عصر مواد در نظر دارد با جمع آوری و گلچین مهم ترین و جالب توجه ترین اخبار و رویدادهای صنعتی و پژوهشی فناوری نانو، آن ها را در قالب یک بسته ویژه نانویی تقدیم مخاطبان و کاربران محترم نماید. این بسته ها بسته به حجم اخبار و رویدادها در بازه زمانی سه روز تا یک هفته منتشر خواهد شد.
راهبردی برای خودآرایی نانومواد و تولید ساختارهای سه‌بعدی
دانشمندان پلتفورمی برای مونتاژ نانوذات و تولید ساختارهای جدید ارائه کردند، ساختارهایی که شکل‌های مختلف سه‌بعدی داشته و می‌تواند آلی یا معدنی باشد. اگرچه خودآرایی برای تولید نانومواد سازمان‌دهی شده استفاده می‌شود، اما این فرایند بسیار خاص بوده و ساختارها را براساس خصوصیات ذاتی خود به‌وجود می‌آورد. در مقاله‌ای که محققان در نشریه نیچر متریالز به رشته تحریر درآوردند نشان دادند که می‌توان از پلتفورمی جدید با قابلیت برنامه‌ریزی برای DNA استفاده کرد و در نهایت انواع مواد سه‌بعدی را در مقیاس نانو تولید کرد، موادی که خواص نوری و شیمیایی ویژه‌ای دارند.
اولگ گنگ از محققان این پروژه می‌گوید: “یکی از مهم‌ترین دلایل عدم استفاده از روش‌های خودآرایی برای تولید مواد برای استفاده کاربردی این است که این روش را نمی‌توان برای طیف گسترده‌ای از مواد استفاده کرد تا ساختارهای سه‌بعدی منظم ایجاد کرد. در اینجا ما از فرآیند خودآرایی برای مونتاژ قطعات DNA پلی هدرال صلب استفاده و در نهایت ساختاری ایجاد کردیم که می‌تواند مواد مختلفی نظیر ترکیبات آلی، معدنی، فلز، نیمه‌هادی، آنزیم و پروتئین را درون خود نگه دارد”.
این گروه تحقیقاتی چارچوبی از جنس DNA سنتزی مهندسی شده را به شکل‌های مکعب، اکتاهدرال و تتراهدرون تولید کردند. درون این چارچوب، بازوهای DNA قرار دارد که تنها نانوساختار موردنظر که دارای توالی DNA مکمل است درون این چارچوب قرار می‌گیرد. این ساختار به عنوان واحد سازنده می‌تواند برای تولید ساختارهای سه‌بعدی استفاده شود. این چارچوب‌ها بدون توجه به نانواجسام داخل آن‌ها و با توجه به توالی مکملی آن‌ها به هم متصل می‌شوند. بسته به شکل آن‌ها، چارچوب‌ها تعداد متفاوتی رئوس دارند و بنابراین ساختارهای کاملاً متفاوتی را تشکیل می‌دهند. هریک از نانواجسام درون چارچوب ویژه‌ای قرار می‌گیرد.
این گروه تحقیقاتی برای اثبات عملکرد این راهبرد، نانوذرات سلنید کادمیم، طلا و پروتئین باکتری (استریب‌آویدین) را به عنوان ساختار معدنی و نانواجسام آلی را درون چارچوب DNA قرار دادند.
کارآزمایی بالینی روی نانوذراتی که بافت تومور را می‌سوزانند
نانواسپکترا بیوساینسز (Nanospectra Biosciences) یکی از شرکت‌های پیشرو در استفاده از نانوپزشکی برای فرسایش حرارتی انتخابی است. این شرکت اعلام کرد که مطالعه‌ای مهم برای تعیین اثربخشی استفاده از فناوری تصویربرداری فیوژن/MRI روی از بین بردن بافت پروستات با استفاده از فرسایش لیزری با کمک نانوذرات آغاز کرده است.
دو بیمار برای مرحله مقدماتی کارآزمایی در دانشگاه میشیگان از این فناوری استفاده کرده‌اند که این افراد در مرحله جدید کارآزمایی نیز شرکت کردند. در سری جدید کارآزمایی ۴۶ نفر در سه سایت مختلف در آمریکا مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج این بررسی‌ها نشان داد که ۱۳ مورد از ۱۵ بیمار مبتلا به سرطان پروستات با استفاده از این روش مبتنی بر نانوذرات درمان شدند. هیچ علائم قابل تشخیصی سرطان در منطقه‌ای که تابش لیزر انجام شده بود یک سال پس از درمان نیز دیده نشد.
در مرحله بعدی این کارآزمایی، قرار است ۶۰ نفر در ۸ مرکز مختلف ثبت‌نام کنند. اثر فرسایش کانونی روی بافت پروستات با استفاده از سونوگرافی، شش ماه پس از تابش لیزر روی بافت، مورد بررسی قرار می‌گیرد. در مدت یک سال پزشک این بیماران ویزیت کرده و مطالعه ادامه خواهد یافت. با توجه به اینکه احتمال عود بیماری وجود دارد، بیماران موافقت کردند که تا ۵ سال تحت نظر پزشک باشند.
دکتر اردشیر راستی‌نژاد، از محققان اصلی این پروژه، نتایج داده‌های این امکان‌سنجی را در دوازدهمین سمپوزیم بین‌المللی در مرکز درمانی و تصویربرداری ارائه خواهد داد.
شرکت نانواسپکترا بیوساینسز در روش درمانی AuroLase® از دسته جدیدی از نانوذرات موسوم به AuroShells® استفاده می‌کند. این ذرات به داخل تومور سرطانی وارد می‌شوند؛ در نتیجه با تابش لیزر، این ذرات می‌توانند انرژی لیزر را جذب کرده و آن را به گرما تبدیل کنند که با این کار بافت سرطانی از بین می‌رود.
با اسپری آبگریز کننده شیشه، در روزهای بارانی ایمن برانید!
یکی از شرکت‌های ایرانی فعال در حوزه فناوری‌نانو، اسپری آبگریزکننده حاوی نانوذرات به بازار عرضه کرده است که با ایجاد پوشش آبگریز روی سطح شیشه، دید بهتری را برای رانندگان به ارمغان می‌آورد. یکی از مشکلات رانندگی در هوای نامساعد و بارانی، خیس شدن شیشه و کاهش میدان دید است، که این نانومحصول می‌تواند به حل این مشکل کمک کند.
مدیرعامل این شرکت از تولید این محلول آبگریز به دو صورت پایه آبی و پایه الکلی خبر داد و افزود: “در این محصول از نانوذرات سیلیس استفاده شده است که موجب رفتار آب‌گریزی در محلول می‌شود. استفاده از این اسپری آبگریز کننده موجب می شود که آب به صورت قطرات کروی شکل روی سطح شیشه غلطیده و به پایین شیشه سُر بخورند و در نتیجه هیچ دنباله‌ای از آب روی شیشه ایجاد نمی شود و همچنین گردوغبار روی شیشه را نیز از بین می‌برد. بنابراین استفاده از این محصول می‌تواند میزان شستشوی شیشه را کاهش داده و در نتیجه مصرف آب مورد نیاز برای تمیز کردن شیشه را کم کند”.
استفاده از این محصول موجب می‌شود تا زاویه تماس قطره آب روی سطح شیشه از ۴۳ درجه به بالای ۱۰۲ درجه برسد.
فناوری لایه‌نشانی ALD برای کمک به کاهش تغییرات آب‌وهوایی
شرکت پیکوسان (Picosun) یکی از شرکت‌های ارائه‌دهنده تجهیزات نانوپوشش‌دهی، دستگاهی برای ایجاد پوشش‌هایی با ضخامت نانومتری ارائه کرده که می‌تواند جایگزین روش‌های لایه‌نشانی رایج نظیر CVD باشد. با این فناوری انتشار گازهای خطرناک و آلاینده مثل هگزافلورید سولفور و تری‌فلورید نیتروژن به محیطزیست کاهش می‌یابد.
در روش‌های فعلی برای پو‌شش‌دهی CVD، برای به‌دست آوردن سطح مطلوب از عملکرد، فیلم‌های نسبتاً ضخیم نیاز به رشد دارند تا به مشخصات موردنیاز برسند؛ برای مثال، بتوانند به‌صورت سدی در برابر رطوبت قرار گیرند، از سطح در مقابل خوردگی محافظت کنند. با توجه به ساخت سریع فیلم روی دیواره تجهیزات، محفظه رسوب باید در فواصل منظم، تمیز شود. این کار با استفاده از پلاسمای تری‌فلورید نیتروژن یا هگزا فلورید سولفور انجام می‌شود.
SF۶ قوی‌ترین گاز گلخانه‌ای شناخته شده است که بیش از ۲۲۶۰۰ برابر دی‌اکسیدکربن پتانسیل گرمایش دارد و حداقل هزار سال در جو می‌ماند. میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای SF۶ در اتحادیه اروپا تنها در سال ۲۰۱۷ برابر ۱٫۴ میلیون خودرو است. از این رو استفاده از این گازها باید کاهش یابد.
با استفاده از فناوری لایه‌نشانی اتمی نانولمینیت ALD شرکت پیکوسان می‌توان پوشش‌های مقاوم در برابر عوامل محیطی ایجاد کرد. از سوی دیگر در این روش نیاز به تمیزکاری حذف می‌شود و در نتیجه الزامی به استفاده از پلاسما نیست. محفظه دستگاه شرکت پیکوسان فقط هر سه تا شش‌ماه یک‌بار نیاز به تمیز کردن دارد و به جای پلاسمای مبتنی بر فلوئور می‌توان از روش مکانیکی استفاده کرد.
قائم مقاوم گروه پیکوسان می‌گوید: “ما در پیکوسان می‌خواهیم از فناوری ALD برای آینده‌ای پایدار استفاده کنیم. مقابله با تغییرات آب‌وهوایی با هر وسیله ممکن، مستلزم همکاری میان صنایع نوآور و ارائه‌دهندگان راه‌حل‌های صنعتی است. به جای استفاده از پوشش‌های ضخیم می‌توان از پوشش‌های بسیار نازک استفاده کرد که با استفاده از ALD ایجاد شده‌اند. با این کار میزان انتشار گازهای خطرناک برای تمیز کردن کاهش یافته و یک روش زیست‌سازگار برای تولید پوشش در دسترس خواهد بود.”
زیرلایه روی حرکت میکروشناگرها اثر دارد
یافته‌های اخیر پژوهشگران نشان می‌دهد که میکروشناگرها روی سطوح لغزنده سریع‌تر حرکت می‌کنند. کره‌های خودپیشران که ابعاد میکرومتری دارند در سطح شیشه‌های آب‌دوست نسبت به سطح سیلیکون آبگریز سریع‌تر حرکت می‌کنند. استفانی کتزتزی که این اثر را کشف کرده می‌گوید: “تقریباً هیچ کس متوجه نشده است که بستر اهمیت دارد.”
نتایج این پروژه در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده است. کتزتزی از محققان گروه دانیلا کرافت، در حال تحقیق در مورد میکروشناگرها است. وی می‌گوید: “این یک کشف تصادفی بود. کره‌های کلوئیدی کوچکی که چند میکرون قطر داشتند، در این آزمایش استفاده شد، کره‌هایی که نیمی از سطح آن‌ها با پلاتین پوشش داده شده است.”
زمانی که این ذرات در محلول پراکسید هیدروژن معلق شوند، پلاتین به‌عنوان یک کاتالیزور عمل می‌کند. پلاتین واکنش شیمیایی تبدیل پراکسید هیدروژن به آب و اکسیژن را تسریع می‌کند. این کار موجب یک جریان سیالی شده که ذرات را مانند موشک به حرکت درمی‌آورد، به دلیل خودپیشرانی به این ذرات، فعال گفته می‌شد. از این ذرات فعال ممکن است روزی در ربات‌ها استفاده شود. کتزتزی می‌گوید: “من روی یک پروژه کار می‌کردم که در آن از شیشه دارای پوشش پلیمری به‌عنوان زیرلایه استفاده می‌شد. این زیرلایه بسیار آبگریز بود و من دریافتم که میکروشناگرها خیلی سریع‌تر در آن حرکت می‌کنند. تصمیم گرفتیم که روی دلیل این امر تحقیق کنیم.”
این گروه ابتدا روی اثر بار الکتریک و زبری سطح متمرکز شدند اما نتیجه واضحی به‌دست نیاوردند. بعد به سراغ مقایسه زیرلایه‌های مختلف رفتیم. نتایج نشان داد که سرعت حرکت میکروشناگرها در زیرلایه‌های مختلف متفاوت است. آن‌ها دریافتند که زاویه تماس قطره با سطح، در سرعت حرکت موثر است که دلیل این امر، تفاوت لغزندگی سطوح با هم است. در واقع با لغزنده‌تر شدن سطح، جریان سیالی در امتداد سطح آسان‌تر انجام می‌شود. زمانی که ذره از سطح آبگریز عبور می‌کند، آب مقاومت بیشتری را احساس می‌کند؛ بنابراین جریان‌های پیشرانش حرکتی سختی بین ذرات و سطح به‌وجود می‌آید که این امر پیشرانه را مختل می‌کند.
دومین قرارداد برای استفاده از جاذب نانو برای زدایش نفت از محیط زیست
شرکت دایرکتا پلاس (Directa Plus) قرارداد دوم خود را برای محصول تمیزکننده روغن مبتنی بر گرافن دریافت کرد. این قرارداد با شرکت جیاسپی آفشور به ارزش ۵ میلیون یورو و مدت زمان هفت سال تدارک دیده شده است. سکتار که از شرکت‌های تابعه دایرکتا پلاس است، روی تولید محصولاتی برای تصفیه مایعات حفاری باقی‌مانده و مخازن، خاک و آب آلوده به نفت و همچنین تمیزکاری مخازن نفت کار می‌کند. این قرارداد با شرکت جیاسپی آفشور دومین قرارداد برای تصفیه مواد آلوده به نفت است که شرکت دایرکتا پلاس با این شرکت امضا می‌کند.
جیاسپی پیش از این توافق‌نامه‌ای هشت ساله با گروه نفت و گاز رومانی یعنی OMV پتروم امضا کرده بود، شرکتی که از شرکا دایرکتا پلاس است. جولیو سزارو، مدیرعامل شرکت دایرکتا پلاس می‌گوید: «راهبرد ما، مشارکت با کسب وکارهای نوآورنه است تا از گرافن برای بهبود عملکرد محصولات و خدمات استفاده کنند و بتوانند خدمات بهتری به بازار ارائه کنند. این سرمایه‌گذاری و پیروزی در این قرارداد نمونه‌ای عالی از چگونگی این کار است.»
فناوری Grayfysorber از گرافن برای تصفیه آب‌های آلوده به مواد هیدروکربنی استفاده می‌کند. دایرکتا پلاس اعلام کرده که این فناوری می‌تواند موثرتر از فناوری‌های رایج باشد و ۱۰۰ برابر قدرت جذب بیشتری از وزن خود را برای جذب آلاینده‌های نفتی دارد. این یک محصول تجدیدپذیر، غیراشتعال و با قابلیت استفاده مجدد است. در طول چند سال گذشته، دایرکتا پلاس روی ساخت جاذب‌های محیطزیست کار کرده تا بتواند آلاینده‌های روغنی را از آن بزداید. همچنین این شرکت به دنبال حذف مواد سمی و قابل اشتعال از محیطزیست بوده و قصد دارد تا روغن جذب شده را دوباره بازیافت کند که ماحصل آن فناوری Grafysorber بوده که حاوی نانوساختارهای کربنی است که با استفاده از آن، مواد نفتی از آب زدوده می‌شود. Grafysorber اولین بار توسط یک شرکت رومانیایی مورداستفاده قرار گرفت که با آن ۳۰ هزار مترمکعب آب آلوده به هیدروکربن‌های نفتی جمع‌آوری شد.
روشی ساده و کم‌هزینه برای تجزیه گاز گلخانه‌ای به کمک نانوکاتالیست
پژوهشگران راهبردی ارائه کردند که در آن از نور خورشید می‌توان برای تبدیل دی‌اکسیدکربن به اکسیژن و آب و همچنین مونوکسیدکربن استفاده کرد بدون این که محصول جانبی در آب ایجاد شود. این روش که فتوسنتز مصنوعی است می‌تواند راه‌حل جدیدی برای جلوگیری از گرم‌تر شدن زمین باشد. پژوهشگران مرکز فیزیک نانوساختارهای یکپارچه در موسسه علوم پایه IBS کره‌جنوبی این فناوری را ارائه کردند. این فناوری قادر است در مرحله اول دی‌اکسیدکربن را به اکسیژن و منوکسیدکربن تبدیل کرده و در مرحله بعد، از آن برای طیف وسیعی از کاربردها استفاده کرد. نکته مهم، یافتن فتوکاتالیستی با کارایی بالا است.
اکسیدتیتانیم یک فتوکاتالیست رایج است که به دلیل واکنش‌پذیری بالا، سمیت کم و پایداری شیمیایی قابل توجه خود برای استفاده از نور خورشید کاربرد دارد. در حالی که اکسیدتیتانیم معمولی تنها پرتو فرابنفش را جذب می‌کند این گروه تحقیقاتی اکسیدتیتانیمی ساختند که به لطف پهنای باند کاهش یافته در حدود ۲٫۷ ولت، می‌تواند نور مرئی را نیز جذب کند. این کاتالیست از روتایل نامنظم و آناتاز منظم استفاده کردند. آناتاز و روتایل دو حالت بلوری مختلف از اکسیدتیتانیم است. وجود نامنظمی در بلور موجب جذب نور مرئی و همچنین فراسرخ و فرابنفش می‌شود.
برای فتوسنتز مصنوعی کارآمد، به‌منظور تبدیل دی‌اکسیدکربن به اکسیژن و منوکسیدکربن خالص، محققان قصد داشتند تا این نانوذرات را با دی‌اکسیدتیتانیم آبی (Ao/Rd) و چند عنصر فلزی و نیمه‌هادی ترکیب کنند تا در نهایت احیا دی‌اکسیدکربن به منوکسید کربن بهبود یابد. این گروه تحقیقاتی با بررسی فرمولاسیون‌های مختلف، در نهایت موفق به ارائه ساختار بهینه‌ای از نقره، تری‌اکسیدتنگستن و تیتانیم آبی شدند. دلیل استفاده از تری‌اکسیدتنگستن باند ظرفیت کم و باند باریک ۲٫۶ ولتی این ماده بود که در کنار پایداری بالا و هزینه کم موجب شده تا گزینه مناسبی برای ساخت کاتالیست باشد. دلیل حضور نقره در این کاتالیست، ایجاد نوسان جمعی از الکترون‌های آزاد در اثر تابش نور و در نتیجه افزایش جذب نور مرئی است. همچنین نقره موجب انتخابگری بالای منوکسیدکربن می‌شود. این کاتالیست نانویی حدود ۲۰۰ برابر عملکرد بهتری نسبت به نانوذرات دیگر اکسیدتیتانیم دارد.
نانوذراتی که پلاکت‌های رگ‌های خونی را پاک‌سازی می‌کنند
دانشمندان ابزاری اختراع کردند که می‌تواند پلاکت‌های مسبب بیماری‌های قلبی را بخورد. یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی میشیگان و دانشگاه استنفورد به تازگی روش درمانی جدیدی را برای بیماران قلبی ارائه کردند که در آن از نانوذرات برای حذف پلاکت‌های موجود در رگ‌های خونی استفاده می‌شود. با این کار خطر حمله قلبی کاهش می‌یابد.
نانوذرات با ابعاد کمتر از صد نانومتر می‌توانند در زیست‌شناسی و دیگر رشته مهندسی استفاده شوند. محققان در این پروژه از نانوذرات برای هدف قرار دادن پلاکت‌ها استفاده کردند، پلاکت‌هایی که می‌توانند رگ‌های خونی را مسدود کنند، وضعیتی که به آن آترواسکلروز گفته می‌شود.
در صورت عدم درمان، آترواسکلروز می‌تواند منجر به مشکلات قلبی مانند حمله قلبی یا نارسایی قلبی شود. این نانوذرات که همانند اسب تراوا عمل می‌کنند با به صفر رساندن سلول‌های ایمنی درون پلاکت‌ها، می‌توانند حمله به این پلاکت‌ها را تسهیل کنند. برایان اسمیت، استادیار رشته مهندسی زیست‌پزشکی دانشگاه ایالتی میشیگان می‌گوید: “ما دریافتیم که می‌توانیم ماکروفاژها را به سمت انتخاب سلول‌های مرده و در حال مرگ تحریک کنیم، سلول‌هایی که یکی از عوامل بروز سکته هستند. ما می‌توانیم یک مولکول بسیار کوچک را درون ماکروفاژ قرار دهیم و به آن‌ها بگوییم مجددا شروع به خوردن کنند”. اسمیت می‌افزاید: “عوارض جانبی داروی نانوذرات به دلیل انتخابگری آن، به حداقل می‌رسد”.
این انتخابگری بخشی از چیزی است که باعث می‌شود درمان با نانوذرات در پزشکی بسیار جالب توجه باشد. دانشمندان در حال مطالعه چگونگی به‌کارگیری فناوری‌نانو در انواع مشکلات سلامتی از آسیب‌های نخاعی گرفته تا باکتری‌های مقاوم به دارو هستند. در این مورد درمان جدید، هنوز باید تحقیقات بیشتری انجام شود تا بتوان این دارو را به مرحله تجاری‌سازی رساند. بنابراین، انجام کارآزمایی‌های بالینی و تست‌های حیوانی برای این نانوذرات ضروری بوده تا ایمنی و کارایی این روش اثبات شود. اسمیت نسبت به آینده این فناوری خوش‌بین است، او و همکارانش ثبت اولیه اختراع این فناوری را انجام داده‌اند.
تثبیت موقعیت در بازار باتری با خرید شرکت تولیدکننده نانولوله کربنی
کابوت کورپوریشن (Cabot Corporation) یکی از شرکت‌های تامین‌کننده مواد مورداستفاده در تولید باتری، برای تقویت موقعیت خود در بازار باتری، اقدام به خرید یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان نانولوله‌کربنی در چین (شرکت شنژن سانشان نانونیومتریالز) کرده است. شنژن یکی از تولیدکنندگان نانولوله‌های کربنی در چین است. شنژن که در سال ۲۰۱۱ تاسیس شده است، یکی از تولیدکنندگان نانولوله‌های کربنی است که طیف وسیعی از محصولات نظیر نانولوله‌های تک جداره و چند جداره را تولید و به بازار عرضه می‌کند.
مقامات این شرکت اعلام کردند که تقریباً ۱۱۵ میلیون دلار از این شرکت توسط کابوت خریداری شد. با این کار، شرکت کابوت می‌تواند موقعیت خود را در بازار باتری‌ها تقویت کرده و رشد و توسعه فعالیت‌های خود را در چین که بزرگ‌ترین و سریع‌ترین بازار خودرو در جهان است را به‌صورت قابل توجهی تقویت کند. شنژن به عنوان دومین تولیدکننده بزرگ نانولوله‌های کربنی در جهان، امکان تولید نانولوله‌های کربنی به‌صورت پودر خشک و سوسپانسیون را دارا است. این شرکت سابقه اثبات موفقیت تجاری در بازار باتری لیتیمی را دارد. افزودن نانولوله‌های کربنی به لیست محصولات کابوت موجب می‌شود تا این شرکت بتواند از این نانولوله‌ها در محصولات کربنی رسانای خود استفاده کند. با این کار شرکت کابوت می‌تواند از این افزودنی در بهبود عملکرد محصولاتی نظیر کربن سیاه و همچنین تولید باتری‌های اسیدی سربی استفاده کند. نانولوله‌ها می‌توانند به‌عنوان افزودنی در باتری‌های یون لیتیم نیز استفاده شوند.
جف زو، معاون مدیرعامل می‌گوید: «شنژن به شدت با راهبرد ما برای رشد در فضای فرمولاسیون متناسب است و بستر جدید فناوری را برای تجارت در زمینه مواد مورداستفاده در بخش انرژی فراهم می‌کند. ترکیب قابلیت‌های نانولوله‌های کربنی با فناوری افزودنی کربنی ما، فرصت‌های جدیدی را برای رشد موقعیت ما در بازار ذخیره‌سازی انرژی ایجاد می‌کند. این موضوع نه تنها موقعیت رهبری جهانی ما را در مواد افزودنی کربنی تقویت می‌کند بلکه به ما امکان می‌دهد تا راه‌حل‌های نوآورانه جدیدی را ارائه و همچنین با این کار عملکرد باتری‌ها را بهبود دهیم.»
توسعه فناوری چسب حساس به فشار برای رفع نیاز صنعت
یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه فردوسی مشهد به رهبری دکتر غلامحسین ظهوری فناوری ساخت نوعی چسب حساس به فشار را ارائه کرده است. پروژه ساخت این چسب که دارای ابعاد نانومتری است، برای تامین نیاز شرکت تولیدی و صنعتی سامد (چسب مشهد) اجرا شده است.
مهدی همتیان دامغانی پژوهشگر این پروژه می‌گوید: «سابقه همکاری میان گروه تحقیقاتی دکتر غلامحسین ظهوری با صنعت به سال‌های گذشته بازمی‌گردد و می‌توان گفت که پیش از این پروژه پنج نسل از دانشجویان این گروه با صنعت پروژه‌های مختلفی داشته‌اند. با توجه به نیاز شرکت تولیدی و صنعتی سامد به چسب‌های حساس به فشار و با توجه به نتایج مثبت به دست آمده از تحقیقات پیشین مبنی بر نقش مهم فناوری‌نانو در تولید چسب، پروژه ساخت چسب حساس به فشار در قالب یک پایان‌نامه دانشجویی تعریف و اجرا شد». دانش‌آموخته دانشکده شیمی دانشگاه فردوسی مشهد می‌افزاید: «در این پروژه از پلیمریزاسیون آمولسیونی دو مرحله‌ای به روش هسته-پوسته در شرایط کنترل شده و دقیق برای تولید چسب استفاده شد. با کاهش ابعاد ساختار چسب به مقیاس نانومتری، استحکام پوستگی از ۰٫۰۷ به ۸۲ نیوتن بر میلی‌متر رسید که نتیجه بسیار جالب توجهی است. البته ذرات در این چسب کمتر از ۱۰۰ نانومتر قطر دارند.»
وی درباره مقیاس کار در این پروژه گفت: «معمولا مقیاس‌های کار پایان‌نامه‌های دانشجویی در حد ۱۰۰ میلی‌لیتر است اما ما ساخت این چسب را در مقیاس‌های حجمی یک لیتری انجام دادیم تا کمی به مقیاس نیمه‌صنعتی نزدیک‌تر باشیم. با این کار تجاری‌سازی این فرآیند ساده‌تر می‌شود. با توجه به نتایج به‌دست آمده به نظر می‌رسد که مسیر برای تجاری‌سازی و تولید صنعتی هموار شده است. این اولین باری نیست که شرکت تولیدی و صنعتی سامد با همکاری دانشگاه اقدام به توسعه فناوری چسب‌های جدید می‌کند، در حال حاضر این شرکت در حال ساخت راکتوری برای تولید نوعی چسب است که در قالب پروژه‌ای دانشجویی پیش از این پروژه فعلی، تعریف و اجرا شده بود. بنابراین تجربه تجاری‌سازی کار دانشجویی در این شرکت وجود دارد و این موضوع می‌تواند به تسریع فرآیند تجاری‌سازی و تولید انبوه کمک کند». مهندس همتیان دامغانی دامنه استفاده از این چسب را بسیار وسیع می‌داند به طوری که می‌توان از آن در بسته‌بندی، تولید نوارچسب و نوارهای الکتریکی و بسیاری از محصولات دیگر استفاده کرد.
بهبود ترکیب آب و صابون با فناوری‌نانو
این روزها شستشوی دست برای مقابله با ویروس‌ها از مهم‌ترین توصیه‌های پزشکی است. برای بهبود کیفیت شستشو، محققان از نانوذرات حاوی آب و عوامل ضدعفونی کننده استفاده کردند که می‌تواند کارایی شستشو را افزایش دهد. پژوهشگران نانوایمنی در دانشگاه هاروارد روشی برای مقابله با بیماری‌های عفونی ارائه کردند، این روش با ضدعفونی موثرتر هوا؛ غذا و فضای پیرامون موجب از بین رفتن میکروب‌ها می‌شود. پژوهشگران این پروژه از پلتفورم مبتنی بر فناوری‌نانو برای توسعه محصولی استفاده کردند که در آن نانوقطرات آئروسل‌شده حاوی مواد غیرسمی و طبیعی می‌تواند هر آنچه که در اطراف است، ضدعفونی کند.
دموکریتو از محققان این پروژه می‌گوید: «در دهه ۶۰ با تولید آنتی‌بیوتیک این طور به نظر می‌رسید که پرونده عفونت و بیماری‌های عفونی برای همیشه بسته خواهد شد، اما گذشت زمان نشان داد که این طور نیست. بیماری‌های عفونی هنوز وجود دارند و میکرواورگانیسم‌ها باهوش‌تر از چیزی هستند که ما فکر می‌کردیم و نبرد ما با عوامل بیماری‌زا ادامه دارد. وقتی از بیماری‌های عفونی صحبت می‌کنیم، منظورم بیماری‌های ناشی از هوا و مواد غذایی است. برای مثال، آنفولانزا و سل بیماری‌های ناشی از هوا هستند که سالانه میلیون‌ها نفر را به کام مرگ می‌کشند. بیماری‌های ناشی از غذا نیز سالانه میلیون‌ها نفر را قربانی کرده و میلیاردها دلار برای اقتصاد هزینه دارند.»
وی می‌افزاید: «شستن دست‌ها یک اقدام اساسی برای کاهش بیماری‌های عفونی است، مواد ضدعفونی‌کننده مثل الکل نیز می‌توانند مفید باشند. اما برخی افراد به این مواد حساسیت دارند و علاوه‌بر این، استفاده از مواد ضدباکتری موجب مقاوم شدن باکتری‌ها می‌شوند. اینجا است که باید رویکرد جدیدی ارائه شود؛ بنابراین طی چهار تا پنج سال گذشته ما سعی کردیم از فناوری‌نانو برای ارتقا روش‌های مقابله با عفونت استفاده کنیم. ما ابزارهایی برای تولید نانومواد مهندسی شده داریم، از این ابزارها استفاده می‌کنیم تا آب را به نانوذرات مهندسی شده تبدیل کنیم و درون آن مواد ضدباکتری قرار دهیم، موادی که غیرسمی بوده اما به‌صورت طبیعی آنتی‌باکتریال هستند. بنابراین، این نانوذرات می‌توانند میکرواورگانیسم‌ها را در سطح یا هوا از بین ببرند.»
استفاده از نانوچاپ سه‌بعدی برای تولید حسگرهایی برای حوزه پزشکی
پژوهشگران برای ایجاد تصاویر سه‌بعدی طلایی از چاپ سه‌بعدی جوهرافشان استفاده کردند. در تلاش برای پیشبرد حسگرهای زیست‌پزشکی، محققان دانشگاه سویل در اسپانیا با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه ناتینگهام با استفاده از نانوذرات طلای تثبیت شده، تصویر چاپی سه‌بعدی ایجاد کردند. نتایج این پروژه در نشریه نیچر به چاپ رسیده است. براساس اطلاعات منتشر شده، نانوذرات طلا خود قابل چاپ نیستند اما از خواص زیست‌سازگاری آن‌ها در حوزه‌هایی نظیر تشخیص طبی استفاده می‌کنند. برای مثال از سیستم‌های الکتروشیمیایی جاسازی شده در نانوذرات طلا برای شناسایی سلول‌های تومور و نشانگرهای سرطان می‌توان استفاده کرد.
بنابراین پلیمرهای مختلف با ساختار شانه‌ای که با قند طبیعی آربنوز تهیه شده است را می‌توان برای تولید نانوذرات با پایداری بالا استفاده کرد. از این نانوذرات به‌عنوان جوهر برای چاپ استفاده شده است. یکی از دغدغه‌های محققان در تولید و ساخت قطعات، کاهش مصرف پلاستیک است؛ بنابراین آن‌ها در این پروژه به‌منظور تولید جوهر برای چاپ سه‌بعدی برای استفاده در حسگرهای فلزی از پلیمر پلی‌اورتان زیست‌تخریب‌پذیر استفاده کردند. آن‌ها گزارش کردند که این پلیمرها دارای خواصی است که می‌توان از آن برای تولید کامپوزیت‌های نانوذرات طلا/پلیمر استفاده کرد. البته این جوهرهای نانوذرات فلزی کمتر به‌صورت تجاری استفاده می‌شوند چرا که پایداری کمی دارند به همین دلیل محققان تلاش کردند تا این نانوذرات را پایدار کنند.
این گروه از این روش برای چاپ آرم دانشگاه سویل استفاده کردند. این راهبرد پتانسیل باز کردن مسیرها و برنامه‌های جدید برای ساخت حسگرهای نانوفلزی زیستی را دارد. پس از این آزمایش، محققان این‌گونه نتیجه‌گیری کردند که کوپلی‌اورتان‌های شبیه به شانه به‌عنوان پایدارکننده نانوذرات قابل استفاده هستند. این بدان معنا است که می‌توان از آن به‌عنوان جوهر برای چاپ جوهر افشان استفاده کرد. این تیم تحقیقاتی درنظر دارد تا آزمایش‌های بیشتری را با استفاده از چاپ سه‌بعدی انجام دهد تا بیشتر از این‌گونه جوهرها برای حسگرهای زیستی استفاده کند.
نانوحسگری با ۳۰۰ میلیارد چرخش در دقیقه برای محاسبه اصطکاک کوانتومی
پژوهشگران برای بررسی اصطکاک کوانتومی اقدام به ساخت نانوحسگری کردند که می‌تواند با سرعت ۳۰۰ میلیارد دور در دقیقه بچرخد. این کوچکترین و سریع‌ترین چرخنده ساخت بشر است. این دانشمندان برای تشخیص نیروهای موسوم به اصطکاک کوانتومی که حتی روی اشیاء کاملاً تهی نیز تاثیر می‌گذارد از چرخش استفاده کردند. آن ها از نانوذرات به دام افتاده در حال چرخش با نور لیزر در خلاء به‌عنوان عنصر فعال حساس استفاده کردند تا با دقت بالا بتوانند نیروی گریز از مرکز و دیگر نیروهای ناشی از چرخش را اندازه‌گیری کنند.
توجه داشته باشید که نانوذرات مورد نظر در حال حاضر می‌توانند با سرعتی بیش از ۳۰۰ میلیارد چرخش در دقیقه بچرخند. تونگ‌کانگ لی، از محققان دانشگاه پوردو می‌گوید: «این کوچکترین و سریع‌ترین چرخنده ساخت بشر است.»
برای اندازه‌گیری نیروی گریز از مرکز و دیگر نیروها، دانشمندان این نانوذرات را با پالس‌های نور لیزر ثانویه مورد تابش قرار دادند که با فرکانس یکنواختی از قبل تنظیم شده‌است. نور این لیزر به‌صورت دایره‌ای قطبی است، صفحه نوسان موج الکترومغناطیس این نور با گذشت زمان می‌چرخد. این تغییر در قطبش نور به‌عنوان نوعی مقیاس حسگری دقیق عمل می‌کند که به کاربر امکان می‌دهد تغییر سرعت چرخش نانوذرات میان دو تابش نور لیزر را اندازه‌گیری کند. هنگامی که دانشمندان ۱۰۰ ثانیه اندازه‌گیری مستمر انجام دادند، مقدار گشتاور ۰٫۴ تریلیون کادریلیون نیوتون متر را به‌دست آوردند. برای درک بهتر این مقدار تصور کنید که گشتاور یک نیوتن متر می‌تواند باعث شود یک کلاه روی نوک انگشت دو بار بچرخد.
نتایج به‌دست آمده به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا محاسبه کنند که حسگری که ایجاد کردند ۷۰۰ برابر حساسیت بیشتر از هر حسگر تجاری دیگری می‌تواند داشته باشد. البته هنوز مشخص نیست که آیا گشتاور اندازه‌گیری شده توسط دانشمندان نتیجه کار اصطکاک کوانتومی باشد. از این گذشته، ممکن است که همه اینها نتیجه تاثیر عامل ناشناخته خارجی دیگری باشد. برای مثال، میدان‌های الکترومغناطیس خارجی می‌تواند منشاء این گشتاور باشد. دانشمندان امیدوار هستند که آزمایش‌های بیشتر با حسگر جدید بتواند این موضوع را روشن کند.
اثبات اثرضدسرطان نانوذرات کلریدسدیم در موشهای آزمایشگاهی
نانوذرات کلریدسدیم (NaCl) می‌تواند موجب از بین رفتن سلول‌های سرطانی شود، البته این بدان معنا نیست که خوردن نمک طعام اثرات ضدسرطان داشته باشد، بلکه نانوذرات ساخته شده از جنس کلریدسدیم روی موشهای آزمایشگاهی اثرات ضدسرطانی داشته است و می‌توان از این نتایج برای تولید داروی ضدسرطان استفاده کرد.
هر ساله بیش از ۱۷ میلیون مورد سرطان تشخیص داده می‌شود، بیماری که به‌عنوان یکی از مرگ‌بارترین بیماری‌ها در جهان شناخته می‌شود. مطالعات پیشین نشان داده است که برخی نانوذرات می‌توانند برای درمان سرطان مورداستفاده قرار گیرند. با این حال برخی از این مواد می‌توانند اثرات جانبی یا سمیت داشته باشند. پژوهشگران دانشگاه جورجیا نشان دادند که نانوذرات کلرید سدیم می‌تواند باعث از بین رفتن سلول‌های سرطانی در موشهای آزمایشگاهی شود بدون اینکه اثرات جانبی زیادی در پی داشته باشد.
نمک‌طعام که به‌عنوان یک الکترولیت رایج شناخته شده و به سرعت در آب حل می‌شود، می‌تواند نقش یک نمک انتخاب‌گر را ایفا کند. این گروه تحقیقاتی ثابت کردند که نانوذرات کلریدسدیم، برای سلول‌های سرطانی سمی است. زمانی که این نانوذرات درون سلول سرطانی حل می‌شوند، نانوذرات کلریدسدیم موجب پدیده اسمولاریتی شده و سلول به سرعت از بین می‌رود. مطالعات در محیط زنده نشان می‌دهد که نانوذرات نمک طعام نه تنها سلول‌های سرطانی را از بین می‌برند بلکه ایمنی ضدسرطانی نیز ایجاد می‌کنند. با این نتایج، مسیر برای استفاده از این نانوذرات برای درمان سرطان هموار می‌شود. به صورت رایج، غشا پلاسمایی مانع از ورود یون‌های سدیم به داخل سلول می‌شود، اما این گروه دریافتند که نانوذرات کلریدسدیم می‌تواند وارد سلول‌ها شوند. این سلول‌ها تصور می‌کنند که نانوذرات عناصر بی‌خطری هستند و فریب می‌خورند. این روش همانند راهبرد اسب تروجان است که در آن سلول به غلظت‌های کم از کلریدسدیم اجازه ورود به داخل سلول را می‌دهد.
جین ژای از محققان این پروژه می‌گوید: «این سازوکار در واقع بسیار برای سلول‌های سرطانی سمی بوده و سمیت آن از سلول‌های نرمال نیز بیشتر است». پژوهشگران این پروژه از این فناوری روی یک دسته از موش‌ها استفاده کردند و دریافتند که وجود نانوذرات کلریدسدیم در محیط سلولی می‌تواند موجب کاهش رشد سلول‌های سرطانی به میزان ۶۶ درصد نسبت به گروه مدل باشد، این در حالی است که هیچ اثری از آسیب روی اندام‌های دیگر در موشهای مدل مشاهده نشده است.
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.