرداخته شده است.

---

فناوري نانو از همگرايي علوم فيزيک، شيمي و زيست شناسي به وجود آمده است. نانو داراي ريشه يوناني است. اين فناوري توانايي کار در سطح اتم و ايجاد ساختارهايي که نظم مولکولي کاملاً جديدي دارند را فراهم مي آورد. ماده اصلاح شده در مقياس نانو، خصوصيات جديد و مفيدي را دارا مي شود که قبلاً در آن مشاهده نمي شد. بسياري از متخصصان، محققان، مهندسان و دانشمندان علوم اجتماعي و سياستمداران معتقدند که فناوري نانو موجب تغييرات مهمي در جامعه مي شود و اين تغييرات مي تواند اهميت تاثيرات حاصل از ساخت کامپيوتر را نشان دهد. فناوري نانو اين امکان را ايجاد مي کند که مواد جديدي توليد کنيم، موادي که به صورت بالقوه مي تواند اثرات مثبت يا منفي روي محيط زيست و بهداشت داشته باشند.

تاثيرات سودمند فناوري نانو بر محيط زيست

فناوري هاي اميدبخش شامل حسگرها يا سنسورها و ساير دستگاه هاي به کار رفته براي آشکارسازي آلودگي و برطرف کردن آنها است. برخي کاربردهاي سودمند فناوري نانو در ذيل آورده شده است؛

سنسورها ياحسگرها؛ انواع گسترده يي از حسگرهاي زيستي و روش هاي مربوطه طي چند سال گذشته در بازار معرفي شده اند. اين دستگاه هاي آناليتيکي از عناصر تشخيص بيولوژيکي تشکيل مي شوند که با آشکارسازي هاي سيگنال مرتبط هستند (مثلاً آنزيم ها، ميکروارگانيسم ها و غيره). اين دستگاه ها نسبت به حضور و غلظت آناليست واکنش داده و پاسخي قابل اندازه گيري توليد مي کنند. نانومواد و نانوساختار هاي جديد مانند نانوذرات، نانوکريستال ها، نانولوله هاي کربني، نانوالياف و فيلم نازک به عنوان دستگاه هاي حسگر مشخص شده اند. نانوذرات کاربردهاي بسياري در سنسورها دارند. نانوذرات، نانوکريستال هاي نيمه هادي درخشان و نقاط کوانتومي دسته يي از نانوحسگرهايي هستند که توانايي آشکار کردن سموم موجود در محيط را دارند و مشخص شده است که نانوکريستال ها و نقاط کوانتومي همراه با پادتن ها مي توانند به طور همزمان چهار نوع سم را آشکار کنند.

اين نوع نانوسنسورها براي آشکارسازي همزمان چند آلاينده در نمونه هاي آب يا خاک با ظرفيت آشکارسازي حساسيت بالا به کار مي رود. تحقيقات زيادي روي نانوساختارهاي لوله يي و متخلخل از قبيل نانولوله هاي کربني انجام شده است. اين نانوساختارها در حسگرهاي زيستي براي افزايش کيفيت و فعاليت بيومولکول هاي ساکن استفاده مي شوند. خواص ابعادي، شيمي سطح و الکترونيک نانولوله هاي کربني آنها را به موادي ايده آل براي استفاده در حسگرهاي شيميايي و بيوشيميايي تبديل کرده است. پيش بيني مي شود که فناوري نانو موجب افزايش حساسيت حسگرها و توليد ارزان و خودکار آنها شود و بتواند در آزمايشگاه و خارج از آن جهت آشکارسازي سريع مواد سمي و بيماري زا (پاتوژن) به کار رود.

نسل جديدي از نانوذرات به منظور حذف هيدروکربن هاي آروماتيک چندحلقه يي که به سختي از آب يا خاک آلوده حذف مي شوند، طراحي شده است.

غشاي نانو *****اسيون؛ استفاده از غشاي نانو*****اسيون جهت حذف نمک هاي چندظرفيتي عناصري مانند کلسيم، آهن، منگنز، اورانيوم و برخي آفت کش ها، راهکار ديگري است که توسط فناوري نانو ارائه مي شود.

تصفيه آب هاي سطحي و زيرزميني و نيز حذف ميکروارگانيسم ها و کاهش تيرگي و سختي آب و دفع شوري و نمک زدايي آب از ديگر فوايد فناوري نانو است.

نانوذرات؛ وجود نانوذرات در رنگ ها باعث مي شود که رنگ ها با خواص مطلوب و بهبوديافته با مصرف حلال هاي کمتر توليد شوند. فعاليت سطحي بالاي نانوذرات نشان دهنده يکي از جالب ترين خصوصيات اين مواد است که مي تواند کاربردهاي وسيعي در صنعت داشته باشد.

انتظار مي رود فناوري نانو نقش مهمي در حذف آلاينده ها ايفا کند، اصلاح خاک آلوده با استفاده از اين فناوري به راحتي صورت پذيرد و همچنين در توسعه فرآيند توليد سبز که انتشار و توليد مواد زائد را کاهش دهد، مهم واقع شود. فناوري نانو موجب کاهش مصرف مواد خام مورد نياز شده و بنابراين از منابع طبيعي محافظت مي کند. به طور کلي فناوري نانو با کارآمد کردن دستگاه ها و ابزار مورد استفاده در بخش هاي مختلف و نيز با کاهش مصرف ماده خام و انرژي گامي موثر در جهت حفاظت از منابع طبيعي و محيط زيست برداشته است.

تاثيرات مخرب فناوري نانو بر محيط زيست

ذرات نانو و فناوري نانو جداي از مفيد بودن مي توانند داراي خطرات احتمالي نيز باشند، بنابراين بايد مسائل مرتبط با ايمني و خطرات احتمالي همراه با اين روش هاي جديد را در نظر گرفت. ذرات نانو ممکن است سرعت جهش باکتري ها را افزايش دهند و تهديدي بالقوه براي محيط زيست و سلامت انسان باشند. به رغم اينکه فناوري نانو محصولات موجود را موثرتر و کارآمدتر مي کند، اندازه اين ذرات که جزء خواص مهم آنها است، مي تواند سلامتي و محيط زيست را تهديد کند. اين ذرات از گرده هاي گل گياهان و مواد حساسيت زاي معمولي نيز کوچک تر هستند و مي توانند توليد حساسيت کنند. اين ذرات مي توانند به سيستم دفاعي و ايمني بدن موجودات زنده و انسان حمله کنند. بعضي از اين ذرات مي توانند پس از تنفس به کيسه هاي هوايي ريه ها آسيب برسانند که در اين بين ماکروفاژها سعي مي کنند تا آنها را از بين ببرند و مانع از عبور اين ذرات و ورود آنها به خون شوند وليکن ماکروفاژها در تشخيص ذرات با قطر کمتر از 70 نانومتر دچار مشکل مي شوند و اين ذرات مي توانند به آساني در خون نفوذ کنند. گزارش شده است که نانوذرات مانند کربن سياه و دي اکسيدتيتانيوم که در فرآيندهاي صنعتي کاربرد زيادي دارند و به آلودگي هوا نيز کمک مي کنند، موجب ايجاد التهاب و جراحت هاي پوستي شده و در ريه باقي مانده و انباشته مي شوند. ذرات اکسيدروي و دي اکسيد تيتانيوم باعث توليد راديکال هاي آزاد در سلول پوستي شده و به DNA آسيب مي رسانند و اين آسيب به DNA موجب جهش مي شود و تغييراتي در ساختمان پروتئين به وجود مي آورد که ممکن است باعث سرطان و تومور شود.

به نظر مي رسد که اکتيويته سطح و اندازه ذره عوامل اصلي در سمي بودن نانوذرات باشند. منابع احتراق مانند اجاق هاي خوراک پزي گازي، احتراق گاز صنعتي و انواع وسايل گرم کننده خانگي موادي را توليد مي کنند که محتوي صدها يا هزاران نانولوله کربني هستند و ساختارهاي نانوکريستالي دارند. شواهد حاکي از آن است که نانولوله هاي کربني فرآوري نشده مي توانند آئروسل را طي جابه جا کردن به وجود آورند. کارخانجاتي که موادي بر پايه نانولوله هاي کربني مانند فولرن توليد مي کنند، مي توانند باعث از بين رفتن گلوتامين و آسيب اکسيداتيو بر مغز ماهيان شوند. همچنين فولرن در خاک مي تواند حرکت کرده و توسط کرم هاي خاکي جذب شود و به اين ترتيب وارد زنجيره غذايي شود.

نانوذرات طبيعي احتراق احتمالاً مهمترين منبع توليد ذرات نانوي طبيعي در محيط زيست هستند. انتشار نانوذرات مهندسي شده در محيط زيست خطرناک تر از ذرات طبيعي است، زيرا آنها مواد جديدي هستند و انسان ها و موجودات زنده ديگر ممکن است داراي مکانيسم هاي دفاعي کافي در مقابل آنها نباشند. بررسي ها نشان مي دهد که به طور کلي ذرات نانوکربني و دي اکسيدتيتانيوم سمي تر از ذرات بزرگ همان مواد هستند.

جمع بندي و تحليل

در سال هاي اخير، پيشرفت هاي سريع علوم و فنون به ويژه در زمينه نانوتکنولوژي، تحولاتي بزرگ را در زمينه هاي پزشکي، کشاورزي، صنعت، محيط زيست و علوم پايه زيستي در پي داشته است.

امروزه نقش نانوتکنولوژي در همه ابعاد روشن است، اما جنبه ديگر اين توانمندي، خطرات احتمالي مرتبط با استفاده از محصولات فناوري نانو است که در صورت رعايت نکردن قوانين و مقررات خاص ايجاد مي شود. بنابراين ضمن تاکيد بر اهميت فناوري نانو، لازم است آيين نامه هايي جهت انجام ايمن و سالم استفاده از محصولات نانو تهيه و تدوين شود تا بر اساس آن بتوان کنترل و نظارت بر کليه فعاليت هاي نانوتکنولوژي را اعمال کرد. در واقع دولت ها موظفند علاوه بر تدوين استراتژي ملي و تصويب چارچوب سازماني براي نانوتکنولوژي، شرايط قانوني تحقيق و توسعه را مشخص کنند. از اين رو پيشنهاد مي شود يکي از اين زيرساخت هاي قانوني، قانون «ايمني نانو» باشد. در واقع، ايمني نانو به سياست ها و روش هاي اتخاذ شده جهت اطمينان از کاربرد بي خطر محصولات نانو از نظر محيط زيست و سلامت انسان اطلاق مي شود. از اين رو تدوين اين سياست ها و قوانين امري ضروري به نظر مي رسد. کمااينکه در حال حاضر در برخي از کشورهاي پيشرفته مانند ايالات متحده امريکا، انگلستان، فرانسه، آلمان و ژاپن قوانين ايمني نانو وجود دارد و در هر يک از بخش هاي مرتبط با محصولات نانو کميته هايي مشغول فعاليت هستند. کشورهايي مانند چين و هند نيز قوانيني در اين مورد وضع کرده اند و در حال سازماندهي کميته ها هستند. از اين رو تدوين اين قوانين و برنامه ريزي جهت سازماندهي کميته هاي مرتبط، در کشور ما نيز امري ضروري به نظر مي رسد.





چسبي که در دماي بالا محکم تر مي شود



ترجمه؛ حسن سالاري

پژوهشگران امريکايي نانوچسب نيرومندي درست کرده اند که از زنجيره هاي مولکولي براي پيوند دادن سطح چيزها به هم بهره مي برد و حتي در دماهاي بسيار بالا کار مي کند. اين نانوچسب سطوحي را که حتي اگر يک نانومتر ضخامت داشته باشند، محکم به هم پيوند مي دهد (نزديک هزار بار نازک تر از سطوحي که چسب هاي معمولي مي توانند به هم بچسبانند). اين چسب با افزايش دماي محيط محکم تر نيز مي شود. اين چسب را «گاناپاتيرامان رامانا» و همکارانش در بنياد پلي تکنيک رنسلير پديد آورده اند. آنها مي گويند که اين چسب براي چسباندن تراشه هاي رايانه و قطعه هاي دستگاه هايي که در محيطي با دماي بالا کار مي کنند، بسيار خوب است. اين چسب از لايه هايي در مقياس نانو از زنجيره هاي مولکولي جداگانه يي از سيليکون، کربن و هيدروژن درست شده است و اين روش پيش از ساختن چسب و پوشش هاي حفاظتي به کار رفته است. اما اين زنجيره ها در حالت عادي در دماي بالاي 400 درجه سلسيوس باعث از دست رفتن چسبندگي مي شوند. براي چيره شدن بر اين دشواري، اين پژوهشگران زنجيره هاي مولکولي را بين مس در يک سر و سيليس در سوي ديگر ساندويچ کردند. آنها دريافتند که نه تنها اين کار زنجيره ها را در برابر افزايش دما حفاظت مي کند، بلکه نيروي چسبندگي آنها با افزايش دما به راستي افزايش مي يابد. «رامانا» در اين رابطه چنين مي گويد؛ «هر چه دما را بالاتر مي بريد، پيوندها محکم تر مي شوند. هنگامي که ما کار را آغاز کرديم، تصور نمي کرديم اين مولکول ها اين گونه رفتار کنند.» وي در ادامه مي افزايد؛ «برخي اثرها ممکن است با انواع ديگري از نانولايه ها بهتر کار کنند، گرچه اين گروه هنوز بايد با ترکيب هاي شيميايي ديگر آزمايش کنند.» به نظر «رامانا» اين دستاورد بيشتر بايد به صنعت ريزتراشه ها کمک کند. اين نانوچسب را مي توان براي پيوند دادن اجزاي ميکروسکوپي به کار برد. اما کاربردهاي ديگر آن مي تواند پوشش دادن قطعه هايي در توربين ها و موتورهاي جت باشد تا آنها را از دماي بالا محافظت کند. «رامانا» مي گويد؛ «به نظر من اين چسب براي کار در دماي بالا بسيار سودمند خواهد بود.» گزارش اين پژوهش در مجله نيچر (vol 447, p.299) چاپ شده است.


NewScientist.com,May.2007
منبع:http://www.etemaad.com/Released/86-04-17/215.htm
 

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
نانو تريبولوژي و ساخت نانو روانكارها

نانو تريبولوژي و ساخت نانو روانكارها

اگر اتومبيلي خريداري كرده ايد كه در طول مدت10 سال نياز به تعويض روغن و يا گريس كاري نداشته، در اين اتومبيل از روغن و گريسي استفاده شده كه از مواد نانو ساخته شده است. اصلي ترين وظيفه نانو روانكاران كاهش اصطكاك و خوردگي قطعات همراه با دوام و كارايي بيشتر است. ورود اين مواد به بازار مصرفي تغييرات بسيار زيادي را در اين صنعت بوجود خواهد آورد.
واژه تريبولوژي از ريشه كلمه يوناني »تريبو« به معني سايش و »لوژي« به معني دانش است. كاربرد اوليه اين علم در يونان باستان، شناخت عوامل حمل سنگهاي بزرگ بر روي سطح زمين و بهبود آنها بوده است. امروزه اين علم شامل مطالعه در مورد نيروي اصطكاك، فرسايش و استفاده از روانكارهاي جديد براي كاهش اين دو اثر است.
در قرن گذشته تحقيقات گسترده اي براي بدست آوردن روانكارهاي بادوام انجام شده كه در نهايت منجر به استفاده از مواد افزودني به روغنها به منظور ارتقاي كيفيت آنها شده است. هدف نهايي تحقيقات در اين زمينه به دست آوردن روانكارهايي است كه هيچگاه نياز به تعويض و يا ترميم نداشته باشند. حاصل اين تلاش شناسايي روانكارهايي متشكل از ذرات بسيار مواد آلي غير اورگانيكي است. تحقيقات در اين زمينه نشان مي دهد اگر اندازه اين مواد از100 نانومتر كمتر شود، ساختار بسيار متفاوتي را پيدا خواهند كرد. محصول بدست آمده نانولوبها (Nanolubricants) ناميده مي شوند. ذرات كروي يا نانوتيوبها كه ساختار اصلي نانولوبها را تشكيل مي دهند، در زمان فعاليت،‌مانند ميليونها ساچمه مينياتوري بين سطوح متحرك لغزيده و منجر به كاهش نيروي اصطكاك، دما و ارتقاي كارايي ماشين آلات مي شوند. اين ذرات مي توانند به كوچكترين منافذ قطعات نفوذ كرده و عمل روانكاري را بهبود بخشند. كاربرد اين نوع از روانكارها در سطوح ناصاف به مراتب بهتر از روانكارهاي فعلي است به همين دليل توليد كنندگان با استفاده از آنها نياز كمتري به ماشين كاري، صرف وقت و هزينه براي ساخت قطعات ماشين آلات خواهند داشت كه اين عامل، منجر به صرفه جويي در مواد و هزينه مي شود. نانو روانكارها كه در دو گروه جامد و مايع به بازار عرضه خواهند شد باعث كاهش نيروي اصطكاك و در نتيجه نيروي مصرفي و سوخت ماشين آلات مي شوند. همچنين اين مواد به عنوان مواد افزودني براي روانكارها يا بصورت تركيب با مواد ديگر و يا به تنهايي مي توانند مورد استفاده قرار گيرند.
تطابق بهتر با محيط زيست در مقايسه با روانكارهاي متداول امروزي يكي ديگر از مزايايي بسيار خوب نانو روانكارهاست. آزمايش هاي متعددي كه توسط آزمايشگاههاي مختلف فارماكولوژي در آمريكا و اروپا انجام شده سازگار بودن اين گروه از روانكار را با محيط زيست تاييد كرده است. اين مواد به هيچ عنوان سمي نيستند و موجب آلودگيِ آب، خاك وهوا نخواهند شد.
نانوتريبولوژي در فناوري هاي پيشرفته جديد مانند هموار ساختن سطوح ديسك هاي حافظه كامپيوتر براي افزايش كيفيت ذخيره اطلاعات و كاهش نيروي اصطكاك و انرژي مصرفي و جلوگيري از خوردگي قطعات نقش مهمي ايفا مي كند. در صنايع سنتي مانند اتومبيل و هواپيما، هدف از جايگزين كردن نانو روانكارها بجاي انواع مختلف روانكارهاي در حال مصرف مانند روغن و يا گريس، بي نيازي به تعويض روغن، چسبندگي بهتر به قطعات به صورت فيلم هاي تك لايه اي، تحمل فشار مكانيكي بسيار زياد و دماي كاركرد بيشتر است. حتي از آنها مي توان در سطوح بيروني كشتي و يا هواپيما براي كم كردن نيروي اصطكاك ايجاد شده توسط آب و يا هوا استفاده كرد.


در حال حاضر شركت هاي متعددي مشغول تحقيقات در مورد نسل جديد روانكارها هستند. يك گروه محقق توانسته است محصول جديدي با ساختار چندين شبكه از لايه هاي فيلم بر روي هم كه داراي حفره هاي خالي (براي انعطاف پذيري بيشتر) است را بسازد. عملكرد محصول جديدبه صورت حركت قطعات بر روي تعداد بيشماري از لايه هاي ساخته شده از نانو بلبرينگ هاي سخت است. اين شركت محصول جديد خود را بنام نانو لوب، Nanolub ناميده است. مدير اين سازمان معتقد است كه اين روانكار مي تواند جايگزين انواع روانكارهاي متداول امروزي با6 تا10 برابر بازدهي بهترباشد. ساختار اين بلبرينگها از دي سولفيد تنگستن،‌ WS2 است. در اين ساختار لايه هاي لغزنده بر روي يكديگر باعث كم شدن اصطكاك و منافذ خالي باعث انعطاف پذيري بيشتر روانكار مي شوند. با استفاده از اين مواد، روانكار مي تواند فشار و ضربات مكانيكي بسيار شديدي را تحمل كرده و به صورت ذرات كروي سخت در سطوح ناصاف دندانه دار ميان قطعات متحرك حركت كند. علاوه بر آن، اين مواد برخلاف روانكارهاي معمولي مي توانند در داخل خلل و فرج سطوح ناصاف نفوذ كرده و يك لايه نرم در حد يك مولكول را به وجود آورند. برخي از شركت هاي توليدي براي ساخت نانو روانكارها از ساختار نانو تيوب هاي كربني استفاده كرده اند ولي مشخص شده كه در طول زمان و با وجود نيروي اصطكاك، مواد بكار برد شده متلاشي و تجزيه مي شوند. هم اكنون تحقيق در مورد بهينه سازي اين مواد ادامه دارد. يكي از سازمان هاي تحقيقاتي بنام »NIST« در حال بررسي روش اختلاط مولكولهاي مختلف به صورت يك فيلم تك لايه اي است. اين تحقيق از روش ادغام مولكولها (حداكثر تا4 عدد)، كه هر يك خاصيت ويژه اي مانند مقاومت در برابر سايش و خود ترميمي دارند،‌ استفاده كرده است كه در مجموع، يك نانو روانكار داراي قابليت هاي يكايك ساختارهاي ملكولها خواهد شد. براي مثال در يك تركيب ملكولي چهارتايي، گروه اول مولكولها داراي خاصيت چسبندگي بسيارعالي به سطوح، گروه دوم بوجود آورنده يك فيلم روانكار بسيار مقاوم، گروه سوم محافظ در مقابل ضربات سخت و گروه چهارم حركت در كليه سطوح براي از بين بردن نيروي اصطكاك است.
امروزه دستگاههاي بسياري براي اندازه گيري نيروي اصطكاك، كيفيت روانكارها و ميزان سايش قطعات به صورت سنتي وجود دارد. اين دستگاهها كه تريبوميتر نام دارند، داراي روشهاي مختلفي در عملكرد خود هستند مانند حركت يك ميله،‌يك كره و يا يك صفحه برروي صفحه ديگر و نظاير آن. اندازه گيري پارامترهاي فيزيكي و شيميايي روانكارها در مقياس نانو داراي پيچيدگي بسيار زياد بوده و بسهولت انجام نمي گيرد. براي اين منظور استفاده از وسايل جديدي مانند ميكروسكپهاي نيروي اتمي، (Atomic force microscope) كه به اختصار AFM نام دارند،‌ضروريست. اين وسيله مي تواند در مقياس و ابعاد نانو، عملكردهاي متفاوتي شامل مشاهده سه بعدي خوردگي، ترك خوردگي يك سطح، اندازه گيري قطر ذرات جامد و يا مايع روانكارها، سنجش ضخامت فيلم روانكارها در حد تك لايه، محاسبه نيروي اصطكاك، بدست آوردن اشكال سطوح و ناهمواري آنها، اندازه گيري سختي سطوح و قابليت ارتجاع و تغيير در ابعاد نانو را داشته باشد. مزاياي ديگر اين دستگاه عبارتست از: قابليت كاربرد آن براي كليه مواد، شامل: سراميك ها، فلزات، پوليمرها- نيمه هادي ها و مغناطيسها،‌ نور، موارد بصري و عناصر بيولوژيكي در اتمسفر و خلاء.
شركت »ApNano Material « ، توليد كننده انواع محصولات نانو و اولين سازنده نانولوبها (يك نوع روغن سنتتيك غيرآلي) است. نانولوبهاي ساخته شده كنوني كه در حال حاضر در مقياس آزمايشگاهي توليد مي شوند، غيرسمي و سازگار با محيط زيست هستند كه كيفيت و عملكرد بسيار خوب آنها توسط كارخانه هاي اتومبيل سازي جهان به تاييد رسيده است. همچنين اين مواد مي توانند بجاي ادتيوها براي بهبود كيفيت روغن هاي موتور، دنده و هيدروليك استفاده شوند. مهمترين مزيت اين محصولات كاهش مصرف سوخت و گازهاي زيان آور موتور است. استفاده از نانولوبها در آزمايشگاههاي تحقيقاتي علوم پزشكي نيز بسيار مورد توجه قرار گرفته است. به تازگي شركت اتومبيل سازي فولكس واگن براي ساخت روانكارهايي با كيفيت بالا كه در صنايع هوايي و صنايع برودتي كاربرد دارند، توانسته است با شركت ApNano Material و يك شركت ديگر
آمريكايي با نام Hatco Corporation يك قرارداد مشاركتي منعقد كند.



توليد انبوه تا سه سال آينده با درآمد ساليانه بيش از100 ميليون دلار شروع خواهد شد. درآمد حاصل از فروش ادتيوها سالانه در حدود يك ميليارد دلار براي تمامي توليدكنندگان بوده و با استفاده از مواد نانو مي توانند آن را به37 ميليارد دلار افزايش دهند.
با توجه به موارد اشاره شده، ساخت نانو روانكارها نيازمند هماهنگي بسياري از صنايع توليد كننده، ‌سازندگان مواد افزودني و مصرف كنندگان است. شركت هايي كه بخواهند اين نوع روانكار را توليد كنند با مشكل عمده اي روبرو هستند و آن صرفه اقتصادي در سرمايه گذاري اوليه است. اگر اين روانكارها در ماشين آلات ريخته شوند ديگر تعويض نشده و خريد آنها فقط يكبار بيشتر نيست و پس از اشباع بازار ديگر خريداري برايش وجود نخواهد داشت. اين نوع روانكارها براي مصرف كنندگان بسيار ايده ال است ولي آيا براي توليد كنندگان روانكار نيز همين گونه است؟
توقع ديدن اين محصولات را به اين زودي در مغازه ها نداشته باشيد زيرا براي ساخت750 گرم آن در يك واحد بزرگ توليدي، يك روز كامل فرايند مورد نياز است.
 

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
ساختار و مفاهيم كلي نانو تكنولوژي

ساختار و مفاهيم كلي نانو تكنولوژي

نويسنده: مهندس سعيد صالحي

يكي از پيشوندهاي مقياس اندازه گيري در سيستم SI نانو به معني يك ميلياردم واحد آن مقياس است. براي مثال يك نانومتر معادل يك ميلياردم متر است. با توجه به اينكه يك سلول بدن بيش از صدها نانومتر است مي توان به كوچكي اين مقياس پي برد. از آنجايي كه علوم نانو بخش وسيعي برگرفته از مباحث شيمي، فيزيك، بيولوژي، پزشكي، مهندسي و الكترونيك را در بر
مي گيرد،‌گروه بندي آن بسيار پيچيده است. دانشمندان، علوم نانو را به چهار گروه شامل مواد (گروه اول)، مقياسها (گروه دوم)، تكنولوژي الكترونيك، اپتوالكترونيك، اطلاعات و ارتباطات (گروه سوم) و بيولوژي و پزشكي (گروه چهارم) طبقه بندي كرده اند. اين طبقه بندي باعث سهولت در بررسي اين علوم شده است البته تداخل برخي از بخش ها در يكديگر طبيعي است.
برنامه هاي توسعه اين تكنولوژي به سه بخش كوتاه مدت (كمتر از پنج سال)، ميان مدت( بين15-5 سال) و بلند مدت (بيش از20 سال) تقسيم بندي شده است.
مواد نانو (nanomaterials)
قابليت كنترل ساختار تشكيل دهنده مواد پيشرفته (از فولادهاي ساخته شده در اوايل قرن19 تا انواع بسيار پيشرفته امروزي) در ابعاد كوچك و كوچكتر،‌ در اندازه هاي ميكرو و نانو بوده است.
هر قدر بتوانيم اين مواد را در ابعاد ريزتر و كنترل شده اي توليد كنيم خواهيم توانست مواد جديدي را با قابليت و عملكردهاي بسيار عالي به دست آوريم.
تاكنون تعاريف متعددي از مواد نانو ارائه شده است اما در يك تعريف جامع مي توان گفت موادي در اين گروه قرار مي گيرند كه يكي از ابعاد اضلاع آنها از100 نانومتر كوچكتر باشد. يكي از اين گروهها »لايه ها« است. لايه ها يك بعدي هستند كه در دو بُعد ديگر توسعه مي يابند مانند فيلم هاي نازك و پوششها. برخي از قطعات كامپيوتر جزو اين گروه هستند. گروه بعدي شامل موادي است كه داراي دو بعد هستند و در يك بعد ديگر گسترش مي يابند و شامل لوله ها و سيمها مي شوند. گروه مواد سه بعدي در نانو شامل ذرات، نقطه هاي كوانتمي (ذرات كوچك مواد نيمه هاديها) و نظاير آنها مي شوند.
دو ويژگي مهم، مواد نانو را از ديگر گروهها متمايز مي سازد كه عبارتند از افزايش سطح مواد و تاثيرات كوانتمي. اين عوامل مي توانند باعث ايجاد تغييرات و يا به وجود آمدن خواص ويژه اي مانند تاثير در واكنشها، مقاومت مكانيكي و مشخصه هاي ويژه الكتريكي در مواد نانو شوند. همانگونه كه اندازه اين مواد كاهش مي يابد، تعداد بيشتري از اتمها در سطح قرار خواهند گرفت. براي مثال، اتم هاي موادي به اندازه30 نانومتر به ميزان5 درصد،10 نانومتر به ميزان20 درصد و3 نانومتر به ميزان50 درصد در سطح قرار دارند. در نتيجه مواد نانو با ذرات كوچكتر در مقايسه با مواد نانو با ذرات بزرگتر داراي سطح بيشتري در واحد جرم هستند. با توجه به ازدياد سطح در اين مواد، تماس ماده با ساير عناصر بيشتر شده و موجب افزايش واكنش با آنها مي شود. اين عمل منجر به تغييرات عمده در شرايط مكانيكي و الكترونيكي اين مواد خواهد شد. براي مثال سطوح بين ذرات كريستالها در بيشتر فلزات باعث تحمل فشارهاي مكانيكي بر آن مي شود. اگر اين فلزات در مقياس نانو ساخته شوند، با توجه به ازدياد سطح بين كريستالها، مقاومت مكانيكي آن به شدت افزايش مي يابد. براي مثال فلز نيكل در مقياس نانو مقاومتي بيشتر از فولاد سخت شده دارد.

به موازات تاثيرات ازدياد سطح، اثرات كوانتمي با كاهش اندازه مواد (به مقياس نانو) موجب تغيير در خواص اين مواد مي شود (تغيير در خواص بصري، الكتريكي و جاذبه). موادي كه تحت تاثير اين تغييرات قرار مي گيرند ذرات كوانتمي، ليزرهاي كوانتمي براي الكترونيك بصري هستند.
همانگونه كه بيش از اين گفته شد مواد نانو، به سه گروه يك، دو و سه بُعدي طبقه بندي شده اند.



مواد نانوي يك بعدي: اين مواد شامل فيلم هاي بسيار نازك و سطوح مهندسي است و در ساخت ابزار الكتريكي و شيميايي و مدارهاي الكترونيكي ساده و مركب كاربرد وسيعي دارند. امروزه كنترل ضخامت لايه ها تا اندازه يك اتم صورت مي پذيرد و ساختار اين لايه ها حتي در مواد پيچيده اي مانند روانكارها شناخته شده است. لايه هاي مونو كه قطر آنها به اندازه يك ملكول و يا يك اتم است، در علوم شيمي كاربرد وسيعي دارند. يكي از كاربردهاي اين لايه ها ساخت سطوحي است كه خود را بازسازي كنند.
مواد نانوي دوبعدي: به تازگي كاربرد مواد نانوي دو بعدي در توليد سيم و لوله ها افزايش يافته و توجه دانشمندان را به دليل وجود خواص ويژه مكانيكي و الكترونيكي به خود جلب كرده است. در زير به چند نمونه ساخته شده در اين گروه اشاره مي شود.
نانو لوله هاي كربني، CNTs : از رول كردن ورقهاي گرافيتي يك يا چند لايه ساخته شده و قطر آنها چند نانو و طولشان چند ميكرومتر است. ساختار مكانيكي اين مواد مانند الماس بسيار سخت است اما در محورهاي خود نرم و تاشو هستند. همچنين اين مواد هادي الكتريكي بسيار عالي هستند. نوع غير عالي نانو لوله هاي كربني مانند موليبيد يوم دي سولفايد پس از CNTs ساخته شده است. اين مواد داراي ويژگي هاي منحصر به فردي همچون روانكاري، مقاومت در برابر ضربات امواج شوكها، واكنشهاي كاتاليزي و ظرفيت بالا در ذخيره هيدروژن و ليتيم هستند.
لوله هاي مواد پايه اكسيدي مانند اكسيد تيتانيم، براي كاربردهاي كاتاليزي، كاتاليزرهاي نوري و ذخيره انرژي به صورت تجاري به بازار عرضه شده اند.
نانو سيمها: اين سيمها از قرار گرفتن ذرات بسيار ريز از مواد مختلف به صورت خطي ساخته مي شوند. نانوسيمهاي نيمه هادي از سيليكون، نيترات گاليم و فسفات اينديوم ساخته شده و داراي قابليتهاي بسيار خوب نوري، الكتريكي و مغناطيسي است و نوع سيليكوني اين سيمها مي تواند بخوبي در يك شعاع بسيار كوچك بدون آسيب رساني به ساختار سيم خم شود. اين سيمها براي ثبت مغناطيسي اطلاعات در حافظه كامپيوترها، وسايل نانوالكترونيكي و نوري و اتصال مكانيكي ذرات كوانتمي به كار مي روند.
بيوپليمرها: انواع گوناگون بيوپليمرها، مانند ملكولهاي DNA ، در خودسازي نانوسيمها در توليد مواد بسيار پيچيده به كار مي روند. همچنين اين مواد داراي قابليت اتصال نانو و بيوتكنولوژي براي ساخت سنسور و موتورهاي كوچك هستند.
مواد نانوي سه بعدي: اين مواد به آن گروه تعلق دارد كه قطري كمتر از100 نانومتر داشته باشند. مواد نانوي سه بعدي در اندازه هاي بزرگتر ساختار متفاوتي داشته و طيف وسيعي از مواد را در جهان تشكيل مي دهند و صدها سال است كه به صورت طبيعي در زمين يافت مي شوند. مواد توليد شده از عوامل فتوشيميايي، فعاليت هاي آتش فشانها، مواد محترق از پختن غذا، مواد متصاعد از احتراق سوخت ماشين ها و مواد آلاينده توليد شده در صنايع جزو اين گروه از مواد هستند. اين مواد به علت رفتار متفاوت در واكنش هاي شيميايي و بصري بسيار مورد توجه قرار دارند. براي مثال اكسيد تيتانيوم و روي كه بصورت شفاف و فرانما، جاذب و منعكس كننده نور ماوراي بنفش در صفحات خورشيدي به كار مي روند در ابعاد نانو هستند.
اين مواد كاربردهاي بسيار ويژه اي در ساخت رنگها و داروها (به ويژه داروهايي كه تجويز آنها فقط براي يك عضو مشخص بدن و بدون تاثير بر ساير اعضاست) دارند. مواد نانوي سه بُعدي شامل مواد بسياري مي شود كه به چند نمونه از آنها اشاره مي كنيم.
كربن60 (فوله رنس Fullerenes) : در اوايل سال1980 گروه جديدي از تركيبات كربني بنام كربن60، ساخته شد. كربن60 ، كروي شكل، به قطر1 نانومتر و شامل60 اتم كربن است كه به علت شباهت ساختار مولكولي آن با گنبدهاي كروي ساخته شده توسط مهندس معماري بنام بوخ مينستر فولر بنام »فوله رنس« نامگذاري شد. در سال1990 ، روش هاي ساخت كوانتم هاي كربن60 با مقاومت حرارتي ميله هاي گرافيتي در محيط هليم بدست آمد. اين ماده در ساخت بلبرينگ هاي مينياتوري و مدارهاي الكترونيكي كاربرد وسيعي دارند.






دِن دريمرز (Dendrimers) : دن دريمرز از يك ملكول پليمر كروي تشكيل شده و با يك روش سلسله مراتبي خود سازي توليد مي شوند. انواع گوناگوني از اين مواد به اندازه هاي چند نانومتر وجود دارند. دن دريمرز در ساخت پوششها، جوهر و حمل دارو به بدن كاربرد فراواني دارند. همچنين در تصفيه خانه ها به منظور بدام انداختن يونهاي فلزات كه مي توان به وسيله *****هاي مخصوص از آب جدا شوند از اين مواد استفاده مي شود.
ذرات كوانتمي: مطالعات در مورد ذرات كوانتمي در سال1970 شروع شد و در سال1980 اين گروه از مواد نانوي نيمه هادي ساخته شدند. اگر ذرات اين نيمه هادي ها به اندازه كافي كوچك شوند، تاثيرات كوانتمي ظاهر شده و مي توانند ميزان انرژي الكترونها و حفره ها را كاهش دهند. از آنجايي كه انرژي با طول موج ارتباط مستقيم دارد در نتيجه خواص نوري مواد بصورت بسيار حساس قابل تنظيم خواهد شد و مي توان با كنترل ذرات، جذب يا دفع طول موج خاص در يك ماده را امكان پذير ساخت. به تازگي با ردگيري مولكولهاي بيولوژي با كنترل سطح انرژي اين ماده، كاربردهاي جديدي از آن كشف شده است.
در حال حاضر استفاده از مواد نانو رو به افزايش است و به علت خواص بسيار ويژه آنها، تحقيقات در يافتن مواد جديد همچون گذشته ادامه دارد.
 
بالا