افزایش راندمان تصفیه آب به‌کمک نانوغشاها

محققان دانشگاه علم و صنعت، موفق به ساخت نانوغشاهای چندلایه‌ای تیتانیایی شدند که استفاده از این نانوغشاها، راندمان و کیفیت فرایند تصفیه آب‌ها و پساب‌های صنعتی را افزایش می‌دهد.

مهندس علی عالم، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو «ساخت نانوغشاهای چندلایه‌ای تیتانیایی به‌منظور تصفیه آب» را به‌عنوان هدف این پژوهش ذکر کرد و افزود: «با به‌کارگیری هم‌زمان فرایندهای فیلتراسیون فیزیکی و فتوکاتالیستی در ساخت نانوغشا‌های تیتانیایی توانستیم راندمان و کیفیت آب تصفیه شده را افزایش داده و نیاز صنایع مرتبط با تصفیه آب‌ و پساب‌ها را برطرف نماییم».

مهندس عالم در ادامه افزود: «غشا یك سد نیمه‌تراوا است كه به یك یا چند جزء، از مخلوط‌های گازی و یا مایع اجازه عبور می‌دهد. به‌دلیل افزایش بهای انرژی مصرفی در چند دهه گذشته، تمایل به فرآیندهای جداسازی غشایی در مقایسه با انواع سنتی و مرسوم آن به‌طور روز افزونی افزایش یافته و امروزه غشاهای سرامیکی به‌دلیل پایداری حرارتی، شیمیایی و مکانیکی و همچنین طول عمر بالا، از اهمیت بیشتری نسبت به انواع دیگر برخوردارند».

مهندس عالم و همکارانش برای ساخت نانوغشا، ابتدا زیرپایه آلومینایی را به روش پرس تک محور تهیه نموده، سپس به‌کمک روش سل- ژل و به‌کارگیری هر دو روش سل- ژل کلوئیدی و پلیمری، لایه‌نشانی تیتانیا را بر روی زیرپایه انجام داده‌اند. پس از ساخت غشا، روی نمونه‌ها، آزمایش‌های مختلفی انجام داده و توانسته‌اند غشای نانوساختار و چند لایه‌ای تیتانیای عاری از ترک، روی زیرپایه آلومینا را بسازند و ساختار فازی، سطح مخصوص و اندازه کریستالیت لایه‌ها را بهینه نمایند. همچنین آزمایش فوتوکاتالیستی را نیز با استفاده از نانوغشا، انجام داده تا کاربرد آن، به‌عنوان یک ابزار تصفیه و گندزدایی بیشتر نمود یابد و در پایان با افزودن نقره، پس از 9 ساعت تابش اشعه فرابنفش، متیل اورنج را به میزان 4/50 % تجزیه کرده‌اند.

جزئیات این پژوهش که به‌عنوان بخشی از پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندس علی عالم و با راهنمایی دکتر حسین سرپولکی در دانشگاه علم و صنعت انجام شده، در مجله Ceramics International (جلد 35، صفحات 1843-1837، سال 2009) منتشر شده است.

كاهش اندازه ی نانومنافذ با استفاده از لایه نشانی EBID

معمولاً به منظور كندن یا تراشیدن غشاهای نازك برای تولید نانومنافذ، از یک اشعه ی الکترونی یا اشعه ی یونی پرانرژی استفاده می شود. اخیراً محققان نشان داده اند که برای تغییر شکل مطلوب نانومنافذ و نانوشکاف ها می توان از لایه نشانی کنترل شده ی مواد در میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) استفاده نمود. از این گذشته، این روش چندمنظوره علاوه بر قابلیت تغییر شکل دادن نانومنافذ، قادر به تغییر خواص سطحی نانومنافذ موجود نیز هست.

روش لایه نشانی اندازه ی منافذ را کنترل می کند.

روش لایه نشانی القاشده با اشعه ی الکترونی(EBID) می تواند مولکول های اولیه را که بر روی یک سطح جذب می شوند، به موادی جامد تبدیل کند. در سال های گذشته به منظور ایجاد نانوساختارها بر روی سطوح عمودی از این روش استفاده شده است؛ اما محققان مرکز IMEC (مرکز تحقیقاتی مستقل و پیشرو اروپا در زمینه ی نانوالکترونیک و فناوری نانو) نشان داده اند که این روش قابلیت تغییر شاخص هایی نظیر شکل، اندازه و احتمالا خواص سطحی نانومنافذ و نانوشکاف های موجود را نیز دارد. اخیرا قابلیتی كه نانومنافذ حالت جامد در كاربرد به عنوان گیرنده های تک مولکولی دارند، باعث شده كه بسیار مورد توجه قرار گیرند و باید توجه داشت كه عملی شدن این هدف، مستلزم کنترل دقیق اندازه و خواص سطحی این نانومنافذ است.

در این روش، در مرحله ی اول استفاده از روش لیتوگرافی مبتنی بر پرتو الکترونی و پس از آن، ظاهرسازی غیر ایزوتروپ در یک غشا، منجر به الگودهی نانومنافذی با اندازه ی 50 تا 150 نانومتر الگودهی می شود، سپس با استفاده از یک میكروسكوپ الكترونی روبشی مدل Philips XL30 SEM، تصاویری از نانومنافذ تولیدشده تهیه می گردد. همان گونه که در شکل بالا نشان داده شده است، به هنگام تمرکز پرتو الکترونی روی قسمت مرکزی نانومنفذ، به تدریج اندازه ی حفره به چند نانومتر کاهش می یابد. با ارزیابی خواص نانومنافذ به روش هایی نظیر طیف سنجی تفرق انرژی اشعه ی X ( EDX) و میكروسكوپ الكترونی عبوری دارای انرژی فیلترشده (FTEM)، مشخص گردید که کاهش اندازه ی منافذ از رسوب کربن به دست آمده از آلودگی های هیدروکربنی SEM ناشی می شود؛ به عبارت دیگر، این کربن به عنوان ماده ی اولیه ی فرایند EBID عمل می کند. در حالی که در این کار تحقیقاتی مزایای روش EBID در تولید نانومنفذ به وضوح نشان داده شده است؛ اما به منظور کنترل بیشتر خواص سطحی نانومنافذ تولیدشده، باید مواد اولیه ی مختلف را مطالعه نمود. این موضوع به محققان این امکان را خواهد داد كه به منظور استفاده از نانومنافذ در حوزه های مختلف، خواص سطحی آنها را کنترل کنند.

گزارش این فعالیت تحقیقاتی در مجله ی Nanotechnology به چاپ رسیده است.

ساخت نانوآلیاژ برنج سرب دار جهت تولید یاتاقان های خود روغن کار

محققان ایرانی، با استفاده از روش آسیا کاری مکانیکی، موفق به ساخت آلیاژ برنج سرب دار با ابعاد نانوکریستالی شدند که این نانوآلیاژ، امکان ساخت یاتاقان های خود روغن کار با دقت ابعادی در حد نانومتر را جهت استفاده در صنایع اتومبیل سازی و صنایع نظامی فراهم نموده است.

مهندس ایمان فرح بخش در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، هدف از پژوهش حاضر را «سنتز آلیاژ برنج سرب دار با روش آلیاژسازی مکانیکی، احیای همزمان اکسیدهای مس، روی و سرب در حضور عامل احیا کننده گرافیت و دست یابی به محصول برنج سرب دار با ابعاد نانوکریستالی برشمرد».

این پژوهشگر به منظور انجام عملیات آسیاکاری، ابتدا پس از تهیه پودر اکسیدهای مس، روی، سرب و گرافیت با خلوص 97% به بالا، آنها را به نسبت استوکیومتری (Cu-28%Zn-2%Pb) مخلوط نموده و با استفاده از آسیاب گلوله ای سایشی برای مدت زمان های معینی در اتمسفر آرگون و در دمای ثابت محیط، تحت عملیات آسیا کاری قرار داده است. سپس محصول تولید شده، از محفظه آسیا خارج و برای آنالیز ارسال گردیده است.

همچنین جهت تعیین تغییرات فازی انجام شده و تغییرات اندازه کریستالیت‎ از لحاظ كیفی و نیمه كمی، از دستگاه پراش اشعه ایكس (XRD) و میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شده است.

گفتنی است؛ از آنجا که فلز گرافیت خاصیت خود روغن کاری دارد، وجود این عنصر در محصول تولید شده، با مکانیزم جذب و دفع در اثر تغییرات درجه حرارت، باعث ایجاد توانایی ساخت یاتاقان های خود روغن کار برای استفاده در صنایع اتومبیل سازی و صنایع نظامی می گردد.

از طرفی دیگر، این فلز به دلیل قابلیت انعطاف پذیری، می تواند به صورت های ورقه ای، سیمی و لوله ای درآید. همچنین افزایش میزان یکنواختی ساختار متالورژیکی این ماده، به علت استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی، به طور کلی خواص این آلیاژ را در مقایسه با روش مرسوم (ذوب و ریخته گری) افزایش داده است.

این پژوهش در قالب پروژه کارشناسی ارشد ایمان فرح بخش، با راهنمایی دکتر طبائیان، دکتر وحدتی خاکی و مشاوره دکتر پروین در دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام گردیده است.

ساخت ترانزیستورهای نوع n از جنس نانونوارهای گرافنی

یک گروه از دانشمندان و مهندسان در دانشگاه فلوریدا و آزمایشگاه ملی لاورنس برای اولین بار توانسته‌است، ترانزیستور اثر میدانی نوع N را بسازد. ترانزیستور نوع p نیز قبلاً ساخته شده‌است. این ترانزیستورهای نوع N و p می‌توانند به‌عنوان اجزای اصلی سازنده در مدارات مجتمع، میکروپردازشگرها و حافظه‌ها استفاده شوند. این یافته‌ها می‌توانند به ساخت تراشه‌های کامپیوتری منجر شوند که نه‌تنها کوچک‌تر و دارای ظرفیت بالاتر هستند، بلکه توانایی آنها در بارگذاری فایل‌های بزرگ، و دانلود کردن فیلم‌ها و دیگر وظایف تبادل اطلاعات؛ بیشتر است.

ساخت گرافن نوع p با اتصال گروه‌های اکسیژنی به کناره‌های آن، نسبتاً آسان است؛ اما برای کاربردهای عملی دانشمندان نیاز دارند که گرافن نوع N را نیز بسازند. ساخت این نوع گرافن مشکل‌تر است، زیرا راهبردهای ویژه‌ای نیاز دارد. اکنون هونجی دای و همکارانش نشان داده‌اند که گرافن در نتیجه گرم‌کردن الکتریکی توان بالای ژول در گاز آمونیاک می‌تواند تبدیل به نوع N شود. توانِ بالا سبب می‌شود که این ماده تا صدها درجه گرم‌شود و کناره‌ها یا سایت‌های ناقص آن ( که بیشتر واکنش‌پذیرند) برای تشکیل گروه‌های نیتروژن-کربن شروع به واکنش با گاز آمونیاک کنند.

این محققان تشکیل گونه‌های نیتروژن-کربن در گرافن آنیل‌شده به صورت گرمایی، را با استفاده از طیف‌بینی فتوالکتریکی اشعه X و طیف‌بینی جرمی یون ثاویه‌ی نانومقیاس تایید کرده‌اند. این فرآیند می‌تواند گرافن را بدون کاهش دادن خواص الکتریکی آن از قبیل تحریک الکتریکی، به نوع N تبدیل کند.

این محققان سپس یک ترانزیستور اثر میدانی گرافنی و پالادیوم ساخته‌اند. دای گفت: با ترانزیستورهای نوع N وp تکمیلی، اکنون ما می‌توانیم امکان ساخت عملکردهای منطقی پیچیده‌تر از قبیل گیت‌های OR و AND را بررسی کنیم. او اضافه کرد: ما در ادامه جزئیات شیمی این فرآیند را بررسی خواهیم کرد و عملکرد ترانزیستور را بهینه خواهیم کرد.

این محققان نتایج خود را در مجله Science منتشر کرده‌اند.

اندازه‌گیری دما در مقیاس نانو با استفاده از ذرات فلورسنت

دانشمندان فرانسوی با چسباندن ذرات فلورسنت به انتهای سوزن میکروسکوپ نیروی اتمی، در حال توسعه‌ی حسگرهای حرارتی روبشی نانومقیاس هستند. این دماسنج‌های نانویی از قدرت تفکیک بالا و حساسیت دمایی مناسبی برخوردارند و می‌توان از آنها در کنترل گرم شدن میکروابزارها و نانوابزارهایی استفاده نمود که با جریان الکتریسیته تغذیه می‌شوند.

پروفایل حرارتی یک نوار نیکلی که با جریان الکتریسیته گرم شده‌‌است.

پس از گرم شدن مواد فلورسنت به‌وسیله‌ی عوامل خارجی، عموماً شدت نور منعکس‌‌شده از آنها کاهش می‌یابد و حتی ممكن است این اثر فلورسنت در دماهای بالا کاملاً از بین برود. با استفاده از این پدیده می‌توان انواع جدیدی از حسگرهای حرارتی را برای اندازه‌گیری دمای موضعی محیط تولید نمود.

این گروه تحقیقاتی برای ساخت یک حسگر حرارتی قابل حمل، نوعی از ذرات کوچک فلورسنت را به انتهای سوزن یک میکروسکوپ نیروی اتمی می‌چسبانند. این ذرات فلورسنت شامل شیشه‌ی فلوریدی آغشته به یون‌های اربیم و ایتربیم است. این دماسنج برای تعیین دمای موضعی، شدت دو خط انتشار قابل مشاهده را (که از ترازهای انرژی در حالت تعادل حرارتی ناشی می‌شوند) مقایسه می‌كنند.

تصاویر بالا نشان‌دهنده‌ی توپوگرافی و پروفایل دمایی یک نوار نیکلی گرم‌‌شده با یک جریان 6 میلی‌آمپری است. پهنای نوار 1 میکرومتر و طول آن 40 میکرومتر است. با استفاده از تصاویر فلورسنت ذرات مورد استفاده در روبش ابزار، می‌توان پروفایل حرارتی را بازسازی نمود. مقدار دمای اندازه‌گیری‌‌شده با مقادیر پیش‌بینی‌‌شده با روش شبیه‌سازی المان محدود مطابقت دارد.

این روش نویدبخش توصیف حرارتی میکروابزارها و نانوابزارهای الکترونیکی، همچنین مطالعه‌ی انتقال حرارت بین نانوساختارهاست و می‌توان از آن تحت جریان‌های متناوب در یک محیط مایع استفاده نمود.

این محققان نتایج کار خود را در مجله‌ی Nanotechnology ارائه کرده‌اند.
 

پیش‌بینی عملكرد نانوسامانه‌های الكتریكی- مكانیكی

محققان دانشگاه صنعتی شریف، با حل عددیمحققان دانشگاه صنعتی شریف، با حل عددی جریان و انتقال حرارت درون میكرو و نانومجاری کوتاه، به راه‌كاری مفید برای پیش‌بینی عملكرد میكرو و نانوتجهیزات، دست یافتند.

با گسترش روزافزون سرعت پردازش و حجم حافظۀ رایانه‌ها، شبیه‌سازی‌های عددی، جایگاه ویژه‌ای در صنایع گوناگون بدست آورده‌اند. امروزه مدل‌سازی عددی توانسته بسیاری از هزینه‌های انجام آزمایش‌های تجربی را در صنایع مختلف كاهش دهد. انجام آزمایش و اندازه‌گیری در ابعاد میكرو و نانو علاوه‌بر داشتن هزینه‌های هنگفت، در اغلب موارد غیر ممكن است. حل عددی جریان و انتقال حرارت در ابعاد ریز، راه‌كاری مفید برای پیش‌بینی عملكرد میكرو و نانوتجهیزات در شرایط دست‌نیافتنی در سطح آزمایشگاهی خواهد بود.

 دکتر شیدوَش وكیلی‌پور، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، در مورد میكرو و نانومجرا‌های كوتاه گفت: «میكرو و نانومجرا‌های كوتاه از جمله تجهیزاتی هستند كه به وفور در میكرو و نانوسامانه‌های الكتریكی- مكانیكی به كار برده می‌شوند. هم‌چنین به دلیل طول كوتاه این تجهیزات، نواحیِ در حال توسعه سرعت و دما در نزدیكی دهانه ورودی، در عملكرد و بازده هیدرولیكی و حرارتی میكرو و نانومجرا‌های كوتاه، نقشی اساسی دارند. از این رو، حل صحیح عددی میدان‌های سرعت و دما در این نواحی برای پیش‌بینی عملكرد میكرو و نانومجراهای كوتاه لازم است».

 دكتری مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی شریف در ادامه افزود: «هدف اصلی پژوهش حاضر، بدست آوردن نوعی شرط مرزی ورودی برای حل عددی میدان‌های سرعت و دما با دقت مناسب درون میكرو و نانومجرا‌های كوتاه، به‌خصوص در نواحی در حال توسعه، است».

گفتنی است، روش عددی که در این پژوهش استفاده شده، از مزایای هر دو روش اجزای محدود و حجم محدود به خوبی بهره می‌گیرد. از این رو، به كمك توانمندی روش عددی حاضر و با استفاده از روش بقایی، جریان ورودی درون مجرا از دور دست مدل‌سازی می‌گردد.

بدین ترتیب، نواحی در حال توسعه سرعتی و دمایی، تحت اثر شرایط صحیح‌تر به وجود آمده در مقطع ورودی مجرا (از نقطه نظر فیزیكی) با صحت بیشتری حل عددی می‌گردند. نتایج اﯾن پژوهش می‌تواند در طراحی و بهینه‌سازی میكرو و نانوتجهیزات پزشكی ومهندسی كه از عبور سیال، درون مجاری استفاده می‌كنند، مؤثر واقع شود.

جزئیات این پژوهش که به‌عنوان بخشی از پایان‌نامه دکتری شیدوَش وكیلی‌پور و با همکاری دكتر مسعود دربندی انجام شده، در مجله Journal of Heat Transfer (ASME) (جلد 131، صفحات 044505-044501، سال 2009) منتشر شده است

ساخت اولین مدار مجتمع گرافنی و انجام محاسبات پایه

محققان در ایتالیا با ترکیب دو ترانزیستور ساخته‌شده از گرافن، اولین مدار گرافنی را ساخته‌اند. این گروه با تطابق‌دادن یک روش استفاده‌شده برای ساخت ترانزیستورهای سیلیکونی این افزاره را ساختند و نشان دادند که این افزاره قابلیت انجام محاسبات پایه را دارد. این محققان می‌گویند که ابداع آنها یک مرحله مهم در حرکت به سمت نانوالکترونیک مبتنی بر کربن است.

رامان سوردان، یکی از این محققان گفت: این تحقیق راهی برای ساخت مدارات مجتمع پیچیده‌تر گرافنی باز می‌کند. تراشه‌های گرافنی ممکن است به محض اینکه فناوری سیلیکونی به محدودیتش رسید، جایگزین تراشه‌های سیلیکونی شوند.

برای ساخت افزاره‌های محاسباتی قوی‌تر، ما نیاز به الکترونیک میکرومقیاسی خواهیم داشت که وظیفه‌های محاسباتی پایه را با سرعت‌های بالاتر انجام دهد. با تراشه‌های سیلیکونی مرسوم، عامل محدودیت تحرک الکترونی است. گرافن ممکن است با کمک خواص الکترونیکی بی‌نظیرش بر این مشکل غلبه کند. تحرک الکترونی بالا بدین معنی است که گرافن قادر است عملیات محاسباتی را در فرکانس‌های بالاتر از الکترونیک مرسوم انجام دهد.

این محققان ابتدا از یک صفحه گرافیتی با استفاده از روش ورقه‌ورقه‌کردن مکانیکی، مقداری گرافن جداکرده و روی یک بستر سیلیکونی ترسیب کردند. سپس با استفاده از لیتوگرافی پرتوی الکترونی با وضوح بالا، دو ترانزیستور نوع N روی بستر ایجاد کردند. مرحله بعد ایجاد یک معکوس‌کننده در نتیجه‌ی اتصال یک ترانزیستور نوع ‌p با یک N بود. آنها یک جریان الکتریکی از سرتاسر یکی از این ترانزیستورها عبور داده و از اثر گرم‌کنندگی برای حذف آلاینده‌ها استفاده کردند. حذف آلاینده‌ها منجر به تبدیل ترانزیستور نوع p به نوع N شد.

این محققان برای نشان‌دادن اینکه آنها یک افزاره‌ی محاسباتی ساده ساخته‌اند، از این مدار برای انجام وظیفه منطقی ساده‌ی معکوس‌سازی بولین، استفاده کردند.

نتایج این تحقیق در مجله arXiv منتشر شده است.
 

مقاومت به خوردگی فلزات به کمک نانوساختار اکسید سریم افزایش می‌یابد

پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس، نانوساختار اکسید سریم را به‌عنوان جایگزینی مناسب‌ برای پوشش‌دهی آلیاژهای آلومینیم با استفاده از کرومات سمی معرفی کردند که این نانوساختار مقاومت به خوردگی بیشتر فلزات و آلیاژها را افزایش ‌می‌دهد.

حسین حسن‌نژاد در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو گفت: «طی سال‌های اخیر، پوشش‌های نانواکسید سریم تهیه شده به روش سل- ژل به دلیل داشتن ویژگی‌های عالی، نظیر خلوص شیمیایی بسیار زیاد، کنترل درجه هموژن پوشش، توانایی کنترل تغییر فاز و میکروساختار، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله اپتیكی، پزشكی و خوردگی پیدا کرده است، همچنین می‌توان از این نانوساختار جهت ساخت سنسورهای گاز، بهره گرفت».

مهندس حسن‌نژاد در رابطه با مراحل ایجاد پوشش‌های نانوساختار اکسید سریم روی آلیاژهای آلومینیم گفت: «ابتدا محلول سل از انحلال كلرید سریم هپتا هیدرال در اتانول مطلق تهیه می‌شود. سپس برای بررسی اثر اسید استیک، این اسید با نسبت‌های مولی مختلف نسبت به کلرید سریم به آرامی به محلول سل اضافه می‌گردد.

برای انجام فرآیند پوشش‌دهی نمونه‌های آلومینیمی، نمونه‌ها با سرعت ثابت درون محلول سل فرو برده می‌شوند و پس از سپری شدن مدت زمان 5 دقیقه، نمونه‌ها به آرامی از محلول سل خارج و در مجاورت هوا برای مدت زمان 2 ساعت قرار می‌گیرند تا خشك شوند. سپس برای به دست آوردن پوشش مناسب و متراکم، نمونه‌ها تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند. همچنین عملیات حرارتی برای بررسی اثر دمای عملیات حرارتی در دماهای مختلف150 تا 500 درجه سانتی‌گراد برای مدت زمان 30 دقیقه انجام می‌شود».

دانشجوی دکتری مهندسی مواد دانشگاه تربیت مدرس، تصریح کرد: «فرایند پوشش‌دهی اکسید سریم به روش سل-ژل فرآیند آسانی است و عدم نیاز به تجهیزات گران قیمت، دمای بالا، خلاء و مهارت تکنسین، می‌تواند کمک شایانی به صنعتی و تجاری شدن این پوشش‌دهی نماید».

جزئیات این پروژه که در قالب پروژه کارشناسی ارشد مهندس حسین حسن‌نژاد با راهنمایی دکتر تقی شهرابی فراهانی و مشاوره دکتر علیرضا صبور روح اقدم انجام شده، در در مجله Rare metals (جلد 28، صفحات 101-98، سال 2009) منتشر شده است.
 

استفاده از نانوذرات چربی برای رسانش ژن ضدسرطان

دکتر استر چانگ اخیراً برای اولین بار یک سیستم غیرویروسی نانوذره‌ای هدف‌گیرنده تومورهای انسانی را توسعه داده است که می‌تواند عملکرد نرمال ژن‌ها را در سلول‌های سرطانی احیا کند. در این سیستم بافت‌های معمولی کاملاً دست نخورده باقی می‌مانند.

دکتر چانگ که یک تومورشناس مولکولی است، بههمراه همکارانش در مرکز سرطان‌شناسی لمباردی دانشکده پزشکی دانشگاه جورج تاون نانوذره‌ای را توسعه داده است که می‌تواند همراه جریان خون درون بدن حرکت نماید. این نانوذره با یک پادتن هدف گیرنده تومور «مجهز» شده است و می‌تواند سلول‌های سرطانی جابه‌جا شونده اولیه و مخفی را پیدا کرده و محتوای خود را در محل این سلول‌ها تخلیه کند. محتوای این نانوذرات یک کپی فعال از ژن خاموش کننده تومور P53 است.

سلول‌های عادی دو کپی از ژن فعال P53 را دارند. پروتئین تولید شده توسط این ژن فعال می‌شود تا یا در فرایند ترمیم سلولی مشارکت نماید و یا اینکه خودکشی سلول را موجب شود. از دست دادن فعالیت طبیعی ژن P53 موجب رشد سلول‌های بدخیم شده و مقاومت برخی از انواع سرطان‌ها در برابر رادیوتراپی و شیمی‌درمانی به این امر نسبت داده شده است.

گروه دکتر چانگ در کارهای قبلی خود که روی حیوانات صورت گرفته بود، ژن‌های P53 فعال را درون سلول‌های سرطانی 16 نوع مختلف از سرطان رها کردند. حضور این ژن‌های جایگزین تا حد بسیار زیادی کارایی درمان‌های معمول سرطان را بهبود داد. این نتایج نشان دادند که استفاده از سامانه رهاسازی ژن P53 در نهایت به پزشکان این امکان را خواهد داد که با تجویز مقادیر کمتری از دارو، نتایج مشابه یا بهتری گرفته و از بروز اثرات جانبی این داروها که در برخی موارد بسیار شدید هستند، جلوگیری کنند.

سامانه رسانش نانوذره‌ای دکتر چانگ به طریق دیگری نیز از ایجاد اثرات جانبی داروها جلوگیری می‌کند. زمانی که کار رهایش ژن P53 انجام می‌شود، نانوذره حامل این ژن که عموماً یک قطره چربی پیچیده شده دور ژن است، بر خلاف سامانه‌های رسانش غیرزیست‌تخریب‌پذیر به راحتی در بدن هضم شده و از بین می‌رود.

در حال حاضر آزمایش‌های بالینی این سامانه در مرکز تحقیقات پزشکی Mary Crowley و تحت نظر دکتر جان نمونایتیس در حال انجام است. دکتر چانگ می‌گوید نتایج اولیه امیدبخش هستند. این محققان علاوه بر بررسی مسائل ایمنی این سامانه که در فاز 1 آزمایشات بالینی صورت می‌گیرد، می‌خواهند اثرات ضدتوموری آن را نیز بررسی کنند.

افزایش مقاومت مغناطیسی سلول‌های حافظه رایانه به‌کمک فولرین

محقق دانشگاه پیام نور تهران و پژوهشکده علوم نانو پژوهشگاه دانش‌های بنیادی، طی پژوهشی توانست با بررسی نظری استفاده از فولرین C60 در ساخت سلول‌های حافظه رایانه، یک پیوندگاه تونل‌زنی با مقاومت مغناطیسی بالا، طراحی کند.

دکتر علیرضا صفّارزاده، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو گفت: «در چندلایه‌ای‌های مغناطیسی که از روی هم قرار دادن لایه‌های فلزی فرومغناطیس و لایه‌های نیمه‌رسانا شکل می‌گیرند، پدیده‌ای که به مقاومت مغناطیسی تونل‌زنی(TMR) و یا به بیان ساده‌تر تغییر مقاومت چندلایه‌ای در اثر میدان مغناطیسی اعمالی معروف است، شکل می‌گیرد. در آزمایشات اخیر با وارد نمودن نانولوله‌های کربنی، پل‌های مولکولی و یا چند لایه‌ای‌های خودآرا، ترابرد با اسپین قطبیده، از طریق لایه‌های مولکولی ساندویچ شده بین دو لایه فرومغناطیس نشان داده شد. دلیل عمدۀ استفاده از این مواد در اتصالات مغناطیسی ناشی از این واقعیت است که مواد آلی دارای برهمکنش اسپین-مدار و برهمکنش فوق ریز نسبتاً ضعیفی بوده، به طوری که با استفاده از این مواد می‌توان حافظه اسپینی را حتی تا چندین ثانیه حفظ کرد. چنین ویژگی باعث می شود که این مواد برای تزریق الکترون با اسپین قطبیده و کاربردهای ترابرد الکترون در اسپینترونیک مولکولی بسیار ایده آل و مناسب باشند».

وی هدف از انجام این پژوهش را «بررسی نظری امکان استفاده از تک مولکول C60 در دستگاه‌های اسپینترونیک به‌ویژه ساخت سلول‌های حافظه رایانه‌ها» معرفی کرد و گفت: «در بین مولکول‌ها، فولرین C60 (به‌عنوان یک نیمه‌رسانای آلی)، انتخاب بسیار مناسبی جهت استفاده به‌عنوان پل مولکولی در پیوندگاه‌های تونلی مغناطیسی است. دلیل این مطلب آن است که پایین‌ترین اربیتال مولکولی اشغال نشده‌اش در مقایسه با دیگر مولکول‌های آلی در سطح انرژی پایین‌تری واقع شده است».

بر این اساس، دکتر صفّارزاده در این پژوهش از یک تک مولکول C60 ساندویچ شده بین دو الکترود فرومغناطیس، به جای لایه عایق معمول در دستگاه استاندارد TMR، استفاده نموده تا امکان طراحی و ساخت یک دستگاه اسپینترونیک تک مولکولی را بررسی نماید.

این تحقیق که بر تقریب بستگی قوی تک نواری و فرمول‌بندی تابع گرین نظریه لانداور مبتنی است، نشان می‌دهد که با استفاده از تک مولکول C60 می‌توان مقدار TMR بالایی بدست آورد.

نتایج این پژوهش می‌تواند در صنعت نانوالکترونیک برای ساخت سلول‌های حافظه مغناطیسی، حسگرهای مغناطیسی و به طور کلی ادوات اسپنترونیکی که بر اساس اثر TMR عمل می‌کنند، مؤثر واقع شود.

جزئیات این تحقیق، در مجله Journal of Applied Physics (جلد104، صفحات123715 -123715-5، سال 2008) منتشر شده است.