فناوری نانو
|
|
|
نانوذرات اكسيد سرب(II)ازواکنش نيترات سرب با كربنات سديم در حضور امواج اولتراسونيك و افزودنی پلی وينيل پيروليدون (PVP) به عنوان جهت دهنده سنتز شد. با فزايش كربنات سديم به نيترات سرب، رسوب كربنات سرب تشکيل می شود که پس از جداسازی، در دماي C° 320 براي دو ساعت قرار گرفته تا بعد از دست دادن CO2 تبديل به PbO شود. اثر عوامل مختلف نظير غلظت واکنشگرها، دمای سنتز و اثر چند افزودنی مختلف به روش "يک عامل در يک زمان" بررسي شد. سنتز اکسيد سرب در شرايط بهينه شده شامل نيترات سرب M 1/0، کربنات سديم M 2/0، دمای ºC40 وPVP با غلظت g/l 6 منجر به تشکيل نانوذرات اکسيد سرب با يک ساختار بسيار متخلخل می شود. مورفولوژی و اندازه ذرات سنتز شده بوسيله دستگاه ميكروسكوپ الكترني (SEM) بررسي شد. كلمات كليدي: نانوذرات،اكسيد سرب، نيترات سرب، PVP، اولتراسونيك 1. مقدمه اكسيدهاي سرب به دليل كاربرد متنوع مورد توجه فراوان قرار دارد( بخصوص PbO و PbO2) كه در اين ميان دي اكسيد سرب به روش هاي متفاوتي توليد شده است اما توليد نانو ذرات اكسيد سرب PbO) ) به صورت محدود مورد بررسي قرار گرفته است كه از آن جمله ميتوان به توليد نانو ساختاربه روش اسپري كه هدف آن افزايش سطح تماس آن در باتريهاي همراه با يون ليتيم ]1[ ميباشد را نام برد. 2. بخش تجربي 2-1- مواد براي توليد نانوذرات اكسيد سرب از نيترات سرب وكربنات سرب وPVP كه ساخت كمپاني Loba Chemie از كشور هند ميباشد، استفاده شد. 2-2- دستگاهها براي سنتزاز دستگاه اولتراسونيك با مدل TECNO_GAZ ،TECNA6 از كشور ايتاليا استفاده شد. برای بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات از دستگاه ميکروسکوپ الکترونی (SEM) مدل XL30 ساخت كمپاني فيليپس ازكشور هلند استفاده شد. روکش دهی نانوذرات با طلا به منظور تهيه عکسهای الکترونی با دستگاه لايه گذاري طلا ساخت شركت Bal-Tek كشور سوئيس استفاده شد. 2-3- روش ابتدا نيترات سرب را با غلظت 1/. مولار تهيه كرده مقدارcc100 از آن را داخل بالن cc 500 ريخته ومقدار 10 گرم PVP بدان اضافه كرده وپس از حل شدن داخل اولتراسونيك قرار داده ودر دماي C°40 مقدار cc100 كربنات سديم 2/. مولار به آن اضافه شد. رسوب كربنات سرب سفيد رنگ بسرعت تشكيل شد که بعد از يك ساعت، با آب مقطر و اتانول شستشو داده شده و سپس صاف شد. به مدت يك ساعت در داخل اتانول با امواج اولتراسونيك هم زده شد. آنگاه دوباره صاف شده و به مدت 2 ساعت درداخل كوره C°320 گذاشته شد تا با آزاد شدن CO2 تبديل به PbO شود. بعد از سنتز هر نمونه، ساختار و اندازه ذرات سنتز شده توسط دستگاه ميکروسکوپ الکترونی مشاهده و بررسی شد. 3. نتايج وبحث بهينه سازی شرايط سنتز نانو ذرات اكسيد سرب به منظور دسترسی به نانو ساختار منظم با بررسی اثر غلظت واکنشگرها، دما ومقدار PVP بررسي شد. 3-1- اثر حضور امواج اولتراسونيک با سنتز يک نمونه در حضور امواج اولتراسونيک و يک نمونه ديگر بدون حضور اين امواج مشاهده شد که تابش امواج اولتراسونيک بر محلول سنتز اکسيد سرب منجر به تشکيل ساختار منظم و ريزتری می شود. 3-2- اثر غلظت واکنشگرها غلظت نيترات سرب از M 01/0 تا M 1 و غلظت کربنات سديم از M 02/0 تا M 2 تغيير داده شد و اثر اين تغييرات با تهيه عکس ميکروسکوپ الکترونی از هر نمونه مشاهده شد. به عنوان نمونه تغييرات ساختار در 2 مورد از نمونه ها نشان داده می شود. هنگامی که سنتز در محلول شامل M 1 نيترات سرب و M 2 مولار کربنات سديم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی انجام می شود ساختاری مطابق شکل 1 بدست می آيد. همان طور که در شکل 1 ديده می شود، ذرات ساختاری ناهماهنگ و اندازه های بزرگتر از 100 نانومتر دارند. شکل 1. تصوير ميکروسکوپ الکترونی نمونه سنتز شده درM 1 نيترات سرب و M 2 کربنات سديم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی وقتی از محلول سنتز با غلظت 1/. مولار از نيترات سرب و 2/0 مولار کربنات سديم در دماي C°40 و بدون حضور افزودنی استفاده می شود، ساختار نمونه به سمت تشکيل نانوذرات سوق داده می شود که تصوير SEM اين نمونه در شکل 2 نشان داده شده است. شکل 2. تصوير SEM از نمونه سنتز شده در غلظت M 1/. از نيترات سرب و M 2/. کربنات سديم در دماي C°40 و بدون حضور افزودنی نتايج حاصل از آزمايشات اين قسمت نشان داد که اگر اکسيد سرب در محلول حاوی M 1/. از نيترات سرب و M 2/. کربنات سديم سنتز شود، ساختارهای منظم با اندازه ذراتی کمتر از 100 نانومتر حاصل می شود. 3-3- اثر دمای سنتز سنتز اکسيد سرب در غلظت M 1/. از نيترات سرب و M 2/. کربنات سديم و بدون حضور افزودنی در چند دمای مختلف در گستره C°0 تا C°70 انجام شد. نتايج نشان داد که در دمای سنتز C°40 ساختار منظم تر با اندازه ريزتر بدست می آید. برای نشان دادن اثر دما، تصاوير SEM دو نمونه از سنتزها در شکل 3 و 4 نشان داده شده است. شکل 3. تصوير SEM نمونه سنتز شده در دمای صفر درجه شكل 4. تصوير SEM نمونه سنتز شده در دمای C°40 3-4- بررسي اثر افزودنی های مختلف پس از بهينه سازی اثر غلظت واکنشگرها و دما، سنتز در حضور افزودنی های سديم دودسيل سولفات (SDS)، سديم بنزن سولفونات (SDBS)، ستيل تری متيل آمونيوم برميد (CTAB)، پلی وينيل الکل (PVA) و پلی وينيل پيروليدون (PVP) ]4[ انجام شد. با بررسی تصاوير ميکروسکوپ الکترونی نمونه های حاصل، مشخص شد که بهترين کارآيی مربوط به PVP است به همين ديل اين افزودنی به عنوان يک افزودنی جهت دهنده ساختار انتخاب شده و اثر تغيير غلظت آن بر روی مورفولوژی و اندازه ذرات حاصل بررسی شد. غلظت PVP از g/l 5/0 تا g/l 6 تغيير داده شد. تصاوير ميکروسکوپ الکترونی سه مورد از نمونه های تهيه شده در حضور مقادير مختلف PVP در شکلهای 5 تا 7 نشان داده شده است. شکل 5 و 6 تصاوير ميکروسکوپ الکترونی نمونه هايی را نشان می دهند که به ترتيب در غلظت g/l 5/0 (کمتر از مقدار بهينه) و g/l 6 (بيشتر از مقدار بهينه) سنتز شده اند. با مقايسه ين دو تصوير با تصوير نشان داده شده در شکل 7 مشخص می شود که در غلظت g/l 1 از جهت دهنده ساختاری PVP پودر اکسيد سرب با يک ساختار بسيار منظم و متخلخل و با اندازه ذرات در کستره 20 تا 40 نانومتر بدست می آيد. شکل 5. تصوير SEM نمونه اکسيد سرب سنتز شده در حضور g/l 5/0 PVP شکل 6. تصوير SEM نمونه اکسيد سرب سنتز شده در حضور g/l 6 PVP شکل 7. تصوير SEM نمونه اکسيد سرب سنتز شده در حضور g/l 1 PVP نتيجه گيری با سنتز اکسيد سرب در حضور امواج اولتراسونيک و افزودنی PVP ذرات بسيار متخلخل با ساختار بسيار يکنواخت و اندازه ذرات نانومتری حاصل می شود. مراجع
[1] K. Konstantinov , S.H.Ng ,J.Z. Wang , D. Wexler , H.K. Liu , Power Sources 2006 www.articles.ir |
جراحي با نانو رباتها براساس گزارش اعلام شده از سوي موسسه ملي و انجمن سرطان ايالات متحده آمريكا مراحل آزمايشي بررسي تاثير داروي ساخته شده براي مبارزه با بيماريهاي سرطاني، نتايج موفقيتآميزي را به همراه داشته و توانسته است موارد جديد ابتلا به سرطان و همچنين آمار مرگ و مير ناشي از ابتلا به اين بيماري را در زنان و مردان به ميزان قابل توجهي كاهش دهد.
در فاصله زماني بين سالهاي 1999 تا 2005 ميلادي آمار تشخيص موارد جديد مبتلا به سرطان سالانه 8 درصد كاهش يافته است. اگرچه در سالهاي اخير مرگ و مير ناشي از برخي بيماريهاي خاص رشد صعودي داشته است، اما به دليل كاهش پيامدهاي نامطلوب ناشي از ايجاد سلولهاي سرطاني در برخي از اندامها نظير پروستات، ريه، پستان و روده نرخ مرگ و مير ناشي از سرطان در كشورهاي مختلف به ميزان چشمگيري كاهش يافته است. البته بايد توجه داشت كه اين موضوع از بسياري جهات قابل تامل است. برخي از محققان و كارشناسان بر اين باورند كه نتايج به دست آمده از بررسيهاي آماري ميتواند ناشي از كاهش مراجعه بيماران به مراكز درماني براي انجام آزمايشات تشخيصي مانند انجام ماموگرافي، تستهاي تشخيصي پروستات و ديگر روشهاي تشخيص سلولهاي سرطاني در اندامها و اعضاي مختلف بدن باشد. در اين صورت، پزشكان از وجود بيماران ديگري كه هنوز ابتلا به سرطان در آنها تاييد نشده است، آگاه نخواهند بود. اين در حالي است كه از سوي ديگر كاهش آمار مبتلايان به سرطان ميتواند بازتاب انتخاب روش سالم زيستن توسط افراد مختلف و بويژه تصميمگيري آنها مبني بر ترك عادات غيرسالم و غيربهداشتي در برنامه زندگي باشد. اگرچه دستيابي به اين هدف، رويدادي است كه بايد آن را به فال نيك گرفت، اما بايد توجه داشت كه حفظ چنين جرياني مستلزم انجام اقداماتي ديگر مانند ايجاد تغييراتي مشابه در شيوه زندگي افراد است.
حمله به سلولهاي سرطاني با نانوذرات
از آنجايي كه نانوفناوري توانسته است به نتايج موفقيتآميزي در انتقال داروها به هدف در مراحل آزمايشي و باليني دست يابد، محققان اميدوارند با استفاده ازنانوذرات بتوانند در آيندهاي نهچندان دور براي انتقال روشهاي درماني مختلف ضد سرطاني در بدن، به روش درماني موثري براي اين بيماري كه رتبه اول عامل مرگ و مير انسانها در سطح جهان را به خود اختصاص داده است، دست يابند. براساس مطالعات انجام شده شكل نانوذرات بيش از اندازه آنها در از بين بردن سلولهاي سرطاني موثر خواهد بود. با تغيير شكل ناقلهاي ميكروسكوپي داروها ممكن است به جاي اين كه نانوذرات بتوانند در سلولهاي سرطاني نفوذ كرده و آنها را منهدم سازند، خود طعمه سيستم ايمني بدن شده و از بين بروند. اگرچه از نظر منطقي هرچه اين ذرات كوچكتر باشند، توانايي نفوذ آنها در غشاء سلولي نيز به مراتب بيشتر خواهد بود، اما به گفته دانشمندان با توجه به واكنش سيستم ايمني بدن نسبت به اين نانوذرات اگر شكل آنها ميلهاي باشد در مقايسه با ديگر انواع نانوذرات سريعتر جذب سلولهاي هدف ميشوند. اگر ايمني و تاثير مثبت نانوتكنولوژي به عنوان روشي جديد در دارورساني مورد تاييد قرار گيرد، ميتوان نانوذرات غليظ شده حامل دارو را به طور مستقيم به محل مورد نظر تزريق كرد. در صورتي كه بتوان اين ذرات را از مواد آلي زيستي و به شكلهاي گوناگون طراحي كرد، براي مثال جايگزيني روش تزريق و نانوذرات ناقل دارو به محل مورد نظر به جاي تزريق وريدي 2 ساعته داروهايي كه براي درمان بيماران مبتلا به آرتريت روماتيسمي تجويز ميشود، امكانپذير خواهد بود. علاوه بر اين در اين روش، دارو در زمان مورد نظر و بدون اين كه بخشي از آن هدر برود به محل مورد نظر تزريق خواهدشد. با توجه به آنچه گفته شد ميتوان پيشبيني كرد در آينده نانورباتها ساخت و انتقال داروها در بدن را متحول ساخته و به تسخير درآورند. اگرچه پيش از اين دانشمنداني همچون ريچارد فاينمن با ارائه مقالاتي در سال 1959 ميلادي با بررسي موانع و محدوديتهاي موجود در مسير ساخت اجسام بسيار كوچك و مينياتوري در ابعاد نانو دستيابي به اين هدف را براساس فناوريهايي كه در اين بازه زماني در اختيار داشتند، امكانپذير نميدانستند، اما خوشبختانه امروزه با اتكا به فناوريهاي نويني كه در اختيار دانشمندان قرار گرفته است، دستيابي به بسياري از اهداف ديرينه امكانپذير شده است.
ذراتي در ابعاد نانو
يافتههاي نوين، نويدبخش دستيابي به تجهيزاتي در ابعاد ميكروسكوپي است كه با هدف قرار دادن سلولهاي سرطاني جايگزين روشهايي خواهند شد كه در مقايسه از دقت كمتري برخوردار بوده و علاوه بر سلولهاي سرطاني، با عوارض جانبي براي بافتهاي سالم بدن همراه بودند. استفاده از مواد شيميايي سمي يا پرتو درماني براي مبارزه با سلولهاي سرطاني از جمله روشهايي است كه اگرچه در مبارزه با سلولهاي سرطاني در بدن موفقيتآميز بوده است اما با عوارض جانبي براي بافت و سلولهاي سالم پيرامون سلولهاي سرطاني همراه است. اين در حالي است كه استفاده از فناوري نانو در حوزه پزشكي براي يافتن سلولهاي سرطاني و از بين بردن آنها ميتواند بدون اين كه به سلولهاي سالم آسيبي برساند آنها را به طور هدفمند از بين ببرد. پزشكان پيشبيني كردهاند كه استفاده از اين روش در درمان طيف وسيعي از بيماريهايي مانند سرطان به عنوان سلاحي جديد در مبارزه با بيماريها ميتواند انقلاب عظيمي را در حوزه پزشكي بنيانگذاري كند، نانو ذارت ميتوانند به طرق مختلف سلولهاي هدف را مورد حمله خود قرار دهند كه يكي از اين راهها ورود اين ذرات به جريان خون و مكانيابي سلولهاي سرطاني است. همچنين اين ذرات ميتوانند با انتقال داروها به سلولهاي هدف و آزادسازي اين داروها در داخل و يا نزديكي سلولهاي سرطاني سبب كوچك شدن يا منهدم ساختن آنها شوند. به عبارت ديگر نانوفناوري چگونگي شناسايي، تشخيص، درمان و پيشگيري از بيماريهاي مختلف را تحتتاثير خود قرار خواهد داد. از آنجايي كه فناوريهاي نوين به دست آوردن اطلاعات زيستي و تجزيه تحليل آنها در كمترين زمان ممكن و با صرف كمترين هزينه را امكانپذير ساختهاند ميتوان اميدوار بود كه پزشكي با اتكا به اين توانمندي آينده درخشاني را پيشروي داشته باشد. يكي از زيرساختهاي اصلي و مهم در اين روند، در اختيار داشتن تجهيزات بسيار كوچك در ابعاد نانو متري است كه انجام آزمايشات تشخيصي از تنها مقدار اندكي از نمونه خون جمعآوري شده از فرد بيمار و يا حتي يك سلول از بافت بيمار را امكانپذير ميسازد. به اين ترتيب راههاي جديدي براي بررسي و درمان بيماريها بدون اين كه بدن فرد را به عنوان يك سيستم پويا از واكنشهاي مولكولي در نظر گرفته و تحت بررسي قرار دهيم در اختيار خواهد بود. علاوه بر اين در نهايت ميتوان سيستمهاي سطحي اندازهگيري پارامترهاي متغير را به صورت يك مدل رايانهاي مورد توجه قرار داده و درباره نخستين شاخصهاي يك بيماري اطلاعاتي را به دست آورد.
درمان در سطح وسيع
اگرچه گسترش فناوري نانو در حوزه پزشكي هدفي است كه دستيابي به آن مستلزم انجام تحقيقات بسيار در اين زمينه خواهد بود اما اين بدين معني نيست كه دستيابي به چنين هدفي دور از انتظار است. از آنجايي كه نانوفناوري بيش از آن كه به عنوان كاربرد اتمها به عنوان واحدهاي ساختماني مطرح باشد به عنوان كاربرد مكانيك كوانتومي در زمينههاي مختلف علوم مهندسي مورد توجه قرار گرفته است بنابراين ميتوان اميدوار بود كه نانو داروها نيز بتوانند روزي به عنوان يك روش سيستماتيك و طبقهبندي شده براي انجام مطالعات در حوزه سلامت و همچنين تضمين سلامت و بهبود بيماران در سطح مولكولي مورد استفاده قرار گيرند.
تسريع پيشرفت و توسعه علوم ژنتيكي زمينه مناسبي را براي ايجاد سهولت در شناسايي و تشخيص بيماريها حتي در صورت عدم وجود نشانههاي باليني در فرد بيمار، به وجود خواهد آورد. به اين ترتيب نه تنها با استفاده از آزمايشات تشخيصي نمونهگيري خون فرد بيمار تشخيص ايجاد سلولهاي سرطاني در كبد امكانپذير خواهد بود بلكه ميتوان تشخيص داد كه تومورهاي سرطاني ايجادشده در مغز بيمار به كدام زيرگروه تعلق دارد تا براساس آن بتوان موثرترين روش درماني را انتخاب كرد. اگرچه بسياري از محققان بر اين باورند كه حتي عليرغم دسترسي به روشهاي درماني نوين مانند نانو داروها نميتوان بهبود بيماري را تضمين كرد اما ميتوان اميدوار بود روزي بتوانيم بيماريهاي كشنده مانند سرطان و ايدز را نيز مانند بيماري ديابت تحت كنترل قرار دهيم. چرا كه يكي از ويژگيهاي منحصر به فرد نانو داروها اين است كه اين سلولها عليرغم اين كه بسيار كوچك هستند قادرند به روش موثرتري بخش وسيعتري از بدن را كه مورد هجوم عوامل بيماريزا قرار گرفته است، درمان كنند.
فرانك فراهاني جم
www.jamejamonline.ir
|
|
|
نانوالکترونيک 2- قانون مور به تصویر(1) نگاه کنيد. در این تصوير نموداری آمده که در آن، تعداد ترانزیستورهای واحد پردازشگر مرکزی رایانه بر محور عمودی و سال تولید آن بر محور افقی نشان داده شده است. پیشبینی مور با یک خطچین مورب رسم شده و اعداد واقعی با نقطه نمايش داده شدهاند. بدین ترتیب میتوان ملاحظه کرد که پیشبینی قانون مور تا چه اندازه به واقعیت نزدیک است. توجه کنید که در تصویر(1) ، به منظور پرهیز از پیچیدگی، نام همهی انواع CPU نوشته نشده است. (CPU یا واحد پردازشگر مرکزی، مخفف واژهی Central Processing Unit است. اين بخش اصلیترین و مهمترین قسمت یک رایانه است. CPU یه منزلهی مغز رایانه انجام عملیات پردازشی، منطقی، ریاضی و کنترلی را بر عهده دارد. به بیان دیگر همهی کارهای رایانه توسط واحد پردازشگر مرکزی مدیریت و کنترل میشود.)تصویر1- مقایسهی قانون مور و تعداد ترانزیستورهای CPU از سال 1971 تا 2008. در این تصویر قانون مور به صورت خطچین نشان داده شده است. 3- چرا ترانزیستورِ بیشتر ؟ چرا ترانزیستورِ کوچکتر ؟!گفتیم مور پیشبینی کرد که تعداد ترانزیستورهای مدارهای مجتمع هر دو سال تقریبا دو برابر میشود. البته اين قانون مور را میتوان به گونهای دیگر نیز بیان کرد؛ در اين بيان جديد هر دو سال ابعاد ترانزیستورهای موجود در مدارهای الکترونیکی تقریبا نصف میشود. اما به نظر شما چرا سازندگان مدارهای مجتمع به دنبال قرار دادن تعداد بیشتری ترانزیستور در يک مدار مجتمع هستند؟ یا به بیان دیگر، چرا سازندگان مدارهای مجتمع به دنبال کوچکتر کردن ابعاد ترانزیستور هستند؟ آیا این کار مزیتی دارد؟ همان گونه که قبلا در مقالهی «آشنایی با ساختار و نحوهی عملکرد ترانزیستور» به صورت مفصل شرح دادیم، ترانزیستورها از طریق الکترونهای آزاد یا حفرههای آزاد مسیر رسانش الکتریکی را برقرار میکنند. ما از این ویژگی ترانزیستور که مشابه یک کلید است، استفاده میکنیم و مدارهای الکترونیکی را طراحی میکنیم و میسازیم. هر چه تعداد ترانزیستورها در مدارات مجتمع بیشتر باشد، یا به بیان دیگر هر چه ترانزیستورها کوچکتر باشند، الکترونها و حفرههای آزاد برای رسانش الکتریکی مسیر کمتری را میپیمایند و این یعنی سرعت پردازش اطلاعات بیشتر میشود. همچنین همان طور که در مقالهی «نقش ترانزیستور در الکترونیک (2)» بیان کردیم، واحدهای حافظهها نظیر RAM ، ROM ، FLASH و ... همگی از ترانزیستور ساخته شده است. بنابراین هر چه تعداد ترانزیستورها در مدارهای مجتمع بیشتر شود، اندازه حافظهها نیز بیشتر میشود. به همین جهت است که سرعت واحد پردازشگر مرکزی در رایانهها مرتب افزایش مییابد. تا چند سال پیش سرعت رایانهها حداکثر چند صد مگا هرتز بود، در حالی که امروزه سرعت رایانهها به چند گیگا هرتز رسیده است و مرتب نیز در حال افزایش است. يا اينکه اندازهی ظاهری حافظهها تغییری نمیکند و حتی در مواردی کوچکتر هم میشود، اما میزان حافظهی آنها به سرعت در حال افزایش است. اکنون ممکن است این پرسش در ذهن شما شکل بگیرد که چرا با این همه مزایا، از همان ابتدا ترانزیستورهایی با ابعاد کوچک نساختیم؟ چرا دانشمندان تقریبا هر دو سال، ابعاد ترانزیستور را نصف میکنند؟ پاسخ این پرسش ساده است. در اواخر دههی 60 میلادی که برای اولین بار از ترانزیستور برای ساخت مدارهای مجتمع استفاده شد، فناوری ساخت آن ها در ابعاد کوچک موجود نبود. در واقع دانشمندان به تدریج و با استفاده از روشهای نوین و فنون خاصی توانستند ابعاد ترانزیستورها را کوچک کنند و این کوچک شدن همچنان ادامه دارد. 4- چقدر کوچکتر ؟! ابعاد ترانزیستور را معمولا با طول کانال ترانزیستور، یعنی فاصلهی بین سورس و درین مشخص میکنند (اگر این مفاهیم را یادتان رفته، به مقالهی «آشنایی با ساختار و نحوهی عملکرد ترانزیستور» مراجعه کنید). طول کانال ترانزیستور تا چند سال پیش حدود 25/0 میکرومتر بود. این طول سپس به 18/0 میکرومتر و پس از آن به 90 نانومتر کاهش یافت، یعنی کمتر از 100 نانومتر. از این مرحله، ترانزیستور در حوزه مورد نظر فناورینانو قرار میگیرد. در مدارهای مجتمع امروزی طول کانال ترانزیستور حدود 65 نانومتر است.پیشبینی میشود تا سال 2010 میلادی ترانزیستورهایی با طول کانال 45 نانومتر در مدارهای مجتمع مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین برآوردها نشان میدهد طول کانال ترانزیستورها در سل 2013 میلادی به 32 نانومتر و در سال 2016 میلادی به 22 نانومتر برسد. همان طور که ملاحظه میکنیم، ابعاد ترانزیستور مرتب کوچک و کوچکتر میشود و نقش فناورینانو در الکترونیک بیش از پیش مهم جلوه میکند. البته ماجرا به این سادگی هم نیست. رسیدن به ابعاد کوچکی که بیان شد، نیازمند حل مسائل و مشکلات بسیاری است. همان گونه که میدانیم، زمانی که از ابعاد چند ده نانومتر صحبت میکنیم، با تعداد محدودی اتم سر و کار داریم. اندازهی اتم سیلیسیوم که عنصر اصلی در ساخت مدارهای الکترونیکی امروزی است، حدود 2/0 نانومتر است. اگر فاصلهی مربوط به پیوند اتمی را هم در نظر بگیریم، میبینیم که در این ابعاد مطرح شده برای طول کانال، کار بسیار دشواری را پیش رو داریم. چرا که کار با چند ده اتم، مسائل پیشبینی نشدهی بسیاری به دنبال خواهد داشت. در واقع در این ابعاد اتفاقاتی میافتد که در ابعاد بزرگتر به سادگی قابل صرف نظر کردن است. ولی اکنون نمیتوان از آن چشمپوشی کرد. این مشکلات را مسائل کوانتومی میگوییم. مشکل دیگر، فناوری ساخت ترانزیستور در این ابعاد است. فنون و ابزارهای ساخت مدارهای مجتمع باید تغییرات اساسی بیابند. در این راه باید ابداعات و خلاقیتهای زیادی انجام گیرد تا دسترسی به آن چه پیشبینی شده، امکانپذیر شود /www.nanoclub.ir/ |
|
|
|
دنياي علم و فناوري بسرعت رو به رشد و پيشرفت است و هريك از علوم مسيري را براي تكامل خود در پيش ميگيرد و به سمت آن حركت ميكند. با اين كه به نظر ميرسد فناوريها و علوم مختلف به طور مستقل از يكديگر حركت ميكنند و برخي از آنها راهي جدا از بقيه دارد ، اما در واقع همه آنها به شكلي به يكديگر گره خوردهاند. روي كار آمدن فناوريهايي نيز مانند حلقه زنجيري ميتواند 2 شاخه مختلف را به يكديگر ارتباط دهد و وابستگي آنها را به شكلي واضحتر نمايان كند. يكي از توانمندترين و عجيبترين فناوريهاي عصر حاضر فناوري نانو است كه قادر است دنيا را در بسياري از زمينهها متحول كند و جهش بزرگي در علوم به وجود آورد. اين فناوري در بسياري زمينهها از فيزيك و شيمي و علوم طبيعي گرفته تا علوم فني و مهندسي و رايانه حرفهاي زيادي براي گفتن دارد و ميتوان گفت در آيندهاي نهچندان دور، ميتوان پيشرفت جوامع را در علم فناوري به نوعي با پيشرفت آنها در اين زمينه سنجيد. همان طور كه از نام اين فناوري بر ميآيد، به هر فناورياي كه در آن با مواد در مقياس نانومتري كار شود، فناوري نانو گفته ميشود. ابعاد كار در اين فناوري از يك تا يكصد نانومتر است (هر نانومتر 9 -10 متر است.)به عبارتي فناوري نانو را ميتوان توانايي دستكاري مواد در مقياس اتمها و مولكولهاي آنها تعريف كرد. با دانستن خواص مولكولها و اتمهاي مواد ميتوان با كنار هم چيدن آنها به قطعات و ساختارهايي دست يافت كه بسيار دقيقتر و سريعتر از قطعات بزرگتر عمل ميكنند كه اين كارها با استفاده از واكنشهاي شيميايي و يا با استفاده از ميكروسكوپهاي اتمي دقيق قابل انجام است. كاربرد در علم الكترونيك و رايانه: محققان و دانشمندان معتقدند طراحي و ساخت مدارات الكترونيكي و تراشهها به نهايت كوچكي خود نزديك و براي ساخت مدارات كوچكتر بايد از روشي استفاده شود كه بتواند اتمها را كنار هم بچيند و آنها را سازماندهي كند و به اين ترتيب مداري ميكروسكوپي توليد شود كه اين كار چيزي جز بهكارگيري فناوري نانو نيست. همچنين با استفاده از اين فناوري و ساختاري به نام لولههاي كربني ميتوان به محصولي دست يافت كه از مس رساناتر و وزن آن از آلومينيوم سبكتر و مقاومت آن از فولاد بيشتر باشد. اين محصول نيز ميتواند در ساخت مدارات پيشرفته و مقاوم استفاده شود.همانطور كه ميدانيم فناوري ساخت رايانه و تجهيزات رايانهاي به ميزان زيادي پيشرفت كرده است و طراحان سختافزار موفق به ساخت انواع تجهيزات در ابعاد بسيار كوچك شدهاند. اما به دليل محدوديتهاي فناوري، خالصسازي مواد تا حد مشخصي امكانپذير است و وجود برخي ناخالصها در مواد موجب افزايش مقاومت آنها ميشود و توليد گرما را افزايش ميدهد اما با استفاده از فناوري نانو ميتوان به ساختارهاي خالص، دقيق و بسيار كوچك دست يافت كه نهتنها رايانهها را از نظر ابعاد فعلي متحول ميكنند، بلكه سرعتي هزاران برابر سرعت رايانههاي فعلي را خواهند داشت، ضمن اين كه مقاومت الكتريكي آنها پايين است و اتلاف انرژي در آنها به حداقل خواهد رسيد. نمايشگرهاي نانو: در حال حاضر، نمايشگرهاي كريستال مايع يا LCD در صدر رقابت دنياي نمايشگرهاست كه البته كاستيها و ضعفهاي بسياري نيز دارد. فناوري SED روش جديدي را براي ساخت نمايشگرها معرفي كرده است كه در حال حاضر به عرضه انبوه در بازار نرسيده است، اما آن نيز بتنهايي ميتواند رقيبي براي نمايشگرهاي LCD باشد، اما با استفاده از فناوري نانو ميتوان بازار نمايشگرها را نيز دستخوش تحول كرد. امروزه تنها كيفيت در نمايشگر مطرح نيست، بلكه اندازه نيز مورد توجه است. فناوري LCD بهگونهاي است كه با افزايش ابعاد نمايشگر، هزينه بشدت افزايش مييابد و اين رشد قيمت با آن اندازه متناسب نيست، ضمن اين كه براي ساخت آنها علاوه بر هزينه محدوديت اندازه نيز وجود دارد اما با استفاده از فناوري نانو و ساخت نانوكريستالها ميتوان نمايشگرهاي شفاف و بزرگ توليد كرد. ضمن اين كه با استفاده از نانولولههاي كربني در ساخت نمايشگرها ميتوان از مصرف انرژي آنها به ميزان زيادي كاست و تشعشعات مضر آنها را كم كرد. ضمن اين كه با اين فناوري طول عمر دستگاه افزايش چشمگيري خواهد داشت. همچنين با توجه به اندازه كوچك محصولات نانو و خصوصيات آنها ميتوان كاغذهاي الكترونيك پيشرفتهاي توليد كرد و شباهت اين محصول را به كاغذهاي معمولي افزايش داد. حافظههاي نانو: همگام با پيشرفت علم، نياز به پردازشهاي سريع و حافظه براي ذخيرهسازي دادههاي توليدي افزايش مييابد. اين مساله موجب ميشود نياز به حافظههاي سريعتر و پرظرفيتتر بيشتر احساس شود. ضمن اين كه با كوچكتر شدن ابعاد تجهيزات الكترونيك، حافظهها بايد ضمن پيشرفت در سرعت و ظرفيت، براي بهكارگيري در اين تجهيزات ابعاد كوچكتري داشته باشند. در حال حاضر در ساخت حافظههاي فعلي مسائلي از جمله نشت بار خازني يا حساسيت به خطاهاي جزيي ناشي از پرتوهاي كيهاني وجود دارد كه موجب ميشوند طراحان و توليدكنندگان تراشههاي حافظه قادر نباشند ابعاد حافظهها را بيش از اين كاهش دهند. با استفاده از لولههاي كربني و خاصيتهاي شگفتانگيز آنها ميتوان حافظههايي ساخت كه ضمن داشتن ابعاد كوچك و سرعت بالا، مانايي دادهها در آن زياد باشد. اين حافظهها كه N RAM نام دارند ميتوانند جايگزين مناسبي براي تمامي اشكال حافظه و رسانههاي ذخيرهسازي دادهها باشند. همچنين با اين فناوري ميتوان ديسكهايي با ظرفيت چند صد ترابايت داشت كه حتي تصور آن نيز بسيار شگفتانگيز است. با اين ظرفيت هركس ميتواند از هر لحظه از زندگي خود فيلمبرداري كند و هرصدايي را ضبط كرده و در اين ديسك ذخيره كند. جام جم آنلاين |
|
|
|
محققان ام آی تی با استفاده از تکنولوژی نانو موفق به ابداع ابزاری شده اند که می توان از آن در مبارزه علیه بیماری سرطان استفاده کرد. این ابزار که شاخک های نانویی نام گرفته است از ذرات نانو طلا تشکیل شده و قابلیت تزریق به جریان خون و هدف گرفتن سلول های سرطانی را دارند. سرطان یکی از بیماری هایی است که در جوامع مدرن عامل مرگ بسیاری از انسان ها بوده وسالانه میلیون ها نفر مبتلا به این بیماری در کشورهای مختلف شناسایی می شوند. جدا از مقادیر بالای سرمایه و منابعی که به منظور یافتن شیوه های مؤثر درمانی صرف شده است، پیچیدگی این بیماری در هنگام بروز، درمان آن را با مشکلات زیادی مواجه کرده است. رایج ترین گونه های درمان سرطان مانند شیمی درمانی به گونه ای طراحی شده اند تا از رشد سریع سلول ها که در نهایت تومورهای خطرناک سرطانی را تشکیل می دهند، جلوگیری کند اما این شیوه ها علاوه بر سلول های مبتلا سلول های سالم را نیز مورد تهاجم قرار داده و به نسوج سالم بدن آسیب های جدی وارد می آورد. دانشمندان به کمک شیوه جدید خود نانو ذرات طلا را با ابعاد یک ده هزارم میلیمتر به داخل جریان خون تزریق می کنند. این ذرات به تدریج در مناطق شکل گیری تومورها متمرکز شده و به درون منافذ رگ های خونی تومورهای درحال رشدنفوذ می کنند. نور در طول موج مادون قرمز می تواند در پوست بدن نفوذ کرده و تابش بر روی این ذرات نور به انرژی حرارتی تبدیل شود. این انرژی حرارت نانوذرات را افزایش داده و باعث نابودی سلول های سرطانی خواهد شد. آزمایش بر روی موش های مبتلا به سرطان در محیط آزمایشگاهی نشان داده است که این شیوه قادر به نابودی تقریباً صددرصد تومورهای سرطانی بدون وارد آمدن آسیب به نسوج سالم بدن آنها است. این محققان د رعین حال انواع دیگری از نانو ذرات را ابداع کرده اند که می تواند به شیوه ای مؤثر داروهای ضدسرطان را به هدف های سرطانی منتقل کند. این شیوه با الهام از حرکات مورچه ها از سری ذراتی تشکیل شده اند که می توانند با یکدیگر در بدن انسان ارتباط برقرار کرده و برای ردیابی و نابودی سلول های سرطانی با یکدیگر همکاری کنند. براساس گزارش گیزمگ، درصورتی که بتوان این شیوه ها را ازنظر بالینی به اثبات رساند، پزشکان قادر خواهند بود با افزایش میزان داروهای ضدسرطان تأثیر داروها را افزایش داده و از میزان تأثیرات جانبی داروها بکاهند. www.kayhannews.ir |
فنآوري نانو ركورد ريزترين نوشته را شكست فيزيکدانها رکود کوچکترين نوشته جهان را شکسته و توانستند حروفي تنها به اندازه 3/0 نانومتر ايجاد كنند كه نشان مي دهد که اطلاعات را ميتوان به شکلي چگال تر از آنچه تصور ميشد ذخيره کرد.
اين پژوهش در موسسه علوم مواد و انرژي (SIMES) که موسسهاي مشترک ميان دانشگاه استنفورد و آزمايشگاه ملي شتابدهنده SLAC (متعلق به وزارت انرژي آمريکا) ميباشد، انجام شده است.
دانشمندان دانشگاه استنفورد در سالهاي 1985 و 1990 موفق به ثبت رکورد کوچکترين نوشته دنيا شده بودند و با اين کار، افتخارات گذشته خود را دوباره احيا کردهاند.
اين پژوهشگران حروف «اس» و «يو» (Stanford University) را درون الگوهاي تداخلي تشکيلشده توسط امواج کوانتومي الکترون روي يک سطح باريک از مس کدگذاري كردند.
الگوهاي امواج طرح سهبعدي کوچکي از اين اطلاعات را به تصوير ميکشند که ميتوان آن را توسط يک ميکروسکوپ قوي مشاهده کرد.
هري مانوهاران، استاد فيزيک و راهنماي اين پروژه تحقيقاتي ميگويد: «تا چه دانسيتهاي ميتوانيد اطلاعات را روي يک تراشه رايانهاي کدگذاري کنيد؟ فرض بر اين بوده است که به طور اساسي محدوده نهايي زماني است که هر اتم نمايانگر يک بيت باشد. ديگر بيش از اين نميتوان ادامه داد؛ به عبارت ديگر، امکان کاهش مقياس در محدوده زيراتمي امکانپذير نيست اما در اين آزمايش ما به ازاي هر الکترون، 35 بيت را ذخيره نموديم تا بتوانيم هر حرف را کدگذاري کنيم؛ بنابراين ديگر يک بيت به ازاي هر اتم حد نهايي دانسيته اطلاعات نيست».
50 سال است که تلاش براي کوچکتر نوشتن، نقشي اساسي در توسعه فنآوري نانو ايفا کرده است، بسيار قبل از آنکه کلمه «نانو» به يک واژه روزمره تبديل شود.
ريچارد فاينمن، فيزيکدان بزرگ، در سخنراني خود در سال 1959 بيان كرد که هيچ محدوديت فيزيکي که از کوچکتر کردن ماشينها و مدارات جلوگيري کند، وجود ندارد.
عنوان سخنراني او اين بود: «فضاي زيادي آن پايين وجود دارد».
فاينمن يک جايزه 1000 دلاري براي کسي تعيين کرد که بتواند راهي براي نوشتن يک صفحه از يک کتاب معمولي به اندازه 25000 برابر کوچکتر از اندازه معمول بيابد (مقياسي که در آن کل دايرهالمعارف بريتانيکا روي نوک يک سوزن جاي ميگيرد).
او اين مبلغ را تا سال 1985 نزد خود نگه داشته و سپس يک چک براي تام نيومن، دانشجوي تحصيلات تکميلي دانشگاه استنفورد که با پروفسور فابين پيس، استاد مهندسي برق کار مي کرد، ارسال کرد.
نيومن از ليتوگرافي اشعه الکتروني براي حک کردن صفحه آغازين کتاب معروف چارلز ديکنز ، داستان دو شهر ، استفاده كرد به نحوي که فقط با ميکروسکوپ الکتروني امکان خواندن آن وجود داشت.
اين رکورد تا سال 1990 باقي ماند ؛ در آن زمان محققان آيبيام با آرايش دادن 35 اتم زنون، حروف نام شرکت خود را روي يک سطح درج كردند.
جام جم آنلاين
|
|
|
آثار جانبي شيمي درماني و داروهاي درماني ديگر بر روي ميليونها بيمار مبتلا به سرطان مي تواند ويران کننده باشد. اما تحقيقات دارو رساني جديد مبتني بر فناوري نانو و ميکرو مي تواند اين آثار را بشدت کاهش داده و راحتي بيماران را فراهم نمايد. فناوري جديد دارو رساني که توسط پروفسور «ريمونا مارگاليت» توسعه يافته است، اين امکان را فراهم مي آورد که داروها به صورت خاص سلولهاي سرطاني را هدف قرار دهند. بدين ترتيب سلولهاي سالم اطراف تومورهاي سرطاني دست نخورده باقي مانده و آثار جانبي دردناک شيمي درماني کاهش مي يابند. اين دانشمندان از حبابهاي بسيار کوچک حاوي دارو که تنها با استفاده از ميکروسکوپهاي قدرتمند قابل مشاهده هستند، استفاده کرده اند. پروفسور مارگاليت مي گويد: «اين پيشرفت در خط مقدم تحقيقات مربوط به دارو رساني و درمان سرطان قرار دارد. از فناوري حباب مي توان در درمان بيماريهاي ديگري همچون ديابت، ورم مفاصل، زخمها، و بيماريهاي عفوني نيز استفاده کرد. در مدت 20 سال اين روش مي تواند به طور وسيعي مورد استفاده قرار بگيرد». در حال حاضر داروهاي سرطان در کل بدن جريان داشته و به هر سلولي که با آن مواجه مي شوند، از جمله سالم و سرطاني، وارد مي شوند. زماني که داروهاي ضدسرطان به سلولهاي سالمي که به اين داروها نيازي ندارند مي رسند، موجب ايجاد آثار جانبي نامطلوبي همچون ريزش مو و حالت تهوع مي گردند. نگراني بيشتر درباره ايجاد خطرات سلامتي ديگري است که بر اثر آسيبي ايجاد مي شوند که اين داروها به سيستم ايمني بدن وارد مي کنند. اين فناوري اين امکان را ايجاد مي کند که داروهاي ضدسرطان را درون حبابهاي بسيار کوچکي قرار دهند که ميليونها عدد از آنها در يک اينچ جا مي گيرند. سطح اين سلولها حاوي عاملي است که مي تواند سلولهاي سرطاني را از سلولهاي معمولي تشخيص دهد. وقتي اين حبابها يک سلول سرطاني را تشخيص مي دهند، دارويي را که حمل مي کنند در محل آن سلول رها مي کنند. به گزارش نانو، نتايج مثبت اين کار دوگانه است: مقدار بيشتري از داروي ضدسرطان به سلول هاي سرطاني رسيده و تأثير درمان افزايش مي يابد؛ سلولهاي سالم به عملکرد طبيعي خود ادامه داده و آثار جانبي دردناک رسيدن دارو به اين سلولها حذف مي شود. با اينکه تا رسيدن اين فناوري به آزمايشهاي باليني هنوز 10 سال فاصله وجود دارد، اين کشف جديد اميدهاي تازه اي را براي درمان سرطان ايجاد کرده است. |
|
|
|
به گزارش مهر، دکتر بهزاد رضايي استاد دانشکده شيمي دانشگاه صنعتي اصفهان با بيان اين خبر افزود: در اين پژوهش با ابداع يک روش نوين و ساده موفق شديم ساختار نانولوله هاي کربني را به طور موثر اصلاح کنيم. نانولوله هاي جديد داراي گروههاي عامل ويژه اي هستند که توانايي آنها را در هماهنگي با سيستمهاي بيولوژيکي و شيميايي به صورت خارق العاده اي افزايش مي دهند و باعث تقويت خواص کاتاليزوري آنها مي شوند. وي پيچيدگي بافتهاي طبيعي و حضور گونه هاي مزاحم متعدد را مهمترين ويژگي سيستمهاي زيستي که کار با آنها را دشوار مي کند دانست و گفت: سنسور ساخته شده توانايي شناسايي کيفي و اندازه گيري کمي آمينواسيدها را دارد و امکان اندازه گيري همزمان آنها را با کيفيت و دقت بالا در حضور يکديگر فراهم مي کند. استاد دانشکده شيمي دانشگاه صنعتي اصفهان "لوسين" را يکي از اسيدهاي آمينه ضروري در بدن ذکر کرد که اندازه گيري آن مخصوصا در بيماران ديابتي از اهميت بالايي برخوردار است. رضايي اظهار داشت: براي فراهم ساختن امکان اندازه گيري دقيق لوسين در حضور عوامل مزاحم متعدد با استفاده از روش الکتروشيميايي، الکترود جديدي ساخته شده است. استاد دانشکده شيمي دانشگاه صنعتي اصفهان اضافه کرد: به اين صورت که از نانولوله هاي کربني چند ديواره براي ايجاد سطح الکترود جديد استفاده شده است اما نانولوله هاي کربني چند ديواره در حالت عادي کاملا "هيدروفوب" هستند و برهم کنش خوبي با نمونه يوني ندارند. به همين دليل در اين پژوهش روش جديدي براي عامل دار کردن و نشاندن آنها روي سطح الکترود ارائه استفاده شد. با اين روش، لوسين دراندازه ميکرومولار در بافت پيچيده پلاسماي خون و ادرار قابل اندازه گيري است. وي اظهار داشت: الکترود ساخته شده با توجه به اينکه امکان اندازه گيري هم زمان اسيدهاي آمينه مختلف را با دقت و صحت مناسب دارد مي تواند به طور موثري در اندازه گيري اين مواد در نمونه هاي بيولوژيکي و دارويي در بيمارستانها و آزمايشگاه هاي تشخيص طبي به کار رود. به خصوص اينکه سرعت اين روش بالا و در حد يک دقيقه است. استاد دانشکده شيمي دانشگاه صنعتي اصفهان با تاکيد بر اينکه اين روش به عنوان يک اختراع در دفتر ثبت اسناد و مالکيتهاي معنوي ايران به ثبت رسيده است، افزود: جزئيات اين پژوهش به همت سيده زهره ميراحمدي زارع (دانشجوي دکتري شيمي تجزيه دانشگاه صنعتي اصفهان) انجام شده است در مجله Analytical Letters(جلد 41؛ صفحات 2286-2267؛ سال 2008) منتشر شده است. |
|
مفصلهاي مخابراتي مقاوم |
|
محققان کشور با استفاده از فناوري نانو ذرات سيليکا موفق به توليد مفصلهاي مخابراتي مقاوم به ضربه شدند که استفاده از آن موجب افزايش عمر مفيد زيرساختهاي مخابراتي مي شود. علي احمدي مجري طرح در گفتگو با مهر با بيان اينکه اين مفصلها ارتباطات مشترکان را ايجاد مي کند، گفت: ايجاد هرگونه شکستگي در اين مفصلها اختلالاتي را در ارتباطات مشترکان ايجاد مي کند از اين رو در توليد اين مفصلها بايد از موادي استفاده شود که انعطاف پذير باشند. وي با تاکيد بر اينکه محققان شرکت کراکينگ با استفاده ار فناوري نانو موفق توليد اين ماده شدند، افزود: محققان اين شرکت با استفاده از نانوذرات سيليکا موفق به توليد مفصلهايي شدند که داراي مقاومت بالا در برابر ضربه هستند. احمدي اندازه ذرات نانو سيليکا را حدود 50 تا 100 نانومتر ذکر کرد و اظهار داشت: اين ذرات خواص ريولوژيکي مناسبي را در در اين مفصلها ايجاد کرده است. مجري طرح با تاکيد بر اينکه در حال حاضر ماده مشابهي براي توليد اين مفصلها در کشور توليد مي شود، اضافه کرد: اين ماده با استفاده از "اکسيدوزين" توليد مي شود ولي مقاومت الکتريکي و نقطه شکست پاييني دارد. وي به ويژگيهاي مفصلهاي مخابراتي اشاره کرد و ادامه داد: اين مفصلها انعطاف پذير هستند و امکان شکست در آن بسيار پايين است ضمن آنکه استفاده از آن موجب افزايش عمر مفيد زيرساختهاي مخابراتي مي شود. جام جم آنلاين |
|
|
|
از روش های مناسب برای درك مفاهيم نانويي، مطالعه نقاط شروع اين فناوري در دنياي علم است. در قرن بيستم، با كشف قابليت هاي گسترده مولكول ها در ساختن مواد جديد، دانش هاي مرتبط با ذرات ريز توسعه يافت. يكي از اين يافته ها كه امروزه توسعه چشمگيري یافت، كلوييد و انواع گوناگون آن است. كلوييد چيست؟ اگر در يك لوله آزمايش تا يك سوم گنجايش آن الكل معمولي بريزيم و به آن نصف قاشق چايخوري گَرد گوگرد اضافه كنيم و سپس مخلوط حاصل را با ملايمت داخل بِشِر آب داغ حرارت دهيم و هم بزنيم، مي بينيم كه گوگرد در الكل حل مي شود. اما اگر چنين محلولي را در يك ظرف سرد خالي كنيم، مي بينيم كه پديده ديگري به وجود مي آيد. در مخلوط جديد، گوگرد به صورت ذرات ريزي درمي آيد و هر ذره با آنكه خيلي ريز است، از صدها و گاهی هزاران اتم تشكيل شده است. اين ذرات را «كلوييد» مي نامند. كلوييد چگونه كشف شد؟ «توماس گراهام»، در سال 1861، عبور مواد گوناگون را از درون غشاي «تراوا» آزمايش كرد. او دريافت كه گروهي از اجسام به آساني از درون غشا عبور مي كنند و گروه ديگر به هيچ وجه از آن نمي گذرند. اين دانشمند، اجسام گروه اول را «كريستالوئيد» (شبه بلور) و گروه دوم را «كلوييد» (شبه چسب) ناميد. كلوييدها محلول نيستند كلوييدها در ظاهر به صورت محلول به نظر می آیند؛ يعني به ظاهر همگن و شفاف هستند و مانند محلول ها از منافذ كاغذ صافي مي گذرند. با این حال، چهار تفاوت اساسي ميان كلوييدها و محلول ها هست که عبارت است از: 1_ در كلوييدها، اندازه ذرات پخش شده، از اندازه ذرات حل شده در محلول ها، يعني مولكول ها و يون ها، بزرگتر و بين 7 تا 10 و 8 تا 10 سانتي متر است؛ در حالي كه اندازه ذرات حل شده در محلول ها در حدود 9 تا 10 متر (نانومتر) است؛ يعني ابعاد يونها. 2_ اگر چه به طور معمول، اندازه ذرات سازنده كلوييدهای آن قدر كوچك است كه از منافذ كاغذ مي گذرد، اما آن قدر بزرگ هم هست كه وقتي در مسير نور قرار گيرد، بتواند نور را به اطراف پخش کند. اگر در جاي تاريكی، دو ظرف، يكي شامل محلولي مانند آب نمك و ديگري شامل كلوييدي مانند FeCl3 را در آب جوش، در كنار يكديگر قرار دهيد و نوري باریکی به آن بتابانيد و از پهلو به آن دو نگاه كنيد، مي بينيد كه مسير عبور نور در داخل محلول مشخص نيست، ولي در داخل كلوييد كامل مشخص است. 3_ كلوييدها بر خلاف محلول ها حالت پايدار ندارد، بلكه با گذشت زمان تغيير مي كند. 4_ ذرات سازنده كلوييدها بر خلاف ذرات سازنده محلول ها، در شرايط معينی برای نمونه، بر اثر سرد كردن يا گرم كردن يا در مجاورت با برخي از ذرات ديگر، به يكديگر متصل مي شود و ذرات بسيار بزرگتري را تشكيل مي دهد؛ در اين صورت، كلوييد حالت «نيمه جامد» يا «ژله» به خود می گيرد يا اينكه لخته مي شود. اندازه هاي كلوييدي اگر جسمي را - كه نرم ساييده شده است - در آب بريزيم، يكي از این سه حالت را می بینیم: 1_ ممكن است «محلول حقيقي» تشكيل شود كه نتيجه پراكنده شدن اتم ها، مولكول ها يا يون هاي آن جسم در حلال است. اندازه ذرات در اين محلول از حدود یک نانومتر تجاوز نمي كند. 2_ اين امكان وجود دارد كه ذراتِ بزرگتر از حدود 100 نانومتر باقي بماند. اين ذرات ميكروسكوپي، بتدريج ته نشين مي شود. از آن جایی كه اين ذرات به طور موقت معلق هستند و بر اثر ماندن، ته نشين مي شوند، به آن مخلوط، «مخلوط معلق» يا «سوسپانسيون» مي گويند. 3_ ذراتي كه اندازه آنها از یک نانومتر تا حدود 100 نانومتر تغيير مي کند، به طور معمول، به صورت پراكنده در همه جاي محيط باقي مي ماند. اين نوع مخلوط «كلوييد» ناميده ميشود؛ به عبارت ديگر، در هر مخلوط كلوييدي «نانوذرات» وجود دارند. كلوييدها در ميانه سوسپانسيون ها و محلول ها قرار مي گيرند، ولي ناهمگن به شمار مي روند. محيط هاي پيوسته ــ همچون آب يا الكل ــ و جسم پراكنده، هر كدام وضعيت جداگانه اي به وجود مي آورند. الف) حركت براوني ذرات كلوييدي اگر يك قطره شير را با ميكروسكوپ نوري، با دقت ببینيد، ذرات تشكيل دهنده آن را در حال حركت دایم مي بينيد. اين ذرات پيوسته و به طور نامنظم تغيير جهت مي دهند. ذرات كلوييدي هنگامي كه به هم مي رسند، در برخورد با يكديگر تغيير مسير مي دهند؛ به اين حركت دایمي و نامنظم ذرات كلوييدي «حركت براوني» مي گويند. ب) دستگاه الكتروفورِز دستگاهي است كه براي مطالعه حركت ذرات كلوييدي در ميدان الكتريكي استفاده مي گردد. ج) دياليز فرايند جدا كردن يون ها از ذرات كلوييدي «دياليز» ناميده مي شود. به طور معمول اين كار به كمك غشاي مناسبی صورت مي گيرد. امروزه از دياليز به طور گسترده براي تصفيه خون استفاده مي شود. مطالعه و آزمايش بر روي انواع كلوييدهاي جامد در مايع آسان و ارزانتر از زمينه هاي ديگر نانوفناوري به نظر مي رسد. شايد شما هم بتوانيد نانوذرات مفيدي بسازيد! حال كه مي دانيد سابقه و ريشه نانوذرات همان كلوييدها هستند، منابع علمي بيشتري در اختيار داريد. |
دنیای ریاضیات در فضای نانو .
پیشبینیهای گسترده در حوزه کشفیات جدید، چالشها، درک مفاهیم، حتی هنوز فرم و محتوای موضوع، مهآلود و اسرارآمیز است. این مقاله میکوشد تا چالشهای دنیای ریاضیات را در مواجهه با دنیای شگفتانگیز نانو بررسی کند. به عبارت دیگر، ریاضیات در معماری پازل نانو چه نقشی خواهد داشت:
همگان بر این نکته توافق دارند که پیشرفتهای بزرگ، مستلزم تعامل میان مهندسان، ژنتیستها، شیمیدانان، فیزیکدانان، داروسازان، ریاضیدانان و علوم رایانه ای ها است. شکاف میان علوم و فناوری، میان آموزش و پژوهش، میان دانشگاه و صنعت، میان صنعت و بازار بر مجموعه تأثیرگذار خواهد بود. دلایل کافی مبتنی بر فصل مشترک میان نظامهای کلاسیک و فرهنگ ها موجود است.
این انقلاب علمی و فناورانه، منحصر به فرد است. این بدین معنی است که میبایستی نه تنها در بعد علمی، که در سایر ابعاد، نیز زیرساختهای بنیادین با حداکثر انعطاف پذیری در برابر تغییرات را پیشگویی و پیشبینی کنیم.
دانش ریاضیات به عنوان خط مقدم جبهة علم مطرح است. ویژگی بدیهی ریاضیات در علوم نانو «محاسبات علمی» است. محاسبات علمی در فناوریی که به عنوان فناوری انقلابی مطرح شده است. محاسبات علمی در طول، تفسیر آزمایشات، تهیة پیشبینی در مقیاس اتمی و مولکولی بر پایة تئوری کوانتومی و تئوریهای اتمی است.
همانگونه که ریاضیات زبان علم است، محاسبات، ابزاری عمومی علم و کاتالیزوری برای تعاملات عمیقتر میان ریاضیات و علوم است. یک تیم محاسبات، دربارة مدلشان و اثر محاسباتشان و تطبیقپذیری آن با واقعیت، به بحث میپردازند. «محاسبات» رابطی میان آزمایش و تئوری است. یک تئوری و یک مدل ریاضی، پیش نیاز محاسبات است و یک آزمایش تنها اعتبار بخش هر نوع تئوری، مدل و محاسبات است.
مدلهای ریاضی، ستونهای راهگشا به سوی بنیاد علم و تئوریهای پیش بین هستند. مدلها، رابطهایی بنیادین در پروسههای علمی هستند و اغلب اوقات در سیستمهای آموزشی به فاز مدلسازی و محاسبات، تأکید کافی نمیشود. یک مدل ریاضی بر پایة فرمولاسیون معادلات و نامعادلات اصول بنیادین استوار است و مدل درگیر با درک کامل پیچیدگیهای مسأله نظیر، جرم، اندازة حرکت و توازن انرژی است. در هر سیستم فیزیکی واقعی تقریب اجازه داده میشود، تا مدل را در یک قالب قابل حل عرضه کنند. اکنون میتوان مدل را یا به صورت «تحلیلی» و یا بصورت «عددی» حل کرد. در این حالت مدلسازی ریاضی یک پروسه پیچیده است،زیرا میبایستی دقت و کارآیی را همزمان نشان دهد.
در علوم نانو و فناوری نانو، مدلسازی نقش محوری را بر عهده دارد، بویژه وقتی که بخواهیم عملکرد ماکروسکوپی مواد را از طریق طراحی در مقیاس اتمی و مولکولی کنترل کنیم، آن هم در شرایطی که درجات آزادی زیاد باشد. مدلسازی ریاضی یک ضرورت در این فضای مه آلود است. تفسیر دادههای آزمایشگاهی یک ضروت حتمی است. همچنین برای هدایت، تفسیر، بهینه سازی، توجیه رفتارهای آزمایشگاهی، مدلسازی ریاضی ضرورت مییابد.
یک مدل مؤثر، راه رسیدن به تولیدات جدید، درک جدید رفتارشناسی، را کوتاه میکند و تصحیح گر هوشمندی است که از نتایج گذشته درس میگیرد.
مدلسازی نه تنها ویژگی منحصر به فرد ریاضیات است بلکه پلی بسوی فرهنگهای مختلف علمی است.
تئوری در هر مرحله از توسعة علم، نقش محوری دارد، ارزیابی حساسیت مدل به شرایط پروسههای فیزیکی ، و حصول اطمینان از اینکه معادلات و الگوریتمهای محاسباتی با شرایط کنترل آزمایشگاهی سازگارند، از چالشهای مهم است. تئوری نهایتاً بسوی تعریف نتایج و درک فیزیکی سیستم، میل خواهد کرد و اغلب اوقات ریاضیات جدیدی لازم نیست تا به منظور رسیدن به درک رفتار، ساخته شود.
عبور از تئوریهای موجود ارزشمند است و اغلب نیز اتفاق میافتد. زمانی مدلها، مشابه سیستمهای شناخته شده هستند که دقت ریاضی بالایی را داشته باشند اما در جهان شگفت انگیز نانو، مدلهای مختلف و جدید، چالشهای جدی را در دانش ریاضیات پدید میآورند. تئوریهای جدید در مقیاسهای زمانی غیر قابل پیشگوئی اتفاق میافتند و تئوریهای قدرتمند در قالبهای عمیق شکل میگیرند. میانبرهای اساسی لازم است تا شبیهسازی صورت گیرد:
طراحی در مقیاس اتمی و مولکولی، کنترل و بهینه سازی عملکرد مواد و ابزار آلات، و کارآیی شبیهسازی رفتار طبیعی، از مهمترین چالشها است. این چالشها نوید دهندة برهم کنشهای کامل میان حوزههای مختلف ریاضی خواهد بود.
آثار اجتماعی این چالشها زیاد و متنوع خواهد بود. منافع حاصل از مشغولیت ریاضیدانان فعال، توازن با چالشهای اصلی در زمینه رشد زیرساختهای ریاضیات، تغییرات در ساختار آموزش ریاضیات، از جمله آثار ورود ریاضیات به دنیای شگفت انگیز نانو خواهد بود.
جامعه ریاضی میبایستی اصلاح شود: تئوریهای بنیادین، ریاضیات میان رشتهای و ریاضیات محاسباتی و آموزش ریاضیات.
ریاضیات چه حوزههایی را در بر خواهد گرفت؟ الگوریتمهای اصلی در حوزههای ریاضیات کاربردی و محاسباتی، علوم کامپیوتر، فیزیک آماری، نقش مرکزی و میان بر ساز را در حوزة نانو بر عهده خواهند داشت.
برای روشن شدن موضوع برخی از اثرات ریاضیات را در فرهنگ نانو بررسی میکنیم :
ـ روشهای انتگرال گیری سریع و چند قطبی سریع: اساسی و الزامی به منظور طراحی کدهای مدار (White, Aluru, Senturia) و انتگرال گیری به روش Ewala در کد نویسی در حوزههای شیمی کوانتوم و شیمی مولکولی (Darden ۱۹۹۹)
ـ روشهای« تجزیه حوزه»، مورد استفاده در شبیهسازی گسترش فیلم تا رسیدن به وضوح نانوئی لایههای پیشرو مولکولی با مکانیک سیالات پیوسته در مقیاسهای ماکروسکوپیک (Hadjiconstantinou)
ـ تسریع روشهای شبیه سازی دینامیک مولکولی (Voter ۱۹۹۷)
ـ روشهای بهبود مشبندی تطبیق پذیر: کلید روشهای شبیه پیوسته که ترکیب کنندة مقیاسهای ماکروئی، مزوئی، اتمی ومدلهای مکانیک کوانتوم از طریق یک ابزار محاسباتی است (Tadmor, Philips, Ortiz)
ـ روشهای پیگردی فصل مشترک: نظیر روش نشاندن مرحلهای Sethian, Osher که در کدهای قلم زنی و رسوبگیری جهت طراحی شبه رساناها مؤثرند (Adalsteinsson, Sethian) و نیز در کدگذاری به منظور رشد هم بافت ها (Caflisch)
ـ روشهای حداقل کردن انرژی هم بسته با روشهای بهینه سازی غیر خطی (المانی کلیدی برای کد کردن پروتیئنها) (Pierce& Giles)
ـ روشهای کنترل (مؤثر در مدلسازی رشد لایه نازکها (Caflisch))
ـ روشهای چند شبکهبندی که امروزه در محاسبات ساختار الکترونی و سیالات ماکرومولکولی چند مقیاسی بکار گرفته شده است.
ـ روشهای ساختار الکترونی پیشرفته ، به منظور هدایت پژوهشها به سمت ابر مولکولها (Lee & Head – Gordon)
نویسنده : شاهرخ رضایی
|
|
|
نانوذرات اكسيد سرب(II)ازواکنش نيترات سرب با كربنات سديم در حضور امواج اولتراسونيك و افزودنی پلی وينيل پيروليدون (PVP) به عنوان جهت دهنده سنتز شد. با فزايش كربنات سديم به نيترات سرب، رسوب كربنات سرب تشکيل می شود که پس از جداسازی، در دماي C° 320 براي دو ساعت قرار گرفته تا بعد از دست دادن CO2 تبديل به PbO شود. اثر عوامل مختلف نظير غلظت واکنشگرها، دمای سنتز و اثر چند افزودنی مختلف به روش "يک عامل در يک زمان" بررسي شد. سنتز اکسيد سرب در شرايط بهينه شده شامل نيترات سرب M 1/0، کربنات سديم M 2/0، دمای ºC40 وPVP با غلظت g/l 6 منجر به تشکيل نانوذرات اکسيد سرب با يک ساختار بسيار متخلخل می شود. مورفولوژی و اندازه ذرات سنتز شده بوسيله دستگاه ميكروسكوپ الكترني (SEM) بررسي شد. كلمات كليدي: نانوذرات،اكسيد سرب، نيترات سرب، PVP، اولتراسونيك 1. مقدمه اكسيدهاي سرب به دليل كاربرد متنوع مورد توجه فراوان قرار دارد( بخصوص PbO و PbO2) كه در اين ميان دي اكسيد سرب به روش هاي متفاوتي توليد شده است اما توليد نانو ذرات اكسيد سرب PbO) ) به صورت محدود مورد بررسي قرار گرفته است كه از آن جمله ميتوان به توليد نانو ساختاربه روش اسپري كه هدف آن افزايش سطح تماس آن در باتريهاي همراه با يون ليتيم ]1[ ميباشد را نام برد. 2. بخش تجربي 2-1- مواد براي توليد نانوذرات اكسيد سرب از نيترات سرب وكربنات سرب وPVP كه ساخت كمپاني Loba Chemie از كشور هند ميباشد، استفاده شد. 2-2- دستگاهها براي سنتزاز دستگاه اولتراسونيك با مدل TECNO_GAZ ،TECNA6 از كشور ايتاليا استفاده شد. برای بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات از دستگاه ميکروسکوپ الکترونی (SEM) مدل XL30 ساخت كمپاني فيليپس ازكشور هلند استفاده شد. روکش دهی نانوذرات با طلا به منظور تهيه عکسهای الکترونی با دستگاه لايه گذاري طلا ساخت شركت Bal-Tek كشور سوئيس استفاده شد. 2-3- روش ابتدا نيترات سرب را با غلظت 1/. مولار تهيه كرده مقدارcc100 از آن را داخل بالن cc 500 ريخته ومقدار 10 گرم PVP بدان اضافه كرده وپس از حل شدن داخل اولتراسونيك قرار داده ودر دماي C°40 مقدار cc100 كربنات سديم 2/. مولار به آن اضافه شد. رسوب كربنات سرب سفيد رنگ بسرعت تشكيل شد که بعد از يك ساعت، با آب مقطر و اتانول شستشو داده شده و سپس صاف شد. به مدت يك ساعت در داخل اتانول با امواج اولتراسونيك هم زده شد. آنگاه دوباره صاف شده و به مدت 2 ساعت درداخل كوره C°320 گذاشته شد تا با آزاد شدن CO2 تبديل به PbO شود. بعد از سنتز هر نمونه، ساختار و اندازه ذرات سنتز شده توسط دستگاه ميکروسکوپ الکترونی مشاهده و بررسی شد. 3. نتايج وبحث بهينه سازی شرايط سنتز نانو ذرات اكسيد سرب به منظور دسترسی به نانو ساختار منظم با بررسی اثر غلظت واکنشگرها، دما ومقدار PVP بررسي شد. 3-1- اثر حضور امواج اولتراسونيک با سنتز يک نمونه در حضور امواج اولتراسونيک و يک نمونه ديگر بدون حضور اين امواج مشاهده شد که تابش امواج اولتراسونيک بر محلول سنتز اکسيد سرب منجر به تشکيل ساختار منظم و ريزتری می شود. 3-2- اثر غلظت واکنشگرها غلظت نيترات سرب از M 01/0 تا M 1 و غلظت کربنات سديم از M 02/0 تا M 2 تغيير داده شد و اثر اين تغييرات با تهيه عکس ميکروسکوپ الکترونی از هر نمونه مشاهده شد. به عنوان نمونه تغييرات ساختار در 2 مورد از نمونه ها نشان داده می شود. هنگامی که سنتز در محلول شامل M 1 نيترات سرب و M 2 مولار کربنات سديم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی انجام می شود ساختاری مطابق شکل 1 بدست می آيد. همان طور که در شکل 1 ديده می شود، ذرات ساختاری ناهماهنگ و اندازه های بزرگتر از 100 نانومتر دارند. شکل 1. تصوير ميکروسکوپ الکترونی نمونه سنتز شده درM 1 نيترات سرب و M 2 کربنات سديم در دمای C°40 و بدون حضور افزودنی وقتی از محلول سنتز با غلظت 1/. مولار از نيترات سرب و 2/0 مولار کربنات سديم در دماي C°40 و بدون حضور افزودنی استفاده می شود، ساختار نمونه به سمت تشکيل نانوذرات سوق داده می شود که تصوير SEM اين نمونه در شکل 2 نشان داده شده است. شکل 2. تصوير SEM از نمونه سنتز شده در غلظت M 1/. از نيترات سرب و M 2/. کربنات سديم در دماي C°40 و بدون حضور افزودنی نتايج حاصل از آزمايشات اين قسمت نشان داد که اگر اکسيد سرب در محلول حاوی M 1/. از نيترات سرب و M 2/. کربنات سديم سنتز شود، ساختارهای منظم با اندازه ذراتی کمتر از 100 نانومتر حاصل می شود. 3-3- اثر دمای سنتز سنتز اکسيد سرب در غلظت M 1/. از نيترات سرب و M 2/. کربنات سديم و بدون حضور افزودنی در چند دمای مختلف در گستره C°0 تا C°70 انجام شد. نتايج نشان داد که در دمای سنتز C°40 ساختار منظم تر با اندازه ريزتر بدست می آید. برای نشان دادن اثر دما، تصاوير SEM دو نمونه از سنتزها در شکل 3 و 4 نشان داده شده است. شکل 3. تصوير SEM نمونه سنتز شده در دمای صفر درجه شكل 4. تصوير SEM نمونه سنتز شده در دمای C°40 3-4- بررسي اثر افزودنی های مختلف پس از بهينه سازی اثر غلظت واکنشگرها و دما، سنتز در حضور افزودنی های سديم دودسيل سولفات (SDS)، سديم بنزن سولفونات (SDBS)، ستيل تری متيل آمونيوم برميد (CTAB)، پلی وينيل الکل (PVA) و پلی وينيل پيروليدون (PVP) ]4[ انجام شد. با بررسی تصاوير ميکروسکوپ الکترونی نمونه های حاصل، مشخص شد که بهترين کارآيی مربوط به PVP است به همين ديل اين افزودنی به عنوان يک افزودنی جهت دهنده ساختار انتخاب شده و اثر تغيير غلظت آن بر روی مورفولوژی و اندازه ذرات حاصل بررسی شد. غلظت PVP از g/l 5/0 تا g/l 6 تغيير داده شد. تصاوير ميکروسکوپ الکترونی سه مورد از نمونه های تهيه شده در حضور مقادير مختلف PVP در شکلهای 5 تا 7 نشان داده شده است. شکل 5 و 6 تصاوير ميکروسکوپ الکترونی نمونه هايی را نشان می دهند که به ترتيب در غلظت g/l 5/0 (کمتر از مقدار بهينه) و g/l 6 (بيشتر از مقدار بهينه) سنتز شده اند. با مقايسه ين دو تصوير با تصوير نشان داده شده در شکل 7 مشخص می شود که در غلظت g/l 1 از جهت دهنده ساختاری PVP پودر اکسيد سرب با يک ساختار بسيار منظم و متخلخل و با اندازه ذرات در کستره 20 تا 40 نانومتر بدست می آيد. شکل 5. تصوير SEM نمونه اکسيد سرب سنتز شده در حضور g/l 5/0 PVP شکل 6. تصوير SEM نمونه اکسيد سرب سنتز شده در حضور g/l 6 PVP شکل 7. تصوير SEM نمونه اکسيد سرب سنتز شده در حضور g/l 1 PVP نتيجه گيری با سنتز اکسيد سرب در حضور امواج اولتراسونيک و افزودنی PVP ذرات بسيار متخلخل با ساختار بسيار يکنواخت و اندازه ذرات نانومتری حاصل می شود. مراجع
[1] K. Konstantinov , S.H.Ng ,J.Z. Wang , D. Wexler , H.K. Liu , Power Sources 2006 www.articles.ir |
جراحي با نانو رباتها براساس گزارش اعلام شده از سوي موسسه ملي و انجمن سرطان ايالات متحده آمريكا مراحل آزمايشي بررسي تاثير داروي ساخته شده براي مبارزه با بيماريهاي سرطاني، نتايج موفقيتآميزي را به همراه داشته و توانسته است موارد جديد ابتلا به سرطان و همچنين آمار مرگ و مير ناشي از ابتلا به اين بيماري را در زنان و مردان به ميزان قابل توجهي كاهش دهد.
در فاصله زماني بين سالهاي 1999 تا 2005 ميلادي آمار تشخيص موارد جديد مبتلا به سرطان سالانه 8 درصد كاهش يافته است. اگرچه در سالهاي اخير مرگ و مير ناشي از برخي بيماريهاي خاص رشد صعودي داشته است، اما به دليل كاهش پيامدهاي نامطلوب ناشي از ايجاد سلولهاي سرطاني در برخي از اندامها نظير پروستات، ريه، پستان و روده نرخ مرگ و مير ناشي از سرطان در كشورهاي مختلف به ميزان چشمگيري كاهش يافته است. البته بايد توجه داشت كه اين موضوع از بسياري جهات قابل تامل است. برخي از محققان و كارشناسان بر اين باورند كه نتايج به دست آمده از بررسيهاي آماري ميتواند ناشي از كاهش مراجعه بيماران به مراكز درماني براي انجام آزمايشات تشخيصي مانند انجام ماموگرافي، تستهاي تشخيصي پروستات و ديگر روشهاي تشخيص سلولهاي سرطاني در اندامها و اعضاي مختلف بدن باشد. در اين صورت، پزشكان از وجود بيماران ديگري كه هنوز ابتلا به سرطان در آنها تاييد نشده است، آگاه نخواهند بود. اين در حالي است كه از سوي ديگر كاهش آمار مبتلايان به سرطان ميتواند بازتاب انتخاب روش سالم زيستن توسط افراد مختلف و بويژه تصميمگيري آنها مبني بر ترك عادات غيرسالم و غيربهداشتي در برنامه زندگي باشد. اگرچه دستيابي به اين هدف، رويدادي است كه بايد آن را به فال نيك گرفت، اما بايد توجه داشت كه حفظ چنين جرياني مستلزم انجام اقداماتي ديگر مانند ايجاد تغييراتي مشابه در شيوه زندگي افراد است.
حمله به سلولهاي سرطاني با نانوذرات
از آنجايي كه نانوفناوري توانسته است به نتايج موفقيتآميزي در انتقال داروها به هدف در مراحل آزمايشي و باليني دست يابد، محققان اميدوارند با استفاده ازنانوذرات بتوانند در آيندهاي نهچندان دور براي انتقال روشهاي درماني مختلف ضد سرطاني در بدن، به روش درماني موثري براي اين بيماري كه رتبه اول عامل مرگ و مير انسانها در سطح جهان را به خود اختصاص داده است، دست يابند. براساس مطالعات انجام شده شكل نانوذرات بيش از اندازه آنها در از بين بردن سلولهاي سرطاني موثر خواهد بود. با تغيير شكل ناقلهاي ميكروسكوپي داروها ممكن است به جاي اين كه نانوذرات بتوانند در سلولهاي سرطاني نفوذ كرده و آنها را منهدم سازند، خود طعمه سيستم ايمني بدن شده و از بين بروند. اگرچه از نظر منطقي هرچه اين ذرات كوچكتر باشند، توانايي نفوذ آنها در غشاء سلولي نيز به مراتب بيشتر خواهد بود، اما به گفته دانشمندان با توجه به واكنش سيستم ايمني بدن نسبت به اين نانوذرات اگر شكل آنها ميلهاي باشد در مقايسه با ديگر انواع نانوذرات سريعتر جذب سلولهاي هدف ميشوند. اگر ايمني و تاثير مثبت نانوتكنولوژي به عنوان روشي جديد در دارورساني مورد تاييد قرار گيرد، ميتوان نانوذرات غليظ شده حامل دارو را به طور مستقيم به محل مورد نظر تزريق كرد. در صورتي كه بتوان اين ذرات را از مواد آلي زيستي و به شكلهاي گوناگون طراحي كرد، براي مثال جايگزيني روش تزريق و نانوذرات ناقل دارو به محل مورد نظر به جاي تزريق وريدي 2 ساعته داروهايي كه براي درمان بيماران مبتلا به آرتريت روماتيسمي تجويز ميشود، امكانپذير خواهد بود. علاوه بر اين در اين روش، دارو در زمان مورد نظر و بدون اين كه بخشي از آن هدر برود به محل مورد نظر تزريق خواهدشد. با توجه به آنچه گفته شد ميتوان پيشبيني كرد در آينده نانورباتها ساخت و انتقال داروها در بدن را متحول ساخته و به تسخير درآورند. اگرچه پيش از اين دانشمنداني همچون ريچارد فاينمن با ارائه مقالاتي در سال 1959 ميلادي با بررسي موانع و محدوديتهاي موجود در مسير ساخت اجسام بسيار كوچك و مينياتوري در ابعاد نانو دستيابي به اين هدف را براساس فناوريهايي كه در اين بازه زماني در اختيار داشتند، امكانپذير نميدانستند، اما خوشبختانه امروزه با اتكا به فناوريهاي نويني كه در اختيار دانشمندان قرار گرفته است، دستيابي به بسياري از اهداف ديرينه امكانپذير شده است.
ذراتي در ابعاد نانو
يافتههاي نوين، نويدبخش دستيابي به تجهيزاتي در ابعاد ميكروسكوپي است كه با هدف قرار دادن سلولهاي سرطاني جايگزين روشهايي خواهند شد كه در مقايسه از دقت كمتري برخوردار بوده و علاوه بر سلولهاي سرطاني، با عوارض جانبي براي بافتهاي سالم بدن همراه بودند. استفاده از مواد شيميايي سمي يا پرتو درماني براي مبارزه با سلولهاي سرطاني از جمله روشهايي است كه اگرچه در مبارزه با سلولهاي سرطاني در بدن موفقيتآميز بوده است اما با عوارض جانبي براي بافت و سلولهاي سالم پيرامون سلولهاي سرطاني همراه است. اين در حالي است كه استفاده از فناوري نانو در حوزه پزشكي براي يافتن سلولهاي سرطاني و از بين بردن آنها ميتواند بدون اين كه به سلولهاي سالم آسيبي برساند آنها را به طور هدفمند از بين ببرد. پزشكان پيشبيني كردهاند كه استفاده از اين روش در درمان طيف وسيعي از بيماريهايي مانند سرطان به عنوان سلاحي جديد در مبارزه با بيماريها ميتواند انقلاب عظيمي را در حوزه پزشكي بنيانگذاري كند، نانو ذارت ميتوانند به طرق مختلف سلولهاي هدف را مورد حمله خود قرار دهند كه يكي از اين راهها ورود اين ذرات به جريان خون و مكانيابي سلولهاي سرطاني است. همچنين اين ذرات ميتوانند با انتقال داروها به سلولهاي هدف و آزادسازي اين داروها در داخل و يا نزديكي سلولهاي سرطاني سبب كوچك شدن يا منهدم ساختن آنها شوند. به عبارت ديگر نانوفناوري چگونگي شناسايي، تشخيص، درمان و پيشگيري از بيماريهاي مختلف را تحتتاثير خود قرار خواهد داد. از آنجايي كه فناوريهاي نوين به دست آوردن اطلاعات زيستي و تجزيه تحليل آنها در كمترين زمان ممكن و با صرف كمترين هزينه را امكانپذير ساختهاند ميتوان اميدوار بود كه پزشكي با اتكا به اين توانمندي آينده درخشاني را پيشروي داشته باشد. يكي از زيرساختهاي اصلي و مهم در اين روند، در اختيار داشتن تجهيزات بسيار كوچك در ابعاد نانو متري است كه انجام آزمايشات تشخيصي از تنها مقدار اندكي از نمونه خون جمعآوري شده از فرد بيمار و يا حتي يك سلول از بافت بيمار را امكانپذير ميسازد. به اين ترتيب راههاي جديدي براي بررسي و درمان بيماريها بدون اين كه بدن فرد را به عنوان يك سيستم پويا از واكنشهاي مولكولي در نظر گرفته و تحت بررسي قرار دهيم در اختيار خواهد بود. علاوه بر اين در نهايت ميتوان سيستمهاي سطحي اندازهگيري پارامترهاي متغير را به صورت يك مدل رايانهاي مورد توجه قرار داده و درباره نخستين شاخصهاي يك بيماري اطلاعاتي را به دست آورد.
درمان در سطح وسيع
اگرچه گسترش فناوري نانو در حوزه پزشكي هدفي است كه دستيابي به آن مستلزم انجام تحقيقات بسيار در اين زمينه خواهد بود اما اين بدين معني نيست كه دستيابي به چنين هدفي دور از انتظار است. از آنجايي كه نانوفناوري بيش از آن كه به عنوان كاربرد اتمها به عنوان واحدهاي ساختماني مطرح باشد به عنوان كاربرد مكانيك كوانتومي در زمينههاي مختلف علوم مهندسي مورد توجه قرار گرفته است بنابراين ميتوان اميدوار بود كه نانو داروها نيز بتوانند روزي به عنوان يك روش سيستماتيك و طبقهبندي شده براي انجام مطالعات در حوزه سلامت و همچنين تضمين سلامت و بهبود بيماران در سطح مولكولي مورد استفاده قرار گيرند.
تسريع پيشرفت و توسعه علوم ژنتيكي زمينه مناسبي را براي ايجاد سهولت در شناسايي و تشخيص بيماريها حتي در صورت عدم وجود نشانههاي باليني در فرد بيمار، به وجود خواهد آورد. به اين ترتيب نه تنها با استفاده از آزمايشات تشخيصي نمونهگيري خون فرد بيمار تشخيص ايجاد سلولهاي سرطاني در كبد امكانپذير خواهد بود بلكه ميتوان تشخيص داد كه تومورهاي سرطاني ايجادشده در مغز بيمار به كدام زيرگروه تعلق دارد تا براساس آن بتوان موثرترين روش درماني را انتخاب كرد. اگرچه بسياري از محققان بر اين باورند كه حتي عليرغم دسترسي به روشهاي درماني نوين مانند نانو داروها نميتوان بهبود بيماري را تضمين كرد اما ميتوان اميدوار بود روزي بتوانيم بيماريهاي كشنده مانند سرطان و ايدز را نيز مانند بيماري ديابت تحت كنترل قرار دهيم. چرا كه يكي از ويژگيهاي منحصر به فرد نانو داروها اين است كه اين سلولها عليرغم اين كه بسيار كوچك هستند قادرند به روش موثرتري بخش وسيعتري از بدن را كه مورد هجوم عوامل بيماريزا قرار گرفته است، درمان كنند.
فرانك فراهاني جم
www.jamejamonline.ir
|
|
|
نانو لوله های کربنی پوشش دار «نخ های هوشمند» که قادر به هدایت جریان الکتریسیته هستند، می توانند به صورت پارچه هایی نرم و لطیف بافته شوند که توانایی تشخیص خون را نیز دارند. |
|
به گزارش خبرگزاری فارس، لباس های هوشمند معمولاً از الیاف فلزی یا الیاف نوری ساخته می شوند و به همین دلیل وزن زیادی دارند. شکننده هستند و به تدریج دچار خوردگی می شوند. پروفسور کوتو نیکلاس از دانشگاه میشیگان گفت: ما روش بسیار ساده تری را برای تولید لباس های هوشمند یافتیم که در آن، از ترکیب الیاف طبیعی و فناوری نانو استفاده می شود. برای ساختن این پارچه های الکترونیکی e-textile محققان یک نخ به ضخامت 5/1 میلی متر را در یک محلول حاوی نانولوله های کربنی در آب شناور کردند. سپس این ترکیب را به محلولی از پلیمر چسبناک اختصاصی در اتانل منتقل نمودند. پس از چند بار تکرار این مراحل و خشک کردن آنها نخ به دست آمده توانست تا جریان کافی از یک باطری را برای روشن شدن یک لامپ دیودی منتقل کند. البته تنها تغییر قابل مشاهده در این نخ ها این است که با عبور جریان برق از آنها سیاه می شوند؛ ولی همچنان انعطاف پذیری و نرم باقی می مانند. به منظور بهره برداری بیشتر از چنین قابلیتی، محققان آنتی بادی آنتی آلبومین را به محلول نانولوله های کربنی افزودند. آنتی آلبومین با آلبومین که یکی از پروتئین های مهم خون است، واکنش نشان می دهد. هنگامی که محققان این نخ های آمیخته با آنتی آلبومین را در معرض آلبومین قرار دادند، دریافتند که هدایت الکتریکی این نخ ها به طور محسوسی افزایش یافت. چنین لباس هایی که قابلیت تشخیص خون را دارند، برای مشاغل حساس و خطرناک، کارایی زیادی دارند. پلیس های حاضر در تصادف، مأموران آتش نشانی و سربازانی که نمی توانند علائمی را به مرکز امداد ارسال نمایند، به کمک این لباس های هوشمند می توانند اطلاعاتی را به مرکز امداد بفرستند. |
|
|
|
. به گزارش ايسنا، گر چه استفاده از رنگدانه قرمز هماتيت پيشينهاي ديرينه دارد ليكن در صنعت سراميك نميتواند مورد استفاده قرار گيرد چرا كه اولين شرط براي كاربرد هر رنگدانهاي در بدنه يا لعاب سراميكي، پايداري شيميائي- حرارتي در دماهاي بالاي پخت است.امروزه با پيشنهاد بحث اينكولوژن به مفهوم گنجاندن فاز مورد نياز در زمينهاي از فاز محافظ در ابعاد نانومتري ميتوان اميدوار بود كه با توزيع همگني از تك بلورهاي فاز هماتيت در فاز انتخاب شده سيليكا، رنگدانهيي جديد با پايداري شيميايي - حرارتي لازم به دست آورد. در تحقيقي تحت عنوان «سنتز نانوكامپوزيت هماتيت- سيليكا به عنوان رنگدانه قرمز سراميكي» كه توسط دكتر مريم حسيني دانشآموخته مهندسي مواد در قالب رساله دكتري تخصصي وي انجام و ارائه شد، ابتدا با استفاده از روش سراميكي و آزمايش نسبتهاي مولي مختلف از هماتيت به سيليكا، نسبت مناسب برابر با 2/0 يا 3/0 تشخيص داده شد و پس از آن، با ثابت نگاه داشتن نسبت مذكور برابر با 2/0 به بررسي تاثير ماده هماتيتي (نيترات آهن و سولفات آهن)، روش سنتز(سراميكي و شيميتر: هم رسوبي و ميكروامولسيون)، نوع مينرالايزر (تكي و دوتائي شامل NaF و NaCI ) و نوع رسوبزا در روش شيمي تر (هيدروكسيد سديم و آمونيم) بر كيفيت رنگدانه حاصل پرداخته شد. با توجه به نتايج بدست آمده اندازه ذرات هماتيت نقش بهسزايي بر كيفيت رنگ دارد و به كمك مينرالايزرها قابل كنترل است. واكنش پيش ماده هماتيت با هيدروكسيد آمونيم، هماتيتي كروي شكل نتيجه ميدهد در حالي كه مورفولوژي حاصل از هيدروكسيد سديم سوزني شكل ميشود. بهترين كيفيت رنگدانه قرمز از ميكروامولسيون سولفات آهن با هيدروكسيد سديم و مينرالايزر فلوريد سديم به دست مي آيد. كيفيت رنگدانه سنتز شده به روش شيمي تر بهتر از روش سراميكي است. گفتني است اين پژوهش با راهنمايي دكتر احسان طاهري نساج، عضو هيات علمي دانشكده فني مهندسي دانشگاه تربيت مدرس انجام شد. |