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.

 

 

 

چرا نانوکاتالیست‌های آلیاژی چند فلزی در رشد CNT موثرتر هستند؟

 

پژوهشگران مرکز مواد کربنی چندبعدی با همکاری پژوهشگرانی از موسسه علم پایه در کره‌جنوبی رهیافت نظری برای رشد نانولوله‌های کربنی ارائه کردند. در مقاله‌ای که این گروه در نشریه Physical Review Letters به چاپ رساندند، توضیح دادند که چرا نانوذراتی که از آلیاژ فلزی ایجاد می‌شوند به سنتز نانولوله‌های کربنی طویل کمک می‌کنند و چه تفاوتی میان این آلیاژهای چند فلزی و کاتالیست‌های تک‌فلزی رایج در تولید نانولوله‌های کربنی است.

 

نانولوله‌های کربنی ساختارهای لوله‌ای از جنس کربن هستند که برای سنتز آن‌ها معمولاً از نانوذرات کاتالیست استفاده می‌شود تا افزوده شدن اتم‌های کربن از مولکول‌های پیش‌ماده به دیواره نانولوله‌کربنی را تسهیل کند.

 

پیش از این مشخص شده بود که کاتالیست‌های آلیاژی از جنس نیکل – مس یا نیکل – مولیبدن نسبت به آلیاژهای فلزی منفرد عملکرد بهتری دارند اما دلیل آن مشخص نبود.

 

پژوهشگران این پروژه با انجام شبیه‌سازی مولکولی سیستماتیک به دنبال نقش کاتالیست‌های آلیاژی در رشد نانولوله‌های کربنی بودند. فنگ دینگ، رهبر این گروه تحقیقاتی می‌گوید: «در شبیه‌سازی مولکولی، حرکت هر اتم به وضوح دیده می‌شود؛ بنابراین، اختلاف شکل و ساختار ذرات کاتالیست در طول رشد نانولوله‌ها را می‌توان با دقت ثبت کرد. با این کار ما می‌توانیم ظرفیت‌های روش‌های رایج را افزایش دهیم.»

 

محققان این پروژه با استفاده از شبیه‌سازی مولکولی نشان دادند که دو فلز آلیاژ در لبه نانولوله‌ از هم جدا عمل می‌کنند، نانولوله‌های کربنی تمایل به جذب اتم‌های فلز بیشتری دارند تا سر لوله را باز نگه دارند که این کار باعث رشد نانولوله می‌شود، در حالی که اتمی که فعالیت کمتری دارد به سمت بالا هدایت می‌شود. شبیه‌سازی‌های بیشتر نشان داد که این پدیده در کاتالیست‌های فلزی مختلف عمومیت دارد.

 

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که کاتالیست‌های آلیاژی نسبت به نانوذرات تک فلزی عملکرد بهتری دارند چرا که اتم‌های فلزی نزدیک حاشیه نانولوله‌های کربنی اتم‌های کربن بیشتری را نسبت به اتم فلزی با فعالیت کمتر، جذب می‌کند. با این کار اتم‌های کربن بیشتری در مجاورت نانولوله‌کربنی قرار می‌گیرد و افزوده شدن اتم‌های کربن به نانولوله‌ها تسریع شده و در نهایت رشد نانولوله‌های کربنی با سرعت بالاتری انجام می‌شود

 

 

 

رنگ نانو برای محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس

 

یکی از شرکت‌های فعال در حوزه فناوری‌نانو، رنگ حاوی نانوذرات تولید کرده که خاصیت محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس دارد. این رنگ برای استفاده در اماکن حساس نظیر فضای بیمارستانی یا نیروگاه‌ها مناسب بوده و می‌تواند افراد یا تجهیزات موجود در این فضاها را در برابر امواج الکترومغناطیس محافظت کند. این رنگ‌ها قابلیت اجرا بر دیوار، سقف و کف ساختمان‌های مسکونی یا محیط‌های دارای ادوات حساس الکتریکی، الکترونیکی و مخابراتی را دارد.

 

این رنگ پایه آب بوده و حاوی نانوذرات با خاصیت محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس در بازه فرکانسی ۸- ۱۲ گیگاهرتز است. استفاده از نانوذرات در این رنگ، سبب کاهش عبور امواج الکترومغناطیس می‌شود که این امواج می‌توانند برای فعالیت‌های زیستی بدن انسان مضر باشند و در محیط‌های دارای ادوات حساس الکتریکی، الکترونیکی و مخابراتی، مشکل‌ساز شوند.

 

محافظت در برابر امواج الکترومغناطیسی در واقع کاهش شدت میدان‌های الکترومغناطیسی در فضا، از طریق مسدود کردن امواج با استفاده از موانع رسانا یا مواد مغناطیسی است. این حفاظت بیشتر برای فضاهایی مانند مراکز داده، بیمارستان‌ها، نیروگاه‌های برق، سایت‌های نظامی و سایت‌های پتروشیمی به دلیل به کار‌گیری ادوات و تجهیزات حساس الکتریکی، الکترونیکی و مخابراتی مطرح می‌شود. علاوه بر این در معرض قرار گرفتن بدن انسان به صورت مستمر در برابر این امواج نیز می‌تواند فعالیت زیستی بدن را مختل کند. بر هم زدن فعالیت زیستی بدن می‌تواند منجر به ناراحتی و مشکلات زیادی در بدن شود.

 

در این محصول، محافظت در برابر امواج الکترومغناطیسی با استفاده از موادی صورت می‌گیرد که با ایجاد یک قفس فارادی میزان امواج الکترومغناطیسی را کاهش می‌دهد. شدت کاهش امواج الکترومغناطیسی به شرایط استفاده، ضخامت، اندازه، حجم، مش‌بندی ساختار شیلد و فرکانس موج وابسته است.

 

 

 

ساخت لیزرهایی کوچک‌تر از سلول‌های قرمز خون

 

محققان روشی ارائه کردند که می‌تواند ذرات میکروسکوپی پوشش ‌داده شده با نانوذرات را به لیزرهای کوچکی تبدیل کند که از سلول‌های قرمز خون کوچکتر هستند. این میکرولیزرها می‌توانند در خون شناور باشند و قادرند تا نور مادون قرمز را به پرتوهایی با فرکانس بالاتر تبدیل کنند. این ساختار از جنس نانوذرات بوده و کوچک‌ترین لیزری است که تاکنون ساخته شده است.

 

این لیزرها می‌توانند نشر ثابت و پایداری را در مدت زمان چند ساعت ایجاد کنند. آن‌ها زمانی که در جریان خون شناور باشند یا در هر یک از سیالات زیستی معلق باشند قادرند تا نشر نور را انجام دهند. این لیزرهای کوچک به قدری پایدار هستند که بتوانند به مدت چند روز به کار خود ادامه دهند. این دستاورد می‌تواند منجر به فناوری تصویربرداری جدیدی شود که در آن از پرتو مادون قرمز برای کنترل فعالیت‌های زیستی بدن استفاده شود. علاوه‌ بر این، این لیزرهای کوچک می‌توانند درهای تازه‌ای به سوی ساخت تراشه‌های کامپیوتری نوری باز کنند.

 

محققان این پروژه دریافتند زمانی که لیزر به نانوذرات تقویت شده با تولیم می‌تابد، نشر نور از سطح این نانوذرات ایجاد می‌شود. این در حالی است که خود نانوذرات روی سطح دانه‌های میکروسکوپی سوار شده‌اند.

 

نور ایجاد شده می‌تواند در یک ثانیه هزاران بار به دور دانه‌های میکروسکوپی گردش کند و در عین حال با برخورد به اطراف تغییر فرکانس داده و نور مرئی ایجاد نماید. زمانی که شدت نور در حال حرکت به یک حدی برسد، نور می‌تواند به طول‌موج خاصی برسد و تابش در آن طول‌موج صورت گیرد. زمانی که محققان این دانه‌ها را در معرض لیزر مادون قرمز قرار دادند، این دانه‌ها شروع به تغییر طول موج کردند و نوری با فرکانس بالاتر ایجاد شد.

 

 

 

تولید نانوکامپوزیت شفاف در برابر پرتو مادون قرمز

 

محققان دانشگاه فارایسترن فدرال با همکاری محققانی از موسسه شیمی و موسسه تک بلور اوکراین موفق به ساخت نانوکامپوزیت‌های سرامیکی از جنسY₂O₃-MgO  شدند که دارای توزیع یکنواخت ابعاد بوده و می‌تواند سختی بسیار بالایی تا ۱۱ گیگاپاسگال داشته باشند. میانگین ابعاد ذرات این ساختار ۲۵۰ نانومتر است. مزیت این کامپوزیت آن است که در محدوده طول موج مادون قرمز تا ۷۰ درصد شفافیت دارد.

 

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان “Influence of sintering temperature on structural and optical properties of Y۲O۳-MgO composite SPS ceramics” در نشریه Ceramics International به چاپ رسیده است.

 

از آنجایی که ابعاد دانه‌ها در این ساختار نانومتری است، این کامپوزیت‌های سرامیکی دارای خواص نوری، ترموفیزیکی و مکانیکی پیشرفته‌ای هستند. همچنین پایداری حرارتی، هدایت گرمایی و سختی این ساختار قابل توجه است.

 

این ماده جدید را می‌توان در فرآیندهای تولید بسیار پیشرفته به کار گرفت؛ برای مثال، می‌توان آن را به‌عنوان پنجره محافظ در صنعت هوافضا به کار برد. برای تولید این نانوسرامیک Y₂O₃-MgO ، باید دو فاز دارای توزیع یکنواختی باشند، از این رو محققان مشکل پخش یکنواخت ذرات را حل کردند. برای این کار آن‌ها از سنتز نیترات-گلیسین با مقدار زیادی اسیدنیتریک و گلاسین استفاده کردند. از آنجایی که مقدار زیادی گلیسین در این ساختار وجود دارد، در نتیجه هسته‌زایی به کررات در محیط ایجاد می‌شود. این هسته‌زایی‌ها منجر به تولید نانوذراتY₂O₃-MgO  می‌شود. از سوی دیگر، مقادیر زیادی گاز در این فرایند آزاد می‌شود که این کار منجر به جدا ماندن ذرات از هم شده و در نتیجه تجمع ذرات رخ نمی‌دهد. در این شرایط، هسته‌ها تبدیل به ذرات جامد می‌شود.

 

کل فرآیند سنتز ۸ دقیقه‌ای به اتمام می‌رسد و دما تا ۱۳۰۰ درجه بالا می‌رود. این روش به محققان کمک می‌کند تا انتقال جرم را به حداقل برسانند.

 

این تیم تحقیقاتی به دلیل روش نوآورانه خود که در آن از تف‌جوشی پلاسمای جرقه‌ای استفاده شده موفق به تولید این ساختار شدند.

 

 

 

نتایج مثبت آزمون‌های انجام شده روی باتری حاوی آئروژل گرافنی

 

شرکت زنگرافن (ZEN Graphene) به همراه مرکز هوافضای آلمان موسوم به DLR نتایج مربوط به آزمون‌های انجام شده روی باتری حاوی آئروژل گرافنی را ارائه کرد. زنگرافن نتایج دلگرم‌کننده‌ای از برنامه تولید این باتری به‌ دست آورده است، برنامه‌ای که به رهبری لوکاس بیچلر از دانشگاه بریتیش کلمبیا انجام شده است. این نتایج می‌تواند مسیر ساخت باتری‌های نانویی کاراتر را تسهیل کند.

 

این مجموعه یک ماده آندی کامپوزیتی بوده که جنس آن از آئروژل گرافنی است و در آن اکسیدگرافن احیا شده و گرافن شرکت زنگرافن استفاده شده است.

 

نتایج اولیه نشان می‌دهد که حضور مقادیر نسبتاً کم در حد کمتر از ۵ درصد وزنی از گرافن می‌تواند منجر به تولید آندی با ظرفیت دشارژ ویژه منحصربه‌فرد شود. بهترین نتایج اولیه با بارگذاری دو درصد وزنی گرافن پخش شده در آئروژل به‌دست آمده است که منجر به تولید آندی با ظرفیت تخلیه اولیه ۲۸۰۰ میلی‌آمپر ساعت بر گرم و ظرفیت تخلیه ۱۳۰۰ میلی‌آمپر ساعت پس از ۵۰ چرخه در ظرفیت جریان ۱۸۶ میلی‌آمپر در ساعت شده است.

 

اعتقاد بر این است که این نتایج بهتر از نتایجی است که تاکنون در مقالات برای باتری‌های آئروژل گرافنی گزارش شده است.

 

آئروژل حاوی گرافن وزن و قیمت کمی داشته و می‌تواند عملکرد بالایی در ذخیره‌سازی انرژی داشته باشد.

 

 

مسابقه طراحی و ساخت اسباب‌بازی‌های خلاقانه نانو

 

ششم بهمن‌ ماه ۹۸، کارگاهی با موضوع کاربرد فناوری نانو در صنعت اسباب‌بازی برگزار می‌شود. پس از این کارگاه، علاقه‌مندان به شرکت در مسابقه طراحی و ساخت اسباب‌بازی‌های خلاقانه نانو می‌توانند طرح‌های پیشنهادی خود را تا ۲۸ بهمن‌ ماه به دبیرخانه چالش ارائه دهند.

 

ستاد ویژه توسعه فناوری نانو قصد دارد تا فراتر از حوزه‌های صنعتی و ساخت تجهیزات، کاربردهای فناوری نانو را در حوزه محصولات مصرفی نیز گسترش دهد. از آنجایی که یکی از دسته‌های مهم در سبد محصولات مصرفی خانوارها، اسباب‌بازی است، ستاد توسعه فناوری نانو قصد دارد تا در قالب مسابقه پیشِ رو و با همکاری ذی‌نفعان صنعت اسباب‌بازی کشور، کاربردهای فناوری نانو را در طراحی و ساخت اسباب‌بازی توسعه دهد. در این راستا ابتدا کارگاهی با هدف نزدیک کردن ذهن‌های طراحان اسباب‌بازی و متخصصان نانوفناوری برگزار خواهد شد. سپس علاقه‌مندان طرح‌های خود را در سامانه آی‌چلنج ثبت می‌کنند و منتظر اعلام نتایج داوری می‌مانند. برگزیدگان این مرحله جهت ساخت نمونه اولیه طرح خود، حمایت‌های نقدی و غیرنقدی دریافت می‌کنند. در انتها نمونه‌های ساخته شده داوری می‌شوند و به برگزیده نهایی مسابقه، ۲۰ میلیون تومان جایزه اعطا می‌شود. ضمن اینکه سه طرح برتر می‌توانند تا سقف ۳۰۰ میلیون تومان از تسهیلات تجاری‌سازی ستاد ویژه توسعه فناوری نانو بهره‌مند شوند.

 

مسابقه «طراحی و ساخت اسباب‌بازی‌های خلاقانه نانو» در سه محور اصلی کاهش هزینه تولید اسباب‌بازی‌ها به کمک فناوری نانو، افزایش کیفیت اسباب‌بازی‌ها با استفاده از فناوری نانو و طراحی و ساخت اسباب‌بازی جدید بر پایه یکی از کاربردهای فناوری نانو پذیرای طرح‌ها است.

 

برای نمونه می‌توان از ویژگی‌های سبک‌سازی، استحکام‌بخشی، ضدباکتری، ضدحریق، آب‌گریزی، آب‌دوستی، آنتی‌استاتیک، چاپ‌پذیری، رنگ‌پذیری، ضدسایش و… که ناشی از به‌کارگیری فناوری نانو هستند، استفاده کرد. این مسابقه محدودیتی در خصوص خانواده اسباب‌بازی، گروه سنی و جنسیت ندارد.

 

برای کسب اطلاعات بیشتر به پایگاه آیچلنج مراجعه کنید.

 

 

 

ارائه سامانه نانویی کنتراست دهنده تصاویر MRI

 

شرکت ام‌آر سلوشنز (MR Solutions) که در حوزه رهیافت‌های مبتنی بر فناوری‌نانو فعالیت می‌کند، نتایج سامانه تصویربرداری خود را برای اولین بار در کنگره مشترک سالانه انجمن نانوپزشکی فرانسه (SFNano) منتشر کرد.

 

نانوذرات، پتانسیل بالایی در پزشکی تشخیصی به ویژه به‌ عنوان داروی کنتراست‌دهنده در اسکنرهای MRI دارند. از نانوذرات اکسید آهن، طلا و گادولینیوم به‌ عنوان عامل تقویت کنتراست در مطالعات بالینی و تشخیصی استفاده شده است.

 

سیستم تصویربرداری پیش‌بالینی این شرکت با استفاده از مغناطیس خشک، فناوری عاری از هلیم مایع کار می‌کند که سیستمی بسیار کوچک بوده که می‌توان از آن برای تصویربرداری‌های چندحالته استفاده کرد. با این فناوری پژوهشگران قادر به جمع‌آوری داده‌های MRI با وضوح بالا و حساسیت مناسب برای مطالعات آناتومی و کمی هستند. فابریک چاومارد، مدیر بازاریابی شرکت ام‌آر سلوشنز می‌گوید: «ما خوشحالیم که در جامعه علمی علاقه زیادی به فناوری PET/MRI بالینی ما به‌منظور تصویربرداری از نانوذرات وجود دارد. این سیستم داده‌های تصویربرداری بهتری را با هزینه کمتر ارائه می‌دهد.»

 

در این سامانه آشکارسازهای حالت جامد وجود دارد که با اسکنر MRI جفت می‌شوند که موجب می‌شود حساسیت تصویربرداری PET برای متابولیسم و ردیابی انواع سلول‌ها یا گیرنده‌های سلولی دارای برچسب افزایش یابد. این قابلیت در تحقیقات سرطان، قلب و عروق مفید است.

 

 

 

دستاورد یک شرکت نوپا: کاهش هزینه تولید نفت با افزودنی نانو

 

برای جلوگیری از رسوب آسفالتین موجود در نفت خام، شرکت بهره افزایان زاگرس افزودنی حاوی نانوذرات اکسید آهن تولید کرده است که می‌تواند ارزش افزوده تولید نفت را افزایش دهد. در حال حاضر افزودنی‌های بازدارنده آسفالین با قیمت بالایی از خارج از کشور تامین می‌شوند.

 

نگهدار حسین‌پور، مدیرعامل شرکت بهره افزایان زاگرس در این باره می‌گوید: «یکی از مشکلات استخراج نفت از چاه، وجود برخی ترکیبات سنگین در نفت است که موجب اختلال در عملکرد برداشت نفت از چاه می‌شود. با رسوب این ترکیبات روی ستون و دیواره چاه، اصطلاحاً چاه نیاز به تعمیر پیدا می‌کند که برای جلوگیری از این اتفاق یا به تاخیر انداختن آن، افزودنی‌هایی به چاه اضافه می‌شود. شرکت بهره افزایان زاگرس با استفاده از فناوری‌نانو، افزودنی تولید کرده که می‌توان از آن برای کاهش اثر مخرب ترکیباتی نظیر آسفالتین روی عملکرد برداشت نفت از چاه استفاده کرد.»

 

دکتر حسین‌پور می‌افزاید: «در این محصول از نانوذرات اکسیدآهن استفاده شده است که به دلیل مساحت سطحی بالایی که دارد موجب جذب آسفالتین می‌شود در نتیجه ضمانت تولید نفت در چاه‌ها افزایش یافته که این امر به کاهش هزینه تعمیر چاه و افزایش ارزش افزوده نفت ختم می‌شود.»

 

به گفته مدیرعامل شرکت بهره افزایان زاگرس، استفاده از این نانومحصول موجب افزایش کارکرد چاه می‌شود به طوری که اگر در حالت عادی یک چاه در طول سال باید چهار بار تعمیر شود، با استفاده از این محصول نانو میزان تعمیر به یک بار درسال تقلیل می‌یابد و جریان تولید نفت تضمین می‌شود. به اعتقاد وی این محصول می‌تواند جایگزین مناسبی برای افزودنی‌های وارداتی باشد چرا که عملکرد بالایی داشته و نسبت به نمونه‌های واردتی از قیمت پایین‌تری برخوردار است.

 

دکتر نگهدار حسین‌پور حجم تولید فعلی نانوافزودنی این شرکت را ۲۰۰ لیتر در ماه عنوان کرد که این میزان با افزایش تقاضای بازار بیشتر خواهد شد. وی اظهار امیدواری کرد که پس از انجام تست‌های پایلوت در شرکت‌های نفتی این محصول بتواند وارد چرخه تولید نفت در کشور شود.

 

لازم به ذکر است که آسفالتین به دسته‌ای از مولکول‌های موجود در نفت خام گفته می‌شود که اغلب به صورت حل نشده موجب رسوب در دیواره یا ستون چاه نفت شده و در نهایت باعث انسداد دهانه چاه می‌شود. بنابراین زدایش و جداسازی این ترکیبات هیدروکربنی سنگین از نفت خام ضروری است.

 

 

 

تلاش برای ورود نقاط کوانتومی به صنعت توسط یک شرکت دانش‌بنیان

 

شرکت شیمی صنعت رشد سهند یکی از تولیدکنندگان نقاط کوانتومی کربنی در کشور است. این شرکت به دنبال ورود این نانوماده به صنعت بوده، از این رو اقدام به تولید محصولاتی با استفاده از این نقاط کوانتومی کرده که روان‌کار دستگاه‌های ماشین‌کاری یکی از این مصادیق صنعتی‌سازی نقاط کربنی است.

 

اشکان شمالی مدیرعامل شرکت شیمی صنعت رشد سهند می‌گوید: «چند سال قبل تولید نیمه‌صنعتی نقاط کوانتومی کربن را آغاز کردیم اما به دلیل ناشناخته بودن این نانومواد در صنعت بیشتر فروش ما به دانشگاه‌ها و پروژه‌های پژوهشی بود. از این رو تصمیم گرفتیم تا این نقاط کوانتومی کربنی را وارد صنعت کنیم. در حال حاضر با استفاده از این نقاط کوانتومی، روان‌کار برای استفاده در دستگاه‌های ماشین‌کاری تولید می‌کنیم و شرکت‌هایی نظیر موتوژن و سایپا از جمله مشتریان این روان‌کار هستند. این محصول بخش زیادی از مشکلات مربوط دستگاه‌های ماشین‌کاری را برطرف کرده و از لحاظ اقتصادی و زیست‌محیطی نیز شرایط مناسبی را برای مصرف‌کننده فراهم می‌کند. این روان‌کار دچار فساد و بوگرفتگی نمی‌شود و به دلیل فرمولاسیون خاص روان‌کار، هیچ باکتری توان رشد در این محیط را ندارد، همچنین طول عمر این روان‌کار یک سال برآورد شده است، در حالی که اکثر روان‌کارهای موجود در بازار طول عمر کمتر از دو ماه دارند. البته به کارگیری این نقاط در صنعت، تنها به تولید روان‌کار محدود نشده و ما چند محصول دیگر نیز تولید کرده‌ایم.»

 

دکتر شمالی درباره تاریخچه تولید نقاط کوانتومی کربنی می‌گوید: «در ابتدا ما روزانه ۱۵ کیلوگرم تولید داشتیم که البته با توجه به ارزش بالای این نقاط کوانتومی کربنی، این حجم تولید نیز صنعتی محسوب می‌شد. در سال ۱۳۹۷ موفق به دریافت گواهی نانومقیاس شدیم و با کمک این گواهی‌نامه برای دانش‌بنیان شدن اقدام کردیم. در ادامه از صندوق نوآوری و شکوفایی حمایت مالی برای طراحی و ساخت راکتور صنعتی دریافت کردیم و در حال حاضر راکتوری با ظرفیت تولید روزانه ۴۰۰ کیلوگرم نقاط کوانتومی کربنی داریم. با شرایط فعلی ماهانه دو تُن نقاط کوانتومی تولید می‌کنیم.»

 

 

 

دستکاری ژنتیکی مغز با استفاده از نانوذرات مهندسی شده

 

محققان با استفاده از نانوذرات تقویت شده با کبالت، روشی ارائه کردند که در آن امکان دستکاری نرون‌های مغز با استفاده از امواج صوتی وجود دارد. اپتوژنتیک ابزاری مطمئن برای کنترل نرون‌ها با نور است که به دانشمندان علوم اعصاب این امکان را داده است که سلول‌های مغز را کم و بیش به میل خود خاموش و روشن کنند. این فناوری موجب تحول در علوم اعصاب شده است. با این وجود، این روش یک چالش اساسی دارد، محققان برای تحقیقات به بیرونی‌ترین بخش مغز نیاز دارند تا در آن فیبر نوری کاشته و با دیگر دستگاه‌ها به‌صورت تهاجمی به آن متصل شوند و نور را به آن بخش برسانند.

 

پژوهشگران دانشگاه استنفورد اقدام به ارائه گزارشی کردند که در آن روشی با تهاجم کمتر ابداع شده است. آن‌ها نانوذرات تزریقی ساختند که قادر است امواج صوتی را به نور تبدیل کند.

 

گوسونگ هونگ، استادیار علوم و مهندسی مواد و عضو موسسه علوم اعصاب ووسای می‌گوید: «سوال ما این بود که آیا می‌توانیم تمام ایمپلنت‌ها را برای تحویل نور به مغز از بین ببریم؟ رویکرد ما جایگزین کردن روشی کم تهاجمی بود.»

 

در روش‌های اپتوژنتیک چالش رایج این است که برای نواحی عمیق مغز باید از ایمپلنت‌ها استفاده کرد که روشی تهاجمی است.

 

امواج فراصوت گزینه‌ای کم‌تهاجمی است که برخلاف نور، با عبور از بافت بدن می‌تواند به مغز برسد. این روش بسیار جدید بوده و تاکنون تعداد کمی ژن را می‌توان با این روش اصلاح کرد.

 

با این حال هونگ و همکارانش معتقدند که فراصوت پتانسیل بالایی برای این کار دارد، به ویژه اگر بتواند راهی برای تبدیل صدا به نور پیدا کرد. برای این کار، محققان از ذرات سولفیدروی استفاده کردند که با اعمال فشار خارجی، نور تولید می‌کند. با تقویت نانوذرات سولفید روی با کبالت، این گروه نانوذراتی ساختند که می‌تواند در اثر جذب امواج صوتی ویژه‌ای، نور موردنظر محققان را تولید کند.

 

این گروه نانوذرات را وارد سیستم گردش خون موش کردند تا نانوذرات بتوانند به بخش‌هایی از مغز موش نفوذ کنند. نتایج کار نشان داد که این ذرات موفق شده‌اند نور در مغز موش ایجاد کنند. البته طول عمر این ذرات کم بوده و پژوهشگران به دنبال افزایش طول عمر آن‌ها هستند.

 

 

 

تشخیص سوخت قاچاق با برچسب‌های نانویی

 

شرکت ترکیه‌ای کوانتاگ (Quantag) تولید تجاری نقاط کوانتومی را آغاز کرد. این شرکت که در سال ۲۰۱۴ با انشعاب از یکی از شرکت‌های نفتی تاسیس شده، به دنبال ارائه رهیافت‌های مبتنی بر فناوری‌نانو است. هدف این شرکت، ارائه محصولات پیشرفته برچسب‌زنی است؛ از این رو، فناوری برچسب‌زنی جدیدی را به تولید انبوه رسانده است.

 

کوانتاگ در حال حاضر دو راه‌ حل تجاری برای حمایت از نام‌های تجاری در ترکیه ارائه کرده است. یکی از این فناوری‌ها، برچسب ‌زدن بر سوخت و دیگری برچسب ویژه‌ حوله‌های کاغذی است که در دستگاه‌های خودکار استفاده می‌شود. با استفاده از این برچسب‌ها می‌توان اصالت محصولات معتبر را شناسایی کرد.

 

این شرکت همچنین سیستم‌هایی را برای چاپ امنیتی (نظیر کارت‌های شناسایی)، جوهرهای امنیتی برای مهرهای مالیاتی و دیگر اسناد بهادار و با ارزش عرضه کرده است. کوانتاگ در حال مذاکره با مشتریان دیگری است تا از این فناوری برای سامانه‌های بیشتری استفاده کند.

 

کوانتاگ می‌تواند از نقاط کوانتومی مختلفی استفاده کند اما این شرکت اقدام به استفاده از نقاط کوانتومی گرافنی کرده است که در بسیاری از موارد مزیت‌هایی دارد. برای مثال، در بازار سوخت نمی‌توان از مواد افزودنی فلزی به دلیل مقررات استفاده کرد یا محدودیت‌هایی برای استفاده از آن‌ها وجود دارد. از دیگر مزیت‌های نقاط کوانتومی کربنی، ثبات بالاتر آن‌ها نسبت به نقاط کوانتومی غیرکربنی است.

 

از این نقاط در حوله‌های کاغذی استفاده شده و نتایج نشان داده است که در تماس با پوست و مواد غذایی، این نقاط کوانتومی کربنی ۱۰۰ درصد ایمن هستند.

 

نقاط کوانتومی کربنی توسط شرکت کوانتاگ در داخل ترکیه تولید می‌شود و این شرکت ظرفیت تولید چند میلیون از این نقاط را در روز دارد. نقاط کوانتومی که کوانتاگ تولید می‌کند در تمام محدوده طول‌موج مرئی نشر داشته و کارایی آن بسته به خود ذره تا ۸۰ درصد می‌رسد. این نقاط کوانتومی به‌ گونه‌ای طراحی شده‌اند که با استفاده از یک چاپگر جوهرافشان رومیزی معمولی می‌توان الگوها را با وضوح بالا چاپ کرد.

 

 

 

دانشگاه شهید بهشتی: مهندسی ترابرد الکترون‌ها بین نقاط کوانتمی

 

پژوهشگران دانشگاه شهید بهشتی با انتشار مقاله‌ای در نشریه Physical Review Letters، به بررسی دستکاری و قراردادن برخی اتم های فلزی در نقاط خاصی از شبکه‌های خودسامان‌ده آلی بر سطوح فلزی پرداختند. این محققان در این کار به دنبال مهندسی ترابرد الکترون‌ها بین نقاط کوانتمی هستند.

 

گاز الکترونی دوبعدی (الکترونهایی که آزادند در یک لایۀ بسیار نازک و مسطح حرکت کنند) فیزیک بنیادی و کاربردهای منحصربه‌فردی از فاز مادۀ چگال در ابعاد کاهش‌یافته را عرضه می‌کند. به عنوان مثال، اثر کوانتمی هال اولین بار در یک گاز الکترونی دوبعدی، در فصل مشترک اکسید فلز-نیمه‌رسانا مشاهده شد. گاز الکترونی دوبعدی‌ در گرافن که ذاتاً دوبعدی‌است و یا در سطوح هلیوم مایع و عایق‌های توپولوژی هم عینیت می‌یابد.

 

در این میان حالت های الکترونی سطحی فلزات نجیب، نوع ویژه‌ای از گاز الکترونی دوبعدی را نمایش می‌دهد که در آن می‌توان با آرایش دلخواهی از پراکننده‌های اتمی، الکترون‌های آزادگونۀ سطح را در راستاهای افقی هم مقید کرد. یکی از نمونه‌های اولیه که هنوز هم قابل توجه است حصار کوانتمی(quantum corral)  است که در سال ۱۹۹۳ معرفی شد و در آن الکترونهای سطحی فلز مس در یک حصار دایره‌ای شکل به شعاع ۷ نانومتر بر سطح (۱۱۱) آن گیر افتادند. این حصار که با چیدن ۴۲ اتم آهن توسط سوزن میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی بر سطح مس ایحاد شده بود یک اتم مصنوعی دوبعدی است که الکترون های مقید به آن حالتهای کوانتمی جدیدی یافته‌اند.

 

این تیم پژوهشی در این کار تحقیقاتی به مطالعه بلور مصنوعی دوبعدی پرداخته‌اند که آرایه‌ای منظم از این حصارها می‌باشند. این ساختار یک شبکۀ لانه‌زنبوری است که در موقعیت حفره‌های یک چارچوب فلز-مولکول آلی ایجاد شده است. مولکول‌های TPyB که با تک‌اتم های مس مجهز شده‌اند به صورت خودسامان‌ده بر سطح (۱۱۱) مس نشانده می‌شوند تا الکترون های سطح مس را در حفره‌های خود گیر بیاندازند. طیف‌سنجی فوتون گسیلی با تفکیک زاویه‌ای نشان می‌دهد که وجود تک‌اتم های فلز در موقعیتهای خاص منجر به گشوده شدن کانالهای ترابرد الکترون بین حفره‌ها می‌شود و سامانه را می‌توان با الگوی الکترونهای تقریباً آزاد با جرم مؤثر کاهش یافته توصیف کرد. با تفسیر مشاهدات تجربی به کمک مدلسازی کامپیوتری و حل معادلۀ شرودینگر، معلوم شده‌است که سدهای پتانسیل الکترواستاتیک که لایۀ مولکولی بر صفحۀ گاز الکترونی دوبعدی ایجاد می‌کند در موقیعت تک‌اتمهای جاداده‌شده به شدت تضعیف شده و دریچه‌هایی برای نشت الکترونها بین حصارهای کوانتمی باز می‌شود. این پژوهش روشی را پیشنهاد می‌دهد که بتوان ساختار الکترونی یک گاز الکترونی دوبعدی را به دلخواه مهندسی کرد.

 

در این کار پژوهشی که نتیجه فعالیت‌هایی از محققان تجربی، نظری و محاسباتی است، خودسامان‌دهی لایۀ مولکولی و طیف‌سنجی‌ها توسط دو گروه‌ اسپانیایی و هنگ‌کنگی انجام شده و تفسیر نتایج بر اساس مدل سازی و حل عددی برعهده دو گروه ایرانی و مصری بوده است.

 

علی صادقی؛ دانشیار فیزیک دانشگاه شهید بهشتی و پژوهشگر مقیم پژوهشکده علوم نانو پژوهشگاه دانشهای بنیادی و بهنام عزیزی دانشجوی دکتری ایشان اعضاء ایرانی این کار تحقیقاتی بوده اند. نتایج این کار در آخرین شمارۀ جلد ۱۲۳ مجلۀ Physical Review Letters، یکی از معتبرترین نشریات حوزه فیزیک به چاپ رسیده است. برای مشاهده این مقاله، لینک مقاله را کلیک نمایید.

 

 

 

استفاده از نانوجوهر در منسوجات تولید داخل کشور

 

بعد از دو سال تحقیق و توسعه توسط گروهی از فارغ‌التحصیلان دانشگاهی در قالب شرکت برنا شیمی آریا، جوهر تصعیدی پرینتر جوهرافشان حاوی جزء نانومتری به تولید صنعتی رسیده و در حال حاضر در صنعت نساجی داخل کشور مورداستفاده قرار گرفته است.

 

سید محمد موسوی‌فرد، عضو هیئت‌مدیره شرکت برنا شیمی آریا درباره جوهر تصعیدی پرینتر جوهرافشان حاوی جزء نانومتری، می‌گوید: «این محصول در حال حاضر با ظرفیت ۲۰۰ کیلوگرم در ماه تولید و به فروش می‌رسد هرچند که ظرفیت تولید ما یک تُن در ماه است. یکی از شرکت‌های نساجی از این جوهرها برای تولید محصولات خود استفاده می‌کند.»

 

مهندس موسوی‌فرد درباره کاربردهای این نانوجوهر تصعیدی می‌گوید: «این جوهر قابلیت استفاده روی سطوح مختلف از جمله سرامیک، شیشه و چوب را دارا است هرچند که بیشترین کاربرد این جوهر در بخش نساجی است. در حال حاضر نمونه‌های چینی و کره‌ای این نوع جوهرها در بازار داخل کشور وجود دارد که جوهر چینی از کیفیت بسیار نازلی برخوردار بوده، اما محصول ما از نظر کیفیت در سطح جوهرهای کره‌ای بوده و در عین حال قیمت آن نصف جوهرهای کره‌ای است. کشورهای همسایه می‌توانند بازار خوبی برای این محصول باشند و ما به دنبال برنامه‌ریزی برای صادرات این محصول هستیم.»

 

به گفته موسوی‌فرد، این نانوجوهر در چاپگرها و پلاترهای بزرگ صنعتی نیز قابل‌استفاده بوده و عملکرد آن به گونه‌ای است که می‌توان این جوهر را روی کاغذ و همچنین به صورت مستقیم روی محصول موردنظر چاپ کرد.

 

عضو هیئت مدیره شرکت برنا شیمی آریا می‌افزاید: «این جوهر از دو بخش اصلی حلال و ماده رنگ‌زا تشکیل شده است، که حلال آن آب بوده که این موضوع موجب شده تا این رنگ زیست‌سازگار باشد و ماهیت نانویی این محصول نیز در بخش مواد رنگ‌زا است.»

 

مهندس موسوی‌فرد این محصول را ماحصل یک کار تیمی توسط جمعی از فارغ‌التحصیلان دانشگاهی می‌داند که دغدغه کار صنعتی داشتند. در نتیجه بعد از دو سال تحقیق و پژوهش موفق به تولید این محصول نانو شدند. آزمون‌های مختلفی روی این محصول در پژوهشگاه رنگ و دانشگاه امیرکبیر انجام شده تا عملکرد آن به تایید برسد.

 

 

 

ثبت پتنت نانوذرات بهبود دهنده بیماری‌هایی نظیر آلزایمر

 

شرکت آفیوس (Aphios) پتنت مربوط به نانوذرات خوراکی برای درمان بیماری‌های عصبی را در دفتر اختراعات آمریکا به ثبت رساند. این شرکت اعلام کرد که پتنتی با شماره ۱۰۴۸۵۷۶۶ را برای یک محصول خوراکی حاوی نانوذرات به‌ منظور درمان بیماری‌های عصبی نظیر هانتینگتون، پارکینسون، ام‌اس، سندروم داون و آلزایمر در دفتر USPTO به ثبت رسانده است.

 

نانوذرات Bryostatin-۱ که در این دارو استفاده شده به سرعت عملکرد شناختی را در موش‌های مبتلا به آلزایمر بازیابی می‌کند. همچنین این نانوذرات موجب بهبود سندروم داون در این موش‌ها شده‌است.

 

بیماری‌های عصبی نظیر سندروم داون، آلزایمر و دیگر بیماری‌های انسفالوپاتی‌های اسنفجی به‌عنوان مشکلات اساسی برای انسان شناخته شده‌اند. در حال حاضر، روش‌های درمانی محدودی برای این بیماری‌ها وجود دارد. از این رو، این شرکت به دنبال ارائه روشی است که بتوان به شکلی ساده به این بیماران که معمولا کهنسال نیز هستند، کمک کرد.

 

کاستور از محققان این پروژه می‌گوید: «بسیار مطلوب است که بتوان روشی ساده برای درمان این بیماران ارائه کرد که نیاز به مراقبت‌های ویژه نداشته باشد. مطالعات سازوکار این روش درمانی نشان می‌دهد که استفاده از نانوذرات Bryostatin-۱ می‌تواند از طریق ایزوفرم‌های PKC از سیستم عصبی محافظت کند. فرآیندهای ضدالتهابی و رگ‌زایی و همچنین جایگزین بی‌آمیلوئید از جمله اثرات این دارو هستند.»

 

جاناتان استیون الکساندر از مخترعان این فناوری می‌گوید: «ما مرحله دیگری به درمان آلزایمر نزدیک شدیم. نتایج کار ما نشان داد که نانوذرات Bryostatin-۱ می‌توانند در موش‌ها موثر واقع شوند. این نانوذرات برای اولین بار بهبود وابسته به دوز را در فرآیند درمان نشان دادند. موش‌هایی که از این نانوذرات استفاده کرده بودند تفاوت معنی‌داری در دستیابی به وظایف از پیش تعیین شده از خود نشان دادند.»

 

شرکت آفیوس یک شرکت‌ زیست‌فناوری بوده که روی توسعه پلتفورم‌های سبز کار می‌کند. تمرکز این شرکت به رهایش دارو با استفاده از فناوری‌نانو است.

 

 

 

کیت‌های تشخیص طبی از نانوذرات طلای ایرانی استفاده می‌کنند

 

شرکت مهندسی پایدار ابتکار آرمینا با تولید و عرضه نانوذرات طلا، بخشی از نیاز بازار داخل کشور را به این نانوذرات تامین‌ می‌کند. به گفته مدیرعامل این شرکت، در حال حاضر از نانوذرات طلای شرکت مهندسی پایدار ابتکار آرمینا در تولید کیت‌های تشخیص طبی استفاده می‌شود.

 

ابراهیم اکبرزاده، مدیرعامل شرکت مهندسی پایدار ابتکار آرمینا، می‌گوید: «مهندسی پایدار ابتکار آرمینا یک شرکت دانش‌بنیان نانویی است که کار خود را از پارک فناوری پردیس آغاز کرده است. این شرکت فعالیت اصلی خود را از سال ۹۶ شروع کرده و در حال حاضر نانومواد مختلفی را در لیست محصولات خود دارد. شرکت مهندسی پایدار ابتکار آرمینا با هدف فعالیت در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر کار خود را آغاز کرد، اما در حال حاضر تمرکز جدی روی تولید و عرضه نانومواد به بازار دارد.»

 

مهندس اکبرزاده می‌گوید: «در حال حاضر ۱۴ نانوماده را در لیست محصولات عرضه شده به بازار داریم که برای تمامی این محصولات به منظور گرفتن گواهی‌نانومقیاس اقدام شده و چندی پیش گواهی‌نانومقیاس برای نانوذرات طلا دریافت شد. امیدوارم به زودی برای باقی محصولات نیز این گواهی‌نامه صادر شود. هرچند ما تجاری‌سازی این نانومواد را آغاز کرده و در حال حاضر فروش آن‌ها انجام می‌شود.» وی درباره بازار نانوذرات طلا می‌گوید: «نانوذرات طلا به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارند در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارند. پزشکی و سلامتی یکی از مهم‌ترین این کاربردها است. خواص آنتی‌باکتریال و ضدقارچ این نانوذرات موجب شده تا بتوان از آن‌ها در بخش‌های مختلف حوزه سلامت استفاده کرد. کیت‌های تشخیص پزشکی یکی از کاربردهای این نانوذرات است که ما مشتریانی از این بخش برای نانوذرات طلا داریم و در حال حاضر از نانوذرات طلای شرکت مهندسی پایدار ابتکار آرمینا در ساخت این کیت‌ها استفاده می‌شود. البته بخش پژوهشی و دانشگاهی نیز از نانوذرات طلای ما استفاده می‌کند و مقالات متعددی با استفاده از این نانوذرات به چاپ رسیده است.»

 

شرکت مهندسی پایدار ابتکار آرمینا قیمت پایین و خلوص بالا را دو مزیت اصلی این نانوذرات می‌داند. وی درباره بازاریابی محصولات این شرکت می‌گوید: «علاوه بر تبلیغات و شرکت در نمایشگاه، ما از طریق پایگاه اینترنتی شرکت تلاش داریم تا محصولات را به مشتریان معرفی و عرضه کنیم. فعالیت‌هایی نیز برای صادرات انجام شده است، با یک شرکت عمانی در حال مذاکره هستیم و یک شرکت ترکیه‌ای نیز به دنبال عقد قرارداد برای صادرات این محصولات به بازار اتحادیه اروپا است.»

 

راه‌اندازی خط تولید برای تولید انبوه و کاهش قیمت نانوذرات سیلیکونی

 

ادونو (Advano) یک استارت‌آپ نانویی است که به دنبال تولید نانوذرات سیلیکونی در مقیاس انبوه برای ارتقا کیفیت باتری‌های یون لیتیم است. پیش‌بینی می‌شود تقاضا برای باتری‌های مورداستفاده در خودروهای الکتریکی و ذخیره‌سازی شبکه تا سال ۲۰۴۰ به ۴۵۸۴ گیگاوات ساعت برسد. به همین دلیل بسیاری از استارت‌آپ‌ها در تلاش‌ هستند تا بهترین راه‌‌حل را برای برآوردن تقاضا در بازار ارائه کنند.

 

نانوذرات سیلیکونی یکی از عناصر مهم برای بهبود ظرفیت باتری‌ها هستند، از این رو یک استارت‌آپ نانویی قصد دارد تا تولید این نانوذرات را در مقیاس انبوه انجام دهد و در نهایت به صنعت تولید باتری کمک کند.

 

معمولاً هر بار که خبری درباره فناوری‌های جدید باتری منتشر می‌شود، همه هیجان‌زده می‌شوند. کارهای زیادی برای شارژ سریع باتری و بهبود ظرفیت انجام شده است. از بین روش‌های مختلف برای دستیابی به ظرفیت‌های بیشتر، استفاده از ذرات سیلیکون یکی از امیدوارکننده‌ترین روش‌ها است که می‌تواند در آندهای باتری یون‌لیتیم استفاده شود. اما با وجود فراوانی این ماده و اثر مثبت آن در افزایش ده برابری ظرفیت باتری، سیلیکون در هنگام شارژ با لیتیم ترکیب شده و افزایش حجم پیدا می‌کند که این کار می‌تواند به ساختار باتری آسیب بزند. چندین استارت‌آپ به دنبال حل این مشکل هستند، ایده‌هایی نظیر استفاده از قفس گرافنی برای محدود کردن سیلیکون یا استفاده از آند شبیه به برس از جنس نانوسیم سیلیکون ارائه شده‌اند.

 

استارت‌آپ ادونو قصد دارد تا با اتخاذ یک رویکرد بالا به پایین، اقدام به تولید انبوه نانوذرات سیلیکونی کند. این شرکت به دنبال خردایش سیلیکون بازیافتی از پنل‌های خورشیدی است تا آن‌ها را به نانوذرات تبدیل کند.

 

این شرکت می‌گوید که در حال حاضر می‌تواند در یک سال یک تن نانوذرات سیلیکون تولید کند و به زودی با افزایش ظرفیت می‌تواند حجم تولید را به ده برابر برساند.

 

ادونو یک روش معمولی را برای تولید آند گرافیت مورداستفاده قرار می‌دهد و برای تولید محصول خود نیز از همین روش استفاده می‌کند. این شرکت قصد دارد تا قیمت محصولات خود را به ۱۵ تا ۱۵۰ دلار در هر کیلو برساند در حالی که اکنون قیمت بین ۵۰۰ تا ۱۰ هزار دلار برای هر کیلو است.