مطالب علمی و دستاوردهای نانو تکنولوژِی در حال و آینده

Martian

New member
حبابهایی که در تاریکی می درخشند
حباب سازی یکی از محبوب ترین سرگرمی های کودکان و بزرگسالان در سرتاسر جهان به شمار می رود و شرکتهای مختلف تلاش دارند تا تنوع این ابزار ساده سرگرمی را افزایش دهند که جدید ترین نمونه این تنوع بخشی ساخت حبابهایی درخشان است.

شرکتی به نام Tekno Black Light Bubbles نوعی مایع حباب ساز ارائه کرده است که حبابهایی که از دمیدن درون ابزار مخصوص حباب سازی به وجود می آیند، در تاریکی به رنگ فلورسنت می درخشد.

هر بطری از این مایع جدید و شگفت انگیز 4 دلار قیمت داشته و در رنگهای آبی یا طلایی موجود است، همچنین استفاده از این مایع برای کودکان زیر پنج سال مجاز نیست.

بر اساس گزارش دیسکاوری، این حبابها زمانی که ایجاد می شوند تنها به واسطه انعکاسی درخشان که آنها را در بر گرفته به رنگهای طلایی یا آبی دیده می شوند، همچنین زمانی که این حبابها متلاشی می شوند، ردی درخشان را از خود در تاریکی به جا می گذارند.
 
آخرین ویرایش:

Martian

New member
نخستین نانولیزر جهان ساخته شد

پژوهشگر ایرانی دانشگاه کالیفرنیا برای نخستین بار در جهان به ساخت کوچک*ترین 'نانولیزر دمای اتاق' و همچنین 'لیزر بدون ضایعات' موفق شد این دو لیزر به انرژی بسیار اندکی نیاز دارد

به گزارش ایسنا، گروهی از پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا به سرپرستی دکتر مرسده خواجوی خان دانشمند ایرانی الاصل، این دو لیزر را ساختند.

وی در این مورد گفت: لیزر بدون ضایعات، کم مصرف است و تمامی فوتون*های خود را بدون هیچ ضایعاتی به پرتو لیزر تبدیل می*کند.

علاوه بر این، این دو لیزر جدید پیشرفت*های مهمی محسوب می*شوند چرا که لیزرها در سایز نانویی معمولا به توان پمپاژ قوی برای آغاز عمل لیزر نیاز دارند.

خواجوی خان که دانش آموخته کارشناسی دانشگاه صنعتی امیرکبیر است، افزود: اندازه کوچک و انرژی بسیار اندک مورد نیاز این نانو لیزرها می*تواند آنها را به مولفه*های بسیار مفیدی برای استفاده در مدارهای اوپتیکی در تراشه*های رایانه*ای بسیار کوچک تبدیل کند.

این دانشمندان اعلام کردند این لیزرها می*تواند به ساخت متا مواد جدید منجر شود. این مواد دارای ساختار مصنوعی هستند و دانشمندان در حال حاضر این مواد را برای کاربرد در ابرلنزهایی که می*توان از آنها برای مشاهده ویروس*ها استفاده کرد، مورد مطالعه قرار داده*اند.

از این لیزرها می*توان در سنجنده*های زیست شیمیایی کوچک یا نمایشگرهای بسیار شفاف استفاده کرد.

اما دانشمندان در تلاش برای کشف چگونگی کارکرد این لیزرهای کوچک هستند. آنها همچنین می*خواهند راهی برای پمپاژ الکتریکی لیزر به جای پمپاژ اوپتیکی بیابند.
 

Martian

New member
ساخت فیلتر نانولوله کربنی جهت جدا سازی آب از نفت توسط محقق ایرانی

برای اولین بار در جهان صورت گرفت :

ساخت فیلتر نانولوله ی کربنی به روش الکتروفورزیس برای جدا سازی آب از نفت و مشتقات نفتی


آب و مواد نفتی با هم مخلوط نمی شوند ولی می¬توانند به شدت در هم فرو روند و جداسازی آن بسیار مشکل است. برای جداسازی آب از روغن روش های مختلفی وجود دارد که به دلیل هزینه اجرایی بالا، بازده پایین و وسایل و تجهیزات بزرگ به صرفه نیستند. برای حل این مشکل می¬توان از ترکیب نانو لوله های کربنی و میکرو توری ها استفاده نمود.

یک سطح فیلتری که دارای دو خاصیت ابر آب گریزی و ابر چربی دوستی باشد برای جداسازی آب و روغن مناسب است. چنین فیلتری را می¬توان به وسیله ی انباشت نانولوله های کربنی چند دیواره بر روی توری فولاد زنگ نزن تولید کرد. مواد کربن دار دارای خاصیت چربی دوستی هستند و از اینرو نانولوله های کربنی نیز به علت خاصیت مویینگی دارای خاصیت چربی دوستی بالا است. همچنین تحقیقات نشان داده که افزایش زبری سطح باعث خاصیت آب گریزی می¬شود. بنابراین ساخت توری نانولوله ای که در آن نانولوله های کربنی به طور عمود قرار گرفته باشند می¬تواند برای جدا سازی آب از روغن استفاده شود.

محققان دانشگاه کردستان برای آزمایش این فیلتر، ترکیبی از آب و نفت روی آن ریختند. بعد از گذشت مدت زمانی نفت از این فیلتر عبور کرد، در حالی که آب باقی مانده بود.

از مزایای این فیلتر نانولوله ای این است که آب را از ترکیبات نفتی و روغنی با بازده ی بالا جدا می¬کند. این توری نفت و مواد روغنی را به خوبی از خود عبور می¬دهد ولی در مقابل عبور آب از خود مقاومت نشان میدهد. از مزیت های دیگر این فیلتر این است که به راحتی با استفاده از جاذبه ی زمین کار می کند و نیازی به دستگاه مکنده ندارد.

کاربرد این فیلتر در صنایع نفت و پتروشیمی و همچنین محیط زیست می¬باشد. این فیلتر برای بازیافت نفت های نشت کرده به دریا و جدا نمودن آب های شور از نفت خام چاه¬های نفتی که نفت آن¬ها با آب شور مخلوط شده است کاربرد دارد. همچنین این فیلتر می توان در صنایع خودرو سازی استفاده نمود.

چنین فناوری می*تواند به تصفیه نفت مخازن نفتی ایران که آلوده به مقادیری از آب نمکی خورنده هستند، کمک کند.طرح*ما کاملا جدید بوده، روش ساخت این فیلتر برای اولین بار در دنیا انجام شده است.زیرا متکی بر فناوری*نانو است و قابل رقابت با دیگر فناوری*ها است.
 

Martian

New member
نانوساختارهایی با کاربرد در صنایع هوا و فضا تولید شد

پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژیهای نو سازمان علمی و صنعتی ایران با راه اندازی آزمایشگاه مواد نانو ساختار در سازمان پژوهشهای صنعتی ایران اقدام به تولید نانو ساختارهایی با کاربرد در صنایع الکترونیکی و هوافضا می کند.

نانو تکنولوژی فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در ابعاد نانو متر است که اثرات فیزیکی جدیدی از خود نشان می دهند. این فناوری یک دانش میان رشته ای است که در زمینه های پزشکی، دارو سازی، دامپزشکی، زیست شناسی، فیزیک کاربردی، مهندسی مواد، شیمی ابر مولکول و مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی شیمی کاربرد دارد.

با توجه به اهمیت مواد نانو سایز و نانو ساختار و مواد کامپوزیت، تنوع و قابلیت فرایند متالورژی پودر در تولید قطعات صنعتی و مواد حسگر، پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژیهای نو سازمان علیم و صنعتی ایران اقدام به راه اندازی آزمایشگاه مواد نانو ساختار، کامپوزیت و متالورژی پودر (2ncpm) کردند.

هدف توسعه فناوری آلیاژهای جاذب هیدروژن، آلیاژهای حسگر و کاتالیستها و قطعات متالورژی پودر از اهداف راه اندازی این آزمایشگاه است.

این آزمایشگاه مجهز به آسیاب پر انرژی، مخلوط کن توربولا، محفظه های اتمسفر کنترل، پنج خلاء، محفظه خلاء بالا و پرس دو محوره و تک محوره، کوره های اتمسفر کنترل و برنامه پذیر تا هزار و 400 درجه است.

با استفاده از این تجهیزات امکان سنتز مواد و آلیاژهای بسیار همگن نانو ساختار، نانو کامپوزیت ها و مواد مغناطیسی و ساخت نمونه و قطعات پودری برای محققان فراهم می شود. این مواد کاربردهای فراوانی در تولید وسایل الکترونیکی و تجهیزات هوا فضا دارند.

اکثر تجهیزات این آزمایشگاه توسط اعضای هیئت علمی پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژیهای نو پژوهشهای علمی و صنعتی ایران طراحی و ساخته شده است. این آزمایشگاه قابلیت ارائه خدمات پژوهشی به مراکز علمی کشور و پژوهشگران فعال در این زمینه را دارد.
 

Martian

New member
پیل های خورشیدی ارزان تر با نانومواد معدنی

الکترود شمارنده در پیل*های خورشیدی حساس شده با رنگ*دانه آلی (DSSCs)، معمولا شیشه اکسید قلع دوپ شده با فلوئور است که با لایه*ی نازکی از پلاتین روکش داده شده است. پلاتین فلزی گران*قیمت می*باشد و دانشمندان در پی استفاده از مواد ارزان*قیمت برای این الکترود هستند.


اکنون محققان در موسسه فناوری جرجیا اولین مطالعه در زمینه ساخت یک الکترود شمارنده جدیدِ عاری از پلاتین برای این پیل*ها، را شرح داده*اند. این الکترود مبتنی بر نانوبلورهای سولفید قلع روی مس (CZTS) چهارگانه*ی کم هزینه می*باشد.

نیمه*رسانای سولفید قلع روی مس (CZTS) را می*توان بعنوان یک ماده الکترود شمارنده موثر بجای فلز پلاتین استفاده کرد و پیل خورشیدی حساس شده با رنگ*دانه آلی کارآمد و ارزانی ساخت. نانوبلورهای CZTS تولید شدند و سپس با روش چرخشی روی شیشه اکسید قلع دوپ*شده با فلوئور (FTO) روکش داده شدند.

طبق گفته ژیجون لین، یکی از این محققان، با یک روش سنتز شیمی ساده*ی مرطوب برای این نانوبلورها و یک روش ساخت روکش*دهی – چرخشی پایدار برای الکترود، فیلم CZTS منتج بعد از سلنیزاسیون ("selenization") بعنوان الکترود شمارنده جهت تقویت بازتولید یدید از تری*یدید در الکترولیت، عملکرد الکتروکاتالیستی موثری نشان داد. پیل خورشیدی استفاده*کننده از الکترود ساخته شده از این نانوبلورها راندمان تبدیل توانی برابر با 37/7 درصد داشت که قابل*مقایسه با راندمان پیل*های استفاده*کننده از الکترودهای پلاتینی (حدود 7 درصد) می*باشد.

لین توضیح می*دهد: "CZTS از عناصری که بصورت طبیعی بوفور در پوسته زمین یافت می*شوند، تشکیل شده است و سمیت بسیار کمی دارد. برای مثال، این ماده در مقایسه با مواد استفاده شده در دو پیل خورشیدی فیلم نازک کارآمد – CdTe و CIGS که عناصر سمی و فلزات نادر دارند – با محیط زیست سازگارتر است."

اخیرا بر اساس عملکرد فوتوولتائیک عالی CZTS بعنوان یک نیمه*رسانای نوع p، پیل*های خورشیدی فیلم نازک کارآمدی شرح داده شده*اند. با این حال، هیچ مطالعه*ای روی فعالیت الکتروکاتالیستی CZTS برای استفاده در DSSCs تمرکز نکرده است.

این محققان برای تهیه نانوبلورهای CZTS از یک روش سنتز مبتنی بر محلول استفاده کردند. آنها با این روش می*توانند ابتدا جوهری از این نانوبلورهای تهیه کرده و روی سطح بپاشند و سپس با عملیات حرارتی آنها را بصورت فیلم نازک دانه درشت آنیل کنند. این روش در مقایسه با روش*های مرسوم کاتدپرانی خلاء و ترسیب بخار CZTS، منجر به تولید پیل*های خورشیدی ارزان*تر و کارآمدتر می*شود.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله*ی Angewandte Chemie International Edition منتشر کرده*اند.
 

Martian

New member
الهام از بالهای پروانه برای ساخت سطوح دافع آب

بال*های درخشان و آبی پروانه دم*چلچله*ای کوهستان ("Papilio ulysse") به*راحتی آب را از روی خود دفع می*کنند؛ دلیل این ویژگی وجود ساختارهای بسیار ریز در بال*های این پروانه است که هوا را گیر انداخته و یک بالشت میان آب و بال به*وجود می*آورند. مهندسان تلاش کرده*اند تا این ساختار دافع آب را به*صورت مصنوعی طراحی کرده و بسازند، اما تلاش*های صورت گرفته در این زمینه موفقیت زیادی در پی نداشته است، زیرا هوای به*دام*افتاده در این ساختارها به*دلیل وجود آشفتگی*های محیطی پایدار نیست.

حال گروهی از محققان بین*المللی از کشورهای سوئد، آمریکا و کره جنوبی از چیزی که به*طور معمول یک نقص در فرایند نانوساخت محسوب می*شود بهره برده و ساختارهای سیلیکونی چندلایه*ای تولید کرده*اند که تا یک سال می*تواند هوا را درون خود به*دام اندازد.

این محققان از روش حکاکی برای ایجاد حفرات میکروساختار و مخروط*های بسیار ریز روی سیلیکون استفاده کرده*اند. آنها دریافتند برخی از ساختارهای ایجاد شده در این فرایند که به*طور معمول به*عنوان نقص فرایند ساخت به حساب می*آیند (همانند بریدگی*های زیر ماسک حکاکی و یا سطوح حلزونی*شکل)، ویژگی دفع آب سیلیکون را از طریق ایجاد ساختارهای سلسله*مراتبی چندلایه*ای برای به*دام انداختن هوا بهبود می*بخشند. این ساختار ظریف که شامل حفرات، مخروط*ها، پستی و بلندی*ها و شیارها است، همچنین می*تواند نور را به*دام انداخته و طول موج*های بالای نور مرئی را به*صورت کامل جذب کند.

از این سطوح الهام*گرفته از طبیعت می*توان در ابزارهای الکترو-اُپتیکی، حسگرهای تصویربرداری مادون قرمز یا حسگرهای شیمیایی بهره برد.

جزئیات این کار در مجله Applied Physics Letters منتشر شده است.
 

Martian

New member
شکل جدیدی از کربن با سختی بالا

محققان دریافتند که با اعمال فشار به نانولوله*های کربنی آنها صاف شده و به*صورت پلیمر در می*آیند. شبیه*سازی نشان می*دهد که این ساختار قادر است الماس را نیز بخراشد. این فشار موجب می*شود که کربن ساختاری جدید پیدا کند که به*صورت Cco-C8 است. این ساختار بسیار شبیه پلیمریزاسیون سه بعدی کربن، یعنی فولرین است.

این تحقیق توسط یونگ جون از دانشگاه یانشان انجام شده و نتایج آن در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده است. کربن ستاره*ای به*دلیل توانایی تشکیل هیبریداسیون sp، sp2 و sp3 به اشکال مختلفی وجود دارد. این اشکال می*توانند خواص منحصر به*فرد خود را دارا باشند. از این رو یافتن اشکال جدید کربنی از موضوعات داغ علمی محسوب می*شود. مهمترین نکته این پژوهش آن است که نانولوله*های کربنی مستقیما فشرده شده و به*صورت اشکال مختلف پایدار در می*آیند. این راهبرد به این معناست که فازهای پایدار کربنی که دارای انرژی بالایی هستند می*توانند به*صورت تجربی وجود داشته باشند.

در این پروژه محققان از روشی موسوم به آنالیز ساختار بلوری با استفاده از بهینه سازی توده ذرات (*CALYPSO) استفاده کردند. این یک روش کامپیوتری برای طراحی و پیش بینی ساختار بلوری پایدار است که در آن با استفاده از ساختار شیمیایی یک ترکیب در شرایط ویژه امکان تشکیل آن پیش*بینی می*شود.

نتایج این شبیه سازی نشان داد که ساختار Cco-C8 که یک پلیمر سه بعدی از نانولوله*های کربنی است می*تواند تشکیل شود. سختی این ترکیب 95.1 ویکرز بوده که اندکی کمتر از الماس (97.5) است. با این حال محققان معتقدند که این ترکیب قادر به خراشیدن و ایجاد ترک روی الماس است.

استحکام مکانیکی یک ماده بستگی به نوع فشار روی آن دارد برای مثال قدرت کششی و برشی الماس 90 GPa است اما استحکام تراکمی آن 223 GPa است. هرچند سختی این ترکیب جدید از الماس کمتر است اما استحکام تراکمی آن بیشتر از قدرت کششی و برشی الماس است. بنابراین Cco-C8 می*تواند روی الماس ترک ایجاد کند.

سنتز Cco-C8 در آینده خیلی دشوار نخواهد بود. نتایج شبیه سازی نشان می*دهد که این ماده بسیار پایدار است و از بیشتر ساختارهای کربنی که توسط شبیه سازی پیش بینی شده پایدارتر است. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می*دهد که که سنتز Cco-C8 به*صورت مستقیم از طریق فشردن نانولوله*های کربنی انجام می*گیرد.
 

Martian

New member
ابداع ابزاری برای شنیدن صدای سلولها

محققان در دانشگاه مونیخ آلمان موفق به ابداع حساسترین ابزار شنیداری در جهان شده اند، ابزاری با ابعاد 60 نانومتر که می تواند به صدای سلولها و باکتری ها گوش فرا دهد.

به گزارش خبرگزاری مهر، میکروفنها را فراموش کنید زیرا اکنون دوران نانوفنها فرا رسیده است! کره ای طلایی با ابعادی 60 نانومتری که عنوان حساس ترین ابزار شنیداری که تا کنون در جهان ابداع شده را به خود اختصاص داده است، این نانوفن می تواند مسیر ثبت صدای باکتری ها و دیگر ارگانیزمهای تک سلولی را هموار سازد.

محققان دانشگاه مونیخ این ابزار را به واسطه معلق ساختن نانوذرات طلا در یک قطره آب ابداع کرده اند. محققان یکی از نانوذرات را در یک پرتو لیزری به دام انداخته و سپس پالسهای لیزری قوی را از منبعی دیگر و با فاصله چند میکرومتری به آن تاباندند. این پالسها نانوذره را داغ کرده و آب اطراف آن را پراکنده ساخته و در نهایت موفق به ایجاد امواج فشار یا صوت شده است.

سپس این تک نانوذره به دام افتاده درون پرتو لیزری آغاز به نوسان می کند، درست مانند اینکه در حال واکنش نشان دادن به امواج صوتی است. محققان به منظور اطمینان از اینکه ذره تحت تاثیر امواج صوتی نوسان می کند فرکانس امواج ایجاد شده را تغییر داده و مشاهده کردند حرکات ذره متناسب با تغییرات فرکانس و جهت حرکت آن همراستا با جهت امواج صوتی است.

بر اساس گزارش نیوساینتیست، این ذره کوچک می تواند صداهایی به کوچکی منفی 60 دسیبل را احساس کند، صدایی یک میلیونیوم طیف صدای قابل ردیابی توسط گوش انسان، از این رو این نانوذره طلایی حساسترین ابزاری است که تا کنون برای ردیابی امواج صوتی ابداع شده است. این تکنیک روزی می تواند امکان شنیدن صدای کوچکترین ساختارهای زنده طبیعت از قبیل سلولها و ویروسها را فراهم آورد تا به این شکل اطلاعات بیشتری درباره ویژگی های مکانیکی سلولها و چگونگی تغییر آنها تحت تاثیر بیماری ها به دست آید.
 

Martian

New member
اندازه گیری دما در مقیاس نانو

محققان آمریکایی موفق به ساخت نانوپیمایشگری شدند که می*تواند برای مطالعات الکتروگرمایی مورد استفاده قرار گیرد. این پیمایشگر قادر است ولتاژ و دما را در مقیاس نانومتری کنترل کرده و همچنین ولتاژ وابسته به دما را نیز در مقیاس نانومتری اندازه*گیری کند.

نوک میکروسکوپ نیروی اتمی مجهز به گرمکن، به*عنوان ابزاری جهت مطالعه فیلم*های پلیمری در ادوات نوری و الکترونیکی، داروسازی، رنگ و پوشش مورد استفاده قرار می*گیرد. این نوک*ها در آزمایشگاه*ها جهت تحقیقات نانولیتوگرافی و ذخیره اطلاعات و همچنین مطالعه جریان نانومقیاس گرما استفاده می*شود. تا پیش از این کسی از نوک*های گرم جهت اندازه*گیری خواص الکترونیکی استفاده نکرده است.
ویلیام کینگ از دانشگاه ایلینویز می*گوید ما یک نوع جدید از نانوپیمایشگر الکتروگرمایی ساخته*ایم. این نوک قادر است ولتاژ و دما را در مقیاس نانومتری کنترل کند. همچنین این پیمایشگر می*تواند ولتاژ وابسته به دما را در مقیاس نانومتری اندازه*گیری کند. آنها نتایج کار خود را در نشریه Nanotechnology به چاپ رساندند، پاتریک فلیچر از نویسندگان این مقاله می*گوید هدف اصلی ما اندازه*گیری الکتروگرمایی در مقیاس نانو است. ولتاژ ترموالکتریک در مقیاس نانو موجب گرم شدن نوک می*شود. نانوپیمایشگر الکتروگرمایی ما می*تواند برای اندازه*گیری خواص نانو مقیاس موادی نظیر نیمه*هادی*ها، ترموالکتریک*ها و فروالکتریک*ها استفاده شود.

پیمایشگرهای الکتروگرمایی رایج تفاوت زیادی با نانوپیمایشگر ساخته شده درگروه کینگ دارد. نانوپیمایشگر دارای سه مسیر الکتریکی به نوک است. دو تا از آنها گرما را به نوک منتقل می*کنند و سومی اندازه*گیری*های الکتریکی را در مقیاس نانو انجام می*دهد. دو مسیر الکتریکی توسط یک دیود که در نوک قرار داده شده از هم جدا می*شود. هرچند طراحی این پیمایشگر پیچیده است، اما می*تواند در هر میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده شود.

ویلیام کینگ و بیونگی لی از دیگر نویسندگان این مقاله هستند. این پژوهش توسط آزمایشگاه نانومهندسی، آزمایشگاه فناوری نانو و آزمایشگاه تحقیقاتی مواد در ایلینویز انجام گرفته است.
 

Martian

New member
استفاده از نانولوله کربنی بعنوان نوک برای مطالعه سطوح

یک گروه تحقیقاتی در موسسه آاستار نشان دادند که نانولوله*های کربنی کوتاه که انتهای آن بسته شده باشد، می*تواند به*عنوان نوک در میکروسکوپ برای بررسی گرافن با قدرت تفکیک اتمی مورد استفاده قرار گیرد.

مطالعه برهمکنش*های میکروسکوپی در مقیاس بسیار کوچک برای درک اصطکاک و روانی سطوح در مقیاس نانو بسیار مهم است. دستگاه*هایی که با استفاده از نوک حاوی نانولوله*کربنی سطوح را پیمایش می*کنند می*توانند برای این مطالعات مورد استفاده قرار گیرند. پینگ لیو و یانگ وی ژانگ از موسسه آاستار این موضوع را با استفاده از مطالعات تئوریک به اثبات رساندند. این گروه تحقیقاتی نشان دادند که نانولوله*های کربنی کوتاه که انتهای آن بسته شده باشد می*تواند برای بررسی گرافن با قدرت تفکیک اتمی مورد استفاده قرار گیرد.
لیو می*گوید برای ساخت یک نوک ایده*آل، ابعاد آن باید تا حد امکان کوچک باشد، اما در عین حال سختی آن باید بالا باشد. شکل این نوک باید کامل از پیش تعیین شده و از نظر شیمیایی خنثی باشد. اگر این ویژگی*ها در نوک مورد نظر وجود داشته باشد، آنگاه امکان بررسی سطوح با قدرت تفکیک اتمی وجود خواهد داشت. همچنین می*توان مطمئن بود که چنین نوکی از لحاظ شیمیایی، فیزیکی و هندسی پایداری لازمه را داراست.

نانولوله*های کربنی، به*ویژه آنهایی که دارای طول کوتاهی هستند، به*دلیل داشتن استحکام پیوندی کربن-کربن دارای پتانسیل*های کاربردی متعددی هستند. این نانولوله*ها قادرند تا به*دلیل چنین استحکامی خم شده، تغییر شکل دهند و در نهایت دوباره به حالت اولیه خود بازگردند. لوله*های در بسته در مقابل لوله*های در باز، از استحکام و پایداری بیشتری برخوردار هستند. این موضوعات موجب می*شود تا بتوان روی نانولوله*های کربنی تک جداره دربسته به*عنوان نوک برای تصویربرداری حساب کرد.

هر چند هنوز از این نوک*ها در آزمایشات استفاده نشده است اما برای تست این موضوع به*صورت نظری، لیو و ژانگ اقدام به شبیه سازی اتمی کرده*اند که روی برهمکنش میان نوک نانولوله کربنی و سطح گرافن متمرکز است. لیو می*گوید به*دلیل پیشرفت در حوزه شبیه سازی*های اتمی، الگوریتم*های محاسباتی و پتانسیل*های اتمی دقیق ما می*توانیم ویژگی*های پیمایشی چنین نوک*ها را مشخص کنیم. همچین قادر هستیم تا آسیب*ها و اصطکاک موجود در سطح گرافن را با قدرت تفکیک اتمی مورد مطالعه قرار دهیم.

با این شبیه سازی می*توان ارتباط میان اصطکاک، نیروی میانگین نرمال روی فاصله سطح به نوک و لایه*های گرافن را به*دست آورد. محققان به بررسی و تفسیر ویژگی*های مشاهده شده برحسب انواع مختلف حرکت نوک روی سطح شدند. همچنین مکانیسم پخش شدن انرژی میان نوک و لایه*های گرافن را نیز با این شبیه سازی می*توان به*دست آورد.

 

Martian

New member
تولید انبوه پیلهای خورشیدی کاغذی

با وجودی که هزینه*های تحقیقاتی زیادی به پیل*های فتوولتائیک اختصاص داده شده است، هنوز سهم انرژی خورشیدی از بازار کل انرژی بسیار ناچیز است. مشکل اصلی در این زمینه هزینه بالای پیل*های خورشیدی سیلیکونی است که در حال حاضر اصلی*ترین پیل*های خورشیدی تجاری محسوب می*شوند. مرجع فعلی مورد استفاده در زمینه پیل*های خورشیدی، پیل*های خورشیدی سیلیکونی بزرگ و انعطاف*ناپذیر با بهره تبدیل انرژی بالای 10 درصد و طول عمر 25 سال است؛ با این حال می*توان پیل*های ارزان*تر با بهره تبدیل 3 تا 7 درصد (شبیه برگ گیاهان) و طول عمر کمتر از 1 سال تولید کرد.

پیل*های فتوولتائیک آلی قابلیت کاهش هزینه پیل*های خورشیدی را دارند. همچنین اگر در این پیل*ها از مواد مناسبی استفاده شده باشد، به*راحتی می*توان آنها را پس از استفاده دور ریخت. یکی از بهترین پیل*های فتوولتائیک آلی، پیل*های متشکل از پلیمر-فولرین است که اولین بار در سال 1992 تولید شد.

از آن زمان تاکنون کارهای زیادی برای افزایش کارایی و پایداری این پیل*ها صورت گرفته است، اما هیچ کار مهمی روی کاهش هزینه مواد و ساده*تر کردن فرایند تولید گزارش نشده است. اکسید ایندیوم-قلع که یک ماده گران است، همچنان جزء مهمی از پیل*های فتوولتائیک آلی محسوب می*شود. نشاندن این ماده روی بسترهای انعطاف*پذیر نیز یک فرایند گران است که در خلأ صورت می*گیرد.

اخیراً گروهی از محققان دانشگاه فناوری Chemnitz در آلمان توانسته*اند پیل*های خورشیدی متشکل از پلیمر/فولرین را با استفاده از یک راهکار ساده روی بسترهای کاغذی رسوب دهند. در این پیل*های خورشیدی جدید از اکسید ایندیوم-قلع استفاده نشده و نیازی به خلأ برای انجام فرایند تولید وجود ندارد.
این پژوهشگران از یک فرایند چاپ رولی سه*مرحله*ای در شرایط عادی برای چاپ کل پیل خورشیدی استفاده کرده*اند. در این پیل از یک فیلم روی اکسید شده به*صورت طبیعی که روی کاغذ چاپ شده است، به*عنوان کاتد استفاده می*شود. لایه فتوولتائیک متشکل از پلیمر/فولرین با استفاده از چاپ گراور روی سطح نشانده می*شود. پلی (4،3- اتیلن*دیوکسی تیوفن) پلی (استایرن سولفونات) (PEDOT:pSS) که توسط چاپ فلکسوگرافی روی سطح رسوب داده می*شود، به*عنوان آند شفاف عمل می*کند.

با استفاده از این روش امکان الگودهی آزاد هر سه لایه عملکردی توسط چاپ گراور و فلکسوگرافی به*وجود می*آید. مزیت الگودهی آزاد این سه لایه حذف فرایندهای اضافی مورد نیاز برای اتصال پیل*های خورشیدی به مدول خورشیدی است.

با وجود ناهمواری سطحی بالای کاغذ، بهره تبدیل انرژی این پیل*های خورشیدی تحت تابشی به*شدت 60 میلی*وات بر سانتی*متر مربع حدود 3/1 درصد بود. همچنین اختلاف پتانسیل مدار باز این پیل و چگالی جریان حالت اتصال کوتاه آن به ترتیب 59/0 ولت و 6/3 میلی*آمپر بر سانتی*متر مربع بود. این کار یکی از اولین گام*های مهم در زمینه «انرژی کاغذی» به*شمار می*رود.

جزئیات این کار در مجله Advanced Energy Materials منتشر شده است.
 

Martian

New member
افزاره ذخیره انرژی جدیدی برای وسایل نقلیه الکتریکی

محققان در آمریکا افزاره ذخیره انرژی جدیدی طراحی کرده*اند که بر اساس انتقال بسیار سریع مقادیری بزرگی از یون*های لیتیوم بین الکترودها با سطوح بزرگ گرافن، است. این افزاره ذخیره انرژی می*تواند برای وسایل نقلیه الکتریکی بی*نهایت مفید باشد و زمان شارژ آنها را از ساعت*ها به کمتر از یک دقیقه کاهش دهد. دیگر کاربردهای بالقوه این افزاره شامل ذخیره انرژی تجدیدپذیر (برای مثال ذخیره کردن انرژی باد و خورشید) و شبکه*های هوشمند می*باشد.

این محققان این افزاره جدیدی را "پیل*های تعویض – یون لیتیوم تواناشده با سطح گرافن" یا بطور ساده*تر "پیل*های در میان واقع*شده – سطح (SMCs)" می*نامند. این افزاره*ها با وجود اینکه هنوز از مواد و پیکربندی بهینه*نشده استفاده می*کنند، عملکردی بهتر از باتری*های یون لیتیوم و ابرخازن*ها دارند. این افزاره*های جدید می*توانند چگالی توانی برابر با 100 کیلووات بر کیلوگرم*پیل داشته باشند که 100 برابر بزرگ*تر از چگالی توان باتری*های یون لیتیوم تجاری و 10 برابر چگالی توان ابرخازن*ها است. هرچه چگالی توان بیشتر باشد، دبی انتقال انرژی (و درنتیجه زمان شارژ) سریع*تر است.
سطوح ویژه بزرگ الکترودهای این پیل*ها قادرند به سرعت مقادیر بزرگی از یون*ها را بین الکترودها انتقال دهند و این منجر به زمان شارژ سریع می*شود.
بعلاوه، این پیل*های جدید می*توانند چگالی انرژی برابر با 160 وات*ساعت بر کیلوگرم*پیل داشته باشند که با چگالی انرژی باتری*های یون لیتیوم قابل مقایسه است و 30 برابر چگالی انرژی ابرخازن*های مرسوم است. هرچه چگالی انرژی بیشتر باشد، این افزاره می*تواند انرژی بیشتری برای حجم یکسان ذخیره کند و در نتیجه وسایل نقلیه استفاده*کننده از آن، مدت زمان بیشتری رانده می*شوند.

نکته کلیدی برای عملکرد خوب این پیل*ها، آند و کاتدی است که سطوح گرافنی خیلی بزرگی را شامل می*شوند. این محققان در هنگام ساخت این پیل*ها، فلز لیتیوم (به شکل ذرات یا ورقه) را در آند قرار دادند. در مدت اولین چرخه تخلیه، این لیتیوم یونیزه شده و مقادیر بسیار بزرگ*تری از یون*های لیتیوم در مقایسه با باتری*های یون لیتیوم، تولید می*شود.

هنگامی که این باتری استفاده می*شود، یون*های مذکور در سرتاسر یک الکترولیت مایع تا کاتد مهاجرت کرده، وارد خلل و فرج شده و به سطح بزرگ گرافن داخل کاتد می*رسند. در مدت شارژ مجدد، جریان عظیمی از یون*های لیتیوم سریعا از کاتد به آند مهاجرت می*کنند. سطوح بزرگ این الکترودها انتقال سریع مقادیر بزرگی از یون*ها بین الکترودها را ممکن کرده و منجر به چگالی*های انرژی و توان بالا می*شوند.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله*ی Nano Letters منتشر کرده*اند.

 

Martian

New member
تبدیل نور قرمز به آبی با نانوفنجان محققان

محققان دانشگاه «رایس» در «هوستن» می*گویند: موفق به کشف نوع جدیدی از مواد شده*اند که قادر است نور قرمز را به آبی تبدیل کند.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، در این روش، که به «دو برابر کردن فرکانس یا تولید هارمونیک دوم» موسوم است، از نانوساختارهای پلاسمونیک استفاده شده است که به *صورت مصنوعی به شکل «نانوفنجان» سنتز می*شوند. «تولید هارمونیک دوم» یکی از مهمترین فرایندهای نوری غیرخطی است که از دهه 1960 برای تولید منابع نوری جدید مورد استفاده قرار می*گیرد.
«تولید هارمونیک دوم» (SHG) یکی از مهمترین فرایندهای نوری غیرخطی است که در آن دو فوتون به یک فوتون با انرژی دو برابر تبدیل می*شود، بنابراین در این فرایند یا فرکانس دو برابر شده یا طول موج نصف می*شود. این فرایند برای اولین بار در سال 1961 کشف شد، زمانی که محققان با لیزر دارای طول موج 694 نانومتر روی لاستیک فوکوس کرده* بودند که در نهایت پرتوی با طول موج 347 نانومتر منتشر شد.

سطوح ویژه بزرگ الکترودهای این پیل*ها قادرند به سرعت مقادیر بزرگی از یون*ها را بین الکترودها انتقال دهند و این منجر به زمان شارژ سریع می*شود.

امروزه «SHG» از محیط* غیرخطی نظیر بلورهای نوری ویژه ایجاد می*شوند و از آن در صنعت لیزر استفاده می*شود، برای مثال برای تولید پرتو 532 نانومتری از منبع 1064 نانومتری از این پدیده استفاده می*شود. اخیرا «نوهامی هالاس» و همکارانش یک ماده نوری جدید برای به کارگیری در این فرایند تولید کرده*اند. این ماده که به صورت «فنجانی شکلی» است از نانوذره دی الکتریک ساخته شده که به* روی آن یک لایه نازک از جنس طلا قرار داده شده است. در این سیستم، پدیده رزونانس پلاسمونیک به* کارگرفته شده*اند که در آن الکترون*های لایه رسانای فلز با پرتوهای نور برهمکنش می*دهند.

تیم تحقیقاتی «هالاس» نشان داد که رزونانس این ساختار قادر است هم به میدان الکتریکی و هم مغناطیسی نور پاسخ دهد.

پیش از این، این گروه تحقیقاتی موفق شده بود چنین مبدل نوری را برای پرتو فرابنفش تولید کند که در آن با استفاده از نانوفنجان، رزونانس پلاسمون مغناطیسی را تنظیم کرده و لیزری با طول موج ورودی 800 نانومتر را به پرتوی دیگر با طول موج 400 نانومتر تبدیل کردند. آنها دریافته بودند که با چرخاندن نانوذره نسبت به پرتو ورودی، می*توان شدت سیگنال پرتو 400 نانومتری را افزایش دهند. نتایج کار آنها نشان داد که اگر زاویه میان نور ورودی و محور تقارن نانوفنجان افزایش یابد، شدت پرتو تولیدشده نیز افزایش می*یابد. ( رجوع به تصویر)

نتایج این تحقیق در نشریه «Nano Letters» به چاپ رسیده است.
 

Martian

New member
تولید صنعتی نانوذرات طلای عامل دار برای کاربردهای زیستی

نانوذرات ترکیب*شده با مولکول*های زیستی ابزارهای آنالیزی مهمی در کاربردهای نوظهور پزشکی و زیستی به*شمار می*روند. در این حوزه نانوذرات طلا به*دلیل سطح بالای پذیرش آنها در سامانه*های زیستی و همچنین توانایی بالای آنها در ایجاد ترکیب با مولکول*های عملکردی توجه زیادی را در کاربردها و تحقیقات نانوزیست*فناورانه به خود جلب کرده*اند.

ایجاد ترکیبی از نانوذرات با مولکول*های زیستی به*صورت درجا (in situ) با استفاده از لیزر در یک محیط آبی یکی از روش*های تک*مرحله*ای نویدبخش برای تولید نانوذرات عملکردی محسوب می*شود.

سایش لیزر بسیار کوتاه پالسی ابزار قدرتمندی برای تولید نانوذرات طلای بسیار خالص است که استفاده از پیش*ماده*های شیمیایی، عوامل کاهنده و لیگاندهای پایدارساز را غیرضروری می*سازد. سطح باردار و عریان نانوذرات طلا آنها را برای عامل*دارکردن مناسب ساخته و امکان استفاده از آنها در کاربردهای زیست*پزشکی را فراهم می*کند.

حال شرکت Particular GmbH در آلمان از یک روش مبتنی بر لیزر برای تولید نانوذرات طلا با خلوص بسیار زیاد و سپس عامل*دار کردن آنها با راندمان بالا در مقادیر میلی*متری استفاده می*کند.

نانوذرات طلا می*توانند با مولکول*های زیستی ترکیب شوند و ویژگی*های اُپتیکی آنها امکان شناسایی و تعیین مشخصات آنها را فراهم می*کند. با وجودی که هنوز هم رنگ*های سمی به*طور وسیعی در آزمایشگاه*های زیست*فناوری استفاده می*شوند، اما جایی که نیاز به انتقال نتایج به سلول*ها و بافت*های زنده باشد، طلا بسیار نویدبخش است، زیرا مقادیر کم طلا اثر منفی روی ارگانیسم*ها ندارد.
قطر این نانوذرات طلا در محدوده 10 نانومتر است. این ذرات می*توانند با مولکول*های عاملی مختلفی همچون پپتیدها یا DNA نفوذکننده به سلول ترکیب شوند. طلا نه تنها امکان تصویربرداری از این مولکول*ها را فراهم می*کند، بلکه به شکل یک پیونددهنده عمومی آنها را به یکدیگر متصل می*کند. بدین ترتیب دانشمندان می*توانند مواد مورد نظر خود را به*درون غشای سلولی انتقال داده و آنها را به اسیدهای نوکلئیک متصل کنند؛ چنین امکانی می*تواند در تشخیص و درمان بیماری*ها به*کار رود.

حال این شرکت در حال وارد کردن نانوذرات طلای ترکیبی و جدید خود برای اولین بار به بازار است؛ این ذرات توسط سایش لیزری تولید می*شوند که یک فرایند فیزیکی به*شمار می*رود. به*همین دلیل خلوص بسیار بالایی داشته و تولید آنها مقرون به*صرفه است؛ از سوی دیگر، به*دلیل فعالیت سطحی بالای این ذرات، اتصال آنها به مولکول*های زیستی با راندمان بالاتری صورت می*گیرد.

 

Martian

New member
انتقال برق بوسیله کابل های نانولوله کربنی

طبق گفته محققان در دانشگاه رایس رسانایی الکتریکی کابل*های نانولوله*ای می*تواند در حد رسانایی سیم*های فلزی باشد، در حالیکه وزن آنها بسیار کمتر است. این محققان با نانولوله*های کربنی دو جداره یک کابل انتقال برق ساخته و بوسیله آن یک لامپ فلورسانت را در ولتاژ استاندارد شبکه روشن کردند.

اریک باریرا از دانشگاه رایس و یکی از این محققان، می*گوید که کابل*های بسیار رسانای مبتنی بر نانولوله*های کربنی می*توانند کارایی همانند کابل*های فلزی مرسوم داشته باشد و در همان حال وزن آنها حدود یک ششم باشد. این کابل*ها را می*توان در کاربردهای نظیر صنایع هواپیمایی و خودروسازی که در آنها وزن یک فاکتور مهم است، بطور گسترده استفاده کرد و حتی ممکن است در آینده جایگزین سیم*کشی مرسوم در خانه*ها شوند.
طبق ادعای محققان دانشگاه رایس کارایی یک کابل انتقال برق ساخته شده از نانولوله*های کربنی دو جداره دوپ شده با ید، همانند کارایی کابل*های انتقال مرسوم است، در حالی که وزن آن حدود یک ششم وزن مس و نقره است.
کابل*های ساخته شده بوسیله این محققان، از نانولوله*های خالص بافته شده*اند و می*توان آنها را بدون از دست دادن رسانایی*شان بهم گره زد. این گروه تحقیقاتی برای افزایش رسانایی و پایداری این کابل*ها، نانولوله*ها را با عنصر ید دوپ کرد. نسبت ضریب رسانایی به وزن که ضریب رسانایی ویژه نامیده می*شود، برای این نانولوله در مقایسه با فلزاتی مانند مس و نقره بالاتر است.

این گروه تحقیقاتی به رهبری یاو ژاو وسیله*ای ساخته است که در آن انتقال توان در سرتاسر این نانوکابل انجام می*شود. در مدار لامپ ساخته شده بوسیله این محققان این نانوکابل جایگزین سیم مسی مرسوم شده است.

این محققان لامپ مذکور را برای روزها روشن نگه داشتند و هیچ افتی در این کابل نانولوله*ای مشاهده نکردند. آنها همچنین مطمئن هستند که این کابل از نظر مکانیکی مستحکم است؛ آزمایش*ها نشان می*دهند که استحکام و سختی این نانوکابل در حد کابل*ها فلزی هستند و آن در گستره وسیعی از دماها کار می*کند. ژاو و همکارانش همچنین متوجه شدند که گره زدن دو قطعه از این کابل*ها بهمدیگر قابلیت*شان را برای انتقال الکتریسیته تحت تاثیر قرار نمی*دهد.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را تحت عنوان "پیشی گرفتن کابل*ها نانولوله کربنی دوپ شده با ید از ضریت رسانایی الکتریکی ویژه فلزها" در گزارش*های علمی مجله*ی Nature منتشر کرده*اند.
 

Martian

New member
شناسایی پدیده سایش در سطح اتمی
دانشمندان با شناسایی مواد مقاوم در برابر سایش، تلاش می*کنند تا علت اصلی پدیده*ی سایش را در سطح اتمی و مولکولی بررسی و مطالعه کنند.
زمانی که دو سطح در تماس با یکدیگر باشند، پدیده*ی سایش و اصطکاک ایجاد می*شود و مقداری از انرژی سیستم تلف شده و کارآیی آن کاهش می*یابد.

گرگ سایر، مهندس مکانیک دانشگاه فلوریدا، بیان می*کند که سایش، پدیده*ی مشترک و اجتناب*ناپذیر در سیستم*های لغزشی و متحرک است. سایر و همکارانش موفق شدند تا از ماده*ای با نام پلی تترا فلئورو اتیلن، که تفلون نیز نامیده می*شود، برای حل مشکل سایش در سیستم*های متحرک استفاده کنند. این ماده نسبت به سایش، میلیون*ها برابر مقاومتر از دیگر مواد است. سایر و همکارانش فرضیه*های مختلفی را برای توضیح پدیده*ی سایش در بین سطوح مطرح کردند ولی جواب مشخصی برای آنها پیدا نکرده*اند. همچنین ایشان بیان می*کند که ممکن است سایش سطح از طریق فرآیندهای زیر انجام شود که عبارتند از: نوآرایی اتم*ها و مولکول*ها، شکست*های کوچک و مجزا، برش*های جزیی، دیگر پدیده*های ناشناخته.

دانشمندان برای بررسی فرضیه*های مذکور، از میکروسکوپ نیروی اتمی برای تصویربرداری سطوح در مقیاس اتمی و از دستگاه*های دقیق برای اندازه*گیری نیروهایی که در بین سطوح بوجود می*آیند، استفاده می*کنند.

محققان نانوذرات آلومینا را در ساختار پلی تترا فلئورواتیلن وارد نمودند و مشاهده کردند که سایش به*میزان قابل توجه*ای کاهش می*یابد. البته پلیمرهای دیگری را نیز با نانوذرات آمیخته کردند و کاهش قابل توجه*ای در میزان سایش آنها مشاهده شد. پس از بررسی نتایج آزمایشات، دانشمندان در تلاش هستند تا مکانیسم دقیقی برای پدیده سایش ارایه نمایند.

نتایج تحقیقات سایر بر روی سایش پلیمرها، فلزات و سرامیک*ها در گردهمایی بین*المللی ای وی اس در ناشویلا منتشر خواهد شد.
 

Martian

New member
تولید حسگر ارزان و حساسی برای شناسایی مواد خطرناک

محققان آمریکایی موفق شدند با استفاده از یک جوهر حاوی نانوذرات، حسگر بسیار حساسی برای شناسایی آمونیاک تولید کنند. مزیت این حسگر حساسیت بالای آن به مقادیر بسیار کم آمونیاک است.

محققان موسسه فناوری جرجیا حسگر بی*سیمی را ساخته*اند که می*تواند مقادیر بسیار اندک از مواد تشکیل دهنده مواد منفجره را شناسایی کند. در این حسگر نانولوله*های کربنی با استفاده از فناوری فواره جوهر، روی یک ماده ورق مانند نشست داده شده است. با استفاده از این دستگاه می*توان مسئولین را از وجود مواد منفجره مطلع کرد.

یکی از محققان این پروژه می*گوید نمونه اولیه ساخته شده این دستگاه گامی بزرگ به*سوی تولید سیستم*های بی*سیم شناساگر مواد منفجره است. این دستگاه شامل یک حسگر و یک دستگاه مخابراتی بسیار کوچک است که هزینه تولید آن کم بوده و از آن می*توان در هرجا استفاده کرد.
بخش شناساگر حسگر مبتنی بر نانولوله*های کربنی عامل*دار است که برای شناسایی مواد منفجر مورد تست قرار گرفته است.

این اولین حسگر آمونیاکی چاپ شده با روش فواره جوهر نیست و پیش از این نیز حسگرهایی در این حوزه ساخته شده بود. این گروه تحقیقاتی سال قبل با همکاری گروهی از مهندسان موسسه فناوری جرجیا، حسگر مشابهی را ساخته بودند. تفاوت میان این حسگر جدید با نمونه قبلی در آن است که حساسیت حسگر مبتنی بر نانولوله*های کربنی به آمونیاک بسیار بالاتر از نمونه قبلی است. بنابراین از این حسگر جدید می*توان برای شناسایی مقادیر بسیار اندک از این گاز سمی در محیط*های کاری استفاده کرد.

تنتزریس، محقق این پروژه، می*گوید کلید اصلی در ساخت این قطعه آن است که در آن از جوهر جدیدی حاوی نانوذرات استفاده شده است که در دمای 100 درجه سیلیسیوس روی سطح چاپ می*شود. با استفاده از روشی موسوم به سونیک کردن، ویسکوزیته جوهر و همچنین یکنواختی آن به حالت بهینه می*رسد. با این کار چاپ جوهر به*صورت یکنواخت رخ داده و اثربخشی آن برای قطعات مبتنی بر کاغذ افزایش می*یابد. این روش نسبت به روش*هایی نظیر اچ تر، بسیار ارزان*تر است. همچنین این جوهر را می*توان در هر کجا برای تولید مدارات و قطعات مورد استفاده قرار داد و دیگر نیاز به راهبردهای استفاده از اتاق تمیز نیست.

از سوی دیگر در این سیستم جدید از مواد ارزان قیمت نظیر کاغذ عکاسی یا پلاستیک*هایی نظیر پلی اتیلن استفاده می*شود که نسبت به آب مقاوم بوده و در نهایت محصول نهایی قابلیت اطمینان بالایی پیدا می*کند. از این جوهرها می*توان در مواد آلی انعطاف پذیر استفاده کرد.
 

Martian

New member
چگونه سایتهای پروتئینی درون آب خشک می مانند؟

محققان دانشگاه ملی جنوب در باهی بلانکا، آرژانتین، به مطالعه ساختارهای تونلی و حفره*ای پرداختند.آنها قصد دارند با این تحقیقات به بررسی سایت*های اتصال در پروتئین*ها بپردازند تا به درک بهتری در مورد خشک ماندن این مواد بدون از دست دادن توانایی*های خود برای واکنش دادن برسند.

شولز و همکارانش مدل*هایی برای بررسی تونل*ها و حفره*های آبگریز نانومقیاس مورد استفاده قرار دادند تا تاثیر شکل هندسی را روی توانایی این ساختارها در خشک ماندن درون محلول، مورد بررسی قرار دهند.

در مقاله*ای که این گروه در نشریه (The European Physical Journal E (EPJ E به چاپ رساندند به مطالعه تمایل پرشدن حفره*ها و تونل*های پیچ وخم*دار که از آنها به عنوان تک لایه* آلکن مانند، نام برده می*شود، پرداخته می*شود. این حفره*ها و تونل*های برای خواص آبگریزی*شان انتخاب شده*اند. در این کار تحقیقاتی پژوهشگران راهبرد تحقیقاتی خود را به گونه*ای انتخاب کرده*اند که مطمئن شوند هیچ فاکتوری به جز شکل هندسی روی خشک ماندن حفره*ها و تونل*ها تاثیرگذار نیست.

نتایج کار آنها نشان داد که کمترین انداره حفره و تونل آبگریز که می*توان درون آن را با مولکول*های آب پر کرد، تقریبا یک نانومتر است. اگر ابعاد حفره و تونل از این مقدار کمتر شود، این ساختارها می*توانند خشک باقی بمانند که دلیل این موضوع شکل هندسی آنها است. اگر یک مولکول آب بخواهد درون این ساختار نفوذ کند باید برای غلبه بر پیوند*های هیدروژنی انرژی زیادی صرف کند. در مقایسه با نانولوله*های کربنی پر شده از آب، که دو برابر کوچکتر ( با آبگریزی کمتری) نسبت به تک لایه*های آلکن مانند هستند، تمایل به خشک ماندن در نانولوله*های کربنی بیشتر است.

نویسنده این مقاله نشان داده است که پر کردن تونل*ها و حفره*های نانومتری با آب یک فرآیند دینامیک است که با گذشت زمان از حالت خشک به تر تغییر می*کند. این گروه تحقیقاتی معتقد است که مولکول*های آب درون حفره*ها یا تونل*ها به*صورت شبکه*ای قوی از پیوندهای هیدروژنی در می*آیند. نوسانات گرمایی که به*دلیل خشک شدن حفره*ها ایجاد می*شود منجر به پاره شدن این شبکه می*شود که با ایجاد پیوند دوباره، این شبکه ترمیم می*شود.

یکی از پتانسیل*های کاربردی این سیستم در بیوفیزیک است که در آنها سایت*های دفعی آب پروتئین*ها، مورد مطالعه قرار می*گیرد. همچنین می*توان از این سیستم در پدیده*های فیزیکی مرتبط با شکل هندسی این سایت*ها استفاده کرد. در نهایت این سیستم*ها در درک فرآیندهای زیستی که در آنها برهمکنش پروتئین-پروتئین وجود دارد مفید هستند.
 

Martian

New member
روشی سریعتر و ارزانتر برای تولید ترانزیستورها و تراشه ها

سریع*تر بودن، ارزان*تر بودن و بهتر بودن از مزایای لیتوگرافی استنسیل متحرک محسوب می*شوند که روش جدیدی برای تولید نانوساختارهایی همچون ساختارهای ریز روی ترانزیستورها و تراشه*های سیلیکونی است.
مبنای روش «استنسیل» برای تولید ساختارها در مقیاس نانومتری ساده است: بستری همچون یک ویفر سیلیکونی یا پلاستیک انعطاف*پذیر درون یک تبخیرکننده قرار داده می*شود. بالای این بستر یک استنسیل با منافذی به قطر 100 تا 200 نانومتر جای می*گیرد. در طول فرایند تبخیر فلز، این استنسیل به*عنوان یک ماسک عمل کرده و تنها فلزی که بتواند از منافذ آن عبور کند، روی بستر زیرین می*نشیند. بنابراین می*توان با یک الگوی کاملاً مشخص فلزات را به*صورت موضعی روی ماده بستر رسوب داد. برای تولید ترانزیستورها یا قطعات الکترونیکی دیگری که از این ساختارها تشکیل می*شوند، وجود چنین دقتی ضروری است.
ورونیکا ساوو، که در آزمایشگاه میکروسامانه*های EPFL کار می*کند، می*گوید: «یک تکه کاغذ برداشته و یک دایره از وسط آن جدا کنید. کاغذ را روی دیوار قرار داده و با اسپری روی آن رنگ بپاشید. پس از برداشتن کاغذ یک دایره روی دیوار تشکیل شده است. این مبنای روشی است که ما استفاده می*کنیم. استفاده از استنسیل*ها جدید نیست. اما انجام این روش در مقیاس نانومتری بسیار دشوار است».
ساوو که اخیراً یک کمک*هزینه از بنیاد ملی علوم سوئیس برای ادامه کار خود دریافت کرده است، در این حد راضی نیست. استفاده از استنسیل ثابت محدودیت*هایی ایجاد می*کند؛ به*عنوان مثال به*دست آوردن الگوهای متفاوت با استفاده از یک استنسیل در این روش امکان*پذیر نیست. او علاقه*مند به لیتوگرافی استنسیل متحرک (DSL) است، فرایند جدیدی که امکان طراحی*های دلخواه را با استفاده از یک استنسیل فراهم می*آورد. او می*گوید: «با داشتن تنها یک منفذ روی استنسیل و حرکت دادن استنسیل در طول فرایند تبخیر فلز می*توان ساختارهای دوبعدی مختلفی همچون مربع، دایره و یا یک خط را در یک فرایند واحد روی سطح ایجاد کرد. این کار همانند نوشتن یک متن با استفاده از یک مداد است. ما همچنین نشان داده*ایم که می*توان این فرایند را روی یک بستر با قطر 100 میلی*متر که اندازه استاندارد صنعتی به*شمار می*رود، اجرا کرد». او می*افزاید: «ما اطلاعاتی درباره DSL، منافذ زیرمیکرومتری روی استنسیل*ها و استفاده از استنسیل*ها در نمونه*های صنعتی داشتیم. اما تاکنون هیچ کس نتوانسته بود تمام اینها را در یک روش جمع کند».
جزئیات این کار روی جلد مجله Nanoscale منتشر شده است.
 

Martian

New member
نانوذرات طلا راندمان پیل*های خورشیدی را افزایش می*دهند
محققان در دانشگاه کالیفرنیا و همکاران*شان در چین و ژاپن نشان داده*اند که با اضافه کردن نانوذرات طلا به پلیمرهای فوتوولتائیک، می*توانند راندمان تبدیل پیل*های خورشیدی آلی را به شدت افزایش دهند. نانوذرات طلا دارای مزیت اثر پلاسمونیک هستند که بوسیله آن به افزایش جذب نور خورشید کمک می*کنند. این تکنیک پلاسمونیکی به افزایش راندمان تبدیل تا بیش از 20 درصد کمک می*کند.

این گروه تحقیقاتی به رهبری یانگ یانگ، شرح داده است که چگونه بمنظور جمع*آوری کسر بزرگ*تری از طیف خورشیدی، لایه*ای از نانوذرات طلا را بین دو پیل کوچک جذب*کننده نور در یک پیل خوشیدی پلیمری دوپشته، قرار داده است.
این محققان متوجه شدند که با بکارگیری لایه*ای از نانوذرات طلا که بهم متصل شده*اند، می*توانند راندمان تبدیل را تا بیش از20 درصد افزایش دهند. نانوذرات طلا بواسطه یک اثر پلاسمونیک، یک میدان الکترومغناطیسی قوی داخل این لایه*های فوتوولتائیک آلی نازک ایجاد می*کند که نور را طوری متمرکز می*کند که بخش بسیار بزرگ*تری از آن جذب این پیل*های کوچک می*شود.

برای اولین بار است که یک گروه تحقیقاتی توانسته است بر مشکلاتی مانند افزودن نانوساختارهای فلزی به ساختار کلی افزاره غلبه کند و یک پیل خورشیدی دوپشته پلیمری تقویت شده با پلاسمونیک بسازد.

یانگ گفت: "ما با یکپارچه کردن ساده لایه*ای از نانوذرات طلا بین دو پیل کوچک، موفق به ساخت یک پیل خورشیدی دوپشته پلیمری پلاسمونیک بسیار کارآمد شده*ایم. این اثر پلاسمونیک که در وسط لایه*ی ارتباط دهنده اتفاق می*افتد، می*تواند پیل*های کوچک بالایی و پایینی را بطور همزمان تقویت کند و منجر به افزایش راندمان تبدیل توان این پیل خورشیدی دوپشته از 22/5 درصد به 24/6 درصد شود. میزان این افزایش حدود 20 درصد است."

نتایج تئوری و آزمایشگاهی این محققان شرح می*دهند که این اثر تقویت*کنندگی از تقویت میدان نزدیک موضعی نانوذرات طلا ناشی می*شود. این نتایج نشان می*دهند که این اثر پلاسمونیک توان بالقوه بزرگی برای ارتقاء پیل*های خورشیدی پلیمری دارد. این ساختارهای بین*لایه*ای پیشنهادی گروه تحقیقاتی مذکور را می*توان بعنوان یک خط*مشی مناسب در مواد پلیمری متنوع بکار برد و فرصت*هایی برای ساخت پیل*های خورشیدی چندپشته بسیار کارآمد ایجاد کرد.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله*ی ACS Nano منتشر کرده*اند.
 
بالا