تبلیغات
نانو مواد
نانو مواد
نانو تخیل امروز ، واقعیت فردا

به نام آفریننده ی علم

نانوتکنولوژی یک رشته نیست؛ یک رویکرد است.

 

به گزارش ایرنا نانو تكنولوژی نظیر هر فناوری دیگری چونان یك تیغ دولبه است كه می توان از آن در مسیر خیر و صلاح و یا نابودی و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گیری از این فناوری شناخت دقیق تر خصوصیات آن و آشنایی با قابلیت های بالقوه ای است كه در خود جای داده است. در خصوص نانو تكنولوژی یك نكته را می توان به روشنی و بدون ابهام مورد تاكید قرار داد: این فناوری جدید هنوز، حتی برای متخصصان، شناخته شده نیست و همین امر هاله ابهامی را كه آن را در برگرفته ضخیمتر می كند و راه را برای گمانه زنی های متنوع هموار می سازد.

كسانی بر این باورند كه این فناوری نظیر هیولایی فرانكشتین در داستان مری شلی و یا همانند جعبه پاندورا در اسطوره های یونان باستان، مرگ و نابودی برای ابنای بشر درپی دارد. در مقابل گروهی نیز معتقدند كه به مدد توانایی های حاصل از این فناوری می توان عالم را گلستان كرد.

در حال حاضر 450 شركت تحقیقاتی- تجاری در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا، آمریكا و ژاپن با بودجه ای كه در مجموع به 4 میلیارد دلار بالغ می شود سرگرم انجام تحقیقات در عرصه نانو تكنولوژی هستند. در این قلمرو اتمها و ذرات رفتاری غیرمتعارف از خود به نمایش می گذارند و از آنجا كه كل طبیعت از همین ذرات تشكیل شده، شناخت نحوه عمل آنها، به یك معنا شناخت بهتر نحوه شكل گیری عالم است. به این ترتیب دانشمندانی كه در این قلمرو به كاوش مشغولند، به یك اعتبار با ذهن و ضمیر خالق هستی و نقشه شگفت انگیز او در خلقت عالم آشنایی پیدا می كنند، اما از آنجا كه دانایی توانایی به همراه می آورد، شناسایی رازهای هستی می تواند توان فوق العاده ای را در اختیار كاشفان این رازها قرار دهد. تحقیق در قلمرو نانو تكنولوژی از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات عاید گردید.

C60

از جمله آنكه یك گروه از محققان شركت آی بی ام موفق شدند35 اتم گزنون را  بر روی یك صفحه از جنس نیكل جای دهند و با كمك این تك اتمها نامی را بر روی صفحه نیكلی درج كنند. محققان دیگر به بررسی درباره ساختارهای ریز موجود در طبیعت نظیر تار عنكبوت ها و رشته های ابریشم پرداختند تا بتوانند موادی نازك تر و مقاوم تر تولید كنند. در این میان ساخت یك نوع مولكول جدید كربن موسوم به باكمینسترفولرین یا كربن- 60 راه را برای پژوهشهای بعدی هموارتر كرد. محققان با كمك این مولكول كه خواص حیرت انگیز آن هنوز در درست بررسی است، لوله های موئینه ای در مقیاس نانو ساخته اند كه می تواند برای ایجاد ساختارهای مختلف در تراز یك میلیونیم متر مورد استفاده قرار گیرد. بررسی هایی كه در ابعاد نانو بر روی مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه ای را آشكار كرده است. به عنوان مثال ذرات سیلیكن در این ابعاد از خود نور ساطع می كنند و لایه های فولاد در این مقیاس از استحكام بیشتری در قیاس با صفحات بزرگتر این فلز برخوردارند.

به نام آفریننده ی علم

نانوتکنولوژی یک رشته نیست؛ یک رویکرد است.

 

به گزارش ایرنا نانو تكنولوژی نظیر هر فناوری دیگری چونان یك تیغ دولبه است كه می توان از آن در مسیر خیر و صلاح و یا نابودی و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گیری از این فناوری شناخت دقیق تر خصوصیات آن و آشنایی با قابلیت های بالقوه ای است كه در خود جای داده است. در خصوص نانو تكنولوژی یك نكته را می توان به روشنی و بدون ابهام مورد تاكید قرار داد: این فناوری جدید هنوز، حتی برای متخصصان، شناخته شده نیست و همین امر هاله ابهامی را كه آن را در برگرفته ضخیمتر می كند و راه را برای گمانه زنی های متنوع هموار می سازد.

كسانی بر این باورند كه این فناوری نظیر هیولایی فرانكشتین در داستان مری شلی و یا همانند جعبه پاندورا در اسطوره های یونان باستان، مرگ و نابودی برای ابنای بشر درپی دارد. در مقابل گروهی نیز معتقدند كه به مدد توانایی های حاصل از این فناوری می توان عالم را گلستان كرد.

در حال حاضر 450 شركت تحقیقاتی- تجاری در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا، آمریكا و ژاپن با بودجه ای كه در مجموع به 4 میلیارد دلار بالغ می شود سرگرم انجام تحقیقات در عرصه نانو تكنولوژی هستند. در این قلمرو اتمها و ذرات رفتاری غیرمتعارف از خود به نمایش می گذارند و از آنجا كه كل طبیعت از همین ذرات تشكیل شده، شناخت نحوه عمل آنها، به یك معنا شناخت بهتر نحوه شكل گیری عالم است. به این ترتیب دانشمندانی كه در این قلمرو به كاوش مشغولند، به یك اعتبار با ذهن و ضمیر خالق هستی و نقشه شگفت انگیز او در خلقت عالم آشنایی پیدا می كنند، اما از آنجا كه دانایی توانایی به همراه می آورد، شناسایی رازهای هستی می تواند توان فوق العاده ای را در اختیار كاشفان این رازها قرار دهد. تحقیق در قلمرو نانو تكنولوژی از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستین نتایج چشمگیر از رهگذر این تحقیقات عاید گردید.

 

C60

از جمله آنكه یك گروه از محققان شركت آی بی ام موفق شدند35 اتم گزنون را بر روی یك صفحه از جنس نیكل جای دهند و با كمك این تك اتمها نامی را بر روی صفحه نیكلی درج كنند. محققان دیگر به بررسی درباره ساختارهای ریز موجود در طبیعت نظیر تار عنكبوت ها و رشته های ابریشم پرداختند تا بتوانند موادی نازك تر و مقاوم تر تولید كنند. در این میان ساخت یك نوع مولكول جدید كربن موسوم به باكمینسترفولرین یا كربن- 60 راه را برای پژوهشهای بعدی هموارتر كرد. محققان با كمك این مولكول كه خواص حیرت انگیز آن هنوز در درست بررسی است، لوله های موئینه ای در مقیاس نانو ساخته اند كه می تواند برای ایجاد ساختارهای مختلف در تراز یك میلیونیم متر مورد استفاده قرار گیرد. بررسی هایی كه در ابعاد نانو بر روی مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه ای را آشكار كرده است. به عنوان مثال ذرات سیلیكن در این ابعاد از خود نور ساطع می كنند و لایه های فولاد در این مقیاس از استحكام بیشتری در قیاس با صفحات بزرگتر این فلز برخوردارند.

برخی شركتها از هم اكنون بهره برداری از برخی یافته های نانوتكنولوژی را آغاز كرده اند. به عنوان نمونه شركت آرایشی اورال از مواد نانو در محصولات آرایشی خود استفاده می كند تا بر میزان تاثیر آنها بیفزاید. ساخت دیودهای نوری با استفاده از مواد نانو موجب می شود تا 80درصد در هزینه برق صرفه جویی شود. توپهای تنیسی كه با كربن 60 ساخته شده و روانه بازار گردیده سبكتر و مستحكمتر از توپهای عادی است. شركتهای دیگر با استفاده از مواد نانو پارچه هایی تولید كرده اند كه با یك بار تكاندن آنها می توان حالت اتوی اولیه را به آنها بازگرداند و همه چین و چروكهایشان را زایل كرد. با همین یك بار تكان همه گردوخاكی كه به این پارچه ها جذب شده اند نیز پاك می شوند. نوارهای زخم بندی هوشمندی با این مواد درست شده كه به محض مشاهده نخستین علائم عفونت در مقیاس مولكولی، پزشكان را مطلع می سازند.

از همین نوع مواد همچنین لیوانهایی تولید شده كه قابلیت خود- تمیزكردن دارند. لنزها و عدسیهای عینك ساخته شده از جنس مواد نانو ضد خش هستند و یك گروه از محققان تا آنجا پیش رفته اند كه درصددند با مواد نانو پوششهای مناسبی تولید كنند كه سلولهای حاوی ویروسهای خطرناك نظیر ویروس ایدز را در خود می پوشاند و مانع خروج آنها می شود. مهمترین نكته درباره موقعیت كنونی فناوری نانو آن است كه اكنون دانشمندان این توانایی را پیدا كرده اند كه در تراز تك اتمها به بهره گیری از آنها بپردازند و این توانایی بالقوه می تواند زمینه ساز بسیاری از تحولات بعدی شود. یك گروه از برجسته ترین محققان در حوزه نانوتكنولوژی بر این اعتقادند كه می توان بدون آسیب رساندن به سلولهای حیاتی، در درون آنها به كاوش و تحقیق پرداخت. شیوه های كنونی برای بررسی سلولها بسیار خام و ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه كه در درون سلول اتفاق می افتد ناگزیرند سلولها را از هم بشكافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانلهای موجود در آن از بین می رود.

 

یك گروه از محققان كه در گروهی موسوم به اتحاد سیستمهای زیستی گرد آمده اند، سرگرم تكمیل ابزارهای ظریفی هستند كه هدف آن بررسی اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعی و بدون آسیب رساندن به اجزای درونی سلول یا مداخله در فعالیت بخشهای داخلی آن است. ابزاری كه این گروه مشغول ساخت آن هستند ردیف هایی از لوله ها یا سیمهای بسیار ظریفند كه قادرند وظایف مختلفی را به انجام برسانند از جمله آنكه هزاران پروتئینی را كه به وسیله سلولها ترشح می شود شناسایی كند. گروههای دیگر از محققان نیز به نوبه خود سرگرم تولید دستگاهها و ابزارهای دیگر برای انجام مقاصد علمی دیگر هستند.

به عنوان نمونه یك گروه از محققان سرگرم تكمیل فیبرهای نوری در ابعاد نانو هستند كه قادر خواهند بود مولكولهای مورد نظر را شناسایی كنند. گروهی نیز دستگاهی را دردست ساخت دارند كه با استفاده از ذرات طلا می تواند پروتئین های معینی را فعال سازد یا از كار بیندازد. به اعتقاد پژوهشگران برای آنكه بتوان از سلولها در حین فعالیت واقعی آنها اطلاعات مناسب به دست آورد، باید شیوه تنظیم آزمایشها را مورد تجدیدنظر اساسی قرار داد. سلولها در فعالیت طبیعی خود امور مختلفی را به انجام می رسانند: از جمله انتقال اطلاعات و علائم و داده ها میان خود، ردوبدل كردن مواد غذایی و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حیاتی. یك گروه از روش تازه ای موسوم به الگوی انتقال ابر - شبكه استفاده كرده اند كه ساخت نیمه هادیهای نانومتری به قطر تنها 8 نانومتر را امكان پذیر می سازد. هریك از این لوله های بسیار ریز بالقوه می توانند یك پادتن خاص یا یك بخش كوچك از رشته دی ان ای بر روی خود جای دهند.

با كمك هر تراشه می توان 1000 آزمایش متفاوت بر روی یك سلول انجام داد. برای دستیابی به موفقیت كامل باید بر برخی از محدودیتها غلبه شود، ازجمله آنكه درحال حاضر برای بررسی سلولها باید آنها را در درون مایعی قرار داد كه مصنوعاً محیط زیست طبیعی سلولها را بازسازی می كند، اما یون موجود در این مایع می تواند سنجنده های موئینه را از كار بیندازد. برای رفع مشكل، محققان سلولها را درون مایعی جای می دهند كه چگالی یون آن كمتر است. گروههای دیگری از محققان نیز در تلاشند تا ابزارهای مناسب در مقیاس نانو برای بررسی جهان سلولها ابداع كنند. یكی از این ابزارها چنانكه اشاره شد یك فیبر نوری است كه ضخامت نوك آن 40 نانومتر است و بر روی نوك نوعی پادتن جا داده شده كه قادر است خود را به مولكول مورد نظر در درون سلول متصل سازد. این فیبر نوری با استفاده از فیبرهای معمولی و تراش آنها ساخته شده و بر روی فیبر پوششی از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگیری به عمل آورد. نحوه عمل این فیبر نوری درخور توجه است.

از آنجاكه قطر نوك این فیبر نوری، از طول موج نوری كه برای روشن كردن سلول مورد استفاده قرار می گیرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهای نور نمی توانند خود را تا انتهای فیبر برسانند، درعوض در نزدیكی نوك فیبر مجتمع می شوند و یك میدان نوری بوجود می آورند كه تنها می تواند مولكولهایی را كه در تماس با نوك فیبر قرار می گیرند تحریك كند. به نوك این فیبر نوری یك پادتن متصل است و محققان به این پادتن یك مولكول فلورسان می چسبانند و آنگاه نوك فیبر را به درون یك سلول فرو می كنند. در درون سلول، نمونه مشابه مولكول فلورسان نوك فیبر، این مولكول را كنار می زند و خود جای آن را می گرد. به این ترتیب نوری كه از مولكول فلورسان ساطع می شد از بین می رود و فضای درون سلول تنها با نوری كه به وسیله میدان موجود در فیبر نوری بوجود می آید روشن می شود و درنتیجه محققان قادر می شوند یك تك مولكول را در درون سلول مشاهده كنند.

مزیت بزرگ این روش در آن است كه باعث مرگ سلول نمی شود و به دانشمندان اجازه می دهد درون سلول را در هنگام فعالیت آن مشاهده كنند. نانو تكنولوژی همچنین به محققان امكان می دهد كه بتوانند رویدادهای بسیار نادر یا مولكولهای با چگالی بسیار كم را مشاهده كنند. به عنوان مثال بلورهای مینیاتوری نیمه هادیهای فلزی در یك فركانس خاص از خود نور ساطع می كنند و از این نور می توان برای مشخص كردن مجموعه ای از مولكولهای زیستی و الصاق برچسب برای شناسایی آنها استفاده كرد. به نوشته هفته نامه علمی نیچر چاپ انگلستان یك گروه از محققان دانشگاه میشیگان نیز توانسته اند سنجنده خاصی را تكمیل كنند كه قادر است حركت اتمهای روی را در درون سلولها دنبال كند و به دانشمندان در تشخیص نقایص زیست عصبی مدد رساند.

 

از ابزارهای در مقیاس نانو همچنین می توان برای عرضه مؤثرتر داروها در نقاط موردنظر استفاده به عمل آورد. در آزمایشی كه بتازگی به انجام رسیده نشان داده شده است كه حمله به سلولهای سرطانی با استفاده از ذرات نانو 100برابر بازده عمل را افزایش می دهد. محققان امیدوارند در آینده ای نه چندان دور با استفاده از نانو تكنولوژی موفق شوند امور داخلی هر سلول را تحت كنترل خود درآورند. هم اكنون گامهای بلندی در این زمینه برداشته شده و به عنوان نمونه دانشمندان می توانند فعالیت پروتئینها و مولكول دی ان ای را در درون سلول كنترل كنند. به این ترتیب نانو تكنولوژی به محققان امكان می دهد تا اطلاعات خود را درباره سلولها یعنی اصلی ترین بخش سازنده بدن جانداران به بهترین وجه كامل سازند.

 



ارسال در تاریخ یکشنبه 1 فروردین 1389 توسط مرضیه قاسمی
قالب وبلاگ