۵ تحول برتر فناوری نانو در سال ۲۰۰۶

با توجه به موفقیت‌های چشمگیر در زمینه فناوری نانو در سال ۲۰۰۶، انتخاب ۵ تحول برتر کاری آسان به نظر نمی‌رسد. یکی از مهمترین موضوعات مورد بحث در سال ۲۰۰۶، ایجاد فصل مشترک بین رایانه و بیولوژی بود، به این صورت که از مدارهای منطقی برای مطالعه هر چیزی از فعالیت‌های عصبی گرفته تا دینامیک بافت‌ها، استفاده شد و «آزمایشگاه روی تراشه» به یک واقعیت تبدیل شد.
یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه هاروارد به سرپرستی «روبرت وسترولت» تراشه‌ای ترکیبی برای کنترل حرکات سلول‌های بیولوژیکی ابداع کرد. محققان قادرند به وسیله این تراشه، سلول‌ها را تک‌به‌تک و به صورت بافتی مصنوعی در کنار هم گرد آورند و از این طریق بر اثربخشی داروهای مختلف بیفزایند.
در سال ۲۰۰۶، بسیاری از محققان با طراحی نانو لوله‌های خاص، باعث نزدیک‌تر شدن رایانه‌ها به نانولوله‌ها شدند. محققان دانشگاه‌های «استنفورد» و «نورث وسترن» توانستند با استفاده از دو روش جدید، نانولوله‌های کربنی را براساس خصوصیت الکتریکی آنها دسته‌بندی کنند.
علاوه براین، گروهی تحقیقاتی به سرپرستی «جیمزتور» در دانشگاه «رایس»، روشی برای رشد انبوه نانو لوله‌های کربنی از هسته‌های نانو لوله‌ای که اولین بار توسط «ریچارد اسمالی» ارائه شده بود را توسعه دادند. این روش در کوتاه‌مدت، کاربردهایی در مواد جدید، در صفحه‌های نمایش با قدرت تفکیک بالا و سلول‌های خورشیدی خواهد یافت.
هر چند بسیاری از پیشرفت‌ها در مراکز دانشگاهی حاصل شده است، اما شرکت‌های خصوصی نیز سهم خود را داشته اند. به عنوان نمونه، تلویزیون‌های نانو لوله‌ای شرکت موتورولا آماده خروج از نمایشگاه و ورود به بازار مصرف هستند. شرکت IBM در مسیر حرکت به سوی محاسبات رایانه‌ای نانومقیاس است. سال ۲۰۰۶ از بیو گرفته تا الکترونیک، سال مهیجی بود و پیشرفت‌های حاضر، گزیده‌ای از بهترین‌ها هستند. بنابراین، بدون هیچ مقدمه‌چینی دیگری، ۵ پیشرفت برتر فناوری نانو در سال ۲۰۰۶ را به شما معرفی می‌کنیم.
۱) خودآرایی نانو ساختارهای DNA
ـ مرکز: دانشگاه کالتک
سادگی صرف و چندمنظوره بودن خودآرایی نانو ساختارهای DNA، که توسط دکتر «راث موند» ارائه شد، باعث ایجاد انقلابی در معماری نانو مقیاس شد. وی روشی را ابداع کرد که با استفاده از آن می‌توان با ایجاد چین‌خوردگی در یک ساختار بلند و منفرد DNA و اتصال آن به وسیله قطعات کوچک تر DNA، هر نوع شکل دوبعدی را ایجادکرد. وی نرم‌افزاری برای محاسبه سریع نقطه تاخوردگی، برای ایجاد شکل دلخواه در رشته اصلی ایجاد کرد. از جمله طراحی‌های صورت گرفته می‌توان به طراحی صورت خندان با طول رشته‌ای در حدود صد نانومتر و ضخامت دو نانومتر و همچنین طراحی نقشه نانو مقیاس امریکا اشاره کرد.
از جمله کاربردهای این روش، می‌توان به ایجاد چارچوبی به منظور دربرگرفتن ذرات کوانتومی‌ در رایانه‌های کوانتومی‌یا نگهداری پروتئین در داخل یک کارخانه چندآنزیمی ‌اشاره کرد.
۲) کاربرد نانو مغناطیس در پاکسازی آب‌های آشامیدنی
ـ مرکز: دانشگاه رایس
مطابق با آمار بانک جهانی، نزدیک به ۶۵میلیون نفر در خطر آلودگی‌های آرسنیک موجود در حدود یک میلیون چاه آلوده هستند. این امر بویژه در کشورهای در حال توسعه نظیر هند و بنگلادش وجود دارد. یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی «ویکی» در دانشگاه «رایس» روشی ساده و ارزان برای حل این مشکل ارائه داده‌اند. در این روش، نانو ذرات آهن که خاصیت مغناطیسی دارند به آرسنیک متصل و سپس تنها به وسیله یک آهنربای دستی از آب خارج می‌شوند. برخلاف تصور، در این روش برای عملی شدن کاربرد مواد نانو مقیاس آهن، نیازی به میدان‌های مغناطیسی بزرگ نیست. ویژگی ذرات در مقیاس نانو سبب می‌شود که نانو ذرات آهن مانند یک آهن ربای بزرگ عمل کرده و براحتی از آب خارج شوند. آب تصفیه شده با این روش، پاکی لازم و مطابق با استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست را دارد. نیاز نداشتن به هیچ‌گونه تجهیزات اضافی و الکتریسته بر تأثیر جهانی این روش می‌افزاید.
۳) آرایه‌های اتصال‌دهنده ترانزیستورهای نانوسیم به سلول‌های عصبی
ـ مرکز: دانشگاه هاروارد
پزشکان، در اولین ارتباط بین نانوالکترونیک و سلول‌های عصبی (نورون‌ها)، باعث ایجاد تحولات بنیادین در مطالعه فعالیت‌های مغزی شدند. به عقیده آنها، با اتصال آکسون‌ها (Axons) و دندریت‌های اعصاب زنده پستانداران به وسیله نانوسیم‌هایی از جنس سیلیکون، می‌توان باعث ایجاد سیناپس‌های مصنوعی بین آنها شد. این ویژگی به محققان اجازه تفسیر و دستکاری سیگنال‌های انتشار یافته در شبکه عصبی را خواهد داد.
این ابزار می‌تواند سیگنال‌های الکتریکی مغز را با حساسیت بالا اندازه‌گیری و سیگنال را در یک سلول عصبی منفرد تا حدود ۵۰ مرتبه تقویت کند. با استفاده از این روش، مدلسازی دقیق فعالیت‌های پیچیده مغزی میسر شده، مسیر طراحی یک سیستم قدرتمند اعصاب مصنوعی هموار خواهد شد. در این روش، امکان استفاده از ترکیب نانوالکترونیک و پردازش اطلاعات بیولوژیکی به وجود خواهد آمد.
۴) مدارهای الکتریکی بر پایه نانولوله‌های منفرد
ـ مرکز: مرکز تحقیقات IBM، دانشگاه فلوریدا و دانشگاه کلمبیا
در سال ۲۰۰۶ شرکت IBM مداری الکتریکی را بر پایه نانولوله‌های کربنی منفرد، ارائه کرد که باعث اثبات قابلیت کاربرد فناوری CMOS شده و راه را برای آینده دنیای محاسبات هموار خواهد کرد.
این مدار مجتمع هوشمند، شامل ۱۲ترانزیستور از جنس پالادیم و آلومینیم است که در طول یک نانولوله کربنی منفرد ساخته شده اند.
این مدارها، صدها برابر کندتر از پردازشگرهای سیلیکونی امروزی هستند، اما حدود ۱۰۰هزار برابر سریع‌تر از ابزارهای قبلی نانولوله‌ای بوده و از قابلیت افزایش سرعت برخوردارند. برخلاف پردازشگرهای سیلیکونی، برای افزایش سرعت در مدارهای نانولوله‌ای نیاز به آلایش (doping) نیست. آلایش، باعث پخش شدن الکترون شده و بازدهی حرارتی را پایین می‌آورد. انتظار می‌رود که این مدارهای نانولوله‌ای برای اولین بار در رایانه‌های ترکیبی نانولوله- سیلیکون مورد استفاده قرار بگیرند.
۵) درمان سرطان پروستات با نانوذرات
ـ مرکز: موسسه فناروی ماساچوست(MIT)، دانشگاه هاروارد، دانشگاه ایلینوی، موسسه تحقیقاتی Gwangju کره جنوبی، موسسه Dana Farber
این روش یکی از راه‌های مبارزه با سلول‌های سرطانی است و باعث از بین رفتن مؤثر آنها خواهد شد. محققان دانشگاه MIT و هاروارد موفق به طراحی نوعی از نانوذرات برای درمان سرطان شدند. این نانوذرات می‌توانند دزهای شیمی‌درمانی را به سلول‌های هدف انتقال دهند. در آزمایشی که بر روی موش‌های آزمایشگاهی مبتلا به سرطان پروستات انسانی انجام شد، پس از یک بار تزریق این نانو ذرات در ۷ موش آزمایشگاهی، ۵ موش کاملا درمان شدند و در ۲ موش دیگر، اندازه تومورهای سرطانی به طور قابل توجهی کاهش یافت. این روش در درمان سرطان سینه و پانکراس نیز کاربرد دارد. ما مشتاقانه در انتظار دیدن این قاتلان سرطان در آزمایش‌های پزشکی انسانی هستیم.
● چشم انداز ۲۰۰۷
در سال ۲۰۰۷ به دنبال چه اتفاقاتی هستیم؟ ما مطمئنیم که در این سال، شاهد پیشرفت‌های بسیاری در زمینه ایجاد فصل مشترک بین نانوالکترونیک و بیولوژی خواهیم بود. نانو ذرات جدید برای کاربردهای بیوپزشکی وارد مرحله رشد سریعی شده‌اند. استفاده خاص این نانوذرات، در محصولات ترکیبی مورد استفاده در تصویربرداری پزشکی و دارورسانی به سلول‌های سرطانی است.
با توجه به تلاش‌های جهانی برای حفاظت محیط زیست، فناوری نانو از گزینه‌های مهم در این زمینه است. از جمله کاربردهای این فناوری می‌توان به کاربرد آن در پیل‌های سوختی، انرژی خورشیدی و ذخیره هیدروژن اشاره کرد. اتفاقات بسیاری در زمینه فناوری نانو در شرف وقوع است. سال جاری را می‌توان سالی مهم برای ایده‌های بزرگ، در مورد چیزهای کوچک بیان کرد.

نویسنده : مریم رسولی
منبع:
www.forbes.com

منبع : ماهنامه صنعت خودرو