نانولوله های کربنی تک جداره (SWCNT) کاربردهای زیادی در الکترونیک و دستگاههای لمسی جدید پیدا کرده اند. نانولوله های کربنی ورق هایی از یک لایه گرافن به ضخامت اتم هستند که به شکل یکنواخت در اندازه ها و شکل های مختلف چرخانده می شوند. برای اینکه بتوانید از آنها در محصولات تجاری مانند ترانزیستور شفاف برای صفحه نمایش تلفن استفاده کنید ، محققان باید بتوانند به راحتی نانولوله ها را برای خواص مواد خود آزمایش کنند و روش جدید به این امر کمک می کند.

گروه پروفسور اسکو I. کاوپینن ​​در Aalto سالها تجربه در ساخت نانولوله های کربن برای کاربردهای الکترونیکی دارد. روش منحصر به فرد این تیم از ذرات معلق در هوا از کاتالیزورهای فی و گازهای حاوی کربن استفاده می کند. این روش مبتنی بر ذرات آئروسل به محققان اجازه می دهد ساختار نانولوله را به طور مستقیم کنترل کنند.

ساخت ترانزیستورهای نانولوله تک کربنی معمولاً خسته کننده است. این ماده اغلب از مواد نانولوله کربنی خام به ترانزیستورها چند روز طول می کشد ، و دستگاه ها ممکن است آلوده به مواد شیمیایی فرآوری شده باشند و عملکرد آنها را خراب کند. با این وجود روش جدید باعث می شود در طی 3 ساعت صدها دستگاه نانولوله کربن جداگانه تولید شود که این افزایش بیش از ده برابر راندمان است.

از همه مهمتر ، این دستگاههای ساختگی حاوی مواد شیمیایی فرآوری کننده تخریب کننده بر روی سطح آنها نیستند. این دستگاه های به اصطلاح فوق العاده تمیز قبلاً حتی از ترانزیستورهای معمولی نانولوله تک کربنی ساخت حتی سخت تر بودند.

دکتر نان وی ، محقق فوق دکترا در گروه می گوید: "این دستگاه های تمیز به ما کمک می کنند تا خواص مواد ذاتی را اندازه گیری کنیم. و تعداد زیادی دستگاه به درک سیستماتیک تر از نانومواد کمک می کند تا فقط چند نکته در داده ها." .

این مطالعه نشان می دهد که نانولوله های مبتنی بر ذرات معلق در هوا از نظر کیفیت الکترونیکی بسیار عالی هستند ، توانایی آنها در برق برای برق تقریباً به اندازه تئوریکی برای SWCNT مناسب است.

مهمتر از همه ، روش جدید همچنین می تواند در تحقیقات کاربردی نقش داشته باشد. یک مثال این است که دانشمندان ممکن است با مطالعه ویژگی هدایت ترانزیستورهای بسته نرم افزاری SWCNT راه هایی برای بهبود عملکرد فیلمهای رسانا انعطاف پذیر بیابند. این امر می تواند برای طراحان در تلاش برای ساخت تلفن های منعطف و ضد انعطاف پذیر مفید باشد. کار پیگیری گروههای ژاپن و فنلاند در حال انجام است.

منبعو اطلاعات بیشتر:

 Nan Wei et al, Fast and Ultraclean Approach for Measuring the Transport Properties of Carbon Nanotubes, Advanced Functional Materials (2019). DOI: 10.1002/adfm.201907150

6 تا از بهترین کاربردهای فناوری نانو در زیست شناسی و پزشکی:

فناوری نانو کلمه ای است که اخیرا بیشتر در پزشکی و جراحی مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا توسعه دهنده روش های جدیدی را برای استفاده از این ذرات در این حوضه بوده است.

مشکل این است که برخی افراد خیلی آگاه  نیستند که  این فناوری جدید چه کاربردهایی دارد.

در زیر لیستی از 6 مورد از جالب ترین تحولات فناوری نانو ارائه شده است. همه آنها زمینه های مورد توجه مراقبت های پزشکی و پیشگیری از بیماری ها هستند که همگی پیامدهای قابل توجهی در این زمینه دارند.

با تحقیقات بیشتر ، همه آنها می توانند به اثربخشی و کارآیی مناسب رسیده و به طور بالقوه جان انسانها را نجات دهند.

چگونه کار می کند؟
وقتی در مورد فناوری نانو صحبت می کنیم ، ما عمدتاً در مورد ذرات مصنوعی در مقیاس میکروسکوپی صحبت می کنیم. بسیاری از ساختار ها هستند که برای مقاصد پزشکی به مواد و سلولهای زنده متصل می شوند. یا کپسول های توخالی حاوی مواد دیگری هستند که بعنوان حامل مواد دارویی استفاده میشوند.

این روش اغلب در مورد رنگها و حمل مستقیم مواد دارویی صورت می گیرد. ذرات اصلی غالباً در مواد محافظتی مانند سیلیس پوشیده شده اند تا در هنگام حمل دست نخورده باقی بمانند.

این لایه ها سپس جذب می شوند و ذره یا دارو می تواند کار خود را انجام دهد. بنابراین ، این ذرات کاربردهای بالقوه زیادی در پزشکی ، جراحی و سایر اقدامات تجاری دارند.

6 مورد از جالب ترین کاربردهای فناوری نانو.

1) تشخیص پروتئین
چند روش میکروسکوپی در تشخیص پروتئین با استفاده از ذرات و رنگهای طلا وجود دارد. این ذرات می توانند به سلولهای متخلف متصل شده و در اسکن یا با دوربین مشخص شوند. مشکلی که وجود دارد اینست که که آنها اغلب ممکنه محدودیت در استفاده داشته باشند.

فناوری نانو می تواند این ماده را با نانوپروب هایی که پروتئین ها را با دقت بیشتری هدف قرار می دهند ، به سطح جدیدی می رساند و طلا ، رنگ و هر دو را پراکنده کند. این ممکن است مثل برخی از داستان های علمی تخیلی به نظر برسد.

2) درمان سرطان

یکی از جالب ترین کاربردهای نانوتکنولوژی ، درمان سرطان است. پیشرفت های جدید بسیاری در گزینه های غربالگری و درمانی سرطان روده بزرگ و پروستات وجود دارد که شامل فناوری نانو است.

هدف از این کار ، افزایش پتانسیل درمان سرطان فتودینامیکی با برجسته کردن سلول ها است که توسط لیزرها مورد هدف قرار می گیرند. هرچه سرعت تشخیص دقیق تر باشد ، درمان مؤثرتر است.

فناوری نانو می تواند شانس رنگ و ذرات طلا را در سلول سرطانی افزایش دهد. این بدان معناست که میزان تشخیص بیشتر وجود دارد ، این امر باعث می شود تا بیماری سریعتر درمان شود. این می تواند به کاهش میزان مرگ و میر سرطان پروستات و روده بزرگ کمک کند.

3) مهندسی بافت
یکی از جالب ترین پیشرفت ها در حوضه ی مهندسی بافت است. در حال حاضر یکی از مهمترین جاهایی که روی اون کار میشه استفاده از کاشت مصنوعی است. که این شامل اتصالات جدید ، صفحات برای جایگزینی استخوانهای شکسته و سایر کارهای ساختاری در اثر حوادث است.

مشکل مواد فعلی مانند تیتانیوم این است که بدن به راحتی می تواند آنها را به عنوان اشیاء خارجی رد کند.

یک کشف جدید نشان داد که مهندسی بافت نانوذرات می تواند یک سطح بافت جدید ایجاد کند که به استخوان و بافت های جدید اجازه می دهد فیوز شوند. این سطح همچنین می تواند یک ساختار متخلخل را فراهم کند که باعث عبور مواد مغذی شود.

با پیشرفت بیشتر در این زمینه ، این می تواند پیامدهای مهمی در پیوند و جراحی پلاستیک داشته باشد.

4) کد نوری چند رنگی
رمزگذاری رنگ بخش مهمی از ژنتیک هنگام تعیین یک دنباله است. این نقشه بصری از ژن ها و پروتئین ها را فراهم می کند که شناسایی توالی ها ، نقص ها و ناهنجاری ها را بسیار آسان تر می کند.

مشکلی که در سیستم قدیمی رنگ وجود دارد اینست که فقط در این سری از رنگهای زیادی استفاده شده بود. توسعه فناوری نانو و ذرات رنگی آن را تغییر داده است. این سیستم جدید از یک سری از نیمه هادی مرکب برای دستکاری آزادتر و ترکیب برای شکل دادن به الگوهای و رنگ های جدید استفاده می کند.

حتی گزینه های فلورسنت برای لحن و سطح دید متفاوت وجود دارد. مطالعات اخیر طیف وسیعی از رنگ ها و شدت هایی را نشان می دهد که اجازه می دهد بیش از یک میلیون ترکیب کدگذاری را داشته باشند. این به معنای دقت شناسایی مهره بیش از 99/99٪ است.

5) دستکاری سلول
زیبایی نانوذرات ساخته شده توسط انسان در این است که اکنون از موادی که به بهترین وجه مناسب ، با خواص مناسب ساخته می شوند. برخی از آنها از کپسول ها برای انتقال و پراکندگی وسایل به ناحیه خاصی از بدن استفاده می کنند. برخی دیگر از مغناطیس برای استفاده از آن ذرات برای دستکاری شکل سلول ها استفاده می کنند.

تاثیر ذرات و نیروی مغناطیسی را می توان با استفاده از محدوده ها و ضخامت های مختلف ف به خوبی تنظیم کرد. در اینجا فقط سلولهای بیولوژیکی مورد استفاده قرار نمی گیرند بلکه خود فناوری نیز هستند. این سازگار و همراه است.

6) اکتشاف تجاری
وضعیت فعلی فناوری نانو بدان معنی است که درک فعلی ما می تواند توسعه دهندگان را به مناطق مختلفی سوق دهد. نکته ای که باید توجه داشته باشید این است که فناوری نانو مربوط به دارو و تحویل دارو نیست - هرچند که این مورد تمرکز اصلی بسیاری از محققان است.

تلاشهای تجاری وجود دارد - برخی مربوط به مراقبت های پزشکی و برخی دیگر کمتر از آن - در جایی که فناوری نانو می تواند از آن استفاده کند. یکی ایجاد کمکهای باند و پانسمان با نانوذرات نقره و سایر عناصر ضد می است.

برخی دیگر می خواهند با استفاده از نانو سرامیک ها و فات ، پتانسیل موجود در سیستم های تصفیه را کشف کنند. سپس کسانی هستند که به جستجوی بیو نانومواد هیبریدی برای الکترونیک و نوری الکترونیک می پردازند.

آینده فناوری نانو
برای بسیاری ، نانوتکنولوژی پنجره ای شگفت انگیز در آینده بیومکانیک و پزشکی است. ماهیت علم و جزئیات دقیق دقیقه بدان معنی است که این به نظر می رسد مانند یک فناوری است که باید دور از دسترس باشد.

حقیقت این است که مدل های گفته شده در بالا همه کاربردی و در توسعه مداوم هستند. این بدان معنی است که فضای کافی برای سرمایه گذاری های آینده با سیستم تحویل دارو و هدف قرار دادن سلول وجود دارد تا آنها را حتی کارآمدتر و مؤثر تر جلوه دهند.

همچنین ، امیدواری وجود دارد که این دستگاههای متمرکز با فرآیندهای مختلف و مزایای پزشکی بتوانند چند کاره شوند. اکنون دنیای فناوری نانو در پزشکی باز است و چیزهای بیشتری برای آموختن وجود دارد.

منبع:

https://www.nanotechetc.com/6-of-the-best-applications-of-nanotechnology-in-biology-and-medicine/

یکی از اساسی ترین مشکلاتی که امروزه با آن روبرو هستیم کمبود انرژی است. منابع سوخت‌های فسیلی رو به اتمام هستند و نیاز به منابع جدید و تجدیدپذیر به شدت احساس می‌شود. منابع مختلفی امروزه توجه محققان را به خود جلب کرده‌اند که از آن‌ها می‌توان به انرژی خورشیدی، انرژی آبی، انرژی بادی، انرژی امواج و انرژی حاصل از اختلاف شوری آب دریاها و رودخانه‌ها اشاره کرد.

با توجه به جایگاه جغرافیایی ایران و محل قرارگیری آن می‌توان از انرژی اختلاف شوری برای دستیابی به انرژی الکتریکی استفاده کرد. در واقع، در محل اتصال رودخانه‌ها به دریا به دلیل تفاوت در میزان نمک موجود در آب رودخانه و دریا، یک اختلاف شوری وجود خواهد داشت که می‌توان از آن جهت تولید انرژی استفاده کرد. برای استفاده از این انرژی از غشاهایی با تخلخل در محدوده‌ی نانومتری استفاده می‌شود. اندازه‌ی نانومتری کانال‌ها و حفرات این امکان را می‌دهد که تاثیرات الکترواستاتیکی بیشتر مورد توجه قرار بگیرند.

با انتقال آب با غلظت بالا از یک سمت غشا به سمت دیگر، یک جریان الکتریکی در خارج از غشا حاصل می‌شود که باعث تولید انرژی و الکتریسیته می‌گردد. با توجه به پیشرفت تجربیات در مقیاس نانو، می‌توان انتظار داشت که این تکنولوژی در آینده تولید انرژی نقش اساسی ایفا کند.

منابع:

Nanofluidic Membranes to Address the Challenges of Salinity Gradient Energy Harvesting: Roles of Nanochannel Geometry and Bipolar Soft Layer,

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c01790