تبلیغات
نانوتکنولوژی
یکشنبه 5 بهمن 1393  12:12 ق.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: نانو تکنولوژی ،

محققان با استفاده از نقاط کوانتومی و چاپ سه بعدی موفق به ساخت LED روی سطح لنز چشمی شدند. این کار در راستای تولید چشم مصنوعی انجام شده است.

پژوهشگران دانشگاه پرینستون با قرار دادن یک LED کوچک درون لنز چشمی موفق به ساخت دستگاهی شدند که می‌تواند رنگ‌های مختلفی ایجاد کند. مایکل مک‌آلپاین، رهبر این تیم تحقیقاتی، در اظهارت خود عنوان کرده است که این لنز را فعلاً برای استفاده افراد نساخته‌ بلکه هدف آن‌ها اثبات توانمندی چاپ سه بعدی قطعات الکترونیکی با اشکال پیچیده است.
آلپاین می‌گوید: «نتایج این پروژه نشان می‌دهد که ما می‌توانیم از چاپ سه بعدی برای ساخت ادوات نیمه‌هادی پیچیده استفاده کنیم. ما در این پژوهش موفق به چاپ سه بعدی یک قطعه الکترونیکی کامل، LED، شدیم.»
این لنز از جنس پلاستیک بوده و محققان برای تولید LED از بلورهای کوچک نقاط کوانتومی استفاده کردند. این بلورها امکان تولید رنگ دلخواه را دارند. تغییر ابعاد نقاط کوانتومی منجر به تغییر رنگ تولید شده می‌شود. مک‌آلپاین می‌گوید: «ما از نقاط کوانتومی به عنوان جوهر استفاده کردیم. با این کار موفق به تولید دو رنگ سبز و نارنجی شدیم.»
پیش از این، این گروه تحقیقاتی با استفاده از سلول‌های زنده موفق به تولید چشمی مصنوعی شده‌ بود که آنتنی درون آن قرار داده شده بود که می‌توانست  سیگنال‌های رادیویی را دریافت کند.
یونگ لین کونگ، از محققان این پروژه، می‌گوید: «ساخت چشم مصنوعی چالش‌های متعددی با خود به همراه دارد؛ برای مثال باید راهی برای ادغام مواد زیستی با قطعات الکترونیکی ارائه کرد.»
این گروه نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای با عنوان "3D Printed Quantum Dot Light-Emitting Diodes" در نشریه Nano Letters منتشر کردند. محققان در این مقاله نشان دادند که چگونه می‌توان با استفاده از مواد مختلف، یک قطعه الکترونیکی را به صورت سه بعدی چاپ کرد.
یکی از چالش‌های محققان برای ساخت ادوات الکترونیکی سه بعدی آن است که نیاز به حرارت دادن برای شکل‌دهی قطعات وجود دارد که این فرآیند با ماهیت زیستی چشم مصنوعی در تضاد است. به همین دلیل به سراغ چاپ سه بعدی رفتند که نیاز به حرارت دادن، ندارد. این گروه تحقیقاتی چاپگر سه بعدی جدیدی را برای این کار طراحی و با هزینه تقریبی 20 هزار دلار تولید کردند.

   


نظرات()   
یکشنبه 5 بهمن 1393  12:09 ق.ظ    ویرایش: یکشنبه 5 بهمن 1393 12:10 ق.ظ

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر برای افزایش کارایی عایق‌های حرارتی و نیز کاهش قیمت تمام شده‌ی آن، اقدام به بررسی استفاده از نانوالیاف در ساختار عایق نمودند. نتایج این طرح که علاوه بر افزایش راندمان محصول، منجر به کاهش ضخامت و وزن آن شده، قابل کاربرد در صنعت ساخت و ساز خواهد بود.

عایق کاری مناسب برای جلوگیری از هدر رفت انرژی یکی از موضوعات مهم و مطرح در زمینه‌ی حفظ انرژی‌های فسیلی و تجدیدناپذیر است. عایق‌های حرارتی معمول از جمله پشم شیشه و فوم پلی اتیلن به هیچ وجه نمی‌توانند پاسخگوی کاربردهای عظیم موجود در صنعت باشند؛ زیرا این مواد فقط در ضخامت‌های بالا پتانسیل کاربرد دارند.
کمیل نصوری، در خصوص اهمیت تحقیق صورت گرفته عنوان کرد: «با توجه به مشکلات و نقاط ضعف موجود در عایق‌های حرارتی متداول همانند راندمان پایین، وزن و ضخامت بالا، اشغال فضای زیاد و هزینه‌ی تولید بالا بر آن شدیم تا با استفاده از نانومواد، بر حجم گسترده‌ای از این مشکلات و نقاط ضعف فائق شویم. از این رو در این طرح، از ساختار نانوالیاف با تخلخل‌های فراوان و ضخامت بسیار پایین در ساخت عایق حرارتی استفاده شده است.»
به گفته‌ی این محقق استفاده از این نانوالیاف در ساختار عایق، سبب کاهش رسانایی حرارتی آن شده است. نتیجه‌ی دیگر این کار، کاهش ضخامت و وزن عایق تولیدی در مقایسه با عایق‌های متداول است؛ در حالی که این امر نه تنها راندمان عملکرد عایق را کم نکرده، بلکه صرفه جویی ‌هزینه‌ی تولید و انرژی را به دنبال داشته است.
کاربرد اصلی نتایج طرح حاضر در صنعت ساختمان به منظور عایق کاری حرارتی سطوح به ویژه شیرآلات ساختمان‌ها و جلوگیری از هدر رفت انرژی است. همچنین در محفظه‌های کنترل دمایی قابل حمل و نقل در بیمارستان‌ها نیز می‌توان از آن استفاده نمود.
نصوری برتری استفاده از نانوالیاف به کامپوزیت‌های پلیمری را این‌گونه توضیح داد: «کارهای انجام شده برای معرفی عایق حرارتی بیشتر مربوط به استفاده از کامپوزیت‌های پلیمری حاوی نانورس و نیز نانوکامپوزیت‌های ایروژل است. در این موارد خواص عایق حرارتی خوبی حاصل خواهد شد. با این حال در این نمونه‌ها توجهی به کاهش وزن و نیز ضخامت عایق نشده است و از این رو توانایی رقابت با عایق‌های حرارتی موجود در بازار را ندارند.»
از ویژگی‌های برجسته نانوالیاف، قطر بسیار پایین آن است که این قطر اندک منجر به حصول سطح مخصوص بسیار زیاد می‌شود. این ویژگی سبب جذب حرارت از طریق تشعشع (که مکانیزم اصلی انتقال حرارت در این مواد است) بر روی سطح نانوالیاف می‌شود. نکته‌ی حائز اهمیت دیگر، حضور تخلخل‌های بسیار زیاد و با اندازه‌ی کوچک در لایه‌ی نانوالیاف است. این خاصیت باعث می‌شود تا مسیرهای کمتری برای حرکت فوتون‌ها و در واقع انتقال حرارت وجود داشته باشد.
در این طرح برای ساخت نانوالیاف از دستگاه الکتروریسی استفاده شده است. این لایه‌ها بر روی بافت پلی اتیلن قرار گرفته است تا عایق حرارتی ساخته شود. همچنین پس از تولید محصول نهایی به این شکل، آزمون‌هایی از قبیل رسانایی حرارتی، عایق بودن حرارتی و بررسی میزان نفوذ بخار آب روی آن صورت گرفته است.
اگرچه نمونه‌ی تولید شده در این طرح نسبت به عایق‌های حرارتی متداول دارای کارایی بالاتر و نیز قیمت تمام شده‌ی پایین‌تری است، اما این محققان همچنان تحقیقات خود را بر افزایش راندمان و کاهش قیمت آن متمرکز نموده‌اند.
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Advances in Polymer Technology (جلد 33، شماره‌ی 1S، سال 2014، صفحات1-21440 تا 8-21440) منتشر شده است. دکتر پیمان ولی پور، عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد قائم شهر، وحید بابااحمدی و کمیل نصوری، دانشجویان دکترای مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در این مطالعات همکاری داشته‌اند.

   


نظرات()   
دوشنبه 29 دی 1393  01:07 ق.ظ    ویرایش: - -

در مناطق سردسیر، نیروی وزش باد بسیار قوی است. با این حال نصب توربین بادی در این مناطق به ندرت اتفاق می‌افتد. دلیل این امر احتمال یخ‌زدگی پره‌های این توربین‌هاست. اخیراً فناوری مبتنی بر نانولوله‌های کربنی ارائه شده که در صورت تشکیل یخ روی لبه پره‌ها، سیستم گرمایشی ویژه‌ای برای زدودن یخ‌ها به کار می‌افتد. این فناوری برای شرکت‌های نصب کننده توربین بسیار مناسب است.

با کاهش دما به زیر صفر، مولکول‌های آب روی سطح پره‌ها یخ می‌زده و موجب چالش هرکولین می‌شود. هرکولین زمانی اتفاق می‌افتد که ذرات یخ حالت آیرودینامیکی پره را از بین برده و کارایی آن را کاهش می‌دهد. علاوه بر کاهش تولید انرژی، این پدیده مشکل دیگری را نیز رقم می‌زند. وجود یخ در لبه پره‌ها موجب عدم توازن در پره‌ها شده و درنهایت احتمال شکسته شدن زودهنگام پره‌ها وجود خواهد داشت. بنابراین با کاهش دما، اوپراتور مجبور به خاموش کردن توربین شده که این کار سالانه 14 تا 20 درصد تولید انرژی را کاهش می‌دهد. برای حل این مشکل، اتحادیه اروپا اقدام به راه‌اندازی پروژه‌ای موسوم به Windheat کرده است که با همکاری شش مرکز در اروپا انجام می‌شود. در این پروژه که به رهبری مؤسسه فرانهوفر آلمان انجام می‌شود، یک سیستم ضد یخ برای پره توربین‌ها طراحی و ساخته می‌شود.
سیستم‌های ضد یخ فعلی مصرف انرژی بالایی دارند به طوری که صرفه‌نظر از این که کجای پره‌ها یخ زده، تمام پره گرم می‌شود. اما در این پروژه، کل پره به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم شده و هر بخش با استفاده از یک لایه نانولوله‌کربنی پوشش‌دهی می‌شود. سپس هر بخش به یک حسگر متصل می‌شود به طوری که با یخ زدن یک بخش از پره، تنها همان بخش شناسایی و گرم می‌شود.
این پیماشگر کوچک، رطوبت و دمای هوا را به صورت دائمی رصد کرده و زمانی که آب شروع به یخ زدن می‌کند، هشدار می‌دهد. با اعلام هشدار، سیستم گرمایشی به سرعت شروع به کار کرده و پره گرم می‌شود. با آب شدن یخ، حسگر و پوشش نانولوله‌کربنی به سرعت سیستم گرمایشی را خاموش می‌کند. با این کار کارایی تولید انرژی 18 درصد افزایش می‌یابد.
ضخامت لایه نانولوله کربنی تنها چند میکرون بوده و با اسپری کردن روی فیلم پلیمری قرار می‌گیرد.

   


نظرات()   
دوشنبه 29 دی 1393  01:03 ق.ظ    ویرایش: دوشنبه 29 دی 1393 01:07 ق.ظ

پژوهشگران دانشگاه کانزاس موفق به ارائه روشی شدند که می‌تواند پشه‌ها و دیگر حشرات موذی موجود در تالاب‌ها را از بین ببرد. این روش به صورت پتنتی با عنوان Double-Stranded RNA-Based Nanoparticles for Insect Gene Silencing و با شماره 8841272 در اداره ثبت اختراع آمریکا به ثبت رسیده است.
در این روش، محققان از نانوذرات پلیمری غیرسمی زیست‌تخریب‌پذیر و RNA دو رشته‌ای (dsRNA) استفاده کردند. dsRNA مولکول سنتز شده‌ای است که قادر است یک فرآیند زیستی را آغاز کند. این فرآیند می‌تواند از بین بردن توالی DNA یک حشره باشد.
ژو از محققان این پروژه می‌گوید: «این فناوری جدید می‌تواند برای کنترل جمعیت حشرات مناسب باشد. معمولاً مردم برای از بین بردن سوسک‌ها از سموم مخصوصی استفاده می‌کنند اما همین سموم می‌تواند برای سلامتی انسان خطرناک باشد. اگر ما بتوانیم با استفاده از یک dsRNA تنها ژن‌های سوسک را هدف قرار دهیم دیگر نیازی به استفاده از سم نیست؛ سمومی که موجب مسمومیت حیوانات خانگی می‌شود.»
این گروه تحقیقاتی در حالی که روی نحوه غیرفعال کردن فعالیت برخی ژن‌های پشه تحقیق می‌کردند موفق به ارائه این فناوری شدند. بعد از انجام سلسله آزمایش‌های ناموفق، این گروه درصدد استفاده از نانوذرات برآمدند.
این نانوذرات پس از وارد شدن به سیستم گوارشی پشه، مانند یک اسب تروجان عمل می‌کند که در واقع dsRNA ویژه‌ای را وارد بدن پشه می‌کند. این dsRNA موجب شروع یک واکنش زنجیره‌ای شده که در نهایت RNA پیغامبر ویژه‌ای را در پشه از بین می‌برد. این RNA حاوی اطلاعات ژنتیکی بسیار مهمی در پشه است.
در این پژوهش محققان روی لاروهای پشه تحقیق کردند، آن‌ها dsRNA ویژه‌ای طراحی کردند که می‌تواند RNA پیغامبر تولید کننده نوعی آنزیم را که نقش مهمی در تشکیل اسکلت این پشه دارد، از بین ببرد.
فقدان این آنزیم موجب می‌شود که پشه بدون نیاز به ترکیبات سمی و حشره کش، از بین برود. هر چند این روش برای نوعی پشه طراحی شده اما می‌توان آن را برای حشرات دیگر نیز استفاده کرد.

   


نظرات()   
جمعه 6 دی 1392  01:59 ق.ظ    ویرایش: جمعه 6 دی 1392 02:00 ق.ظ
نوع مطلب: نانو تکنولوژی ،

شرکت نانوم نانوتکنولوژیا (Nanum Nanotecnologia) به سفارش شرکت اچ پی (HP) جوهرهای آبی حاوی نانوذرات آهن را تولید کرده است که می‌تواند برای چاپ اوراق مالی مورد استفاده قرار گیرد. این محلول غلیظ حاوی ذرات فرومغناطیس با درصد وزنی 50درصد بوده که از پایداری بالایی برخوردار است.

شرکت نانوم نانوتکنولوژیا (Nanum Nanotecnologia) اخیرا اعلام کرده که موفق به ساخت جوهر پایه‌آبی شده‌است که برای چاپ الگوهای امنیتی بسیار مناسب است. این جوهر به سفارش شرکت اچ پی (HP) تولید شده‌است.
شرکت اچ پی، شرکت نانوم نانوتکنولوژیا را برای توسعه محصولات خود انتخاب کرده است تا با استفاده از نانومواد بتواند سطح کیفی محصولات خود را افزایش دهد. همکاری این دو شرکت نشان داده است که می‌توان با استفاده از فناوری‌نانو بر مشکلات فعلی موجود در صنعت غلبه کرد و محصولات بهتری را برای مشتریان فراهم نمود.
محصول جدیدی که نانوم نانوتکنولوژیا اخیرا تولید کرده یک محلول آبی بوده که حاوی مقادیر زیادی از ترکیبات آهن است. این ذرات آهن دارای ابعادی در حدود 50 نانومتر هستند. این محلول غلیظ فرومغناطیس، می‌تواند در سیستم‌های جوهرافشان گرمایی برای چاپ اسناد مالی مورد استفاده قرار گیرد، مطالب چاپ شده با این سیستم تنها توسط فناوری MICR قابل خواندن است.
از آنجایی که ذرات مغناطیسی مورد استفاده در این جوهرها جامد بوده و در آب نامحلول‌ هستند؛ باید ابعاد آنها بسیار کوچک باشد تا کانال‌ها و منافذ کوچک چاپگر را مسدود نکند. از سوی دیگر غلظت این نانوذرات باید بالا باشد تا بتواند سیگنال‌های مغناطیسی خوبی ایجاد کند. این دقیقا کاری است که شرکت نانوم با خلاقیت توانسته آن را انجام دهد، به طوری که با استفاده از یک فرآیند ویژه که مالکیت آن در اختیار این شرکت است، محلولی غلیظ با ذرات نانومقیاس ایجاد کند. به این محلول ترکیبات شیمیایی مختلف افزوده می‌شود تا محلول آب حاوی 50درصد نانوذرات ایجاد شده و از پایداری مطلوبی نیز برخوردار باشد.

   


نظرات()   
جمعه 6 دی 1392  01:58 ق.ظ    ویرایش: جمعه 6 دی 1392 01:59 ق.ظ
نوع مطلب: نانو تکنولوژی ،

محققان آلمانی با استفاده از مکانیک کوانتوم، موفق به شبیه‌سازی انتقال انرژی میان کمپلکس‌های پروتئینی در فتوسنتز شدند. این گروه تحقیقاتی این انتقال انرژی را میان اتم‌های سرد شده گازی انجام دادند.

شبیه سازی بخشی از فرآیند فتوسنتز در مقیاس کوانتومی

موضوع : کشاورزی تاریخ خبر : 1392/10/03 تعداد بازدید : 115

محققان آلمانی با استفاده از مکانیک کوانتوم، موفق به شبیه‌سازی انتقال انرژی میان کمپلکس‌های پروتئینی در فتوسنتز شدند. این گروه تحقیقاتی این انتقال انرژی را میان اتم‌های سرد شده گازی انجام دادند.

پژوهشگران دانشگاه هایدلبرگ در آلمان موفق شدند فرآیندهای مهم فتوسنتز را در مقیاس کوانتومی شبیه‌سازی کنند، این کار با قدرت تفکیک بالا انجام شد. این گروه تحقیقاتی به رهبری ماتیاس ویدمولر موفق به کشف خاصیت انتقال انرژی جدید شدند. نتایج این پژوهش برای پاسخ دادن به سوالاتی درباره نحوه استفاده از فیزیک کوانتومی در حوزه تبدیل انرژی نقش مهمی دارد. نتایج این پژوهش که در مرکز دینامیک کوانتومی در موسسه فیزیک هایدلبرگ انجام شده در نشریه Science به چاپ رسیده است.
این پروژه را محققان با این سوال شروع کردند که نور را چگونه می‌توان به شکل‌های مختلف نظیر شیمیایی، الکتریکی تبدیل و ذخیره کرد. طبیعت برای این کار راهکاری ارائه کرده که به آن فتوسنتز گویند. انرژی نور در کمپلکس‌های پروتئینی جذب شده و سپس به مولکول‌های واکنش‌دهنده منتقل می‌شود این مراکز نوعی نانوآنتن هستند. این مراکز نور را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کند. هر چند تحقیقات بسیاری درباره این موضوع صورت گرفته اما ماهیت و مکانیسم این فرآیند برای دانشمندان دقیقا مشخص نیست.
در این پژوهش محققان اتم‌های یک گاز را تا نزدیک صفر مطلق سرد کردند سپس برخی از این اتم‌ها را با استفاده از لیزر به بالاترین حالت الکتریکی برانگیخته کردند. فاصله الکترون‌های برانگیخته در این اتم‌ها که به اتم‌های رایدبرگ موسوم‌اند، بسیار از هم فاصله می‌گیرند. بنابراین، این اتم‌ها گزینه مناسبی برای مطالعه پدیده‌ انتقال میان دنیای ماکروسکوپی و کوانتومی هستند. انتقال انرژی میان دو اتم رایدبرگ دقیقا مشابه جذب و انتقال انرژی در فتوسنتز است.
جرج گونتر از محققان این پروژه می‌گوید: برای مشاهده انتقال انرژی باید روشی را برای تصویربرداری از اتم‌های رایدبرگ پیدا کرد. با استفاده از میکروسکوپ نمی‌توان از این فرآیند تصویربرداری کرد. این گروه با استفاده از یک ترفند اپتیک کوانتومی موفق شدند که اطمینان یابند که 50درصد از اتم‌های رایدبرگ می‌توانند نور را جذب کنند. سایه این اتم‌ها در تصویر میکروسکوپی به دانشمندان امکان می‌دهد تا از موقعیت اتم‌ها مطلع شوند.
با این روش محققان می‌توانند انتقال انرژی را مشاهده کنند، این گروه موفق شدند نحوه برانگیختگی اتم‌های رایدبرگ را نشان دهند، الکترون‌ها در این اتم‌ها به حرکت در آمده و به اتم مجاور منتقل می‌شوند. این فرآیند چیزی شبیه به ریختن جوهر در یک ظرف آب است.

   


نظرات()   
جمعه 6 دی 1392  01:53 ق.ظ    ویرایش: جمعه 6 دی 1392 01:58 ق.ظ
نوع مطلب: نانو تکنولوژی ،

پژوهشگران روش دارورسانی جدیدی را ارائه کردند که می‌توان با استفاده از آن سلول‌های سرطان پانکراس را از بین برد. در این روش از دو نوع نانوذره استفاده می‌شود، دسته اول سلول‌های سرطانی را بی‌دفاع کرده و دسته دوم سلول‌ها را از بین می‌برند.

محققان دانشگاه کالیفرنیا روش جدیدی را برای درمان سرطان پانکراس ارائه کردند. این گروه تحقیقاتی نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای در نشریه ACS Nano به چاپ رساندند.
سرطان پانکراس یک بیماری کشنده بود که تا رسیدن به مراحل پیشرفته بیماری امکان شناسایی آن وجود نداشت. روش‌های درمان این بیماری بسیار محدود بوده و نرخ موفقیت آنها نیز بسیار اندک است. برای این که بتوان روش‌های جدیدی را برای درمان این بیماری پیدا کرد باید بتوان ابتدا آن را شناسایی کرد در حالی که شناسایی این بیماری چند سال پس از آغاز آن قابل انجام است. در بیماری سرطان پانکراس، تومورهای سرطانی از سلول‌هایی تشکیل شده‌اند که اطراف آنها را عناصر ساختاری نظیر استورما محاط کرده‌اند. استورما از مواد مختلفی نظیر بافت‌های رسانا و پریسایت‌ها تشکیل شده‌است. وجود استورما موجب می‌شود تا داروهای شیمی‌درمانی به سلول‌های سرطانی نرسد. در نتیجه اثربخشی داروهای سرطانی به شدت کاهش می‌یابد.
این گروه تحقیقاتی روش نانودرمانی دو موجی را در این پروژه به کار گرفتند، در این روش، دو نوع مختلف از نانوذرات به رگ‌های خونی تومور در موش تزریق شد. در موج اول، نانوذرات حاوی ترکیباتی هستند که می‌توانند پریسایت‌های اطراف تومور را از بین ببرد. موج دوم دارو، حاوی نانوذرات است و حامل داروی شیمی‌درمانی نیز بوده که می‌تواند سلول‌های سرطانی را از بین ببرد. در واقع نانوذرات موج اول تومور را بی‌دفاع کرده و موج دوم نانوذرات، به تومور حمله می‌کنند.
این گروه تحقیقاتی در ابتدا به دنبال دارویی بودند که بتواند به‌صورت مستقیم سلول‌های سرطانی را هدف قرار دهد اما مشکل اول آنها عدم دسترسی به این سلول‌ها بود. این روش جدید را که محققان یافتند، می‌تواند از طریق دخالت در ارتباط سلولی ( مکانیسم ارتباط میان سلول‌ها) مشکل آنها را حل کند. نانوذرات موج اول می‌توانند سیگنال‌های سلولی ایجاد کنند در نهایت موجب ممانعت از تشکیل پریسایت می‌شود با این کار مسیر برای حمله موج دو نانوذرات باز می‌شود موجی که می‌تواند داروی شیمی‌درمانی را به درون سلول‌های سرطانی برساند.
محققان سلول‌های سرطان پانکرانس انسان را درون بدن موش قرار داده و این روش درمانی را مورد آزمایش قرار دادند. نتایج نشان داد که سلول‌های سرطانی با نرخ بالاتری نسبت به روش‌های رایج از بین رفتند.

   


نظرات()   
چهارشنبه 22 آبان 1392  08:45 ب.ظ    ویرایش: چهارشنبه 22 آبان 1392 08:47 ب.ظ
نوع مطلب: نانو تکنولوژی ،

پژوهشگران دانشگاه کلمبیا نشان دادند که گرافن می‌تواند با استفاده از بور تقویت شود. این گروه تحقیقاتی ثابت کردند که کربن می‌تواند هم با الکترون و هم با حفره تقویت شود، این موضوع برای توسعه الکترونیک مبتنی بر گرافن بسیار مهم است.

در فرآیند تقویت هم می‌توان به ماده الکترون افزود و هم می‌توان از آن الکترون گرفت. دو سال قبل یک تیم تحقیقاتی به رهبری ابهی پاسوپاتی نشان دادند که با استفاده از نیتروژن می‌توان گرافن را به صورت n تقویت کرد (تقویت n به معنای افزودن الکترون به ساختار ماده است-مترجم). این گروه تحقیقاتی اخیرا نشان دادند که در صورت افزودن اتم بور به ساختار گرافن می‌توان آن را به صورت p تقویت کرد (به این معنا که از ساختار گرافن الکترون زدوده می‌شود-مترجم). این نوع تقویت کردن در حال حاضر برای سیلیکون استفاده می‌شود، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که دقیقا چنین تقویتی را می‌توان برای گرافن نیز استفاده کرد.

در تقویت نوع n، اتم‌های نیتروژن تغییر چندانی در ساختار پایه گرافن ایجاد نمی‌کنند. یافته‌های جدید این تیم تحقیقاتی نشان می‌دهد بور نیز مشابه همین رفتار را در گرافن دارد. با مقدار کمی فسفر می‌توان سیلیکون را تقویت کرد بدون این که ساختار بنیادین آن تغییر شگرفی کند.
این گروه تحقیقاتی روی فیلم‌های گرافنی که در دمای 1000 درجه بر روی فویل مس بلوری رشد کرده، تحقیقات خود را انجام دادند. آنها با استفاده از طیف‌سنج تونل‌زنی روبشی و تصویربرداری STM ساختار این ترکیب و خواص الکترونیکی آن را مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که هر اتم بور دقیقا با سه اتم کربن همسایه خود پیوند ایجاد کرده است. طیف‌سنجی تونل‌زنی روبشی نیز نشان می‌دهد هر دو اتم بور مسئول بوجود آمدن یک حفره در ساختار گرافن است. نتایج این پژوهش در نشریه Nano Lett به چاپ رسیده است.
این پژوهش دیدگاه‌های تازه‌ای را به سوی اثرات الکترونیکی گرافن تقویت شده باز می‌کند که افزایش دامنه کاربرد این ماده کمک شایانی می‌کند. با استفاده از گرافن تقویت شده می‌توان الکترودهای شفاف تولید کرد، همچنین از ماده تقویت شده می‌توان به عنوان مراکز فعال در سطح ماده استفاده کرد به شکلی که می‌توان برای عامل‌دار کردن گرافن از این مراکز استفاده کرد. عامل‌دار کردن گرافن موجب می‌شود تا بتوان از این ماده در حسگرها استفاده کرد.

   


نظرات()   
چهارشنبه 22 آبان 1392  08:42 ب.ظ    ویرایش: چهارشنبه 22 آبان 1392 08:43 ب.ظ
نوع مطلب: نانو تکنولوژی ،

محققان آمریکایی با ترکیب پیل سوختی و سل فتوالکتروشیمیایی موفق به ساخت دستگاه تولید هیدروژن شدند. در سل فتوالکتروشیمیایی از نانوسیم‌های اکسید تیتانیوم استفاده شده‌است که می‌تواند با جذب نور خورشید ولتاژ 0.7 ولتی ایجاد کند.

یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه کالیفرنیا موفق به ساخت دستگاه تولید هیدورژن شدند که با استفاده از نور خورشید و پساب‌ها، هیدروژن تولید می‌کند. این دستگاه ترکیبی از پیل ‌سوختی‌ میکروبی و یک نوع پیل خورشیدی موسوم به سل فتوالکتروشیمیایی است. در پیل ‌سوختی‌ میکروبی، میکروب‌ها مواد آلی موجود در پساب‌ها را تجزیه کرده و الکتریسیته تولید می‌کنند. الکتریسیته تولید شده در پیل ‌سوختی‌ میکروبی، وارد سل فتوالکتروشیمیایی شده تا با استفاده از انرژی خورشیدی آب را تجزیه کند و در نهایت هیدروژن و اکسیژن تولید کند.
سل فتوالکتروشیمیایی مورد استفاده در این سیستم حاوی آرایه‌هایی از نانوسیم‌های TiO2 است، این آرایه‌ها به عنوان فتوآند عمل می‌کنند. در صورت تابش نور خورشید، نانوسیم‌ها ولتاژ 0.7 ولتی ایجاد می‌کنند.
پیل‌ سوختی‌ میکروبی و سل فتوالکتروشیمیایی هر یک به تنهایی می‌توانند هیدروژن تولید کنند اما هر دوی این ادوات به مقداری ولتاژ، جهت غلبه بر سد انرژی ترمودینامیکی نیاز دارند تا پروتون احیاء شده و گاز هیدروژن تولید شود. این که باید مقداری انرژی الکتریکی به سیستم وارد کرد تا فرآیند انجام شود، موجب پیچیده شدن سیستم‌های تبدیل انرژی می‌شود؛ بنابراین برای تولید ادوات تبدیل انرژی در مقیاس‌های صنعتی باید این سیستم ساده‌سازی شود. این گروه تحقیقاتی با ترکیب پیل ‌سوختی‌ میکروبی و سل فتوالکتروشیمیایی موفق به ساده‌سازی این سیستم شدند.
پیل ‌سوختی‌ میکروبی یک باتری زیستی است که انرژی مورد نیاز خود را، خود تامین می‌کند این باتری نیاز الکتریسیته سل فتوالکتروشیمیایی را تامین می‌کند. بنابراین منبع انرژی این سیستم، انرژی خورشیدی و پساب است. در واقع این روش جدید می‌تواند برای پاک‌سازی آب‌های آلوده و پساب‌ها نیز یک راه حل جدید باشد.
در پیل ‌سوختی‌ میکروبی از یک نوع باکتری غیرمعمول موسوم به باکتری‌های الکتروژنیک استفاده می‌شود. این باکتری‌ها مواد آلی موجود در پساب را مصرف کرده و در طی یک فرآیند متابولیکی الکترون ایجاد می‌کنند؛ این الکترون می‌تواند به یک الکترود خارجی وارد شود.
این گروه تحقیقاتی پساب‌های مختلفی را برای تست این سیستم جدید مورد استفاده قرار دادند، نتایج کار آنها نشان داد که می‌توان با نرخ 0.05 مترمکعب در روز، هیدروژن تولید کرد؛ به صورت موازی در کنار این سیستم تولید انرژی، پساب مورد استفاده در این فرآیند پاک‌سازی نیز می‌شود.
این گروه تحقیقاتی درصدد ساخت نمونه اولیه این دستگاه به صورت صنعتی در حجم 40 لیتر هستند که در صورت موفقیت، می‌توان نمونه‌های بزرگتر صنعتی را نیز تولید کرد.

   


نظرات()   
یکشنبه 26 خرداد 1392  10:52 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: نانو تکنولوژی ،

محققان نروژی در دانشگاه صنعتی نروژ اخیرا موفق شدند نیمه‌هادی‌هایی را روی گرافن رشد دهند نتایج این پروژه مهمترین یافته علمی نروژ در سال 2012 قلمداد می‌شود. در حال حاضر محققان این پروژه در حال استفاده از نتایج خود روی یک نمونه محصول اولیه هستند.

در دهه 1960 دانشمندان دریافته بودند که می‌توان گرافیت را لایه لایه کرد و در نهایت به یک محصول تک لایه‌ای به ضخامت یک اتم رسید آنها این محصول را گرافن نامگذاری کردند. در دهه 1990 دانشمندان موفق به ایجاد لایه‌ای به ضخامت 100 اتم شدند اما تا پیش از سال 2004 پیشرفت قابل ملاحظه‌ای در این حوزه انجام نشد. در این سال دو دانشمند روس تبار در دانشگاه منچستر با استفاده از نوار چسب موفق به لایه برداری از گرافیت شدند آنها زمانی که محصول تولید شده خود را زیر میکروسکوپ مشاهده کردند دریافتند که ضخامت آن یک لایه اتمی است. اینگونه شد که گرافن متولد گردید. این دو دانشمند در سال 2010 به‌دلیل کار روی این موضوع و اثبات خواص منحصر به‌فرد گرافن جایزه نوبل فیزیک را دریافت کردند. 

شش ماه پیش از این که دو دانشمند برای دریافت جایزه خود به سوئد بروند محققان نروژی دانشگاه صنعتی نروژ تصمیم گرفتند تا نگاه نزدیک‌تر و دقیق‌تری به این ماده داشته باشند. این پیشنهاد زمانی مطرح شد که محققانی از این دانشگاه موفق به رشد نانوسیم‌ها روی زیرلایه سیلیکونی شدند. این گروه درصدد برآمدند تا ببینند آیا می‌توان نانوسیم‌ها را روی گرافن به‌صورت مستقیم رشد داد. در تابستان سال 2012 این گروه موفق به این کار شدند. معمولا نیمه‌هادی‌های فعال روی صفحاتی با ضخامت یک میکرونی رشد می‌کنند اما محققان توانستند روی گرافن تک لایه‌ای آن را رشد دهند. نتایج این پروژه می‌تواند در صنعت الکترونیک بسیار مهم باشد به‌طوری که با این فناوری می‌توان پیل‌های خورشیدی و ادوات الکترونیکی را نازک‌تر کرد.

یافته‌های این تیم تحقیقاتی موجب شده علاقه چند شرکت به‌سوی این موضوع جلب شود. ویمان از محققان این پروژه می‌گوید ما در استفاده از گرافن درتحقیقات بنیادین پیش رو هستیم و در حال حاضر یک نمونه اولیه محصول حاوی گرافن را نیز تولید کرده‌ایم که احتمالا تا پایان سال 2013 آماده می‌شود. من معتقدم که جایگزینی سیلیکون توسط گرافن فرصت‌های زیادی را در صنعت الکترونیک ایجاد خواهد کرد.

   


نظرات()   

نانوتکنولوژی