فناوری نانو که از ان به عنوان "انقلاب صنعتی دوم" یاد می کنند بخشی از اینده نیست بلکه تمام اینده است وتمامی ابعا د زندگی ماراتحت تاثیر قرار خواهد داد ."حوزه نانو، به هیچ حوزه خاصی ازعلم تعلق ندارد،بلکه به همه متعلق است"این توصیف بی نهایت ومنحصر به فرد بودن فناوری نانورا میرساند.این فناوری به سرعت در بسیاری از جبهه ها درحال پیشرفت است.در این سری مطالب تازه ترین پژوهش های محققان را درزمینه ی فناوری نانو برای کاربردهای مختلف بازگو می کنیم.

کامپیوترهای فوق سریع با کمک نانومیله های پلاسمونیک

یک گروه بین ‌المللی از دانشمندان یک قدم به ساخت اجزاء نوری برای کامپیوترهای فوق سریع و سرویس‌ های اینترنت پرسرعت نزدیک‌ تر شده است.

انتقال اطلاعات با استفاده از پرتوهای نور به جای جریان ‌های الکتریکی برای ایجاد انقلابی در سرعت‌ های پردازش داده ‌ها توان بالقوه ‌ای دارد.

سرعت پردازش و انتقال اطلاعات، در صورت استفاده از پرتوهای نور بجای سیگنال ‌های الکتریکی به شدت افزایش خواهد یافت. اما تاکنون این کار انجام نشده است، زیرا چالشی که در این زمینه وجود دارد، این است پرتوهای نور در حین انتقال در سرتاسر یک ماده با همدیگر برهم ‌کنش ندارند.

این داشمندان با طراحی یک ماده مصنوعی جدید، این مشکل را حل کرده‌ اند. آنها نشان داده ‌اند که نانومیله ‌های طلای پلاسمونیکِ قرار گرفته در کنار همدیگر، موقعی که بوسیله یک پالس نوری کم انرژی مورد تابش قرار گیرند، یک تغییر گذار فوق سریع تولید می ‌کنند. این رفتار سویچینگ فوق سریع بواسطه جفت‌ شدگی قوی بین پلاسمون‌ های نانومیله می ‌باشد. پلاسمون‌ ها، پاسخ ‌های الکترون - آزاد جمعی فلزات هستند که در نتیجه برخورد نور رانده می ‌شوند.

عکس چپ: نانو میله های طلای پلاسمونیک ،

عکس راست: مد لینگ میدان پلاسمونیک جفت شده ومجزا.طبیعت غیر موضعی شده ی این میدان پلاسمونیک

مشخص است.

در حقیقت این ماده مصنوعی این امکان را فراهم می ‌کند که پرتوهای نور به طور مؤثری برهم ‌کنش داشته باشند و شدت را تغییر دهند و بنابراین اجازه می ‌دهد که پرتوی‌ های نور اطلاعات را با سرعت‌ های بسیار بالا مرتب کنند.

آناتولی زایاتس، یکی از این محققان، توضیح می ‌دهد: اگر ما قادر شویم که جریانی از نور را با همان روشی کنترل کنیم که جریانی از الکترون‌ ها را در تراشه‌ های کامپیوتری کنترل می‌ کنیم، می ‌توانیم نسل جدیدی از ماشین ‌های پردازش گر داده بسازیم که قابلیت این را دارند که مقادیر بسیار زیادی از اطلاعات را با سرعتی بسیار بیشتر از سرعت کامپیوترهای مدرن پردازش کنند..

او اضافه می‌ کند: ماده جدیدی که ما ساخته‌ ایم (اغلب متاماده نامیده می ‌شود)، را می ‌توان در تراشه ‌های موجود جهت بهبود عملکردشان یک پارچه کرد، یا برای ساخت تراشه ‌های تمام نوری استفاده کرد و بنابراین انقلابی در سرعت پردازش داده ایجاد کرد. در حالی که هنوز چالش ‌های زیادی وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد، پیش ‌بینی می ‌کنیم که در آینده این فناوری پر سرعت را بتوان برای مثال در کامپیوترهای شخصی، تلفن‌ های همراه، خودروها و هواپیماها بکار برد.

این محققان جزئیات نتایج خود را در مجله‌ Nature Nanotechnology منتشر کرده‌اند. 

تولید بافت ماهیچه با استفاده از موهای نانومقیاس

محققان دانشگاه منچستر کشف کرده‌اند که می‌توان از موهای زبر نانومقیاسی که از موجودات دریایی گرفته می‌شود، در تولید بافت ماهیچه‌ای انسانی بهره برد. آنها دریافته‌اند که سلولز گرفته شده از جانوران نیام‌دار دریایی که به‌نام آب‌دزدک دریایی نیز شناخته می‌شوند، می‌تواند بر رفتار سلول‌های ماهیچه‌ای اسکلتی در آزمایشگاه تأثیر بگذارد.

این نانوساختارها چندین هزار برابر کوچک‌تر از سلول‌های ماهیچه‌ای بوده و کوچک‌ترین ساختارهای فیزیکی شناخته‌شده‌ای هستند که موجب نظم سلولی می‌شوند. نظم و صف‌بندی سلول‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا بسیاری از بافت‌های بدن از جمله بافت ماهیچه، حاوی الیاف منظمی هستند که موجب استحکام و سفتی بافت می‌شوند.

سلولز یک پلی‌ساکارید است (زنجیره‌ای بلند از مولکول‌های قند متصل به‌هم) که به‌طور معمول در گیاهان یافت می‌شود و همچنین جزء اصلی کاغذ و الیاف خاصی همچون کتان به‌شمار می‌رود. این مولکول قبلاً در کاربردهای پزشکی مختلفی همچون پانسمان زخم به‌کار رفته است، اما این اولین بار است که از آن برای ایجاد بافت ماهیچه‌ای اسکلتی استفاده می‌شود.

موجودات نیام‌دار روی صخره‌ها وساختارهای مصنوعی که توسط بشر در نواحی ساحلی ایجاد شده‌اند، رشد می‌کنند. سلولز استخراج شده از این موجودات به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردی که دارد، برای ایجاد بافت ماهیچه‌ای بسیار مناسب است.

دکتر استفان ایچهورن و دکتر جولی گوف، اعضای هیئت علمی دانشگاه منچستر به‌همراه جیمز دوگان، دانشجوی دکترای این دانشگاه، به‌صورت شیمیایی سلولز این موجودات را به‌شکل موهای بسیار باریک نانومقیاس استخراج کردند. یک نانومتر یک میلیاردیم یک متر است و قطر این نانوساختارهای مومانند تنها یک دهم نانومتر است که بسیار باریک‌تر از قطر موی انسان است. زمانی که این نانوساختارها ردیف شده و به‌صورت موازی با یکدیگر قرار می‌گیرند، می‌توانند سلول‌های ماهیچه‌ای را به‌سرعت ردیف کرده و به‌هم متصل نمایند.

این روش ساده و نسبتاً سریع است و این امکان را برای دکترها فراهم می‌آورد که بتوانند به‌سرعت ساختارهای ردیف‌شده معمول از بافت ماهیچه‌ای اسکلتی تولید نمایند. از این بافت می‌توان برای ترمیم ماهیچه موجود و یا ایجاد یک ماهیچه کاملاً جدید بهره برد. تولید بافت مصنوعی که بتواند جایگزین ماهیچه آسیب‌دیده انسان شود، می‌تواند تحولی در زمینه پزشکی ایجاد کرده و میلیون‌ها انسان را در سرتاسر جهان منتفع سازد.

جزئیات این تحقیق در مجله Biomacromolecules منتشر شده است.

نانوذرات ،مرهم زخم را در برابر عرق مقاوم می کنند

دانشمندان فرانسوی یک ماده چسبناک متشکل از یک هیدروژل پر شده از نانوذرات ساخته اند. که آن را می توان برای تولید مرهم های زخمی استفاده کرد که موقعی که بدن عرق می کند، از روی آن جدا نمی شوند. این دانشمندان ادعا می کنند که این ماده را حتی برای دارورسانی از طریق پوست نیز می توان استفاده کرد.مرهم های رایج زخم در حضور آب (که جزء اصلی عرق است)، توانایی خود را در چسبیدن به پوست از دست می دهند. اکنون دانشمندان در فرانسه برای غلبه بر این مشکل مواد چسبنده ای بر اساس هیدروژل ها ساخته اند. هیدروژل ها حاوی مقدار زیادی آب هستند که به آن ها اجازه می دهد که آب اضافی از عرق را جذب کنند، با این حال خواص مکانیکی شان از قبیل آلاستیسیته اغلب ضعیف است.

این پژوهشگران برای بهبود خواص مکانیکی و القاء چسبندگی حساس به فشار، هیدروژل ها را با نانوذرات ساخته شده از پلی استایرن پر کردند. در حالت چسبندگی حساس به فشار، موقعی که فشار اعمال می شود، ماده چسبنده با سطح پیوند تشکیل می دهد و به آن می چسبد کریستوف دریل، یکی از این پژوهشگران، توضیح می دهد: بین خواص [جریان] رئولوژیکی ژل ها و خواص چسبندگی شان رابطه ای وجود دارد. نانوذرات می توانند رفتار رئولوژیکی از ثابت نگه دارند، حتی اگر ژل مقداری زیادی از سیال را جذب کند.

توضیح: پر کردن هیدروژل ها با نانوذرات،چسبندگی انها را بهبود داده وخواص مکانیکی شان را افزایش می دهد.

این گروه تحقیقاتی متوجه شد که یک ترکیب هیدروژلی متشکل از پل آکریلامید و پلی (آکرپلامید- هیدروکسی اتیل متاکربلات) بهترین مقاومت مکانیکی و چسبندگی را دارد. موقعی که آن ها این ماده ی هیدروژلی را روی پوست مصنوعی ساخته شده از اجزاء چربی دار اضافه شده به پروتئین، امتحان کردند، مشاهده کردند که این ماده به آسانی از این پوست جدا شد این خاصیت برای کاربردهای تماس پوستی مهم است.

این پژوهشگران جزییات نتایج کار خود را در مجله ی soft matter منتشر کرده اند.