نانوتکنولوژی |مقالات|

ارائه‌ي نامعادله‌اي براي تعيين رفتار الکترون‌هاي نانوساختارها



پژوهشگران با استفاده از محاسبات و معادلات رياضي، نامعادله‌اي را ارائه کرده‌اند که مي‌تواند مشخص کند الکترون‌ها در نانوساختارها از قوانين مکانيک کلاسيک يا کوانتوم پيروي مي‌کنند.

درک فرايند انتقال الکترون‌ها در نانوساختارها و مولکول‌هاي زيستي براي درک ويژگي‌هايي نظير هدايت الکتريکي يا رفتارهاي زيست‌شيميايي مولکول‌ها بسيار حائز اهميت است. تشخيص اين که آيا الکترون‌ها بر مبناي قوانين کلاسيک حرکت مي‌کنند يا از قوانين مکانيکي کوانتوم در مقياس نانو تبعيت مي‌کنند، بسيار چالش‌برانگيز است، زيرا برخي از نانوساختارها الگوهاي رفتاري بين مکانيک کلاسيک و مکانيک کوانتوم دارند. پژوهشگران مؤسسه‌ي علوم پيشرفته RIKEN با همکاري همتايان آلماني خود به روابطي دست يافتند که مي‌تواند مشخص کند آيا الکترون‌ها در نانوساختارها از قوانين مکانيک کوانتوم پيروي مي‌کنند يا مکانيک کلاسيک.

در دنياي ماکروسکوپي، اجسام از قوانين حرکتي مکانيک کلاسيک تبعيت مي‌کنند؛ مانند حرکت توپ‌هاي بيليارد، اما در مقياس ميکروسکوپي، الکترون‌ها از قوانين مکانيک کوانتومي پيروي مي‌کنندکه برمبناي قوانين احتمالات است. اندازه‌گيري شاخص‌هاي سيستم‌هاي مکانيک کوانتوم چالش‌برانگيز است.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] مشاهده تجربي شناسايي ويروس‌هاي VSV با يك شيفت- قرمز قوي پلاسمونيکي.
نيل لامبرت، از محققان اين پروژه در دانشگاه ميشيگان، مي‌گويد که در دنياي ميکروسکوپي اندازه‌گيري ايده‌آل بدون وارد کردن اختلال در سيستم، کار بسيار دشواري است؛ بنابراين تشخيص سيستم مکانيک کوانتوم از سيستم تهاجمي مکانيک کلاسيک مشکل است. بسيار مهم است که مطمئن شويم که نتايج آزمايش‌ها ناشي از اثرات مکانيک کلاسيک نيست، تا اين نتايج را به رفتار مکانيک کوانتوم نسبت ندهيم.

پژوهشگران عبور الکترون از يک ماده‌ي بسيار کوچک به نام نقطه‌ي کوانتومي را به‌عنوان سيستم مدل در نظر گرفتند. لامبرت دربار‌ه‌ي اين مدل مي‌گويدکه نتايج نشان داد که حتي اندازه‌گيري عبور جريان از ميان نقطه‌ي کوانتومي، يک اندازه‌گيري تهاجمي است. براي تعيين اثرات کوانتومي، لامبرت و همکارانش، يکسري عبارات نامعادله‌ي رياضي را تدوين کردند و داده‌هاي بحراني آزمايشگاهي را روي آنها اعمال کردند. حال اگر اطلاعاتي به اين نامعادله داده شود و مقادير آن بيش از حد بحراني مذکور باشد، آنگاه مي‌توان گفت که اين اطلاعات از سيستمي آمده که رفتار کوانتومي دارد. اين گروه تحقيقاتي در شبيه‌سازي‌هاي خود محل‌هاي مختلفي را يافتند که در دماهاي پايين، اثرات کوانتومي در تحرک‌هاي الکترون‌هاي درون نقاط کوانتومي اتفاق مي‌افتد.

اين نامعادله که از يافته‌هاي محققان است، بر پايه‌ي اصول بنيادي است و از اين رو نه تنها مي‌تواند درباره‌ي انتقال الکترون از ميان نقاط کوانتومي به کار برده شود، بلکه مي‌تواند براي تمام سيستم‌هاي انتقال الکترون در فضاي ميکروسکوپي کاربرد داشته باشد. محققان اين پروژه معتقدند که به‌زودي مي‌توان تشخيص داد که آيا الکترون موجود در نانوساختارها از قوانين مکانيک کوانتوم پيروي مي‌کند يا تابع قوانين مکانيک کلاسيک است.

مطالعه ويژگي‌هاي مغناطيسي نانوذرات با استفاده از نانوحفرات زيستي



تمام موجودات زنده از باکتري‌ها گرفته تا پستانداران، از نانوحفرات کروي پروتئيني به نام فريتين ("ferritin") براي ذخيره آهن بهره مي‌برند. در سال‌هاي اخير از اين قالب‌هاي زيستي براي سنتز نانوذرات مواد مغناطيسي و همچنين نانوذرات فلزات نجيب و نيمه‌رساناها استفاده شده است. در بررسي‌هاي انجام شده مشاهده گرديده است که محيط زيستي تا حد زيادي تعيين‌کننده هسته‌زايي و رشد هسته‌هاي معدني است. با اين حال چگونگي تأثير اين محيط بر ويژگي‌هاي مغناطيسي نسبتاً ناشناخته مانده است.

حال مطالعه تطبيقي ساختار و مغناطيسي شدن هسته‌هاي maghemite در مراحل مختلف تشکيل نشان مي‌دهد که اين ساختارها از نظر مغناطيسي شبيه نانوذرات توخالي رفتار مي‌کنند. اثر نقاط سطحي و بي‌نظمي‌هاي ساختاري مربوط به آنها تا حد زيادي ممان مغناطيسي را کاهش مي‌دهد، اما موجب افزايش آنيزوتروپي مغناطيسي مي‌شود. آنيزوتروپي پارامتري است که تعيين‌کننده پايداري حافظه مغناطيسي نانوذرات است.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] مراحل مختلف تشکيل مگنتوفريتين
اين گروه ميان‌رشته‌اي از محققان که شامل فيزيک‌دان‌هاي موسسه علوم مواد آراگون (ICMA-CSIC) و زيست‌شيمي‌دان‌هاي دانشگاه زاراگوزا (هر دو در اسپانيا) مي‌باشد، از تعدادي از روش‌هاي مکمل همچون ميکروسکوپي نيروي اتمي، ميکروسکوپي الکتروني، پراش اشعه ايکس، مغناطيس‌سنجي SQUID و طيف‌سنجي موزبائر استفاده کردند.

هسته‌هاي مگنتوفريتين در مراحل اوليه تشکيل بسيار بي‌نظم و شبيه ماه‌هاي نصفه هستند؛ ميزان بلورينگي اين هسته‌ها بسيار پايين است که از رشد همزمان در نقاط هسته‌زايي مختلف درون حفره پروتئيني ناشي مي‌شود. نانوذرات مگنتوفريتين در مقايسه با maghemite توده‌اي که نزديک‌ترين خويشاوند اولين مغناطيس شناخته شده (مگنتيت) است، خاصيت مغناطيسي بسيار کمتري دارند.

توضيح قابل قبول براي اين اثر که از داده‌هاي مغناطيسي و طيف‌سنجي نشأت گرفته است اين است که هر يک از چندين کريستاليت تشکيل‌دهنده يک هسته مگنتوفريتين داراي ممان مغناطيسي با جهت‌گيري تصادفي هستند. با استفاده از مطالعات مغناطيسي وابسته به زمان، آنيزوتروپي بسيار قوي که اين پديده را توجيه نمايد، مشاهده شده است. اين رفتار به وجود نقاط تماس سطحي بسيار زياد نسبت داده مي‌شود که مشخصه نانوذرات رشد يافته در قالب‌هاي زيستي است.

شايد بتوان از ويژگي‌هاي غيرمعمول نانوذرات مبتني بر فريتين براي مطالعه ويژگي‌هاي مغناطيسي سطحي در maghemite يا مواد مغناطيسي ديگر بهره برد. اين قابليت به خصوص براي مطالعه نانومواد آنتي‌فرومغناطيسي جذابيت دارد که ممان مغناطيسي آنها تقريباً به طور کامل توسط اسپين‌هاي خنثي نشده در سطح تعيين مي‌شود. از نقطه نظر فناوري، برهمکنش ميان پروتئين و هسته‌هاي تشکيل شده مي‌تواند به پايداري بيت‌هاي مغناطيسي در برابر نوسانات دمايي کمک کند.

پيشرفتي جديد در فرايند رسوب‌دهي لايه به لايه
روکش‌ها موجب عامل‌دار شدن سطوح مي‌شوند تا از آنها در برابر فرايندهاي مختلفي همچون خوردگي، سايش و فرسايش محافظت کرده و يا ظاهر زيبايي به آنها ببخشند. روکش‌هاي خودرو و تابه‌هاي نچسب مثال‌هاي خوبي در اين زمينه هستند. از سوي ديگر لنزهاي تماسي، قطعات کاشتني بدن، LEDها و پيل‌هاي فتوولتائيک به روکش‌هاي بسيار نازکي نياز دارند. حال گروهي از محققان موسسه Charles Sadron (واقع در استراسبورگ فرانسه) به رهبري گرو دچر يک فرايند جديد براي توليد روکش‌هاي بسيار نازک ارائه کرده‌اند که ساده، چندمنظوره و براي فرايندهاي مقياس بزرگ، مناسب است.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] اين يک تصوير ميكروسكوپ الکتروني روبشي از يک افزاره نانوسيمي است که داراي الکترودهاي درگاهي جهت کنترل الکتريکي کيوبيت‌ها و نيز الکترودهاي چشمه و خروجي جهت مطالعه حالت‌هاي کيوبيتي مي‌باشد.
يکي از فرايندهاي ساده و در عين حال قدرتمند براي توليد فيلم‌هاي نانوساختار، روش رسوب‌دهي لايه به لايه است. در اين روش دو جزء برهمکنش‌کننده، همچون پليمرهاي باردار منفي و مثبت، به صورت يک در ميان از محلول روي سطح جذب شده و از طريق فرايند خودآرايي، فيلم‌هاي نازک هيبريدي را شکل مي‌دهند. يکي از پيشرفت‌هايي که در اين روش صورت گرفته است، استفاده از رسوب‌دهي پاششي است که در آن بخارهاي اتمي حاوي هر دو جزء، به صورت يک در ميان روي سطح اسپري مي‌شوند. اين امر موجب تسريع فرايند شده و امکان افزايش مقياس توليد تا سطح صنعتي را فراهم مي‌نمايد.

حال محققان فرانسوي و آلماني توانسته‌اند پيشرفت ديگري در اين حوزه ايجاد نمايند. در روش «روکش‌دهي پاششي همزمان اجزاي برهمکنش‌کننده» يا SSCIS، دو جزء مکمل به صورت يک در ميان اسپري نشده، بلکه به طور همزمان روي سطح پاشيده مي‌شوند. اجزاي فعال بسته به شرايط فرايند به سرعت يک لايه پيوسته را روي سطح تشکيل مي‌دهند. ضخامت لايه ايجاد شده را مي‌توان با کنترل زمان پاشش از چند نانومتر تا چند ميکرومتر تغيير داد. اين فرايند منجر به ايجاد يک لايه بسيار يکنواخت مي‌شود که حتي داراي کيفيت لازم براي کاربردهاي اُپتيکي مي‌باشد. اين فرايند تک‌مرحله‌اي، ارزان، قوي، کاربرپسند و به شکلي باورنکردني، چندمنظوره است. در تئوري مي‌توان تمام موادي را که با هم برهمکنش دارند (مثل يون‌هاي معدني با بار مخالف) در اين فرايند مورد استفاده قرار داد. بنابراين مي‌توان فيلم‌هاي نازکي از فلوئوريد کلسيم (براي اجزاي اُپتيکي) يا فسفات کلسيم (براي استفاده در مواد زيستي) را روي سطح رسوب داد.

جالب اين است که اين فرايند در مورد زوج‌هايي که در صورت استفاده در فرايند رسوب‌دهي لايه به لايه، لايه‌هاي سالمي تشکيل نمي‌دهند، موثر است.

جزئيات اين تحقيق در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است.

کمک به کاهش عوارض جانبي در پيوند استخوان



محققان شرکت فن‌آوري بن‌ياخته موفق به توليد داربست‌هاي مناسبي براي مهندسي بافت استخوان شده‌اند. با استفاده از اين داربست‌ها، عوارض جانبي پيوند استخوان کاهش مي‌يابد.

امروزه عمده‌ترين روش‌پيوندزني استخوان، پيوندزني آلوپيوند و اتوپيوند است که اين روش‌ها خطرات مختلفي از جمله فساد مراکز دهنده، ناهنجاري‌هاي تغذيه بافت پيوند زده شده، صدمات و عوارض جانبي، ناراحتي و رنج مريض را با خود به همراه دارند.

مهندس سيد شهروز زرگريان، کارشناس‌ ارشد مهندسي پليمر، در زمينه‌ي توليد داربست‌هاي مناسب براي مهندسي بافت استخوان به روش الکتروريسي فعاليت مي‌کند.

به گفته‌ي مهندس زرگريان، توليد نانوالياف به روش الکتروريسي به دهه‌ي 80 ميلادي باز مي‌گردد. در اين روش با اعمال ميدان الکتريکي به محلول پليمري مي‌توان اليافي بسيار نازک از آن جدا کرد و با بهينه سازي شرايط، قطر آنها را تا حدود کمتر از 100 نانومتر رساند. از ويژگي‌هاي اين روش مي‌توان به سهولت فرآيند، وفق‌پذيري و کم هزينه بودن آن اشاره کرد.

وي در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو با بيان اين مطلب که «استفاده از روش الکتروريسي در اين پژوهش، موجب برتري اين محصول شده‌است»، افزود: «داربست پيوندي که ما تهيه کرده‌ايم داراي نانواليافي با قطر يکسان هستند، همچنين نقص‌هاي مورفولوژيکي آن به حداقل رسيده‌است. در نتيجه، اين داربست‌ها، استحکام مکانيکي بالايي دارند و تمايل سلول‌هاي بنيادي به‌آنها زياد است».

مهندس زرگريان در ادامه اظهار داشت: «از اين داربست مي‌توان در مصارف کلينيکي استفاده کرد. همچنين با تهيه‌ي استانداردهاي لازم و يافتن سرمايه‌گذار مي‌توان آن را در اندازه‌ها و مشخصات مورد نياز، به بازار ارايه کرد».

وي براي ساخت داربست اليافي نمدي و شبيه‌سازي بافت طبيعي استخوان از روش الکتروريسي در توليد نانوالياف استفاده کرده‌است. در اجزاي تشکيل‌دهنده داربست، سه قسمت پليمري مجزا و يک بخش معدني به کار گرفته شده‌است. از طرفي به منظور حصول حداکثر تأثير بخش غير آلي بستر و شبيه‌سازي شرايط طبيعي استخوان، نانوذرات هيدروکسي‌آپاتيت (Ca5(OH)(PO4)3]x]) ، با استفاده از روش محلولي در ميان نانوالياف گنجانده شده‌است. نانوذرات هيدروکسي‌آپاتيت به صورت مکعبي بوده و ابعاد آنها از 200 نانومتر کمتر است. همچنين زيست‌فعال و از دسته هدايت‌گرهاي استخواني است.

حضور نانوکريستال‌هاي هيدروکسي‌آپاتيت در کامپوزيت استخواني، به فرآيند هسته‌گذاري ثانويه در حين عمليات معدني‌سازي استخوان کمک شاياني کرده و انرژي نسبتاً زياد لازم براي شکل‌گيري آپاتيت را تامين مي‌کند.
پس از ساخت محلول‌ها و سوسپانسيون‌هاي مورد نياز، فرآيند الکتروريسي انجام شده و داربست‌هاي نانواليافي با درصدهاي پليمري و معدني متفاوت و ساختارهاي مختلف توليد گرديده‌است و در فاز دوم پروژه يعني بررسي‌هاي برون‌تني (In-vitro) به کار گرفته شده‌است.

اين پژوهشگر، تأثير پارامترهاي فرآيندي مختلف بر مورفولوژي داربست، قطر الياف، ميزان تخلخل، ميزان بلورينگي و استحکام نهايي را هم بررسي کرده‌است. با کمک ميکروسکوپ الکتروني روبشي به مشاهده مورفولوژي داربست پرداخته و توزيع قطر الياف را با استفاده از نرم‌افزار ايميج‌جي ترسيم نموده‌است. در ادامه کل فرآيند را به کمک بازخورد حاصل از بررسي تصاوير و دياگرام‌هاي توزيع قطر اصلاح کرده‌است. در انتها نيز ميزان چسبندگي، رشد، تکثير و تمايز سلول‌هاي بنيادي را با استفاده از دستگاه RTPCR (رونوشت معکوس واکنش زنجيري پليمراز) و کيت‌هاي مخصوص تشخيص پروتئين تخمين زده‌است.

شايان ذکر است که استفاده از داربست‌هاي مورد مطالعه در اين پژوهش، مشکلات روش‌هاي فعلي مهندسي بافت را ندارند، همچنين در اين روش به انجام جراحي دوم به منظور خارج کردن پيوند نيازي نيست.

اين پژوهش در شرکت فن‌آوري بن‌ياخته، با نظارت دکتر مسعود سليماني انجام شده‌است و جزئيات آن در مجله‌ي IPJ (جلد 19، صفحات 468-457، سال 2010) منتشر شده‌است.

افزايش ماندگاري آب پرتقال به‌کمک بسته‌بندي‌هاي نانوساختار



پژوهشگران دانشگاه صنعتي اصفهان، موفق به افزايش ماندگاري آب پرتقال تازه، از دو هفته به يك ماه با استفاده از بسته‌هاي حاوي نانوذرات نقره و اکسيد روي شدند.

به‌كارگيري بسته‌هاي پليمري حاوي نانوذرات نقره و اکسيد روي در نگهداري آب پرتقال طبيعي تازه به عنوان روشي جديد، براي حفظ حداکثر مواد مغذي، تازگي و کاهش بار ميکروبي آن، موضوع رساله‌ي دکتري آقاي آريو امامي‌فر، است.

دکتر امامي‌فر، دكتري مهندسي صنايع غذايي و عضو هيئت علمي دانشگاه كردستان، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو گفت: «در اين مطالعه، فيلم‌هاي نانوکامپوزيتي حاوي نانوذرات اکسيد روي و نانوکامپوزيت نقره با استفاده از روش مخلوط‌سازي مذاب به روش اکسترودر تهيه گرديد. سپس، بسته‌هاي مخصوص آب پرتقال با استفاده از فيلم‌هاي نانوکامپوزيتي توليدي به همراه فيلم پلي‌اتيلني خالص به عنوان نمونه‌ي شاهد، تهيه شد. سپس بسته‌هاي حاوي آب پرتقال تازه، در دماي 4 درجه‌ي سانتي‌گراد انبار شدند. پايداري ميکروبي، ميزان اسيد آسکوربيک، شاخص قهوه‌اي شدن، کيفيت رنگ، ميزان مهاجرت يون‌ها و در نهايت، خصوصيات حسي آب پرتقال‌ها پس از 7، 28 و 56 روز انبارداري ارزيابي گرديد».

دکتر امامي‌فر در رابطه با نتايج اين تحقيق گفت: «نتايج نشان مي‌دهد که سرعت رشد ميکروبي در آب پرتقال تازه، در بسته‌بندي‌هاي حاوي نانوکامپوزيت‌هاي داراي نقره و اکسيد روي تا 28 روز پس از انبارداري کاهش يافته‌است. ميزان نابودي اسيد آسکوربيک و توليد ترکيبات قهوه‌اي در بسته‌هاي نانوکامپوزيتي حاوي 25/0 درصد نانواکسيد روي نيز کاهش معني‌داري يافته‌است. علاوه بر اين، ماندگاري برخي خواص حسي شامل بو و مزه در اين بسته‌ها هم پس از 28 روز بيشترين امتياز را دريافت کرده‌اند».

محقق طرح در پايان گفتگو ابراز داشت: «فناوري‌هاي غير حرارتي جديد نيز با کاهش بار ميکروبي و حفظ خصوصيات حسي و تغذيه‌اي، روشي ايده‌ال در فرآيند نگهداري آب پرتقال است كه نياز به تجهيزات و دستگاه‌هاي پيچيده و گران قيمت و مصرف بالاي انرژي فسيلي دارد. بنابراين به‌كارگيري بسته‌هاي پليمري حاوي نانوذرات نقره و اکسيد روي براي نگهداري آب پرتقال طبيعي تازه، به عنوان روشي جديد و غير حرارتي، بسيار مورد توجه قرار گرفته‌است».

جزئيات اين پژوهش -که با راهنمايي دکتر محمد شاهدي و دکتر مهدي کديور در دانشكده‌ي كشاورزي دانشگاه صنعتي اصفهان انجام شده‌است- در مجله‌يInnovative Food Science and Emerging Technologies (شماره‌ي 11، صفحات 748-742، سال 2010) منتشر شده‌است.

تاثير ساختار شيميايي آلاينده‌ها روي تصفيه‌ي پساب‌ها



به تازگي گروهي از پژوهشگران دانشگاه‌هاي تبريز، تاثير ساختار شيميايي ماده‌ي آلي آلاينده و گروه‌هاي عاملي مختلف متصل به مولکول اين ماده را روي بازده فرآيند تصفيه‌ي فتوکاتاليستي پساب‌هاي رنگي بررسي کردند و به نتايج جالبي دست يافتند.

دکتر مسعود باقرزاده کثيري، استاديار دانشگاه هنر اسلامي تبريز، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو با بيان اين مطلب که «بيشتر پژوهش‌هايي که به بررسي و مطالعه‌ي عوامل تاثيرگذار روي کارايي فرآيندهاي تصفيه‌ي پساب‌ها پرداخته‌اند، توجهي به نوع ساختار شيميايي آلاينده‌ي مورد نظر نکرده‌اند»، افزود: «در اين کار تحقيقاتي، تاثير ساختار شيميايي و گروه‌هاي عاملي مختلف متصل به مولکول ماده‌ي آلي يا رنگدانه روي کارايي فرايند تصفيه‌ي فتوکاتاليستي، مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته‌است».

دکتر کثيري در مورد نتايج تحقيقات گفت: «نتايج نشان مي‌دهد که اتصال گروه‌هاي عاملي مختلف به مولکول رنگدانه‌ها باعث افزايش يا کاهش سرعت تخريب اين مواد در طي فرآيندهاي تصفيه فتوکاتاليستي مي‌شود. به عنوان نمونه، حضور گروه‌هاي سولفونيک –SO3Na))، باعث کاهش فعاليت مولکول‌ها در فرآيند تخريب مي‌شود. در مقابل، حضور گروه‌هاي عاملي هيدروکسيل(–OH)، باعث افزايش سرعت تخريب مولکول‌ها در فرآيند تصفيه مي‌گردد. گروه عاملي نيتريت(–NO2)، نيز با اثر دهندگي الکترون، به خصوص در موقعيت پارا نسبت به عامل کروموفور رنگدانه، باعث تسهيل در حمله‌ي عامل اکسيد کننده و در نتيجه، افزايش سرعت واکنش‌هاي تخريب فتوکاتاليستي مي‌شود».

وي در ادامه افزود: «اين پژوهش مي‌تواند در صنايع فرش، نساجي و رنگرزي براي تصفيه‌ي پساب حاوي مواد رنگزا و در سازمان حفاظت محيط زيست و جهاد کشاورزي براي تصفيه‌ي پساب حاوي مواد رنگزا و سموم دفع آفات کشاورزي استفاده شود».

جزئيات اين پژوهش -که با همکاري دکتر عليرضا ختائي، استاديار دانشگاه تبريز انجام شده است- در مجله‌ي Journal of Molecular Catalysis A: Chemical (جلد 328، صفحات 26- 8، سال 2010) منتشر شده‌‌است.

افزايش چگالي جريان در باتري قابل شارژ با نانوالکترود اکسيد قلع





نانوالکترود اکسيد قلع براي استفاده در باتري‌هاي قابل شارژ ميکرومتري به منظور افزايش بازده آنها، ساخته شد.

دکتر سيد خطيب‌الاسلام صدرنژاد، عضو هيئت علمي دانشگاه صنعتي شريف، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو گفت: «اکسيد قلع، داراي کاربردهاي فراوان در وسايل اپتوالکترونيک است و نانوکريستال باردار شده‌ي آن با فلز روي، توانايي افزايش شدت جريان و بازده باتري‌هاي قابل شارژ ليتيمي را دارد».

او در ادامه اظهار داشت: «آسان‌سازي فرايند ساخت، کاهش هزينه‌ي توليد، نازک کردن و افزايش چگالي جريان باتري‌ها، همچنين ايجاد دانش فني ساخت ميکروباترهاي ليتيمي در داخل کشور، از نتايج به‌ دست آمده‌ي اين تحقيق است».

دکتر صدرنژاد گفت: «ميکروباتري‌هاي ليتيمي از 5 جزء تشکيل شده‌اند: دو جزء براي برقراري ارتباط با مدار خارجي و سه جزء براي توليد برق. اين تحقيق به ساخت يکي از اين 5 جزء يعني آند، اختصاص يافته‌است. به همين منظور، فلز مس ابتدا روي تيغه‌ي شيشه‌اي نشانده شده، سپس تبخير و در نهايت لايه‌ي اکسيد قلع حاوي 1% روي لايه‌نشاني شده‌است. نمونه‌ي به دست آمده در مدت زمان معيني عمليات حرارتي گرديده و به اين ترتيب دانه‌هاي اکسيد نانومتري توليد شده‌اند.

دکتر صدرنژاد در پايان با اشاره به اين مطلب که «آند حاصل از اين پژوهش، نسبت به آندهاي متداول، ساده‌تر و ارزان‌تر است و خواص مطلوبي دارد»، گفت: «توانستيم ضخامت باتري‌ها را تا حدود 10 ميکرومتر کاهش دهيم».

جزئيات اين پژوهش که با همکاري مهندس مرتضي ترابي انجام شده، در مجله‌ي Power Sources (جلد 196، شماره 1، صفحات 404-399، سال 2011) منتشر شده‌است.

کاهش تأخير و توان مصرفي در مدارات حسابي و منطقي در ابعاد نانو



پژوهشگران دانشگاه شهيد بهشتي، موفق به ارايه‌ي مدارات بهينه براي پياده‌سازي تابع منطقي "ياي انحصاري سه ورودي" در سطح ترانزيستوري در ابعاد نانو، با کارايي بالا و توان اتلافي نشتي پايين شدند.

دروازه‌ي ياي انحصاري، يکي از مهم‌ترين مدارات منطقي است که در طراحي مدارات حسابي نظير جمع‌کننده‌ها، مدارات آزمون، مدارات رمزنگاري و غيره کاربردهاي فراوان دارد.

مهندس محمدحسين معيري، دانشجوي دکتري مهندسي کامپيوتر گرايش معماري کامپيوتر دانشگاه شهيد بهشتي، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو گفت: «يکي از مهم‌ترين اهداف اين پژوهش، کمينه کردن طول مسير بحراني مدار ياي انحصاري سه ورودي به تنها دو ترانزيستور، با حفظ نوسان کامل ولتاژ در گره‌هاي مدار بود. در طرح‌هاي با نوسان کامل که تا پيش از اين طرح، ارايه شده‌است، اين مسير حداقل شامل سه ترانزيستور است».

گفتني است که کاهش طول مسير بحراني مدار، منجر به کاهش هم‌زمان تأخير و توان مصرفي و افزايش قدرت رانش مدار مي‌شود.

مهندس معيري افزود: «از اهداف مهم ديگر اين پژوهش، مي‌توان به کاهش توان اتلافي نشتي اشاره کرد که در ابعاد نانو از اهميت بسياري برخوردار است».

وي در اين پژوهش، مراحل زير را انجام داده‌است:

• ارايه‌ي راه حلي براي بهبود هم‌زمان توان و تأخير (بهبود هر يک از اين دو پارامتر معمولاً روي ديگري اثر منفي مي‌گذارد).
• ارايه‌ي طرحي اوليه در سطح ترانزيستور با طول مسير بحراني کمينه براي پياده‌سازي اين راه حل
• کاهش تعداد ترانزيستورهاي طرح اوليه
• کامل کردن نوسان ولتاژ مدار بدون افزايش طول مسير بحراني
• طراحي چينش مدار در فناوري سي ماس 90 نانومتر
• شبيه‌سازي و ارزيابي کارايي مدارات ارايه شده از جنبه‌هاي گوناگون و محاسبه‌ي ميزان بهبودها در مقايسه با طرح‌هاي قبلي

مهندس معيري، طول مسير بحراني کوتاه‌تر (شامل تنها دو ترانزيستور عبور) با حفظ نوسان کامل ولتاژ، سرعت بالاتر، کوچک‌تر بودن حاصلضرب توان در تأخير، مناسب بودن براي کاربردهاي ولتاژ پايين، مناسب بودن براي ابعاد نانو و توان اتلافي نشتي کمتر را از مزيت‌هاي اين پژوهش نسبت به تحقيقات پيشين عنوان کرد.

از اين طرح، مي‌توان در صنايع الکترونيک ديجيتال، طراحي و ساخت پردازنده‌ها (به خصوص پردازنده‌هاي حسابي و رمز) و غيره استفاده نمود.

اين پژوهش در قالب بخشي از پايان‌نامه‌ي کارشناسي ارشد محمدحسين معيري با همکاري رضا فقيه ميرزايي، دانشجوي دکتري مهندسي کامپيوتر، دکتر کيوان ناوي، دانشيار دانشکده‌ي مهندسي برق و کامپيوتر دانشگاه شهيد بهشتي و دکتر تورج نيکوبين، استاديار دانشکده‌ي صدا و سيماي جمهوري اسلامي ايران و اميد کاوه‌اي، دانشجوي دکتري مهندسي کامپيوتر از دانشگاه آدلايد استراليا، در آزمايشگاه فناوري نانو و محاسبات کوانتومي و آزمايشگاه ميکروالکترونيک دانشکده‌ي مهندسي برق و کامپيوتر دانشگاه شهيد بهشتي انجام شده‌است.

جزئيات اين تحقيق در مجله‌ي International Journal of Electronics (جلد 97، صفحات 662-647، سال 2010) منتشر شده‌است.

افزايش بقاي سلول‌هاي كبدي حاصل از سلول‌هاي بنيادي



گروهي از محققان دانشگاه تربيت مدرس، موفق به بهينه‌سازي محيط كشت و شرايط تكثير و تمايز سلول‌هاي كبدي تمايز يافته از سلول‌هاي بنيادي در محيط آزمايشگاهي شدند، همچنين توانستند با تمايز سلول‌ها روي داربست‌هاي پليمري سه بعدي، مقاومت و بقاي سلول‌هاي کبدي در شرايط آزمايشگاه را افزايش دهند.

پيوند كبد در دنيا بسيار محدود است و از بيماران مرگ مغزي به عنوان دهنده‌ي بافت استفاده مي‌شود كه موفقيت آن قطعي نيست.لذا پيوند سلول‌هاي بنيادي براي ترميم يا جايگزين سلول‌هاي كبدي، مي‌تواند جايگزين درمان‌هاي فعلي بيماري‌هاي کبدي شود.

دكتر عبدالامير علامه، استاد گروه بيوشيمي باليني دانشگاه تربيت مدرس، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو گفت: «بيش از 20 سال است كه در زمينه‌ي واكنش كبد در مواجهه با سموم تحقيق مي‌كنم، از شش سال پيش تلاش كرديم سلول‌هاي كبدي (هپاتوسيت) را از سلول‌هاي به‌دست بياوريم و در محيط آزمايشگاهي، اين سلول‌ها را زنده و فعال از لحاظ متابوليكي براي استفاده به‌عنوان مدل مطالعه نگهداري کنيم. اين كار به ياري خداوند با موفقيت انجام شد و هم اكنون سلول‌هاي كبدي (هپاتوسيت) فعال به‌دست آمده از مغز استخوان و همچنين خون بند ناف انسان تمايز داده مي‌شود و پاسخ اين سلول‌ها به عوامل سمي و سرطان‌زا در حال بررسي است.

دکتر علامه در ادامه ابراز داشت: «موفق شديم؛ هپاتوسيت‌ها را به مدت 21 روز به صورت فعال و زنده نگهداري کنيم. همچنين، با حذف فاكتور رشد گاوي از محيط كشت و جايگزيني آن با فاكتور پلاكتي انساني، خطر استفاده و كاربرد سلول‌هاي باليني و استفاده در انسان را به حداقل رسانديم».

وي افزود: «بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه سلول‌هاي بنيادي، قبل از تمايز در محيط آزمايشگاه (in vitro)، حساسيت كمتري نسبت به آسيب‌هاي ناشي از عوامل سرطان‌زا و سمي دارند و هپاتوسيت‌ها پس از تمايز به دليل وجود آنزيم‌هاي متابوليز كننده‌ي مواد سمي، نسبت به سلول‌هاي تمايز نيافته، حساسيت نسبتا بيشتري به آسيب‌هاي ناشي از مواد سمي نشان مي‌دهند».

محقق اين طرح، براي انجام اين کار پژوهشي، ابتدا با جداسازي سلول‌هاي تك‌ياخته از نمونه‌ي مغز استخوان انسان(دهنده) و يا خون ‌بند ناف، به القاي تمايز آنها به سلول‌هاي شبه هپاتوسيت پرداخته‌است. سپس با روش‌هاي مختلف سلولي و مولكولي، ويژگي‌هاي ساختاري و عملكردي هپاتوسيت‌ها را تعيين کرده‌است. انتقال سلول‌ها را هم به محيط كشت‌هاي دو بعدي و داربست‌هاي پليمري(سه بعدي) بررسي نموده‌است. در پايان نيز مقاومت سلول‌ها و DNA آنها به عوامل سمي و سرطان‌زا و ميزان زنده بودن و نگهداري آنها را براي 2 تا 3 هفته مورد ارزيابي قرار داده‌است.

دکتر علامه در پايان، «بهينه‌سازي محيط كشت و شرايط تكثير، تمايز سلول‌ها در شرايط آزمايشگاهي و ايجاد شرايط براي افزايش مقاومت و بقاي سلول‌هاي كبدي تمايز يافته از سلول‌هاي بنيادي» را از نتايج اين کار پژوهشي عنوان کرد.

جزئيات اين پژوهش -که با همکاري دكتر مسعود سليماني، دكتر سميه كاظم‌نژاد، دكتر مريم جزايري، خانم معصومه قادري، دكتر احمد قره‌باغيان و دكتر حميدرضا احمدي آشتياني، خانم شهناز اسماعيلي و دكتر يوسف محمدي انجام شده- در مجله‌ي Iranian Journal of Biotechnology (جلد5، صفحات 211-201، سال2007) منتشر شده‌است.

موتور الکتريکي ساخته شده از يک مولکول منفرد
اگرچه موتورهاي مولکولي هنوز کاربردي نشده‌اند، اما نتايج مطالعات کنوني جالب مي‌باشند: مولکول‌ها يا ابرمولکول‌هايي که بوسيله نيروهاي محرکه مختلفي از قبيل نور، گرما، يا واکنش‌هاي شيميايي حرکت مي‌کنند؛ انواع مختلفي از حرکت نشان مي‌دهند که منجر به قطارهاي مولکولي، بالابرهاي مولکولي و موتورهاي چرخشي مي‌شوند. اکنون محققان در هلند يک موتور تک مولکولي تمام الکتريکي طراحي کرده‌اند که نيروي محرکه آن نيز يک ميدان الکتريکي است.

جوهانز سلدنثويم، يكي از اين محققان، مي‌گويد: ما نشان داده‌ايم كه با استفاده از ميدان‌هاي الكتريكي مي‌توان هم يك موتور متشكل از يك مولكول منفرد را حركت داد و هم چرخش آن را اندازه‌گيري كرد. اگرچه اعمال يك نيرو به طور موضعي براي راندن يك موتور مولكولي منفرد مشكل است، اما با يك ميدان الكتريكي اين كار بسيار آسان‌تر خواهد شد. بعلاوه سرعت چرخش را مي‌توان با تغيير فركانس ميدان الكتريكي با دقت كنترل كرد.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] طراحي يک موتور مولکولي با يک مومنت دوقطبي الکتريکي دائمي. آنچه اين دانشمندان دانشگاه فناوري دلفت نشان داده‌اند اين است كه براي نوع ويژه‌اي از مولكول‌ها معروف به مولكول‌هاي درهم‌آميخته ( Conjugated كه هدايت بالايي دارند، اين امكان وجود دارد كه با توجه به تغييرات هدايت‌شان بتوان چرخش آنها را اندازه‌گيري كرد.

سلدنثويم توضيح مي‌دهد: مولکول‌هاي درهم‌آميخته ترجيح مي‌دهند، مسطح باشند و هدايت‌شان در صورتي که مسطح باشند، بالا است. با اينحال موقعي که چرخش‌شان شروع مي‌شود، هدايت‌شان کاهش مي‌يابد. بنابراين با توجه به اين ويژگي، با اندازه‌گيري هدايت اين موتور مولکولي مي‌توان زاويه چرخش آن را محاسبه کرد.‌

موتور طراحي شده بوسيله اين محققان شامل گروه‌هاي لنگراندازِ اتصال‌دهنده‌ي بدنه اين مولکول‌ به هدايت‌سنج که اندازه‌گيري هدايت آن را ممکن مي‌کند، و يک موتور دوقطبي که مي‌تواند بوسيله ميدان گيت نوسان‌کننده‌ي زيرين رانده شود، مي‌باشد. بخش چرخنده مجهز به يک مومنت دوقطبي الکتريکي دائمي است و قسمتي از يک مولکول درهم‌آميخته مي‌باشد که بين دو تماس فلزي در بالاي يک الکترود گيت معلق شده است.

سلندنثويم مي‌گويد: ما نشان داده‌ايم که چرخاندن و اندازه‌گيري زاويه چرخش اين مولکول‌هاي پيشنهادي در دستگاه آزمايشگاهي‌مان امکان‌پذير است.

او اشاره مي‌کند که اگرچه اين موتور پيشنهادي براي حرکت کردن از يک الکترود گيت خارجي استفاده مي‌کند، آنها نشان داده‌اند که شارژ يا تخليه کردن يک مولکول مجاور بوسيله اين الکترود، ميدان الکتريکي ايجاد مي‌کند که براي راندن اين موتور به اندازه‌ي کافي بزرگ است.

اين محققان نتايج پژوهش خود را در مجله‌ي ACS Nano منتشر کرده‌اند.