مدیریت فناوری نانو

Nano management

چالش‌های مدیریتی شرکت‌های فناوری نانو (بخش سوم)

چکيده

در مقالات گذشته دو چالش اصلی بنگاه‌های فناوری نانوی کشور "تمرکز بیش از حد بنگاه‌ها بر نانویی بودن محصول آنها به جای تمرکز بر مزیت‌ها و ویژگی‌های محصول" و "عدم تمرکز آنها بر یک محصول و گستردگی زود هنگام در زمینه‌های مختلف تولید، تحقیق و توسعه و حتی بازار" عنوان شد و پیشنهادهایی نیز برای دوری از این چالش‌ها ارایه گردید. در این مقاله چگونگی تعاملات کارآفرینان و سرمایه‌گذاران بنگاه‌ها بررسی و نقد شده است. البته هدف این مقاله نشان دادن نقاط منفی تعاملات و بزرگ‌نمایی آن برای دور شدن دیگران از این چالش‌هاست. تأکید بر نقاط انحراف، نفی‌کننده بقیه رفتارهای صحیح نیست. آنچه ارایه شده ماحصل برداشت‌های نویسنده از رفتار بیرونی تعدادی از بنگاه‌های کوچک و بزرگ فناوری نانو است. از این رو این تحلیل نظر نویسنده بوده و چه بسا متفاوت از نظر دیگران باشد.  

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

 

بخش اول مقاله

بخش دوم مقاله

مدیریت فناوری نانو

+ نوشته شده در  88/01/22ساعت 23:48  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

انتشار اولين گزارش پروژه تدوين مقررات در حوزه فناوري‌نانو در اروپا

موسسه جامعه نوآوري به‌‍‍‍‍‍‌عنوان يکي از همکاران پروژه FramingNano اعلام کرده است که اولين گزارش راهبردي اين پروژه را منتشر کرده است. پروژه FramingNano به دنبال توسعه رويکردهاي جديد در زمينه مديريت ريسک فناوري‌نانو در حوزه‌هاي کاربردهاي مختلف اين فناوري است. در چارچوب اين پروژه دانش فعلي در زمينه ريسک‌ها و ملاحظات ايمني بررسي شده و به‌طور جامع، رويکردهاي مختلف تدوين مقررات، پيشگامي‌ها و ذينفعان مختلف آن بررسي مي‌شوند.

در کشور سوييس اين پروژه در قالب پروژه Nano-Regulation پيگيري مي‌شود.

در سال‌هاي اخير ميزان توجه به اثرات ايمني، زيست‌محيطي و سلامت و نيز ملاحظات اخلاقي، اجتماعي و قانوني فناوري‌نانو افزايش يافته است. توجه دقيق و مسوولانه به اين موضوعات، يکي از عوامل اصلي موفقيت توسعه فناوري‌نانو در جوامع مختلف است. اين واقعيت که فناوري‌نانو هنوز در مراحل آغازين توسعه خود قرار دارد ، فرصت مناسبي فراهم کرده که مسائل مربوط به اين بخش به طور جامع و در سطح جهاني بررسي و تجزيه و تحليل شوند و از اشتباهاتي که در برخورد با ساير فناوري‌ها روي داده ‌است جلوگيري به عمل آيد.

پروژه FramingNano يک پروژه دو سالانه‌اي است که در چارچوب برنامه 7 توسعه تحقيقات و فناوري اتحاديه اروپا و جهت حمايت از توسعه مسوولانه علم و فناوري‌نانو ايجاد شده است. اين پروژه با برگزاري نشست‌هاي آزاد بين‌المللي بين دانشمندان، سازمان‌هاي غيردولتي، صنعتي و عمومي به دنبال بهبود توسعه چارچوب مشترک دانش، اهداف و اقدامات مختلف براي تعيين راه‌و حل‌هاي قانوني عملي و ساختارمند براي توسعه علم و فناوري‌نانو است.

نتيجه نهايي اين پروژه به‌عنوان پيشنهاد به دولت‌ها ارائه خواهد شد تا نيازها و اقدامات لازم را براي توسعه ايمن فناوري‌نانو در سطح اتحاديه اروپا و جهان انجام دهند.

طبق گزارش منتشر شده ، فرانسه، آلمان، سوييس، هلند و انگليس و برخي ازکشورهاي اسکانديناوي از جمله کشورهاي بسيار فعال اروپايي در زمينه تدوين مقررات در حوزه فناوري‌نانو هستند. همچنين اين گزاش مقياس‌هاي داوطلبانه مختلف موجود و در حال توسعه را نيز تشريح کرده است.

تدوين مقررات در زمينه فناوري‌نانو بايد به عنوان يک موضوع پويا مدنظر قرار گرفته و تکامل دانش علمي، کاربردهاي مختلف و افکار عمومي را مدنظر قرار دهد. بهبود مستمر بايد بخشي از مديريت فناوري‌نانو باشد. مقبوليت و مشارکت عمومي از بنيان‌هاي توسعه علم و فناوري‌نانو هستند. اين مورد در ايالات متحده آمريکا و برخي کشورها مدنظر قرار گرفته است.

دانلود متن کامل گزارش (انگلیسی)

http://www.innovationsgesellschaft.ch/media/archive2/publikationen/FramingNano_MappingStudy.pdf

+ نوشته شده در  88/01/15ساعت 23:50  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

حافظه‌هاي نانولوله‌ ي کربني NRAM

خلاصه

حافظه‌هاي نانولوله‌هاي کربني بر اساس خواص الکترومکانيکي نانولوله‌هاي کربني کار مي‌کنند. اين حافظه ها اگر چه مشکلاتي دارند ولي فوايد آنها بيشتر است و ايده ي خوبي براي ساخت حافظه جامع هستند. در اين گزارش مطالبي در مورد فناوري مولکولي، نانلوله هاي کربني و سيستمهاي نانوالکترومکانيکي ارائه شده است.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( ) 

+ نوشته شده در  87/08/17ساعت 22:11  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانوذرات مغناطيسي؛ معرفي و کاربرد (02/08/87)

1. مقدمه

واژه مغناطيس کلمه‌اي يوناني است که به بعضي سنگ‌هاي طبيعي اکسيد آهن اطلاق مي‌شد. اين سنگ‌ها از اين خاصيت برخوردارند که بر يکديگر و بر ذرات آهن يا فولاد نيرو وارد مي‌آورند. يونانيان باستان، بيش از 2500 سال پيش با پديده‌ي آهنربايي آشنا بودند. تالس که اغلب از او به عنوان پدر علم يونان ياد مي‌شود، ماده‌ي کاني مگنتيت (Fe3O4) که آهن را مي‌ربايد، مي‌شناخت. اين کاني بيشتر در مگنزيا (ترکيه امروزي) يافت مي‌شده است و نام مگنتيت نيز از همين اسم گرفته شده است. چيني‌هاي باستان نيز با ويژگي‌هاي مغناطيسي برخي از سنگ‌هاي آهنربا آشنايي داشتند و تکه‌هايي از اين سنگ‌ها را به صورت قطب‌نماهاي ساده در دريانوردي به کار مي‌بردند.

اولين تحقيق علمي در مورد مغناطيس توسط ويليام گيلبرت  انجام شد که تصوير دقيقي از ميدان مغناطيسي زمين ايجاد کرد و بسياري از خرافات گذشته را از بين برد. سپس در سال 1825 اولين الکترومگنت به وسيله کشف بزرگ هانس کريستين اورستد  ايجاد شد. اورستد دريافت که همواره در فضاي اطراف رساناهاي جريان يا ذرات باردار متحرک، ميدان مغناطيسي پديد مي‌آيد. 

خواص مغناطيسي مواد نتيجه ممان‌‌هاي مغناطيسي حاصل از الکترون‌هاست. هرالکترون در يک اتم داراي ممان مغناطيسي است، که از دو منبع ايجاد مي‌شود: يکي مربوط به حرکت اوربيتالي الکترون حول هسته است و ديگري ناشي از چرخش الکترون به دور محور خودش که حرکت اسپيني ناميده مي‌شود. بنابراين هر الکترون در يک اتم با ممان‌هاي اوربيتالي و اسپيني مي‌تواند به طور دائم مانند آهنرباي کوچکي عمل نمايد.

2. نانوذارت مغناطيسي

مي‌دانيم که همه‌ي مواد در مقياس نانو، خواصي متفاوت از خود بروز مي‌دهند. مواد مغناطيسي نيز از اين قاعده مستثني نيستند. در واقع؛ خاصيت مغناطيسي از جمله خواصي است که به مقدار بسيار زيادي به اندازه‌ي ذره وابسته است. به عنوان مثال، در مواد فرومغناطيس وقتي اندازه‌ي ذره از يک حوزه‌ي مغناطيسي ِ منفرد کوچک‌تر گردد، پديده‌ي سوپرپارامغناطيس به وقوع مي‌پيوندد. نانوذرات سوپرپارامغناطيس مي‌توانند کاربردهاي بالقوه‌ي زيادي در فروسيال‌ها، تصويرسازي‌هاي رنگي، سردسازي مغناطيسي، سم‌زدايي از سيال‌هاي بيولوژيکي، انتقال کنترل شده‌ي داروهاي ضد سرطان، MRI و جداسازي‌هاي سلولي مغناطيسي داشته باشند.

هر ماده‌ي مغناطيس در حالت توده، از حوزه‌هاي مغناطيسي تشکيل شده است. هر حوزه حاوي هزاران اتم است که در آن جهت چرخش الکترون‌ها يکسان و ممان‌هاي مغناطيسي به صورت موازي جهت يافته‌اند. اما جهت چرخش الکترون ِ هر حوزه با حوزه‌هاي ديگر متفاوت است. هرگاه، يک ميدان مغناطيسي بزرگ، تمام حوزه‌هاي مغناطيسي را هم‌جهت کند، تغيير فاز مغناطيسي رخ داده و مغناطش به حد اشباع مي‌رسد.

هر چه تعداد حوزه‌ها کم‌تر باشد، نيرو و ميدان کمتري نيز براي هم‌جهت ساختن حوزه‌ها مورد نياز است، و چنانچه ماده‌اي تنها داراي يک حوزه باشد، بنابراين نيازي به هم‌جهت کردن آن با ديگر حوزه‌ها نخواهد بود. از آنجا که قطر اين حوزه‌ها در محدوده يک تا چند هزار نانومتر است، هر ذره‌اي که تنها شامل يک حوزه باشد، مي‌تواند نانوذره به شمار رود. نانوذرات مغناطيسي داراي تعداد حوزه‌هاي کمي هستند و مغناطش آن‌ها ساده‌تر مي‌باشد. از طرف ديگر، بر اساس قانون دوم ترموديناميک "بي نظمي در يک سيستم منزوي، در يک فرآيند خودبخودي، افزايش مي‌يابد." بنابراين، موادي که از حالت طبيعي خارج مي‌شوند، تمايل شديدي براي برگشت به وضعيت طبيعي خود را دارند و مغناطش مثالي در اين مورد است. اما چون نانوذرات مغناطيسي نياز به نيروي زيادي براي مغناطش ندارند، خيلي از حالت طبيعي فاصله نمي‌گيرند و پس از مغناطيس شدن تمايل چنداني براي از دست دادن خاصيت مغناطيسي و بازگشت به وضعيت اوليه را ندارند.

3. مثالي از کاربردها

3-1. ذخيره اطلاعات

نانوذرات مغناطيسي با اندازه 2 تا 20 نانومتر مي‌توانند به عنوان ابزاري براي ذخيره اطلاعات در کارت‌هاي مغناطيسي استفاده شوند.

3-2. فروسيال‌ها (محلول‌هاي مغناطيسي)

فروسيال‌ها، محلول‌هايي هستند که در آن نانوذرات مغناطيسي (مانند: آهن و کبالت)، به صورت کلوئيد در مايعي معلق مي‌باشند و به آن خاصيت مغناطيسي مي‌بخشند. هر چه اندازه‌ي نانوذرات مغناطيسي کوچک‌تر باشد، محلول خاصيت مغناطيسي بيشتري از خود نشان مي‌دهد.

از جمله کاربردهاي فروسيال‌ها مي‌توان به عنوان خنک‌ کننده نام برد. هم‌چنين از اين محلول‌ها براي به حرکت در‌آوردن سيال‌ها در چيپ‌ها به وسيله‌ي نيروي مغناطيسي استفاده مي‌شود.

3-3. نانوکامپوزيت‌هاي مغناطيسي

با توزيع و اندازه دانه‌ي مناسب نانوذرات مغناطيسي در بستر مواد پليمري مي‌توان نانوکامپوزيت‌هايي با خاصيت مغناطيسي به دست آورد. ميزان و نوع نانوذرات و هم‌چنين نحوه‌ي توزيع آن مي‌تواند بر خواص نهايي نانوکامپوزيت و کاربرد آن اثر بگذارد. نانوکامپوزيت‌هاي مغناطيسي کاربردهاي بالقوه‌ي زيادي را در سنسورها، پوشش‌هاي الکترومغناطيس و مواد جاذب امواج دارا مي‌باشند.

3-4. دارو رساني هدفمند

بحث دارو رساني هدفمند بيشتر در رابطه با درمان سرطان مطرح است. چرا که چالش عمده در درمان سرطان، هدف‌گيري و از بين بردن سلول‌هاي سرطاني است؛ به طوري‌که تا حد امکان کمترين تأثير را بر سلول‌هاي سالم داشته باشد. يکي از اهداف نانوفناوري سوار کردن داروها بر روي مواد حامل (نانوذره) و سپس فرستادن و رها کردن آن‌ها به درون سلول هدف مي‌باشد که به آن دارو رساني هدفمند اطلاق مي‌شود.

با استفاده از نانوذرات مغناطيسي و ايجاد يک ميدان مغناطيسي مي‌توان دارو را به صورت هوشمند به بافت مورد نظر رسانده و سبب بهبود بافت، بدون صدمه به بافت‌هاي ديگر شد. در يک مثال موردي، محققان اسيد فوليک را بر روي نانوذرات مغناطيسي قرار داده‌ و سپس با داغ کردن نانوذرات سبب افزايش دماي سلول سرطاني و انهدام آن شده‌اند.

نظر به اين‌که، سلول‌هاي سرطاني در سطح خود گيرنده‌هاي اسيد فوليک دارند، ابتدا نانوذرات مغناطيسي حامل ِ اسيد فوليک را جذب مي‌کنند. سپس، محققان با استفاده از ميدان مغناطيسي متناوب اين نانوذرات را داغ مي‌کنند، که سبب افزايش دماي سلول تا بيش از 43 درجه سانتي‌گراد و مرگ سلول خواهد شد.

 

نويسنده: محمدرضا فروغی

+ نوشته شده در  87/08/02ساعت 10:6  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

درآمدی بر نانوذرات (02/08/87)

مقدمه

نانوذرات از ده ها یا صدها اتم یا مولکول و با اندازه ها و مورفولوژی های مختلف (آمورف، کریستالی، کروی شکل، سوزنی شکل و ...) ساخته شده است. اغلب نانوذرات که به طور تجاری مورد استفاده قرار می گیرند، به شکل پودر خشک و یا به صورت بخش مایع می باشند. البته نانوذرات ترکیب شده (آمیخته شده) در یک محلول آلی یا آبی که به شکل سوسپانسیون یا خمیری شکل است نیز مورد توجه می باشد. این ذرات در شکل ها و مورفولوژی های گوناگونی یافت می شوند، ساختارهایی از کروی گرفته تا فلسی، ورقه ای، شاخه ای، لوله ای و میله ای.

تاریخچه نانوذرات

نانوذرات از زمانهای بسیار دور مورد استفاده قرار می گرفته است. شاید اولین استفاده آنها در لعاب های چینی و سرامیک های تزئینی سلسله های ابتدایی چین بوده است(قرن 4 و 5). در یک جام رومی موسوم به جام لیکرگوس از نانو ذرات طلا استفاده شده است تا رنگهای متفاوتی از جام بر حسب نحوهء تابش نور (از جلو یا عقب) پدید آید، البته علت چنین اثراتی برای سازندگان آنها ناشناخته بوده است.

کربن سیاه یا کربن بلک مشهورترین مثال از نانوذراتی است که ده ها سال به طور انبوه تولید شده است و در تایرهای اتومبیل به منظور افزایش طول عمر آنها به کار رفته است و علت رنگ سیاه تایر هم، وجود این افزودنی سیاه رنگ است.

گذشته از آن در دهه 1930 برای اولین بار روشهای فرآوری بخار جهت تولید نانو ذرات بلوری مورد استفاده قرار گرفته شد. در سال های اخیر پیشرفت های بسیار بزرگی در زمینه امکان ساخت نانوذرات از مواد گوناگون وکنترل شدید بر روی اندازه، ترکیب و یکنواختی آنها صورت گرفته است.

نانوذرات طلا

خواص نانوذرات

با گذر از میکرو ذرات به نانوذرات، با تغییر بر خی از خواص فیزیکی روبه رو می شویم که دو مورد مهم از آنها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی.

افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازهء ذره رخ می دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم های واقع در سطح ذره به رفتار اتم های درونی می شود. این پدیده بر خصوصیات ذره در حالت انزوا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می گذارد. افزایش سطح، واکنش پذیری نانوذرات را به شدت افزایش می دهد زیرا تعداد مولکولها یا اتمهای موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتمها یا مولکولهای موجود در تودهء نمونه بسیار زیاد است، به گونه ای که این ذرات به شدت تمایل به آگلومره یا کلوخه ای شدن دارند. به عنوان مثال در مورد نانوذرات فلزی، به محض قرار گیری در هوا، به سرعت اکسید می شوند. در بعضی مواقع برای حفظ خواص مطلوب نانوذرات، جهت پیشگیری از واکنش بیشتر، یک پایدار کننده را بایستی به آنها اضافه کرد که آنها را قادر می سازد تا در برابر سایش، فرسودگی و خوردگی مقاوم باشند.

البته این خاصیت مزایایی هم در بر دارد. مساحت سطحی زیاد، عاملی کلیدی در کارکرد کاتالیزوها و ساختارهایی همچون الکترودها می باشد. به عنوان مثال با استفاده از این خاصیت می توان کارایی کاتالیزورهای شیمیایی را به نحو مؤثری بهبود بخشید و یا در تولید نانوکامپوزیت ها با استفاده از این ذرات، پیوندهای شیمیایی مستحکم تری بین ماده زمینه و ذرات برقرار شده و استحکام آن به شدت افزایش می یابد. علاوه بر این، افزایش سطح ذرات، فشار سطحی را کاهش داده و منجر به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتم های ذرات می شود. تغییر در فاصله بین اتم های ذرات و نسبت سطح به حجم بالا در نانوذرات، تأثیر متقابلی در خواص ماده دارد. تغییر در انرژی آزاد سطح، پتانسیل شیمیایی را تغییر می دهد. این امر در خواص ترمودینامیکی ماده (مثل نقطه ذوب) تأثیر گذار است.

به محض آنکه ذرات به اندازه کافی کوچک شوند، شروع به رفتار مکانیک کوانتومی می کنند. خواص نقاط کوانتومی مثالی از این دست است. نقاط کوانتومی کریستال هایی در اندازه نانو می باشد که از خود نور ساطع می کنند. انتشار نور توسط این نقاط در تشخیص پزشکی کاربرد های فراوانی دارد. این نقاط گاهی اتم های مصنوعی نامیده می شوند؛ چون الکترونهای آزاد آنها مشابه الکترونهای محبوس در اتمها، حالات گسسته و مجازی از انرژی را اشغال می کنند.

علاوه بر این، کوچک تر بودن ابعاد نانوذرات از طول موج بحرانی نور، آنها را نامرئی و شفاف می نماید. این خاصیت باعث شده است تا نانوذرات برای مصارفی چون بسته بندی، مواد آرایشی و روکش ها مناسب باشند.

مواد در مقیاس نانو، رفتار کاملاً متفاوت، نامنظم و کنترل نشده ای از خود بروز می دهند. با کوچکتر شدن ذرات خواص نیز تغییر خواهد کرد. مثلاً فلزات، سخت تر و سرامیک نرم تر می شود. بر خی از ویژگیهای نانوذرات در جدول 1 به طور خلاصه آمده است:

جدول1. بیان برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نانوذارت

خصوصیات مثال
کاتالیستی اثر کاتالیستی بهتر، به دلیل نسبت سطح به حجم بالاتر
الکتریکی افزایش هدایت الکتریکی در سرامیک ها

و نانو کامپوزیت های مغناطیسی،

افزایش مقاومت الکتریکی در فلزات

مغناطیسی افزایش مغناطیسیته با اندازه بحرانی دانه ها،

رفتار سوپر پارامعناطیسیته ذرات

نوری خصوصیات فلوئورسنتی، افزایش اثر کوانتومی

 کریستال های نیمه هادی

بیولوژیکی افزایش نفوذ پذیری از بین حصارهای بیولوژیکی

(غشاء و سد مغز خون و غیره)

و بهبود زیست سازگاری

طیف وسیع کاربردها

انواع متعددی از مواد که در حال حاضر می توان به شکل ذرات یا بلورهایی در مقیاس نانو ساخت، فقط شامل مثال های آشنایی چون باکی بال ها، نانولوله های کربنی، سلنید کادمیم(CdSe) و نقاط کوانتومی نیست؛ بلکه شامل طیف وسیعی از فلزات و اکسیدهای فلزی، سولفیدها، فلوئوریدها، کربنات ها، سیلیکات ها و چندین دسته مواد دیگر نیز می شود. توسعه در زمینه شیمی نانوذرات و اصول ریخت شناسی و سطح وسیع کاربردهای آن به تدریج آشکار می شود. بعضی از این موارد، به وضوح در مطبوعات علمی به چشم می آیند. استفاده از نانولوله های کربنی در بافت ها، و نانوذرات روی یا اکسید تیتانیم در صفحات خورشیدی، فقط قسمتی از این کاربردهای فراوان است.

از اولین باری که نسل بشر مواد مصنوعی را ساخت، اضافه کردن مواد ریز به مواد زمینه یکی از روش های مرسوم برای تغییر خواص مواد بوده است. به هر حال ذرات افزودنی که اولین بار استفاده شدند بزرگ تر از ابعاد نانو بودند. پس اولین کاربردی که برای نانوذرات می توان متصور شد، استفاده از این مواد در تولید نانوکامپوزیت هاست. با استفاده از نانوذرات در نانوکامپوزیت ها، بسیاری از خواص نوری، الکترونیکی، مغناطیسی، شیمیایی و حرارتی آن تغییر خواهد نمود.

قدرت یک آهنربا یا مغناطیس با افزایش سطح مقطع در واحد حجم، افزایش می یابد. نشان داده شده است که مغناطیس های ساخته شده بر پایهء نانوذرات نانوبلوری ایتریم – ساماریم – کبالت، به واسطه ی سطح مقطع فوق العاده بالای آن ها، خواص مغناطیسی بسیار غیر عادی دارند. کاربردهای نوعی برای این آهنرباهای پر قدرت ساخته شده از خاک های نادر عبارتند از : زیر دریایی های آرام تر، آلترناتورهای اتومبیل (مبدل های خودرو)، موتورهای کشتی، دستگاه های تجزیه ای فوق العاده حساس، دستگاه های عکسبرداری تشدید مغناطیس (MRI)  در تشخیص های پزشکی.

اخیراً در ساخت شیشه های ضد آفتاب از نانوذرات اکسید روی استفاده شده است. استفاده از این ماده علاوه بر افزایش کارایی این نوع شیشه ها، عمر آن ها را نیز چندین برابر می کند. از نانوذرات همچنین در ساخت انواع ساینده ها، رنگ ها، کاتالیزوها، لایه های محافظتی جدید و بسیار مقاوم برای شیشه ها و عینک ها (ضدجوش و نشکن)، کاشی ها، و در حفاظ های الکترومغناطیسی شیشه های اتومبیل و در و پنجره استفاده می شود. پوشش های ضد نوشته برای دیوارها، و پوشش های سرامیکی برای افزایش استحکام سلول های خورشیدی نیز با استفاده از نانوذرات تولید شده اند.

اولین تولید صنعتی نانو ذرات در قرن بیستم با تولید دوده و پس از آن در 1940 با تولید سیلیس فومی رخ داد. این مواد امروزه نیز تولید و در مقادیر وسیع استفاده می شوند و بعضی شرکت های شناخته شده مثل دگوسا  و کبوت  دارایی شان را مرهون این مواد می دانند. با اینکه به دست آوردن اطلاعات جامع مشکل است؛ اما می توان گفت احتمالاً بیش از 340 شرکت وجود دارند که نانو مواد را به شکل های مختلف در جهان تولید می کنند و حدود 200 شرکت، سازنده نانوذرات هستند.

استفاده از نانوذرات روندی صعودی داشته و بازار آن دارای پتانسیلی است که همگام با افزایش استفاده از نانومواد و پیشرفت تجاری سازی آنها، به طور شگفت آوری در ده سال آینده افزایش خواهد داشت.

nanoparticles

نویسنده: محمدرضا فروغی

منابع:

1. P. A. Montano, G. K. Shenoy, E. E. Alp, W. Schulze, J. Urban, Phys. Rev. Lett. 56, 1986, Page 2076.

2. C. B. Wang, D. L. Wang, W. X. Chen, Y. Y. Wang, Wear 253, 2003, Page 563.

3. فتح الله کریم زاده، احسان قاسمعلی، سامان سالمی زاده، "نانومواد؛ خواص، تولید و کاربرد"، جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، 1384. 

+ نوشته شده در  87/08/02ساعت 10:2  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در آفريقاي جنوبي از 2004 تا 2008

خلاصه

جمهوري آفريقاي‌جنوبي کشوري است در جنوب آفريقا. پايتخت آن پرتوريا است. مساحت آن 1,221,037 کيلومترمربع، با جمعيت 43,700,000 (در سال 2008) و تراکم 39 نفر بر کيلومترمربع، توليد ناخالص داخلي 6/282 ميليارد دلار (در سال 2007) با سرانه 5,724 دلار مي‌باشد. در رده‌بندي سازمان ملل از لحاظ مالي، قانوني، ارتباطات، انرژي و بخشهاي حمل و نقل، آفريقاي‌جنوبي كشوري است با درآمد متوسط، همراه با منابع غني و توسعه يافته. همچنين اين کشور داراي بازار سهام مي‌باشد كه بين 10 بازار سهام بزرگ دنيا قرار دارد و علاوه بر اين، داراي زير ساختهايي مدرن، براي حمايت از تقسيم موثر كالا بين مراكز شهري در تمامي منطقه دارد. توليد ناخالص داخلي كه اصلاحيه اصطلاح برابري قدرت خريد است اين كشور را در بين 50 كشور ثروتمند دنيا قرار مي دهد. آفريقاي جنوبي از بسياري جنبه‌ها كشوري پيشرفته است اما اين توسعه حول چهار منطقه اتفاق افتاده است: كيپ تاون ، بندر اليزابت ، دوربان و پرتوريا – ژوهانسبورگ. به غير از اين چهار منطقه، در بقيه جاها پيشرفت كم بوده و فقر علي رغم استراتژي‌هاي دولت همچنان پابرجاست اما مناطق توسعه نيافته اصلي در حال پيشرفت سريع هستند. اين مناطق شامل خليج موسل به خليج پلتن برگ، منطقه رستنبرگ، نلزپروت، بلوئم فونتين، و ساحل جنوبي كيپ، در بين مناطق ديگر مي‌شود.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

+ نوشته شده در  87/07/23ساعت 21:18  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

مدل پیش‌بینی فناوری‌های دگرگون‌ساز برای توسعه‌ي راهبردی اقتصاد منطقه‌ای (20/07/87)

همچنان که کشورهای مختلف به دنبال افزایش فعالیت‌های توسعه اقتصادی خود هستند، توسعه‌های مبتنی بر فناوری و تمایل شدید برای توسعه‌های بلندمدت در زمینه‌ی فناوری‌های دگرگون‌ساز نظیر فناوری نانو، به بخش مهمی از گزینه‌های موجود بر سر راه این مناطق تبدیل شده است. به طور کلی فناوری‌های متعدد و محصولات بسیاری هستند که یک منطقه می‌تواند با سرمایه‌گذاری در این زمینه‌ها توسعه یابد. همزمان با آن، سایر مناطق جهان نیز زمینه‌های مشابهی از قبیل رشد چشمگیر، بازگشت‌های مالی و اجتماعی بالقوه را مورد توجه قرار می‌دهند. در این مقاله، مدلی ارائه شده است که عوامل مهم متعددی را تحلیل کرده که می‌تواند از این طریق، این ایده را بپروراند که سیاست‌گذاران باید موقعیت‌ها را از جنبه‌های مختلف تحلیل کنند تا به تصمیمات منطقی برسند. این عوامل شامل قابلیت‌های تحقیقاتی منطقه، قابلیت تجاری‌سازی و تولیدی آن و بازارهایی می‌شود که باید بر روی آنها تمرکز کنند. سپس چند مدل ریاضی برای کمک به این مساله ارائه می‌شود. 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منابع: A model for disruptive technology forecasting in strategic regional economic development", Kassicieh, S. & Rahal, N., Technological Forecasting & Social Change 74 (2007) 1718 - 17

سایت مدیریت فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/07/19ساعت 20:46  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در هلند از 2004 تا 2008

خلاصه

هلند کشور کوچکي است که در شمال غربي اروپا قرار دارد. مساحت اين کشور 41526 کيلومترمربع، با جمعيت 16570613 (در سال 2007)، و تراکم 395 نفر بر کيلومترمربع، توليد ناخالص داخلي 513/541 ميليارد دلار (در سال 2006) با سرانه 35078 دلار مي‌باشد. هلند در پرورش و تجارت گُل مقام اول را در جهان داراست. دامداري و کشاورزي نيز از پايه‌هاي اقتصاد هلند محسوب مي‌شود. هلندي‌ها عليرغم کوچکي کشورشان سهم بزرگي در تجارت و بانکداري جهاني دارند. ايالات متحده آمريکا يکي از بازارهاي اصلي هلند است و کشورهاي اتحاديه اروپا مهم‌ترين شرکاي تجاري آن هستند.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

+ نوشته شده در  87/07/19ساعت 20:42  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در هند از 2004 تا 2008

خلاصه

جمهوري هند يا هندوستان در جنوب آسيا قرار گرفته و پايتخت آن دهلي نو است. مساحت اين کشور3,287,590 کيلومترمربع، با جمعيت 1,132,446,000 (در سال 2008)، و تراکم 329 نفر بر کيلومترمربع، توليد ناخالص داخلي 089/1 تريليون دلار (در سال 2007) با سرانه 977 دلار مي‌باشد. هند داراي چهارمين اقتصاد بزرگ جهان است و با رشد اقتصادي متوسط بالاتر از ۸ درصد طي چند سال گذشته به يک قدرت اقتصادي تبديل شده ‌است. اين ميزان رشد نزديک به رشد اقتصادي کشور همسايه آن چين است. بر اساس برابري قدرت خريد، اقتصاد هند اکنون چهارمين اقتصاد بزرگ جهان به شمار مي‌آيد.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منابع :
1- http://www.wikipedia.org/
2- http://www.eetimes.com/news/semi/showArticle.jhtml?articleID=205204226
3- http://www.nano.ir/news-home.php#_ftnref1
4- http://www.nanowerk.com/news/newsid=2635.php
5- http://content.msn.co.in/News/National/NationalIndA_051107_1109.htm

+ نوشته شده در  87/07/19ساعت 20:41  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در استراليا از 2004 تا 2008

خلاصه

استراليا در نيمکره جنوبي کره زمين قرار گرفته و سرزمين اصلي قاره اقيانوسيه به حساب مي‌آيد که کوچک‌ترين قاره دنياست. اين کشور با 7741220 کيلومترمربع وسعت، ششمين کشور وسيع دنيا و بيش از 4/6 برابر بزرگتر از ايران است. استراليا يکي از قلمروهاي مشترک‌المناف مي‌باشد و در سال ۱۹۰۱ از بريتانياي کبير استقلال يافته‌ است. جمعيت آن برابر با 21260000 (در سال 2008)، و تراکم 74/2 نفر بر کيلومترمربع ، با توليد ناخالص داخلي 7/889 ميليارد دلار با سرانه 41848 دلار(در سال 2007) مي‌باشد. بنابر گزارش بانک جهاني، اين کشور در سال ۲۰۰۵، از نظر توليد ناخالص داخلي در رده پانزدهم جهان قرار داشته ‌است. استراليا کشوري توسعه‌يافته با اقتصاد متکي بر بازرگاني و کشاورزي مي‌باشد. شرکاي بازرگاني استراليا بيشتر چين، ژاپن و کره جنوبي در آسيا و نيز ايالات متحده آمريکا هستند. از محصولات اصلي استراليا مي‌توان نيشکر، پنبه، غلات و گوشت را نام برد.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منابع :
1- http://fa.wikipedia.org
2- www.science.org.au/policy/nano-report.pdf
3- http://www.ausnano.net/content/about
4- http://www.ausnano.net/_files/Bailey%20YNA%20full%20report.pdf
5- http://www.ausnano.net/_files/Report_YSA06_Neerushana%20Jehanathan.pdf

+ نوشته شده در  87/07/18ساعت 18:0  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

توسعه پایدار با استفاده از راهکارهای فناوری ‌نانو

چکيده

به دليل كاربرد فراگير فناوري نانو تقريباً در تمام بخش‌ها، اين فناوري تأثير عميقي بر اقتصاد جهاني خواهد داشت. دانشمندان، محققان، مديران، سرمايه‌گذاران و سياست‌مداران جهان به اين پتانسيل عظيم پي برده و خود را براي مسابقة نانو آماده كرده‌اند. در حال حاضر هزاران محصول مبتنی برفناوری‌نانو در بازار وجود دارند و محصولات زیادی نیز در حال توسعه هستند. حدود65 کشور درحال حاضر در حوزه فناوری‌نانو سرمایه‌گذاری می‌کنند. با استفاده از کاربردهای فناوری‌نانو می‌توان بسیاری از مسائل مربوط به فقر را در کشورهای مختلف دنیا حل کرد. در این مقاله ضمن بررسی پتانسیل فناوری‌نانو برای حل مشکلات مختلف کشورهای در حال توسعه و فقیر، برخی از راهکارهای ارائه شده توسط این فناوری نیز بررسی شده است. 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

+ نوشته شده در  87/05/29ساعت 19:31  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری ؛ روش های تولید

نانوکامپوزیت پلیمری

نیاز اقتصادی و رو به افزایش سوخت در عرصه های مختلف، تقاضا برای استفاده از مواد جدید سبک وزن مانند پلیمرها را افزایش داده است. اما از طرفی با توجه به پایین تر بودن میزان استحکام پلیمرها در مقایسه با فلزات، تقویت آن ها ضروری به نظر می رسد. تقویت پلیمرها با مواد رایج سبب لطمه خوردن به دو ویژگی اصلی پلیمرها یعنی سبکی و سهولت فرآیند پذیری می شود. از این رو در تحقیقات اخیر از مقادیر کمی (کمتر از 10% وزنی) نانوذرات به عنوان تقویت کننده در پلیمرها استفاده می شود.

نایلون 6 اولین پلیمری بود که توسط شرکت تویوتا در سال 1990 برای تهیه نانوکامپوزیت ها به کار گرفته شد، اما امروزه از پلیمرهای ترموست نظیر اپوکسی ، پلی ایمید و پلیمرهای ترموپلاست نظیر پلی پروپیلن ، پلی استایرن عنوان ماده ی زمینه این کامپوزیت ها استفاده می گردد.

فاز تقویت کننده که در نانوکامپوزیت ها استفاده می شود شامل نانوذرات، نانوصفحات ، نانوالیاف و همچنین نانولوله ها می باشد. نانوذرات بیشترین کاربرد را به عنوان ماده تقویت کننده در نانوکامپوزیت ها دارند. نانوذره ای که در تهیه اغلب نانوکامپوزیت ها استفاده می شود خاک رس (Nanoclay) است. اما اخیرا ً نانوذرات دیگری همچون سیلیکا، نانوذرات فلزی و ذرات آلی و غیرآلی نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

در توسعه مواد چند جزئی چه در مقیاس نانو و یا میکرو سه موضوع مستقل باید مورد توجه قرار گیرد: انتخاب اجزاء، تولید، فرآوری و کارآیی. در مورد نانوکامپوزیت های پلیمری هنوز در اول راه می باشیم و با توجه به کاربرد نهایی آن ها زمینه های بسیاری برای توسعه وجود خواهد داشت.

به طور کلی سه روش برای تولید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری وجود دارد. این روش ها شامل مخلوط سازی مستقیم ، فرآوری محلول  و پلیمریزاسیون درجا  می باشد. در ادامه این روش ها شرح داده خواهد شد.

الف- مخلوط سازی مستقیم

در این روش ابتدا نانوذرات تهیه شده به صورت سوسپانسیون در یک حلال حل شده و سپس به محلول پلیمری اضافه می شود و مخلوط حاصله توسط یک پرس هیدرولیک در یک قالب اکسترود می شود و در نهایت صفحات نازک به دست می آیند. در این روش انتخاب بستر پلیمری، انتخاب نوع ذارت و سازگاری این دو گونه با یکدیگر و نحوه ی توزیع ذرات از نکات حائز اهمیتی است که بایستی بر آن فائق آییم.

معمولا ً برای تولید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی نانوالیاف کربنی از این روش استفاده می شود. محدودیت این روش میزان فاز تقویت کننده یا همان مواد پرکننده است. به عنوان مثال برای تولید نانوکامپوزیت سیلیکا/پلی پروپیلن حداکثر میزان نانوذرات سیلیکا 20 درصد وزنی می تواند باشد. البته به نظر می رسد آگلومره شدن (به هم چسبیدن) ذرات نیز از دیگر محدودیت های این روش باشد.

ب- فرآوری محلول 

با استفاده از این روش می توان بر بعضی از محدودیت های روش مخلوط سازی مستقیم غلبه کرد، ضمن آنکه می توان میزان آگلومراسیون و کلوخه ای شدن نانوذرات در ماده پلیمری را کاهش داد. در این روش به دو صورت می توان نانوکامپوزیت های پلیمری را تولید کرد. اگر مادهء زمینه پلیمری و نانوذرات تقویت کنندهء آن در یکدیگر قابل حل شدن باشند، محلول حاصل را می توان در یک قالب؛ ریخته گری کرده و نانوکامپوزیت تولید نمود. در غیر این صورت مخلوط مواد نانوکامپوزیت در یک حلال حل شده و در نهایت با تبخیر حلال، نانوکامپوزیت مورد نظر به دست می آید.

ج- پلیمریزاسیون درجا

در این روش پلیمریزاسیون بستر پلیمری در حضور نانوذرات انجام می شود و منومر در حین رشد، ذرات پر کننده را در بر می گیرد. نکتهء کلیدی در این روش نحوهء توزیع ذرات نانو در منومر است. با کنترل پیوند بین ذرات نانو و ماده زمینه، می توان توزیع مورد نظر را به دست آورد. بسیاری از نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری را می توان با این روش تولید کرد.

به طور مثال نانوکامپوزیت های حاوی نانولایه های گرافیت که دارای هدایت الکتریکی بالا و نفوذ پذیری کمی هستند، از این روش تولید می شوند. برای تولید این نانوکامپوزیت ها ابتدا با امواج مافوق صوت  لایه های گرافیت در منومر به صورت یکنواخت توزیع می شوند و در نهایت با پلیمریزاسیون درجا نانوکامپوزیت به دست می آید.

نکته ای که در روش های تولید نانوکامپوزیت های پلیمری اهمیت دارد و آن را از یکدیگر متمایز می کند، توزیع مناسب مادهء پر کننده است. با اصلاح سطحی  می توان این توزیع را به شکل یکنواخت به گونه ای انجام داد که از آگلومراسیون اجزای نانومتری مادهء پرکننده جلوگیری شود و توزیع مناسب فاز تقویت کننده فراهم گردد. در واقع نکته مهم در تمام این فرآیندها، اصلاح فصل مشترک بین پلیمر و نانوذره می باشد. استفاده از فرایندهای سطحی سبب توزیع یکنواخت فاز تقویت کننده در بستر پلیمری شده، افزایش مدول و استحکام نانوکامپوزیت را به دنبال خواهد داشت.

منابع:

1. M.Z.Rong, M.Q.Zhang, Y.X.Zhang, K.Friedrish, Polymer 42, (2001), 3301

2. G.Caroteuto, Y.S.Her, E.Matijevic, Ind. Eng. Chem. RES 35, (1996), 2929

+ نوشته شده در  87/05/28ساعت 9:7  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانوذرات؛حذف کننده مونواکسيد کربن

آلودگي هوا

حفاظت از جوامع شهري و روستايي در برابر آلاينده هاي زيست محيطي مستلزم انجام تحقيقاتي براي شناخت انواع آلاينده ها، منابع توليد آنها و همچنين در نظر گرفتن راهکارهاي مناسبي براي کنترل و مهار آلودگي ها در محيط است. با توجه به اين که رفع آلودگي هاي محيط زيست که مي تواند پيامدهاي نامطلوبي را در زندگي انسان ها و ديگر موجودات زنده ساکن اين کره خاکي به همراه داشته باشد، نيازمند تعليم و آموزش نيروهاي متخصص در اين زمينه است، بنابراين انجام تحقيقات پژوهشي که بتواند به روش هاي جديد و موثر براي مبارزه با آلودگي در محيط زيست دست يابد از اهميت و ضرورت بسيار زيادي برخوردار است و به همين علت تاکنون مطالعات بسياري در اين زمينه از سوي محققان کشور انجام شده که اجرايي شدن آن مي تواند نقش مهمي در سنجش، شناخت، کنترل و کاهش آلاينده هايي مانند آلودگي هاي نفتي، شيميايي و ميکروبي و همچنين بررسي اثرات مخرب آن بر محيط زيست داشته باشد.

آلودگي يکي از مهم ترين پيامدهاي ناشي از زندگي جوامع انساني است که محيط اطراف ما را تحت تاثير خود قرار داده و زمينه مناسبي براي تهديد زندگي انسان ها به وجود آورده است، اگر چه ممکن است مفهوم آلودگي از نظر افراد مختلف متفاوت باشد، اما به طور کلي مي توان گفت هر عاملي که وجود آن در محيط زيست به نحوي در چرخه طبيعي اختلال به وجود آورد و حيات انسان، حيوان يا گياه را در معرض تهديد قرار دهد، آلودگي به شمار مي آيد. آلودگي آب ها، آلودگي هوا، آلودگي صوتي، ديداري و نوري نوعي آلودگي محسوب مي شوند که به نوعي متفاوت محيط زيست را تهديد مي کنند. با توجه به اين که آلودگي هوا و آب ها آثار جبران ناپذيري در زندگي انسان ها داشته اند بيشتر تحقيقاتي که در اين زمينه انجام شده است منابع به وجود آورنده اين 2 نوع آلودگي را مورد بررسي قرار داده اند و ديگر انواع آلودگي ها کمتر مورد توجه قرار گرفته، در نتيجه افراد کمتر با آن آشنايي دارند.

بررسي هاي انجام شده درباره غلظت آلاينده ها در نقاط مختلف شهرهاي بزرگ نشان مي دهد که در بسياري از ساعات شبانه روز هوايي را تنفس مي کنيم که از نظر سطح مونواکسيد کربن و ديگر آلاينده هاي زيست محيطي آلوده است که اين آلودگي ارمغاني از صنعت و فناوري است که نقش مهمي در رشد اقتصادي کشورها دارد.

مونواکسيد کربن گازي بي رنگ، بي بو و بي مزه است که از احتراق ناقص مواد سوختني حاوي کربن به وجود مي آيد و وسايل نقليه موتوري، منبع اصلي توليد کننده اين گاز در شهرها هستند.

اگرچه فعاليت هاي صنعتي و احتراق ناقص سوخت در تاسيسات تجاري و حرارتي نيز مي توانند منجر به توليد گاز مونواکسيد کربن شوند، اما توليد آن در مقايسه با آلودگي ناشي از مونواکسيد کربن در نتيجه عبور وسايل نقليه موتوري در سطح شهرها چندان قابل توجه نخواهد بود. ميزان ترکيب مونواکسيد کربن با هموگلوبين خون که نقش مهمي در انتقال اکسيژن به بافت هاي بدن دارد، در مقايسه با اکسيژن 200 برابر است، بنابراين تنها وجود مقادير اندکي از اين گاز در هوا و ترکيب آن با هموگلوبين خون موجب ايجاد ترکيب پايداري در خون مي شود که مقدار هموگلوبيني که اکسيژن را به بافت هاي مختلف بدن مي رساند، کاهش مي دهد و مانع از جدا شدن اکسيژن و هموگلوبين از يکديگر مي شود.

وجود گاز آلاينده منواکسيد کربن در خون، فشار نسبي گاز اکسيژن را نيز کاهش مي دهد که اين عامل سبب کاهش نيروي محرکه انتشار در بافت هاي بدن خواهد شد. چنين تغييراتي، سبب ايجاد مسموميت ها و حساسيت هايي در بدن انسان مي شود که تضعيف اعصاب مرکزي، حساسيت به نور و کاهش بينايي، عدم تشخيص زمان و کاهش توانايي در کنترل حرکات ارادي بدن از پيامدهاي آن هستند.

بهبود انتخاب پذيري کاتاليست ها

به گفته مهندس سعيد جعفري، کارشناس ارشد بهداشت حرفه اي از دانشگاه تربيت مدرس و مجري اين طرح تحقيقاتي، مواد کاتاليتيکي از قديمي ترين مواد نانوساختاري هستند و امروزه کاربرد کاتاليست ها در حوزه هاي گوناگوني مورد توجه قرار گرفته است. يکي از مهم ترين کاربردهاي کاتاليست ها، استفاده از آنها در حذف آلاينده هاي زيست محيطي و صنعتي است که کاربرد موثر اين گروه از مواد در فرآيندهاي کاتاليستي به نوع، ماده کاتاليستي مورد استفاده بستگي دارد. فعاليت، گزينش و پايداري مجموعه عواملي هستند که در موثر بودن کاتاليست ها نقش بسيار مهمي دارند. کاتاليزور نوعي ترکيب شيميايي است که اثر تسريع کنندگي و جهت دهندگي بر پشرفت واکنش هايي دارد که از نظر ترمو ديناميکي انجام آنها امکان پذير است.

کاتاليزورهاي محلول در محيط واکنش را کاتاليزور همگن و کاتاليزورهاي فازي مجزا از فاز واکنش را کاتاليزور ناهمگن مي نامند. بيشتر کاتاليزورهاي ناهمگن، کاتاليزورهاي جامدي هستند که در نتيجه تماس آن با مواد مايع يا گازي واکنش دهنده، تغييراتي در آنها ايجاد مي شود. کاتاليزورهاي ناهمگن را کاتاليست مي نامند. کاتاليستهاي پيشرفته امروزي به صورت مواد کريستالي متشکل از منافذي در ابعاد نانو طراحي مي شوند. با کنترل دقيق اندازه کريستال ها، مساحت سطوح، مواد تشکيل دهنده و همچنين ساختار و اندازه منافذ مي توان فعاليت، گزينش و پايداري اين کاتاليست ها را مؤثر براي انجام واکنش هاي گوناگون تبديل کرد. انتخاب پذيري يا گزينش مواد، يکي از مهم ترين خواص و ويژگي هاي کاتاليست هاست. به عبارت ديگر، کاتاليست ها بايد بتوانند از ميان صدها واکنشي که ممکن است انجام شود، واکنش مورد نظر را تسريع کنند.

امروزه مشکلات ناشي از آلاينده هاي زيست محيطي که از منابع مختلف در هوا منتشر مي شوند، به يک نگراني عمومي در جوامع تبديل شده است و مسوولان در تلاشند به کمک محققان و متخصصان، راهکارهايي مناسب را در اين زمينه به مرحله اجرا درآورند. گاز منواکسيد کربن که پيش از اين درباره آن توضيحاتي داده شد، يکي از مهم ترين گازهاي آلاينده هوا در شهرها و محيط هاي صنعتي است. در شهرها عمده ترين منبع توليد کننده اين گاز، خروجي خودروهاست که حدود 85 تا 95 درصد کل منواکسيد کربن موجود در محيط را توليد مي کنند. موثرترين روش حذف اين گاز، اکسيداسيون کاتاليستي آن به گاز بي اثر دي اکسيد کربن است. مبدل هايي که هم اکنون براي حذف آلاينده هاي خروجي خودروها استفاده مي شوند، محدوديت هايي دارند که يکي از مهم ترين شان عدم کارآيي آن هنگام شروع فصل سرما و کاهش دماي هواست.

غلبه بر محدوديت ها

به گفته جعفري، يکي از روش هايي که براي از ميان برداشتن چنين موانعي مورد استفاده قرار مي گيرد به کار بردن کاتاليست هاي نانوساختاري است که حتي در دماي پايين نيز از کارآيي مناسبي برخوردارند.

يکي از کاتاليست هايي که با توجه به خاصيت انتخاب پذيري مناسب و فعاليت مطلوب براي حذف کار مونواکسيد کربن بتازگي مطرح شده، نانو ذرات طلاست. مهم ترين ويژگي نانو ذرات، بالا بودن نسبت سطح به حجم در اين گروه از مواد و ذرات است. با استفاده از اين خاصيت مي توان کاتاليزورهاي قدرتمندي در ابعاد نانو توليد کرد که مي توانند عملکرد واکنش هاي شيميايي را به ميزان قابل توجهي افزايش دهند و از توليد مواد زائد در واکنش هاي جلوگيري کنند.

تغيير خواص فيزيکي مواد با آرايش اتمي، اندازه جامد و ترکيب شيميايي آنها ارتباط مستقيم دارد. نانو ذرات طلا از محلول حاصل از اسيدشويي که در مرحله نهايي طلاسازي به دست آمده توليد مي شود و امروزه از اين ذرات در وسايل نوري، الکترونيک، بيوشيمي و همچنين در زمينه بيوتکنولوژي استفاده مي شود.

ويژگي مهم کاتاليست هاي با پايه طلا، اکسيداسيون مونواکسيد کربن در دماهاي پايين است و اين نوع کاتاليست ها حتي تا دماي منفي 70 درجه سانتي گراد نيز فعاليت دارند. عوامل زيادي فعاليت کاتاليست ها را تحت تأثير قرار مي دهند که از ميان آنها مي توان به اندازه نانوذرات طلا، خصوصيات پايه، روش هاي آماده سازي و شرايط پيش ازعمليات اشاره کرد، مهم ترين عامل تأثيرگذار بر فعاليت اين کاتاليست، اندازه ذرات طلاست، به طوري که نانوذرات طلا به اندازه 3 ميلي متر در واکنش اکسيداسيون مونواکسيد کربن داراي بيشترين فعاليت هستند.

خصوصيات پايه يکي از عوامل تعيين کننده ميزان فعاليت کاتاليست هاست، موارد گوناگوني به عنوان پايه نانو ذرات طلا مورد استفاده قرار مي گيرند. اکسيد تيتانيوم و اکسيد آهن از پايه هاي فعال و هيدرواکسيد منيزم، اکسيد آلومينيوم و سيليکا، فيبرهاي کربن فعال و زئوليت (مواد معدني حاوي سيليکات) از پايه هاي خنثي هستند که در ساخت نانوذرات طلا استفاده مي شوند. ويژگي متمايز زئوليت ها در مقايسه با ديگر موادي که به عنوان پايه مورد استفاده قرار مي گيرند اين است که اين نوع پايه خنثي به دليل داشتن مساحت سطح بالا از توانايي چشمگير و قابل توجهي در تبادل يوني و پايدار کردن ذرات کوچک طلا از طريق تثبيت آنها در قفس هاي کوچک ساختار زئوليت برخوردار است و در اين طرح تحقيقاتي نيز از انواع مختلف کاتاليست زئوليت براي اکسيداسيون منواکسيد کربن استفاده شده است که هر کدام به طور جداگانه مورد بررسي قرار گرفته اند.

نتايج حاصل از ارزيابي فعاليت کاتاليست ها نشان مي دهد که وجود يون سديم سبب مي شود نانو ذرات طلا با اندازه اي بهينه و مناسب روي سطوح و همچنين درون منافذ ساختاري زئوليت ها تشکيل شوند. در صورتي که مقدار سديم مناسب باشد کاتاليست مورد نظر بدون انجام هيچ گونه مراحلي فعال شده و تنها افزايش دما سبب خواهد شد فعاليت کاتاليست تا حدودي کاهش يابد.

جعفري در پايان خاطرنشان کرد که براي فعال سازي کاتاليست هاي نانو ذرات طلا بر بعضي مواد پايه از جريان هيدروژن در دماي بالا به عنوان پيش عمليات استفاده مي شود که مي تواند نقش مهمي در بهبود عملکرد اجراي طرح براي کاهش آلودگي ناشي از انتشار گاز مونواکسيد کربن در محيط داشته باشد. اين طرح تحقيقاتي با راهنمايي دکتر حسن اصيليان و دکتر حسين کاظميان در دانشگاه تربيت مدرس انجام شده است و شايد راه جديدي را در حل مشکلات زيست محيطي باز کند.

منبع: روزنامه جام جم

+ نوشته شده در  87/05/28ساعت 9:4  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

روش ديناميک تفرق نوري براي مطالعة اندازة نانوذرات (07/05/87)

روش تفرق ديناميک نور (DLS) ـ که گاهي طيف‌سنجي ارتباط فتوني (PCS) نيز ناميده مي‌شود ـ براي اندازه‌گيري اندازة ذرات در محيط مايع مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين روش براي تعيين اندازة ذرات در محدودة چند نانومتر تا ميکرون به کار مي‌رود، در فناوري‌هاي اخير، ذراتي با قطر کمتر از يک نانومتر نيز با اين روش قابل اندازه‌گيري هستند.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع: ستاد ویژه فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/05/07ساعت 10:16  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانوذره‌ها، در نقش داروبرها (07/05/87)

اين مطلب، ترجمة مقدمة کتاب - Nanoparticulates as Drug Carriers - ، نوشتة پروفسور ولاديمير تورچيلين، رئيس مرکز نانوپزشکي و بيوتکنولوژي دارويي دانشگاه Northeastern ايالت متحده، است که در سال 2006 در 754 صفحه به چاپ رسيده‌است .

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع: ستاد ویژه فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/05/07ساعت 10:15  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تأثير فناوري‌نانو بر اصلاح تعريف آيوپاک از مواد متخلخل (07/05/87)

در تقسيم آيوپاک، مواد متخلخل بر اساس اندازة حفرات به سه دسته تقسيم مي‌شوند: • ميکروپور: اندازة قطر حفره کمتر از 2 نانومتر؛ • مزوپور: اندازة قطر حفره بين 2 تا50 نانومتر؛ • ماکروپور: اندازة قطر حفره بيشتر از 100 نانومتر. با افزايش رشد تحقيقات در زمينة فناوري‌نانو و اثرات آن در تمام علوم و فناوري، اصلاحاتي نيز در زمينه‌هاي نظري حاصل شد. اين نگرش جديد موجب آشکار شدن اشکالاتي شد که سال‌ها بر تقسيم‌بندي آيوپاک از مواد متخلخل وارد بود؛ در حالي که آيوپاک يک نهاد علمي است، اما طرح تقسيم‌بندي آن داراي دو مشکل اساسي است: آنچه بسيار واضح است بي ارتباط بودن واژة ميکروپور با اندازة واقعي آن در واحد SI؛ يعني محدودة ميکرومتري است، در حالي که پيشوندهاي استفاده‌شده در آيوپاک برگرفته از سيستم SI هستند؛ از طرف ديگر نبود رابطه‌اي مناسب بين تقسيم‌بندي آيوپاک و فرايند‌هاي جذب سطحي به‌خصوص در محدودة ‌اندازة حفرات بين 1 تا100 نانومتر ـ که محدوده گنجانده‌شده در علم فناوري‌نانو است. با توجه به ناتواني طرح آيوپاک در توجيه فرايندهاي سطحي و فرايندهاي انتقال جرم به‌خصوص در محدودة نانومتري باعث شده‌است که در سال‌هاي اخير نويسندگان مقالات از تقسيم‌بندي آيوپاک تبعيت کمتري داشته باشند. مشکلات موجود باعث شد که طرح جديدي از سوي ماير و گروهش[6] در سال 2007 براي تقسيم‌بندي اندازة حفرات پيشنهاد شود که هم با سيستم SI مطابقت داشته باشد و هم اينکه حفرات در محدودة فناوري‌نانو به‌طور بارزي مشخص شود. طرح پيشنهادي مي‌تواند به‌زودي جايگزين طرح آيوپاک شود.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع: ستاد ویژه فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/05/07ساعت 10:10  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

هدفمندسازي همکاري‌هاي علمي بين‌المللي (07/05/87)

اولين راهبرد سند ده سالة توسعه فناوري نانو براي رساندن ايران به جايگاه مناسب جهاني، تاکيد بر رويکرد برون‌گرا و تعاملات بين‌المللي است. ستاد ويژه توسعه فناري نانو با اين راهبرد قصد دارد از فرصت‌هاي علمي، فناوري و صنعتي در خارج از کشور، حداکثر بهره را بگيرد تا کشور بتواند به سهم مناسبي از بازار جهاني فناوري نانو دست يابد.
اجراي برخي از برنامه‌هاي اجرايي ذيل اين راهبرد توانسته است تعاملات مناسبي را بين ايران و برخي کشورها ايجاد کند، که از آن جمله مي‌توان به برگزاري چندين کنفرانس بين‌المللي، فعال شدن سفارت‌خانه ايران در بعضي کشورها به منظور ايجاد ارتباطات علمي و فناورانه، عضويت و حضور فعال ايران در کميته بين المللي استانداردسازي فناوري نانو، انتخاب ايران به عنوان مرکز شبکه فناوري نانوي کشورهاي اسلامي، طرح موضوع ايجاد شبکه فناوري نانوي کشورهاي عضو اکو و برگزاري اولين جلسة کارشناسي آن در ايران، و ... اشاره کرد. از ديگر اقدامات ستاد در اين راستا، حمايت از تحقيقات مشترک محققان ايراني با دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشي خارج از کشور است.
بررسي مقالات ايران در سال 2007 نشان مي‌دهد که حدود يک چهارم (24 درصد) از مقالات فناوري نانو به صورت مشترک بين محققان ايراني و خارجي نگاشته شده است، که حاکي از همکاري مناسب بين‌المللي است؛ هرچند هنوز پايين‌تر از رقباي منطقه‌اي ما يعني ترکيه (28 درصد) و رژيم اشغال‌گر قدس (53 درصد) است.
اما نکته‌اي که بايد به آن توجه خاص نمود، هدفمندي اين ارتباطات و همکاري‌هاست. يکي از شاخص‌هاي ارزيابي اين هدفمندي را مي‌توان درصد همکاري با اولين شريک بين‌المللي دانست. هرچه اين شاخص بالاتر باشد، نشان دهنده تمرکز همکاري هاي بين المللي بر روي کشورهاي خاص است.
اين شاخص در مقالات فناوري نانوي سال 2007 براي ايران پنج درصد، ترکيه ده درصد و رژيم اسرائيل 26 درصد است. اين نتايج حاکي از آن است که همکاري‌هاي علمي محققان ما، توزيعي و غير برنامه‌ريزي شده است و سمت و سوي خاصي براي انجام تحقيقات مشترک بين محققان ايران و ساير کشورها وجود ندارد؛ درحالي‌که رقباي ما به صورت هدفمندتر عمل مي‌کنند و اسرائيل به طور خاص پيوندهاي راهبردي با کشورهاي غربي به‌خصوص آمريکا دارد و حداکثر بهره برداري را از امکانات آنها مي کند.
اخيراً مباحثي مبني بر تقويت همکاري با برخي کشورها در ستاد مطرح است، که از آن جمله مي توان به طرح موضوع تبادل دانشجو با کشور هند اشاره کرد. اين اقدامات مي‌تواند ما را در بهره‌گيري هدفمند از امکانات انساني و فني ساير کشورها و ارتقاي موقعيت ايران در شاخص مذکور کمک کند.
البته نياز است اين برنامه‌ها طوري تدوين شود که سطح همکاري‌ها محدود به چند پروژه و فرد نشود و پژوهشگران همه دانشگاه‌ها بتوانند در اين حرکت سهيم شوند.
براي اين منظور، لازم است ابتدا شرکاي راهبردي ايران در حوزه‌هاي مختلف فناوري نانو شناسايي شود، سپس آيين‌نامه حمايت از همکاري با اين کشورها به گونه‌اي تنظيم شود که انواع مختلف همکاري را پوشش دهد؛ به عنوان مثال مي‌توان همه محققاني را که اقدام به انتشار مقالات مشترک با اين کشورها مي‌کنند مورد حمايت خاص قرار داد.
 

اين مقاله در ماهنامه شماره 130 به چاپ رسيده است
+ نوشته شده در  87/05/07ساعت 10:9  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

روندهاي فناوري نانو تا سال 2020

خلاصه

موسسه RAND در گزارشي، روندهاي فناوري‌هاي زيستي، نانو، مواد، و اطلاعات را تا سال 2020 مورد بررسي قرار داده است. در اين گزارش 316 صفحه‌اي، روندها، پيش‌ران‌ها، موانع، و اثرات اجتماعي هر يک از زيرمجموعه‌هاي اين فناوري‌ها مورد تحليل قرار گرفته‌اند. در بخش روندهاي فناوري نانو، زيربخش‌هاي حسگرها، انرژي، الکترونيک، زيست‌نانو،و ساخت نانومتري بررسي شده‌اند که در اين مقاله آورده شده‌اند.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

+ نوشته شده در  87/04/22ساعت 22:0  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

روند پيشرفت‌هاي سيستم‌هاي دارورساني توانمندشده با فناوري نانو تا سال 2020

خلاصه

موسسه RAND در گزارشي، روندهاي فناوري‌هاي زيستي، نانو، مواد، و اطلاعات را تا سال 2020 مورد بررسي قرار داده است. در اين گزارش 316 صفحه‌اي، روندها، پيش‌ران‌ها، موانع، و اثرات اجتماعي هر يک از زيرمجموعه‌هاي اين فناوري‌ها مورد تحليل قرار گرفته‌اند. در اين بخش روندهاي تحقق و توسعه در زمينه رو به رشد سيستم‌هاي دارورساني توانمندشده با نانو بررسي شده و دورنمايي از فرصت‌هاي بالقوه اين سيستم‌ها و تأثيري را که آنها در 15 سال آينده بر درمان بيماري‌ها خواهند داشت، ترسيم مي‌شوند.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

+ نوشته شده در  87/04/22ساعت 21:59  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در اتريش از 2004 تا 2008

خلاصه

اتريش يکي از کشورهاي اروپاي غربي و پايتخت آن وين است. مساحت اين کشور 8387 کيلومترمربع، جمعيت آن 8199783 (در سال 2007)، با تراکم 7/97 نفر بر کيلومترمربع، توليد ناخالص داخلي 8/283 ميليارد دلار (در سال 2006) با سرانه 34635 دلار مي‌باشد. کشور اتريش از لحاظ سرانه توليد ناخالص ملي يکي از 10 کشور توانمند در دنيا محسوب مي‌شود.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

+ نوشته شده در  87/04/22ساعت 21:57  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در ايتاليا از 2004 تا 2008

خلاصه

ايتاليا در جنوب اروپا قرار دارد. اين کشور از شبه‌جزيره ايتاليا و دو جزيره سيسيل و ساردني در درياي مديترانه تشکيل شده است و پايتخت آن رم مي‌باشد. مساحت اين کشور 301230 کيلومترمربع، با جمعيت 58147733 (در سال 2007)،و تراکم 193 نفر بر کيلومترمربع، توليد ناخالص داخلي 756/1 تريليون دلار (در سال 2006) با سرانه 35386 دلار است. صنعت توريسم يکي از مهم‌ترين منابع اقتصادي ايتاليا به شمار مي‌رود که حدود 5/5% از توليد داخلي کشور را به خود اختصاص داده است و اين به معناي آنست که از نظر ارزش بالاتر از کل توليد بخش کشاورزي قرار دارد.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

+ نوشته شده در  87/04/22ساعت 21:56  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در رژيم اشغالگر قدس از 2004 تا 2008

خلاصه

رژيم اشغالگر قدس واقع در خاورميانه، در حاشيه درياي مديترانه است. از ديدگاه وسعت، اين رژيم 20770 کيلومتر مربع مساحت داشته، جمعيت آن 7184000 (در سال 2007) با تراکم 324 نفر بر کيلومترمربع، توليد ناخالص داخلي آن 232 ميليارد دلار با سرانه 33299 دلار(در سال 2007) است. اين رژيم در سال ۱۹۴۸ با غصب زمين‌هاي کشور فلسطين، اعلام استقلال کرد. رژيم اشغالگر قدس با بيش از هفت ميليون شهروند که اکثر آنان را يهوديان مهاجر تشکيل مي‌دهند، رسماً شهر اورشليم را پايتخت خود مي‌نامد که هيئت دولت و کنيست (پارلمان) اين رژيم در آن قرار دارد.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

+ نوشته شده در  87/04/22ساعت 21:56  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در کره جنوبي از 2004 تا 2008

خلاصه

جمهوري کره، معروف به کره‌جنوبي، در بخش جنوبي شبه‌جزيره کره در شرق آسيا قرار گرفته است. پايتخت آن سئول مي‌باشد. مساحت آن 99646 کيلومترمربع، با جمعيت 49024737 (در سال 2007) و تراکم 480 نفر بر کيلومترمربع، توليد ناخالص داخلي 1196 ميليارد دلار (در سال 2006) با سرانه 24500 دلار است. کره، اقتصادي در حال رشد دارد که در ميان کشورهاي منطقه شرق آسيا پيشتاز است. اين کشور در عرصه‌هاي توليد حافظه‌هاي نيمه‌رسانا و نمايشگرها در سطح کشورهاي پيشرو قرار دارد. علاوه بر اين، خودروسازي اين کشور با وجود شرکت‌هايي نظير دوو، هيوندا و کيا به عنوان بازوان توانمند صنعت آن قلمداد مي‌شود. صنايع فولاد اين کشور و صنعت کشتي‌سازي آن نيز در جهان از شهرت قابل توجهي برخوردارند.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

+ نوشته شده در  87/04/22ساعت 21:55  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در جمهوري چک از 2004 تا 2008

خلاصه

جمهوري چک در اتحاديه اروپا واقع شده و پايتخت آن شهر پراگ است. اين کشور در دهه 1990 از کشور بزرگ چکسلواکي جدا شد. مساحت آن 78866 کيلومترمربع، با جمعيت 10349372 (در سال 2007) و تراکم 130 نفر بر کيلومترمربع، توليد ناخالص داخلي 224 ميليارد دلار با سرانه 25346 دلار(در سال 2006) مي‌باشد. کارخانه‌ي ماشين‌سازي شکودا و کارخانه‌هاي توليد کريستال کمک بسياري به اقتصاد پوياي اين جمهوري مي‌کند. صنعت توريسم و طبيعت زيباي اين کشور سالانه جمعيت بسياري را ميهمان خود مي‌کند.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

+ نوشته شده در  87/04/22ساعت 21:54  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

كاربرد فناورى نانو در صنايع غذايى (14/04/87)

نانو تكنولوژى، فناورى جديدى است كه همه دنيا را فرا گرفته است و به بيانى دقيق تر مى توان گفت كه نانوتكنولوژى بخشى از آينده نيست بلكه همه آينده است.
نانوتكنولوژى توانمندى توليد مواد، ابزارها و سيستم هاى جديد و در دست گرفتن كنترل اين سيستم ها در سطح مولكوى و اتمى و استفاده از خواص مواد توليدى در مقياس نانو است.
هر چند آزمايش ها و تحقيقات فراوانى پيرامون نانوتكنولوژى از اوايل قرن بيستم آغاز شده است و دانشمندان به طور مستمر در حال پيگيرى اين مطالعات هستند اما اثرات عميق و معجزه آفرين نانوتكنولوژى در روند تحقيق و توسعه (Research & Development) سبب شده است كه نظر تمامى كشورها به سوى اين فناورى جديد جلب شود و فناورى نانو را به عنوان يكى از مهمترين اولويت هاى تحقيقاتى كشور خويش در قرن جارى نيز معرفى كنند. به عنوان نمونه كشور ژاپن رقم اختصاص يافته براى تحقيقات در زمينه فناورى نانو را در سال هاى اخير دو برابر افزايش داده و اين رقم در كشور آمريكا در حدود ۳‎/۷ بيليون دلار برآورد شده است.
نانوتكنولوژى مى تواند براى توسعه مواد در اندازه هاى كوچك بهسازى، كنترل و انتقال محموله، شناسايى آلودگى و ابداع نانو ابزارهايى براى زيست شناسى سلولى و مولكولى مورد استفاده واقع شود. اين تكنولوژى شامل ابداع، استفاده از مواد آلى و غيرآلى در مقياس نانو است.
نانو تكنولوژى نويد بخش روش هايى براى طراحى نانو مواد است و مواد ساخته شده با استفاده از فناورى نانو سازگار با ويژگى هاى فيزيكى، شيميايى و بيولوژيى هستند و توسط ساختارهاى مولكولى و ديناميكى مشخص و از پيش تعيين شده اى كنترل مى شوند، دراين تكنيك ها قبل از تشكيل فرآورده ژن ها دچار تغيير مى شوند.
دستكارى در پليمرهاى غذايى و مجموعه هاى پليمرى باعث بهبود كيفيت غذا و سلامتى بيشتر مصرف كنندگان مى شود. نانوتكنولوژى مى تواند موادى با ويژگى هاى خود جمع كن، خود التيام بخش و خودنگهدارنده توليد كند.
* غذاهاى نانو
غذاهاى نانو (Nano Food) يكى از مهمترين كاربردهاى نانوتكنولوژى در صنايع غذايى است كه براساس پيشرفت هايى كه در سال هاى اخير در اين رشته حاصل شده است به وجود آمده. در اين غذاها با استفاده از توانمندى نانوربات ها در توليد غذا براى انسان از طريق اكسيژن ، كربن و هيدروژن موجود در آب يا هوا بهره گرفته مى شود و ديگر براى توليد غذا نيازى به مزارع كشاورزى و دامپرورى نخواهد بود. اين نانو غذاها با گردش خون در بدن به حركت درآمده و عروق خونى را از بقاياى چربى ها پاك مى كند و اين خود يكى از دلايل كاهش التهاب شرائين در بدن شده و احتمال بروز سكته هاى قلبى را بشدت كاهش مى دهد.
همچنين نانو غذاها اين توانمند ى را دارند كه با توجه به شخصيت مصرف كننده غذا، رنگ، طعم و مواد مغذى غذا را تغيير دهند.
با استفاده از فناورى نانو انسان قادر خواهد بود كه رشد گياهان را بدون محدوديت خاك، مزرعه و آب انجام دهد و دنياى بدون قحطى و كمبود مواد غذايى را براى همه فراهم كند.
نانو تكنولوژى بيش از ۱۳۵ نوع كاربرد در صنايع غذايى دارد. معمولاً نانوتكنولوژى به عنوان روشى مدرن براى دستكارى در مواد غذايى مورد توجه واقع مى شود، اين دستكارى در مواد غذايى علاوه بر مزاياى ياد شده فوق، داراى مضراتى نيز هست. به عنوان مثال بر اساس فرضيه Gorg Goo اين احتمال وجود دارد كه اين نانوفناورى ها زمانى خارج از كنترل انسان درآيد.
* كاربردهاى فناورى نانو در صنايع غذايى
كاربردهاى فناورى نانو در غذا و صنايع غذايى را مى توان به ۶ گروه تقسيم كرد:
۱- فرآيندهاى غذايى
۲- سلامت غذا
۳- توليد غذا
۴- بسته بندى
۵- نگهدارى غذا
۶- بهبود طعم و رنگ غذا
در بخش نگهدارى غذا، فناورى نانو مى تواند با جابه جا كردن سطح پوشش مواد از ورود هر نوع ميكروارگانيسم يا ميكروب به غذا جلوگيرى كرده و سبب ضد عفونى شدن سطوح غذاها شود، به علاوه با استفاده از نانو حفره ها مى توان از خراب شدن مواد بى ثباتى مانند آنتى اكسيدان هاى حساس از جمله ويتامين هاى A، D، E، K و «امگا ۳» جلوگيرى به عمل آورد و همچنين در شناسايى و طراحى ساختمان آنزيم ها، كنترل متابوليسم آنزيم ها توسط تغيير در ساختمان و افزودن ذرات فعال به مواد غذايى از آن بهره گرفت.
در بخش توليد مى توان هم در صنعت كشاورزى و هم در ابداع روش هاى جديد براى توليد غذا مانند به كارگيرى نانوسنسورها در شناسايى آفت ها، آنتى بيوتيك ها و ژن هاى مختلف گياهان و همچنين توليد آفت كش هاى بى خطر و نيز كاهش اثرات منفى آفت كش هاى موجود از اين فناورى بهره گرفت، به علاوه مى توان با سنتز مواد تغذيه اى در گروه هاى غذايى مورد نياز طعم دهى، تركيبات و پيوند آنزيم ها را به هم ريخته و به توليد مواد جديد غذايى با طعم ها و رنگ هاى مختلف دست يافت.
هم اكنون برخى از شركت ها در حال كار بر روى طراحى زبان الكترونيكى هستند كه شامل آرايه اى از حسگرهاى مايع به همراه فناورى تشخيص الگويى است كه قادر به تشخيص طعم هاى ويژه و مجزا مى باشد. از مهم ترين كاربردهاى اين زبان، آزمون چشايى نوشيدنى ها، چشيدن مواد شيميايى در حد مولكول است. اين حسگر در بسته بندى گوشت و فرآورده هاى گوشتى به كار گرفته مى شود و قادر به تشخيص اولين نشانه هاى فساد در مواد غذايى است و با تغيير رنگ، فساد ماده غذايى را هشدار مى دهد.
از ديگر نمونه هاى توليدى اين حسگرها، نانوباركدها هستند كه مدل مولكولى باركدهاى سنتى است و شامل نانوذرات فلزى مى باشد كه اثر انگشت شيميايى قابل شناسايى و خاصى دارد و مى تواند از طريق ماشين هايى كه براى اين منظور طراحى شده است، تشخيص داده شود. اين قبيل از باركدها مى تواند براى حفاظت از مارك و ارزيابى غذاهايى كه در حالت عادى نمى توان باركد بر روى آنها چسباند، استفاده مى شود.
* نتيجه گيرى
در چند سال گذشته، تأثير عميق فناورى نانو در صنايع غذايى و بسته بندى محصولات غذايى رشد چشمگيرى داشته است و هم اكنون بيش از ۳۰۰ فرآورده نانوغذايى در بازار محصولات خوراكى موجود است. اين موفقيت منجر به سرمايه گذارى فراوانى در زمينه تحقيق و توسعه در نانوغذاها شده است. امروزه فناورى نانو يك قضيه لازم الاجرا در صنايع غذايى است و هر شركتى كه بخواهد در اين زمينه پيشتاز باشد، ناگزير به سرمايه گذارى در فناورى نانو است.
هم اكنون حدود ۳۰۰ شركت در سراسر دنيا در حال توليد نانوغذاها هستند كه كشور آمريكا بيشترين درصد را به خود اختصاص داده است و سپس كشورهاى ژاپن و چين در اين زمينه فعالند. بر طبق پيش بينى هاى انجام شده، تا ۴ سال آينده قاره پهناور آسيا با دارا بودن بيش از ۵۰ درصد جمعيت جهان بزرگترين مصرف كننده نانوغذاها خواهد بود و در اين ميان كشور چين را مى توان گسترده ترين بازار مصرف ناميد.
پيشرفت هاى چشمگير در رمزگشايى DNA محصولات كشاورزى و گياهى صنايع را قادر به پيش بينى، كنترل و بهبود محصولات كشاورزى كرده است كه تلفيق اين فناورى با فناورى دستكارى در مولكول ها و اتم هاى موجود در مواد غذايى و گياهى، روشى را در اختيار صنايع غذايى مى گذارد تا غذاهايى با قابليت بيشتر و هزينه كمتر را طراحى و در اختيار مصرف كنندگان نهايى قرار دهند.

منبع: ايران

+ نوشته شده در  87/04/14ساعت 12:25  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

فناوري نانو؛ جبران عقب ماندگي‌ها (08/04/87)

فناوري نانو ‌يا آن‎طور كه بعضي وقتها از آن نامبرده مي‎‌شود، توليد مولكولي شاخه‌اي از مهندسي است كه به طراحي و توليد انبوه مدارهاي الكترونيك كوچك و ابزارهاي مكانيكي، در مقياسهاي مولكولي، مي‌پردازد.
هنگامي که براي اولين بار در اوايل دهه 1980 ميلادي پيشگام عرصه فناوري نانو اريک درکسلر نظريه جسورانه خود را انتشار داد، بهترين پاسخي که دريافت کرد عکس‎العملهايي توام با شک و ترديد بود. اين نظريه تازه مطرح شده خوبتر و رويايي‎تر از آن به نظر مي‎رسيد که واقعيت داشته باشد و حتي از ديد بسياري از دانشمندان و اهل نظر کل مسئله غيرممکن مي‎نمود. با اين وجود قوانين فيزيک راه خود را مي روند و اهميت زيادي براي ابراز نظرها و بيمها و اميدهاي ما قائل نيستند. از اين رو گرچه زمان لازم است تا اين نظريه محقق شود اما به هيچ‌وجه غير ممکن نيست و حتي اجتناب ناپذير هم خواهد بود.

نگاه از زاويه فوايد و مضرات
هر فناوري قدرتمندي همان‎قدر که فوايد و محاسن به ارمغان مي‎آورد مي‎تواند مضر هم باشد. فعالان عرصه نانو از بدو مطرح شدن آن به خطرات و نگراني‎هايي که ممکن است توسط اين فناوري ايجاد شود توجه داشته و در پي بررسي و رسيدگي به آنها بوده‎اند. تغييراتي که در اثر فناوري نانو پديد آمده است، نه در حد و اندازه تغييرات ناشي از انقلاب صنعتي بلکه بسيار فراتر از آن خواهد بود. سوال مهمي که مطرح مي‎شود آن است که چگونه بايد با اين تغييرات مواجه شد؟ چه سياستها و خط مشي‎هايي بايد در خلال پيشرفت و گسترش اين فناوري نوظهور اتخاذ شود؟
درکسلر در کتابش با عنوان "موتورهاي آفرينش" که در سال 1986 به چاپ رسيد به گونه‎اي مبسوط به اين موضوع پرداخته است. همچنين وي درسال 1988 در مقاله آينده‎نگرانه‎اي تحت عنوان "گفتگويي پيرامون خطرها" به نگرانيهايي که تا آن زمان مطرح شده بودند پرداخته است. يک راه حل که براي رويايي با اين مشکلات بالقوه توسط بيل جوي، موسس و رئيس شرکت سان ميکروسيستم، مطرح شد از اين قرار بود: "براي اجتناب از نتايج وخيم و پيامدهاي وخيم که ممکن است فناوري نانو با خود همراه داشته باشد، بايد از اين فناوري به طور کامل چشم‎پوشي و تحقيقات و توسعه در اين زمينه را به طور کامل متوقف کرد." اين راه حل «جوي» در واقع همان پاک کردن صورت مسئله است.
اين راه حل خود سبب بروز مشکلات زيادي مي‎شود: بازداشتن محققان از تحقيق درباره فناوري نانو و نيز جلوگيري از توليد وساخت محصولات با استفاده از اين فناوري كه شانسهاي زيادي در آن نهفته است و شکوه پيروزي در آن موج مي‎زند و در کل ممنوعيت هاي ملي و بين‎المللي نه تنها کارساز نيستند، بلکه اين خلا در قوانين موجود خود مي‎تواند منجر به رواج تحقيقات به صورت زيرزميني شود. درست در همين زمان است که تابعان و مطيعان تحريمهاي وضع شده موجبات محروميت خود را از بسياري از فوايد حاصل از اين فناوري نوين فراهم خواهند ساخت. پس حال که تحريم کارساز نيست، بهترين راه مواجهه با نگراني‎‎ها و پيامدهاي منفي که فناوري نانو به دنبال خود دارد چه خواهد بود؟ در کل نگرانيها و خطرها را مي‎توان در قالب دو گروه عمده دسته‎بندي کرد: سوءاستفاده‎هاي عمدي و خطرات غيرعمدي.
بهترين راه پرهيز از بروز سوءاستفاده‎هاي عمدي، يعني استفاده نابجا توسط برخي گروههاي کوچک يا ملتها که سبب ايجاد آسيبهاي فراوان مي‎‎شوند، وضع معيارهايي بر مبناي درک روشن از اين فناوري است. از جمله موارد، مي‎توان در آينده از فناوري نانو براي تشخيص سريع حملات متخاصمان و انديشيدن تدابيري براي دفع آنها استفاده کرد. علاوه بر توليد سيستم‌هاي نظارتي جديد براي تشخيص سريع و بموقع طرحهاي توسعه و ساخت ادوات و سلاحهاي کشتار جمعي، دسترسي به موادي سبکتر، محکمتر و هوشمندتر که به مدد کامپيوترهاي مولکولي فراهم شده است، اين امکان را نيز ايجاد مي‎کند که با بهبود و اصلاح سلاحهاي قبلي در برابر اين تهديدهاي کشف شده عکس‎العمل مناسب نشان داد.
دسته دوم خطرات يعني تهديدها و خطرهاي غيرعمدي از آنجا ناشي مي‎شوند که يک ماشين مولکولي خود تکرار با خارج شدن از کنترل سبب پر شدن لايه بايوسفر از ماشينهايي از نوع خودش شود.
در حالي‌که پيشنهاد فناوري نانو، استفاده از تکرار (با هدف حداقل‎سازي هزينه‎هاي توليد) است، کپي برداري از سيستم‌هاي زنده به هيچ‌وجه پيشنهاد نمي‎شود. سيستم‌هاي زنده به طرز شگفت‎‎آوري قابليت سازگاري با يک محيط طبيعي پيچيده را دارند. با تکيه بر فناوري نانو مي‎توان سيستم‌هايي از ماشين‌هاي مولکولي، مشابه نمونه‎هاي کوچکي که امروزه در کارخانه‎هاي فوق مدرن يافت مي‎شوند، ساخت. بازوهاي روباتيک با ابعادي در حد ساب ميکرون همان کاري را در فرايند مونتاژ روي اجزا مولکولي انجام خواهند داد که امروزه عموزاده‎هاي بزرگشان در کارخانه‎هاي سراسر دنيا روي پيچ و مهره‎ها انجام مي‎دهند.
راهبردهايي براي توسعه اصولي
براي پرهيز از هرگونه تهديد و خطر احتمالي ناشي از ساخت سيستم‌هاي جديد در آينده، بايد مجموعه‎اي از قوانين ومقررات وضع شود تا توليدکنندگان و توسعه‎دهندگان سيستمهاي توليد مولکولي واقف شوند که چگونه بايد فعاليتهاي خود را به صورت امن دنبال کنند. آري بايد قوانيني وضع شود تا ما را براي مواجهه بي‎خطرتر با فناوري نانو آماده سازد. از جمله قوانين بديهي که بايد در اين راهبردها به آن پرداخت مي‎توان به اين موارد اشاره کرد: تکرارکننده‎هاي مصنوعي نبايد قادر به اجراي فرايند تکرار در يک محيط طبيعي به گونه‎اي کنترل نشده باشند؛ آنها بايد وابستگي کامل به يک منبع سوخت مصنوعي يا قطعه‎اي مصنوعي داشته باشند که به هيچ‌وجه در طبيعت يافت نشود؛ آنها بايد با استفاده مناسب از کدهاي تصحيح خطا و پنها‎ن‎سازي، از بروز تغييرات ناخواسته و نامطلوب در روند برنامه کاري‌شان جلوگيري به عمل آورند.

اقدامات انجام شده در ايران
در ايران با توجه به ضرورت تدوين برنامه‎اي بلند مدت براي توسعه فناوري نانو "ستاد ويژه توسعه فناوري نانو" در شهريور ماه سال 1382 با دستور رئيس جمهورتشکيل شد. اهداف اين ستاد عبارت است از:
- دستيابي به سهم مناسبي از تجارت جهاني با استفاده از فناوري نانو؛
- ايجاد زمينه مناسب براي بهره ‎مندي از مزاياي فناوري نانو در جهت ارتقاي کيفيت زندگي مردم؛
- نهادينه شدن توسعه پايدار و پوياي علوم، فناوري و صنعت نانو.
ماموريت اصلي ستاد هم دستيابي به جايگاه مناسب در بين 15 کشور برتر فناوري نانو و تلاش براي ارتقاي مداوم اين جايگاه به منظور توسعه اقتصادي کشور است. سياستهاي حاکم بر تمام سطوح برنامه تدويني شامل سه دسته کلي سياستهاي راهبري، سياستهاي راهبردي و سياستهاي اقتصادي و اجتماعي است. از جمله مواردي که در راستاي سياستهاي اجتماعي و اقتصادي مطرح است، رعايت ارزشها و اصول اخلاقي و ملاحظات زيست محيطي در اجراي برنامه است. در راستاي همين سياست برنامه‎اي تحت عنوان "بررسي اثرات مثبت و منفي بهداشتي، زيست محيطي، اجتماعي و اقتصادي مرتبط با توسعه فناوري نانو که مانع دسترسي عمومي به محصولات آن مي‎‎شوند" تدوين و اجراي آن به وزارت بهداشت و سازمان محيط زيست محول شده است. البته اين برنامه بيشتر در فاز مطالعاتي بوده و بودجه آن هم در سرجمع بودجه مطالعاتي لحاظ شده است. مشاهده دقيق سند مذکور نشان مي‎دهد که توجه به مقوله وضع قوانين براي پرهيز از خطرات ناشي از فناوري نانو در آن بسيار کمرنگ بوده و اين مسئله چنان که بايد مورد توجه قرار نگرفته است. بنابراين بهتر است در کنار تدوين برنامه‎هاي توسعه‎اي به وضع قوانين و بايدها و نبايدهايي که برنامه بايد در چارچوب آن اجرا شوند نيز پرداخت.

جمع‎بندي نهايي بحث
فناوري نوظهور نانو نويدبخش زندگي بهتر براي بشريت و رفع بسياري از مشکلات و ناملايمات موجود است. با اين حال نانو نيز همانند ساير پديده‎هاي نوظهور در کنار نکات مثبت فراوان، کاستيها و حتي خطراتي را به همراه داشته و به قول معروف هر گلي خاري دارد. چنانچه روند توسعه و پرداختن به اين عرصه هوشمندانه انجام شود و با وضع قوانين مناسب و کافي همراه باشد، نه تنها تهديدهاي ناشي از آن به حداقل تقليل مي يابد، بلکه در آينده‎اي نه چندان دور بيشترين فوايد عايد جامعه بشري خواهد شد. کشور ما هم در صورتي که بخواهد سهمي از پيشرفتها و فرصتهاي ايجاد شده توسط اين فناوري داشته باشد، بايد سرعت عمل به خرج دهد و برنامه‎‎هاي تحقيق و توسعه در زمينه فناوري نانو را در قالب قوانين مناسب ملي و بين‎المللي به معرض اجرا بگذارد. سوار شدن بموقع در قطار نانو نه تنها مي‎تواند سبب پيشرفتهاي چشمگير شود بلکه مي‎تواند به نحو قابل ملاحظه‎اي منجر به جبران عقب‎ماندگي‎هايي باشد که در طول دهه‎ها و حتي قرون متمادي گريبانگير اين مرز و بوم بوده است.

محمدرضا فروغی

+ نوشته شده در  87/04/08ساعت 21:4  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

منافع توأمان تعيين مشخصات بلادرنگ براي دولت و دانشگاه (04/04/87)

در مقاله پيشين خود با عنوان " تعيين مشخصات بلادرنگ، رمز جهش در پژوهش و کسب و کار نانو"‌ (ماهنامه شماره 123- دي 1386)، مبحث تعيين مشخصات بلادرنگ را مطرح نموده و در رابطه با سهولت دسترسي و کسب‌وکارهاي دخيل در آن مطالبي ارائه کردم. در اين مقاله تأثيرات جهشي آن بر بخش عمده‌اي از تحقيقات نانو و نيز تأثيرات ملي آن شرح داده مي‌شود. آنچه سنگ بناي چاپ مقاله يا توليد فناوري است، دستيابي به حجم قابل قبولي از داده‌هاي تجربي همخوان با يکديگر است. با اين حال هم‌اکنون ضعف در اين مسأله به يکي از موانع اصلي خروج تحقيقات از آزمايشگاه از يک سو و رخنه محصولات توليدي به بسياري از بازارها از سوي ديگر تبديل شده‌است؛ چرا که توسعه نيافتگي دانش فني در بسياري از تحقيقات علم و فناوري‌نانو (که حول و حوش ساخت عناصر پايه هستند) سبب بهينه نبودن فرآيندها و در نتيجه افزايش هزينه تمام شده مي‌شود. هم‌اکنون اکتساب اين خميرمايه در بسياري از تحقيقات تجربي و نيز کسب‌ وکارهاي فناوري‌نانو در کشور ما با مشکلات زير مواجه‌است: • داده‌هاي آزمايشگاهي به کندي و پس از چرخه‌هاي دو سه ماهه آزمايش- تعيين مشخصات به دست مي‌آيند، به نحوي که محقق کنترل اندکي بر روند پژوهش خود دارد. • تحقيقات بعضاً با معضلاتي نظير تکرارپذيري روبرو مي‌شوند، که سرعت پيشرفت و اعتبار علمي محقق را با مشکل مواجه مي‌کند. به عنوان مثال مقالاتي که در زمينه ذخيره گاز در نانولوله‌هاي کربني به چاپ مي‌رسد، هنوز با مشکل ضعف در تکرارپذيري مواجه‌اند. • تعدد پارامترهاي دخيل در يک فرآيند گاه آنچنان بالاست، که حتي مقالات منتشره ذاتاً قابل جمع با يکديگر، جهت ايجاد درکي از سازوکار ذاتي و يا توليد دانش فني نيستند. در اين حالت صرفاً محقق مي‌تواند در يک فضاي به شدت محدودشده با تغيير يکي از چندين پارامتر دخيل، مطلبي را با احتياط زياد نتيجه‌گيري کند، که قابل تعميم نيست. • سرعت اندک تحقيقات و فضاي ايزوله مانع تشريک مساعي بين صنعت و دانشگاه و نيز محققان تجربي و مدل‌سازي ما مي‌شود. از اين رو محققان مسلط بر قابليت اخير سرگرم مباحثي مثل نانوالکترونيک مي‌شوند، که در بهترين حالت در آينده‌اي بسيار دور يا در کشورهايي با زيرساخت متفاوت از ما، به محک تجربه درخواهند آمد. هر ساله حجم انبوه مقالات با محدوديت‌هاي فوق و با کارکرد صرفاً علمي به چاپ مي‌رسند. با اين حال اخيراً تعداد بسيار اندکي از مقالات مشاهده مي‌شوند، که اشاره به جهت توليد دانش فني دارند. اين تحقيقات بر پايه زنجيره‌اي از آناليز بلادرنگ و مدل‌سازي بر پايه داده‌هاي تجربي است. مزاياي اين نوع تحقيقات ترکيبي عبارتند از: • حجم زياد داده‌هاي تکرارپذير تجربي سبب توليد تصاعدي داده‌هاي شبيه‌سازي شده مي‌شود، که دست محقق را براي بهينه‌سازي يا افزايش مقياس توليدي فرآيند خود باز مي‌گذارد. • محقق مي‌تواند اقدام به تجاري‌سازي تحقيقات بالغ‌شده خود، حتي در رقابت با رقباي خارجي کند. در اين حالت تشريک منافع بين بخش صنعت و دانشگاه نيز پديد مي‌آيد. • به طور خودبه‌خود تشريک منافع بين محققان تجربي و مدل‌سازي پديد مي‌آيد. همان‌قدر که تجربي‌کاران علاقمند به دانستن سازوکار فرآيند خود هستند، محققان شبيه‌ساز نيز به اعتباربخشي به تئوري‌هاي خود علاقمند هستند. • محقق با قاطعيت مي‌تواند سمت و سوي تحقيقات خود را معين کرده، به طور قابل ملاحظه‌اي از هزينه و عدم قطعيت ساير تعيين مشخصات بکاهد و در عين حال مقالات معتبرتر و بيشتري را به چاپ برساند. تصاحب تحقيقات شبيه‌سازي بر قريب نيمي از مقالات نانوي کشورمان، حکايت از آن داردکه ما مشکلي در بخش مدل‌سازي نداريم و عملاً گلوگاه اين تحقيقات ترکيبي، بخش اول آن، يعني ساخت و به‌کارگيري سنجه‌هاي بلادرنگ است. نظر به سادگي کميت‌هاي مورد نياز (مثل وزن، طول، رسانش الکتريکي و ميزان جذب نور) مي‌توان پذيرفت، که قابليت داخلي مناسبي نيز در زمينه ساخت بومي اين سنجه‌ها وجود دارد‌، که با مقداري همت و حمايت قابل عملياتي شدن است.


اين مقاله در ماهنامه شماره 129 به چاپ رسيده است

+ نوشته شده در  87/04/04ساعت 0:12  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

توسعه پايدار با استفاده راهکارهاي فناوري‌نانو (04/04/87)

خلاصه

از آنجا كه فناوري‌نانو تقريباً در تمام بخش‌ها كاربرد فراگيري دارد، اين فناوري تأثير عميقي بر اقتصاد جهاني خواهد داشت. دانشمندان، محققان، مديران، سرمايه‌گذاران و سياست‌مداران جهان به اين پتانسيل عظيم پي برده، خود را براي مسابقة نانو آماده كرده‌اند. همينك هزاران محصول مبتني بر فناوري‌نانو در بازار وجود دارد و محصولات زيادي نيز در حال توسعه هستند و حدود 65 کشور در حوزة فناوري‌نانو سرمايه‌گذاري مي‌کنند. با استفاده از کاربردهاي فناوري‌نانو مي‌توان بسياري از مسائل مربوط به فقر را در کشورهاي مختلف دنيا حل کرد. در اين مقاله ضمن بررسي پتانسيل فناوري‌نانو در حل مشکلات مختلف کشورهاي در حال توسعه و فقير، برخي از راهکارهاي ارائه‌شده از سوي اين فناوري نيز بررسي شده‌است.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )


اين مقاله در ماهنامه شماره 129 به چاپ رسيده است

+ نوشته شده در  87/04/04ساعت 0:11  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تارهاي هوشمند ؛ بافتن مواد نسل بعد (04/04/87)

خلاصه

پيشرفت‌هاي حاصل در فناوري‌هاي مربوط به نانولوله‌هاي کربني، موجب توليد گروه جديدي از مواد شده‌اند که در صنايع زيست‌پزشکي، نساجي و الکترونيک مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در آينده شاهد استفاده از سلول‌هاي عصبي رشديافته روي تارهاي نانولوله‌اي کربني خواهيم بود که به‌عنوان اتصالاتي براي کنترل مبتني بر فکر مورد استفاده قرار خواهند گرفت. در عين حال تارهاي ساخته‌شده از الياف نانولوله‌اي کربني مي‌توانند در لباس‌ها يا حتي ماهيچه‌هاي مصنوعي وارد شده، آنها را هوشمندتر، مستحکم‌تر و قوي‌تر سازند. در اين مقاله برخي از فناوري‌هاي نوظهور که منجر به توليد نسل جديدي از مواد هوشمند مي‌شوند، معرفي مي‌شود.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )


اين مقاله در ماهنامه شماره 129 به چاپ رسيده است

+ نوشته شده در  87/04/04ساعت 0:9  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

قابليت‌هاي فناوري‌نانو در زمينة کنترل بيماري‌هاي عفوني (04/04/87)

خلاصه

امکان استفاده از نانوذرات به‌عنوان ياورهاي جديد در ساخت واکسن‌ها و همچنين استفاده از نانوامولسيون‌ها به‌عنوان حامل‌هاي کولوئيدي واکسن‌ها در حيطة ‌ايمن‌سازي مورد بررسي قرار گرفته‌است. نانوذرات کلسيم به‌عنوان ياور به آنتي‌بادي‌هاي ضد شيستوزوميازيس اضافه گرديده‌است.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )


اين مقاله در ماهنامه شماره 129 به چاپ رسيده است

+ نوشته شده در  87/04/04ساعت 0:8  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

مالکيت و مسائل قانونی در فناوری نانو (03/04/87)

فناوري نانو مسائل قانوني جديدي را در زمينه‌حقوق و مالکيت فردي ايجاد نموده است. شايد بتوان برخي از اين مسائل را با قوانين موجود و يا با کنترل و تعديل قلمرو نانو حل و فصل نمود ولي ممکن است براي کنترل قلمرو نانو نياز به وضع قوانين جديدي داشته باشيم.
همچنين فناوري نانو در زمينه مالکيت فکري، مسائلي را در دو سطح متفاوت ايجاد مي‌کند. در سطح اختراعات خاص، اين بحث وجود دارد که آيا مي‌توان ويرايش جديد و نانومقياس (nanoversion) يک اختراع قبلي را به عنوان يک اختراع جديد ثبت کرد يا نه؟ با توجه به توسعه سياست‌هاي ثبت اختراع مربوط به فناوري زيستي، اين کار عملي خواهد بود. در سطحي بالاتر اين اختلاف نظر وجود دارد که آيا حمايت قوي از اختراعات، فناوري نانو را توسعه خواهد داد يا خير؟
ديدگاه‌هاي گوناگون عصر راديو و عصر اطلاعات، راه‌حل‌هايي براي جلوگيري از سردرگمي اختراعات نانو و همچنين تسريع رشد صنعت نانو ارائه مي‌دهد. در اين مقاله مسائلي از قبيل قوانين مالکيت فردي و سياست‌هاي مربوط به مالکيت فکري، که فناوري نانو ممکن است ايجاد نمايد معرفي خواهد شد.

  1. مالکيت و تعدي (Property and Trespass)

    قوانين مالکيت فردي و قوانين تخلفاتي با مطرح شدن موضوعاتي مانند قلمرونانو و تحولات ايجاد شده به وسيله نانوابزار و ساير دستاوردهاي فناوري نانو مورد ترديد قرار گرفته است. اصطلاح قلمرو نانو به هر فضايي که در آن بتوان به نانوابزارها دسترسي پيدا نمود اطلاق نمي‌شود. برخي از اشيائي که ممکن است نانوابزار تلقي شوند، اما در اصل جزء جامدات ميکروسکپي مي‌باشند، از قلمرو نانو خارج‌اند. به عنوان مثال، ديوار يک خانه ممکن است جامد و يکنواخت به‌نظر برسد اما هر ترک بسيار ريز در ديوار که حتي با چشم ديده نمي‌شود مي‌تواند يک قلمروي نانوي بسيار وسيع ‌باشد. با در نظر گرفتن مجموعه‌اي از اين ترک‌ها، نانوابزارها به راحتي قادرند ازميان يک ديوار عبور نمايند. در مورد يک در، هنگامي که در بسته است فاصله موجود ميان در و چارچوب آن با اينکه به چشم نمي‌آيد، متشکل از منافذ بزرگي است که هر کدام به خودي خود مي‌تواند يک قمروي نانوي بسيار وسيع باشد.
    حتي بدن انسان نيز به علت وجود روزنه‌هايي درسطح پوست، که پوست را به بخش‌هايي در اندازه‌هاي 40 تا 100 نانومتري تقسيم مي‌کنند و ورودي‌هاي پروتئين، ويروس‌ها و نانوابزارها مي‌باشند، نيز همواره يک قلمرونانو محسوب مي شود.
    دسترسي به قلمرو نانو مي‌تواند يک امتياز و دستاورد بسيار ويژه و با ارزش باشد، اما اين‌که چه کسي از اين امتياز برخوردار خواهد شد، خود مي تواند پيامد‌هاي بسياري را در پي داشته باشد. يک نظريه در اين مورد وجود دارد که در آن، بر لزوم پيشبرد و کنترل فناوري نانو در ادامه مسير سابق مالکيت فردي يا همان قوانين تخلفاتي تأکيد مي شود. در نظريه ديگري که مي توان آن را يک فرضيه رقابتي محسوب نمود، قلمرو نانو با قلمرو هوايي، که نامحدود و قابل دسترسي براي عموم است، مقايسه مي‌شود که بايد توسط يک نهاد دولتي کنترل گردد.

    الف- قوانين مالکيت فردي

    به ‌كارگيري قوانين مالکيت فردي يا قوانين تخلفاتي در مورد قلمرو نانو موجب محدود شدن آن به قلمرو اشياء ماکروسکپيک مي‌شود. مطابق تحليل قانون مالکيت فردي، نانوابزاري که قادر باشد از ميان يک ديوار عبور نموده، به درون خانه‌اي‌وارد شود، حريم‌هاي خصوصي و شخصي را نقض نموده است. تلقي نمودن نانوابزارها به عنوان تخلف نيز نتايج مشابهي را در پي دارد. دارايي يک مالک مي‌تواند توسط يک متخلف که با حقوق مالکيت فردي مخالف است، مورد تعرض و تجاوز قرار بگيرد. در اينجا موضوع قابل توجه اين‌است که نانوابزارها، مخصوصاَ براي افراد عادي، مي‌توانند کاملاَ غير قابل تشخيص باشند. به‌اين ترتيب هنگامي که نانوابزاري قابل تشخيص نباشد و هيچ اثري از خود، در جايي که بوده يا هست، بر جاي نگذارد حقوق مالکيت فردي به شدت نقض مي‌شود.
    آيا اينکه نانوابزاري بدون ايجاد هيچ آسيب و نشانه‌اي، وارد بدن فردي شده و از آن خارج شود، نوعي تجاوز به حقوق آن شخص محسوب مي‌شود؟
    موضوع ديگر، حقوق مالکيت صاحبان نانوابزار مي‌باشد. اگر شخصي در يک مکان عمومي نانوابزاري را استنشاق نموده و سپس به خانه‌اش برود، آيا اين شخص سارق اين نانوابزار محسوب مي‌شود؟ اگر قلمرونانو به ‌عنوان يک دارايي فردي در نظر گرفته شود، آيا باز هم دولت خواهد توانست مجري قوانين مربوط به آن باشد؟ آيا در اين صورت دولت مرکزي ملزم به اداره و کنترل فضاي نانو توسط پليس خواهد شد؟ در اين‌صورت براي اثبات تخلفات صورت گرفته، چه تجهيزاتي مورد نياز خواهد بود؟ هرچند اين سوال‌ها فرضي است اما اين نکته را آشکار مي‌سازد و آن اين كه فناوري نانو قادر است به طور جدي، قوانين مالکيت و مفاد آن ‌را تحت تأثير قرار دهد.

    ب- قلمرو باز نانو

    راهکار ديگر مي‌تواند تبديل قلمرو نانو به يک منبع عمومي و کاملاَ شبيه به قلمرو هوايي باشد، به طوري که هر فرد به طور قانوني، حق دسترسي به آن را داشته باشد. عمومي کردن قلمرونانو، مستلزم صدور مجوز حرکت آزادانه هر نانوابزاري، البته بدون نقض و تجاوز به حقوق فردي اشخاص، مي‌باشد. ابزارهاي کاهش آلودگي، پاک‌کننده‌هاي فاضلاب‌ها و ابزارهاي کنترل حشرات، نمونه‌هايي از اين‌گونه نانوابزار مي‌باشند که بر طبق اين قانون قادرخواهند بود بدون هيچ‌گونه محدوديتي در فضاي نانو حرکت کنند و به هر کجا که به آن‌ها نياز است بروند. به اين ترتيب افراد هم ديگر نگران تخلفات ناشي از رفت ‌و آمد نانوابزارهايشان نخواهند بود.
    چنين قوانيني را مي‌توان در جهت به کارگيري مفيدتر قلمرونانو و دستيابي راحت‌تر به آن توسعه داد. قوانيني را نيز مي‌توان براي برخورد با تخلفات سازمان ‌يافته وضع نمود. اما آيا اين قوانين و مقررات قادر خواهند بود بر چالش‌هاي ناشي از عدم رديابي نانوابزارها غلبه نمايند؟ قلمرو نانو نامحدود است و نانوابزارها، اشياء ريز مقياس موجود در آن هستند. به اين ترتيب بدون استفاده از ميکروسکوپ‌‌هاي قدرتمند، كه حمل آنها تقريباً غيرممكن است، کشف تخلفات انجام گرفته مشکل خواهد بود.
    مشکلي که در اينجا صرف‌نظر از نحوه مالکيت نانوابزار، مالکيت فردي، يا مدل قلمروهوايي وجود دارد، چگونگي تعيين هويت مالک نانوابزار مي‌باشد. فرض کنيد نانوابزاري در حال گذر از يک خانه توسط صاحب‌خانه و به طور ناخواسته تنفس شود و در درون ريه شخص جا بگيرد و نهايتاَ منجر به التهاب ريه و مرگ صاحب‌خانه شود. واضح است که طبق قوانين مالکيت فردي يا مقررات قلمروهوايي، امکان دارد شخصي که به طور ناخواسته در مسير حرکت نانوابزار و نهايتاَ آسيب‌هاي وارده از تنفس آن قرار گرفته مسئول تلقي شود. اين قضاوت بدون مشخص شدن هويت مالک اصلي نانوابزار يا کسي که آن‌را در محيط رها کرده است، يک قضاوت ناعادلانه خواهد بود.
    با فرض اينکه بتوان قسمتي از ريه شخص را که نانوابزار در آن جاي گرفته است، تشخيص داده و سپس براي پيدا کردن نانوابزار آن را جدا نمود؛ چه امکانات و تجهيزاتي براي پيدا کردن شيئي با اندازه کمتر از 100 نانومتر از ميان بافت ريه مورد نياز است ؟ آيا يک متخصص مي‌تواند به اميد پيدا کردن يک شي‌ء ريز مقياس از درون يک حجم نسبتاَ بزرگ از بافت ريه، از يک STM (ميکروسکپ پيمايشگر تونلي) استفاده کند؟
    مشخص نمودن سازنده نانوابزار مي تواند به سادگي نگاه كردن به يک نانو ابزار در زير ميکروسکوپ باشد؛ چراکه هر شرکت سازنده نانوابزار براي شناسايي توليداتش پيش‌بيني‌هايي را انجام مي‌دهد. تشکيلات عرضه‌کننده نانوابزار براي تجهيز جامعه به فناوري نانو راهکارهايي را ارائه مي‌دهند که با استفاده از آن، منشأ توليد يک نانوابزار قابل رديابي خواهد بود. اما نکته مهم اين جاست که در عين تعيين نمودن سازنده يک نانوابزار، هويت مالک و کسي که نانوابزار را در محيط رها کرده است، همچنان نامعلوم باقي مي‌ماند. به دليل متداول و عمومي بودن استفاده از نانوابزار و نيز اينکه افراد بسياري مي‌توانند صاحب نانوابزار باشند، پيدا نمودن مالک اصلي و کسي که واقعاَ آن را در محيط رها کرده است، ناممکن مي‌باشد و البته در اين صورت سازنده نانوابزار نيز مسئول حادثه پيش آمده نخواهد بود.
    دشواري تعيين نمودن مالک اصلي نانوابزار که به طور تصادفي مسئول اين حادثه است، دولت ياکارخانه سازنده نانوابزار را ملزم مي‌کند که در موقع فروش نانو‌ابزار مبلغي را به‌منظور جبران خسارات احتمالي که نانوابزار ممکن است در آينده به بار آورد، از خريدار دريافت نموده و نزد خود نگه دارد تا به کساني که در آينده ممکن است توسط نانوابزار صدمه ‌ببينند، پرداخت شود. اما در صورتي که جراحات و صدمات ايجاد گرديده غير قابل جبران باشند، اين وجه ذخيره شده قادر به جبران خسارت وارده خواهد بود؟ اين قبيل پرسش‌ها با اينکه عموماَ غير قابل پاسخگويي هستند اما در نهايت اين موضوع را روشن مي‌سازند که چگونه فناوري نانو مي‌تواند سياست اجتماعي، قوانين مالکيت و حريم‌هاي شخصي را تحت تاثير قرار دهد.

  2. حريم (Privacy)

    اگرچه با در نظر گرفتن قلمرونانو به صورت قلمروهوايي، پيامدهاي ناشي از محدوديت‌هاي ايجاد شده توسط قوانين مالکيت فردي برطرف مي‌شود، اما مدل قلمروهوايي نيز نمي تواند جوابگوي اين مسئله باشد که چه‌نوع کنترلي را مي‌بايست در مورد قلمرونانو اعمال نمود. واضح است که به واسطه مثال‌ذکر شده، نانوابزارها نبايد مجاز به ايجاد خسارت در قلمرونانو باشند، اما آيا مي‌توانند مجاز به کسب خبر از شرايط يا رويدادهاي قلمرونانو و يا گزارش نمودن هر رويداد رخ داده درقلمرو نانو، به صاحبانشان باشند؟
    موضوع ديگر اين‌است که دامنه قلمرونانو در مکان‌هاي عمومي مانند چهار‌راه‌ها و استاديوم‌هاي همگاني، براي نشان دادن و گزارش کردن رفتار و مکالمات مردم تا چه حد بايد باشد؟ آيا چنانچه نانوابزاري قادر به استراق سمع مکالمات ديگران، از راه دور و گزارش آن به ساير افراد باشد، يا چنانچه نانوابزاري در جايي براي مقاصد جاسوسي به کار گرفته شود، اينها نمونه‌هايي از نقض حقوق شخصي افراد نيستند؟
    براي حفاظت از حريم خصوصي افراد، ممکن است بتوان مقرراتي را به منظور کنترل عملکرد نانوابزارها در قلمرونانو، وضع نمود اما آيا با وجود تعدد نانوابزارها و نيز مشکل بودن تشخيص آنها، اين مقررات قابل اجرا خواهند بود؟
    چالش‌هاي به وجود آمده در مورد قوانين قلمرونانو را مي‌توان به‌طور خلاصه با اين جمله مشهور ريچارد فاينمن
    (1959)، در پايين فضاي بسياري وجود دارد، به اين صورت بيان نمود که آيا مامور نيز به به تعداد کافي در پايين براي محافظت و سالم نگه داشتن اين فضاها وجود دارد؟

  3. موضوعات قابل پتنت شدن

    يک اختراع براي آنکه قابل ثبت شدن باشد بايد از دو ويژگي تازگي و غيربديهي بودن برخوردار باشد. هر اختراع فقط براي يک‌بار جديد و غيربديهي است. همچنين درخواست‌هاي ثبت اختراع بايد به‌گونه‌اي تنظيم گردند که يک شخص متخصص در صنعت مربوطه، با استفاده از آن قادر باشد آن اختراع را بدون انجام تعداد نامعقولي آزمايش، ساخته و به کار ببرد. چنين درخواستي به منزله يک مرجع و دستورساخت براي اختراع مورد نظر تلقي مي‌شود.
    به دليل شباهت بيشتر نانوساختارها با نمونه‌هاي مشابه ماكروسكوپي، بررسي ويژگي‌هايي همچون تازگي و ذاتيت و قابل ساخت بودن اختراعات جديد فناوري نانو با مشکل روبه‌روست.

    الف- تازگي و ذاتيت (Novelty & Inherency)

    چنانچه اختراعي جديد نباشد مجوز ثبت اختراع براي آن صادر نمي‌شود. وجود هر تفاوتي، هر چقدر هم جزئي، ممکن است ابتکار نويي را ميان اختراع جديد و اختراع قبلي به‌وجود بياورد. به عنوان مثال، فرض نماييد که براي يک بيل با مشخصات يک دسته بلند و استوانه‌اي شکل که به يک انتهاي آن تيغه دايره‌اي شكل بيل متصل شده است، درخواست حق ثبت اختراع شده باشد. پس از اين هر بيل ديگري که با يک دسته بلند و استوانه‌اي با يک تيغه گرد متصل به يک انتهاي آن ساخته ‌شود، اختراع جديدي محسوب نمي‌شود. اما درصورت وجود حداقل يک تفاوت جزئي در بيل ساخته شده با بيل قبلي، دومي مي‌تواند يک اختراع جديد باشد. بنابراين بيلي با يک دسته چهاگوش و يا بيلي با تيغه چهاگوش در انتهاي دسته‌اش، هر کدام اختراعات جديدي به‌شمار مي‌روند.
    موضوع تازگي در فناوري نانو ممکن است به وضوح آنچه در مورد بيل ذکر شد، نباشد. فرض کنيد مجوز ثبت اختراع براي يک لوله کربني در مقياس ميکروسکپيک که ديواره‌هاي آن متشکل از هزاران يا حتي ميليون‌ها اتم کربن متصل به هم بوده و مجراي ميان لوله که ممکن است حتي کوچک تر از يک شکاف يک اينچي باشد، صادر شده باشد. حال تصور کنيد پس از صدور اين مجوز، دانشمند ديگري يک نانولوله کربني تک‌جداره‌اي را اختراع نمايد که ديواره آن تنها از يک لايه از اتم‌هاي کربن ساخته شده و داراي مجرايي مياني با اندازه‌اي در حد نانومتري باشد؛ اين نانولوله را به دليل داشتن اجزاي متفاوتي از لوله کربني ماکروسکپيک اوليه، از جمله ديواره نازک‌تر و مجراي باريک‌تر، مي‌توان يک اختراع جديد به حساب آورد.
    مفهوم تازگي به نوعي دربرگيرنده مفهوم ذاتيت نيز مي‌باشد. يک اختراع امکان دارد به‌طور ذاتي اختراع مورد ادعاي بعدي را از قبل پيش‌بيني نمايد، حتي چنانچه در امتياز‌نامه‌اش صراحتاً به اختراع دوم اشاره‌اي نشده باشد.
    در مورد لوله کربني، چنانچه ضخامت جداره و قطر مجراي لوله کربني ماکروسکپيک دقيقاً تعيين و ثبت نگرديده باشد، يک مميز مي‌تواند استدلال نمايد که هنگام توليد لوله کربني ماکروسکپيک، به‌طور ذاتي توليد نانولوله‌کربني تک‌جداره از قبل پيش‌بيني شده است.
    اين‌چنين تعبير گسترده‌اي از ذاتيت، مجموعه‌اي از انواع استدلالات را در بر دارد که به وسيله آنها مي توان درخواست‌هاي ثبت اختراع مربوط به هر نانوساختاري را که در اصل يک ويرايش پيشرفته‌تر از اختراع ميکروسکپيک قبلي است، رد نمود. چنين رويکردي تدريجاً به توقف روند پيشرفت فناوري نانو خواهد انجاميد؛ چرا که با توجه به اين استدلالات ‌‌فقط تعداد معدودي از اختراع‌ها قابل ثبت شدن خواهند بود.
    دکتريني که دادگاه‌ها در مورد اين قضيه تصويب نمودند اين است که چنانچه جزئي از اختراع دوم توسط اختراع اوليه به‌طور ذاتي پيش‌بيني شده باشد، اما اختراع دومي تحت شرايط ويژه‌اي، آثار متفاوتي را از خود نشان دهد که اختراع اول فاقد آنهاست، پيش‌بيني انجام شده توسط اختراع اوليه دليل کافي براي جلوگيري از ثبت اختراع دومي نمي باشد.
    صدور امتيازنامه شماره 5/424/054 براي نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره و چند جداره گواه اين نکته است که سازمان اعطاي مجوز ثبت اختراعات و علائم تجاري ايالات متحده (USPTO) اين دکترين را در مورد ذاتيت پذيرفته و به کار گرفته است.
    USPTO ممكن است همان تفسير ابتدايي ذاتيت را در مورد اختراعات توليد شده توسط فرايندهاي MEMS به كار برد. روش‌هاي ساخت MEMS توانايي ساخت اشيا را هم در مقياس ميکروسکپيک وهم در مقياس نانو دارا مي‌باشند. البته يک مميز باز هم مي‌تواند به‌طريق منطقي و معقولي ثابت نمايد که‌نانوساختار توليد شده به وسيله فرايند MEMS چنانچه با اختراعي مشابه که با همين روش و در مقياس ميکروسکپيک ساخته شده است، مقايسه گردد، جديد نيست.

    ب- بديهي بودن (obviousness)

    دومين مانع بر سر راه ثبت يک اختراع، اصل بديهي بودن است. اين عامل مهم مي‌تواند مانع از اعطاي حق ثبت به يک اختراع شود مگر اينکه اختراع جديد شامل يک تعميم و يا تغيير واضح نسبت به اختراع قبلي باشد. با توجه به مثالي که در مورد اختراع بيل بيان شد، هر شخص ماهر در فن بيل سازي بايد اين را رعايت کند که براي اختراع يک بيل جديد، تيغه بيلش نبايد گرد باشد. مثالي از يک تغيير غير بديهي در ساخت يک بيل جديد مي‌تواند شامل يک شکاف تعبيه شده در پايين تيغه براي افزايش انعطاف پذيري بيل باشد.
    يک اختراع جديد مشابه اختراعات قبلي در حالي غيربديهي محسوب مي‌شود که قابليت‌هاي غير منتظره‌اي را از خود نشان دهد که اختراع قبلي فاقد آنها باشد.
    در مورد اختراع بيل، چنانچه بيلي با تيغه گرد توسط فرآيند ويژه‌اي به‌گونه‌اي ساخته شود که داراي استحکامي 10 برابر بيل‌هاي معمولي باشد، احتمالاَ اين بيل به عنوان يک اختراع جديد ثبت مي‌گردد. به همين ترتيب نانولوله کربني تک‌جداره در مقايسه با يک لوله کربني که در مقياس ميکروسکپيک ساخته شده است، يک اختراع غيربديهي است، چراکه قابليت انتقال جرياني معادل يک ميليون آمپر بر سانتي‌متر مربع را داراست، در صورتي که لوله کربني ماکروسکپيک چنين قابليتي را ندارد. ظرفيت بالاي انتقال جريان توسط نانولوله يک قابليت غيرمنتظره و پيش‌بيني نشده مي‌باشد. البته اين احتمال وجود دارد که خواص کوانتومي نانوساختارها و نانومواد همواره آنها را به‌عنوان اختراعات غيربديهي مطرح کند.
    لزوم افشاي توانايي‌ها و مشخصات اختراعات همچنين به نفع نانوابزارهايي خواهد بود که دقيقاَ مشابه ابزارهاي ساخته شده در مقياس ماکروسکپيک مي‌باشند. يک درخواست ثبت اختراع مربوط به يک ابزار ماکروسکپيک که قبل از کشف فناوري نانو اعلام گرديده است، به ‌هيچ وجه قادر به پيش‌بيني و توصيف نحوه ساخت همان ابزار در مقياس نانو نيست، بنابراين ابزارنانوساختار را بديهي نمي‌کند.
    دادگاهي كه در مورد يك ثبت اختراع شيميايي حكم مي‌كند، غيربديهي بودن نانوساختارهايي را كه كاملاً مشابه يك ابزار ماكروسكوپي است، تبيين مي‌كند.
    هنگامي که ساختار يک اختراع جديد توسط اختراع قبلي پيش‌بيني شده باشد، اختراع جديد تنها در صورتي غير بديهي است که در زمان اختراع قبلي هيچ فرايندي که با آن بتوان اختراع جديد را توليد نمود، موجود نبوده باشد.

    ج- امتيازنامه‌هاي زيست‌فناوري

    صدور مجوز‌هاي ثبت اختراع در مورد فناوري نانو از جهتي با صدور امتيازنامه‌هاي زيست فناوري قابل مقايسه است. با توجه به اين بحث كه نانوساختارهايي که ويرايشي جديد از ساختارهايي در مقياس ماکروسکپيک هستند، ذاتاً بديهي وغيرتازه مي‌باشند، عدم تازگي و بديهي بودن براي نانوابزارها مانع اعطاي حق اختراع به آنها خواهد شد، اما راه حلي نيز براي غلبه بر اين مشکل وجود دارد.
    صنعت زيست‌فناوري نيز از اين نظر در موقعيت مشابهي قرار دارد؛ چراکه قانون اعطاي حق ثبت اختراع از صدور حق ثبت براي اختراعاتي که ماهيت طبيعي دارند با اين استدلال که اين اختراع توسط طبيعت به وجود آمده، جلوگيري مي‌نمايند.
    به عنوان مثال چنانچه يک اسکي باز کشف کند که با ماليدن صمغ درختي خاص بر روي چوب اسکي، سرعت عبور آن از ميان برف 20 برابر خواهد شد به اين صمغ حق ثبت اختراع تعلق نمي‌گيرد، چراکه صمغ، يک ماده طبيعي است که توسط طبيعت به وجود آمده است.
    درمثال ديگر يک ژن انساني را در نظر بگيريد و فرض کنيد كه دانشمندي موفق به جدانمودن يک ژن و کپي‌برداري از يک قسمت آن شود، و براي اين کشف درخواست حق ثبت اختراع نمايد. اگرچه در وهله اول به نظر مي‌رسد که اين اختراع به دليل اينکه از يک عامل طبيعي به دست آمده غير قابل ثبت است اما اين طور نيست، زيرا به دليل اهميت تأثيراتي که اين اختراع، از لحاظ علوم زيستي، بر جامعه خواهد گذاشت، احتمال اعطاي مجوز ثبت اختراع به آن وجود دارد.
    Ananda M.Chakrabarty ميکروبيولوژيستي است که موفق شد به روش اصلاح ژني يک نوع باکتري را قادر به هضم نفت خام نمايد، اما درخواست حق ثبت اختراعش توسط مميزان به دو دليل رد شد. اول به دليل اينکه خالق اين باکتري طبيعت مي‌باشد و دوم به اين علت که در آن زمان در مورد ارگانيزم‌هاي زنده حق ثبت اختراع صادر نمي‌شد.
    اما مؤسسه ثبت اختراع Appeals و Board حکم صادر شده را نقض نمود، چراکه اين باکتري‌ها به طور طبيعي چنين خصوصيتي را نداشتند و پس از اصلاح ژني توسط انسان اين قابليت را به دست آورده بودند؛ اما دليل دوم، مبني بر اينکه ارگانيزم‌هاي زنده قابل ثبت شدن نبودند باز هم به قوت خود باقي بود و باز هم درخواست ثبت اختراع Chakrabarty پذيرفته نشد.
    پس از آن اين پرونده به دادگاه عالي ارجاع شد تا در مورد قابل ثبت بودن يا نبودن باکتري‌هاي زنده حکم نمايد. اين دادگاه در نهايت اعلام کرد که به دليل اينکه اين باکتري‌ها داراي ويژگي هايي غير از ويژگي‌هاي طبيعيشان هستند به آنها حق ثبت اختراع تعلق مي‌گيرد. با استفاده از اين قانون، براي عناصري که مشابه عناصر موجود طبيعي هستند اما در شکلي غير از شکل اصلي و طبيعي‌شان ارائه مي‌شوند، امکان صدور مجوز ثبت اختراع وجود دارد. به ژن‌ها و اجزاي ژني (gene fragments) نيز حق ثبت اختراع تعلق مي‌گيرد زيرا جداسازي و خالص‌سازي رشته‌هاي DNA دستاورد نبوغ بشر است و نه محصول طبيعت.
    پس از اينکه دادگاه فدرال استاندارد، جداسازي و خالص‌سازي را تصويب نمود، مميزان اختراعات زيستي مؤسسه USPTO به اين نتيجه رسيدند که بايد به ارگانيزم‌هاي زنده‌اي که به‌گونه‌اي توسط نبوغ بشر اصلاح مي‌شوند حق ثبت اختراع تعلق بگيرد، چراکه بدون وجود انگيزه دريافت حق ثبت اختراع، تمايل به سرمايه‌گذاري در تحقيقات DNA به شدت کاهش مي‌يابد.
    Chakrabarty ثبت اختراعش444) (U.S. No.4,259, را مديون اين سياست كلي است كه حمايت از اختراع عامل بسيار مهمي در جهت پيشرفت محصولات زيست فناوري و نهايتاً پيشرفت پزشکي مي‌باشد. مشابه چنين وضعيتي در زمينه فناوري نانو نيز ديده مي‌شود.
    فناوري نانو يک فناوري جديد، داراي قابليت‌هاي بسيار عظيم است , همان طور که اعطاي حق ثبت اختراع‌ها در حوزه زيست فناوري سودمند است، مزاياي مشابهي را نيز در مورد فناوري نانو در پي دارد.

  4. پيامدهاي سياست اجتماعي مالکيت فکري

    وضعيت مطلوب حمايت از اختراع در زمينه فناوري نانو، خود بخشي از يک بحث گسترده تر مي‌باشد، به اين نحو که ادامه سياست مالکيت فکري منجر به ارتقاي قلمروي گسترده علوم و فناوري نانو خواهد شد.
    با بازبيني تاريخچه عصر راديو و عصر اطلاعات تأثير عواملي مانند حمايت از اختراع و اعطاي حق ثبت اختراع بر رشد فناوري و صنعت روشن‌مي‌گردد. تجربه‌هاي به دست آمده از اين دو عصر ما را در کسب رهنمودهايي براي دستيابي به سودمند‌ترين سياست‌ها در جهت توسعه و پيشرفت هر چه بيشتر فناوري نانو ياري مي‌دهد.

    الف - عصر راديو

    عصر راديو در سال 1910 و در دوره حمايت قدرتمند از اختراع‌ها آغاز شد. بيشترين ميزان گسترش ثبت اختراع‌ها در زمينه راديو در اين دوره با استفاده از سرمايه‌هاي خصوصي انجام گرفت وگروه‌هاي مختلفي موفق به ثبت اختراعات شدند. فناوري راديو، مانند بيشتر فناوري‌ها، بر بستري از اختراع‌هاي بنيادي مورد نياز براي ساخت راديو، استوار بود.
    انحصاري که گروه‌هاي رقيب با اختراع‌هايشان ايجاد نمودند، باعث به وجود آمدن جنگلي از اختراعات شد که هدايت و کنترل آن بسيار مشکل بود. لذا بارها گروهي که مدعي بود زودتر اختراعي را انجام داده است از گروه رقيب به علت تخلف و نقض حق ثبت اختراعش ادعاي خسارت مي‌نمود.
    بيشه‌زار سردرگم اختراعات راديو، هنگامي روبه روشني رفت كه مطالعاتي توسط نيروي دريايي آمريكا در سال 1919 نشان داد كه هيچ شركت منفرد صاحب پتنت‌هاي بنيادي نمي‌تواند يك راديو يا يك گيرنده را با ناديده گرفتن حق ديگران به بازار عرضه كند.
    اگرچه دادخواست‌ها و افزايش اجرت اعطاي مجوزثبت اختراع، هزينه‌هاي معاملات مربوط به توليد و توسعه راديو را افزايش داد اما هيچ دليل قاطعي مبني بر اينکه شرايط سفت و سخت ثبت اختراع موجب توقف روند پيشرفت صنعت راديو و يا کاهش کيفيت محصولات راديويي گرديد، وجود ندارد.
    در سال 1920 عصر راديو وارد دوره تثبيت شد. در پي کاهش موانع در مسيرتوليد راديو، نيروي دريايي ايالات متحده به فکر ادغام کليه حق اختراع‌هاي مربوط به راديو در يک مؤسسه مستقل افتاد. به اين ترتيب يک شرکت ايالات متحده، جنرال الکتريک، شرکت راديوي آمريکا، RCA، را تشکيل داد و يکي کردن حق ثبت اختراع‌هاي مربوط به راديو را آغاز نمودند. پس از آن RCA براي مسلط شدن بر عرصه صنعت راديو و از رده خارج نمودن تمامي رقبا، شروع به واگذاري محدود حق ثبت اختراع‌ها آن‌هم به صورت انحصاري نمود. در سال 1929، دولت فدرال به اين نتيجه رسيد که متمرکز نمودن حق ثبت اختراع‌ها در يک مؤسسه منفرد که به طور محدود مجوز صادر مي‌کند، گامي در جهت ايجاد و افزايش انحصار است. بنابراين، دولت مجوزي مبني بر واگذاري کليه مالکيت فکري RCA به هر شرکت مشهور ديگري را صادر نمود و به اين ترتيب RCA منحل گرديد.
    مرور تاريخچه عصر راديو اين نکته را روشن مي‌سازد که حمايت قدرتمند از اختراع‌ها مي‌تواند به ايجاد سردرگمي اختراع‌ها بينجامد که اين خود عاملي براي افزايش هزينه پيشرفت فناوري، به واسطه دعاوي قضايي، به منظور دفاع از حقوق ثبت اختراع‌هاي ثبت شده مي‌باشد.
    ب- عصر اطلاعات
    عصر اطلاعات در سال 1940 آغاز شد و در برخي از زمينه‌ها تا امروز ادامه يافته است. از کارهاي اساسي که در عصر اطلاعات انجام شد مي‌توان از صدور مجوز ثبت براي ترانزيستور(AT&T)، رايانه اشتراکي (IBM) و نرم‌افزار به‌عنوان اختراعات پايه نام برد. توليد ترانزيستور و رايانه اشتراکي هر دو در دوره‌اي آغاز شدند که از اختراع‌ها به شدت حمايت مي‌شد.
    در سال 1956، شركت‌هاي AT&T و IBM هر دو طي احكامي از مسير صدور انحصاري حق اختراعاتشان خارج شدند. اين احكام AT&T وIBM را ملزم نمود که حق اخترع‌هايشان را در برابر دريافت حق‌الاختراع‌هاي قابل قبول و توافقي، به‌طور غير انحصاري و گسترده‌اي واگذار نمايند.
    شايد اين طور به‌نظر برسد که از دست دادن انحصار کنترل شده حق اختراعات بسيار با ارزشي مانند ترانزيستور و رايانه اشتراکي، نهايتاَ منجر به نابودي و ورشکستگي شرکت واگذار کننده امتياز خواهد شد، اما در مورد اين دو شرکت عکس اين قضيه رخ داد.
    صنايعي که براي توليد محصولاتشان نيازمند ترانزيستور و رايانه اشتراکي بودند به سرعت توسعه يافتند، در همين راستا، AT&T و IBM براي حفظ بقا و جايگاه خود در بازار، به موازات رشد صنايع جديد، پيشرفت و ترقي بسيار چشمگيري نمودند.
    نرم‌افزار هم موضوع ديگري بود که در شرايط حمايت ضعيف از اختراعات، به رشد و ترقي صنعت کمک نمود. تا سال 1980 نرم افزارها قابل ثبت اختراع نبودند و اين خود عاملي براي تسريع روند توسعه و گسترش ساختار بازار گرديد، چرا که هر ماشيني قادر به اجراي نرم‌‌افزارها بود.
    تجربه عصر اطلاعات نشان داد که کاهش حمايت از اختراعات پايه و در نتيجه، لزوم واگذاري غير انحصاري حق اختراع‌ها، منجر به رشد و پيشرفت بيشتر صنعت مي‌شود.
    AT&T و IBM هر دو صاحب اختراعاتي بنيادي بودند كه مي‌توانست توسعه عرصه فعاليت آنها را دچار توقف كند. تحمل واگذاري غيرانحصاري حق اختراعات به اين دو شركت موجب توسعه فناوري اطلاعات شود.

  5. ج- عصر فناوري نانو

    عصر فناوري نانو بيشتر به عصر راديو شباهت دارد تا به عصر اطلاعات و در حال حاضر حمايت از اختراع‌ها به طور گسترده‌اي اعمال مي‌شود.
    قانون (Bayh-Dole) در سال 1980 محروميت اختراع‌ها و تحقيقاتي که با سرمايه عمومي به دست ‌مي‌آيند را از دريافت حق ثبت اختراع اعلام نمود و اين درحالي است که در حوزه فناوري نانو، چه بخش عمومي و چه بخش خصوصي، هر دو، خواهان حمايت از اختراعشان هستند.
    همانند عصر راديو بسياري از شرکت‌هاي رقيب، مهم‌ترين متقاضيان و دريافت کنندگان حق اختراع‌هاي پايه فناوري نانو هستند و به دليل اينکه همانند ساير فناوري‌ها، توليدات و اختراعات جديد فناوري نانو همه خاصيت بنيادي و پايه‌اي دارد، اين فناوري هم به تدريج به سمت دعاوي قضايي و افزايش چشمگير هزينه‌هاي معاملات سوق پيدا خواهد نمود. اين طور به نظر مي‌رسد که سياست عمومي نيز در حال هدايت هرچه بيشتر صنعت فناوري نانو به سمت ايجاد سردرگمي در اختراع‌ها مي‌باشد. هر چند انبوهي حق اختراع‌ها مانع از رشد صنعت فناوري نانو نخواهد شد اما کاهش زيرکانه حقوق مالکيت فکري، مي‌تواند گامي بسيار مؤثر در جهت ايجاد رشد صنعت عظيم‌تري در اين حوزه ‌باشد.
    و نيز درسي را که مي‌توان از عصر اطلاعات گرفت، اين است که الزاماَ صدور غير انحصاري مجوز ثبت اختراع، موجب پيشبرد فناوري به سمت تسريع در رشد صنعت خواهد شد.
    حتي با عدم حمايت از اختراع‌ها، فناوري پايه عاملي براي جذب سرمايه‌گذاري‌ها مي‌باشد. ترانزيستور نمونه‌اي از يک فناوري پايه مي‌باشد و به دليل اينکه ترانزيستور، پايه و اساس توليد محصولات بسيار زيادي است که مي‌توانند قابل دريافت حق اختراع باشند، سرمايه‌گذاران بسياري را به سمت خود جذب مي‌کند.
    مثال ديگر براي فناوري پايه، نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره است، چرا که نانولوله را مي‌توان در توليد هر اختراعي که نياز به ظرفيت‌هاي بالاي جريان، استحکام زياد و وزن ناچيز دارند، به کار برد. از آنجا كه بيشتر محصولاتي که توسط نانولوله ساخته مي‌شوند قابل دريافت حق اختراع مي‌باشند، اعطاي غير انحصاري حق اختراع اين محصول عامل مؤثري در جهت رشد صنعت و نيز جلوگيري از ايجاد سردرگمي در ثبت اختراعات مي‌باشد.
    مجبور کردن يک شرکت به واگذاري غير انحصاري امتيازنامه فناوري پايه‌‌اش لزوماً زيان مالي را متوجه آن شرکت نخواهد ساخت. همان‌گونه که اعمال چنين وضعيتي در مورد شرکت‌هاي AT&T و IBM نشان داد که اين گونه واگذاري غير انحصاري حق اختراع، منجر به پيشرفت کليه ابعاد و بخش‌هاي يک صنعت خواهد گرديد. دانشگاه کلمبيا نيز به‌طور ارادي تصميم به واگذاري غير انحصاري مجوز فناوري‌اش به نام MPEG-2 گرفت و از اين راه بيش از 98 ميليون دلار به عنوان حق‌اختراع به دست آورد.
    البته اين پرسش که چه کسي و بر چه مبنايي مي‌بايست تعيين کند که کدام اختراع‌ها پايه و اصلي هستند و ملزم به واگذاري غير انحصاري مي‌باشند، تاکنون بي پاسخ مانده است.
    دليل ديگر بر لزوم واگذاري غير انحصاري مجوز، زمان‌بندي(timing) است. چنانچه شرکتي پيش از اينکه بتواند سرمايه مورد نياز براي توسعه فناوري اش را به دست آورد، به علت نياز مالي مجبور به واگذاري غيرانحصاري حق اختراع فناوري اصلي‌اش شود، واضح است که شرکت‌هاي ديگر براي زودتر توسعه دادن آن فناوري تحريک خواهند شد.
    يک زمان مقتضي براي اعمال اجبار در مورد واگذاري غير‌انحصاري مجوز، هنگامي است که محصولات توليد شده بر اساس اختراع‌هاي پايه، وارد بازار مي‌شوند. صاحب اختراع پايه از فروش محصولات و حق اختراعي که در ازاي واگذاري قانوني حق اختراع فناوري پايه‌اش به دست مي‌آورد، صاحب سود چشمگيري مي‌شود. شرکت‌هاي ديگر نيز از فروش محصولاتي که شايد براي مالک اصلي حق اختراع شخصاً امکان توليد و وارد نمودن آنها به بازار وجود نداشته، سود خواهند برد.
    همزمان با توسعه صنعت، شرکت‌هاي فناوري نانو امتياز نامه‌هاي حفظ شده فناوري‌هايشان را در مسير رواج همگاني فناوري نانو و توليد محصولات بيشتر، به کار خواهند گرفت و همزمان با به جريان افتادن سود ناشي از ارائه محصولاتشان، دعاوي قضايي، که نشانه‌اي از بروز سردرگمي در اختراع‌هاست، خود را نشان مي‌دهد. با اين همه، واگذاري غيرانحصاري حق اختراع‌هاي اصلي مي‌تواند عاملي کليدي براي توسعه عرصه فناوري باشد.

جمع‌بندي

فناوري نانو موجب بروز چالش‌هايي در مفهوم کنوني قانون شده است. پيدايش و ورود نانو‌ابزارها و يا حتي نانوحسگرهاي ساده به زندگي، موجب گسترش مرزهاي قلمرونانو شده و امکان حرکت اشيا در ميان قلمرونانو، مفاهيم رايج مالکيت و حريم‌هاي خصوصي و شخصي را نقض مي‌کند.
وضع قوانين مربوط به قلمرو نانو و حفظ و تأکيد بر رعايت و اجراي آنها، نقشي بسيار مهم و تعيين کننده در توسعه فناوري نانو دارد.
دستاوردهاي فناوري نانو مي‌توانند به علت بديهي بودن، غير قابل دريافت حق ثبت اختراع باشند.
تجربه اعطاي حق ثبت اختراع در حوزه زيست‌فناوري نشان مي‌دهد که در مسير اعطاي حق ثبت اختراع به يک فناوري جديد و قدرتمند، هيچ مانع غير قابل رفعي وجود ندارد.
از جمله پيامد‌هاي مالکيت فکري و تأثير آن بر فناوري نانو اين است که سياست عمومي را تبديل به بهترين و مؤثرترين ابزار رشد و توسعه فناوري نانو نموده است.
حمايت از اختراع مي‌تواند انگيزه اوليه شروع يک تحقيق يا اختراع باشد، اما همين عامل ممکن است منجر به ايجاد سردرگمي اختراعات شده و در نهايت فناوري را به سمت دعاوي قضايي پرهزينه ناشي از تعداد اختراع‌هاي پايه، سوق دهد.
يک رويکرد اميدبخش به‌منظور جلوگيري از بروز سردرگمي اختراع‌ها، اجباري نمودن واگذاري غيرانحصاري حق اختراع‌هاي پايه مي‌باشد. اما تاکنون روش مناسبي براي تعيين اينکه کدام اختراع‌ها پايه و اصلي هستند، پيدا نشده است.

محمدرضا فروغی

+ نوشته شده در  87/04/03ساعت 1:14  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نام‌گذاری محصولات نانو (03/04/87)

گروههاي فعال زيست محيطي، اعضاي هيئت علمي دانشگاه‌ها و همچنين بازرگانان در اين مورد اتفاق نظر دارند كه براي نامگذاري محصولات نانو بايد تدبيري انديشيد تا مشخص گردد چه محصولاتي داراي نانومواد يا بر گرفته از فناوري نانو هستند، اما اين افراد در چگونگي انجام اين كار به نقطه مشتركي نرسيده‌اند.
محصولاتي مانند كرم‌هاي ضدآفتاب كه داراي نانوذرات اكسيد تيتانيوم مي‌باشند و يا كفي كفش يا بادگير نانومقياس كه توسط مركز بين‌المللي woodrow Wilson و enviramental گروه طرفدار محيط‌زيست ارائه شده است، مبتني بر فناوري نانو مي‌باشند، ولي نانوقايقي كه David Reyski از مركز wison ارائه داده است هيچ عنصر نانويي ندارد و فقط اندازه آن نسبت به ديگر قايق‌هاي معمولي كوچك است.
آقاي ReJeski در مورد اين محصول معتقد است با توجه به اين كه اين محصول فاقد هر گونه برچسب توضيح است در نتيجه مشتري در هنگام خريد كاملاً دچار اشتباه مي‌شود كه آيا اين قايق حاوي نانومواد است يا خير، آيا اين محصول لايه‌هاي نانومتري يا حفره‌هاي نانومقياس دارد؟ اگر جواب منفي است پس چه نانوموادي در آن به كار رفته است؟
در آلمان نوعي"سراميك دستشويي" به بازار عرضه شد‌ كه داراي لايه‌اي نانومتري بود و سازندگان آن، آن را Magic Nano ناميدند. به نظر مي‌رسد تنها دليل نام‌گذاري اين محصول نانولايه‌هاي دي‌اكسيد سيليكون بود. اين محصول باعث بروز مشكلات تنفسي براي استفاده كنندگان شد، عده‌اي مدعي بودند به سبب وجود نانوذرات به كار رفته در سراميك مي‌باشد ولي موسسه فدرال ارزيابي خطر در برلين (BfR) اعلام كرد در اين محصول هيچ نانوذره‌اي به كار نرفته است و دليل نام‌گذاري اين محصول، نانولايه به كار رفته در آن است.
به عقيده گروههاي محافظت كننده از محيط‌زيست، نام‌گذاري مناسب محصولات تنها راه حل ممكن در مسير رفع اين ابهامات است. در سند همكاري كه به امضاء گروه‌هاي دوستدار زمينو مركز بين‌المللي ارزيابي فناوري (CTA) با وزارت غذا و دارو رسيده است، اجباري كردن نامگذاري صحيح محصولات نانويي بيان شده است.
در حال حاضر شركت‌هاي توليد كننده در انتخاب پيشوند نانو براي محصولات خود خواه نانومواد در آن به كار رفته باشد يا نه آزاد هستند. به عقيده آقاي Kimbrell George وكيل مركز ارزيابي فناوري، هيچگونه استاندارد و كنترلي روي اين نام‌گذاري‌ها وجود ندارد. به اعتقاد وي كه يكي از امضاءكنندگان سند همكاري فوق‌الذكر است، مصرف كنندگان هيچ راهي براي تشخيص نانو بودن يا نبودن محصولات ندارند.
نمايندگان توليدكنندگان، به نياز وجود يك سيستم يكپارچه براي نام‌گذاري صحه مي‌گذارند، ولي معتقدند استفاده از اين سيستم اختياري و داوطلبانه باشد.
Seah Morclock از Nano Business Alliance كه مشاور بخش تجارت در شركت NanoTech است معتقد است ما با مردمي روبرو هستيم كه پس از استفاده از محصولات مبتني بر فناوري نانو، به نانويي بودن آنها پي‌مي‌برند.
از سوي ديگر John Bailey نائب رئيس بخش اجرايي شركت توليد كننده لوازم آرايشي TFA معتقد است ابهامات بسياري در نانويي بودن يا نبودن محصولات وجود دارد. يك تعريف جامع مي‌تواند راه‌گشاي تشخيص مشتريان باشد.
Vicki colvin كه تحصيلات خود را در زمينه سم‌شناسي نانوذرات در دانشگاه Rice به پايان برده است، معتقد است قبل از يكپارچه‌سازي قانون نام‌گذاري محصولات، بايد از ديدگاه اصطلاح‌شناسي، موضوع مورد بررسي قرار گيرد.
Clayton Teague مديرThe Natrinal Nanotechnology CoBrdination office مي‌گويد: سازمان بين‌المللي استاندارد (ISO) در حال توسعه استانداردهاي بين‌المللي اصطلاحات مربوط به نانوذرات و ديگر مواد نانويي است، همچنين اين سازمان در حال تدوين استانداردي براي چگونگي اندازه‌گيري نانومواد به كار رفته در محصولات است. صنايع در به كاربردن اين استانداردها مختار خواهند بود.
به گفته Teague انتظار مي‌رود استانداردهاي مبتني بر ISO، مانند استانداردهاي مربوط به چگونگي تعريف نانوذرات تا چند سال ديگر براي استفاده در دسترس عموم قرار گيرند.
Rejeski معتقد است اين امر به زودي اتفاق نخواهد افتاد، زيرا شما بعد از 2 سال با انبوهي از محصولات تجاري جديد در بازار روبرو خواهيد شد و در چنين فضايي ارائه يك سيستم يكپارچه براي "Nano" كاري آسان نخواهد بود. به عقيده Colvin اشكال مختلفي از نانوذرات ارائه خواهد شد و همه آنها يكسان نخواهند بود.

محمدرضا فروغی

+ نوشته شده در  87/04/03ساعت 1:6  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

انقلابی در صنعت عایق کاری (03/04/87)

فناوری نانو ، دانش و مهندسی در سطح مولکولها است . این واژه اصطلاحی کلی برای بخشی از فناوریها ، تکنیکها و فرآیندهاست که شامل دستکاری و تولید مواد در کوچکترین مقیاس ممکن است . در این مقیاس ، ذارات از قوانین فیزیک و شیمی کلاسیک پیروی نمی کنند و با دنیایی کاملا متفاوت روبرو هستیم . امروزه صنایع مختلف به کمک فناوری نانو به پیشرفتهای چشمگیری در در حوزه فناوری دست یافته اند.

یکی از این صنایع که فناوری نانو در آن انقلابی بزرگ پدید آورده است، صنعت عایق کاری است. عايق كاري نقش بسيار مهمي در گرم نگه داشتن ساختمان در فصل زمستان و خنك نگه داشتن آن در فصل تابستان دارد. به كمك عايق كاري مي توان يك خانه را در زمستان 5 درجه گرمتر و در تابستان 10 درجه خنكتر نگه داشت. همچنین در صنعت نیز عایق کاری نقش بسیار مهمی دارد و علاوه بر كم شدن مصرف انرژي، از آلودگي محيط زيست نيز كاسته مي شود و منابع انرژي براي استفاده آيندگان حفظ مي گردد.

فقط یک لحظه تصور کنید که شما می توانستید خانه های خود را با رنگ کردن عایق کاری کنید. شاید خنده دار به نظر بیاید اما حقیقت دارد. یک شرکت آمریکایی به نام Industrial Nanotech, Inc  این امکان را برای ما فراهم کرده است. این شرکت محصولی را با نام تجاری NANSULATE® تولید کرده که برای عایق کاری مخازن ذخیره مواد و لوله های فلزی بزرگ به کار می رود وهمچنین محصولات مشابهی برای مصارف خانگی به بازار عرضه کرده است.  این رنگ به روشهای بسیار ساده اسپری، رول ویا قلمو اعمال می شود و از ورود و خروج گرما وسرما از مکانی به مکان دیگر جلوگیری می کند.

NANSULATE® عایق ترین ماده شناخته شده در جهان می باشد که از فناوری نانو بهره می برد . ترکیبی که عمل ایزولاسیون را در NANSULATE® انجام می دهد ، Hydro-NM-Oxide است که یکی از محصولات فناوری نانو است. ضریب انتقال حرارت این ماده بسیارکم و در حدود 0.017 W/mK است که نشان می دهد انتقال حرارت از آن به سختی صورت می گیرد و عایق بسیار خوبی است. سلول ها, منافذ و ذرات نانومتري به معناي هدايت كنندگي حرارتي ضعيف است. همچنين، در نتيجه جرم  بسيار كم و مساحت سطح بسيار زياد ، هدايت تابشي پايين خواهد بود.

NANSULATE® دارای خاصیت ضد خوردگی نیز می باشد و تنها محصولی در جهان است که این دو خاصیت یعنی عایق بودن و ضد خوردگی را همزمان دارد.

همچنین NANSULATE® در مقابل رطوبت و کپک و قارچ هم مقاوم است. در صورتی که عایق های دیگر مثل پشم سنگ، فایبر گلاس و یا فوم این خاصیت را ندارند و حتی شرایط مساعدی را برای رشد حشرات فراهم می کنند و نمی توانند در مقابل خوردگی زیر عایق محافظتی داشته باشند.

NANSULATE® از خوردگی زیر عایق جلوگیری می کند به خاطر این که عایق بسیار خوب حرارتی است. این ویژگی NANSULATE® به سختی به دست آمده است اما به راحتی قابل بیان می باشد .

خاصیت یک ماده برای دفع آب را  Hydrophobic  می گویند. نانو کامپوزیت هایی که تقریبا 70 درصد ضخامت فیلم نازک NANSULATE® را تشکیل می دهند Hydrophobe  هستند.

NANSULATE® به طور مستیم به ماده می چسبد و آن را عایق می کند. این پوشش که خاصیت Hydrophobic دارد مانع رسیدن رطوبت به سطح می شود و همان طور که می دانیم رطوبت از عوامل اصلی در ایجاد زنگ زدگی و خوردگی روی فلزات محسوب می شود. یعنی NANSULATE® به طور کامل سطح را در بر می گیرد و با آن پیوند می دهد و این بدان معناست که هیچ فضای میکروسکوپی برای نفوذ هوا (اکسیژن) که از عوامل مهم خوردگی است وجود نخواهد داشت.

به علاوه خاصیت هیدروفوبیکی نانو کامپوزیت ها در NANSULATE®  رطوبت را از سطح عایق دور می کند. بنابراین مانع رسیدن رطوبت به سطح لوله ها ، مخازن و یا تجهیزات دیگر می شود.

تجهیزاتی که در مناطق مرطوب و کنار اقیانوس ها و دریا ها ساخته شده اند بیشتر در معرض خوردگی قرار دارند، زیرا وجود هوای مرطوب و نمک دار عامل مهمی در ایجاد خوردگی است. خاصیت هیدروفوبیکی NANSULATE® این هوای مرطوب را از سطح فلزات دور می کند و از ایجاد خوردگی جلوگیری می نماید.

همچنین در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی NANSULATE® مانع رسیدن رطوبت به سطح فلزات ( به طور مثال لوله ها، مخازن و ... ) که از لحاظ اقتصادی بسیار با ارزش هستند، می شود و از خورده شدن آن ها جلوگیری می نماید.

از مزایای دیگر NANSULATE® این است که نیمه شفاف است، یعنی این امکان را فراهم می کند که در هر زمان فضای زیر عایق را بررسی کنیم تا هیچ خوردگی و زنگ زدگی در زیر آن ایجاد نشده باشد.

این خاصیت NANSULATE® بسیار مهم است؛ زیرا در بسیاری از عایق ها قادر نیستیم فضای زیر آن ها را بررسی کنیم و این زمانی خطرناک است که در زیر عایق خوردگی اتفاق افتاده باشد. در بیشتر مواقع مجبور هستیم برای بررسی سطح لوله ها و یا مخازن (به ویژه در صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی) عایق را از بین ببریم.

برای جلوگیری از خوردگی روش های زیاده وجود دارد ؛ برای مثال اپوکسی ها و مواد دیگر مقاومت خوبی در فلز برای جلوگیری از خوردگی ایجاد می کنند اما این مواد نمی توانند خاصیت عایق بودن و ضد خوردگی را با هم داشته باشند اما NANSULATE® این دو خاصیت را همزمان دارد .

شرکت نانوفن نماینده انحصاری شرکت Industrial Nanotech, Inc  در ایران می باشد و به عنوان اولین شرکت ایرانی در زمینه پوشش های نانو ساختار فعالیت می کند.

 

محمدرضا فروغی

 

+ نوشته شده در  87/04/03ساعت 0:56  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تصفيه آلاينده‌هاي آب‌هاي زيرزميني با نانوذرات (03/04/87)

يكي از مهم‌ترين کاربردهاي فناوري‌نانو در محيط زيست، تصفيه آلاينده‌هاي آب‌هاي زيرزميني با نانوذرات nZVI (zero-valent iron) است که بازده و راندمان قابل توجهي دارد، اما نامشخص بودن خصوصيات اساسي اين فناوري مشکلاتي در رابطه با استفاده بهينه و يا ارزيابي خطرات آن از لحاظ انساني و اکولوژيکي به وجود آورده است.
در اين مقاله به سه مورد اساسي که باعث سوء تفاهم در مورد اين فناوري مي‌شود اشاره مي شود:

  1. nZVI هايي که در تصفيه آب‌هاي زيرزميني استفاده مي‌شوند بسيار بزرگتر از ذراتي هستند که تأثيرات حقيقي در اندازه نانو را نشان مي‌دهند.
  2. واکنش‌پذيري بالاي اين ذرات عمدتاً نتيجه سطح ويژه بالاي آنها است.
  3. تحرک nZVI تقريباً در تمامي شرايط کمتر از چندمتر است. لذا استفاده از آن در تصفيه به حداقل مي‌رسد.

به هر حال هنوز سئوالات زيادي در مورد اين فناوري وجود دارد: مثلاً اين كه چگونه nZVI به سرعت جابه‌جا خواهد شد؟ اين جابه‌جايي به سمت چه محصولاتي است؟ آيا اين مواد در محيط زيست قابل تشخيص هستند؟ و اينکه چگونه تغييرات سطح nZVI باعث تغيير طول عمر و تأثير آن روي تصفيه خواهد شد؟
کاربردهاي نويدبخش فناوري‌نانو در محيط زيست بسيار زياد است؛ اين مطلب در ”پيشرفت محيط‌زيستي“ به عنوان يکي از هشت زمينه پيشرو فناوري‌نانو که از جانب NNI تعيين شده منعکس شده است. در حقيقت، تقريباً تمام برنامه‌هاي NNI (پديده‌هاي بنيادي، مواد، روش‌ها، اندازه‌گيري و غيره) جنبه‌هاي محيطي دارند. نگراني‌هاي زيست محيطي تقريباً در تمام 11 سازمان حاضر در برنامه NNI قابل مشاهده است.
بيشتر کاربردهاي زيست محيطي فناوري‌نانو در سه مقوله جاي مي‌گيرند:

  1. محصولات بي‌خطر براي محيط زيست يا محصولات با قابليت تحمل بالا مثلاً شيمي سبز؛
  2. تصفيه موادي که با ذرات خطرناک آلوده شده‌اند؛
  3. حسگرهايي براي ذرات محيطي.

با اينکه معمولاً اين سه مقوله در زمره موادشيميايي يا مواد نانوبيولوژيکي تلقي مي‌شود بايد توجه کرد که اين موارد مي‌تواند در مورد عوامل ميکروبي و مواد زيست‌محيطي نيز کاربرد داشته باشد. فناوري‌نانو‌ نقش مهمي در بهبود روش‌هاي کشف و پاک‌سازي عوامل زيست‌محيطي مضر دارد.
دو فناوري متعارف تصفيه كه در فناوري‌ ‌نانو نيز از آنها استفاده مي‌شود عبارتند از: جاذبه و واکنش درجا و غيردرجا. در فناوري‌ تصفيه جاذبه‌اي به كمك فرآيند جداسازي، آلاينده‌ها (به خصوص فلزات) را جدا مي‌کنند؛ در حالي که فناوري‌ واکنشي باعث تجزيه آلاينده‌هاي مي‌شود. گاهي اوقات تمام روش‌ها به سمت توليد محصولات کم ضررتر است مثلاً در مواردي که آلاينده‌ها آلي باشند محصولاتي مثل CO2 و H2O توليد مي‌شود.
در فناوري‌‌ درجا، پاک‌سازي آلودگي در همان محل آلودگي صورت مي‌گيرد در حالي که در فناوري‌ غير درجا، عمليات پاک‌سازي پس از انتقال مواد آلوده کننده به مکان‌ مطمئن انجام مي‌شود؛ به عنوان مثال آب‌هاي زيرزميني آلوده به سطح زمين پمپ شده و پاک‌سازي آنها در راکتورهاي واقع در سطح زمين انجام مي‌شود.

فناوري‌نانو غيردرجا
يک مثال برجسته از فناوري‌نانو براي تصفيه آلاينده‌ها از طريق جذب سطحي، تك لايه‌هاي خودآرا روي پايه ميان حفره‌اي يا SAMMS است. SAMMS‌ از طريق خود آرايي‌ يک لايه از عوامل سطحي فعال شده بر روي پايه‌هاي سراميکي ميان حفره‌اي به وجود مي‌آيد که سبب ايجاد موادي با سطح ويژه بسيار بالا (تقريباً1000 m2/g) مي‌شود. خصوصيات جذبي اين مواد را به گونه‌اي مي‌توان تنظيم كرد كه آلاينده‌هاي خاص مثل جيوه، کرومات، آرسنات، پرتکنتات، و سلنيت را جذب كند.
پليمرهاي درخت‌ساني، نوع ديگري از مواد نانوساختار هستند که پتانسيل تصفيه آلاينده‌ها را دارند. نمونه‌هاي جديد اين روش شامل اولترافيلتراسيون بهبود يافته با درخت‌سان‌ها به منظور حذف Cu+2 از آب و حذف آلاينده‌هاي Pb+2 از خاک است.
اين دو نوع نانوساختار جاذب كه در فرايندهاي غيردرجا استفاده مي‌شوند، مي‌توانند مواد پرخطر را در غلظت بالايي در سطح خود جمع کنند.
تجزيه آلاينده‌ها به كمك فناوري نانو بر خلاف تصفيه از طريق جذب مختص آلاينده‌هاي آلي است. روش رايج تصفيه آلاينده‌هاي آلي فوتواكسيداسيون (photooxidation) به وسيله كاتاليزورهاي نيمه‌رسانا (مثلTiO2 ) است. قابليت فوتوکاتاليست‌هاي کوانتومي (اندازه ذره تقريباً 10 nm) مدت‌هاست كه در تجزيه آلاينده‌ها شناخته شده‌ است.
به هر حال همان‌طور که در توضيح فناوري‌هاي جاذب گفته شد فوتواکسيداسيون به وسيله نيمه‌هادي‌هاي نانوساختار يک روش غيردرجا است؛ چون به نور نياز دارد و بايد در يک راکتور که براي اين کار طراحي شده است؛ انجام شود.

 

شکل 1- سه روش کاربرد ذرات Fe براي تصفيه آب‌هاي زيرزميني:
(a) يک سر واکنشي نفوذپذير مرسوم که از Fe گرانولي با اندازه ميلي‌متري ساخته شده است؛
(b) يک ناحيه پاک‌سازي واکنشي که به وسيله تزريق پي‌درپي نانوذرات Fe شکل گرفته است؛
(C) پاک‌سازي آلاينده‌هاي فاز مايع بدون آب (DNAPL) به وسيله تزريق نانوذرات متحرک.
در شکل‌هاي b و c نانوذرات با نقاط سياه، و نواحي تحت تأثير آنان با رنگ روشن معين شده‌اند.
در شکل b فرض بر اين است که نانوذرات در محيط‌هاي متخلخل تحرک اندکي دارند؛ درحالي كه در شکل C نانوذرات به منظور تحرک بيشتر
تغيير و بهبود يافته‌اند.
توجه کنيد که واکنش تنها زماني رخ مي‌دهد که آلاينده‌ها به صورت محلول در آب‌هاي زيرزميني باشند و يا مثل DNAPL به سطوح Fe متصل باشند.

فناوري‌نانو‌ درجا 

تجزيه درجاي آلاينده‌ها، بر ساير روش‌ها ارجحيت دارد؛ زيرا اين روش از نظر اقتصادي مقرون به صرفه‌تر است. البته تصفيه درجا مستلزم تداخل آلاينده‌ها با عمليات پاک‌سازي است و اين خود مانع اصلي در توسعه و بسط اين نوع فناوري‌ها است. امكان تزريق نانوذرات (واکنشي و جذبي)، در محيط‌هاي متخلخل آلوده‌ مثل خاک‌ها، رسوبات و محيط‌هاي آبي، سبب شده است تا اين روش از پتانسيل بالايي برخوردار باشد. در اين روش يکي از دو امكان زير بايد وجود داشته باشد:

  1. ايجاد نواحي واکنشي درجا با نانوذراتي که تقريباً بي‌حرکت هستند؛
  2. ايجاد توده نانوذرات واکنشي که به سمت مناطق آلوده حرکت مي‌کنند؛ البته اگر اين نانوذرات به اندازه کافي متحرک باشند. (همان گونه که درشکل (1) نشان داده شده است).

در زير بيشتر به تحرک درجاي نانوذرات مي‌پردازيم، زيرا تحرک درجاي نانوذرات معمولاً باعث ايجاد سوء تفاهم در فهم مطلب مي‌شود.
با وجود اينکه نانوذرات گوناگوني (مثل دو قطبي غيريوني، پلي‌يورتان و يا فلزات نجيبي روي پايه آلومينا) در تصفيه درجا قابل استفاده‌اند؛ اما تا به حال بيشترين توجه به نانوذرات حاوي nZVI شده است. تمايل به استفاده از nZVI براي تصفيه باعث بهبود شيمي تصفيه و يا گزينه‌هاي توسعه آن شده است.
اين امر منجر به انتقال بسيار سريع اين فناوري از مرحله آزمايشگاهي به مرحله نيمه‌صنعتي شده است. کاربردهاي تجاري nZVI در تصفيه به سرعت رايج و بازارهاي رقابتي شديدي در زمينه مواد حاوي nZVI و تأمين کنندگان خدمات آن به وجود آورده است.
برخي تصورات غلط راجع به اصول اساسي فناوري تصفيه مبتني بر nZVL کاربردهاي آن در محيط زيست وجود دارد. با اينکه اين مطالب بسيار به هم وابسته‌اند ولي ما مي‌توانيم آنها ر ا در سه گروه تقسيم کنيم: ريخت‌شناسي ذره، واکنش‌پذيري و تحرک.
در ادامه، نكات کليدي سه دسته بالا را توضيح مي‌دهيم تا بتوانيم به يك جمع‌بندي راجع به اين فناوري‌ دست يابيم و از اين طريق به پيشرفت‌هاي زيست محيطي فناوري كمك كنيم.

 

شکل 2- سطح ويژه با فرض اين كه ذرات به صورت كرومي با ذره برآوردي از قطر زياد دايره‌اي هندسي و چگالي 7.6 g/Cm3 هستند. (بر پايه ميانگين چگالي‌هاي FeO و Fe3O4 خالص)

ويژگي‌هاي نانوذرات

 ريخت‌شناسي
تعريف‌هاي گوناگوني در مورد اندازه نانو ارائه شده است؛ اما بايد به اين نظريه اشاره کرد که اندازه نانو محدوده‌اي از اندازه مولکول‌ها و مواد است که ذرات در اين محدوده، خواص بي‌همانند يا به طور کيفي، متفاوت با ذرات بزرگ‌تر از خود دارند.

بيشتر نمونه‌هايي که اين خواص را دارند، داراي اندازه‌اي در محدوده کوچک‌تر از 10 نانومتر هستند؛ زيرا در اين محدوده، اندازه ذرات به اندازه آنها در شرايط مولکولي پايدار نزديک‌تر است.
يکي از اين مثال‌ها محدوده کوانتومي است که به اين علت به وجود مي‌آيد که با کاهش اندازه ذرات، باند گپ (bandgap) افزايش يافته، باعث به وجود آمدن برخي ويژگي‌هاي مفيد در فوتوکاتاليست‌هاي نيمه‌هادي مي‌شود كه در بخش فناوري‌هاي غيردرجا توضيح داده شد.
خصوصيات ديگري که در اندازه‌هاي زير 10 نانومتر تغيير مي‌کند سطح ويژه است که در شکل (2) نشان داده شده است.
از نظر کيفي فاکتورهاي ديگري نيز وجود دارند که در تعيين اين خصوصيات دخالت دارند، مثل نسبت اتم‌هاي سطحي به اتم‌هاي توده و قسمتي از حجم ذره که شامل ضخامت محدود لايه سطحي است (حجم سطحي).
آماده‌سازي nZVI براي استفاده در کاربردهاي تصفيه‌اي، به طور معمول در اين محدوده- بين چند ده تا چند صد نانومتر- انجام مي‌شود. علاوه بر اين، ذرات nZVI حتي تحت شرايط آزمايشگاهي هم تمايل دارند که به هم بپيوندند و متراکم شوند و در نتيجه مجموعه‌هايي توليد مي‌شود که اندازه آنها ممکن است نزديک چند ميکرون شود. اين بدان معني است که nZVI و مواد مرتبط با آن که در کاربردهاي تصفيه محيط‌زيست استفاده مي‌‌شوند، خصوصيات فوق‌العاده مورد انتظار براي نانوذرات حقيقي را از خود نشان نخواهند داد و اغلب همانند کلوئيد‌هاي محيط زيست رفتار خواهند کرد.
واکنش‌پذيري
واکنش‌پذيري زياد نانوذرات مي‌تواند نتيجه سطح ويژه بالاي نانوذرات، چگالي بيشتر نواحي واکنش‌پذير روي سطوح ذره و يا افزايش واکنش‌پذيري اين نواحي بر روي سطح باشد.
اين فاکتورها مجموع سه نتيجه واضح وکارا را در مورد nZVI در پي داشته است:

  1. تجزيه آلاينده‌هايي که واكنش‌ چنداني با ذرات بزرگ‌تر نمي‌دهند. مانند پلي فنيل هاي کلرينه شده؛
  2. تجزيه بسيار سريع‌تر آلاينده‌هايي که پيش از اين با سرعت‌هاي مناسبي با ذرات بزرگ‌تر واکنش نشان مي‌دادند، مانند اتيلن‌هاي کلرينه شده؛
  3. دسترسي به محصولات مطلوب‌تر با تجزيه آلاينده‌هايي که به وسيله مواد بزرگ‌تر سريعاً تجزيه مي‌شوند؛ اما باعث به وجود آمدن محصولات فرعي نامطلوبي مثل تتراکلريدکربن مي‌شوند.

شکل 3. مقايسه ثابت‌هاي سرعت احيايCL4 به وسيله nZVI و دو نوع Fe در اندازه‌هاي ميلي‌متري. مناطق روي نمودار تقريباً بر مبناي 50 داده از منابع مختلف هستند.

 از اين سه دسته تأثيرات واکنشي، دومين دسته (تجزيه سريع‌تر آلاينده‌هاي قابل تجزيه) بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. علت اين تأثير با اينکه يک مسئله بسيار کاربردي، بنيادي و با اهميت است کمتر شناخته شده است.

ما براي تجزيه تتراكلريد كربن به وسيله nZVI ، نسبت ثابت سرعت‌هاي نرمال شده بر حسب سطح ويژه ksa را با ثابت سرعت‌هاي نرمال شده بر حسب جرم km مقايسه كرديم، نتايج نشان داد که ksa براي نانوذرات nZVI برابر اين پارامتر در ذرات ميلي‌متري nZVIاست؛ اما km آن بزرگ‌تر از ذرات ميلي‌متري است (شکل 3). بنابراين تجزيه سريع‌تر تتراکلريد کربن به وسيله nZVI به خاطر سطح ويژه بالاي آن است، نه به خاطر بيشتر بودن فراواني نقاط واکنش‌پذير روي سطح و يا واکنش‌پذيرتر بودن اين نقاط. اين نتيجه ممکن است در مورد ساير آلاينده‌هايي که با nZVI واکنش مي‌دهند نيز صدق کند اما اطلاعات ما در اين مورد ناکافي است.
بايد توجه داشت که اين تحليل شامل ترکيبات دوفلزي nZVI با کاتاليزرهاي فلزات نجيب مثل Pd، Ni و Cu نيست. اين مواد دو فلزي معمولاً داراي مقادير ksa بالايي هستند، ولي اين افزايش در درجه اول نتيجه تأثير خاصيت کاتاليستي فلزات نجيب است که در مورد ذرات بزرگ‌تر نيز مشاهده مي‌شود.
اما مشكلي كه هست اين كه افزايش واکنش‌پذيري معمولاً همراه با كاهش انتخاب‌پذيري است كه موجب واکنش nZVI با مواد غيرهدف شامل اکسيژن غيرمحلول و آب‌ و در نتيجه پايين آمدن راندمان تصفيه با nZVI مي‌شود.
شكل فوق منجر به پيدايش نياز به تزريق ذرات به سيستم و درنتيجه بالا رفتن هزينه عمليات خواهد شد.
با محدود کردن مواد ناخواسته (مواد غيرهدف شامل اکسيژن و آب) به وسيله گيرنده‌هاي ارزان‌تر مي‌توان طول عمر کوتاه nZVI را مفيدتر کرد؛ البته اگر ذرات تحرک قابل ملاحظه‌اي از خود نشان دهند.

تحرك
نانوذرات در محيط‌هاي متخلخل تحرک زيادي خواهند داشت، زيرا اندازه آنها از اندازه سوراخ‌هاي محيط‌هاي متخلخل بسيار کوچک‌تر است اما اينکه ما فرض کنيم علت تحرک نانوذرت تنها اين مطلب است بسيار ساده انگاري است. معمولاً تحرک نانوذرات را در محيط‌هاي متخلخل اشباع، دو فاکتور تعيين مي‌كند: تعداد برخوردهاي نانوذرات با محيط متخلخل به ازاي واحد جابه‌جايي؛ و ضريب چسبندگي (احتمال اينکه هر برخورد، منجر به حذف ذره از جريان شود). برخورد ممکن است در نتيجه سه عامل رخ دهد: حرکت براوني، بازدارنده‌ها (عواملي که مانعي از حرکت نانوذره مي‌شوند) و رسوب‌گذاري گرانشي.

شكل 4- فاصله جابه‌جايي كه در آن،‌ بيش از 99 درصد نانوذرات حذف مي‌شوند در ضرايب چسبندگي شرايطي سطحي به شكل زير است:
تخلخل = 36.0 ، سرعت=1.0 m/day،
اندازه ذرات خاک=3.0 ميلي‌متر،
چگالي نانوذرات=7.6 g/Cm3

 

نانوذرات در محيط‌هاي متخلخل اغلب حركت براوني دارند. براي ذرات بزرگتر از 400 نانومتر با چگالي بالا‌ (مثلاً 7.68 g/cm2 براي ذرات آهن خالص) تأثير جاذبه مي‌تواند بسيار مهم باشد. با استفاده از روش بازده single-Collector که به وسيله Tufenkji و Elimelech ارائه شده و تئوري فيلتراسيون deep-bed، اين امکان وجود دارد که بتوان فاصله جابه‌جايي را كه در آن، 99 درصد حذف نانوذرات به عنوان تابعي از خواص سطحي و ضريب چسبندگي صورت مي‌گيرد، محاسبه كرد.
شکل (4) نشان مي‌دهد که محدوده فاصله جابه‌جايي در شرايط سطحي متعارف، از چند ميلي‌متر تا چند ده متر متناسب با ضريب چسبندگي است.
ضريب چسبندگي گزارش شده براي nZVI معمولي در انواع محيط‌هاي متخلخل، بين 0.14 تا يك است؛ اين به معني فاصله جابه‌جايي چند سانتي‌متر در محيط‌هاي متخلخل در شرايط آب‌هاي زيرزميني است (شکل4). اين امر موجب ايجاد علاقه قابل ملاحظه‌اي براي تغيير سطح نانوذرات در جهت افزايش فاصله جابه‌جايي شده است.

بدين ترتيب ضرايب چسبندگي کوچک‌تري براي اين گونه نانوذرات و ساير نانوذرات گزارش شده است (0.001 براي نانوذرات Fe كه سطح آنها بهبود يافته است و 0.0001 براي نانوذراتي که پايه کربني دارند). اما حتي اين ضرايب چسبندگي کوچک هم به طور قطعي باعث تحرک بيشتر (بيش از چندمتر) نانوذرات در آب‌هاي زيرزميني نمي‌شود، به جز در آب‌هاي زيرزميني با سرعت حركت خيلي زياد.


خطرات
مباحث فوق در مورد ريخت‌شناسي، واکنش‌پذيري و تحرک نانوذرات در زمينه تصفيه ‌محيط زيست نشان مي‌دهد که دانش ما در مورد فرآيندهاي پايه در اين فناوري هنوز ناکافي است. به علاوه، خطرات احتمالي اين فناوري براي سلامت انسان و محيط‌زيست، انجام اين روش در مقياس انبوه را با مشكل مواجه كرده است. مخصوصاً با توجه به کاربردهاي درجاي nZVI (يا مواد وابسته) براي تصفيه محيط‌هاي متخلخل، هنوز تحقيقات مستقيم و قابل ملاحظه‌اي که خطرات آن را مورد توجه قرار دهد انجام نشده است. برخي گروه‌ها حالت احتياطي (پيشگرانه) را پذيرفته‌اند و کاربردهاي درجاي نانوذرات براي تصفيه را ممنوع کرده‌اند در حالي که برخي گروه‌ها آن را توصيه کرده‌اند. در واقع تحقيقات در اين زمينه بايد به طور موازي صورت گيرد.
اين معما که چگونه مي‌توان از نانوذرات براي تصفيه استفاده کرد بايد به زودي و با استفاده از نتايج تحقيقات در حال انجام، قابل حل و دسترسي باشد. مهم‌ترين اين خطرات استنشاق ذرات‌ريزي است که از طريق هوا جابه‌جا مي‌شوند.
به هر حال هم‌اکنون ما مي‌توانيم نتيجه بگيريم با اينکه nZVI و مواد مرتبط با آن، در کاربردهاي تصفيه‌اي درجا استفاده مي‌شوند، از مواد ويژه‌اي که در دسترس ما هستند کوچک‌تر، واکنش‌پذيرتر، مقاوم‌تر و متحرک‌تر بوده و در عين حال احتمال خطرزايي براي انسان و محيط زيست را دارا هستند.

محمدرضا فروغی

+ نوشته شده در  87/04/03ساعت 0:47  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانوتكنولوژي در صنايع نيمه‌هادي (03/04/87)

صنايع نيمه‌هادي در سير تكامل خود در حال رسيدن به نقط‌هاي است كه توانايي آن براي توليد نقاط كوچكتر با مشكلاتي جدي همچون اثرات كوانتومي و نوسانات سطوح اتمي روبرو خواهد شد.

مشكلات ديگر در راه پيشرفت CMOS عبارتند از مصرف بالا، اتلاف حرارت و هزينه بسيار بالاي ساخت. اين مسائل در آينده مانعي سخت براي توليد نيمه‌هادي‌هاي كارآمد خواهد بود. به گفته NanoMarkets ، نانوتكنولوژي به ادامه پيشرفت و توليد CMOS كمك خواهد كرد و همچنين فناوري‌هاي جديد را قادر خواهد ساخت تا گوي سبقت را در جلب رضايت بازار از CMOS بربايند.غول‌هاي بزرگ صنعتي همچون فري‌اسكيل ‌، آي‌بي‌اِم، اينفينئون و اينتل پشتوانة مهمي براي نانوحافظه‌ها به حساب مي‌آيند.

يك گزارش جديد از NanoMarkets بيانگر اين مطلب است كه همان‌طوركه روش‌هاي كنوني ليتوگرافي به پايان راه خود رسيده‌اند، ابزار‌هايي كه براي توسعه، توليد و آزمايش CMOS به كار مي‌روند، نيز بايد بر پاية نانوتكنولوژي طرح‌ريزي گردند. پرتوافكن مستقيم الكترونيكي كه در توليد ASIC به كار مي‌رود، نمونه‌هاي از ابزاري است كه به كمك نانوتكنولوژي بوجود آمده‌است. اما نانوماركتز معتقد است كه كاربرد واقعي نانوتكنولوژي در توليد محصولات جديد، با توجه به خصوصيات مواد مقياس نانو مي‌باشد. بخش‌هايي از صنعت نيمه‌هادي كه بيشترين تأثير نانوتكنولوژي در آنها ديده مي‌شود خارج از مقوله CMOS قرار دارند. به گفته نانوماركتز اين موضوع در موارد زير به وضوح ديده مي‌شود:

o حافظه غيرفرار: حافظه غيرفرار يكي از عوامل تقويت محاسبات سيار است. اما با توجه به اينكه حجم و سرعت فناوري Flash محدود مي‌باشد، حافظه‌هاي جديد كه در طراحي آنها از نانوتكنولوژي بهره گرفته شده است، كارايي بهتري را از خود نشان داده‌اند. FRAM و MRAM نمونه‌هايي از اين نوع حافظه‌ها هستند.

o الكترونيك پليمري: سوني، زيراكس و سايرين آماده‌اند كه محصولات الكترونيك لايه نازك را وارد بازار كنند. الكترونيك پليمري، برخلاف CMOS، از خصوصيات حرارتي بسيار خوبي برخوردار است و هزينه‌ توليد در حجم كم را پايين مي‌آورد. اين خصوصيات امكان توليد محصولات جديدي را به وجود مي‌آورد. در سال 2006 نمايشگر‌هاي بزرگ رولي و همچنين برچسب‌هاي RFID با قيمت پايين توليد خواهد شد كه امكان استفاده از آنها براي اجناس يك‌بار‌مصرف فراهم خواهد شد.

o نانوحسگر: نانوحسگرها نسبت به رقباي خود از آستانه تشخيص بسيار پايين‌تري برخوردارند. آنها قادرند در زمينه كشف امراض بيولوژيك نقش مهمي را ايفا كنند. به گونه‌اي كه در مورد اعلام وجود سرطان، از سرعت بسيار زيادي برخوردارند.

گزارش NanoMarkets بيانگر اين مطلب است كه نانوتكنولوژي به‌زودي مي‌تواند در مديريت حرارتي و اتصالات داخلي پر‌سرعت، به ميزان قابل‌توجهي كمك نمايد. در زمينه اتصالات داخلي پرسرعت مي‌توان از نانولوله‌ها استفاده نمود زيرا توانايي آنها در انتقال جريان از مس خيلي بيشتر است و مي‌توان آنها را به روش‌هاي قابل انطباق با CMOS‌ها رشد داد (اينفينئون در سال 2002 اين قابليت را نشان داد). از نانولوله‌ها مي‌توان خنك‌كننده‌هاي بسيار خوبي براي رفع مشكلات حرارتي ساخت (همانند قطعاتي كه اينتل از سال 2002 به بعد به كارشان گرفت) و يا مي‌توان با ايجاد جرقه بين آنها جرياني از هواي خنك توليد نمود.

از اين گزارش چنين نتيجه گرفته مي‌شود كه فرصت‌هاي قابل توجهي در نانوالكترونيك وجود دارد. به‌گونه‌اي كه در سال 2006 نانوحافظه‌ها به تنهايي 1/3 ميليارد دلار سودآوري خواهند داشت. همان‌گونه كه در بالا توضيح داده‌شد، اين امر هم‌اكنون در قالب روش‌هاي جديد براي تكميل CMOSها آغاز شده‌است. اين گزارش نشان مي‌دهد كه سازندگان نيمه‌هادي‌ها از هم‌اكنون بايد به فكر طرح ريزي براي به‌كارگرفتن نانوتكنولوژي در توليدات خود باشند. در غير اين‌صورت بايد از دست دادن توليدات بزرگ آينده را بپذيرند، كه البته پذيرفتن اين ريسك بسيار دور از ذهن به‌نظر مي‌رسد.
 
محمدرضا فروغی 
+ نوشته شده در  87/04/03ساعت 0:37  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

مدیریت منابع انسانی درسازمان های فعال در فناوری نانو (28/03/87)

هم اکنون نزدیک به 40 سال است که از مطرح شدن فناوری نانو در دنیا می گذرد. دراین مدت دولت ها و شرکت های بخش خصوصی سرمایه گذاری هنگفتی را در زمینه توسعه فناوری نانوانجام داده اند. طبق بررسی های انجام شده از سال 2001 تا سال 2004 مبلغ 12 میلیارد دلار در زمینه فناوری نانو سرمایه گذاری شده است که این سرمایه گذاری بازاری در حدود 1000 میلیارد دلار را در سال 2015 از آن خود خواهد کرد ( lux research,2003).
کشور مانیز با توجه به جدید بودن این عرصه در جهان و توجه گسترده کشورهای درحال توسعه به آن، به ضرورت توجه به توسعه این فناوری در کشور پی برده است. لذا از سال 1382 ستاد توسعه فناوری نانو تشکیل شد که وظیفه آن سیاست گذاری، هماهنگی و حمایت از فعالیت های توسعه این فناوری در کشور است. از جمله مهمترین مشکلاتی که درکشورهای درحال توسعه وجود دارد عدم توانایی این کشورها در تکمیل چرخه از ایده تا بازار در توسعه فناوری است.از عوامل کلیدی موفقیت برای سازمان های فعال در بخش فناوری های نوین، داشتن خلاقیت و نوآوری در ارائه محصولات و خدمات با تکیه بر دانش تخصصی است. در این گونه سازمان ها مهمترین عامل سرمایه داشتن نیروی انسانی خلاق و متخصص و دارای انگیزه بالا جهت بروز خلاقیت است. کشور ما نیز از پتانسیل علمی نسبتا بالایی برخوردار است، لیکن در استفاده از نیروی متخصص جهت بروز نوآوری در صنعت تلاش زیادی به عمل نمی آید.

از جمله مهمترین مشکلات فعالیت های مدیریت منابع انسانی در عدم استفاده اثربخش از نیروی انسانی در بروز نوآوری در سازمان می توان به مواردی همچون : عدم وجود سیستم مناسب حقوق و دستمزد جهت ایجاد انگیزش، عدم وجود سیستم ارزیابی عملکرد اثربخش، عدم توجه به پویایی های گروهی در سازمان و عدم وجود فرهنگ سازمانی مناسب جهت تشویق نوآوری است.
در این راستا پایان نامه ای تحت عنوان « بررسی اثربخشی فعالیت های مدیریت منابع انسانی در جهت بهبود نوآوری در سازمان های فعال در فناوری نانو» در دانشگاه علامه طباطبایی تعریف گردیده است.
هدف از انجام این تحقیق ارزیابی اثربخشی فعالیت های مدیریت منابع انسانی در جهت بهبود نوآوری در سازمان های فعال در فناوری نانو درایران است.
اهداف فرعی این تحقیق عبارتند از:
  • شناسايي فعاليت هاي مدیریت منابع انسانی سازمان های فعال در فناوری نانو 
  • بررسی ادبیات مدل های نحوه ارتباط فعالیت های مدیریت منابع انسانی و نوآوری
  • شناسایی میزان ارتباط هریک فعالیت های مدیریت منابع انسانی با بهبود نوآوری
 
این تحقیق در دانشکده مدیریت توسط آقای مجید رمضانی با راهنمایی خانم دکتر دهدشتی در حال انجام می باشد.
 
منبع: سایت تخصصی مدیریت فناوری نانو
+ نوشته شده در  87/03/28ساعت 9:35  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

پایان‌نامه‌های فناوری‌نانو در ایران از نگاه آمار (28/03/87)

پیشرفت فناوری‌های نوظهور که عموماً حائز ویژگی دانش محوری است در گرو تربیت موفق نیروی ‏متخصص است. فناوری‌نانو نیز از این قاعده مستثنی نیست. در این راستا ستاد ویژه توسعه فناوری‌نانو از پایان ‏نامه‌‌های دانشجویی با موضوعات مرتبط با فناوری‌نانو حمایت می‌کند. این مقاله به ارائه نتایج آماری حاصل از ‏اجرای این سیاست از سال 1383 تا 15 تیر 1385 می‌پردازد. ابتدا پایان نامه‌های تعریف شده ‏‏(پروپوزال) در گروه‌های مهندسی، علوم پایه، پزشکی و مدیریت و مقاطع کارشناسی ارشد و ‏دکترا تقسيم بندي شده‌است. سپس با تمرکز بر پایان نامه‌های اجرا شده (دفاع شده) نتایج حاصل از ارزیابی آماری عناصر ‏پایة به‌کار رفته، روش‌های ساخت، تجهیزات تعیین مشخصات و کاربردهای احتمالی در صنایع گوناگون ‏ارائه شده‌است. نتایج ارزیابی‌های رشته‌ای و محتوایی پایان نامه‌ها حاکی از آن است که موضوعات محوری ‏پایان نامه‌ها تولید عناصر پایه و نیز نانومحاسبات و شبیه‌سازی بوده است. در عوض تحقیق در زمینه توسعه ‏کاربردهای گوناگون نانوعناصر چشمگیر نیست. 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

 منبع: http://nano-atu.ir

+ نوشته شده در  87/03/28ساعت 9:30  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانوتكنولوژي و صنعت نفت (27/03/87)

فناوري نانو مي­تواند اثرات قابل توجهي در صنعت نفت داشته باشد، در مطلب زير بعد از اشاره به برخي از اين تأثيرات، تعدادي از كاربردهاي فناوري نانو در صنعت نفت بويژه در بحث آلودگي محيط زيست و نيز سنسورهاي نانو به طور مختصر معرفي گرديده است:

مقدمه هنگامي كه ريچارد اسملي ( Richard Smally ) برندة جايزة نوبل، بالك مينسترفلورسنس را در سال 1985 در دانشگاه رايس كشف نمود،‌ انتظار اندكي داشت كه تحقيق او بتواند صنعت نفت را متأثر سازد. سازمان انرژي آمريكا ( DOE ) سرمايه‌گذاري خود را در قسمت فناوري نانو با 62 درصد افزايش داد تا مطالعات لازم در زمينة‌ موادي با نام‌هاي باكي‌بال‌ها ( Bulky Balls ) و باكي‌تيوب‌ها ( Bulky Tubes )‌ استوانه‌هاي كربني كه داراي قطر متر مي‌باشند صورت گيرد. نانولوله‌هاي كربني با وزني در حدود وزن فولاد، صد برابر مستحكم ­ تر از آن بوده، داراي رسانش الكتريكي معادل با مس و رساني گرمايي هم ارز با الماس مي‌باشند. نانوفيلترها مي‌توانند به جداسازي مواد در ميدان‌هاي نفتي كمك كنند و كاتاليست‌هاي نانو مي‌توانند تأثير چندين ميليارد دلاري در فرآيند پالايش به‌دنبال داشته باشند. از ساير مزاياي نانولوله‌هاي كربني مي‌توان به كاربرد آن‌ها در تكنولوژي اطلاعات (‌ IT ) نظير ساخت پوشش‌هاي مقاوم در مقابل تداخل‌هاي الكترومغناطيسي، صفحه‌هاي نمايش مسطح، مواد مركب جديد و تجهيزات الكترونيكي با كارآيي زياد اشاره نمود.

علم نانو يك تحول بزرگ در مقياس بسيار كوچك

بسياري از محققان و سياستمداران جهان معتقدند كه علم نانو مي‌تواند تحولات اساسي در صنعت جهاني ايجاد نمايد صنعت نفت نيز از پيشرفت اين تكنولوژي بهره‌مند خواهد گشت.

علم نانو مي‌تواند به بهبود توليد نفت و گاز با تسهيل جدايش نفت وگاز در داخل مخزن كمك نمايد. اين كار با درك بهتر فرآيندها در سطوح مولكولي امكانپذير مي‌باشد. با توجه به اينكه نانو مربوط به ابعادي در حدود متر مي‌باشد، نانوتكنولوژي به مفهوم ساخت مواد و ساختارهاي جديد توسط مولكول‌ها و اتم‌ها در اين مقياس مي‌باشد.

خوشبختانه كاربردهاي عملي نانو در صنعت نفت جايگاه‌ ويژه‌اي دارند. نانوتكنولوژي ديدگاه‌هاي جديد جهت استخراج بهبوديافتة نفت فراهم كرده است. اين تكنولوژي به جدايش موثرتر نفت و آب كمك مي‌كند . با افزودن موادي در مقياس نانو به مخزن مي‌توان نفت بيشتري آزاد نمود. همچنين مي‌توان با گسترش تكنيك‌هاي اندازه‌گيري توسط سنسورهاي كوچك،‌ اطلاعات بهتري دربارة مخزن بدست آورد.

مواد نانو

صنعت نفت تقريباً در تمام فرآيندها احتياج به موادي مستحكم و مطمئن دارد. با ساخت موادي در مقياس نانو مي‌توان تجهيزاتي سبكتر، مقاومتر و محكم‌تر از محصولات امروزي توليد نمود. شركت نانوتكنولوژي GP در هنگ‌كنگ يكي از پيشگامان توسعة كربيد سيليكون، يك پودر سراميكي در ابعاد نانو مي‌باشد.

با استفاده از اين پودرها مي‌توان مواد بسيار سختي توليد نمود. اين شركت در حال حاضر مشغول مطالعه و تحقيق بر روي ساير مواد مركب مي‌باشد و معتقد است كه مي‌توان با نانوكريستال‌ها تجهيزات حفاري بادوامتر و مستحكم‌تري توليد كرد. همچنين متخصصان اين شركت يك سيال جديد حاوي ذرات و نانوپودرهاي بسيار ريز توليد نموده‌اند كه به‌طور قابل توجهي سرعت حفاري را بهبود مي‌بخشد. اين مخلوط آسيب‌هاي وارده به ديوارة مخزن در چاه را حذف نموده و قابليت استخراج نفت را افزايش مي‌بخشد.

آلودگي

آلودگي توسط مواد شيميايي و يا گازهاي آلاينده يك مبحث بسيار دشوار در توليد نفت و گاز مي‌باشد. نتايج بدست‌آمده از تحقيقات دانشمندان حاكي از آن است كه نانوتكنولوژي مي‌تواند تا حد مطلوبي به كاهش آلودگي كمك كند. در حال حاضر فيلترها و ذراتي با ساختار نانو در حال توسعه مي‌باشند كه مي‌توانند تركيبات آلي را از بخار نفت جدا سازند. اين نمونه‌ها عليرغم اينكه اندازه‌اي در حدود چند نانومتر دارند، داراي سطح بيروني وسيعي بوده و قادر به كنترل نوع سيال گذرنده از خود مي‌باشند. همچنين كاتاليست‌هايي با ساختار نانو جهت تسهيل در جداسازي سولفيد هيدروژن، آب، مونوكسيدكربن، و دي‌اكسيد كربن از گاز‌طبيعي در صنعت نفت بكار گرفته مي‌شوند. در حال حاضر مطالعاتي بر روي نمونه‌هايي از خاك رس در ابعاد نانو و جهت تركيب با پليمرهايي صورت مي‌پذيرد كه بتوانند هيدروكربن‌ها را جذب نمايند. بنابراين مي‌توان باقيمانده‌هاي نفت را از گل حفاري جدا نمود.

سنسورهاي هيدروژن خود تميز كننده

خواص فوتوكاتاليستي نانوتيوب‌هاي تيتانيا در مقايسه با هر فرمي از تيتانيا بارزتر مي‌باشد، بطوري‌كه آلودگي‌هاي ايجادشده تحت تابش اشعة ماوراء بنفش به‌طور قابل توجهي از بين مي‌روند. تا اينكه سنسورها بتوانند حساسيت اصلي خود نسبت به هيدروژن را حفظ نمايد. تحقيقات انجام‌گرفته در اين زمينه حاكي از آن است كه نانوتيوب‌هاي تيتانيا داراي يك مقاومت الكتريكي برگشت‌پذير مي‌باشند، بطوري‌كه اگر هزار قطعه از آن‌ها در مقابل يك ميليون‌ اتم هيدروژن قرار بگيرند، مقاومت الكتريكي آن در حدود يكصد ميليون درصد افزايش مي‌يابد.

سنسورهاي هيدروژن بطور گسترده‌اي در صنايع شيميايي، نفت و نيمه‌رساناها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از آنها جهت شناسايي انواع خاصي از باكتري‌هاي عفونت‌زا استفاده مي‌گردد. به‌ هر حال محيط‌هايي نظير تأسيسات و پالايشگاه‌هاي نفتي كه سنسورهاي هيدروژن از كاربردهاي ويژه‌اي برخوردار مي‌باشند، مي‌توانند بسيار آلوده و كثيف باشند اين سنسورهاي هيدروژن نانوتيوب‌هاي تيتانيا هستند كه توسط يك لاية غيرپيوسته‌اي از پالاديم پوشانده شده‌اند. محققان اين سنسورها را به مواد مختلفي نظير اسيد استريك ( يك نوع اسيد چرب )‌، دود سيگار و روغن‌هاي مختلفي آلوده نمودند و سپس مشاهده كردند كه تمام اين آلوده‌كننده‌ها در اثر خاصيت فوتوكاتاليستي نانوتيوب‌ها از بين مي‌روند. حد نهايي آلودگي‌ها زماني بود كه دانشمندان اين سنسورها را در روغن‌هاي مختلفي غوطه‌ور ساخته و سنسورها توانستند خواص خود را بازيابند. محققان سنسورها را در دماي اتاق به مقدار هزار قطعه در مقابل يك ميليون ‌اتم هيدروژن در معرض اين گاز قرار دادند و مشاهده نمودند كه در طرح‌هاي اولية سنسور مقاومت الكتريكي آن به ميزان 175000 درصد تغيير مي‌كند. سپس سنسورها را توسط لايه‌اي به ضخامت چندين ميكرون از روغن موتور پوشاندند تا بطور كلي حساسيت آن‌ها نسبت به هيدروژن از بين برود. سپس اين سنسورها را در هواي عادي به ‌مدت 10 ساعت در معرض نور ماوراء بنفش قرار دادند و پس از يك ساعت مشاهده نمودند كه سنسورها مقدار قابل توجهي از حساسيت خود را بدست آورده‌ و پس از گذشت 10 ساعت تقريباً بطور كامل به وضعيت عادي خود بازگشتند.

عليرغم قابليت بازگشتي بسيار مناسب اين سنسورها نمي‌توانند پس از آلودگي به انواع خاصي از آلوده‌كننده‌ها حساسيت خود را باز يابند براي مثال روغن WQ -40 به علت دارابودن مقداري نمك خاصيت فوتوكاتالسيتي نانوتيوب‌ها را تا حد زيادي از بين مي‌برد.

با افزودن مقدار اندكي از فلزات مختلف نظير قلع، طلا، نقره، مس و نايوبيم، يك گروه متنوعي از سنسورهاي شيميايي بدست مي‌آيند. اين فلزات خاصيت فوتوكاتاليستي نانوتيوب‌هاي تيتانيا را تغيير مي‌دهند. به هر حال سنسورها در يك محيط غيرقابل كنترل در دنياي واقعي توسط مواد گوناگوني نظير بخار‌هاي آلي فرار، دودة كربن و بخارهاي نفت و همچنين گرد و غبار آلوده مي‌گردند. قابليت خودپاك‌كنندگي اين سنسورها طول عمر آن‌ها را افزايش و از همه مهمتر خطاي آنها را كاهش مي‌دهد.

سنسورهاي جديد در خدمت بهبود استخراج نفت

براساس آخرين اطلاعات چاپ شده توسط سازمان انرژي آمريكا، استخراج نفت در حدود دو سوم از چاه‌هاي نفت آمريكا اقتصادي نمي‌باشد. با توجه به دما و فشار زياد در محيط‌هاي سخت زيرزميني، سنسورهاي قديمي الكتريكي و الكترونيكي و ساير لوازم اندازه‌گيري قابل اعتماد نمي‌باشند و در نتيجه شركت‌هاي استخراج‌ كنندة‌ نفت در تهية ‌اطلاعات لازم و حساس جهت استخراج كامل و مؤثر نفت از مخازن با برخي مشكلات مواجه مي‌باشند.

در حال حاضر محققان در آزمايشگاه فوتونيك دانشگاه صنعتي ويرجينيا در حال توسعة يك‌سري سنسورهاي قابل اعتماد و ارزان از فيبرهاي نوري جهت اندازه‌گيري فشار، دما، جريان نفت و امواج آكوستيك در چاه‌هاي نفت مي‌باشند. اين سنسورها به‌علت مزايايي نظير اندازة كوچك ،‌ايمني در قبال تداخل الكترومغناطيسي ، قابليت كارآيي در فشار و دماي بالا و همچنين محيط‌هاي دشوار، مورد توجه بسيار قرار گرفته‌اند. از همه مهم‌تر اينكه امكان جايگزيني و تعويض اين سنسورها بدون دخالت در فرآيند توليد نفت و باهزينة‌ مناسب فراهم مي‌باشد. در حال حاضر عمل جايگزيني و تعويض سنسورهاي قديمي در چاه‌هاي نفت ميليون‌ها دلار هزينه در پي دارد. سنسورهاي جديد از نظر توليد بسيار مقرون ‌به صرفه بوده و اندازه‌گيري‌هاي دقيق‌تري ارائه مي‌دهند.

انتظار مي‌رود كه تكنولوژي اين سنسورها توليد نفت را با ارائه اندازه‌گيري‌هاي دقيق و قابل اعتماد و كاهش ريسك‌هاي همراه با اكتشاف و حفاري نفت بهبود بخشد. همچنين سنسورهاي جديد به‌علت برخي كاربردهاي ويژه نظير استخراج دريايي و افقي نفت، جايي كه بكاربستن سنسورهاي قديمي در چنين شرايطي بسيار مشكل مي‌باشد، از توجه ويژه‌اي برخوردارند.

محمدرضا فروغی

+ نوشته شده در  87/03/26ساعت 23:47  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

فناوری نانو و محیطزیست (27/03/87)

امروزه پیشرفت تکنولوژی و دستیابی انسان به روش‏های نوین برای استفاده از منابع طبیعی دستاوردهایی را به همراه دارد که علاوه بر تاثیرات فراوان در زندگی بشر، تاثیراتی منفی را نیز برای طبیعت به ارمغان می‏آورد.
به تازگی انسان متمدن به این تفکر رسیده است که شاید بتوان با استفاده از تکنولوژی مدرن و پیشرفته به کمک منابع طبیعی و محیطزیست شتابد که ازجمله آنها می‏توان به فناوری نانو و کاربرد آن در حفظ محیطزیست اشاره کرد.

تاثیرات مستقیم و غیرمستقیم فناوری نانو بر محیطزیست، از جنبه‏های مختلف قابل بررسی است. در حال حاضر، می‏توان موارد متعددی از کاربرد مواد نانو ساختاری در حفظ محیطزیست، از قبیل نانوفیلترها (برای تصفیه پساب‏های صنعتی)، نانوپودرها (برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از خودروها و واحدهای صنعتی) و نانوتیوب‏ها (برای ذخیره‏سازی سوخت کاملا تمیز هیدروژن) را برشمرد، اما دورنمای استفاده از این فناوری نوین بسیار گسترده‏تر از این گونه کاربردهای جزئی و مقطعی است. برخی از مهم‏ترین کاربردهای علمی شناخته شده فناوری نانو در زمینه محیطزیست نانوحسگرها، نانوفیلترها و کاتالیزورهای زیست‏محیطی هستند که به ترتیب به آنها اشاره می‏شود:


● نانوحسگرها 

نانوحسگر وسیله‏ای است بسیار ریز که قادر به شناسایی و ارائه پاسخ به محرک‏های فیزیکی در مقیاس یک نانومتر است. نانوحسگرها کاربردهای متعددی در علوم مختلف ازجمله محیط زیست یافته‏اند که در ادامه به چند مورد اشاره خواهد شد.


● آلودگی هوا

یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با کنترل آلودگی محیطزیست، پایش مستمر آلودگی هواست. با استفاده از نانوحسگرها پیشرفت موثری در زمینه کنترل آلودگی هوإ؛ ّّ= صورت گرفت. با اختراع اولین نمونه‏های غبار هوشمند، تولید این گونه حسگرها به مرحله کاربرد علمی نزدیک شد. هدف اصلی از ساخت غبارهای هوشمند، تولید مجموعه‏ای از حسگرهای پیشرفته به صورت نانو رایانه‏های بسیار سبک است. این نانوحسگرها به راحتی ساعت‏ها در هوا معلق باقی می‏مانند. این ذرات بسیار ریز از سیلیکون ساخته می‏شوند و می‏توانند از طریق بی‏سیم موجود در خود، اطلاعات جمع‏آوری شده را به یک پایگاه مرکزی ارسال کنند. سرعت انتقال اطلاعات در نمونه‏های اولیه حدود یک کیلوبایت در ثانیه است.


● نشت گازهای مهلک

نشت گازهای مهلک یکی از خطرات روزمره زندگی صنعتی است. متاسفانه هشداردهنده‏های موجود در صنعت اغلب بسیار دیر موفق به شناسایی این گونه گازهای نشتی می‏شوند. این نوع حسگرها از نانوتیوب‏های تک لایه به ضخامت حدود یک نانومتر ساخته شده‏اند و می‏توانند مولکولهای گازهای سمی را جذب کنند. آنها همچنین قادر به شناسایی تعداد معدودی از مولکولهای گازهای مهلک در محیط هستند. محققان مدعی‏اند که این حسگرها برای شناسایی به هنگام گازهای بیوشیمیایی جنگی، آلاینده‏های هوا و حتی مولکولهای آلی موجود در فضا کاربرد خواهند داشت.


● نانوفیلترها

یکی دیگر از کاربردهای مهم فناوری نانو در محیط زیست، استفاده از نانوفیلترها در تصفیه آب و پساب است. غشای مورد استفاده در فرایند نانوفیلتراسیون معمولا مولکول‏های بزرگ را دفع می‏کند و در مقایسه با روش‏های دیگر قادرند با صرف انرژی کمتر آب چاه‏ها یا آب‏های سطحی را نیز به خوبی تصفیه کنند. این فرایند قادر است انواع باکتری‏ها، ویروس‏ها، آفت‏کش‏ها، آلاینده‏هایی با منشا آلی و املاح کلسیم و منیزیم را از آب جدا کند. نظر به این که در فرایند نانوفیلتراسیون از هیچ ماده شیمیایی برای سختی‏گیری آب استفاده نمی‏شود، بنابراین اثرات منفی زیست‏محیطی آن به مراتب کمتر از روش‏های شیمیایی معمول است.
علاوه بر این، ذرات نانوساختار انعطاف‏پذیری زیادی در تصفیه آلاینده‏ها دارند. به عنوان مثال از ذرات نانوساختار برای تصفیه فوری خاک، رسوبات، ضایعات جامد، تصفیه آب و پسماندهای مایع استفاده می‏شود. تحقیقات نشان می‏دهد که ذرات دوفلزی نانوساختار مانند آهن - پالادیم، آهن - نقره و روی - پالادیم کاربردهای زیادی در تصفیه و پالایش آلوده‏کننده‏های محیط زیست، مانند آفت‏کش‏های کلرینه با منشا آلی و حلال‏های آلی هالوژنه یافته‏اند.
تجربه نشان داده است که استفاده از ذرات نانوساختار دو فلزی موجب می‏شود تا کلیه هیدروکربن‏های حاوی ترکیبات کلردار که بسیار سمی‏اند به هیدروکربن‏های بی‏خطر برای محیط زیست تبدیل شوند.
به علاوه، شواهد بسیار مبین این واقعیت است که ذرات نانوساختار با پایه آهنی، قادر به تجزیه آلودگی‏های بسیار پایدار همچون ترکیبات پرکلرات‏ها، نیترات‏ها، فلزات سنگین (نیکل و جیوه) و مواد رادیواکتیو مانند دی اکسید اورانیوم هستند.
علاوه بر این می‏توان از نانوساختارها برای رنگ‏زدایی از آب آشامیدنی استفاده کرد. رنگ موجود در آب آشامیدنی نه تنها به خاطر ظاهر آن باید از آب زدوده شود، بلکه چون این رنگ‏ها می‏توانند منشا تولیدتری هالومتان نیز باشند، بسیار خطرناک محسوب می‏شوند. این ماده هنگام ترکیب با کلر موجب تشکیل کلروفرم و دیگر ترکیبات هالوژنه مضر و سرطان‏زا می‏شوند. رنگ موجود در آب طبیعی معمولا ناشی از وجود اسیدهای معدنی است. اسیدهای مذکور از تجزیه مواد آلی موجود در آب حاصل می‏شوند. اغلب روش‏های متداول برای تصفیه آب قادر به جداسازی مواد فوق نیستند، لیکن با استفاده از غشاهای نانو می‏توان تا ۹۹ درصد این گونه مواد را به سهولت از آب جدا کرد. همچنین تحقیقات نشان می‏دهد استفاده از فناوری نانو در تصفیه آب می‏تواند هزینه‏های تصفیه را تا حدود زیادی کاهش دهد.


● نانوپلیمرهای متخلخل

هنگامی که آلاینده‏های آلی آب گریز از طریق آب وارد خاک می‏شوند، به راحتی توسط ذرات جامد غیرمحلول در آب جذب و از آب جدا می‏شوند. پدیده جذب و دفع این گونه آلاینده‏ها از آب به خاک و از خاک به هوا بسیار پیچیده است و به عوامل متعددی از قبیل حلالیت در آب، آب موجود در شبکه خاک و رقابت اجزای مختلف خاک برای جذب این ذرات بستگی دارد. هنگامی که بیش از یک مولکول آب گریز در محیط وجود داشته باشد، مولکول‏های آلاینده به جسمی متصل می‏شوند که از لحاظ شیمیایی بیشترین شباهت را به آنها داشته باشد. به همین دلیل نانوپلیمرهای متخلخل که شباهت زیادی به مولکولهای مواد آلاینده دارند، مناسب‏ترین وسیله برای جداسازی این نوع آلاینده‏های آلی از آب و خاک به شمار می‏روند. به طور کلی کاربردهای زیست‏محیطی این نانوساختارها عبارتند از:
۱ - جداسازی آلاینده‏های آلی از آب آشامیدنی.
۲ - تصفیه پسابهای واحدهای صنعتی مانند نیروگاه‏های هسته‏ای برای استفاده مجدد از آنها
۳ - پاکسازی منابع آبی آلوده شده به مواد نفتی
۴ - پاکسازی منابع آب زیرزمینی از آلاینده‏های آلی
با توجه به این که نانوپلیمرهای متخلخل به کرات مورد استفاده قرار می‏گیرند، بنابراین هزینه‏های تصفیه به مراتب کمتر می‏شود.

● کاتالیست‏های زیست محیطی

از زمینه‏های دیگر کاربردهای مواد نانوساختاری، استفاده از آنها به عنوان کاتالیزورهای زیست محیطی برای تصفیه خروجی اگزوز اتومبیل‏ها و پالایش آب و هواست. کاتالیزورهای رایج که اغلب پایه پلاتین دارند، اگرچه راندمانشان کافی است، اما بسیار گران قیمت‏اند. به همین جهت کاتالیزورهای نانوساختاری به عنوان جایگزین ارزان قیمت کاتالیزورهای یاد شده مورد توجه قرار گرفته‏اند.

● پلیمرهای زیستی

 از نانوساختارهایی مثل پلیمرهای زیستی می‏توان برای تولید تراشه‏های الکترونیکی استفاده کرد. طبق اطلاعات موجود، برای تولید هر گرم ریزتراشه ۳۲ مگابایتی، به مصرف ۸۵ گرم سوخت فسیلی و مواد شیمیایی و ۱۶ کیلوگرم آب نیاز است. با استفاده از فرایندهای نانو می‏توان شیوه مرسوم در تولید تراشه‏های نیمه هادی را تا حد بسیار زیادی بهبود بخشید. علاوه بر این، استفاده از فناوری نانو منجر به تولید مواد بی خطر به جای مواد سمی می‏شود.
برای مثال، مانیتورهای ساخته شده از مواد نانوساختار بسیار کم خطرتر از انواع مشابه ساخته شده از لوله‏های اشعه کاتدی (که حاوی مواد سمی‏اند) است و راندمان بالاتری هم دارد. نمایشگرهای ساخته شده از کریستال مایع ضمن کوچک بودن حاوی سرب نیستند و مصرف انرژی آنها بسیار کمتر از انواع مشابه کاتدی است. علاوه بر این استفاده از نانولوله‏های کربنی در نمایشگرهای کامپیوتری به کاهش مصرف فلزات سنگین در آنها کمک می‏کند و از این طریق از آسیب به محیط زیست می‏کاهد.


● نانوفیلترها

الکل‏هایی مانند اتانول به عنوان حلال یا ماده پاک‏کننده به وفور در صنایع مورد استفاده قرار می‏گیرند. این مواد در حین مصرف مقادیر زیادی از ناخالصی‏های مختلف را به خود جذب می‏کنند. با توجه به این که دور ریختن آنها پس از مصرف، اثرات زیانباری بر محیطزیست دارد، باید برای استفاده مجدد تصفیه شوند. روش‏های متداول از قبیل تقطیر، ضمن آلوده کردن محیط زیست انرژی زیادی را تلف می‏کنند. استفاده از نانوفیلترها گام موثری در حفاظت محیط زیست و صرفه‏جویی انرژی در این زمینه است.


● نانوپوشش‏ها

پوشش‏های نانوساختاری پیشرفته به خوبی بر سطوح مختلف از قبیل فلزات، شیشه، سرامیک و پلاستیک می‏چسبند و تنها چند میکرون ضخامت دارند، ویژگی بارز این نانوپوششگرها خاصیت ضدخوردگی آنهاست که کاربرد پوششی آنها را در فلزات سبک از قبیل آلومینیم و منیزیم افزایش داده است. پوشش‏های یاد شده، در مقابل حرارت بسیار مقاومند و می‏توانند دما را تا ۷۰۰ درجه سانتی‏گراد تحمل کنند. استفاده از این نوع پوششگرها منجر به کاهش خوردگی فلزات می‏شود و در نهایت، محیط زیست را با کاهش میزان مصرف مواد خام حفظ خواهد کرد.
کاربرد دیگر پوششگرهای نانوساختاری، در حذف گرد و غبار از روی سطوح مختلف و کاهش مصرف پاک‏کننده‏هاست. این نانوذرات را به صورت یک لایه بسیار نازک برای روکش کردن سطوح مختلف از قبیل شیشه اتومبیل‏ها به کار می‏برند. بدین ترتیب کشش سطحی این سطح نسبت به محلول‏های آبدار به شدت کاهش می‏یابد. در نتیجه، مایع مذکور سطح پوشش داده شده را خیس نمی‏کند و به صورت قطراتی روی آن باقی می‏ماند و به سرعت زدوده می‏شود. این عمل فرایند خشک شدن را سرعت می‏دهد. بدیهی است که مصرف مواد شوینده به شدت کاهش می‏یابد و از آلودگی محیطزیست جلوگیری به عمل می‏آید.


● نانوپودرها


نانوپودرها موادی به شدت فعال‏اند که در دمای پایین ذوب یا آلیاژ می‏شوند. این پودرها در فرایندهای قالب‏گیری تزریقی و پوشش دادن سطوح مختلف مورد استفاده قرار می‏گیرند. نوعی از پودرهای نانوساختاری یاد شده که حاوی ذرات ریز آلومینیوم است، در صورت افزوده شدن به سوخت‏های جامد موشک‏ها شدت سوختن آنها را تا دو برابر افزایش می‏دهد. اضافه کردن این پودر به نفت سفید باعث تسریع در احتراق آن و درنتیجه کاهش تولید آلاینده‏های مختلف می‏شود.
آنچه از توانمندی‏های فناوری نانو ارائه شد به این معنی است که می‏توان از این روش‏ها برای حفظ محیط زیست در آینده‏ای نه چندان دور استفاده کرد و در کنار استفاده از منابع طبیعی با کمک فناوری‏های پیشرفته بتوان به تعاملی پایدار با طبیعت رسید.

منبع: باشگاه الکترونیکی بنیاد توسعه فردا

+ نوشته شده در  87/03/26ساعت 23:42  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

ضرورت توجه بیشتر به ریسک فناوری ‌نانو در پیشگامی ملی فناوری‌ نانوی آمریکا (20/03/87)

به گفته‌ي دکتر اندرو مینارد1، رییس مشاورین علمی در پروژه‌ی نانوفناوری‌های نوظهور2(PEN)، بدون وجود راهبرد سرمایه‌گذاری روشن و شفاف دولت فدرال در زمینه‌ی تحقیقات ریسک، ضرورت بی‌خطر بودن فناوری‌نانو یک رویای دست‌نیافتنی خواهد بود. 

PEN 

   دکتر مینارد در اظهارات کتبی خود به کمیته‌ی علم و فناوری هاوس3 در خصوص قانون اصلاح پیشگامی ملی فناوری نانو، می‌گوید: "فعالیت‌هایی که تا امروز در زمینه‌ي پیشگامی ملی فناوری نانو صورت گرفته، فاقد شفافیت لازم بوده و در حال حاضر شکاف اطلاعاتی عمیقی میان نانومواد در حال ورود به بازار و اطلاعات ما در زمینه‌ی ایمنی آنها وجود دارد. عدم اطمینان موجود در زمینه‌ی توسعه‌ی فناوری‌ نانوی بی‌خطر، باعث ایجاد اختلال در تنظیم‌کننده‌ها و کسب و کارهای نانو و سردرگمی مشتریان خواهد شد. در نهایت، حرکت به سمت آینده‌ی فناوری نانو بدون داشتن درک روشن از خطرات احتمالی و نحوه‌ی مدیریت آن به مثابه رانندگی با چشمان بسته خواهد بود."
   ارزیابی تحقیقات مرتبط با خطرات فناوری نانو که در پیشگامی فناوری نانوی دولت فدرال منتشر شده است، نشان می‌دهد که هزینه‌های صرف شده برای پروژه‌های تحقیقاتی زیست محیطی ، سلامتی و ایمنی در سال 2006 اساسا کمتر از میزانی بوده است که مقامات آمریکایی ادعا کرده‌اند.
   به گفته‌ی دکتر مینارد: "در سال 2006 تنها 13میلیون دلار صرف پروژه‌های تحقیقاتی شده است که با هدف شناخت و مدیریت ریسک‌های فناوری نانو انجام شده‌اند. در حالی که همزمان با آن، کشورهای عضو اتحادیه اروپا حدود 24 میلیون دلار (یعنی حدود دو برابر آمریکا) در پروژه‌های مشابه سرمایه‌گذاری کرده‌اند."
   همچنین دکتر مینارد در اظهارات خود، سازماندهی مجدد راهبرد تحقیقاتی فدرال را در زمینه‌ی ریسک فناوری نانو خاطر نشان ساخته و یک رویکرد "بالا به پایین" را برای هدایت مطالعات محیطی، سلامتی و ایمنی در زمینه‌ی فناوری‌های پیشرفته مورد تاکید قرار می‌دهد. به عقیده‌ی وی، بهتر است حداقل ده درصد از بودجه‌ي تحقیقاتی فدرال در زمینه‌ی فناوری نانو به موضوعات مرتبط با محیط زیست، سلامت و ایمنی تعلق یابد.
   علاوه بر این موارد، دکتر مینارد در پایان اظهارات خود، "آمادگی نانویی4" دانشجویان،‌ اساتید و نیروی کارآمریکا را مورد تاکید قرار داده و به تایید پیشگامی‌هایی می‌پردازدکه با هدف استخدام و آماده‌سازی دانشجویان جهت ادامه‌ تحصیل در رشته‌ی فناوری نانو انجام می‌گیرند. به گفته‌ی وی، "در زمانی که تعداد دانشمندان و مهندسین چین در زمینه‌ي فناوری نانو با آمریکا برابر است، حمایت از پیشگامی‌های آموزش نانو به نسل جوان، ضرورت خواهد داشت."

[1] Dr. Andrew Maynard
[2] Project on Emerging Nanotechnologies
[3] House Science & Technology Committee
[4] nano-readiness

منبع: مدیریت فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/03/19ساعت 23:43  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

دیده‌بان اروپایی در زمینه‌ی فناوری‌ نانو (20/03/87)

ایجاد یک دیده‌بان دائم اروپایی در خصوص فناوری‌ نانو یکی از اهداف پروژه‌ی دیده‌بان نانو1است که به وسیله‌ی اتحادیه اروپا تامین مالی می‌شود. شرکای این پروژه امید دارند که دیده‌بان مذکور در آینده، بر اساس متودولوژی‌های توسعه یافته و تایید شده و در چارچوب پیشگامی‌های مشابه، حمایت‌های مداوم و پیوسته‌ای را برای تصمیم‌گیرندگان فراهم آورد.

Observatory 

   نقش این دیده‌بان ارائه‌ی تحلیل تخصصی معتبر، کامل، مسوولانه، مبتنی بر علم و اقتصادی میان بخش‌های مختلف فناوری و ایجاد یک بستر گفتگو میان تصمیم‌گیران و سایرین در خصوص مزایا، فرصت‌ها، موانع و خطرات مربوط به فناوری‌ نانو است.
   هدف از این پروژه، یکپارچه‌سازی تحلیل‌‌های مربوط به توسعه‌‌های علمی و فنی در زمینه‌ی فناوری نانو و اثرات اقتصادی ناشی از آن است. به طوری که اطلاعات لازم جهت اتخاذ تصمیمات آگاهانه، در اختیار تصمیم‌گیران قرار خواهد گرفت.
علاوه بر این، اثرات اجتماعی، مسایل اخلاقی، خطرات بالقوه‌ی زیست‌محیطی، سلامتی و ایمنی2(EHS)، همچنین نیاز به توسعه‌ی استانداردهای جدید، مد نظر قرار خواهدگرفت. بدین ترتیب پیمایش‌ها، مذاکرات، کارگاه‌های آموزشی و همکاری با متخصصین و ذینفعان کلیدی در حوزه‌ی فناوری نانو قابل برنامه‌ریزی خواهد بود.
   به گفته‌ی دکتر مارک موریسون، مدیر علمی موسسه‌ی فناوری نانو در گلاسکوی انگلستان: "در این پروژه همچنین اهداف و مدیریت سایر پروژه‌ها و پیشگامی‌های مشابه، جهت رسیدن به یک راهبرد بلندمدت بررسی خواهند شد. افراد با استفاده از پایگاه اینترنتی ما به اطلاعات لازم در رابطه با موضوعات مورد علاقه‌ی خود دست یافته و از این طریق می‌توانند تصمیمات آگاهانه‌ای در خصوص ابعاد فنی، اقتصادی، اخلاقی یا EHS بگیرند."
   پروژه‌ی دیده‌بان نانو زیر نظر برنامه‌ی هفتم علم و فناوری اتحادیه اروپا3(FP7) تامین مالی شده و بودجه‌ی آن حدود 4 میلیون یورو برای چهار سال در نظر گرفته شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توان به پایگاه اینترنتی زیر مراجعه کرد:
http://www.observatory-nano.eu

منبع:مدیریت فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/03/19ساعت 23:42  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نقش علوم انسانی و اجتماعی در تحقیق و توسعه فناوری نانو (20/03/87)

چکیده

تجربه‌ی اصلاح ژنتیکی مواد غذایی، باعث تحریک سازمان‌‌های علمی، صنعتی و نهادهای قانونی برای توجه به ابعاد اجتماعی و اخلاقی فناوری‌نانو شده است. هدف کلی پذیرش فناوری نانو توسط عامه مردم است، به نحوی که همانند مواد غذایی اصلاح شده‌ی ژنتیکی، باعث بی‌تمایلی مصرف‌کننده نشود. در گزارش‌های مربوط به تحقیق و توسعه فناوری نانو به طور ضمنی اشاره شده است که این پذیرش به اعتماد عمومی نسبت به فناوری و اینکه این اعتماد بر اساس اطلاعات، آموزش،‌ دسترسی و بحث در مورد توسعه‌های علمی و فناورانه ایجاد شده باشد، بستگی دارد. از این رو، فرض بر این است که اطلاع‌رسانی و آموزش به عموم، باعث ایجاد اعتمادی خواهد شد که در نهایت منجر به پذیرش فناوری نانو می‌شود. بنابراین، علوم انسانی و اجتماعی به عنوان ابزاری برای دستیابی به پذیرش عمومی مدنظر قرارمی‌گیرند. در این مقاله، نویسنده بر این باور است که این درک محدودی از نقش علوم انسانی و اجتماعی است. علوم انسانی و اجتماعی دارای کارکرد انتقادی در خصوص پرسش سوالات بنیادی و اطلاع‌رسانی به عموم در مورد این واکنش‌ها هستند. این امر منجر به ایجاد دیدگاه شک‌گرایانه خواهد شد ولی انگیزه‌ی توجه به ابعاد اجتماعی و اخلاقی فناوری نانو نباید پذیرش عمومی، بلکه قضاوت آگاهانه باشد. نویسنده این کارکرد منتقدانه‌ را به وسیله‌ی مطرح کردن نقش، انگیزش و سهم اخلاقیات به عنوان نمونه نشان می‌دهد. در نهایت، نویسنده نشان می‌دهد که راهبرد ممکن برای ترکیب علوم انسانی و اجتماعی با تحقیق و توسعه‌ی فناوری‌نانو، ارزیابی فناوری در زمان واقعی است که هدف از آن ترکیب مطالعات علوم طبیعی و مهندسی با علوم اجتماعی، حقوقی و اخلاقی است.  

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: http://nano-atu.ir

+ نوشته شده در  87/03/19ساعت 23:39  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در ژاپن از 2004 تا 2008 (11/03/87)

کشور ژاپن در شرقي‌ترين بخش خاور دور در قاره آسيا قرار دارد. مساحت اين کشور ‪377873 کيلومتر مربع، با جمعيت ‪‪۱۲۷۴۳۳۴۹۴ (در سال 2007 ) با تراکم ۳37 نفر بر کيلومترمربع، توليد ناخالص داخلي 4220 ميليارد دلار با سرانه 33100 دلار مي‌باشد. کشور ژاپن با داشتن توليد ناخالص داخلي به ميزان 5/4 تريليون دلار در سال ۲۰۰۵ دومين قدرت اقتصادي دنيا (پس از آمريکا) بوده و در آسيا نيز رتبه اول را از اين لحاظ دارا است. صادرات بخش عمده‌اي از درآمدهاي اقتصادي ژاپن را تشکيل مي‌دهد و آمريکا با 7/22%، چين با 1/13% و کره جنوبي با 8/7% عمده ترين شرکاي تجاري اين کشور هستند. محصولات صادراتي عمده شامل تجهيزات حمل و نقل، اتومبيل، صنايع الکترونيک، ماشين آلات الکتريکي و صنايع شيميايي مي‌باشند. در اين مقاله تلاش شده است تحولات مربوط به سياستگذاري اين کشور از سال 2004 تا 2008 به صورت مختصر آورده شود.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع: ستاد ویژه فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/03/10ساعت 23:25  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در فرانسه از 2004 تا 2008 (10/03/87)

فرانسه با عنوان رسمي جمهوري فرانسه بزرگ‌ترين کشور اروپاي غربي است. مساحت اين کشور ‪674843 کيلومتر مربع وجمعيت آن 63587700 با تراکم 112 بر km² مي‌باشد. توليد ناخالص ملي اين کشور در سال 2006 بالغ بر 1897 تريليون دلار با سرانه 29900 دلار بوده است. از جمله مهم‌ترين صنايع کشور مي‌‌توان به صنايع فلزکاري، ماشين‌آلات، شيميايي، وسائط نقليه، مواد غذايي، منسوجات و البسه، هواپيماسازي، کشتي‌سازي، پتروشيمي، الکتريکي، اتمي و جنگ‌افزار اشاره نمود. گندم، جو، سيب‌زميني، چغندرقند، سيب، ذرت، برنج، انگور، ماهي، گاو و خوک نيز مهم‌ترين محصولات کشاورزي و دامپروري کشور را تشکيل مي‌‌دهند. در اين مقاله تلاش شده است تحولات مربوط به سياستگذاري اين کشور از سال 2004 تا 2008 به صورت مختصر آورده شود.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع: ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/03/10ساعت 4:11  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در چين از 2004 تا 2008 (09/03/87)

کشور چين در شرق قاره آسيا قرار دارد. مساحت اين کشور‪ ۹۵۹۶۹60 کيلومتر مربع، و جمعيت آن بيش از يک ميليارد و دويست و هشتاد ميليون نفر مي‌باشد. توليد ناخالص ملي اين کشور در سال 2006 بالغ بر 1017 تريليون دلار بوده است. با وجود افزايش ميزان توليد ناخالص داخلي، نرخ سرانه توليد اقتصادي هنوز بسيار پايين است. صنايع چين عبارتند از: آهن و استيل، زغال سنگ، ماشين آلات، پترولئوم، اسباب بازي، كفش و الکترونيک. کشور چين از نظر تعداد محققان تحقيق و فناوري در دنيا اول بوده و حدود 70 درصد از اين محققان در سازمان‌هاي تحقيقاتي فعاليت مي‌کنند. در اين مقاله تلاش شده است تحولات مربوط به سياستگذاري اين کشور از سال 2004 تا 2008 به صورت مختصر آورده شود.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع: ستاد ویژه فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/03/08ساعت 23:28  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياست‌گذاري فناوري نانو در کانادا از 2004 تا 2008 (09/03/87)

کانادا شمالي‌ترين کشور واقع در آمريکاي شمالي است. مساحت اين کشور ‪9984670 کيلومترمربع مي باشد که از اين نظر پهناورترين عضو مجموعه کشورهاي همسود (مشترک‌المنافع) و دومين کشور بزرگ دنيا به شمار مي‌رود. جمعيت آن ‪‪32802700 (در سال 2007) و تراکم 3 نفر بر کيلومترمربع، با توليد ناخالص داخلي 1.178 ميليارد دلار (در سال 2006) و سرانه ۲۹۴۰۰ دلار مي‌باشد. همچنين کانادا يکي از کشورهاي عضو گروه هشت است. اين کشور داراي منابع معدني غني، صنايع پيشرفته همچون خودروسازي، صنايع شيميايي و نفت، صنايع غذايي، چوب و کاغذ، صنايع معدني و فلزي و شيلات مي‌باشد. در اين مقاله تلاش شده است تحولات مربوط به سياستگذاري اين کشور از سال 2004 تا 2008 به صورت مختصر آورده شود.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع: ستاد ویژه فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/03/08ساعت 23:26  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحولات صورت گرفته در سياستگذاري فناوري نانو در آلمان از 2004 تا 2008 (08/03/87)

جمهوري فدرال آلمان يکي از صنعتي‌ترين کشورهاي پيشرو جهان است. مساحت اين کشور ‪357050 کيلومتر مربع جمعيت ‪82400996 (در سال 2007 ) نفر با تراکم ‪/km²231 مي‌باشد. توليد ناخالص داخلي آلمان 2069 ميليارد دلار با سرانه 31472 دلار(در سال 2006 ) است. آلمان پس از آمريکا و ژاپن سومين قدرت صنعتي جهان است. صنايع مهم اين کشور شامل الکتريکي، مکانيکي، خودروسازي، مواد شيميايي، منسوجات، هوافضا، غذايي و وسايل نقليه است. در اين مقاله تلاش شده است تحولات مربوط به سياستگذاري اين کشور از سال 2004 تا 2008 به صورت مختصر آورده شود.

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع: ستاد ویژه فناوری نانو

+ نوشته شده در  87/03/07ساعت 21:6  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

افزايش بهره‌وري آزمايشگاه‌هاي نانو (06/03/87)

يکي از تجربه‌هاي موفق ستاد ويژه توسعه فناوري‌نانو، شبکه سازي آزمايشگاه‌هاي اين فناوري در کشور است. در اين اقدام، آزمايشگاه‌هايي که داراي تجهيزات اندازه‌گيري و تعيين مشخصات مرتبط با فناوري‌نانو هستند، شناسايي و در قالب يک شبکه سامان‌دهي شده‌اند.
اين مراکز در ازاي خدماتي که به پژوهش‌گران ارائه مي‌دهند، از تسهيلات شبکه از قبيل کاليبراسيون دستگاه‌ها، آموزش نيروي انساني، تعمير و ارتقاي تجهيزات و اعتبار مالي براي خريد تجهيزات مورد نياز برخوردار مي‌شوند.
اين حرکت موجب شده است که؛ اطلاعات همة تجهيزات فناوري‌نانو گرداوري و مدون شود؛ از سرمايه‌گذاري‌هاي بي‌مورد و خريدهاي موازي جلوگيري شود؛ دستگاه‌هايي که مدت‌ها براثر نقص فني بدون استفاده مانده بود، وارد فرايند خدمات‌دهي شود؛ بسياري از بروکراسي‌هاي اداري براي ارائه خدمات آناليز رفع شود و بسياري مزاياي ديگر.
اين مزايا ناشي از چند عامل است. يکي از اين عوامل، گرداوري اطلاعات و تسهيل در دسترسي به آنهاست. تا قبل از تشکيل شبکه، حتي بعضاً دانشکده‌هاي يک دانشگاه، از وجود برخي تجهيزات در دانشکدة هم‌جوار خود اطلاع نداشتند، لذا هم خريدهاي موازي صورت مي‌گرفت هم پژوهشگران براي تحقيقات دچار مشکل بودند. اکنون اين مشکل حل شده است و هر شخص به راحتي مي‌تواند اطلاعات همه تجهيزات فناوري‌نانو در کشور را در پايگاه الکترونيکي اين شبکه ببيند.
عامل ديگر، سياست‌هاي شبکه در حمايت از اعضاست. تشويق آزمايشگاه‌ها و مراکز تحقيقاتي، به کسب درامد از طريق ارائه خدمات آناليز، موجب شده است که ميزان بهره‌وري تجهيزات آنها افزايش چشمگيري داشته باشد.
تا پيش از اين، پژوهشگران براي دريافت خدمات آناليز از ساير دانشگاه‌ها، با بروکراسي خاصي مواجه بودند که در برخي موارد، حتي بايد متوسل به روش‌هاي غير متعارف و سفارش‌هاي شخصي مي‌شدند. ازطرف ديگر تکنسين‌ها نيز انگيزه‌اي براي ارائه خدمات به افراد خارج از مجموعه خود نداشتند.
اما کمک شبکه در رفع بروکراسي‌ها و تنظيم پارامترهاي مناسب براي ارزيابي اعضا، موجب کاهش اين مشکلات شده است، به طوري که آزمايشگاه‌ها در رقابت با همديگر، سعي در جذب حداکثر مشتري را دارند.
البته هنوز جا دارد که براي ارتقاي کيفي و کمّي فعاليت آزمايشگاه‌ها تلاش کرد و حتي آنها را به فعاليت چند شيفتي تشويق کرد. زيرا هرچه تعداد آناليزها در اين مراکز افزايش يابد، هزينه‌هاي ثابت که ناشي از ارقام بسيار بالاي خريد تجهيزات است، پايين مي‌آيد. اين امر در خيلي از دانشگاه‌هاي دنيا رايج است و مراکز تعيين مشخصات به طور 24 ساعته فعاليت مي‌کنند. طبيعتا براي کشور ما که داراي نيروي انساني زياد و مراکز خدمات اندک است، ضرورت و سود بيشتري دارد.
 

اين مقاله در ماهنامه شماره 128 به چاپ رسيده است
+ نوشته شده در  87/03/05ساعت 23:2  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نگاهی به تجربه دانمارك در آينده‌نگاری علم و فناوری‌نانو (14/02/87)

از دیرباز رویکردهای گوناگونی در توسعه و سیاست‌گذاری فناوری مطرح بوده است؛ از مهمترین رویکردها می‌توان به «پیش‌بینی فناوری »، «برنامه‌ریزی استراتژیک» و «توسعه سیاست» اشاره نمود. با وقوع تحولات در عرصه جهانی و با توجه به ظهور فناوری‌هایی با ویژگی‌های جدید، کارآمدی هر یک از رویکردهای اخیر با چالش‌هایی مواجه شده است. در این فضا، «آینده‌نگاری فناوری » مطرح گردید که به نظر می‌رسد با توجه به ویژگی‌هایش ابهامات به وجود آمده در کارآمدی رویکردهای قدیمی را برطرف سازد. در این مقاله تجربه دانمارک در آینده‌نگاری علم و فناوری‌نانو تشریح می‌گردد؛ فعالیت‌ها و نتایج این آینده‌نگاری و درس‌هایی که از این تجربه می‌توان آموخت مورد بحث قرار می‌گیرد. 

 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع:
1. European Foresight Monitoring Network, “Danish Nano-science and Nano-technology for 2025”, WWW.EFMN.INFO
2. Ministry of Science, Technology and Innovation, “Technology Foresight on Danish Nanoscience and Nanotechnology”, Action Plan, December 2004
3.صاحبی‌نژاد، مجید. "ضرورت آینده‌نگاری در فناوری‌نانو"، ماهنامه فناوری‌نانو، شماره 105، تير 1385

4.ناظمی، امیر. قدیری، روح‌اله. "آینده‌نگاری از مفهوم تا اجرا" ، مرکز صنایع نوین 1385

۵. http://www.nano-atu.ir

+ نوشته شده در  87/02/14ساعت 13:17  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

آینده‌نگاری فناوری نانو در روسیه (14/02/87)

این مقاله، به بررسی نتایج حاصل از پروژه‌ی آینده‌نگاری فناوری نانو در روسیه می‌پردازد. هدف از انجام این پروژه، طراحی و توسعه‌ي متودولوژی مناسب جهت تعیین برنامه ملی آینده‌نگاری فناوری نانو و بررسی روندهای ملی و جهانی در این زمینه بوده است. این پروژه اولین گام جهت تنظیم NNFP یا برنامه ملی آینده‌نگاری فناوری نانو در روسیه است که می‌تواند چارچوب تحلیلی مناسبی برای تنظیم برنامه پیشگامی فناوری نانو در روسیه به شمار آید. برای این منظور، روسیه به ارزیابی آینده‌ی خود از دیدگاه جهانی می‌پردازد، تا بدین وسیله بتواند به شناسایی حوزه‌های تحقیقات راهبردی برای 15-20 سال آینده پرداخته، از رقابت‌پذیری اقتصاد روسیه حمایت کرده، به نیازهای اجتماعی آینده پاسخ داده و جهت تقویت فعالیت‌های میان‌رشته‌ای آینده‌محور، از کلیه ذینفعان دعوت کند تا به بحث در مورد چالش‌ها، فرصت‌ها و تهدیدهای آینده بپردازند. 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: http://www.nano-atu.ir 

+ نوشته شده در  87/02/14ساعت 13:15  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

روش سل-ژل در رشد نانوذرات اكسيد آهن (12/02/87)

چکيده مقاله

در اين گزارش مروري خواهيم داشت برنتايج تحقيقات چند گروه بر روي ساخت و مطالعه خواص نانوذرات اكسيد آهن به روش سل-ژل. در مجموع سه فرايند با عناوين pechini type sol-gel , روش متداول و ايروسل-سل-ژل را بررسي خواهيم كرد. در روش اول مي‌توان با تغيير تركيب شيميايي محلول اوليه برخي از اتمهاي آهن را با كبالت جابجا كرد و خواص مغناطيسي را بهبود بخشيد. روش متداول امكان وارد كردن نانوذرات آهن در سيليكا را فراهم مي‌آورد و در روش سوم مكانيزم سل-ژل در يك رآكتور با كنترل بيشتري انجام شده, امكان تعيين لحظه‌اي توزيع اندازه ذرات وجود دارد. دماي سل و غلظت و نوع عناصر محلول‌ اوليه از پارامترهاي بسيار مهم در فرايند ساخت هستند. تعيين ابعاد حوزه‌هاي مغناطيسي با در نظر گرفتن مغناطش نانوذره كروي به جاي مغناطش اتم واستفاده از منحني‌هاي مغناطش فراهم است. ابعاد حوزه‌هاي مغناطيسي در روش دوم در حدود nm10 تخمين زده مي‌شود. بررسي‌هاي NMR نشان مي‌دهد كه زمان تجزيه تركيبات اصلي محلول زمان ژل‌شدن است و افزايش دماي ايروسل و غلظت تركيبات زمان ژل‌شدن را كاهش مي‌دهند ....

متن اين مقاله به صورت  pdf  قابل دريافت است.()

+ نوشته شده در  87/02/12ساعت 15:5  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

كاربردهای فناوری نانو در محیط زیست و انرژی های نو (05/02/87)

اگر چه سابقهٔ فعالیت در عرصهٔ بیوتكنولوژی نوین در كشور به بیش از دو دهه می‌رسد و در این مدت اقداماتی نیز برای بهره‌گیری از این فناوری انجام شده است، اما باید بررسی شود كه این اقدامات تا چه میزان بر مبنای نیازها و مزیت‌های نسبی كشور بوده‌اند



چنین می‌نماید كه روند حركت بیوتكنولوژی در كشور مطابق با سیاست‌های تعدادی از كشورهای پیشرفته بوده و سیاست بومی و ملی در این خصوص وجود نداشته است. ایجاد یك سری از موج‌های مقطعی در كشور همچون تهیهٔ نهال خرما، تولید واكسن هپاتیت، تولید اینترفرون، تولید هورمون رشد و غیره نشانهٔ این تأثیرپذیری و دنباله‌روی مطلق از جریانات بین‌المللی است. متأسفانه در این روند، برخی از حوزه‌های كاربردی بیوتكنولوژی كه متناسب با شرایط كشور بوده و از بازار بزرگی نیز در سطح ملی و بین‌المللی برخوردار هستند، مورد كم توجهی قرار گرفتند.
لازم به ذكر است كه اغلب این موارد از سطح دانش و تكنولوژی نسبتاً ساده‌ای برخوردار هستند و كشور نیز در این زمینه‌ها از مزیت نسبی مناسبی برخوردار است. البته از آنجایی كه بیوتكنولوژی یك فناوری است تا علم، بنابراین تأكید مطلب حاضر بر توان تولید و صنعتی كردن حوزه‌های ذكر شده است تا انجام تحقیقات بنیادی و تولید علم، چرا كه در برخی از مواردی كه با نام حوزه‌های كمتر توجه شده در ذیل معرفی شده‌اند، سابقهٔ تحقیقات حتی به اوایل دههٔ پنجاه شمسی برمی‌گردد. اما نشانی از آنها در صنعت و بازار یافت نمی‌شود:

●مقدمه
طبق آمارهای رسمی، سهم بخش كشاورزی كشور از تولید ناخالص ملی حدود ۲۵ درصد است كه از این میزان، ۴۵ درصد مربوط به دامپروری است.
با این تفسیر، حدود ۱۱ درصد از تولید ناخالص ملی از دامپروری تأمین می‌شود؛ ضمن این‌كه، صنعت دامپروری به دلیل گستردگی، از اشتغال‌زایی بسیار بالایی نیز برخوردار است. از لحاظ تعداد دام نیز، حدود ۷ تا ۸ میلیون رأس گاو و ۷۰ تا ۸۰ میلیون رأس گوسفند و بز در كشور وجود دارد. علاوه براین، سالانه حدود ۸۰۰ میلیون تا یك میلیارد قطعه مرغ در كشور تولید می‌شود. سهم تولیدات این میزان دام و طیور در كشور با احتساب فرآورده‌های آن‌ها در حدود ۷ تا ۸ میلیارد دلار می‌باشدكه رقم قابل توجهی را در مقایسه با درآمدهای نفتی تشكیل می‌دهد.
بنابراین، حوزهٔ دامپروری، بدون شك یكی از مهم‌ترین بخش‌های اقتصادی و قابل توجه در كشور می‌باشد. البته چنانچه به نقش این حوزه، در تأمین بخش عمده‌ای از نیازهای غذایی و پروتئینی كشور نیز اشاره شود، اهمیت استراتژیك آن در حفظ استقلال ملی نیز روشن خواهد شد.
بنابراین، اگر به كمك بیوتكنولوژی و روش‌های به نژادی، بتوان بازده و بهره‌وری این صنعت را افزایش داد، سود كلانی نصیب تولیدكنندگان، مصرف‌كنندگان و اقتصاد ملی خواهد شد.
دامپزشكی و بهداشت دام نیز از دیگر حوزه‌های مهم بیوتكنولوژی دام، طیور و آبزیان محسوب می‌شود. طبق آمارهای موجود جهانی، در سال ۲۰۰۳ سهم بیوتكنولوژی از محصولات و خدمات بهداشت و درمان دام معادل ۸/۲ میلیارد دلار از مجموع ۱۸ میلیارد دلار كل هزینه‌های این بخش بوده است. پیش‌بینی می‌شود این رقم در سال ۲۰۰۵ به ۱/۵ میلیارد دلار از مجموع ۲۳ میلیارد دلار برسد كه نشان‌دهندهٔ افزایش سهم بیوتكنولوژی از كل بازار مذكور است. به طور كلی، مهم‌ترین موارد كاربردی بیوتكنولوژی در حوزهٔ دام، طیور و آبزیان عبارتند از:
-تولید واكسن‌ها و داروهای حیوانی
-تولید كیت‌های تشخیصی ( برای تشخیص بیماری‌ها، خصوصیات مهم جانوری، تشخیص پیش از تولد و غیره)
-انتخاب براساس ماركر
-به‌نژادی به كمك بیوتكنولوژی
-ایجاد بانك‌های ژن جانوری
-تولید حیوانات تراریخته
-كلونینگ
به نظر می‌رسد سه مورد نخست از موارد فوق با توجه به نیروهای انسانی، مؤسسات تحقیقاتی و تولیدی موجود كشور از امكان‌پذیری بیشتری برخوردار بوده و لذا می‌توان توجه بیشتری به این حوزه‌ها معطوف داشت.
به عنوان مثال، با استفاده از تكنیك انتخاب براساس ماركر می‌توان در بدو تولد تشخیص داد كه یك دام دوقلوزا هست یا خیر. در صورت اطلاع از این موضوع، می‌توان از دام‌های دوقلوزا در ازدیاد نسل و از سایر دام‌ها در تولید فرآورده‌ای دیگر استفاده كرد. در این صورت، به جای تحمل ۵۰ میلیون گوسفند به مراتع كشور كه در نهایت منجر به تولید ۳۰ میلیون بره شوند، می‌توان با ۲۰ میلیون گوسفند به این بازدهی دست یافت و فشار بر مراتع را تا حد زیادی كاهش داد. تأثیر بیوتكنولوژی بر مراتع كشور نیز در بندهای بعدی بررسی می‌شود.
۱ـ استفاده از بیوتكنولوژی در صنعت دامپروری
امروزه از روش‌های مهندسی ژنتیك و بیوتكنولوژی، در صنایع پرورش دام، طیور و آبزیان به منظور اصلاح نژاد، افزایش كمی و كیفی محصول و مقابله با بیماری‌ها به طور گسترده‌ای بهره‌گیری می‌شود.
ایران نیز به لحاظ دامپروری و تولید فرآورده‌های دامی دارای مزایای نسبی فراوانی است؛ به طوری كه تقریباً تمام دام‌های ارزشمند، در ایران قابل پرورش و نگهداری هستند. این مزیت، صنعت تولید دام و فرآورده‌های آن را در كشور در زمرهٔ صنایع پردرآمد و مهم قرار داده است. در این بین، بیوتكنولوژی با توجه به كاربردهای وسیع آن، می‌تواند در توسعه و ارتقای صنعت مذكور نقش به سزایی ایفا نماید.
۲ـ فرآورده‌ها و محصولات میكروبی
برخی از فرآورده‌های میكروبی كه كاربردهای وسیعی در صنایع مختلف دارند، از این جهت دارای اهمیت هستند كه معمولاً از سطح دانش و فناوری پایین‌تری برخوردار بوده و سابقهٔ بهره‌گیری از آن به سال‌های دور باز می‌گردد. در این خصوص، غالباً میكروب‌هایی از طبیعت استخراج می‌شوند و پس از مراحل غربال‌گری، بهترین آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ضمن این كه برای ارتقای عملكرد این میكروب‌ها می‌توان از روش‌های اصلاحی نظیر جهش‌زایی، مهندسی ژنتیك، نوتركیبی وغیره استفاده كرد.
نكتهٔ قابل تأمل در این مورد، دستیابی به جوامع متنوع میكروبی است كه خوشبختانه از این حیث، كشور از مزیت نسبی خوبی برخوردار است؛ جداسازی باكتری‌های پربازده هضم‌كنندهٔ مواد نفتی از خلیج فارس و در آخرین مورد، تولید كود بیولوژیك بارور ۲ از میكروارگانیسم‌های بومی كشور و ده‌ها مورد مشابه از مصادیق بارز این ادعا هستند. متأسفانه علیرغم كاربردها و مزایای بسیار، تاكنون از قابلیت‌های كشور در این زمینه كمتر استفاده شده است. در ذیل به برخی از این فرآورده‌ها، موارد كاربرد و اهمیت آن‌ها اشاره شده است:
۲ـ۱ـ بیومس میكروبی
یكی از منابع اصلی تولید محصولات بیوتكنولوژی، بیومس (Bomass) میكروبی است. بیومس، در واقع به توده‌ای از سلول‌های میكروبی اطلاق می‌گردد كه برای كاربردهای مختلف تكثیر می‌شوند. از جمله كاربردهای بارز بیومس میكروبی، می‌توان به استفاده از آن‌ها به عنوان مخمرهای نانوایی، خوراك دام و طیور و مكمل‌های آن، افزودنی‌های غذایی، آفت‌كش‌ها و كودهای بیولوژیك اشاره نمود.

●اهمیت اقتصادی
براساس پیش‌بینی مؤسسه Royal Dutch Shell در نیمه اول قرن بیست و یكم، بیش از ۳۰ درصد نیاز جهانی به سوخت‌ها و تركیبات بیولوژیك گوناگون با ارزش حدود ۱۵۰ میلیارد دلار، به كمك بیومس میكروبی تولید خواهد شد. برای مثال، پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۰۵ میلادی بیش از ۱۰ درصد كل آفت‌كش‌های جهان با ارزشی معادل ۴ میلیارد دلار توسط صنایع بیوتكنولوژی تولید شود.
یكی از مهم‌ترین انواع آفت‌كش‌های بیولوژیك جهان، بیومس حاصل از نوعی باكتری موسوم به باسیلوس تورنژینسیس (Bacillus thuringiensis) است.
یكی از عمده‌ترین موارد كاربرد بیومس میكروبی، استفاده از آن‌ها به عنوان غذا و افزودنی‌های غذایی است. ارزش بازار جهانی طعم دهنده‌های غذایی در سال ۲۰۰۰ حدود ۱/۱ میلیارد دلار بوده است. اهمیت اقتصادی بیومس میكروبی تا به حدی است كه محققان كشور كوبا با استفاده از ضایعات نیشكر و تكنولوژی تخمیر، اقدام به تهیه و تولید پروتئین‌های تك یاخته (SCP) نموده‌اند تا كشور را از واردات خوراك دام و سویا بی‌نیاز نمایند.
لازم به ذكر است كه در حال حاضر، واردات خوارك دام و طیور و مكمل‌های آن به كشور بیش از یك میلیارد دلار در سال است؛ از طرفی تولید پروتئین تك یاخته یكی از راهكارهای بیوتكنولوژی برای رفع این مشكل در كشور است، ضمن اینكه مواد خام اصلی برای تولید SCP، ضایعات كشاورزی، متانول،‌ نفت و گاز است كه در همهٔ این موارد، كشور از مزیت بسیار مناسبی برخوردار است . متأسفانه تولید SCP در كشور تاكنون از مرحلهٔ تحقیقات فراتر نرفته است، علیرغم این كه سابقهٔ شروع تحقیقات در این زمینه به پیش از انقلاب و دههٔ ۱۳۵۰ برمی‌گردد.
۲ـ۲ـ صنایع تخمیری بیوتكنولوژی
صنایع تخمیری كه طیف وسیعی از حوزه‌های مرتبط با میكروارگانیسم‌ها و بیوتكنولوژی را دربرمی‌گیرند از قدیمی‌ترین شاخه‌های فناوری زیستی به شمار می‌آیند. الكل‌ها، آنتی‌بیوتیك‌ها، اسیدهای آلی، آنزیم‌ها و بسیاری از تركیبات مورد استفاده در صنایع غذایی، دارویی و غیره بخشی از محصولات با ارزش تولید شده در این صنعت را تشكیل می‌دهند. آنزیم‌هایی نظیر پروتئازها، آمیلازها، لیپازها، سلولازها و غیره كه مصرف بسیار زیادی در صنایع مختلف دارند از جمله مهم‌ترین تولیدات بیوتكنولوژی صنعتی به شمار می‌روند.
آنزیم‌ها كه در واقع كاتالیست‌های زیستی به دست آمده از باكتری‌ها و قارچ‌های گوناگون هستند، سالانه به میزان زیادی تولید شده و بازار بسیار بزرگی از محصولات بیوتكنولوژیك را به خود اختصاص می‌دهند.
در چند سال اخیر، ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی میكروبی كه بخش عمدهٔ آن ( بیش از ۵۰ درصد) توسط شركت دانماركی Novo Nordisk A/S تولید و عرضه می‌شود،‌ سالیانه به بیش از ۸/۱ میلیارد دلار رسیده است.
پیش‌بینی می‌شود میزان فروش آنزیم‌های صنعتی تا سال ۲۰۰۸ به ۳ میلیارد دلار بالاغ گردد. هم‌چنین ارزش بازار جهانی آنزیم‌های دارویی، سالانه به بیش از ۳/۲ میلیارد دلار بالغ می‌شود. جدول۱- ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی در سال‌های ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۲ ( میلیون دلار)
تولید ویتامین‌ها، اسیدهای آمینه، اسیدهای آلی و بیوپلیمرها از دیگر عرصه‌های سودآور بیوتكنولوژی صنعتی است. آمارها نشان می‌دهد در سال ۱۹۹۶ ارزش اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و بیوپلیمرهای تولیدی دنیا به ترتیب ۴/۲، ۲ و ۵/۰ میلیارد دلار بوده است.
تولید اغلب آنتی بیوتیك‌ها نیز با استفاده از روش‌های تخمیری و بیوتكنولوژیك صورت می‌گیرد كه به سبب كاربرد بسیار گسترده در درمان عفونت‌ها، از اهمیت و ارزش اقتصادی بالایی برخوردار هستند.
در حال حاضر بیش از ۱۶۰ آنتی‌بیوتیك مختلف توسط صنایع تخمیری بیوتكنولوژی در جهان ساخته می‌شوند كه ارزش كل بازار جهانی آن‌ها بیش از ۲۳ میلیارد دلار تخمین زده شده است.
خاطر نشان می‌شود كه تولید اغلب این آنتی‌بیوتیك‌ها نیاز به دانش فنی پیچیده‌ای همچون تولید واكسن‌ها و داروهای نوتركیب ندارد و سال‌هاست كه در اقصی‌نقاط جهان تولید می‌شوند.
در سال ۲۰۰۲ درآمد آمریكا از تولید و فروش آنتی بیوتیك‌ها به بیش از ۹۷/۷ میلیارد دلار رسیده است كه در میان محصولات حاصل از بیوتكنولوژی جایگاه مهمی را به خود اختصاص می‌دهد.
۳ـ بیوتكنولوژی غذایی
به لحاظ تعریف، بیوتكنولوژی غذایی عبارت است از: استفاده از سلول‌های زنده یا بخشی از آن‌ها، به منظور تولید یا اصلاح محصولات غذایی یا مواد افزودنی مورد استفاده در صنایع غذایی. برای مثال، به‌كارگیری مستقیم تودهٔ سلولی میكروارگانیسم‌ها به عنوان پروتئین تك یاخته، استفاده از میكروب‌ها در تولید محصولات غذایی تخمیری نظیر ماست و پنیر و محصولات گوشتی تخمیر شده، پرورش قارچ‌های خوراكی، تولید سس‌های متنوع، طعم‌دهنده‌ها، شیرین‌كننده‌ها و افزودنی‌های خواركی، آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع غذایی، ویتامین‌ها و اسیدهای آمینه و آلی تنها گوشه‌ای از كاربردهای بسیار متنوع بیوتكنولوژی در صنایع غذایی هستند. استفاده از باكتری‌های مفید ( پروبیوتیك) كه به منظور درمان یا مقابله با بیماری‌های روده‌ای، اصلاح جمعیت میكروبی بدن و تولید ویتامین‌ها، به برخی از مواد غذایی مانند ماست و دیگر فرآورده‌های لبنی افزوده می‌شوند، نیز از حوزه‌های بسیار جذاب بیوتكنولوژی مواد غذایی محسوب می‌شوند.

●اهمیت اقتصادی
بازار جهانی صنایع مربتط با بیوتكنولوژی غذایی به دلیل گستردگی و تنوع بسیار زیاد آن، ارقام قابل توجهی را نشان می‌دهد. به عنوان مثال در سال ۲۰۰۳، ارزش بازار جهانی امولسیون‌كننده‌های غذایی بیش از یك میلیارد دلار بوده است كه در این بین لیسیتین ( پرمصرف‌ترین امولسیفایر غذایی) كه یكی از فرآورده‌های مهم بیوتكنولوژیك مورد استفاده در صنایع غذایی به شمار می‌رود، به تنهایی رقمی بیش از ۲۵۰ میلیون دلار را به خود اختصاص داده است.
جالب است بدانیم كه در حال حاضر، با استفاده از میكروارگانیسم‌ها و روش‌های بیوتكنولوژی، سالانه بیش از ۲۷۰۰۰۰ تن اسید سیتریك به ارزش حدود ۴/۱ میلیارد دلار در جهان تولید می‌شود كه بخش اعظم آن در صنایع غذایی به مصرف می‌رسد.
در سال ۱۳۸۱ میزان واردات اسید سیتریك به كشور بیش از ۵/۶ هزار تن بوده است. همچنین بازار جهانی پروبیوتیك‌های مورد استفاده در صنایع تولید مواد و افزودنی‌های غذایی، ماست و فرمولاسیون‌های دارویی، از ارزش بسیار بالایی برخوردار است. برای مثال، میزان فروش سالیانه ماست‌های حاوی پروبیوتیك در جهان، رقمی حدود ۱۰ میلیارد دلار به خود اختصاص می‌دهد. آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع غذایی انسان و دام، بیشترین سهم را از بازار آنزیم‌های صنعتی به خود اختصاص داده‌اند.
در حال حاضر، تنها در اتحادیه اروپا ارزش محصولات تولیدی در زمینه بیوتكنولوژی غذایی ( محصولات غذایی تخمیری، اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و غیره ) بیش از ۲۵ میلیارد دلار برآورد شده است.
۴ـ بیوتكنولوژی دریایی
بیوتكنولوژی دریایی یكی از حوزه‌های در حال رشد و بكر این فناوری است كه به كمك آن، از جانداران دریایی مانند ماهی، جلبك و یا باكتری‌ها به طور مستقیم و غیرمستقیم برای تولید فرآورده‌های ارزشمند بیولوژیك استفاده می‌شود.
با توجه به پتانسیل بالای مناطق دریایی و تنوع عظیم موجودات آبزی، تاكنون محصولات فراوانی از آن‌ها استحصال شده است كه از آن جمله می‌توان به مواد دارویی، آنزیم‌ها، مواد مولكولی بیولوژیك, كیت‌های تشخیصی، آفت‌كش‌های زیستی، بیوماس جهت تولید انرژی و غیره اشاره كرد. از جمله ویژگی‌های محصولات و فرآورده‌های دریایی، وجود تركیبات هالوژنه در آن‌ها است، كه غالباً نمی‌توان آن‌ها را از موجودات خشكی‌زی به دست آورد. علاوه براین، میكروارگانیسم‌های دریایی، منبع غنی از ژن‌های متنوع هستند كه می‌توان از آن‌ها برای تولید داروها و فرآورده‌های بیولوژیك جدید استفاده كرد.
طاهمیت اقتصادی
در سال ۲۰۰۲، بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای حاصل از بیوتكنولوژی دریایی، به بیش از ۴/۲میلیارد دلار رسید كه نسبت به سال پیش از آن، ۴/۹ درصد رشد داشته است.
انتظار براین است كه بازار جهانی فرآورده‌های بیوتكنولوژی دریایی، به غیر از كشور آمریكا، تا سال ۲۰۰۷، رشد سریعتری معادل ۴/۶ درصد داشته باشد. بنابراین پیش‌بینی می‌شود كه بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای بیوتكنولوژی دریایی، تا سال ۲۰۰۷ به بیش از ۳ میلیارد دلار برسد. در حال حاضر، دو كشور امریكا و ژاپن، پیشگامان اصلی صنعت بیوتكنولوژی دریایی جهان هستند. توسعه بیوتكنولوژی دریایی در این دو كشور ، مرهون سرمایه‌گذاری آنها در دو دههٔ گذشته است؛ به عنوان مثال، در سال ۱۹۹۲، ایالات متحده و ژاپن به ترتیب ۴۰ و ۵۱۹ میلیون دلار در زمینهٔ بیوتكنولوژی دریایی سرمایه‌گذاری كردند.
با توجه به آمار و ارقام فوق و وجود حدود ۳ هزار كیلومتر مرز آبی و چندین دریاچه در ایران، به نظر می‌آید كه بیوتكنولوژی دریایی می‌تواند زمینهٔ مناسبی جهت سرمایه‌گذاری و كسب درآمد برای كشور باشد. علیرغم وجود این پتانسیل مناسب، در ایران سرمایه‌گذاری ناچیزی در این زمینه صورت گرفته است؛
اگر چه مراكزی مانند مؤسسه تحقیقات شیلات ایران، مؤسسه تحقیقات بیوتكنولوژی خلیج فارس و برخی از دانشگاه‌ها ( به طور پراكنده) در این زمینه مشغول به فعالیت هستند، ولی حجم این فعالیت‌ها در مقایسه با پتانسیل اقتصادی زیادی كه در دریا وجود دارد، بسیار ناچیز است. عدم توجه به بیوتكنولوژی دریایی، در سند ملی زیست‌ فناوری ایران نیز مشاهده می‌شود؛ به گونه‌ای كه در این سند، نامی از بیوتكنولوژی دریایی، به عنوان یكی از شاخه‌های بیوتكنولوژی، برده نشده است.
ایران، در زمینهٔ نیروی انسانی در حوزهٔ بیوتكنولوژی دریایی نیز با كمبود روبروست؛ علیرغم اینكه دانشگاه‌های زیادی در سراسر دنیا، دوره‌های آموزشی بیوتكنولوژی دریایی دارند، در حال حاضر رشته‌ای به نام بیوتكنولوژی دریایی در كشور وجود ندارد.
۵ـ تولید متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی ( شامل داروهای گیاهی)
متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی تركیباتی هستند كه توسط سلول‌های گیاه تولید می‌شوند اما غالباً به مصرف خود گیاه نمی‌رسند. این متابولیت‌ها كاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون و به ویژه پزشكی دارند. اسانس‌ها و مواد معطر، مواد مؤثره دارویی، فرمون‌ها،‌ حشره‌كش‌ها، علف‌كش‌ها، قارچ‌كش‌ها،‌ هورمون‌های گیاهی و مواد آللوپاتیك ( ایجاد كننده انواع مقاومت‌ها و یا بازارنده رشد و نمو ) از این جمله هستند. در این میان تركیبات دارویی و اسانس‌ها دارای اهمیت ویژه‌ای هستند. از آنجایی كه كشور ما، از تنوع گیاهی مطلوبی برخوردار است، این زمینه می‌تواند در بحث بیوتكنولوژی كشاورزی در مورد توجه ویژه قرار گیرد.

●اهمیت اقتصادی
قیمت متابولیت‌های ثانویه معمولاً بسیار بالا است، به طوری كه فروش محصولات دارویی مانند شیكونین (Shikonin) یا دیجیتوكسین (Digitoxin) و یا عطرهایی همچون روغن جاسمین(Jasmin) از چند دلار تا چند هزار دلار به ازای هر كیلوگرم تغییر می‌كند. همچنین قیمت هر گروم از داروهای ضد سرطان مانند وین بلاستین (Vinblastin)، وین كریستین (Vincristin)، آجمالیسین (Ajmalicine) و تاكسول (Taxol) به چند هزار دلار می‌رسد. به عنوان مثال، تاكسول یكی از تركیبات دارویی است كه از پوست درخت سرخدار (Taxus brevifolia L.) به دست می‌آید و در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ضمن اینكه آزمایش‌های متعددی برای بررسی اثر این دارو بر روی انواع سرطان‌ها مانند سرطان خون، غدد لنفاوی، ریه، روده بزرگ، سر و گردن وغیره در دست انجام است. طبق گزارش اعلام شده از سوی سازمان هلال احمر ایران، میزان ارز تخصیص یافته برای خرید هر گرم تاكسول تا ۵/۲ میلیون تومان نیز رسیده است.
از آنجایی كه رشد این درخت به كندی صورت می‌گیرد و منابع دسترسی به این گیاه محدود بوده و در عین حال برای درمان یك بیمار سرطانی، حدود ۲۸ كیلوگرم از پوست درخت سرخدار لازم می‌باشد كه این مقدار معادل پوست سه درخت یكصد ساله است، لذا تولید این دارو به روش استخراج از پوست درخت، مقرون به صرفه نیست. به همین دلیل در حال حاضر، این متابولیت را با استفاده از روش كشت سلولی و در شرایط آزمایشگاهی تولید می‌نمایند.
با این روش، تولید یك گرم از داروی تاكسول حدود ۲۵۰ دلار هزینه دارد، در حالی كه با قیمتی حدود ۲۰۰۰ دلار در بازار عرضه می‌گردد. شایان ذكر است گونه‌ای دیگر از این درخت با نام علمی Taxus bacata L. وجود دارد كه در جنگل‌های شمال كشور دارای پراكندگی زیادی می‌باشد اما تاكنون ارزیابی دقیقی از لحاظ میزان تاكسول در این گونه و امكان‌سنجی تولید آن به طور جدی صورت نگرفته است.
به نظر می‌رسد، بخش اعظمی از ضعف كشور در تولید متابولیت‌های ثانویه مربوط به عدم توجه كافی به بیولوتكنولوژی گیاهان دارویی است، چرا كه بخش اعظم متابولیت‌های گیاهی را تركیبات دارویی تشكیل می‌دهند. در واقع بیوتكنولوژی گیاهان دارویی نیز همانند همتای دریایی خود در كشور مورد كم‌توجهی شدیدی واقع شده و تعداد نیروهای متخصص فعال در این عرصه بسیار ناچیز است.
براساس آمارهای موجود، ارزش بازار جهانی داروهای مشتق از گیاهان در سال ۲۰۰۲ با رشد ۲/۶ درصدی نسبت به سال پیش از آن، به ۷/۱۳ میلیارد دلار بالغ گردید. پیش‌بینی می‌شود این مقدار در سال ۲۰۰۷ به رقمی معادل ۸/۱۸ میلیارد دلار برسد. آمریكا در سال ۲۰۰۲ بیش از ۵۰ درصد این بازار را به خود اختصاص داده بود. نقش بیوتكنولوژی در این بازار بسیار حائز اهمیت بوده است.
۶ـ كاربرد بیوتكنولوژی در بخش جنگل و مرتع
سطح جنگل‌های كشور بالغ بر ۱۲ میلیون هكتار است كه از این مقدار، حدود ۵/۱ میلیون هكتار جنگل‌های صنعتی خزری، ۵/۴ میلیون هكتار جنگل‌های منطقه زاگرس و بقیه جنگل‌های پراكندهٔ مركزی، جنوبی و ارسباران است. جنگل‌ها علاوه بر این كه به عنوان دستگاه تنفس زیست‌كره، از جمله اجزای بسیار حیاتی اكوسیستم به شمار می‌روند، نقش مهمی در تأمین مصنوعات چوبی و كاغذی، سوخت و تعداد زیادی از مواد مورد نیاز جامعه دارند.
لذا توجه بیش از پیش به تحقیقات بیوتكنولوژی در راستای احیای جنگل‌ها و بهینه سازی روش‌های استفاده از چوب، فراوری و افزایش بازده جنگل‌های طبیعی و دست كاشت و بهبود كیفی آن‌ها به منظور استفاده بهتر در بخش صنعت، نقش به سزایی در رفع نیازهای كشور و حفظ عرصه‌های جنگلی خواهد داشت.

●اهمیت اقتصادی
عرصه‌های مرتعی كشور، با سطحی بالغ بر ۹۰ میلیون هكتار كه حدود ۷۰ میلیون واحد دامی از آن تغذیه می‌كنند، اهمیت فوق‌العاده‌ای بر درآمد ناخالص ملی دارد، علوفهٔ تولیدی بخش مرتع، بالغ بر ۱۰ میلیون تن با ارزش ریالی بیش از ۲۵۰۰ میلیارد ریال است. اگر ارزش بخش مرتع در جلوگیری از فرسایش خاك و تأثیر آن در حفظ و ذخیره شدن نزولات آسمانی در خاك را نیز به این مقدار اضافه كنیم، نقش حیاتی آن در اقتصاد ملی بیشتر مشخص می‌شود.
بنابراین، هرگونه سرمایه‌گذاری تحقیقاتی بیوتكنولوژی برای حفظ مراتع و افزایش بازده این بخش، در راستای منافع ملی و رسیدن به خودكفایی و رفع وابستگی است و باید از آن حمایت كرد.
امروزه برای بهبود كمی و كیفی تولیدات جنگلی و مرتعی وجلوگیری از تخریب آن‌ها از روش‌های متعدد بیوتكنولوژی و مهندسی ژنتیك استفاده می‌كنند. در ادامه به برخی از این موارد اشاره می‌شود:
-ریز ازدیادی و تكثیر سریع گونه‌ها در معرض خطر و یا مرغوب
-مقاوم‌سازی گیاهان مرتعی و جنگلی در برابر استرس‌های محیطی (خشكی، شوری، سرما)
-تولید گونه‌های مقاوم به آفات و بیماری‌ها
-شناخت سریع و به موقع ژنوتیپ‌های مرغوب و نامرغوب و انتخاب براساس ماركر
-به‌نژادی گونه‌های جنگلی و مرتعی از لحاظ خصوصیات كمی و كیفی
-احیا و افزایش تولید گیاهان دارویی
علیرغم مزیت طبیعی كشور در عرصه جنگل و مرتع، متأسفانه این عرصه از بیوتكنولوژی نیز مورد كم‌توجهی قرار گرفته است؛ به طوری كه تعداد متخصصان و آزمایشگاه‌های فعال در این حوزه بسیار ناچیز است و هیچ نشانی از فعالیت بخش خصوصی در زمینهٔ بیوتكنولوژی جنگل و مرتع یافت نمی‌شود.
۷ـ كاربرد بیوتكنولوژی در باغبانی
استفاده از بیوتكنولوژی در باغبانی می‌تواند یكی از حوزه‌های ثروت‌آفرین و مهم در كشور باشد. البته نمی‌توانیم ادعا كنیم كه این حوزه از بیوتكنولوژی كاملاً مورد كم‌توجهی قرار گرفته است، بلكه صحیح‌تر آن است كه بگوییم، افراط و تفریط‌هایی در بهره‌گیری از آن صورت پذیرفته است.
گواه این ادعا نیز وجود تنوع غنی ژنتیكی گونه‌های باغی در كشور است كه گاه از جایگاه منحصر بفردی در سطح منطقه یا دنیا برخوردار هستند و فقط به معدودی از آنها توجه شده است. به عنوان مثال، كشور ایران به لحاظ موقعیت تولید و تنوع ارقام محصولاتی هم‌چون پسته، انار، خرما، فندق، گردو و غیره دارای جایگاه ممتازی در سطح دنیا است .
با این وجود تحقیقات مناسبی برای شناسایی، اصلاح و تكثیر ارقام مقاوم و پرمحصول این گیاهان انجام نشده است. لازم به ذكر است كه تنها در مورد تكثیر موز،‌ خرما و تعداد محدودی از گیاهان زینتی با استفاده از روش‌های بیوتكنولوژی ( ریزازدیادی) چند شركت خصوصی فعال در كشور وجود دارند كه البته به دلایل متعدد از جمله تك‌محصولی بودن این شركت‌ها، تولید بیش از نیاز كشور و عدم خرید نهال‌های تولیدی توسط مراكز مصرف‌كننده، این شركت‌ها در آستانهٔ ورشكستگی قرار دارند. حال آن كه در مورد بسیاری از گیاهان دیگر از جمله فندق، گردو و حتی مركبات علیرغم نیاز جدی كشور، تاكنون فعالیت قابل توجهی برای انتخاب، اصلاح و تكثیر پایه‌های مقاوم به آفات، بیماری‌ها و استرس‌های محیطی صورت نگرفته است.

●اهمیت اقتصادی
براساس آمارهای منتشر شده توسط وزارت جهاد كشاورزی، در سال ۱۳۸۱، سطح زیركشت گیاهان باغی، محصولات جالیزی و سبزیجات ( سیب‌زمینی، پیاز، گوجه و غیره) به ترتیب ۲۳۵۰، ۲۹۰ و ۴۵۱ هزار هكتار از كل اراضی زیركشت كشور را به خود اختصاص داده‌اند، كه مجموعاً تولیدی معادل ۶۷/۳۰ میلیون تن محصول را شامل می‌شود. این مقدار حدود ۵۲ درصد از كل تولیدات كشاورزی (گیاهی) كشور را در سال ۱۳۸۱ به خود اختصاص می‌دهد.
طی این مدت، در بین محصولات باغی، انگور، سیب، پرتقال و خرما به ترتیب بیشترین سهم از كل تولیدات باغی را به خود اختصاص دادند.
به عنوان مثالی از كابرد بیوتكنولوژی در باغبانی كه كمتر مورد توجه قرار گرفته است، می‌توان به مركبات اشاره كرد.
سطح زیر كشت مركبات در سال ۱۳۸۱ حدود ۲۵۱ هزار هكتار و میزان تولید آن در همین سال حدود ۹/۳ میلیون تن بوده است. لازم به ذكر است كه ظرفیت تولید مركبات كشور با همین سطح زیركشت، بیش از میزان فوق‌الذكر است؛ اما خسارات سنگین ناشی از بیماری‌های درختان مركبات، این ظرفیت را كاهش داده است. از جمله این بیماری‌ها می‌توان به جاروی جادوگر و تریستیزای مركبات اشاره نمود كه در مواردی، به معضلات منطقه‌ای و حتی ملی تبدیل شده‌اند. متأسفانه هیچ درمان قطعی برای این دو بیماری وجود ندارد و تنها راه مبارزه با آن‌ها پیشگیری است كه در این زمینه، بیوتكنولوژی می‌تواند راهكارهای مناسبی ارائه دهد. تولید نهال‌های عاری از بیماری ( با روش ریزازدیادی)، تشخیص نهال‌های آلوده و حذف آن‌ها از نهالستان‌ها و باغات (تولید كیت‌های تشخیصی) و اصلاح پایه‌های مقاوم از جمله مهم‌ترین این راهكارها هستند كه به كمك بیوتكنولوژی امكان‌پذیر است.

●نتیجه‌گیری
با توجه به مطالب ارائه شده، لزوم توجه و اهتمام بیش از پیش مسئولان و برنامه‌ریزان كشور، به ویژه متولیان زیست‌فناوری، به جنبه‌های تقریباً فراموش‌ شدهٔ بیوتكنولوژی كاملاً احساس می‌شود. چرا كه در اغلب موارد مذكور، كشور ما در عین برخورداری از ظرفیت‌های بالای تولیدی، در زمرهٔ واردكنندگان عمدهٔ محصولات یاد شده قرار دارد.
دلایل مختلفی برای كم‌توجهی به برخی از حوزه‌های بیوتكنولوژی در كشور بیان می‌شود. اما به نظر می‌رسد سه دلیل عمدهٔ این موضوع، موارد زیر باشند:
۱-تدوین استراتژی، برنامه‌ریزی و تعیین اولویت‌های بیوتكنولوژی در كشور غالباً توسط تعداد معدودی از متخصصان این رشته انجام می‌شود كه در اكثر مجامع تصمیم‌گیری بیوتكنولوژی حضور دارند. لذا در این موارد، همواره دست عدهٔ كثیری از متخصصان بیوتكنولوژی از تصمیم‌گیری‌های ملی كوتاه می‌ماند، ضمن اینك كمتر از همكاری دیگر متخصصان، مانند استراتژیست‌ها، برنامه‌ریزان، اقتصاددانان و مدیران كارآزموده استفاده می‌شود. این موضوع باعث شده كه اكثر تصمیمات كلان بیوتكنولوژی كشور، توسط افراد محدود و تقریباً ثابتی اتخاذ شود كه در زمینه‌های خاصی دارای تخصص و تجربه هستند؛ بدیهی است در این بین هر كسی سنگ تخصص خود را به سینه می‌زند و آن را برجسته‌تر معرفی می‌كند. بنابراین، همیشه حوزه‌هایی از بیوتكنولوژی كه متخصصان آن، در مجامع تصمیم‌گیری شركت ندارند، كمتر مورد توجه قرار گرفته و لذا در تدوین سیاست‌های آموزشی، پژوهشی و تولیدی كشور، جایگاه مناسبی برای آن‌ها منظور نمی‌شود.
۲-به نظر می‌رسد، دیدگاه اغلب متخصصان و محققان به بیوتكنولوژی، دیدگاهی صرفاً علمی است تا كاربردی. تعداد محدود شركت‌های تولیدكنندهٔ محصولات بیوتكنولوژی، مؤید ضعف در بهره‌گیری كاربردی از این فناوری در كشور است.
در واقع تا به امروز، یكی از مهم‌ترین اهداف بهره‌گیری از بیوتكنولوژی در كشور، تولید مقاله بوده است، در حالی كه بیوتكنولوژی یك فناوری است ( و نه علم) و یك فناوری با تولید محصول و رفع نیازهای انسانی معنی پیدا می‌كند. البته طبیعی است كه از نتایج تحقیقات در حوزهٔ فناوری، مقاله‌هایی هم حاصل شود، اما باید توجه داشت كه تنها دستاورد این تحقیقات و هدف اصلی آن مقاله نیست. این مشكل، ریشه در فقدان ادبیات و تعاریف روشن از علم و فناوری در كشور دارد.
۳-شاخص‌های ارزیابی علم و فناوری هم در كشور تفكیك نشده‌اند و هر دو با معیارهای مشترك سنجیده می‌شوند كه البته مهم‌ترین این معیارها « تولید مقاله » است.
با این توضیح، تفاوت چندانی بین یك بیولوژیست و یك بیوتكنولوژیست در كشور وجود ندارد و هر دو به دنبال تولید علم ( آن هم از نوع مقاله) هستند. نكتهٔ جالب اینكه، برخی از مؤسسات و مراكز تحقیقاتی بیوتكنولوژی برای هر مقالهٔ چاپ شده، پاداش‌های قابل توجه مالی را در نظر می‌گیرند تا انگیزهٔ تولید مقاله را بالا ببرند. ضمن اینكه معمولاً مهم‌ترین معیار ارزیابی افراد در مراكز تحقیقات فناوری كشور، تعداد مقالات چاپ شده توسط هر فرد است.
این مسائل باعث شده است كه محققان بیوتكنولوژی كشور به دنبال موضوعاتی باشند كه مورد علاقهٔ مجلات علمی خارجی است و امكان پذیرش مقالات در آن موضوعات بیشتر است. با این توضیح، می‌توان پیش‌بینی كرد كه جهت‌گیری این گونه تحقیقات نیز براساس علاقمندی مجلات خارجی تعیین می‌شود و نه مزایا و نیازهای كشور. در نتیجه، بسیاری از حوزه‌های كاربردی بیوتكنولوژی كه از مزیت‌های مناسبی در كشور برخوردار هستند، تنها به دلیل اینكه مورد توجه مجلات خاصی قرار ندارند، به دست فراموشی سپرده شده و نیازهای واقعی كشور هم‌چنان باقی می‌ماند.

نويسنده : محمدرضا فروغی
منبع : www.articles.ir
+ نوشته شده در  87/02/05ساعت 13:40  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانو نقره چیست؟ (04/02/87)

داستان خاصيت ضد ميكروبي نقره داستاني معاصر نيست بلكه اين خاصيت از ديرباز شناخته شده بوده و بكار مي رفته است براي مثال در جنگها جهت ترميم زخمهاي سربازان روي زخم سكه اي از جنس نقره قرار ميدادند و سپس محل زخم را مي بستند و يا براي نگهداري مواد غذايي از ظروف نقره اي استفاده مي شده است، و علت شيوع نيافتن بيماريهاي مسري در مناطق اعيان نشين را به ظروف نقره نسبت ميدهند.

دانشمندان مكانيسم هاي متفاوتي را براي تبيين اثرگذاري نقره بر ميكروبها يافته اند. به دليل همين تعدد مكانيسم ها است كه ميكروبها نميتوانند نسبت به نقره سازگار شوند و يا مقاومت پيدا كنند.

امروزه به مدد فناوري نانو ساخت ذرات نقره در ابعاد نانو ميسر گشته است  ذرات نانو نقره به ما اين امكان را ميدهند كه با كمترين غلظت خاصيت ضد ميكروبي بسيار قوي را از فلز نقره شاهد باشيم.

در ميان مكانيسم هاي متعددي كه از فلز نانو نقره شناخته شده است ، دو مكانيسم بصورت بارز در نظر گرفته مي شود كه به شرح زير است.

مكانيسم يوني:

در اين مكانيسم ذرات نانو نقره فلزي به مرور زمان يون هاي Ag+ را از خود ساطع ميكنند. اين يونها طي واكنش جانشيني باندهاي  HS- را در جداره ميكرو ارگانيسم  به باندهاي AgS- تبديل مي كنند كه نتيجه اين واكنش تاتوره شدن و تلف شدن ميكرو ارگانيسم است.

مكانيسم كاتاليستي:

اين مكانيسم كه بيشتر در مورد كامپوزيتهاي نانونقره – سمي كانداكتورها صدق مي كند ذرات نانو نقره روي پايه هاي نيمه هادي مانند Tio2 يا Sio2  قرار گرفته ميشود در اين حالت پايه هاي نيمه هادي بدون نياز به انرژي نور به دليل كاهش سرعت الكترونها بين لايه ظرفيت و لايه هدايت اتم به حالت پايداري از حضور حفره هاي + و تراكم e(_) ميرسند در اين وضعيت ذره مانند يك پيل الكتروشيميايي عمل ميكند و با اكسيد كردن اتم O2 يون-O2 و با هيدروليز H2O ، يون OH+ را توليد ميكنند كه هر دو از بنيانهاي فعال در گروه اكسيژن فعال هستند كه از قوي ترين عاملين ضد ميكروب نيز مي باشند.

palladium ← silver → cadmium

Cu

Ag

Au

periodic table

 

 

General

Name, Symbol, Number

silver, Ag, 47

Chemical series

transition metals

Group, Period, Block

11, 5, d

Appearance

lustrous white metal

Atomic mass

107.8682(2) g/mol

Electron configuration

[Kr] 4d10 5s1

Electrons per shell

2, 8, 18, 18, 1
   

Physical properties

Phase

solid

Density (near r.t.)

10.49 g/cm³

Liquid density at m.p.

9.320 g/cm³

Melting point

1234.93 K (961.78 °C, 1763.2°F)

Boiling point

2435 K (2162 °C, 3924 °F)

Heat of fusion

11.28 kJ/mol

Heat of vaporization

258 kJ/mol

Heat capacity

(25 °C) 25.350 J/(mol·K)

 

Vapor pressure

P/Pa

1

10

100

1 k

10 k

100 k

at T/K

1283

1413

1575

1782

2055

2433

 

Atomic properties

Crystal structure

cubic face centered

Oxidation states

1 (amphoteric oxide)

Electronegativity

1.93 (Pauling scale)

Ionization energies

1st: 731.0 kJ/mol

2nd: 2070 kJ/mol

3rd: 3361 kJ/mol

Atomic radius

160 pm

Atomic radius (calc.)

165 pm

Covalent radius

153 pm

Van der Waals radius

172 pm

 

 

Miscellaneous

Magnetic ordering

diamagnetic

Electrical resistivity

(20 °C) 15.87 nΩ·m

Thermal conductivity

(300 K) 429 W/(m·K)

Thermal expansion

(25 °C) 18.9 µm/(m·K)

Speed of sound (thin rod)

(r.t.) 2680 m/s

Young's modulus

83 GPa

Shear modulus

30 GPa

Bulk modulus

100 GPa

Poisson ratio

0.37

Mohs hardness

2.5

Vickers hardness

251 MPa

Brinell hardness

24.5 MPa

CAS registry number

7440-22-4
   

Notable isotopes

 

Main article: Isotopes of silver

iso

NA

half-life

DM

DE (MeV)

DP

105Ag

syn

41.2 d

ε

-

105Pd

γ

0.344, 0.280,
0.644, 0.443

-

106mAg

syn

8.28 d

ε

-

106Pd

γ

0.511, 0.717,
1.045, 0.450

-

107Ag

51.839%

Ag is stable with 60 neutrons

108mAg

syn

418 y

ε

-

108Pd

IT

0.109

108Ag

γ

0.433, 0.614,
0.722

-

109Ag

48.161%

Ag is stable with 62 neutrons

111Ag

syn

7.45 d

β-

1.036, 0.694

111Cd

γ

0.342

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تحقيقات متنوعي روي انواع ميكروبها جهت اثرگذاري ذرات نانو نقره صورت گرفته است و تا كنون بيش از 600 نوع ميكروب اثر پذير شناخته شده اند كه از آن جمله مي توان حتي به ويروس ايدز نيز اشاره كرد . در ذيل بيش از 100 نوع ميكروب شناخته شده به همراه منبع آنها ذكر شده است:


Anthrax Bacilli [2, 3]
Appendicitis (post-op) [3]
Axillae and Blind Boils of the Neck [10]
B. Coli [2]
B. Coli Communis [7]
B. Dysenteria [2]
B. Pyocaneus [2]
B. Tuberculosis [7]
Bacillary Dysentery [4]
Bladder Irritation [12]
Blepharitis [13]
Boils [10]
Bromidrosis in Axille [12]
Bromidrosis in Feet [10]
Burns and Wounds of the Cornea [13]
Cerebro-spinal Meningitis [3, 9]
Chronic Cystitis [10]
Chronic Eczema of Anterior Nares [10]
Chronic Eczema of Metus of Ear [10]
Colitis [4]
Cystitis [8]
Dacrocystitis [13]
Dermatitis suggestive of Toxaemia [4]
Diarrhoea [4]
Diptheria [3]
Dysentery [3,6]
Ear "Affections" [5]
Enlarged Prostate [12]
Epiditymitis [10]
Erysipelas [3]
Eustachian Tubes (potency restored) [8]
Follicular Tonsilittis [10]
Furunculosis [3]
Gonococcus [7]
Gonorrhoea [10]
Gonorrhoeal Conjunctivitis [10]
Gonorrhoeal Opthalmia [13]
Gonorrhoeal Prostatic Gleet [11]
Haemorrhoids [12]
Hypopyon Ulcer [13]
Impetigo [10]
Infantile Disease [16]
Infected Ulcers of the Cornea [13]
Inflammatory Rheumatism [3]
Influenza [11]
Interstitial Keratitis [13]
Intestinal troubles [6]
Lesion Healing [12]
Leucorrhoea [8]
Menier's Symptoms [8]
Nasal Catarrh [5]
Nasopharyngeal Catarrh (reduced) [8]
Oedematous enlargement of Turbinates without True Hyperplasia [9]
Offensive Discharge of Chronic Supporation in Otitis Media [10]
Ophthalmology [12]
Ophthalmic practices [5]
Para-Typhoid [3]
Paramecium [1]
Perineal Eczema [12]
Phlegmons [3]
Phlyctenular Conjunctivitis [10]
Pneumococci [2]
Pruritis Ani [12]
Puerperal Septicaemia [15]
Purulent Opthalmia of Infants [13]
Pustular Eczema of Scalp [10]
Pyorrhoea Alveolaris (Rigg's Disease) [8]
Quinsies [8]
Rhinitis [9]
Ringworm of the body [10]
Scarlatina [3]
Sepsis [16]
Septic Tonsillitis [10]
Septic Ulcers of the legs [10]
Septicaemia [5, 8]
Shingles [8]
Soft Sores [10]
Spring Catarrh [10]
Sprue [6]
Staphyloclysin (inhibits) [2]
Staphylococcus Pyogenea [7]
Staphylococcus Pyogens Albus [2]
Staphylococcus Pyogens Aureus [2]
Streptococci [7]
Subdues Inflammation [12]
Suppurative Appendicitis (post-op) [10]
Tinea Versicolor [10]
Tonsillitis [8]
Typhoid [3]
Typhoid Bacillus [14]
Ulcerative Urticaria [4]
Urticaria suggestive of Toxaemia [12]
Valsava's Inflammation [8]
Vincent's Angina [10]
Vorticella [1]
Warts [12]
Whooping Cough [8]

More recent articles have described silver being used to treat:

Adenovirus [5, 23]
Asper Gillus Niger [18]
Bacillius Typhosus [21]
Bovine Rotavirus [23]
Candida Albicans [18]
Endamoeba Histolytica (Cysts) [24]
Escherichia Coli [17, 18, 21]
Legionella Pneumophilia [17]
Poliovirus 1 (Sabin Strain) [23]
Pseudomonas Aeruginosa [17, 18]
Salmonella [22]
Spore-Forming Bacteria [24]
Staphylococcus Aureus [17]
Streptococcus Faecalis [17]
Vegetative B. Cereus Cells [24]

The following is a documented list of silver resistant bacteria:

Citrobacter Freundii [20]
Enterobacter Cloacae [20]
Enterobacteriaceae (some strains) [19]
Escherichia Coli (some strains) [19]
Klebsiella Pneumoniae [20]
P. Stutzeri (some strains) [19]
Proteus Mirabilis [20]
Vegetative B. Cereus Spores [24]

نویسنده: محمدرضا فروغی


+ نوشته شده در  87/02/04ساعت 21:14  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

بررسي نحوه قرارگيري و اتصال نانوسيمها در فناوري FPNI

خلاصه

ساختار FPNI (field programmable nanowire interconnect) از خانوادهcmos/nano است، که تعميم يافته CMOL پيشنهاد شده توسط Likharev است، که با قابليت انتخاب ابزارهاي نانو، مي‌تواند فناوري بهبوديافته يک ساختار FPGA با رفع مشکلات وضعيت بيتها و ترکيبات خارج از طرح نيمه‌هادي و جايگزيني آن با سوئيچ‌هاي نامتغير در interconnect‌ها باشد، که اين امر سبب کاهش دو مولفه سطح و توان مصرفي مي‌شود و با افزايش بهره خروجي همراه‌است. اين يک راهبرد جامع براي افزايش بهره خروجي فناوري‌هاي نيمه‌هادي است، به‌طوريکه با جايگذاري يک سطح هوشمند و قابل شکل‌گيري در محل اتصال مي‌تواند تأثير زيادي بر روي عملکرد مدارهاي مجتمع بگذارد و مطابق با قانون moor مبني بر کاهش سطح باشد. گردآوري معيارهاي استاندارد در تراشه FPNI نشان مي‌دهد که کاهش سطح بين 8 تا 25 برابر، کاهش توان، کاهش کم clock rate و همچنين افزايش قدرت تحمل پذيري را خواهيم داشت. با اين وجود نکته قابل بحث در اين ترانزيستورها ساختار، نحوه قرارگيري، وضعيت و موفقيت آميز بودن اتصال نانوسيمها به‌اين ادوات خواهد شد. اين مقاله به‌بررسي نحوه چينش و اتصال نانوسيمها به‌يکديگر و سطح cmos در FPNI مي‌پردازد و آنرا با ساختارCMOL مقايسه مي‌کند.

مقدمه
فناوري cmos که سالها به‌علت برخي مزايا از قبيل توان مصرفي کم، حاشيه نويز بالا و قابليت مجتمع‌سازي در مقياس وسيع فناوري غالب بوده‌است، اکنون با يک چالش جدي روبرو شده‌است. روند دائمي کاهش اندازه نما در فناوري CMOS که باعث افزايش چگالي المانها و سرعت مدارات مي‌شد اکنون به‌انتهاي نقشه راه خود نزديک شده و به‌نظر نمي‌رسد که براي ابعاد زير 10 nm مناسب باشد، در حاليکه طبق پيش بيني ITRS در سال 2020 مي‌بايد طول گيت ترانزيستور‌ها 10 nm باشد. محدوديت‌هاي ذاتي سيليکون ناشي از آثار کوانتم مکانيکي در ابعاد بسيار کوچک و کاهش شديد بازدهي در چنين ابعادي توآم با مشکلات فناوريک، پيچيدگي و هزينه زياد ساخت سبب ايجاد مشکلات جدي براي سازندگان و هزينه زياد براي کاربران خواهد شد. يکي ديگر از مشکلات مهم آن است که در ابعاد نانومتري ترانزيستورها بمراتب سريع‌تراز Interconnect‌ها هستند که باعث عدم کارکرد صحيح مدار خواهد شد. ساخت ترانزيستورهايي با طول گيت چند نانومتر و انجام آلايش در آن ابعاد نيازمند فرآيند‌هاي بسيار دقيق و پرهزينه‌است و ما را به‌اين واقعيت مهم راهنمايي مي‌کند که قانون Moore و VLSI کنوني که مبتني بر نقش نگاري ليتوگرافي ، مدارهاي CMOS و گيت‌هاي بولي است به‌آخر نقشه راه خود نزديک مي‌شوند. مايکروالکترونيک معاصر به‌دنبال راه کارهاي جديدي براي غلبه بر چالش‌هاي موجود است. هم اکنون يک جايگزين عمده مبتني بر نانوالکترونيک براي جايگزين کردن مايکرو الکترونيک پيشنهاد شده‌است: ادوات تک الکتروني يا Single-Electronics. در ادوات تک الکتروني از مولکولهايي که به‌طور خاص طراحي و سنتز شده‌استفاده مي‌شود و در ساخت آن پيشنهاد شده‌از روش پائين به‌بالا استفاده شود. اما مشکل اينجاست که اين ادوات بتنهايي از عهده انجام کارهايي نظير تأمين ولتاژ يا تأمين بهره يا. . . بر نمي‌آيند. دقيقآ به‌همين دليل است که اکنون اين باور که تنها راه رسيدن به‌نانوالکترونيک با کارايي بالا ترکيب ادوات تک الکتروني يا مولکولي با مدارهاي CMOS است به‌گونه‌اي که المانهاي سه پايه ضعف اين ادوات را در تأمين بهره ولتاژ، آدرس دهي و. . . جبران مي‌کنند در حال تقويت‌‌شدن است. پس در نتيجه فناوري CMOS/Nano مطرح شد که در آن قسمت نانو بار محاسباتي را انجام مي‌دهد و قسمت CMOS آدرس دهي، تأمين بهره و بازيابي سيگنال و. . . را به‌عهده دارد.
اما با اين حال هنوز مشکل تنظيمات وجود دارد، که تنظيمات نانوسيمها نسبت به‌يکديگر با crossbar حل شده ولي نسبت به‌قسمت CMOS اين فناوري را دچار چالش کرده و اين فناوري را به‌سمت CMOL (cmos molecular hybrid) هدايت مي‌کند. مزيت اصلي CMOL، سادگي، چگالي و شکل‌بندي جداگانه آن است. تکنولوژي CMOL نيز به‌دليل مشکلاتي که دارد از جمله:
(1) مسئله پيچيدگي و عدم همترازي نانوپين‌هايي که بر روي سطح CMOS هستند.
(2) نامعلوم بودن محل و جايگاه نانوپين ها.
(3) الگوريتم آدرس دهي جديد.
(4) سايز نانوسيمها، که حدود 4. 5nm و با pitch 9nm پيش بيني شده و دور از دسترس قابليتهاي کنوني ليتوگرافي است و طبق ITRS براي سال 2030 است، دچار چالشهاي جدي شده و اين چالشها را در فناوري جديدي که از آن به‌FPNI ياد مي‌شود، برطرف مي‌کند.

2. روش کار
2-1. FPNI
در شکل 1-1 ساختار nanowire crossbar با يک تراشه CMOS نشان داده شده‌است.
 
شکل 1: nanowire crossbar و cmos
مشاهده مي‌شود که نانوسيمها که به‌طور عمود بر يکديگر واقع شده‌اند، با يک فاصله کوچک که آن را يک ابزار قابل شکل‌گيري Antifuse فرض مي‌کنند، جدا شده‌اند.
پين‌هاي فلزي بر روي سطح تراشه از پائين به‌CMOS و از بالا اتصال با نانوسيم‌ها را فراهم مي‌کنند. به‌طور کلي معماري FPNI موضوع‌هاي عملکرد جداگانه نانوسيم‌ها و CMOS، اتصال دو لايه با جايگذاري مناسب پين‌ها و نانوسيم‌ها و افزايش ميزان خطا و تغيير پذيري در نانوسيم‌هاي Crossbar را بيان مي‌کند.
اولين ايده‌ها پيشنهاد پياده‌سازي demultiplexer‌ها را در نانوسيمهاي crossbar مطرح کرد. از اين طريق مي‌توان با تعداد کمي از پينها تعداد زيادي از نانوسيمها را کنترل کرد اما مشکلي که به‌وجود مي‌آيد اين است که ساخت demultipelexer بدون ابزارهاي غيرخطي تقريبا غيرممکن است.
در اين مقاله يک ساختار ترکيبي کلي از FPNI که بين سرعت، چگالي و قدرت تحمل پذيري مصالحه‌اي برقرار مي‌کند، پيشنهاد مي‌شود که نسبت به‌CMOL توان مصرفي کمتر و آزادي بيشتري در انتخاب ابزارهاي نانو وجود دارد.

2-2- اختلاف‌هاي اساسي FPNI با CMOL
در شکل 2 ساختار هندسي نانوسيمها، پين‌ها و cmos که در زير آن قرار مي‌گيرد را در دو فناوري cmol و fpni مقايسه مي‌کند. Cmol دريايي از invertorهاي منظم فرض مي‌شود که به‌پين‌هاي روي سطح سيليکون متصل هستند. نانوسيمهاي crossbar در بالاي آن اندکي چرخانده‌شده‌تا نانوسيمها با وضعيت بهتري به‌پينهاي روي سطح cmos متصل شوند. نانوسيمهاي افقي به‌ورودي invertorها وصل مي‌شوند و نانوسيمهاي عمودي فقط به‌خروجي آنها. اتصالات سبز رنگ انتخابي در شکل 2 نيز به‌صورت مقاومتهاي غيرخطي در نظر گرفته مي‌شود که تأثير مهمي در فراهم نمودن وارونگي و بهره دارد.
fpni در قسمت سمت راست شکل2 شامل مجموعه اي
 
شکل 2: cmol و fpni
 از گيت‌هاي منطقي، بافرها و ساير اجزاء در لايه cmos فرض مي‌شود و از نانوسيمها فقط براي interconnect استفاده مي‌شود. در اينجا نانوسيمها از لايه‌هايي جهت پوشاندن پين‌ها تشکيل شده‌است. (پين‌ها بزرگتر از نانوپين‌هاي cmol هستند.) در fpni نيز چرخش اندک نانوسيمها جهت اتصال آنها به‌پين‌ها وجود دارد. اتصالات انتخابي (سبز رنگ زير panel) هم عنوان مقاومتهايي جهت اتصال محاسباتي به‌کار رفته‌است.
در فناوري fpni مشکل اندازه و همترازي پين‌ها برطرف شده‌است.
در مجموع اختلاف بين دو فناوري cmol و fpni را مي‌توان به‌صورت زير بيان کرد:
در ساختار fpni محاسبه‌ها تنها در cmos انجام مي‌شود و آدرس دهي در نانوسيم ها. کاهش توان مصرفي باعث مي‌شود تا بتوان از Antifuseهاي خطي يا غير خطي در نقاط اتصال استفاده کرد.
همترازي نانوسيمهاي crossbar با پين‌هاي cmos در ساختارfpni.
در fpni از cmosمرسوم استفاده مي‌شود،
درحاليکه در cmolبه علت نياز به‌Vdd=0. 3v و کاهش منبع ولتاژ از cmos معمولي نميتوان استفاده کرد.

2-3- ساختار
در fpni نانوسيمها به‌صورت مورب آدرس دهي مي‌شود (با اندکي چرخش نسبت به‌طول) ، که به‌خاطر اتصال بهتر پينها با نانوسيمها است.
سطح cmos به‌سلولهاي مربعي منظم تقسيم مي‌شود، که به‌هر سلول يک پين ورودي براي خواندن يک سيگنال از نانوسيمها و يک پين خروجي جهت تحريک کردن يک سيگنال از گيت به‌نانوسيم متصل است.
يک بافر تنها در يک سلول پياده‌سازي مي‌شوند، در صورتيکه گيتهاي منطقي و فليپ فلاپها نياز به‌سلولهاي چندگانه دارند.
 
شکل 3: نمايي از سلولهاي سطح cmos
گيتهاي منطقي استفاده‌شده‌در اين ساختار n-input AND/NAND فرض مي‌شود، که بر روي n سلول پياده‌سازي خواهند شد. يک فليپ فلاپ درون چهار سلول پياده‌سازي مي‌شود، به‌طوريکه چهار پين ورودي همه به‌ورودي D فليپ فلاپ وصل مي‌شود. دوتا از چهار پين خروجي به‌Q و دوتاي ديگر به‌خروجي –Q وصل مي‌شود.
ورودي و خروجي‌هاي اوليه روي يک جفت سلول اعمال مي‌شود که به‌صورت يک سيگنال ورودي و يک سيگنال خروجي به‌کار گرفته مي‌شود. يک سيگنال ورودي شدت جريان خروجي را به‌آرايه‌هاي سلول مي‌رساند و آنرا به‌صورت واقعي و invertشده روي دو پين خروجي اعمال مي‌کند. سيگنال خروجي نيز از طريق يک نانوسيم به‌سمت دو پين ورودي هدايت شده‌از آنجا به‌خارج از تراشه ارسال مي‌شود.
در مجموع يک تراشه fpni از hypercellهاي يکسآنکه شامل گيتهاي منطقي، بافرها و فليپ فلاپ است، تشکيل شده‌است، که پيرامون آنرا سلولهاي I/O احاطه مي‌کند و يک ساختار مشابه به‌بلوک منطقي قابل شکل‌گيريCLB (Configurable Logic Block) به‌کار رفته در FPGA است.

2-4- پيکر‌بندي
وضعيت اتصال‌هاي استفاده‌شده‌مشابه cmol است. يک اتصال، به‌صورت يک آرايش الکتريکي با اعمال ولتاژ مناسب روي دو نانوسيم تعريف مي‌شود. آرايش نانوسيمها در يک تراشه cmos از ميان هر سلول مي‌گذرد و قبل از شکل دهي يک اتصال بافرها، گيتها و فليپ فلاپها در سلولها غيرفعال هستند. با اعمال ولتاژ مناسب به‌decoder‌ها که در لبه اطراف سلول واقع شده‌اند، سبب مي‌شود که دو ترانزيستور موجود در سلول که در شکل4 نشان داده شده‌است ولتاژهاي مختلفي را روي نانوسيم خروجي و نانوسيم ورودي انتخاب شده، داشته باشد. جهت شکل دهي حالت اتصال با اعمال ولتاژ در محل اتصال دو نانوسيم مي‌توان به‌اين منظور دست يافت، براي مثال در صورت اعمال ولتاژ مثبت Antifuse يک حالت کم مقاومت (low-impedance) پيدا مي‌کند و زماني که ولتاژ منفي اعمال شود به‌حالت مقاومت زياد (high-imedance) بر مي‌گردد.
 
شکل 4: نمايش ترانزيستورهاي درون يک سلول
به محض شکل‌گيري مدار وضعيت خطوط به‌سمت خاموشي ترانزيستورها در هر سلول پيش مي‌رود و گيتها، بافرها و فليپ فلاپها را جهت عمليات برنامه‌ريزي مدار فعال مي‌کند.

2-5- ساخت
نظر به‌اينکه در نانوالکترونيک به‌تعريف ساخت در ابعاد خيلي کوچک به‌وسيلة روشهاي توليد و ساخت photolihogeraphy پرداخته مي‌شود، لذا روش محتمل، Imprint lithogeraphy خواهد بود. به‌طوريکه علاوه‌بر قابليت همترازي پينها دسترسي به‌داده‌هاي بين لايه مورد نظرو اتصالهاي نانوسيمها مورد نظر است. شروع ساخت همان‌طور که در شکل 5 نشان داده شده‌است:
1-لايه اولconnectorها و سيمها هستند که به‌وسيله nanoimprint ساخته مي‌شوند و با لايه‌هاي زيرين نانوسيمها در يک سطح بر روي مجموعه‌اي از پينهاي روي زيرپايه قرار مي‌گيرند.
2- لايه‌اي از نانوسيمها که به‌صورت عمودي هستند را به‌طور هم سطح روي پينهاي نمايش داده‌شده‌قرار مي‌دهيم.
3-تمام سطح روي تراشه با لايه‌هايي از switch latch
 
شکل5: روش ساخت سلولها در fpni
پوشانده مي‌شود.
4- استفاده از ليتو گرافي استاندارد که از يک لايه ماسک روزنه دار که بر روي پينهاي زيرپايه قرار مي‌گيرد موادپوشاننده اين پينها را etch مي‌کنيم و لايه ماسک را بر مي‌داريم.
5- لايه دوم از نانوسيمها که به‌صورت افقي هستند را به‌طور هم سطح روي پينهاي نمايش داده‌شده‌قرار مي‌دهيم.
اين پروژه ساخت براي crossbar با کوچکتر از 65 نانومتر و نيم pitch مسئله ساز مي‌شود. کوچکتر به‌يک راهبرد خاص جهت توسعه اين موضوع جهت سيمهاي نازکتر از 65 نانومتر نياز داريم.

3- نتيجه‌گيري
با استفاده از روش مدل کردن و شبيه‌سازي مقايسه‌اي بين 17 نوع مدار معيار بين فناوري‌هاي cmol و fpni در دو اندازه 30 و 9 نانومتر در آزمايشگاه شرکتhp صورت گرفته‌است که نتايج آن را در جدول 1 آورده شده‌است.
تغييرپذيري در خواص نانوسيمها و اتصالهاي الکتريکي يک چالش را در عملکرد ابزار نشان مي‌دهد، و آن احتمال مشاهده تجربي و نظارت بر توان و clock rate ابزار است. همچنين در اثر گذشت زمان ابزار نياز به‌آدرس دهي مجدد دارند، که اين موضوع در هاله‌اي از ابهام قرار دارد و راه حلي براي آن ارائه نشده‌است. براي مثال مشخص نيست چه طولي براي شکل‌گيري اتصال لازم است. شايد پيکربندي يک تراشه fpni براي ادامه کار به‌صورت صحيح به‌تازه‌سازي در مدت زمانهاي منظم و متناوب نياز داشته باشد. fpni نسل آينده تراشه‌ها خواهد بود که از نظر عملکرد (توان، clock speed و سطح) و قدرت تحمل پذيري مطابق با ITRS در سالهاي آينده است.

شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد که براي fpni در مقياس 30nm در مقايسه با cmos-fpga چگالي هشت برابر افزايش مي‌يابد.
 
جدول1: مقايسه کاربردي بين CMOS و CMOL و FPNI  
مراجع
[1] Gregory S Snider and R StanleyWilliams,”Nano/CMOS architectures using a field-programmable nanowire interconnect”, IOP Publishing Ltd,2007.
[2] Chen Y, Jung G-Y, Ohlberg D A A, Li X, Stewart D R,
Jeppesen J O, Nielsen K A, Stoddart J F and
Williams R S 2003 Nanoscale molecular-switch crossbar
circuits Nanotechnology.
[3] Chen Y, Ohlberg D A A, Li X and Stewart D R 2003 Nanoscale molecular-switch devices fabricated by imprint lithography Appl. Phys. Lett.
[4] F. Raeissi, M. Masoumi, and M. Ahmadian, “A Practical Architecture to Evaluate CMOS/Nanowire/Molecular Circuits”,Submitted in the IEEE Trans. On Nanotechnology.
[5] B. A. Mantoth and P. S Weiss, “Fabrication, assembly,and Characterization of molecular Electronic components”, in proc. Of the IEEE, vol. 91, no. 11, pp. 1785-1802, Nov. 2003.
[6] Betz V, Rose J and Marquardt A 1999 Architecture and CAD for Deep-Submicron FPGAs (New York: Kluwer Academic

منبع: http://nano.ir

+ نوشته شده در  87/02/03ساعت 0:40  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

سرمایه‌گذاری آمریکا در فناوری‌نانو؛ مقایسه 2006 و 2007 (02/02/87)

این گزارش به بررسی برنامه پیشگامی ملی آمریکا در زمینه‌ی فناوری نانو می‌پردازد. در این گزارش اشاره شده که افزایش سرمایه‌گذاری در فناوری‌نانو طی 6 سال گذشته (حدود 464 میلیون دلار در سال 2001) نشانگر این واقعیت است که مدیران NNI توانسته‌اند به تعهدات خود در پیشبرد اهداف نانو عمل کنند. هدف از این سرمایه‌گذاری عظیم، هماهنگ و بین‌سازمانی، استفاده از توانايی‌های فناوری‌نانو در افزايش امنیت ملی، افزایش کیفیت زندگی و در عین حال، محافظت از سلامت و امنیت عمومی است. سازمان‌هایی که بیشترین میزان درخواست بودجه در سال 2006 و 2007 را داشته‌اند به ترتیب عبارتند از: موسسه ملی علوم، وزارت دفاع، وزارت انرژی، وزارت بهداشت و وزارت اقتصاد. 

 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: http://www.nano-atu.ir 

+ نوشته شده در  87/02/02ساعت 19:26  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

مواد نانویی با قابلیت‌های ضدمیكروبی و ضدقارچی

هم اكنون نانوذرات و مواد نانوبلورین به عنوان عوامل ضدمیكروبی و ضدقارچی تجاری شده‌اند. صنعت مراقبت‌های بهداشتی با توجه به رشد مقاومت باكتری‌ها به آنتی بیوتیك‌ها، به شدت به قابلیت‌های افزایش محافظت در برابر آنها نیازمند است. در اكثر موارد مكانیسم‌های عملكرد آنتی بیوتیك‌ها به خوبی درك نشده است و به همین دلیل احتمال كشف مواد جدید و بهتر همواره وجود دارد.

نانونقره: نقره به دلیل خواص آنتی بیوتیك‌اش مدتهای درازی شناخته شده بود، اما اخیراً به دلیل ساخته شدن به صورت نانوذرات نانوبلورین – كه انحلال و در نتیجه قدرت آن را بیشتر می‌كند- استفاده بیشتری یافته است. این نانوذرات هم اكنون در بانداژهای تجاری شركت Nucryst استفاده می‌شوند.

نانوامولسیون‌ها: یک نانوامولسیون از قطرات نانومقیاس آب/روغن تشکیل شده است که با یک عامل فعال سطحی پوشیده شده است. باور بر این است که نانوامولسیون‌ها باعث شکافته شدن و شکستن غشای میکروب‌ها شده و در نتیجه خواص ضدویروسی، ضدقارچی، و ضدباکتری دارند. پیشرفتی كه در اواخر 2001 خبر‌سازی زیادی كرد، محصول پیش نمونه شركت Nanobio بود. این محصول كه از نانوقطرات روغنی تشكیل می‌یافت، می‌توانست هاگ‌های باكتری‌ها، ویروس‌ها و حتی قارچها را بكشد. این شرکت نانوامولسیون‌های ضدمیکروبی و واکسن نانوامولسیون مخاطی را تحت نام Nanoprotect تجاری می‌کند. در حال حاضر با نیروی زمینی آمریکا روی استفاده از این محصول به عنوان دفاع در برابر سلاحهای زیستی کار می‌کند. می‌توان در محیط‌های مرطوب، از این فناوری ساده و ارزان به جای نانوذرات نقره استفاده کرد.

درخت‌سان‌ها: درخت‌سان‌ها پلیمرهای شاخه‌ای کوچکی هستند که ساختاری کم و بیش شبیه یک دانه برف سه‌بعدی دارند. درخت‌سان‌ها را می‌توان با ویژگی‌های مختلفی شامل اندازه، ساختار سه‌بعدی، بار، و گروه‌های شیمیایی موجود در انتهای شاخه‌های آن طراحی کرد. این عاملیت به درخت‌سان‌ها امکان اتصال به عوامل بیماری‌زای مختلفی همچون ویروس‌ها را فراهم کرده و از برهمکنش آنها با سلول‌های بدن جلوگیری می‌کند. درخت‌سان‌های L - لیسین به دلیل امکان بالای تولید، پایداری و سازگاری زیستی بیشتر در مقایسه با سایر انواع درخت‌سان‌ها، در کرم‌های ضدمیکروب فعلی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اتصال ویروس‌ها و باکتری‌ها به میزبان انسانی آنها و یا محیط اطراف، از طریق ایجاد پیوند چندظرفیتی صورت می‌گیرد. این نوع از درخت‌سان یک پایه ایده‌آل برای توسعه مواد ضد میکروب یا ضد ویروس چندظرفیتی می‌باشند تا بتوانند در فرآیند اتصال میکروب‌ها و ویروس‌ها دخالت نمایند.

نانولوله‌های پپتیدی: یك سلاح بالقوه دیگر در برابر باكتری‌های مقاوم شده نسبت به آنتی بیوتیك‌ها، نانولوله‌های خودآرا شده ساخته شده از پپتیدها ( اجزای بنیادی پروتئین‌ها) می‌باشند، كه می‌توانند غشاهای باكتری‌ها را سوراخ كنند.

نانوذرات اکسید روی: شرکت Nanophase نانوذرات اكسید روی را به عنوان قارچ‌كش برای شرکت Scholl ( سازنده رویه داخلی كفش) تولید می‌كند.

نانوذرات اکسید منیزیم: پودرهای بسیار ریز اكسید منیزیم نیز می‌تواند هاگ باكتری‌هایی همچون سیاه زخم را نابود كند.

+ نوشته شده در  87/01/28ساعت 11:38  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحليل زماني سرمايه گذاري در فناوري نانو

غالبا سوالي بين شركت ها، موسسات و اشخاص سرمايه گذار در خصوص فناوري نانو مطرح مي باشد و آن اينست كه: چرا سرمايه گذاران دقيقا در زمان فعلي مي بايست در فناوري نانو سرمايه گذاري نمايند؟ اين در حالي است كه تعداد بسيار كمي از شركت هاي فناوري نانو (فقط 36 شركت) به صورت سهامي عام در آمريكا وجود دارند؛ همچنين نقدينگي سهام اين شركت ها پايين و قيمت ها ناپايدار مي باشد. برخي از سرمايه گذاران مي گويند: ما به دنبال فرصت هاي مناسب جهت سرمايه كذاري در فناوري نانو مي باشيم، زيرا معتقديم آينده اقتصاد مبتني بر فناوري نانو مي باشد. به طور كلي اهميت سرمايه گذاري در فناوري نانو بر سرمايه گذاران پوشيده نيست، اما اصلي ترين سوال آنان در خصوص زمان آن مي باشد؟ زيرا از جمله مهم ترين مسايل در خصوص سرمايه گذاري، اتخاذ استراتژي ورود و خروج مي باشد كه در برگيرنده زمان دقيق و نحوه ورود و خروج از سرمايه گذاري مي باشد.

نمودار رابطه چرخه عمر اقتصادي فناوري نانو و سرمايه گذاري

« اكنون زمان مناسبي براي سرمايه گذاري فرا رسيده است و خيلي زود نمي باشد». به منظور حداكثرسازي سود مي بايست رابطه مستقيمي بين چرخه اقتصادي فناوري نانو و زمان سرمايه گذاري وجود داشته باشد(در نمودار نمايش داده شده است). پس از گذشت 15-10 سال كه از تلاش هاي گسترده در خصوص شناسايي فناوري نانو و پس از گذشت 5 سال از سرمايه گذاري هاي حجيم دولتي در سرتاسر جهان مي گذرد، نمي توان گفت كه زمان كنوني، زمان خيلي زودي براي سرمايه گذاري مي باشد. بسياري از شركت ها مراحل مقدماتي و آزمايشگاهي خود را گذرانده اند. سرمايه گذاران ريسك پذير هوشمند به  دنبال فرصت هاي مناسب سرمايه گذاري مي باشند. بازار در حال توسعه مي باشد. ماهانه بسياري از محصولات فناوري نانو معرفي مي شوند.
ما در زمان رشد صنعت فناوري نانو مي باشيم. از هم اكنون تا 8-3 سال آينده، اين صنعت به سمت بلوغ پيش مي رود.شركت هاي سهامي عام فناوري نانو دستاوردهاي نويدبخشي را نشان داده اند و شاخصي را نيز در يكي از معتبرترين بورس هاي دنيا به خود اختصاص داده اند (مريل لينچ). بنابراين زمان كنوني، زمان مناسبي براي سرمايه گذاري مي باشد نه زمان خيلي زود.

+ نوشته شده در  87/01/28ساعت 11:16  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

كاربردهای صنعتی نانوبيوتكنولوژی

امروزه با استفاده از زمينه‌هاي علمي بين‌رشته‌اي، انقلاب صنعتي ديگري در جريان است. اين تحول در بهره‌برداري يكپارچه از قوانين فيزيك، خواص شيميايي و مشخصات بيولوژيكي نهفته است. در مطلب زير، به معرفي برخي كاربردهاي صنعتي نانوبيوتكنولوژي مي‌پردازيم:

1- ساخت حسگرهاي شيميايي بر اساس نانوبيوسيستم‌ها

توسعة فناوري حسگرهاي شيميايي يكي از تحقيقات جدي در زمينة نانوبيوسيستم‌ها است. حسگرهاي شيميايي با الهام از حساس‌ترين حسگرهاي شيميايي در بدن جانداران، يعني بيني و ساير اعضاي حسي طراحي شده‌اند. طرز كار اين حسگرها به اين شكل است كه ملكول مورد نظر (كه بايد وجود آن حس شود) به يك دريافت‌كنندة زيستي در عضو مي‌چسبد و باعث باز و بسته‌شدن يك كانال يوني كه در پوستة سلول عايق قرار دارد، مي‌شود.

بيشترين كاربرد حسگرها، در توليد حسگرهاي بخار يا گاز و به‌طور اخص ساخت بيني الكترونيكي بوده‌است. اين عمل با استفاده از آرايه‌هايي از حسگرهاي غيرتخصصي ( non-Specific ) و به‌كارگيري نرم‌افزار تشخيص الگو انجام مي‌شود. به كمك اين نرم‌افزار، معين‌كردن بوها، گازها و بخارهاي مختلف، دقيقاً مانند آنچه كه در بيني حيوانات اتفاق مي‌افتد، صورت مي‌پذيرد.

توسعة حسگرهايي كه بتوانند اجزاي مخلوط گازها يا مايعات را در محيط صنعتي تشخيص دهند، از ديگر كاربردهاي اين حسگرها است. حسگرهاي چند‌منظوره‌اي كه از پليمرها، آنزيم‌ها يا ساير تركيبات استفاده مي‌كنند، مثال‌هايي از اين مورد هستند.

2- پيل‌هاي سوختي زيستي

پيل‌هاي سوختي زيستي نوع جديدي از پيل‌هاي سوختي هستند كه توانايي تبديل مستقيم انرژي بيوشيميايي را به انرژي الكتريكي دارند. نيروي محرك در اين پيل‌ها، واكنش‌هاي اكسيداسيون و احياي يك مادة اوليه از نوع كربوهيدرات مانند گلوكز مخلوط با اتانول است كه همراه با استفاده از ميكروارگانيزم يا آنزيم به‌عنوان كاتاليزور زيستي ايجاد مي‌شود.

اصول كار اين پيل‌ها مانند پيل‌هاي سوختي شيميايي است. اختلاف اصلي بين آنها، در نوع كاتاليزور و شرايط كار است. كاتاليزور به‌كار رفته در پيل‌هاي سوختي زيستي، يك ميكروارگانيزم و يا يك آنزيم است كه جايگزين فلز در پيل‌هاي سوختي شيميايي مي‌شود. به‌طور كلي دو نوع پيل سوختي زيستي وجود دارد:

1- مستقيم:

در نوع مستقيم، پيل شامل الكترودهايي است كه در تماس مستقيم با عوامل بيوشيميايي هستند و در واكنش‌هاي اكسيداسيون و احيا مشاركت مي‌كنند. توان واقعي خروجي از اين پيل‌ها بين يك‌دهم تا يك‌صدم پيل‌هاي غيرمستقيم است. كار اين نوع پيل‌ها به فرآيندهايي شامل واكنش‌هاي بين بيوكاتاليست و الكترود، محدود است.

2- غيرمستقيم:

در اين نوع پيل‌ها، از ميكروب‌ها و يا آنزيم‌ها براي تبديل سوخت بيولوژيكي به تركيبات با وزن مولكولي بالا و يا وزن‌ مولكولي پايين (گاز يا مايع) استفاده مي‌شود. اين مواد بيولوژيكي، در يك فرآيند معمول الكتروشيميايي شركت مي‌كنند. محصولات به‌دست آمده از يك راكتور ميكروبيولوژيكي ممكن است هيدروژن، آمونياك و يا اكسيژن باشد.

خصوصيات مطلوب اين پيل‌ها كه استفاده از ضايعاتي مانند دي‌اكسيد‌كربن و فاضلاب انساني را ممكن مي‌سازند، به استفاده از اين پيل‌ها در برنامه‌هاي فضايي، توليد الكتريسيته و توليد اكسيژن و غذا از طريق حذف مواد زايد منتهي مي‌شود.

همچنين، احتياجات خاص نظامي ممكن است ازطريق اين پيل‌ها تأمين‌گردد. به‌عنوان مثال، ساخت " پيل بدون صداي قابل شارژ " كه در دماي محيط كار مي‌كند، از اين طريق امكان دارد. اين پيل در موتور‌هاي ديزل و يا در مخلوط سوخت ضد‌يخ متانول- آب، قابل استفاده است. در آينده، پيل‌هاي سوختي زيستي جديد با اندازة كوچك و سبك، حاوي آنزيم‌هاي تثبيت‌شده به‌عنوان كاتاليست و متانول به‌عنوان مادة اوليه، در دسترس خواهند بود.

3- استفاده از نانوتكنولوژي براي تصفية آب (نانوفيلتراسيون)


نانوفيلتراسيون يكي از كاربردهاي مهم نانوتكنولوژي است. فناوري نانوفيلتراسيون امكان جداسازي ذرات را از آب در مقياس نانو فراهم مي‌كند. به‌ اين ‌ترتيب، امكان توليد آب تصفيه‌شده در مقياس انبوه فراهم مي‌شود. با استفاده از نانوفيلترها، مواد معدني لازم براي سلامتي انسان، در آب باقي مي‌ماند و مواد سمي و مضر از آن حذف مي‌شود.

با توجه به اين كه پنجاه درصد آب‌هاي زيرزميني و هفتادوهشت درصد آب رودخانه‌ها در مناطق شهري، غيرقابل شرب است، كاربرد اين فناوري براي تصفية آب، طرفداران زيادي دارد. تحقيقات در چين نشان داده است كه با مصرف آب حاصل از نانوفيلترها در مدت طولاني، شيوع بيماري‌هاي " قلبي و عروقي " و " سرطان " به‌ترتيب به‌ميزان چهل و بيست درصد كاهش يافته‌است.


4- نانوبيوراكتورها

ماسيل‌هاي معكوس را مي‌توان به‌عنوان نانوبيوراكتورها، هم براي توليد كريستا‌ل‌هاي نانويي باكيفيت و هم براي اصلاح ملكول‌هاي پروتئين منفرد به‌كار‌ برد. در مورد آخر، نانوراكتورها به برطرف‌كردن مشكلات اساسي و بنيادين پروتئين‌ها، يعني حضور آنها در سيستم‌هاي آبي، كمك مي‌كنند. به‌عنوان مثال، مي‌توان به ‌كمك ماسيل‌هاي معكوس، RNase A تغييرساختار ‌يافته را جمع‌آوري كرد.

5- تصفية پساب‌هاي صنعتي

با استفاده از نانوتكنولوژي، مي‌توان مواد سمي پساب‌هاي آلوده را كاهش داد. يك تيم از دانشمندان و صنعتگران كشورهاي آلمان، ايرلند و انگلستان، فرآيندي را توسعه داده‌اند كه فلزات سنگين پساب‌هاي صنعتي را با استفاده از نانوذرات جدا مي‌نمايد. دراين فرآيند، از يك محيط مغناطيسي ساده نيز كمك گرفته مي‌شود.

محققان مؤسسه مواد جديد ( INM )، به‌منظور توليد ذرات كامپوزيت فوق‌مغناطيسي ( SPMC )، نانوذرات اكسيد آهن را در يك محيط شيشه‌اي قرار دادند. با استفاده از خاصيت مغناطيسي اين ذرات ميكروني و نانومتري، به‌راحتي مي‌توان فلزات سنگين را جذب نمود. اين ذرات كه داراي خاصيت فوق‌مغناطيسي هستند، به درون آب فرستاده مي‌شوند و فلزات سنگيني را كه در آنجا وجود دارند، جذب مي‌كنند. سپس اين آب از ميان يك ميدان مغناطيسي عبور داده مي‌شود و ذرات فوق‌مغناطيس حاوي فلزات سنگين، از جريان خارج مي‌شوند. يكي از مزاياي اين روش آن است كه بر خلاف روش‌هاي قبلي، مانند فرآيندهاي ته‌نشيني يا شيميايي، در پايان عمل تصفيه، مي‌توان به خلوص بالايي رسيد. اين موضوع به‌خصوص زماني مهم است كه فلزات موردنظر خيلي سمي باشند، مانند جيوه يا سرب.

البته اين‌گونه روش‌هاي جداسازي، خيلي سخت و پرهزينه هستند. هر چند اين روش‌ها در آزمايشگاه به نتيجه رسيده است، اما براي صنعتي كردن آنها، سه سال زمان نياز است. مشكل اين روش در درست ‌مخلوط‌نمودن ذرات كامپوزيت، به‌منظور جداسازي يك فلز خاص است. در حال حاضر، اين روش براي تمام صنايع مفيد نيست؛ اما مي‌تواند راه حل بسيار خوبي براي حدود نيمي از صنايعي باشد كه فلزات سنگين توليد مي‌كنند. شركت‌هاي آلماني، سالانه حدود 15هزار تن از اين نوع فلزات را توليد مي‌كنند. اين رقم در آمريكا بالاتر است.

مآخذ:

• R.C. Merkle, “Biotechnology as a route to nanotechnology”, Trends in Biotechnology, 17 (1999), pp. 271–274 .

• C.R. Lowe, “Nanobiotechnology: the fabrication and applications of chemical and biological nanostructures”, Current Opinion in Structural Biology, Vol. 10, Issue 4, 1 August 2000, pp. 428-434.

• S. Ferretti, S. Paynter, D.A. Russell, K.E. Sapsford, D.J. Richardson, Trends in Analytical Chemistry, Vol.19, no. 9,2000.

• Jean-Marc Laval, Joel Chopineau and D. Thomas, “Nanotechnology: R & D Challenges and opportunities for application in biotechnology”, TIBTECH, Elsevier Science Ltd., Vol.13, November 1995.

• B.S. Leadbeater, R. Riding, “Biomineralization in Lower Plants and Animals”, Clarendon Press, Oxford , 1986.

• X. Zhang, J. Wang, B. Ogorevc, E. Spichiger, “Glucose Nanosensor Based on Prussian-blue “ , 1999.

• M. Walsh, “ Nano- and MEMS Technologies for chemical biosensors”, 2003.

• J. Haes , R.P. Van Duyne,”A highly Sensitive and Selective Surface-Enhanced Nanobiosensor”, 2002
+ نوشته شده در  87/01/22ساعت 19:59  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

فناوری سلول‌های بنيادی

دسترسي انسان به فناوري تكثير سلول‌هاي بنيادي (بن‌ياخته‌ها) و به‌كارگيري آن‌ها براي توليد سلول‌هاي ديگر، از جمله مباحث نوين در علوم زيستي است. انتظار مي‌رود اين فناوري، در سال‌هاي آتي انقلاب بزرگي را در عرصه علوم گوناگون به‌ويژه پزشكي پديد آورده و در درمان برخي از بيماري‌هاي صعب‌العلاج انسان مفيد واقع شوددر متن زير، علاوه بر تعريف و بيان برخي از كاربردهاي عملي، قريب‌الوقوع و قابل‌انتظار سلول‌هاي بنيادي و معرفي دو مركز فعال كشور در اين زمينه، به گوشه‌اي از فعاليت‌ها و دستاوردهاي محققان كشور در دست‌يابي به فناوري تكثير و تمايز سلول‌هاي بنيادي اشاره شده است



فصل اول) معرفي فناوري سلول‌هاي بنيادي و كاربردهاي آن


تعريف سلول‌هاي بنيادي و تقسيم‌بندي آن‌ها

سلول‌هاي بنيادي به آن دسته از سلول‌هاي بدن اطلاق مي‌شوند كه هنوز تمايز نيافته و براي كار ويژه‌اي تجهيز نشده‌اند. اين سلول‌ها داراي خاصيت خودتكثيري بوده و قابليت تمايز و تبديل شدن به انواع ديگر سلول‌هاي بدن را دارند. اين مشخصه سلول‌هاي بنيادي، نظر متخصصين مختلف را به خود معطوف داشته است، به‌طوري‌كه تحقيقات گسترده‌اي در اين خصوص صورت مي‌گيرد. امروزه سلول‌هاي بنيادي، اميد اول ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديده و شايد در آينده ساخت اندام‌هاي انساني به شمار مي‌روند. به‌طور كلي سلول‌هاي بنيادي داراي دو خصوصيت عمده هستند: 1) قدرت تكثير نامحدود، 2) خصوصيت پُرتواني يا اصطلاحاً Pluripotency؛ به‌عبارت ديگر، اين سلول‌ها قادر هستند تا در محيط آزمايشگاهي انواع مختلفي از سلول‌ها را به‌وجود بياورند.سلول‌هاي بنيادي را با توجه به منشأ آن‌ها به دو دسته تقسيم مي‌كنند: سلول‌هاي بنيادي جنيني (Embryonic Stem Cells) كه در مراحل اوليه تشكيل جنين، از آن گرفته مي‌شود و سلول‌هاي بنيادي بالغ يا مزانشيمي (Adult Stem Cells) كه پس از تولد فرد و به‌ويژه از مغز استخوان آن گرفته مي‌شود.

تاريخچه توليد و استفاده از سلول‌هاي بنيادي

تلاش براي استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني از حدود 20 سال پيش با كار بر روي حيوانات به ويژه موش‌هاي آزمايشگاهي شروع شد. در طي اين سال‌ها، آزمايشات زيادي در جهت تبديل سلول‌هاي بنيادي جنيني موش به انواع سلول‌ها و پيوند زدن آنها صورت گرفت كه به موفقيت‌هاي قابل‌توجهي انجاميد. در جوار اين موضوع، سلول‌هاي بنيادي انسان نيز مورد توجه قرار گرفت تا اينكه بالاخره در سال 1998 اولين گزارش موفقيت‌آميز از تكثير و تمايز سلول‌هاي بنيادي جنيني انسان در آمريكا منتشر شد. اما با توجه به بروز برخي محدوديت‌ها در توليد و استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني (كه تلاش براي رفع آنها ادامه دارد) در چند سال اخير، موج جديدي از تحقيقات بر روي سلو‌ل‌هاي بنيادي بالغ شروع شد كه كماكان ادامه دارد.

ايران به‌عنوان يكي از معدود كشورهاي توليدكنندة سلول‌هاي بنيادي جنيني

فناوري توليد و پرورش سلول‌هاي بنيادي جنيني در دنيا كار جديدي است؛ به‌طوري‌كه پس از كشف سلول‌هاي بنيادي جنيني موش در سال 1981، اولين سلول‌هاي بنيادي جنيني انسان در سال 1998 تكثير شد. در اين ميان، پس از چند كشور پيشرفته نظير آمريكا، استراليا، اسرائيل، سنگاپور، انگلستان، ژاپن، سوئد، هند و كره‌جنوبي كه به فناوري تكثير و پرورش اين سلول‌ها دست پيدا كرده‌اند، ايران از جمله معدود كشورهايي است كه به اين مهم دست يافته است و لذا فاصله كشورمان در اين‌ مورد از ديگر كشورهاي پيشرو چندان زياد نيست.


 

منشأ سلول‌هاي بنيادي بالغ

سلول‌هاي بنيادي بالغ همان‌طور كه از نام‌شان مشخص است، پس از تولد از فرد گرفته مي‌شوند. براي مثال اين سلول‌ها را مي‌توان از بافت مغز استخوان يك فرد سالم تهيه كرد. البته بر اساس يافته‌هاي اخير، برخي معتقدند كه هر بافتي داراي سلول‌هاي بنيادي خاص خود است. به‌طور مثال، مشخص شده كه قلب، مغز و ماهيچه‌هاي اسكلتي هر كدام داراي سلول‌هاي بنيادي خاص خود هستند و همة اين سلول‌ها در بدن يك فرد بالغ وجود دارند. به‌عنوان مثال، سلول‌هاي بنيادي قلبي بيشتر در ناحيه اپيكس (Apex) قلب و سلول‌هاي بنيادي مغزي عمدتاً در ديوارة بطن مغز متمركز هستند. با اين حال دقيقاً مشخص نيست كه منشأ اين سلول‌هاي بنيادي گوناگون، چه سلولي است و آيا منشأ همه اين‌ها همان سلول‌هاي مغز استخوان هستند كه هر يك به سمت اندام‌ خاصي مهاجرت كرده و به سلول‌هاي بنيادي خاص آن تبديل مي‌شوند، يا منشأ ديگري براي آنها وجود دارد.

منشأ سلول‌هاي بنيادي جنيني

بن‌ياخته‌هاي جنيني در مرحله بلاستوسيست از تودة سلولي داخلي يا Inner Cell Mass گرفته مي‌شوند. بلاستوسيست يكي از مراحل دوران جنيني است كه به لحاظ مرفولوژي، شبيه يك توپ توخالي است.
سلول‌هاي محيط اين توپ تروفوبلاست (Trophoblast) هستند كه جفت را مي‌سازند. در داخل اين توپ هم تعدادي سلول جمع شده‌اند كه در مراحل بعدي، به جنين تبديل مي‌شوند. اگر اين تودة سلول‌هاي داخلي را برداشته و در محيط آزمايشگاهي كشت بدهند، بن‌ياخته‌هاي جنيني ايجاد مي‌شوند. اما هنوز دقيقاً مشخص نيست كه آيا اين توده سلول‌هاي داخلي منشأ بن‌ياخته‌هاي جنيني هستند، يا اين‌كه فرآيند مذكور، حاصل شرايط محيطي بوده و تودة سلول‌هاي داخلي در محيط آزمايشگاهي سلول‌هاي ديگري را مي‌سازند كه آن‌ها به بن‌ياخته‌ جنيني بدل مي‌شوند.


كاربردهاي سلول‌هاي بنيادي

1- كاربرد فعلي سلول‌هاي بنيادي

نكته بسيار مهمي كه بايد مورد توجه قرار گيرد آن است كه در حال حاضر، تنها كاربرد بالقوه سلول‌هاي بنيادي، ساخت سلول‌هاي مختلف و تا حدي بافت است. به‌عبارت ديگر، در حال حاضر سلول‌هاي بنيادي (بالغ و جنيني) را صرفاً مي‌توان براي ترميم بافت‌ها و اندام‌هاي آسيب‌ديده استفاده كرد. در يك جمله، مهم‌ترين كاربرد فعلي سلول‌هاي بنيادي، در سلو‌ل‌درماني يا Cell Therapy است و اين تصور كه مي‌توان از سلول‌هاي بنيادي براي توليد اندام‌هايي مثل قلب، كبد، كليه و غيره استفاده كرد، لااقل در شرايط فعلي اشتباه است.توليد اندام شرايط بسيار پيچيده‌اي را طلب مي‌كند كه در حال حاضر بشر تكنولوژي آن را در اختيار ندارد. زيرا براي اين منظور، اولاً بايد سلول‌ها را كشت صعودي داد؛ ثانياً بايد به سلول‌هايي كه در عمق كشت سلولي قرار گرفته‌اند، غذارساني كرد. يعني بايد كشت سلولي و غذارساني به آن‌ها در يك مقياس سه‌بعدي صورت گيرد، كه در حال حاضر امكان آن وجود ندارد. البته شايد بتوان در سال‌هاي آتي به اين امر نيز دست پيدا كرد.
از كاربردهاي بالقوه اين سلول‌ها در روش "سلول‌درماني" مي‌توان به ترميم بافت‌هاي آسيب ديده بدن از جمله غضروف، كبد، ماهيچه و غيره اشاره كرد كه مي‌تواند دامنه كاربرد سلول‌هاي بنيادي را در آينده افزايش دهد.

2- كاربرد‌هاي قريب‌الوقوع و مورد انتظار سلول‌هاي بنيادي در علوم پزشكي

هر چند استفاده از سلول‌هاي بنيادي، در مراحل اوليه خود به سر مي‌برد، اما متخصصان معتقدند در آينده‌اي نه‌چندان دور، اين سلول‌ها كاربردهاي وسيعي در علم پزشكي خواهند داشت. با اين اعتقاد، هم‌اكنون در اقصي نقاط جهان تحقيقات وسيعي در خصوص استفاده از سلول‌هاي بنيادي براي تأمين سلامت انسان در حال انجام است. در ذيل به چند نمونه از كاربردهاي نزديك به حصول سلول‌هاي بنيادي اشاره مي‌شود:

2-1- ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديده قلب

امروزه شمار زيادي از مردم دنيا از بيماري‌هاي قلبي ناشي از آ?سيب‌ديدگي بافت‌هاي آن رنج مي‌برند كه بعضاً منجر به مرگ نيز مي‌شود. ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديده، همواره يكي از دغدغه‌هاي پزشكان و متخصصان علوم پزشكي بوده و بهره‌گيري از سلول‌هاي بنيادي، اميد تازه‌اي در اين عرصه به وجود آورده است. متخصصان اميدوارند سلول‌هاي بنيادي را از مغز استخوان افراد بيمار (يا جنين نوظهور) استخراج و آنها را در محيط آزمايشگاه به سلول‌هاي قلبي تبديل نمايند و نهايتاً با تزريق اين سلول‌هاي تمايزيافته به بدن، امكان ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديده قلب را فراهم آورند.
البته اين تكنيك هنوز در مرحله آزمايشگاهي است، اما موفقيت‌هاي به‌دست آمده در حيوانات آزمايشگاهي، احتمال بهره‌گيري از آن را در انسان قوت بخشيده است.

2-2- ترميم بافت‌هاي استخواني

در افرادي كه شكستگي وسيع استخوان دارند و يا كساني كه مورد عمل جراحي مغزي قرار گرفته و كاسه سر آنها برداشته شده و همچنين اشخاصي كه استخوان‌هاي آنها به‌كندي جوش مي‌خورد، از سلول‌هاي بنيادي براي جوش‌خوردگي سريع و جلوگيري از عفونت‌هاي بعدي استفاده مي‌شود. در اين تكنيك، سلول‌هاي بنيادي بالغ از فرد گرفته شده و در محيط آزمايشگاه به سلول‌هاي استئوپلاست (استخواني) تبديل مي‌شوند، سپس اين سلول‌ها در كنار بافت‌هاي آسيب‌ديده استقرار مي‌يابند تا باعث جوش‌خوردگي سريع اين بافت‌ها گردند. در اين مورد، سلول‌ها از خود شخص جدا مي‌شوند؛ بنابراين مشكل پس‌زدگي و عوارض جانبي را نيز در برندارد.تكنيك مذكور از مرحله آزمايشگاهي خارج شده و هم‌اكنون دركشورهاي پيشرفته دنيا از جمله آمريكا و ژاپن به طور عملي و كاربردي بر روي بيماران انجام مي‌شود.

2-3- درمان بيماري‌ها و ضايعات عصبي

پيشرفت‌هاي بشر در زمينه توليد، تكثير و تمايز سلول‌هاي بنيادي، اين اميد را به‌وجود آورده است كه بتوان از اين سلول‌ها در مداواي ضايعات عصبي مانند قطع نخاع و بيماري‌هاي عصبي همچون آلزايمر، پاركينسون، MS و غيره نيز بهره برد. در اين مورد نيز پس از تهيه سلول‌هاي بنيادي از شخص موردنظر، آن‌ها را به سلول عصبي تبديل نموده و براي ترميم يا مداوا مورد استفاده قرار مي‌دهند. البته بخش اعظم اين تكنولوژي، در مرحله آزمايشگاهي است؛ اما با پيشرفت‌هاي خوبي همراه بوده است. به‌عنوان مثال، طي گزارشي كه اخيراً منتشره شده، متخصصين فرانسوي موفق شدند با استفاده از سلول‌هاي بالغ، موش قطع نخاع شده‌اي را تا حدي بهبود بخشند كه قادر به حركت باشد ( البته نه با تعادل صددرصد). اين موضوع در صورتي‌كه با موفقيت نهايي توأم شود، انقلاب بزرگي در پزشكي به شمار مي‌رود.ضمن اينكه يك شركت آمريكايي بنام اورسي كه يك مركز تحقيقاتي خصوصي بوده و متخصصان ارشد جهان در زمينه سلول‌هاي بنيادي را گرد هم آورده، ادعا كرده است كه با استفاده از سلول‌هاي بنيادي خود شخص، قادر به مداواي بيماري‌هايي مانند آلزايمر، پاركينسون، MS و غيره مي‌باشد. البته در قبال آن هزينه‌‌هاي بالايي تا حد 100 هزار دلار دريافت مي‌نمايند.

2-4- ترميم سوختگي‌ها و ضايعات پوستي

جراحات پوستي ناشي از سوختگي‌ها يا صدمات ديگر، سالانه بسياري از بيماران را دچار مشكل مي‌كند. در روش معمول براي ترميم قسمت‌هاي صدمه‌ ديده، از پوست بخش‌هاي سالم بدن استفاده مي‌شود كه مشكلاتي را براي بيمار به‌وجود مي‌آورد. اما با استفاده از سلول‌هاي بنيادي مي‌توان سلول‌هاي پوستي را در محيط آزمايشگاه توليد نمود و درترميم بافت‌هاي صدمه ‌ديده از آن‌ها استفاده كرد. اين تكنولوژي در حال حاضر، كاربردي شده و توسط يكي از بيمارستان‌هاي انگلستان مورد استفاده قرار مي‌گيرد.



 

2-5- ترميم لوزالمعده (پانكراس) و ترشح انسولين

اخيراً متخصصان دانشگاه آلبرتا كانادا، موفق شده‌اند سلول‌هاي بنيادي بالغ را به سلول‌هاي پانكراس انساني تبديل نموده و به بيماران ديابتي منتقل نمايند. اين آزمايش بر روي 23 نفر انجام شد كه 16 نفر از تزريق انسولين بي‌نياز شدند. يادآوري مي‌شود كه اين پيوند از نوع اتولوگ بود (براي مداواي هر شخص از سلول‌هاي بنيادي خود وي استفاده شد) و مشكلات جانبي در بر نداشت.

2-6- آزمون تأثير داروهاي جديد

از جمله مشكلاتي كه همواره در مورد داروهاي سنتتيك جديد وجود دارد آن است كه اين تركيبات ممكن است روي سلول‌ها يا بافت‌هاي انساني تأثيرات منفي داشته باشند؛ اما به دليل مسايل اخلاق پزشكي، امكان ارزيابي‌هاي اولية آن‌ها بر روي انسان‌ وجود ندارد. به‌عنوان مثال، يك داروي سنتتيك قلبي ممكن است بر سلول‌ها يا بافت‌هاي قلبي تأثير نامطلوبي داشته باشد. در اين موارد مي‌توان سلول‌هاي قلبي يا هر بافت ديگر را با استفاده از سلول‌هاي بنيادي توليد نمود و داروهاي جديد را بر روي آن‌ها آزمايش كرد، بدون اين‌كه نياز به بررسي دارو در بدن انسان باشد. به‌عبارت ديگر، استفاده از سلول‌هاي بنيادي، انجام آزمايش‌هاي اوليه انساني را با سهولت بيشتر و همان دقت اوليه ممكن مي‌سازد. در اين خصوص سلول‌هاي بنيادي جنيني مي‌توانند كاربرد وسيعي داشته باشند.

2-7- استفاده از سلول‌هاي بنيادي بالغ براي طب پيوند

همان‌گونه كه قبلاً نيز اشاره شد، سلول‌هاي بنيادي بالغ كانديداي بسيار خوبي براي طب پيوند به‌شمار مي‌روند. در واقع مي‌توان اين سلول‌ها را از مغز استخوان يك فرد گرفته و دوباره به بخش آسيب‌ديدة بدن همان فرد پيوند زد. بنابراين چون اين سلول‌ها از خود فرد اخذ شده‌اند، مشكل رد پيوند به‌وجود نخواهد آمد.
البته اين مسأله در مورد سلول‌هاي بنيادي جنيني هم مشاهده شده است. به‌عنوان مثال، پيوند سلول‌هاي بنيادي جنيني قلب موش به موشي كه دچار سكته قلبي شده موجب بهبود حيوان گرديده است. اين نتايج، حتي در مورد پيوند سلول‌هاي بنيادي جنيني انسان به موش يا رت (نوعي موش آزمايشگاهي) قطع نخاع شده، بسيار اميدواركننده بوده و موجب برطرف شدن بسياري از علايم آسيب در حيوان شده است. ولي بايد توجه داشت كه يكي از محدوديت‌هاي سلول‌هاي بنيادي جنيني در طب پيوند، امكان رد شدن آن‌ها به‌دليل واكنش‌هاي ناسازگاري نسجي است.

 


 

2-8- تلاش براي توليد سلول‌هاي يونيورسال

از آنجا كه سلول‌هاي بنيادي جنيني ناميرا هستند، دانشمندان در تلاشند با مداخله و دست‌كاري ژن‌هاي مؤثر در پيوند و فاكتورهاي سازگاري نسجي (MHC) آن‌ها، ردة سلولي فراگير يا يونيورسال (Universal) توليد نمايند. به‌عبارت ديگر، با حذف ژن‌هاي سازگاري نسجي در سلول‌هاي بنيادي جنيني، سلول‌هايي توليد نمايند كه قابليت پيوند به تمام افراد را داشته باشند. اگر بتوان چنين سلول‌هايي را توليد كرد، به‌علت ناميرا بودن‌ آن‌ها، منبع لايزالي از سلول‌هاي يونيورسال خواهيم داشت كه به‌طور نامحدود قابليت نگهداري، تكثير و پيوند را دارا بوده و از اين راه مشكل پس‌زدگي پيوند حل خواهد شد. البته عليرغم كار و تحقيق گسترده در اين زمينه، هنوز كسي موفق به توليد ردة سلولي يونيورسال نشده و اين موضوع فعلاً در حد يك ايده است. علت اين امر آن است كه روند و مكانيسم انتقال ژن به درون سلول‌هاي بنيادي جنيني براي از كار انداختن يا اصطلاحاً Knock-out كردن ژن‌هاي مربوط به رد پيوند، ناشناخته و بسيار پيچيده است.
البته فرضية ديگري هم براي جلوگيري از دفع پيوند سلول‌هاي بنيادي جنيني انسان پيشنهاد شده است كه استفاده از هماتوپوئيتيك كايمريسم (Chimerism Hematopoietic) است. در اين شيوه اگر بخواهند به فردي، مثلاً سلول عصبي حاصل از سلول‌هاي بنيادي جنيني را پيوند بزنند، از همان سلول‌هاي بنيادي علاوه بر سلول‌هاي عصبي، يكسري سلول‌هاي خوني نيز توليد كرده و به گيرنده سلول‌هاي عصبي پيوند مي‌زنند و اصطلاحاً سيستم خوني فرد را كايمريك (ناهمسان) مي‌كنند. البته اين روش هم فعلاً به‌صورت يك ايده است؛ ولي در افراد دريافت‌كنندة پيوند، تا حدي اجرا مي‌شود. به‌طور مثال، امروزه براي كاهش دادن مشكل دفع پيوند در بيماران دريافت‌كنندة كليه، علاوه بر خود كليه، مقداري سلول خوني هم از فرد دهندة كليه گرفته شده و به بيمار گيرندة كليه، پيوند زده مي‌شود؛ بنابراين شايد بتوان در آينده از اين راهكار براي پيوند سلول‌هاي بنيادي نيز بهره جست.


 

2-9- كاربرد سلول‌هاي بنيادي جنيني براي توليد ساده‌تر حيوانات تراريخته

از جمله قابليت‌هاي بسيار مهم سلول‌هاي بنيادي جنيني آن است كه برخلاف سلول‌هاي بنيادي بالغ، امكان توليد يك فرد كامل توسط آن‌ها وجود دارد. البته بايد توجه داشت كه اين فرآيند با تكنيك همسانه‌سازي يا كلونينـگ (Cloning) كاملاً متفاوت است. به‌عبارت ديگر، با استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني مي‌توان حيوانات تراريخته (Transgenic) ويژه‌اي با خصوصيات مورد نظر توليد نمود. لازم به ذكر است كه براي توليد حيوانات تراريخته، دو راه وجود دارد؛ راه اول كه معمولاً متداول است، تزريق ژن مورد نظر به درون پيش‌هسته (Pronucleous) نر و انتقال سلول تخم لقاح يافته (زيگوت) به لوله رحم حيوان ماده است. اما راه دوم كه در واقع همان استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني است، در مقايسه با روش اول بازده بسيار بالاتري داشته و روش انجام آن نيز ساده‌تر است. در اين روش، ژن مورد نظر را با استفاده از پالس‌هاي الكتريكي يا الكتروپوريشن (Electroporation)، به داخل سلول‌هاي بنيادي جنيني انتقال داده و سپس سلول‌هاي بنيادي تراريخته را به درون بلاستوسيست حيوان تزريق كرده و طي نسل‌هاي متوالي، حيوان مورد نظر را به‌ دست مي‌آورند. اين فرآيند كاملاً با فرآيند Embryo Cloning يا Reproductive Cloning متفاوت است؛ چرا كه در بحث كلونينگ، يك تخمك اخذ شده و پس از تخليه هستة آن، هسته يك سلول غيرجنسي (سوماتيك) را كه از همان فرد يا فرد ديگري گرفته شده، با آن جايگزين مي‌كنند.
نكته ديگر اين‌كه توليد يك فرد كامل با استفاده از سلول‌هاي بنيادي، فقط با استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني امكان‌پذير است. البته مي‌توان از سلول‌هاي بنيادي بالغ يا سلول‌هاي سوماتيك (غيرجنسي) بزرگسالان هم براي اين منظور استفاده كرد كه در اين صورت بايد از روش كلونينگ استفاده نمود؛ ولي در مورد سلول‌هاي بنيادي جنيني نيازي به كلونينگ نيست.

2-10- استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني براي توليد اسپرم و تخمك

سلول‌هاي بنيادي جنيني به واسطة ويژگي پُرتواني بالا، قادرند به انواع مختلفي از سلول‌ها تبديل شوند. حتي بر اساس گزارش‌هاي اخير، محققان توانسته‌اند در شرايط آزمايشگاهي، با استفاده از اين سلول‌ها، تخمك و اسپرم نيز تهيه كنند. اين توانايي كه بتوان سلولي مانند اسپرم يا تخمك توليد نمود كه تقسيم ميوز انجام داده و زايا باشد، از ارزش بسيار بالايي برخوردار است. اين ايده روش بسيار ارزشمندي است كه در آينده، تحول بسيار بزرگي در درمان افراد نابارور ايجاد خواهد كرد.

برخي از مزايا و محدوديت‌هاي سلول‌هاي بنيادي جنيني و بالغ

1- اخلاق زيستي (Bioethic)

سلول‌هاي بنيادي جنيني، از جنين زنده گرفته مي‌شود، بنابراين در بسياري از كشورها استخراج آنها ممنوع است؛ زيرا از بين بردن جنيني كه قابليت تبديل شدن به يك انسان را دارد در حكم قتل نفس تلقي مي‌شود. به‌عنوان مثال، در كشور آلمان اين عمل ممنوع بوده و در كشور انگلستان نيز تا چندي پيش، اجازة تحقيقات در اين خصوص داده نشده بود. اما در مقايسه با سلول‌هاي بنيادي جنيني، سلول‌هاي بنيادي بالغ از فرد بالغ گرفته شده و چون استخراج آن‌ها از بدن فرد موجب مرگ وي نمي‌شود، در نتيجه با اين محدوديت مواجه نيستند.همچنين يكي از كاربردهاي بالقوة هر دو دسته از سلول‌هاي بنيادي، همسانه‌سازي انسان به روش كلونينگ (Cloning) است كه بحث‌هاي اخلاقي زيادي را به خود معطوف داشته است. در اكثر كشورهاي جهان كاربرد سلول‌هاي بنيادي، با هر منشأ كه باشد، براي همسانه‌سازي انسان ممنوع است. در عين حال، ساير كاربردهاي بالقوه و بالفعل سلول‌هاي مذكور در عرصة پزشكي در اقصي‌ نقاط جهان به شدت مورد توجه و تحقيق هستند.

2- پس‌زدگي

با توجه به اينكه از سلول‌هاي بنيادي بالغ هر بيمار مي‌توان جهت مداواي خودش استفاده كرد، بنابراين، پس از تزريق آن‌ها به بدن بيمار، سيستم ايمني بدن فرد، سلول‌هاي مذكور را به‌عنوان يك سلول يا بافت بيگانه تلقي نكرده و مشكل پس‌زدگي يا رد پيوند به‌وجود نمي‌آيد. شايان ذكر است، پس‌زدگي، يكي از محدوديت‌هاي عمده پيش روي محققان در بهره‌گيري از سلول‌هاي بنيادي جنيني است، زيرا آنتي‌ژن‌هاي سازگاري نسجي اين سلو‌ل‌ها با شخص گيرنده يكي نبوده و احتمال پس‌زدگي آن‌ها بالا مي‌رود. البته تحقيقاتي در حال انجام است كه مولكول‌هاي عرضه‌كنندة آنتي‌ژن‌ها را فرونشانند (suppress) تا اين مشكل رفع شود.

3- تمايز

سلول‌هاي بنيادي جنيني داراي قدرت تكثير و تمايز بالايي هستند، به‌گونه‌اي‌كه بعضاً بدون اعمال تيمار خاصي، خودبه‌خود به سلول‌هاي ديگر تبديل مي‌شوند. بنابراين بايد جلوي تمايز ناخواسته و تصادفي آنها گرفته شود تا تبديل به بافت‌هاي ديگر نشوند.
سلول‌هاي بنيادي بالغ نيز در محيط كشت، علاقه به تكثير شدن دارند و با اعمال تيمارهاي خاص در مسير تمايز هدفمند قرار مي‌گيرند.
بنابراين، يكي از مشكلات عمده در رابطه با تكثير و تمايز سلول‌هاي بنيادي (جنيني و بالغ) اين است كه جهت‌دهي و هدايت مسير تمايز اين سلول‌ها به سلول‌هاي ديگر، قدري سخت و ناشناخته است؛ در حالي‌كه اگر مسير تكثير و تمايز شناسايي شود، مي‌توان به چگونگي پيدايش سلول‌هاي مختلف پستانداران در دوران جنيني نيز پي برد و هم‌چنين از اين طريق مي‌توان ژن‌هاي دخيل در تكوين سلول‌هاي مختلف (نظير قلب، اعصاب و غيره) را شناسايي نمود. در اين‌جا مزيت سلول‌هاي بنيادي جنيني بر سلول‌هاي بنيادي بالغ آن است كه سلول‌هاي بالغ چنين اطلاعاتي را به ما نمي‌دهند.

4- ناهماهنگي Arithmy

زماني‌كه از سلو‌ل‌هاي بنيادي جنيني براي ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديدة قلب استفاده مي‌شود، در برخي موارد، ناهماهنگي بين بافت قلب و بافت ترميم‌شده به وجود مي‌آيد. زيرا در اين حالت، سلول‌هاي بنيادي جنيني كه با بافت قلبي هموژني كامل ندارند؛ به سلو‌ل‌هاي قلبي تبديل شده‌اند. اين مسأله باعث مي‌شود در د ضربان اين دو قسمت ناهمخواني پيش آيد و ريتم ضربان قلب به هم بخورد. مشكل ناهماهنگي در برخي از آزمايشاتي كه روي موش‌ها انجام‌شده، ديده شده است.
اما اين مشكل در مورد سلول‌هاي بنيادي بالغ، كه از خود فرد بيمار دريافت شده‌اند، به چشم نمي‌خورد.

5- قدرت تكثير و ناميرا بودن

يكي از مهم‌ترين خصوصيات سلول‌هاي بنيادي جنيني اين است كه ناميرا هستند؛ يعني برخلاف سلول‌هاي بنيادي بالغ كه ميرا بوده و پس از چند مرحله كشت و تكثير، دچار فرآيند پيري مي‌شوند، سلول‌هاي بنيادي جنيني داراي بقاي زيادي بوده و پير نمي‌شوند. سلول‌هاي بنيادي بالغ، عليرغم اين‌كه قابليت تكثير و تمايز در محيط آزمايشگاه را دارند، اما نكتة جالب آن است كه تعداد تكثيرشان در شرايط آزمايشگاهي، محدود است، يعني در شرايط مذكور تنها مي‌توان آن‌ها را 30 و يا حداكثر 50 بار وادار به تقسيم كرد. پس از آن، اين سلول‌ها دچار فرآيند پيري شده و امكان تكثير را از دست مي‌دهند. با اين حال مي‌توان از تمايز اين سلول‌ها، رده‌هاي ديگري از سلول‌ها نظير سلو‌ل‌هاي چربي، سلول‌هاي استخواني، غضروفي و يا حتي سلول‌هاي قلبي و عصبي را توليد كرد.

6- قدرت پُرتواني

ويژگي ديگر سلول‌هاي بنيادي جنيني در مقايسه با سلول‌هاي بنيادي بالغ اين است كه داراي قدرت پُرتواني (Pluripotency) بسيار بيشتري هستند. به‌عبارت ديگر، در محيط آزمايشگاهي، قدرت تمايز اين سلول‌ها به انواع ديگر سلول‌ها، بيش از سلول‌هاي بنيادي بالغ است.

برخي ديگر از مزاياي سلول‌هاي بنيادي جنيني

- در مقايسه با سلول‌هاي بنيادي بالغ، توانايي تمايز و توليد انواع بيشتري از سلول‌ها را دارند.
- كنترل مراحل رشد و تمايز آن‌ها، ساده‌تر از سلول‌هاي بنيادي بالغ است.
- به علت فراواني نسبتاً بيشتر، جداسازي آن‌ها راحت‌تر از سلول‌هاي بنيادي بالغ است.
- دانش بدست آمده از سلول‌هاي بنيادي جنيني حيوانات، در مطالعات انساني نيز كاربرد دارد.
- تحقيقات انجام شده بر روي سلول‌هاي بنيادي جنيني، موجب ارتقاء تكنيك‌هاي تكثير و استفاده از سلول‌هاي بنيادي بالغ مي‌شود.

تحقيقات فعلي و چشم‌اندازهاي آينده

هم‌اكنون، اغلب محققاني كه در اقصي نقاط دنيا سرگرم مطالعة سلول‌هاي بنيادي هستند چند موضوع خاص را در رابطه با اين سلول‌ها پي‌گيري مي‌كنند:
1. درك صحيح از مراحل رشد و تمايز سلول‌هاي بنيادي
2. شناسايي، جداسازي و خالص‌سازي تيپ‌هاي مختلف سلول‌هاي بنيادي
3. جهت‌دار كردن تمايز سلول‌هاي بنيادي به‌منظور تبديل آن‌ها به سلول‌هاي مورد نياز جهت درمان بيماري‌ها
4. ايجاد قابليت پيوند در اين سلول‌ها
5. پيشگيري از پس‌زدگي پيوند سلول‌هاي بنيادي
6. تكثير سلول‌هاي بنيادي در مقياس صنعتي و زياد
7. تأييد نتايج موفقيت‌آميز بررسي‌هاي حيواني در آزمايش‌هاي انساني
8. عملكردي يا فانكشنال كردن سلول‌هاي توليدي
9. افزايش كارايي يا Efficiency سلول‌هاي بنيادي

فصل دوم) جايگاه و وضعيت ايران در زمينة سلول‌هاي بنيادي


خوشبختانه همگام با پيشرفت‌هاي اخير دنيا در زمينة سلول‌هاي بنيادي، اين موضوع در كشور ما نيز مورد توجه قرار گرفته و فعاليت‌هاي خوبي توسط چند مركز پژوهشي و دانشگاهي در اين مورد، انجام گرفته است. براي مثال، عليرغم مشكلات موجود، محققان كشورمان در پژوهشكدة رويان و دانشكده پزشكي دانشگاه تربيت مدرس تحقيقات ارزنده‌اي در اين‌ باره انجام داده‌اند كه دستاوردهاي ارزشمندي به‌همراه داشته است. در ادامه به معرفي گوشه‌اي از اين تلاش‌ها و جايگاه ايران در اين عرصه مي‌پردازيم:

الف) پژوهشكدة رويان

پژوهشكده علوم سلولي و ناباروري رويان، يكي از مراكز تحقيقاتي وابسته به جهاد دانشگاهي كشور است كه در زمينة بهداشت باروري و ناباروري و علوم توليد‌مثل فعاليت مي‌كند. اين مركز در كنار فعاليت‌هاي درماني و سرويس‌دهي به زوج‌هاي نابارور، بخش اصلي فعاليت‌هاي خود را در حوزة امور پژوهشي و آموزشي متمركز كرده و در قالب چندين گروه تخصصي به تحقيق در زمينة علوم باروري و توليد‌مثل مي‌پردازد.
محققان اين پژوهشكده در كنار موفقيت‌هايي نظير تولد اولين مورد نوزاد با استفاده از جنين منجمد در ايران (سال 1375) و تولد اولين نوزاد حاصل از روش ICSI با استفاده از اسپرم منجمد شدة يك فرد بيضه‌برداري شده (سال 1378)؛ اخيراً توانستند با كشت و تكثير نخستين رده از سلول‌هاي بنيادي جنيني انسان (بن‌ياخته‌هاي جنيني) در ايران (سال 1382) به فناوري توليد سلول‌هاي بنيادي جنين انسان دست پيدا كنند. گزارش اين پروژه در شهريور ماه 1382 در جلسه‌اي خدمت مقام معظم رهبري نيز ارايه گرديد.

سابقه تحقيقات پژوهشكده رويان در زمينه سلول‌هاي بنيادي جنيني

پژوهشكدة رويان در كنار اراية خدمات درماني به زوج‌هاي ناباروركه از سال 1370 آغاز شده و هم‌چنان ادامه دارد، بخش عمده‌اي از فعاليت‌ها و نيروي خود را در امر پژوهش متمركز نموده است. فعاليت‌هاي پژوهشي اين مركز كه از سال 1372 آغاز شده، در قالب پنج گروه تخصصي شامل "جنين‌شناسي"، "ژنتيك ناباروري"، "ناباروري مردان"، "ناباروري زنان" و "بهداشت و اپيدميولوژي" انجام مي‌گيرد. البته به تازگي، گروه پژوهشي سلول‌هاي بنيادي نيز از سوي دفتر مركزي جهاد دانشگاهي مورد تصويب قرار گرفته است.
در گروه جنين‌شناسي، روي كشت جنين در شرايط آزمايشگاهي و بررسي خصوصيات سلولي و مولكولي آن كار مي‌شود. البته اغلب تحقيقاتي كه تاكنون صورت گرفته، مطالعة ويژگي‌هاي سلولي بوده است. محققان اين بخش كه تقريباً از سال‌هاي 1374 و 1375، كار روي جنين و سلول‌هاي جنيني را آغاز نموده‌اند، در سال 1379، پروژه‌اي را تحت عنوان "سلول‌هاي بنيادي" يا Stem Cells در پژوهشكدة رويان مطرح كردند. در سال 1381، يكي از محققان اين مركز، براي ادامه تحقيقات در زمينه توليد و پرورش سلول‌هاي بنيادي جنيني، عازم يكي از دانشگاه‌هاي استراليا شده و طي دورة پژوهشي خود، موفق به توليد چهار رده مختلف از سلول‌هاي بنيادي جنيني موش شدند. اين رده‌هاي سلولي به‌ترتيب Royan C3،Royan C1 ،Royan B2 و Royan B1 نامگذاري شده‌اند. كلمه رويان (Royan) يا جنين، معادل فارسي كلمه Embryo است. حرف B نشان‌دهنده آن است كه اين سلول‌ها از نژاد موشي Black/6 يا C57BL/6 استخراج شده و حرف C نشان‌دهنده استخراج سلول از نژاد موشي Balb/c است.
پس از بازگشت محقق يادشده به ايران، آزمايشگاهي تحت عنوان "آزمايشگاه بن‌ياخته‌ها"، در پژوهشكده راه‌اندازي شده و تحقيق بر روي سلول‌هاي بنيادي جنين انسان در آنجا شروع شد. خوشبختانه مجموعة اين فعاليت‌ها باعث شد تا كشور ما در سال گذشته به توانايي توليد و پرورش سلول‌هاي بنيادي جنيني انسان دست پيدا كند.

 


 

برخي از فعاليت‌هاي پژوهشكده رويان در زمينه سلول‌هاي بنيادي جنيني

تحقيقات و فعاليت‌هاي پژوهشكده بر روي اين سلول‌ها در چند محور متمركز است: توليد سلول‌هاي عضلاني قلب، توليد سلول‌هاي عصبي، توليد سلول‌هاي خون‌ساز و توليد سلول‌هاي مولد هورمون انسولين با استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني در محيط آزمايشگاهي.
براساس اظهارات محققان پژوهشكده، در مورد سلول‌هاي عصبي موفقيت‌هاي بسيار خوبي به‌دست آمده است؛ به‌طوري‌كه با تمايز سلول‌هاي بنيادي جنيني، كلاف‌هاي بسيار بزرگي از سلول‌هاي عصبي ايجاد مي‌شوند. اما متأسفانه به دليل كمبود امكانات، هنوز امكان ارزيابي عملكرد و خصوصيات الكتروفيزيولوژيك اين سلول‌هاي عصبي فراهم نشده است. البته سلول‌هاي عصبي مذكور با استفاده از تست‌هاي ويژه مثل ايمونوهيستوشيمي (Immunohistochemistry) و آنتي‌بادي برعليه پروتئين‌هاي ويژة سلول‌هاي عصبي، شناسايي و مورد تأييد قرار گرفته‌اند. به‌عنوان نمونه، با استفاده از اين تست‌ها پروتئين‌هاي Neuron Specific Enolase وMicrotubule Associated Protein 2 در سلول‌هاي عصبي شناسايي و تأييد شده‌اند.
در مورد سلول‌هاي قلبي تمايز داده شده از سلول‌هاي بنيادي جنيني هم علاوه بر مشاهده ضربان در سلول‌هاي حاصل، با استفاده از مطالعات فراساختماني (Ultra Structure)، ساختار سلول‌هاي عضلاني قلبي از لحاظ وجود ساختار ساركومري (Sarcomere)، تشكيل Z-disk، I-band، A-band و ديسك اينتركاله (Intercalated Disk) مورد ارزيابي و تأييد قرار گرفته است. همچنين همانند سلول‌هاي عصبي با استفاده از آنتي‌بادي‌هاي ويژه و تست‌هاي ايمونوهيستوشيمي، پروتئين‌هاي خاص سلول‌هاي قلبي مورد شناسايي قرار گرفته‌اند. حتي با به‌كارگيري داروهاي افزايش‌دهنده يا كاهش‌دهندة ضربان سلول‌هاي قلبي، تجلي گيرنده‌ها در سطح اين سلول‌ها نشان داده شده‌اند.
آنتي‌ژن‌هاي سطحي سلول‌هاي بنيادي جنيني پرورش يافته در پژوهشكده نيز مورد ارزيابي قرار گرفته است. به‌عنوان مثال، سلول‌هاي بنيادي جنيني بايد فاكتوري بنام اوكت چهار (Oct-4) را بيان ‌كنند كه وجود اين تركيب در سلول‌هاي مذكور ارزيابي شد.
يكي از مهم‌ترين خصوصيات سلول‌هاي بنيادي جنيني، قابليت تبديل شدن آنها به مشتقات اكتودرم، مزودرم و اندودرم است. به‌عنوان مثال، يكي از ماركرهاي شاخص در مرحله اندودرمي، توليد آلفافيتوپروتئين (Alpha-feto-protein) است كه در سلول‌هاي تكثير شده، توليد اين پروتئين نيز مورد بررسي قرار گرفت.
اخيراً نيز محققان پژوهشكده موفق شدند با تمايز جهت‌دار سلول‌هاي بنيادي جنيني انسان, سلول‌هاي بخش اندوكريني پانكراس را توليد كنند (براساس اظهارات محققان پژوهشكده، اين موفقيت براي اولين بار در جهان به‌دست آمده است). سلول‌هاي بخش اندوكريني پانكراس انساني شامل سلول‌هاي مولد انسولين انساني, سلول‌هاي مولد هورمون گلوكاگون, سوماتواستاتين و پانكراتين پلي‌پپتيدي است. اين تحقيق با روش‌هاي ايمونوهيستوشيمي و راديوايمونواسي ارزيابي و آزمايش شده كه نتايج رضايت‌بخشي داشته است. اين موفقيت يك گام مهم براي درمان بيماران “ديابت نوع يك” در جهان محسوب مي‌شود و اين اميد را به‌وجود آورده است كه در آينده‌اي نه‌چندان دور، با پيوند سلول‌هاي انسولين‌ساز به انسان، راه درمان قطعي بيماري “ديابت نوع يك” هموار گردد.

ب) دانشكده پزشكي دانشگاه تربيت مدرس

گروه هماتولوژي دانشكدة پزشكي دانشگاه تربيت مدرس نيز از جمله مراكز دانشگاهي كشور است كه فعاليت‌هايي را در زمينة سلول‌هاي بنيادي انجام داده و هم‌اكنون نيز طرح‌هايي در اين راستا انجام مي‌دهد.
تكثير سلول‌هاي بنيادي بند ناف و تمايز سلول‌هاي بنيادي بالغ به سلول‌هاي قلبي، عصبي و استخواني، از جمله دستاوردهاي محققان اين گروه در زمينة سلول‌هاي بنيادي مي‌باشد. در ادامه، هر كدام از موارد فوق با تفصيل بيشتري مورد بررسي قرار مي‌گيرند.

برخي از فعاليت‌هاي دانشگاه تربيت مدرس در زمينه سلول‌هاي بنيادي بالغ

1- تكثير سلول‌هاي بنيادي بند ناف به منظور درمان افراد سرطاني

يكي از مشكلات پيوند مغز استخوان، عدم سازگاري نسجي (MHC) شخص گيرنده با شخص دهنده است. اين موضوع يعني "ناسازگاري نسجي"، حتي ممكن است باعث مرگ شخص گيرنده شود. از طرفي به‌دليل كمبود تعداد افراد داوطلب براي اهداي مغز استخوان، امكان يافتن نمونه‌هاي سازگار با فرد بيمار دشوار است.
از آنجايي‌كه سلول‌هاي بنيادي بند ناف، در مراحل اولية تكامل قرار دارند، سازگاري آن‌ها با شخص گيرنده بيشتر است و در زمان انتقال به شخص بيمار، كمتر پس‌زده (Rejection) مي‌شوند. بنابراين با تبديل سلول‌هاي بنيادي بند ناف به سلول‌هاي مغز استخوان و پيوند آنها به بيمار مي‌توان تا حد زيادي با مشكل پس‌زدگي مقابله نمود؛ ضمن اينكه اين سلول‌هاي بنيادي، از خون بند ناف و بلافاصله بعد از تولد نوزاد جداسازي مي‌شوند (بند ناف بعد از تولد از نوزاد جدا شده و دور انداخته مي‌شود) و لذا بعيد است كه مشكلات اخلاقي خاصي داشته باشند.از ديگر مزاياي سلول‌هاي بنيادي بند ناف، مي‌توان به "فقدان عفونت ويروسي" و "سرعت بهبود" اشاره كرد (پس از پيوند اين سلول‌ها به مغز استخوان، مدت زمان خون‌سازي و بهبود بيماران كمتر است).
تنها مشكل سلول‌هاي بنيادي بند ناف آن است كه تعداد آنها بسيار كم است و لذا بايد اين سلول‌ها پس از استخراج در شرايط آزمايشگاهي تكثير شوند تا بتوان به‌صورت كاربردي از آنها استفاده نمود. هم‌اكنون در دنيا تحقيقات زيادي در خصوص استخراج و تكثير اين سلول‌ها از بند ناف صورت مي‌گيرد. در واقع استخراج و تكثير سلول‌هاي بنيادي از بند ناف، اولين مرحله جهت تبديل آن‌ها به بافت‌هاي ديگر و نهايتاً بهره‌گيري از آن‌ها براي درمان بيماري‌ها به‌شمار مي‌رود.
اين موضوع در دانشگاه تربيت مدرس مورد توجه قرار گرفته و به‌صورت يك طرح مشترك با همكاري بيمارستان دكتر شريعتي در حال انجام است و موفقيت‌هاي نسبتاً خوبي در زمينه استخراج و تكثير آن‌ها در آزمايشگاه به‌دست آمده است.

2- تبديل سلول‌هاي بنيادي بالغ به سلول‌هاي قلبي

در دانشگاه تربيت مدرس، سلول‌هاي بنيادي بالغ در محيط‌هاي كشت ويژه به سلول‌هاي قلبي تبديل شده‌اند كه داراي ضربان خاص اين سلول‌ها بوده‌اند. براي مستندسازي بهتر، مراحل مختلف تمايز از يك سلول بنيادي به سلول قلبي، توسط ميكروسكوپ فاز معكوس فيلمبرداري و به رايانه منتقل شده است. ضمن اينكه محققان اين مركز، جهت تشخيص تمايز و تشكيل سلول‌هاي قلبي، فقط به داشتن ضربان آن‌ها اكتفا نكرده و تست‌هاي تكميلي را در اين خصوص انجام داده‌اند. يك سلول قلبي (يا هر سلول ديگري) علاوه بر شكل ظاهري (مورفولوژي) بايد داراي يك سري خصوصيات فيزيولوژيك و مولكولي نيز باشد؛ به‌طوري‌كه در مجامع علمي براي اثبات توليد يك سلول قلبي (يا هر سلول ديگري) بايد مستندات فيزيولوژي و مولكولي آن نيز در كنار مستندات مورفولوژيك ارايه شود. بر همين مبنا، آزمون‌هاي زير توسط محققان دانشگاه تربيت مدرس انجام شده است:
الف- در روزهاي اولية تمايز، از سلول‌ها برش‌هاي ميكروسكوپي تهيه و توسط ميكروسكوپ الكتروني بررسي شد كه تشكيل ميوفيلامنت‌ها (Myofilaments) مورد تأييد قرار گرفت. علاوه بر اين، ژن‌هاي Alpha myosin heavy chain و Beta myosin heavy chain و چند ژن ديگر كه مشخصه يك سلول قلبي انسان هستند (ژن‌هاي اختصاصي سلول قلبي انسان) توسط تكنيك RT- PCR مورد بررسي و تأييد قرار گرفت.
ب- محققان دانشگاه تربيت مدرس، كاريوتايپ سلول‌هاي قلبي توليدشده را تهيه و مورد بررسي قرار داده‌اند تا شكستگي‌هاي كروموزومي يا تنوع عددي كروموزوم‌ها (پلوئيدي) نيز در صورت بروز مشخص شوند؛ اما چنين تنوعي در كروموزوم‌ها مشاهده نشده و تمام سلول‌هاي مورد بررسي از اين لحاظ سالم و بدون تغيير بودند.
ج- يكي ديگر از آزمون‌هاي مورد نياز براي تأييد موفقيت در اين تحقيق، تست مولكول‌هاي لانه‌گزيني است. اين مولكول‌ها باعث مي‌شوند سلول‌هاي قلبي توليدشده، وقتي به بدن تزريق شدند در محل اصلي خود استقرار يابند و در بدن سرگردان نشوند. لذا در اين تحقيق نيز وجود مولكول‌هاي لانه‌گزيني توسط فلوسايتومتري مورد بررسي قرار گرفت. براساس نتايج اعلام شده توسط اين گروه، حدود 45 درصد از سلول‌ها داراي مولكول‌هاي لانه‌گزيني بودند؛ يعني در صورت تزريق در محل مورد نظر، استقرار خواهند يافت. نكته مهم اين است كه بقيه سلول‌ها (55 درصد) چون از سلول‌هاي بالغ همان فرد استخراج شده‌اند، سيستم دفاعي بدن را نيز تحريك نمي‌نمايند و از اين حيث براي شخص موردنظر مشكلي فراهم نمي‌كنند و معمولاً توسط اندام‌هاي تصفيه‌كننده بدن مانند طحال دفع مي‌شوند.

3- تبديل سلول‌هاي بالغ به سلول‌هاي عصبي

توليد سلول‌هاي عصبي با استفاده از سلول‌هاي بنيادي بالغ نيز در دانشگاه تربيت مدرس در حال انجام است. در اين خصوص مراحل تبديل و تمايز سلول‌ها با موفقيت انجام شده، به ويژه مرحله تمايز نهايي كه منجر به تغيير شكل سلول‌هاي بنيادي به صورت يك سلول عصبي مي‌شود (تغيير مورفولوژي) به 4 تا 5 ساعت تقليل داده شده كه تمام اين مراحل در آزمايشگاه بيوتكنولوژي انستيتو پاستور ايران فيلمبرداري گرديده است. البته در اين مورد نيز تنها به مورفولوژي اكتفا نشده و تست‌هاي مولكولي خاص سلول‌هاي عصبي انجام شده است كه تشكيل سلول‌هاي عصبي از سلول‌هاي بنيادي بالغ را تأييد مي‌نمايد. يكي از تست‌ها، آزمون وجود پروتئين Neuron Specific Enolase مي‌باشد كه توسط رنگ‌آميزي مورد مطالعه قرار گرفته است.
علاوه بر اين‌، بر اساس اظهارات محققان طرح، در نظر است كه سلول‌هاي عصبي توليد‌شده، مورد آزمون الكتروفيزيولوژيك قرار گيرند تا نحوه تحريك آن‌ها در مقابل جريان الكتريسيته (پالس الكتريكي) مشخص شود. در اين خصوص با دانشگاه شهيد بهشتي هماهنگي صورت گرفته كه با توجه به وجود امكانات مقتضي در آن دانشگاه، آزمون مذكور در آنجا صورت گيرد.

4- توليد سلول استخواني با استفاده از سلول‌هاي بنيادي بالغ

با توجه به اهميت تبديل و تمايز سلول‌هاي بنيادي بالغ به سلول‌هاي استخواني و كاربرد آن در ترميم بافت‌هاي استخواني آسيب‌ديده، اين مورد نيز در دانشگاه تربيت مدرس مورد توجه قرار گرفته است. تاكنون مراحل اوليه تمايز با موفقيت انجام شده است و براي تشخيص كلسيته شدن در اين سلول‌ها، از تست اختصاصي آن يعني آليزانيد و براي تعيين و تأييد تمايز، از آزمون آلكالان‌فسفاتاز استفاده شده است، كه هر دوي اين آزمون‌ها روند تمايز را مورد تأييد قرار داده‌اند. علاوه بر اين‌ها نمونه‌هاي ميكروسكوپي سلول‌ها توسط ميكروسكوپ الكتروني مورد بررسي قرار خواهند گرفت.برنامه‌هاي آتي پژوهشگران دانشگاه تربيت مدرس
از جمله اهداف آينده محققان اين دانشگاه مي‌توان به توليد سلول‌هاي غضروفي و پوستي با استفاده از سلول‌هاي بنيادي بالغ اشاره كرد. البته بر اساس اظهارات اين گروه، مراحل اوليه توليد سلول‌هاي غضروفي در ماه‌هاي اخير شروع شده است. شايان ذكر است كه در صورت موفقيت، از اين تكنيك مي‌توان براي ترميم غضروف‌ها و مفاصل آسيب‌ديده استفاده نمود. مورد دوم يعني توليد سلول‌هاي پوستي نيز جزو اهداف آينده گروه محسوب مي‌شود كه در صورت تحقق شرايط و جذب امكانات انجام خواهد شد.

برخي مشكلات موجود در عرصه تحقيقات سلول‌هاي بنيادي

1- عدم تصويب به‌موقع طرح‌ها

متأسفانه در كشور ما تصويب طرح‌هاي تحقيقاتي و تخصيص بودجه‌هاي آن به كندي صورت مي‌گيرد، بنابر اين دور از انتظار نيست كه طرح‌هاي تعريف شده در حوزة سلول‌هاي بنيادي نيز گرفتار چنين مشكلي باشند. براي مثال، بر اساس اظهارات يكي از محققان دانشگاه تربيت مدرس، اغلب تحقيقاتي كه تاكنون در اين دانشگاه بر روي سلول‌هاي بنيادي صورت گرفته، با هزينه‌هاي شخصي، كمك‌هاي برخي از مسئولان دانشگاه و كمك برخي از مراكز همچون بيمارستان شهيد بهشتي و انستيتو پاستور ايران به ثمر نشسته‌اند. به‌عبارت ديگر، اغلب تحقيقات مذكور، خارج از حيطه طرح‌هاي تحقيقاتي مصوب و به‌صورت خودجوش انجام شده‌اند.


 

2- نياز به بودجه‌هاي بالا و امكانات پيشرفته

تحقيق در زمينة سلول‌هاي بنيادي همانند ساير عرصه‌هاي علمي جديد، نيازمند حمايت‌هاي مالي و برخورداري از يك‌سري امكانات و ابزار اوليه است. بديهي است در صورت عدم دسترسي به چنين ملزوماتي، انتظار ادامة تحقيقات و مطرح بودن در اين عرصه، امري نامعقول به‌نظر مي‌رسد.
از جمله مواد مورد نياز براي كشت و تكثير سلول‌هاي بنيادي، فاكتور رشد (Growth Factor) است كه قيمت 5 ميلي‌گرم آن حدود 650 هزار تومان بوده و اين مقدار تنها براي 15 تا 20 آزمايش كافي است؛ همين موضوع براي فاكتور ديگري بنام بتاتي‌جي‌اف (ßTGF) نيز صادق است كه در كشت سلول‌هاي غضروفي كاربرد دارد. بنابراين، تهية مواد مذكور بويژه در شرايط فعلي كه محققان كشورمان به‌علت محدوديت‌ها و تحريم‌هاي وضع‌شده از سوي كشورهاي غربي در تنگناي علمي قرار دارند، نه ‌تنها به حمايت‌هاي معنوي بلكه به تسهيلات و بودجه‌هاي مالي سازمان‌ها و ارگان‌‌هاي مربوط هم نياز دارد. از لحاظ امكانات نيز وجود ابزارهايي چون ميكروفيوژ، سانتريفوژ يخچال‌دار، ميكروسكوپ‌هاي قوي و با كنتراست بالا و غيره از ملزومات اولية يك آزمايشگاه بيوتكنولوژي هستند كه تهيه آن‌ها نيز به سختي ميسر مي‌شود. بنابراين، با عنايت به كاربردهاي بالقوه و بالفعل سلول‌هاي بنيادي در عرصه پزشكي و توجه اخير مسؤولان به اين موضوع، انتظار مي‌رود حمايت‌هاي عملي بيشتري در اين زمينه صورت پذيرد.

نتيجه‌گيري و پيشنهاد

با توجه به مسايل مطرح شده، به نظر مي‌رسد پيشرفت در زمينة فناوري توليد، تكثير و بهره‌گيري از سلول‌هاي بنيادي و ارتقاء جايگاه كنوني كشورمان در اين عرصه، علاوه بر عزم ملي و تلاش مستمر محققان، نيازمند توجه به عوامل متعددي است كه در ادامه به برخي از آن‌ها اشاره مي‌شود:
1- بي‌شك توسعة پايدار و مداوم در هر زمينه، نيازمند برنامه‌ريزي و آينده‌نگري هدفمند و دقيق است. به‌عبارت ديگر، تحقيقات در يك زمينة علمي، زماني مثمر ثمر خواهند بود كه اولاً با نيازها و امكانات موجود مطابقت داشته ثانياً مراحل تحقيق به‌طور صحيح و در راستاي نيل به هدف تعريف شده باشند.
2- بر اساس واقعيت‌هاي موجود، آنچه كه در شرايط فعلي بايد درباره سلول‌هاي بنيادي به آن توجه شود، آن است كه محدوديت‌ها و خصوصيات ذكر‌شده در اين مطلب، به معني برتري داشتن يك دسته از سلو‌ل‌ها بر ديگري نيست؛ واقعيت آن است كه هركدام از سلول‌هاي بنيادي بالغ و جنيني، مزايا، معايب و بحث‌هاي حقوقي خاص و انكارناپذير خود را داشته و لذا نبايد به بهانة پرداختن به يكي از اين‌ها به ديگر جنبه‌ها ‌توجه ننمود. بنابراين بهتر است تحقيقات براي كاربرد و بهره‌گيري از هر دو دسته سلول هم‌زمان و به موازات يكديگر صورت گيرد.
3- مسألة ديگر، توجه به اين نكته است كه يكي از لوازم اصلي موفقيت در اين عرصة مهم، نگرش ملي و فرا‌گروهي كار بر روي سلول‌هاي بنيادي است. بدين معني كه نبايد انتظار داشت يك فرد و يا يك مركز به‌تنهايي بتواند در اين مقوله به‌طور كامل موفق شود. لذا لازم است از تمامي پتانسيل‌هاي علمي و عملي محققان و مراكز علمي- پژوهشي كشور به نحو صحيح استفاده شود. پيشنهادي كه براي نيل به اين هدف مي‌توان ارايه داد، ايجاد شبكه‌اي تخصصي و ملي، متشكل از تمام مراكز تحقيقاتي، دانشگاهي و محققان فعال در زمينة سلول‌هاي بنيادي است. چنين مجموعه‌اي مي‌تواند با حمايت و نظارت نهاد‌هاي مسؤول، ضمن سياست‌گذاري تحقيقات كشور در زمينة سلول‌هاي بنيادي، با تقسيم كار و هدايت پژوهش‌ها در مراكز مختلف، علاوه بر ايجاد ارتباط و هماهنگي بين پژوهشگران، امكان استفاده صحيح از امكانات محدود كشور و جلوگيري از موازي‌كاري را به نحو مطلوب فراهم كند. بديهي است طراحي و اجراي چنين سيستمي نه‌تنها احتمال بروز رقابت‌هاي ناسالم و مخرّب را از بين مي‌برد بلكه باعث تقويت همكاري و روحية كار گروهي در عرصة علمي كشور مي‌شود.
4- از نظر تبليغات و معرفي دستاوردهاي محققان عزيز كشور نيز ‌بايستي تاحد امكان عدالت را رعايت نمود؛ يعني بايد سعي شود همة دستاوردهاي مختلف كه در اين زمينه وجود دارد، به‌طور يكسان در سطح رسانه‌ها، به‌خصوص رسانه‌هاي دولتي منعكس شوند تا روحية نااميدي در كسي ايجاد نگردد.
در پايان اميد است بتوان از اين فناوري علاوه بر توليد علم و چاپ مقالات پژوهشي معتبر، در جهت رفع نيازهاي جامعه پزشكي، به‌ويژه بيماران و جانبازان دردمند استفاده كرد.

به اميد موفقيت‌هاي روزافزون جامعة علمي كشور و سربلندي ايران اسلامي

منــابع مورد استفاده:

1- آهنگرزاده‌رضايي، محمد، تفاوت‌ سلول‌هاي بنيادي بالغ و جنيني و كاربرد آن‌ها، ارديبهشت 1383، سايت شبكة تحليلگران تكنولوژي ايران، www.itanetwork.org.
2. آهنگرزاده‌رضايي، محمد، گزارشي از فعاليت‌هاي پژوهشكده رويان در زمينة سلول‌هاي بنيادي (از زبان آقاي بهاروند)، ارديبهشت 1383، سايت شبكة تحليلگران تكنولوژي ايران، www.itanetwork.org.
3. آهنگرزاده‌رضايي، محمد، آشنايي با پژوهشكدة رويان، ارديبهشت 1383، سايت شبكة تحليلگران تكنولوژي ايران، www.itanetwork.org.
4. عبدي، حميدرضا، خصوصيات و محدوديت‌هاي سلول‌هاي بنيادي (از زبان دكتر سليماني)، فروردين 1383، سايت شبكة تحليلگران تكنولوژي ايران، www.itanetwork.org.
5. عبدي، حميدرضا، گزارشي از دستاوردهاي دانشگاه تربيت مدرس در زمينه سلول‌هاي بنيادي، فروردين 1383، سايت شبكة تحليلگران تكنولوژي ايران، www.itanetwork.org.
6. عبدي، حميدرضا، كاربردهاي سلول‌هاي بنيادي در پزشكي (ديدگاه دكتر سليماني)، فروردين 1383، سايت شبكة تحليلگران تكنولوژي ايران، www.itanetwork.org.
7. Stem cells information, National Institute of Health (NIH), Department of Health and Human Services, April 2004, http://stemcells.nih.gov.
8. Chapman, A.R., Frankel M.S. and Garfinkel M.S., Stem Cell Research and Applications, Monitoring the Frontiers of Biomedical Research, American Association for the Advancement of Science and Institute for Civil Society, 1999.
9. Xiaoxia1G. and Fuchu1 H., Properties and applications of embryonic stem cells, Chinese Science Bulletin, 45(14): 1258-1265, 2000.
10. Stem Cell Therapy, Medical Research Council, April 2004, http://www.mrc.ac.uk.

منبع: http://bio.itan.ir

+ نوشته شده در  87/01/22ساعت 19:56  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانو فيلترها و ماشين‌های نانو

فیلتر‌ها بر اساس ‌اندازه منافذشان دسته‌بندی مي‌شوند و بر این اساس به میکرو فیلترها، آلترافیلتر‌ها و نانوفیلتر‌ها طبقه‌بندی مي‌شوند. نانو فیلتراسیون در اصل فیلتراسیون با فشار پایین‌تر از اسمز معکوس است. بنابراین قیمت تمام‌شده نانوفیلترها و انرژی مصرفی کمتر است. نانو فیلترها علاوه بر بازیابی عناصری مثل نمک و کلسیم از آب قادر به بازیابی ویروس‌ها و باکتری‌ها نیز هستند.

بنابراین مي‌توانند در رفع آلودگی آب‌های ذخیره، نوشیدنی انسان  و آب‌های کشاورزی استفاده شوند. همچنین در تغلیظ عوامل بیولوژیکی موجود در هوا و آب و تجزیه آئروسل از جریان‌های هوا و پاتوژن موثرند. ]نانو فیلترها می‌توانند به فیلتراسیون سریع خون کمک فراوانی کنند. در حال حاضر مسمومیت خونی یکی از مشکلات جدی در جهان است و خطر عفونت در واحد‌هایی که نیاز به مراقبت شدیدتری دارند بیشتر است چون مریض‌ها آسیب‌پذیرترند. اگر مسمومیت خونی اتفاق بیافتد باید هرچه سریع‌تر خون از عامل مسمومیت پاک شود.[
 برای تشخيص، بايستي عامل عفونت پلاسما و ‌اندوتوکسین  از هم جدا شوند تا عامل عفونت شناسایی شود با استفاده از نانوفیلترها مي‌توان در یک مرحله پلاسما و‌اندوتوکسین را جدا کرده و عامل مسمومیت شناسایی شده و خون تمیز  شود.
علاوه بر این نانو فیلترها مي‌توانند در جداسازی بیوتکنولوژی باکتری، ویروس و اسید نوکلئیک، تصفیه DNA،  جذب پروتئین و اسید نوکلئیک‌ها، سوبستراها برای کشت batch، آلترافیلتراسیون محصولات آشامیدنی و غذایی و استرلیزه کردن سرم‌های پزشکی و سیالات بیولوژیکی استفاده شوند.
نانوفیلترهاي سلولزی طبق ویژگی‌های زیر بهسازی شده‌اند.
- انتقال موثر‌تر و بیشتر ویروس و باکتری (بیش از 9999/99 درصد)
- قدرت جریانی چندین برابر، با نفوذتر از فیلتر‌های غشایی دارند.
- ظرفیت بیشتر برای ذرات و گرفتگی کمتر توسط نانو ذرات یا نانو کلوئیدها، ظرفیت با افزایش ضخامت فیلتر بیشتر مي‌شود.
- نقطه معیوبی مقاومتر و ترميم‌گر،  در حالی که چنین عملی در فیلتر غشایی وجود ندارد.
- فلزات سنگین محلول را توسط تبادل یونی جدا مي‌کنند
- فیلتراسیون نانو ذرات و میکرون‌هایی که حاوی ایزوتوپ‌های پرتوزا هستند.
نانو فیلتر براي رفع آلودگی از سطوح سوربانت یکی از عوامل فعال فاضلاب  که برای سطوح به کار مي‌رود، استفاده مي‌شود و پس از آن عوامل بیولوژیکی چسبیده شده را جمع‌آوری مي‌کند. برخی از کارشناسان مفهوم ساخت و تولید مولکولی را که در آن اشیا، اتم به اتم یا مولکول به مولکول ساخته مي‌شوند را ابداع کرده‌اند. با استفاده از این روش و بلوک‌های سازنده مي‌توان ماشین مولکولی را تولید کرد. این ماشین مولکولی كه با عنوان نانوروبات از آن یاد مي‌شود کاربرد‌های متعددی دارد. از جمله کاربردهای نانوروبات‌ها مي‌توان به ثبت برخی پارامترهای مهم فیزیکی یا بیولوژیکی برای محافظت مواد غذایی یا محصولات کشاورزی اشاره کرد. همچنین با استفاده از آنها مي‌توان سلامت محصول یا دام را به‌طور مرتب بررسی كرد. عناوین زیر به عنوان قسمت‌های مهم صنعت غذا و کشاورزی مطرح هستند.


میکرو سیال


 سیال‌ها در‌ اندازه ماکرو در زندگی بشر استفاده مي‌شوند. در مقیاس میکروکانال‌های میکرو، سیالات  را جا‌به‌جا مي‌کنند و امکان کنترل دقیق مواد به محیط‌زیست و سلول‌های ظریف میکروسکوپی را مي‌دهند. در مقیاس میکروسکوپی به نظر مي‌رسد که میکرو کانال‌ها برای جابه جایی مواد ویسکوز مثل ملاس استفاده مي‌شوند. زمانی که دو یا چند کانال میکرو سیال به جو واحدی ملحق مي‌شوند مخلوط نشده و این ویژگی جریان لمینار است. سلول‌های زنده امکان استفاده از جریان لمینار را مي‌دهند. میکروسیال‌ها برای تشخیص بیماری، دستکاری DNA، فرآیند تنظیم و کنترل غذا استفاده مي‌شوند.


نانو بیوپروسس


 بیوپروسس از فرآیند‌های بیولوژیکی طبیعی برای ایجاد ترکیبات مطلوب از مواد خام معین مثل مواد کمپوست (کود) از فضولات حیوانی و گیاهی در نانو پروسس از ردیاب‌های مولکولی (کاوشگر) یا ابزار‌هایی که امکان تشخیص سریع میکروب موجود در مواد خام را مي‌دهد استفاده مي‌كند.
نانو سنسور‌های بیو آنالیزی
 با استفاده از این سنسورها شناسایی مقادیر بسیار کم آلودگی شیمیایی، ویروس يا باکتری در سیستم کشاورزی و غذایی امکان پذیر است. این سنسورها به عنوان بخش‌هاي بیولوژیکی استفاده مي‌شوند.


بيوتكنولوژي و بهداشت


بيش از 40 سال پيش بود كه ريچارد فينمن تكنولوژ‌ي را مطرح كرد كه با استفاده از جعبه ابزار طبيعت اجسام را اتم به اتم يا مولكول به مولكول مي‌ساخت. در دو دهة اخير شاهد اولين جرقه‌هاي اين تصور بوده‌ايم و برخي نوآوري‌ها و كشفيات كليدي در اين مدت مشاهده شده‌اند، مثلا ميكروسكوپ تونلي روبشي (Scanning Tunneling Microscope)  كه مي‌تواند تصويري از يك اتم واحد به ما دهد و با مهارت آن را كنترل كند، و يا خانواده‌اي از مولكول‌ها نظير باكي‌بال‌ها و نانوتيوپ‌هاي كربني را كه خواص منحصر به فردي دارند تصوير‌سازي كند و خواص‌شان را كنترل كند.
همچنين مقياس‌هاي نانومتري اندازه مولكول‌هاي بيولوژيكي نظير DNA و پروتئين‌ها و مواد غيرآلي شامل نيمه‌‌هادی‌ها، سراميك‌ها و فلزات نانو ساختاري را پوشش مي‌دهد. اين همپوشاني تشكيل مواد هيبريدي نانومتري كه خواص و عملكرد‌هاي منحصر به فردي دارند را امكان‌پذير ساخته است.
اگر ما تخيلاتمان را گسترش دهيم، مي‌توانيم تكنولوژي‌هايي را تصور كنيم كه متفاوت از تكنولوژي‌هاي فعلي خواهند بود. به عنوان مثال پردازش و ذخيره اطلاعات مي‌تواند بر پايه بيت‌هاي اطلاعاتي انجام گيرد كه به عنوان ذرات واحدي (الكترون‌ها يا فوتون‌ها) تعريف شده‌اند، بنابراين تغييرات عظيمي در چگالي و مصرف برق ايجاد مي‌شود. مراقبت‌هاي بهداشتي و بيوتكنولوژيكي مي‌توانند متكي بر اسمبل‌هاي مولكولي نانو ساخته شوند كه دارو را در بدن ما به محل دقيق مورد نياز آن مي‌فرستند و يا تومور‌هاي سرطاني را در آغاز تكوين رديابي مي‌كنند.
انسان مي‌تواند موتور‌هایی بر پايه مواد نانو ترموالكتريك را متصور شود كه نه‌تنها قابليت عملكرد بالاتري از دستگاه‌هاي امروزي خواهند داشت، بلكه از نظر زيست‌محيطي نيز بي‌خطرتر هستند. اگر تمامي اين اهداف برآورده شوند، يك پايه تكنولوژيكي جديد پديد خواهد آورد كه اثرات اجتماعي و اقتصادي اساسي خواهد داشت.
در شماره‌های قبل گفتیم علم نانو، عبارت است از مطالعه و پژوهش  وسايل و ساختار‌هايي در كوچك‌ترين واحد ديمانسيون (200) نانومتر يا كوچك‌تر است. در واقع می‌توان گفت نانو تكنولوژي يك رشته نيست بلكه رويكرد جديدي در تمام رشته هاست. براي نانو تكنولوژي كاربرد‌هايي را در حوزه‌های مختلف از غذا، دارو تشخيص پزشكي و بيوتكنولوژي تا الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، حمل ونقل، انرژي، محيط زيست، مواد هوا و فضا و امنيت ملي برشمرده‌اند. كاربرد‌هاي وسيع اين عرصه و پيامد‌هاي اجتماعي سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به‌عنوان زمينه فرارشته‌اي و فرا بخش مطرح كرده است.
 همچنین در شماره‌های قبل گفته شد از نانو تكنولوژي مي‌توان براي توسعه کاربردهای مواد در اندازه‌هاي كوچك، بهسازي، كنترل انتقال محموله، شناسايي آلودگي و تولید ابزار هايي بسیارکوچک که کاربرد در صنایع غذایی دارند استفاده كرد، در این شماره به دو کاربرد مهم دیگر از این تکنولوژی در صنایع غذايی خواهیم پرداخت.


کاربردهای نانو در صنعت بسته‌بندی غذا Nano packaging


امروزه بسته‌بندی غذا به خصوص روی کنترل و تنظیم متمرکز شده است. در تکنولوژی‌های پیشرفته بسته‌بندی با استفاده از نانو موادی هوشمند انجام می‌شود که می‌توانند نسبت به شرایط محیطی پاسخ دهند و خود را ترمیم كنند و مصرف‌کننده را نسبت به آلودگی یا حضور پاتوژن آگاه كنند.
بسته‌بندی‌های هوشمند در صنایع غذایی به محض شروع فساد در ماده غذایی در داخل بسته، از خود ماده نگهدارنده آزاد کرده و تغییرات دمایی، ترشح رطوبت و مایعات را از ماده غذایی داخل بسته تشخیص داده و به مصرف‌کننده اعلام می‌کنند. فیلم پلاستیکی شفافی به نام دورتان که حاوی نانو مواد رسی است در سراسر پلاستیک پراکنده است و قادر است که  اکسیژن، دی اکسید کربن و رطوبت را برای حفظ گوشت و سایر غذاها بلوکه کند. این ماده می‌تواند پلاستیک‌های روشن‌تر و مقاوم به حرارت ایجاد كند. پژوهشگران روی بطری‌های پلاستیکی برای بسته‌بندی نوشیدنی‌ها در حال تحقیق‌اند . این مواد عمر ماندگاری شش ماهه به نوشیدنی‌ها خواهند داد. با استفاده از نانوآکرها می‌توان پلاستیکی تولید کرد که عمر ماندگاری نوشیدنی‌ها را تا حدود 18 ماه افزایش دهد.
شرکت کداک از بسته‌بندی اکتیو که اکسیژن را برای حفظ کیفیت و تازگی غذا جذب می‌کند استفاده کرده است .همچنین  شركت کرافت از بسته بندی حاوی سنسور به نام Electronic Tongue استفاده مي‌کند این بسته بندی تا حد PPT(part per trillion)  را شناسایی و مصرف کننده را از تغییرات رنگ و آغاز فساد غذا آگاه مي‌سازد .
فرآیند تولید پلاستیک آنتی باکتریال برای ظروف نوشیدنی و غذایی با استفاده از نانو پودرهای آنتی باکتریایی فیلم های مورد استفاده برای مواد غذایی که حداقل یک لایه کوپلی آمیدی از 10 تا1000 ppm  نانو مواد پخش شده باشد استفاده مي‌کنند.
یکی دیگرازکاربردهای تکنولوژی نانو، ساخت ظروف غذا و نوشیدنی خود سرد کن Self-cooling است. مواد پلی الفین که از تلفیق ذرات نانو فاز تشکیل شده است. بسته‌بندی لمینت برای مواد سیال مثل شیر و آب‌میوه به همراه یک لایه پلی‌الفین که از ذرات رسی در اندازه نانو با خاصیت مقاومت به گاز تشکیل شده از نمونه‌های این کاربرد است .
از کاربردهاي دیگر نانو در صنعت بسته‌بندی غذا، برچسب‌گذاری و پایش مواد غذایی است. برچسب‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند، که از فاصله بسیار دور قابل اسکن بوده و صندوق‌دار در فروشگاه می‌تواند در یک لحظه تمام خرید مشتری و تاریخ مصرف محصولات را کنترل كند.
بسته‌بندی هوشمند منجر به طولانی‌شدن عمر ماندگاری محصول مي‌شود. نانو کپسول‌ها در سس‌های گوجه یا کلوچه‌های شکلاتی به بهبود ایمنی محصول کمک مي‌کنند. برخی شرکت‌ها بسته‌بندی هوشمندی را طراحی کرده‌اند که مي‌تواند برای جلوگیری از پوکی استخوان مولکول‌های کلسیم آزاد كنند. همچنین نوشیدنی‌های فاقد طعمی طراحی شده است که حاوی صدها طعم در نانو کپسول‌ها هستند.


تولید غذاهاي نانو Nano Food


از ديگر كاربردهاي نانوتكنولو‍‍ژي در صنايع غذايي، غذاهاي مولكولي است. بر پايه پيشرفت‌هايي كه در چندين سال آينده اين علم خواهد داشت، نانو رباط‌ها قادر خواهند بود كه از كربن، هيدروژن و اكسيژن موجود در آب يا هوا براي انسان غذا توليد كنند به گونه‌اي كه ديگر براي توليد غذا نيازي به مزارع كشاورزي و دامپروري نخواهد بود. غذاهاي مولكولي مي‌توانند در داخل گردش خون به حركت درآمده و عروق را از بقاياي چربي پاك كنند و پاتوژن‌ها را بكشند. همچنين برخي شركت‌ها غذاهاي هوشمندي را طراحي كرده‌اند كه با توجه به شخصيت مصرف‌كننده رنگ، طعم و مواد مغذي آن تغيير مي‌كند. ماكروويوهاي خانگي مي‌توانند رنگ، طعم، غلظت و بافت انتخابي را آزاد كنند. در عوض برداشت غلات، گوشت براي تامين كربوهيدرات و پروتئين  Nanobots  مي‌توانند استيك يا آرد را از اتم‌هاي موجود  در هوا تامين كنند.
 مهندسي مولكولي قادر است كه رشد را بدون محدوديت خاك، مزرعه، دانه و كشاورز انجام دهند و دنياي بدون قحطي را فراهم كنند. نانو ماشين‌ها مي‌توانند مقدار نامحدودي غذا را از طريق سنتز در سطح  اتمي ايجاد و گرسنگي را از بين ببرند . توليد غذا در سطح مولكولي بيشتر يك هدف جاه‌طلبانه نانوتكنولوژي است و آنها مدعي‌اند كه راندمان كشاورزي بالا رفته و محتواي مواد مغذي غذاها زياد شده و عوامل آلرژي‌زا حذف مي‌شود .

نتيجه گيري


در اين سلسله مقالات فرصت‌هاي روشني از نانوتكنولوژي در صنعت غذا ارائه شد. برخي از كاربردهاي پيش‌بيني‌شده ما را سريع‌تر به هدف مي‌رساند اگرچه با پيشرفت علوم در ابتدا،  نوآوري تكنولوژيكي را نمي‌توان پيش‌بيني كرد اما در صنعت فعلي نقطه عطفي محسوب مي‌شود و مي‌توان اميدوار بود كه با پيشرفت در نانوتكنولوژي توانايي‌هاي جديدي فرا گرفت و اهداف خاصي را دنبال كرد .
نانوتكنولوژي بيش از 135 كاربرد در صنعت غذا دارد و اين مقدار همچنان رو به فزوني است. معمولا نانوتكنولوژي به‌عنوان روشي مدرن براي دست‌كاري مواد قابل توجه است و اين ويژگي نوين علم مواد،  درصنعت غذا تاثيرگذار است. حال جاي اين پرسش است كه آيا صنعت غذا مي‌تواند از پيشرفت علم مواد نهايت استفاده را ببرد و به تمامي اهداف بيان شده برسد يا نه؟ آيا افزودن نانو مواد به غذا سلامتي را تهديد مي‌كند يا نه؟
در پایان باید به این نکته نیز اشاره كرد که نانو مواد با تمامي جذابيت‌هاي گفته شده درحال حاضر داراي مضراتي هم است و فرضيه‌هايي براي جنبه‌هاي منفي آن مطرح است . يكي از اين فرضيه‌ها، فرضيه  Gray Goo است كه بر اين اساس استوار است كه نانو اسمبلرها ممكن است زماني  خارج از كنترل انسان در آيند و در نتيجه آن سياره و هر موجود زنده ديگر موجود در آن را به توده جرمي يكنواخت اما كاملا بدون استفاده از ذرات و اشيا تبديل كند. Gray Goo فرضيه نانواسمبلرهاي خودكار و غبار خاكستري رنگ يا توده لزج خاكستري رنگ است و از جمله معايب نانو است. امید است با گسترش هرچه بیشتر این علم جنبه‌های تاریک آن روشن‌تر و مضرات آن نیز کاهش یابد.

* این مقاله تلخیصی است از سمیناری با عنوان (نقش فناوری نانو در صنایع غذایی) که در دانشکده علوم دامی و صنایع غذایی برگزار شده است.

+ نوشته شده در  87/01/16ساعت 1:51  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

گزارش فورسايت نانوتکنولوژی هلند

چكيده :

     “مركز مطالعات STT هلند بر اي روند تكنولوژي “يك ارزيابي دو ساله ر در اواخر سال 1996 ا روي نانوتكنولوژي آغاز كرده است. اين موضوع درواقع يك امتداد و ادامه منطقي از مطالعات روي تكنولوژي ميكروسيستمهاست كه در سال 1994 منعقد شد. اعضاء سازمان پروژه نانوفرسايت شامل: كميته مديريت، هيئت مشورتي بين‌المللي و چهار گروه ضربت مي‌باشد كه روي هم رفته 60 كارشناس از رشته‌هاي مختلف و گروه مشاوران چند رشته‌اي از دانشگاههاي مختلف در اينجا حضور دارند. شايان ذكر است كه پس از تشكيل جلسه و ارائه نظرات هركدام از گروههاي ضربت يك فصل 50-40 صفحه‌اي براي كتاب(250  صفحه اي) پيرامون تكنولوژي و شانس‌هاي فروش و نيازهاي جامعه مانند تأمين سلامتي مي‌نويسند...


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  87/01/15ساعت 19:11  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

اسراييل به سمت پيشگامی نانوتكنولوژی!

17 ژوئن 2001- علم بسيار بسيار كوچك، پديده بزرگ آينده است؛ و اسرائيل ميل ندارد در" رقابت نانو" عقب بماند. در سال گذشته، دانشگاههاي بن‌گورين، تل‌آويو، عبري و Technion ، از سرمايه‌گذاريهاي بزرگي در زمينة علوم نانو و نانوتكنولوژي كه بيشتر از 100 ميليون دلار مي‌باشد، خبر دادند.
اجزاء ساختماني مقياس ميكرومتري كه اخيرا" در تقريباْ هر صنعتي بكار مي‌روند، توسط دانشمند علوم نانو، رالف ماركل -‌عضو اصلي شركت آمريكايي نانوتكنولوژي Zyvex- چنين مورد تشبيه قرار گرفتند: "سعي كنيد در حالي كه دستكش بوكس پوشيده‌ايد با آجرهاي "لگو" چيزي را بسازيد. شما مي‌توانيد اين آجرها را روي هم به صورت توده‌ا‌ي انباشته كنيد، ولي نمي‌توانيد آنها را آنطور كه خودتان مي‌خواهيد روي هم بچينيد."
آميهاي فري‌من، استاد بيوتكنولوژي دانشگاه تل‌آويو و رئيس كميتة توسعة برنامه‌هاي تحقيقاتي علوم نانو و نانوتكنولوژي اين دانشگاه –كه براي اجرا ي اولين مرحلة برنامة خود، 14 ميليون دلار تصويب نموده - مي‌گويد: "ما يك ايده داريم".


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  87/01/15ساعت 19:9  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

آينده اميدبخش نانوتکنولوژی در اروپا

بدون شک آمريکا پيشتاز تحقيقات نانو در جهان است. اين کشور در سال 2003 بيش از 770 ميليون دلار به برنامه پيشگامي ملي نانوتکنولوژي اختصاص داد و براي سال 2004 نيز در نظر دارد اين بودجه را تا %5/9 افزايش دهد. کنگره اين کشور لايحه‌اي را تصويب نمود که 36/2 ميليارد دلار به برنامه‌هاي نانوتکنولوژي در سه سال آينده اختصاص مي‌دهد.

 اروپا براي رسيدن به اين سطح، مسيري طولاني در پيش دارد ولي با تشخيص اينکه چه خطري در کمين است, در حال برداشتن گامهايي در سطح ملي و بين‌المللي است تا اطمينان يابد که آمريکا نمي‌تواند سهم اروپا را از بخش نوظهور صنعت نانو تصاحب کند...


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  87/01/15ساعت 19:6  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

سرمايه‌گذاری تايلند در زمينه نانوتكنولوژی

تايلند در حال حاضر دو دهم درصد درآمد توليدات خود را براي تحقيقات صرف مي‌كند اين مقدار يك دهم درصد از مقداري است كه كشورهاي آسيايي با تكنولوژي پيشرفته و كشورهاي غربي براي اين منظور هزينه مي‌كنند. مركز ملي تكنولوژي مواد و فلز (MTEC) و NSTDA بايد نقش رهبري در افزايش اين مقدار در سيري صحيح ايفاء كنند. توسعة اقتصادي تايلند به مرحله‌اي رسيده كه توليد نقش مهمي در آن دارد و با توجه به طبيعت صنايع توليدي، گسترش آنها نياز به حمايت تكنولوژي‌هاي مواد و تكنولوژي‌هاي وابسته به آن در سطوح مختلف دارد. تغيير سريع تكنولوژيها و مسائل وابسته به توسعه مانند محيط زيست و كيفيت زندگي و … نياز به حمايت مواد و پروسه‌هاي جديد خصوصاً فرآيندهاي دوستدار محيط زيست غيرقابل انكار مي‌باشند. در ادامه گروههاي تحقيقاتي اصلي در زمينه علم نانو و مهندسي آن در تايلند ارائه مي‌گردد.


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  87/01/15ساعت 19:4  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانوتكنولوژی و جمهوری اسلامی ايران؛ بايدها و نبايدها

1- مقدمه

نانوتكنولوژي، توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم‌هاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطوح مولكولي و اتمي و استفاده از خواصي است كه در آن سطوح ظاهر مي‌شود. از همين تعريف ساده بر مي‌آيد كه نانوتكنولوژي يك رشته جديد نيست، بلكه رويكردي جديد در تمام رشته‌هاست. از زماني که فاينمن، فيزيکدان برجستة آمريکايي، ايدة کار با اتمها و مولکولها را مطرح کرد . محققان جهان به کار در اين عرصه روي آوردند. براي نانوتكنولوژي كاربردهايي را در حوزه‌هاي مختلف از غذا و دارو و تشخيص پزشكي و بيوتكنولوژي تا الكترونيك و كامپيوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوافضا و امنيت ملي برشمرده‌اند. كاربردهاي وسيع اين عرصه به همراه اثرات اجتماعي، سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به عنوان يك زمينه «فرارشته‌اي و فرابخشي» مطرح نموده است...


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  87/01/15ساعت 19:1  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

برای سال 2050 چه برنامه ای دارید؟

به نظر شما دنیا در سال 2050 چه ویژگی هایی خواهد داشت؟
تخیل تان را به کار اندازید! . . .
تابه حال چه قدر به این مهم فکر کرده اید که « بسیاری از دست آوردهای بشری نتیجه تخیل تعداد اندکی از انسان ها در هر عصری » است؟
آینده پژوهی یا آینده نگری یا به عبارت قشنگ تر ، آینده اندیشی یکی از دانش های مهم بشری است که کمک می کند آینده را خوب شناخت و برای رسیدن به آن برنامه و استراتژی ریخت.
در سطح فردی ، فکر کردن به آینده تخیل ما را فعال خواهد کرد و باعث می شود که من و شما هم سهمی در تولید دانش و فناوری پیشرفته دنیا داشته باشیم.
بعد از خواندن این خبر چند دقیقه برای خودمان و سال 2050 فکر کنیم و به عمق زندگیمان بیفزاییم.
گروهی از بزرگ ترین کارشناسان شرکتها و دانشگاه ها در حوزه های فناوری، نوآوری و استراتژی های تجارت به بررسی ویژگی های دنیا در سال 2050 پرداخته اند که می توان به تغییرات دنیای پزشکی، منابع انرژی و فناوری ها در این سال اشاره کرد.
"انجمن فناوری ها" در برنامه ای با عنوان "پیش بینی فناوری ها" (Foresight Technologies) که با مشارکت بزرگترین کارشناسان شرکتها و دانشگاه ها در حوزه های فناوری، نوآوری و استراتژیهای تجاری برگزار کرده است، لیستی را منتشر نموده که به معرفی 12 فضایی می پردازد که تا سال 2050 از بیشترین پتانسیل جهت تکامل فناوری برخوردارند .

پزشکی
تا سال 2050 پزشکی به خاطر نقشه برداری از ژنوم انسان، شخصی خواهد شد. به طوری که این علم به سمت درمانهایی پیش می رود که برای هر شخص به طور مجزا و براساس ژنومی که دارد، ارائه می گردد.
در حقیقت علم پزشکی روی ژنهای خاص و بیماریهای آینده متمرکز می شود. پیش بینی می شود که تهیه یک نقشه ژنتیکی در حدود هزار دلار هزینه داشته باشد.
همچنین پزشکی خانگی به خاطر عرضه کیت هایی که پارامترهای بیولوژیکی انسان (برای مثال کلسترول و گلیسیمی) را تجزیه می کنند، رواج خواهد یافت. به علاوه هریک از انسانها دارای یک "من برتر مجازی" می شوند که وزن، رژیم غذایی و پارامترهای سلامتی دیگر آنها را کنترل می کند.

منابع انرژی
گسترش انرژی الکتریکی به خاطر عرضه ژنراتورهایی که با افزایش تقاضای انرژی فعال می شوند، از مدلهای فعلی که تنها روی یک منطقه متمرکز شده اند، فراتر خواهد رفت.
سوختهای زیستی می توانند از طریق ایجاد گیاهان اصلاح ژنتیکی شده ای که می توانند انرژی زیادی تولید کنند، به دست بیایند.
این در حالی است که آب همچنان به عنوان یک مشکل برای انسان باقی می ماند. به طوری که کمتر از دو درصد از منابع هیدریتی سیاره زمین می توانند از آب کاملا تمیز ساخته شوند و بیشتر آنها از ذوب یخ قطبها به دست می آیند. آینده بسیار ساده است. در حقیقت آینده تنها نیاز به یادگیری صرفه جویی، حفظ تمیزی و افزایش نمک زدایی آب دریاها دارد.
گازهای اصلی برای مصارف خانگی یعنی متان و دی اکسید کربن به سختی کنترل می شوند و میزان آنها به شدت منجر به ایجاد آلودگی خواهد شد.
کارشناسان پیش بینی می کنند که تا سال 2050 کار کنترل این گازها به اندازه کافی قابل قبول و موثر خواهد بود. کشاورزی برپایه مطالعات ژنتیکی توسعه خواهد یافت و بنابراین می توان ژنومهای خاصی را برای تاثیرگذاری بیشتر رشد سبزیجات شناسایی کرد و با استفاده از این ژنومها، سبزیجات مختلف را براساس نوع مصارف خوراکی و یا تولید سوخت زیستی پیش از کشت دسته بندی کرد.

فناوری ها
رایانه ها نقش مرکزی در زندگی تمام انسان ها ایفا می کنند و تمام دستگاه ها از ماشینهای لباسشویی تا زنگ در خانه ها با رایانه های شخصی، تلفنهای همراه و تلویزیون کنترل می شوند. در این مورد پیش بینی می شود که تنها با 100 دلار بتوان برای خانه یک رایانه شخصی با تلفن همراه و اتصالات بی سیم به اینترنت را خریداری کرد.
نانو مواد که بر پایه فناوری های نانو شکل گرفته اند، عملکرد خود را تغییر می دهند و از غیرفعالی به فعال بودن تبدیل می شوند و در بسیاری از دستگاه ها مثل پمپ ها، موتورها و بخشهای دیگر به کار می روند.
امنیت، گام های مهمی به جلو برخواهد داشت و برای مثال استفاده از دوربینهای تصویری خودمختار و مجهز به آلگوریتم های شناسایی رفنار انسان برای ارتقای سطح امنیت زندگی رواج می یابد.
 
نویسنده: محمدرضا فروغی
+ نوشته شده در  87/01/15ساعت 18:54  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

ساخت نانوسيم‌های بی‌نقص

دانشمندان ایتالیایی موفق به ساخت نانوسیم‌هایي سیليکونی شده‌اند که حداقل از نظر اتمی، بی‌عیب و نقص، و تا حد لایه تک‌اتمی و بدون هیچ گونه برآمدگی، خمیدگی یا نقص‌های دیگر هستند. آنها کاملاً بلورینه هستند، حتی بیشتر از سیليكون توده‌ای. این نانوسیم‌ها در یک آرایه به‌صورت کاملاً موازی با يكديگر قرار دارند و هر کدام از آنها یک رسانای فلزی فوق‌العاده‌ به شمار مي‌رود.

این تحقیق ـ که در مؤسسه‌ای برای ساختار ماده(CNR-ISM) در رم انجام شده‌است ـ یک قدم مهمِ رو به‌ جلو برای فناوری‌نانو است. نانوسیم‌ها در توسعه کاربردهای نانوالکترونیک داراي نقشي کلیدی هستند، به‌ویژه نانوسیم‌های سیليکونی كه به‌دليل عملکرد مهم سیليکون در صنعت نیم‌رساناها و فناوری‌های رایج، از اهمیت خاصی برخوردار هستند. به عقيدة بعضی از دانشمندان، نانوسیم‌های سیليکونی در هر وضعیت جای نانولوله‌های کربنی را خواهند گرفت و از همین حالا انواع مختلفی از کاربردهای الکترونیکی و حتی محاسبات کوانتومی برای آنها در نظر گرفته شده‌است.

بنابراین، توانایی ساخت نانوسیم‌های راست، مشابه و موازی که از نظر اتمی نیز صاف باشند، منجر به پیشرفت‌های تازه‌ای در نانوالکترونیک خواهد شد. این محققان با استفاده از دو ابزار مجزا، یک میکروسکوپ تونل‌زن پیمایشگر و یک باریکه از پرتوهای ایکس کم‌انرژی، مشاهده کردند که این نانوسیم‌ها از نانونقاط منفرد سیليکونی به قطر 5/1 نانومتر ساخته شده‌اند؛ این نانونقاط به‌صورت خودآرا نانوسیم‌ها را تشکیل می‌دهند و هرچه تعداد نانونقاط بیشتر باشد طول نانوسیم بلندتر می‌شود تا به بلندترین طول به دست‌آمده؛ يعني 31 نانومتر، برسد. طول اکثر نانوسیم‌ها ده نانومتر است.

این گروه تحقیقاتی ویژگی جالبي از این نانوسیم‌ها را در کانون توجه خود قرار داده‌است؛ بدين معنا كه به‌رغم بی‌عیب و نقص بودن اتمی این نانوسیم‌ها، در عرض آنها عدم تقارن مرسومي وجود دارد: یک سمت هر نانوسیم به‌طور چشمگيري از سمت دیگرش کوتاه‌تر است. محققان به این پدیده فرورفتگی می‌گویند که بعضی مواقع در سمت چپ و گاه در سمت راست قرار می‌گیرد.

به نظر می‌آید که این عدم ‌تقارن، ناشی از سطح یا بستر خاصی است که این نانوسیم‌ها روی آن رشد داده می‌شوند؛ یعنی نقره. مخصوصاً اینکه این بستر از دو لایه بسیاربسیار نازک نقره تشكيل شده‌است که هر کدام از آنها ضخامتی به ‌اندازة یک اتم منفرد دارد و باعث می‌شوند که بستر ظاهري شیارشیار داشته باشد؛ یعنی لایه بالایی خطوطی را با فواصل منظم بر روی لایه پایینی تشكيل می‌دهد.

برای رشد دادن این نانوسیم‌ها، دو لایه سیليکونی با ضخامت اتمی روی این بستر نقره‌ای در دمای اتاق رسوب داده می‌شود: لایه بالایی سیليکون از دیمر‌های سیليکونی یا جفت ‌اتم‌های پیوند‌ داده‌شده، تشکیل شده‌است. لایه پایینی سیليکون از تک‌اتم‌های سیليکون تشکیل شده‌است که با هر دو لایه نقره در تماس هستند. به‌دليل برهم‌کنش‌های پیچیده الکترونیکی بین اتم‌های نقره و سیليکون، اتم‌های سیليکون می‌توانند به‌صورت خودآرا به شکل ساختارهای منظمی درآيند که در این حالت نانوسیم‌ها هستند؛ اما این برهم‌کنش‌ها که با شیارهای موجود در سطح بستر نقره‌ای ارتباط دارند، باعث ایجاد عدم‌ تقارن در این نانوسیم‌ها خواهند شد.

نتایج این کار در مجلة Nano Letters منتشر شده‌است.

منبع: http://www.physorg.com/news120313863.html

+ نوشته شده در  87/01/14ساعت 10:43  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

استفاده از نانولوله‌هاي كربني در سراميك‌هاي نسل جديد

سراميك‌ها موادي سخت اما شكننده‌اند. اكنون محققين دريافته‌اند كه افزودن نانولوله‌هاي كربني به مواد سراميكي مي‌تواند موجب افزايش مقاومت به شكست آنها شود.
از زمان كشف نانولوله‌هاي كربني تاكنون، محققين علوم سراميك در پي استفاده از خواص بي‌نظير اين ساختارهاي كربني در ساخت سراميك‌هاي بسيار مقاوم به شكست بو‌ده‌اند. بنا به اظهارات دكتر كانت از دانشگاه كاليفرنيا-ديويس، چنين مواد بادوامي را مي‌توان جايگزين سراميك‌هاي معمولي نمود. مثلاً از اين مواد مي‌توان در ساخت دنده‌ها و ساير قسمت‌هاي راكتورها و تجهيزات صنايع غذايي و غيره استفاده نمود.
اين محقق به همراه همكارانش در تحقيقات جديدشان قصد مقاوم ساختن سراميكي را دارد كه از نانوكريستالهاي آلومينا ساخته شده است. اين سراميك‌هاي نانوكريستالي، نسبتاً سخت اما شكننده‌اند.
محققان ديگر در تحقيقات قبلي، نانولوله‌هاي كربني را در طي فرآوري آلومينا به آن افزوده بودند. در بهترين شرايط، مقاومت به شكست ما‌دة كامپوزيت حاصل فقط 24 درصد افزايش يافته بود. در اين تحقيقات از نانولوله‌هاي چندجداره استفاده شده بود.
محققين دانشگاه كاليفرنيا-ديويس احتمال مي‌دهند كه دماي فرآوري بالا موجب تخريب ساختار بسياري از نانولوله‌هاي افزوده شده به آلومينا شود. آنها همچنين پيش‌بيني مي‌كنند كه افزودن نانولوله‌هاي تك‌ديواره نتايج بهتري نسبت به انواع چند جداره به دنبال داشته باشد.
اين محققين در تحقيقات اخير خود، پودر آلومينا را با نانولوله‌هاي تك‌ديواره مخلوط كرده و ذرات حاصل را تحت فشار، حرارت و پالس‌هاي جريان الكتريكي قرار دادند.
اين فرآيند در دماي پايين‌تري نسبت به فنون معمولي پخت كامپوزيت‌هاي سراميك-نانولوله انجام مي‌شود.
در اين كار تحقيقاتي، با افزودن 5.7 در‌صد نانولوله به مادة سراميكي، مقاومت به شكست محصول 200 درصد افزايش يافت و با رسيدن ميزان نانولوله در محصول به 10 در‌صد، مقاومت به شكست آن به سه برابر سراميك معمولي رسيد. نتايج اين تحقيقات در شمارة ژانويه 2003 مجلة Nature Materials منتشر شد.
ريچارد سيگل از مؤسسة پلي‌تكنيك رنسلار كه در زمينة افزايش مقاومت به شكست سراميك‌هاي آلومينا–نانولوله كار مي‌كند اظهار مي‌دارد: "استفاده از نانولوله‌هاي تك‌ديواره و نيز بهره‌گيري از روشهاي پخت سريع سراميك، نكته اصلي در رسيدن به چنين نتايجي است."
وي همچنين به قيمت بالاي نانولوله‌هاي تك‌جداره‌ اشاره و بيان داشت قيمت نانولوله‌ها، دومين اصل در استفاده از اين مواد در تجهيزات فضايي و ادوات پزشكي است.


تحليل
ضعف عمده در مواد سراميكي عدم انعطاف‌پذيري آنها مي‌باشد كه باعث ايجاد محدوديت در كاربرد آنها شده است. چنانچه قبلاً نيز اشاره شد به كمك نانوتكنولوژي مي‌توان اين ضعف مهم را برطرف كرد (توليد مواد سراميكي انعطاف‌پذير به كمك نانوتكنولوژي). اما خبر فوق به اين موضوع اشاره دارد كه مي‌توان با نانولوله‌هاي كربني تك‌ديواره، نيز مقاومت به شكست اين مواد را افزايش داد كه اين موضوع در كاربردهاي فعلي اين مواد تاثيرات شگرفي ايجاد خواهدكرد و قابليت‌هاي آنها را افزايش خواهد داد. شايد واقع‌بينانه باشد كه بگوييم مواد سراميكي در آينده و با توسعة نانوتكنولوژي و تجاري‌شدن آن، محدودة وسيعي از كاربردها را به خود اختصاص خواهد‌ داد. زيرا علاوه بر خواص ذاتي سراميك‌ها مانند كارايي در دماي بالا، سبكي، مقاومت به خوردگي و خواص مطلوب الكتريكي، وقتي انعطاف پذيري و مقاومت به شكست زياد نيز به اين مزيت‌ها اضافه شود از سراميك‌ها موادي ساخته خواهد شد كه تقريباً در اكثر شرايط محيطي كارايي خوبي داشته باشند و بتوانند در آينده جايگاه مهمي را به خود اختصاص دهند.
با توجه به توسعة خوبي كه در كشور حداقل در زمينة سراميك‌هاي سنتي ايجاد شده است، توجه به نانوتكنولوژي مي‌تواند در اين زمينه پيشرفت‌هاي وسيعي در آينده در اين صنايع ايجاد كند.

مأخذ: خبرنامه نانوتكنولوژي

+ نوشته شده در  87/01/02ساعت 11:33  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

معرفي اجمالي برخي از حوزه‌هاي كمتر توجه ‌شدة بيوتكنولوژي در كشور و ريشه‌يابي علل اين رويكرد

اگرچه سابقة فعاليت در عرصة بيوتكنولوژي نوين در كشور به بيش از دو دهه مي‌رسد و در اين مدت اقداماتي نيز براي بهره‌گيري از اين فناوري انجام شده است، اما بايد بررسي شود كه اين اقدامات تا چه ميزان بر مبناي نيازها و مزيت‌هاي نسبي كشور بوده‌اند.از آنجايي‌كه بيوتكنولوژي يك فناوري است تا علم، بنابراين تأكيد مطلب حاضر بر توان توليد و صنعتي كردن حوزه‌هاي ذكر شده است تا انجام تحقيقات بنيادي و توليد علم؛ چراكه در برخي از مواردي كه با نام حوزه‌هاي كمتر توجه شده در ذيل معرفي شده‌اند، سابقة تحقيقات حتي به اوايل دهة پنجاه شمسي بر‌مي‌گردد، اما نشاني از آنها در صنعت و بازار يافت نمي‌شود:


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  87/01/01ساعت 11:11  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

روش جديدي براي پيوند سلول‌هاي بنيادي به بيماران قلبي با استفاده از نانوتكنولوژي

 استفاده از سلول‌هاي بنيادي براي درمان بيماري‌هاي صعب‌العلاج، يكي از اميدهاي در حال تحقق بشر در حوزة‌ علوم پزشكي است كه روزبه‌روز، افق‌هاي تازه‌اي از آن نمايان مي‌شود. در مطلب حاضر كه گزيده‌اي از سخنان دكتر عليرضا قدسي‌زاد، رزيدنت سال پنجم جراحي قلب در دانشگاه دوسلدورف آلمان است، به روش‌ جديدي از پيوند سلول‌هاي بنيادي بالغ به بيماران قلبي اشاره شده است كه در آن از نانوتكنولوژي هم استفاده مي‌شود. وي اين روش را به‌عنوان پروژة تحقيقاتي براي اتمام دورة تخصصي جراحي قلب انجام داده است:

هدف از پيوند‌


هدف از انجام اين عمل، تهيه و پيوند نوع خاصي از سلول‌هاي بنيادي بالغ ( Adult stem cells ) به بيماران قلبي بود. بيماراني كه در اين روش مورد مطالعه و آزمايش قرار گرفتند، دچار ايسكمي عضلات قلبي (از بين رفتن سلول‌هاي ميوكارد در نتيجة قطع جريان خون يا Myocardial-ischemia ) بودند و انجام عمل پيوند عروق ميان‌بُر كرونري يا باي‌پس ( Bypass ) براي آنان كارساز نبود.

در اين روش جديد كه نوعي Stem cell therapy (درمان با استفاده از سلول‌هاي بنيادي) است و نيازمند انجام عمل قلب باز است، ابتدا با استفاده از نور ليزر، بافت عضلاني قلب بيمار در ناحية دچار ايسكمي تحريك مي‌شوند. سپس، سلول‌هاي بنيادي اخذشده از خود فرد به اطراف ناحية دچار آسيب تزريق مي‌شوند تا ضمن تمايز به سلول‌هاي عضلة قلب، منطقة آسيب‌ديده را ترميم نمايند.

سلول‌هاي بنيادي مورد استفاده و شيوة عمل

مطالعات باليني ما براي بررسي كارايي روش يادشده در ترميم ضايعات عضلة قلب،‌ تاكنون بر روي هشت بيمار دچار ايسكمي عضلة قلب انجام شده است. در اين روش كه در نوع خود شيوه جديدي از پيوند سلول‌هاي بنيادي به بيماران محسوب مي‌شود، از سلول‌هاي بنيادي بالغ ردة ACC133 + كه از مغز استخوان ( Bone marrow ) خود بيمار جداسازي مي‌شود، استفاده مي‌گردد. در شيوة مذكور، كل مراحل نمونه‌گيري (آسپيراسيون) از مغز استخوان بيمار، جداسازي سلول‌هاي بنيادي ACC133 + و تزريق آن‌ها به ناحية ايسكميك عضلة قلب، در مدت زماني حدود 3 ساعت قابل انجام است.

لازم به ذكر است كه در اين روش، نمونه مغز استخوان، پس از بيهوشي بيمار در اتاق عمل و از استخوان‌هاي لگن تهيه مي‌شود. حجم نمونة مغز استخوان گرفته‌شده در اين مرحله فاكتور مهمي است كه تعداد نهايي سلول‌هاي بنيادي ACC133 + را تعيين مي‌كند. گروه جراحي ما تاكنون بيشترين مقدار گزارش‌شدة مغز استخوان (حدود 330 ميلي‌ليتر) در دنيا را از بيمار اخذ كرده است. پس از اين مرحله، سلول‌هاي بنيادي مورد نظر با استفاده از كيت خاصي از نمونة آسپيرة مغز استخوان جداسازي مي‌شود و به روش ترانس اپي‌كارديال (از بيرون عضلة قلبي) به نقاط متعدد اطراف ناحية ايسكميك تزريق مي‌شود.

استفاده از ليزر به‌عنوان عامل تقويت‌كننده


استفاده از ليزر در اين عمل به‌ علت توان آن در ايجاد واكنش التهابي ( Inflammation ) موقت در بافت و افزايش خون‌رساني به ناحية دچار آسيب است. در واقع قبل از تزريق سلول‌هاي بنيادي به ناحية ايسكميك، جهت تحريك خون‌رساني به آن ناحيه و زنده ‌نگهداشتن سلول‌هاي بنيادي تزريق‌شده، از خاصيت التهاب‌زايي موقت ليزر به ‌عنوان يك عامل كمكي در ترميم سريع‌تر ناحيه استفاده مي‌شود. در اين عمل، ابتدا به كمك ليزر حدود 15 تا 20 حفره در عضلة قلب ايجاد شده و سپس سلول‌ها به اطراف ناحية دچار ايسكمي تزريق مي‌شوند. بنابراين، ليزر در اين عمل فقط به ‌عنوان يك عامل تقويت‌كننده ( Booster ) براي افزايش جريان خون استفاده مي‌شود.

مزاياي اين روش پيوند


روش مورد استفاده در اين نوع عمل پيوند، در مقايسه با شيوه‌هاي ديگر پيوند سلول‌هاي بنيادي به بيماران قلبي، از ويژگي‌ها و مزاياي زيادي برخوردار است كه مهم‌ترين آن‌ها به اين شرح است:

1- با توجه به اين‌كه كلية مراحل استخراج و پيوند سلول‌هاي بنيادي در مدت زمان حدود 3 ساعت قابل انجام است، بنابراين مدت ماندن بيمار در اتاق عمل به‌طور قابل ملاحظه‌اي كوتاه‌تر است.

2- استفاده از كيت ويژة جداسازي سلول‌هاي بنيادي در يك سيستم بسته و استريل، عملاً نياز به آزمايشگاه‌هاي مجهز و پيشرفته با استانداردهاي خاص ( GMP Lab ) را مرتفع مي‌كند. اين كار با بالابردن ضريب ايمني كار، احتمال انتقال آلودگي و عفونت به بيمار را منتفي مي‌سازد.

3- تمام مراحل تهية نمونه مغز استخوان، جداسازي سلول‌ها و پيوند آن‌ها، در اتاق عمل و صرفاً توسط خود جراح قلب صورت مي‌گيرد. بنابراين، با استفاده از اين شيوه نيازي به همكاري گروه ديگري از متخصصان مانند هماتولوژيست‌ها و غيره نيست.

4- با توجه به اين‌كه در اين روش علاوه بر تزريق سلول‌هاي بنيادي به اطراف عضلة دچار عارضه، از خاصيت هم‌افزايي نور ليزر نيز استفاده مي‌شود، در نتيجة التهاب موقت ايجادشدة ناشي از تابش نور ليزر، خون‌رساني به ناحية ايسكميك و تزريق‌شده، افزايش مي‌يابد و با اين كار، احتمال موفقيت در پيوند سلول‌هاي بنيادي و زنده ماندن سلول‌هاي پيوندي افزايش مي‌يابد.

اين روش پيوند براي كدام گروه از بيماران قلبي مناسب است؟



گروهي از بيماران قلبي براي درمان مشكلات و نارسايي‌هاي قلبي،‌ نياز به عمل جراحي قلب باز و پيوند عروق ميان‌بُر كرونري يا باي‌پس دارند. اما گاهي اوقات پس از اين‌كه بيماري براي انجام عمل باي‌پس عروق كرونري، تحت عمل قلب باز قرار مي‌گيرد، به علت برخي مشكلات از جمله كوچك ‌بودن رگ بسته‌شده يا سفت شدن بافت‌هاي پيراموني، امكان چنين عملي براي بهبودي وي وجود ندارد. در اين شرايط، يكي از بهترين گزينه‌ها انجام عمل پيوند سلول‌هاي بنيادي به ناحيه دچار آسيب قلب است. بنابراين، در روش مذكور جراح قلب قادر است پس از مواجهه با چنين بيماراني، فقط در مدت زمان 3 ساعت، ضمن تهية سلول‌هاي بنيادي، آن‌ها را به قلب بيمار پيوند بزند. به‌ عبارت بهتر، يكي از قابليت‌هاي ارزشمند و در خور توجه اين روش آن است كه نه‌تنها پيش از عمل جراحي، بلكه پس از بازكردن قفسة‌ سينة بيمار نيز، جراح اين امكان و فرصت را خواهد داشت تا از روش سلول‌درماني استفاده كند.

شايان ذكر است كه در بيش از 50 درصد بيماران قلبي، قبل از اقدام به عمل جراحي معيارهاي لازم براي پيوند سلول‌هاي بنيادي وجود دارد. اما با اين روش، در مورد بيماران ديگري كه در حالت اورژانس به بيمارستان منتقل شده و اين تشخيص قبلاً براي آن‌ها داده نشده باشد، مي‌توان پس از اقدام به عمل جراحي و در حين كار چنين تصميمي را اتخاذ كرد. براي مثال، اگر بيماراني كه در مرحلة نهايي نارسايي قلبي ( End stage heart failure ) قرار داشته و به علت سخت‌شدن ديواره عروق كرونري، رگ‌هاي درگير به‌طور كامل بسته‌شده و به موقع تحت درمان باي‌پس قرار نگيرند، جراح تنها پس از باز كردن قفسة سينه بيمار متوجه عدم كارايي روش باي‌پس براي درمان فرد مي‌شود. در چنين موارد اورژانسي، مي‌توان با پيوند سريع سلول‌هاي بنيادي به قلب بيمار، جان او را نجات داد.

هزينه پيوند سلول‌هاي بنيادي با روش مذكور


همان‌طور كه قبلاً‌ ذكر شد، در روش يادشده، براي تهية سلول‌ها از كيت ويژه‌اي براي جداسازي سلول‌هاي بنيادي ACC133 + از نمونة مغز استخوان بيمار استفاده مي‌شود. هزينة استفاده از اين كيت براي هر بيمار در حدود سه تا هفت‌ هزار يورو است. علت گران بودن اين كيت آن است كه كل لوازم آن يكبار مصرف بوده و براي هر عمل بايد مجموعة تازه‌اي استفاده شود. اما عليرغم گران بودن كيت، استفاده از اين ابزار به دليل استريل بودن و داشتن سيستم كاملاً‌ بستة آن، نياز به سرمايه‌گذاري‌هاي كلان جهت تجهيز آزمايشگاه‌هاي پيشرفته با شرايط GMP Lab براي تهية سلول‌هاي بنيادي عاري از آلودگي را كاملاً مرتفع مي‌كند. لازم به ذكر است كه كيت مورد استفاده در اين عمل ويژة كارهاي باليني است و با انواع آزمايشگاهي آن كه ارزان‌تر بوده و مجوزهاي استفاده براي انسان را ندارد، كاملاً متفاوت است.

خصوصيات سلول‌هاي بنيادي مورد استفاده


همان‌طور كه ذكر شد، از سلول‌هاي بنيادي ردة ACC133 + كه از مغز استخوان خود فرد جداسازي مي‌شود، براي سلول‌درماني در اين روش استفاده مي‌شود. در حال حاضر و بر اساس يافته‌هاي محققان، سلول‌هاي بنيادي ACC133 + به‌عنوان سلول‌هاي بنيادي اوليه ( Primitive stem cells ) شناخته مي‌شوند. به عبارت ديگر، اين سلول‌ها توانايي تمايز به اغلب سلول‌هاي ديگر از جمله سلول‌هاي عصبي، ماهيچه‌اي قلبي و استخواني (استئوكلاست) را دارا هستند. بنابراين در مقايسه با ديگر رده‌هاي سلولي اخذشده از مغز استخوان، بهترين شرايط را براي پيوند دارند.

 

جداسازي سلول‌هاي ACC133 + با استفاده از نانوتكنولوژي


در كيت ويژه‌اي كه براي جداسازي سلول‌هاي بنيادي ACC133 + از نمونة مغز استخوان استفاده مي‌شود، جداسازي سلول‌ها بر مبناي اتصال رسپتورهاي ( Receptors ) سلولي به گيرندة اختصاصي آنها استوار است. به عبارت ديگر، سلول‌هاي بنيادي ACC133 + در سطح خود داراي رسپتوري به‌نام ACC133 هستند كه قادر است به گيرندة اختصاصي خود اتصال يابد. گيرندة مذكور كه آنتي‌بادي اختصاصي (منوكلونال) بر عليه ACC133 است، به يك قطعة 50 نانومتري با خاصيت آهن‌ربايي (مگنت) متصل مي‌شود كه اصطلاحاً آنتي‌بادي منوكلونال كونژوگه ناميده مي‌شود. پس از تهية خون مغز استخوان، نمونه را از ستوني كه حاوي آنتي‌‌بادي‌هاي كونژوگة تثبيت شده است، عبور مي‌دهند. در نتيجه، سلول‌هاي بنيادي با گيرندة سطحي ACC133 به آنتي‌بادي‌ها چسبيده و به‌راحتي قابل جمع‌آوري هستند،‌ در حالي‌كه رده‌هاي ديگر سلولي موجود در نمونه از ستون خارج و حذف مي‌شوند. كل اين روند در داخل كيت استريل انجام مي‌شود و سلول‌هاي مورد نياز براي پيوند با خلوص بالا، بدون آلودگي و در كمترين زمان ممكن در اختيار جراح قلب قرار مي‌گيرند.

لازم به ذكر است كه در داخل نمونة اخذ‌شدة مغز استخوان، كمتر از 5/1 درصد سلول‌ها از نوع ACC133 + هستند و بقيه شامل رده‌هاي ديگر سلولي هستند. براي مثال، كمتر از 10 درصد سلول‌ها از نوع CD34 + و حدود 25-20 درصد سلول‌ها CD117 + هستند.

منبع: شبکه تحلیلگران تکنولوژی ایران

+ نوشته شده در  87/01/01ساعت 11:3  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

مقدمه‌ای بر نانوپزشكی

به جز پيشرفت‌هايي كه در علم پزشكي مدرن، در قرن اخير صورت گرفت، پزشكي جديدتري ظهور کرده است که بيش از اينكه يک علم باشد، يك هنر وابسته به ابزار است. در پنجاه سال اخير، دانش پزشكي بررسي بيماري‌ها را در ابعاد مولكولي به پيش برده است. از ديدگاه مولكولي، پزشكي مدرن هنوز در ابتداي راه خود قرار دارد. مثلاً امروزه از داروهايي استفاده مي‌کنيم كه شامل ساختار محدودي از مولكول‌ها هستند. اين ملکولها براي درمان يک بيماري خاص به کار مي‌روند. به كمك نانوپزشكي، محصولات دارويي مي‌توانند مثل ماشين‌هاي هوشمند برنامه‌ريزي شوند. آنها به حسگرهايي مجهزند که مي‌توانند قدرت تصميم‌گيري و تأثيرپذيري از محيط را براي ماشين فراهم کنند. اين ماشين‌ها مي‌توانند جلو عوارض جانبي و واكنش‌هاي حساسيت‌زا را بگيرند. داروهاي جديد خود را با بدن سازگار مي‌كنند و تنها با رسيدن به مقصد نهايي عمل اختصاصي خود را (که در واقع همان درمان است) انجام مي‌دهند. آنها مي‌توانند قبل از فعال ‌شدن دارو از آزاد شدن مقدار بيشتر از حد آن جلوگيري كنند و مانع بروز مسموميت‌ شوند.

نانوپزشكي چيست؟

درمان و پيشگيري بيماري‌ها از قابليت‌هاي خوب فناوري نانو به شمار مي‌رود. اين فناوري با استفاده از نانوابزارها و نانوساختارهاي مهندسي‌شده، اعمالِ ساخت، كنترل، ديدن و ترميم سيستم زيستي انسان در مقياس مولكولي را انجام مي‌دهد. ابزارهاي بسيار ابتدايي نانوپزشكي مي‌توانند براي شناسايي بيماري‌ و توزيع دارو، و همچنين توزيع هورمون در بيماري‌هاي مزمن و نقص‌هاي سيستم بدن به کار روند. ابزارهاي بسيار پيشرفته‌تر، از قبيل نانوروبات‌ها هستند که به عنوان جراحان کوچک داخل بدن عمل مي‌کنند. (نانوروبات‌ها، روبات‌هايي هستند که اندازه‌ي آنها در حد نانومتر باشد.)


نانوروبات‌ها، جراحان کوچک داخل بدن

چنين ماشين‌هايي مي‌توانند با ورود به داخل سلول‌ها ساختار آسيب‌ديدة آنها را تغيير دهند و درصدد تعمير آنها برآيند. آنها قادرند خود را تكثير كنند يا نواقص ژنتيكي را با جابه‌جا كردن يا دستكاري مولكول‌هاي DNA برطرف سازند. (DNA ماده‌ي اصلي سازندة موجودات زنده و وارث ژنتيكي موجود زنده شناخته مي‌شود.)


ساختار ملکول DNA

توانمندي هاي نانوپزشكي
دانشمندان معتقدند با پيشرفت‌هايي كه در مهندسي ژنتيك، فناوري نانو و پزشكي ايجاد شده و درك عميقي كه از اعمال سلولي حاصل گرديده است، مي‌توان ماشين‌هاي ميكروسكوپي نيرومند و متخصص را براي مبارزه با بيماري‌ها طراحي كرد و توسط آنها در ابعاد سلولي به تعميرات فيزيولوژيكي پرداخت.


کنترل رگ هاي بدن با استفاده از نانوروبات هاي هوشمند

در تشخيص بيماري‌ها نمي‌توان به نتايج آزمون‌هاي آزمايشگاهي و تاريخچه‌ي بيماري متكي بود. اما با جا دادن نقشه‌ي ژنتيكي انواع عوامل بيماريزا در بانك اطلاعاتي نانوروبات، مي‌توان حملات باكتريايي را نابود كرد. بدين ترتيب، با انجام عمليات ترميميِ قابل برنامه‌ريزي براي اصلاح بيماري‌هاي سلولي ناشي از افزايش سن، جلوگيري از پيري و درمان آن به يك واقعيت علمي تبديل مي‌شود.
محققان قادرند با حركت دادن مولكول‌ها، موتورهايي در ابعاد نانو بسازند.
اولين شركت تخصصي نانوتكنولوژي، شرکت Zyvex (http://www.zyvex.com/nano) است كه در سال 1997 با هدف ساخت ابزارهاي كليديِ ايجاد فناوري نانومولكولي آغاز به كاركرد. محصولات اين شرکت، با تلاش‌ گسترده‌ي گروه‌هاي مختلف تا ده سال آينده قابل استفاده خواهد شد؛ اگرچه ممكن است اين پيشرفت، بعد از تجاري شدن نانوروبات‌هاي پزشكي صورت بگيرد.

مثال‌هايي از کاربرد نانوفناوري در پزشکي
1. هدف‌گيري و ارسال دارو به نقاط غير قابل دسترس بدن با تجهيزات نانومتري

http://www.geocities.com/baskarc/cbscience/2004/june2004.htm


دارورساني به سلول‌ها

2. توليد بافت‌هاي مصنوعي سازگار با بدن

http://www.nano.umn.edu/omni/research/sub9.html

3. توليد سيستم‌هاي هوشمند براي شناسايي بيماري‌هاي در حال ايجاد در بدن

http://www.nanomedicine.com/NMIIA.htm


تصاوير خيالي از نانوروبات‌هاي هوشمند

4. درمان برخي از بيماري‌هاي صعب‌العلاج مانند سرطان، ايدز و هپاتيت. نشاني‌هاي زير را ببينيد:

http://nano.cancer.gov/resource_center/cancer_nanotechnology_brochure.asp
http://www.investorideas.com/Companies/Nanotechnology/Articles/NanoLogix.asp
http://www.wsws.org/sections/category/news/health.shtml
http://www.brightsurf.com/news/aug_03/EDU_news_080603_d.php

5. مراقبت بهداشتي بهتر با استفاده از تجهيزات نانومتري در داخل بدن

http://nanotechwire.com/news.asp?nid=1220&ntid=130&pg=4

آينده‌انديشي در مورد نانوپزشكي
مطمئناً رشته‌ي نانوپزشكي براي توسعه به چندين دهه زمان نياز دارد. شايد پيش از اينكه ما به تخيلمان اجازه دهيم تا آزادانه در مورد قول‌هاي داده‌شده توسط نانوپزشکي خيالپردازي کند، بهتر است توانايي‌هايي را در نظر بگيريم كه حقيقتاً قابل اجرا هستند. وقتي به نحوة حل مسائل مختلف توجه كنيم، متوجه مي‌شويم بسياري از مسائلي كه امروزه دشوار به نظر مي‌آيند راحت خواهند شد. چه بسا مسائلي كه ساده‌تر جلوه مي‌كنند، اما سخت‌تر از حد انتظار ظهور مي‌يابند. زماني فلج، واگيردار و علاج‌ناپذير بود و امروزه به‌سادگي قابل پيشگيري است. سيفليس زماني انسان را تا حدّ ديوانگي و مرگ پيش مي‌برد و اكنون با يك تزريق، خوب مي‌شود و به نظر مي‌رسد در آينده، قصة نانوفناوري در پزشكي، به قصة توسعة كنترل جراحي در ابعاد مولكولي تبديل شود.


به دنبال راه‌کاره‌هاي جديد در پزشکي

منبع:  http://www.nanoclub.ir

 

+ نوشته شده در  86/12/27ساعت 15:47  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

دارو رسانی به بافتها با کمک نانوتکنولوژی

نانولوله‌هایی که از نوع پلیمر هادی ساخته شده‌اند، می‌توانند در برابر سیگنال‌های الکتریکی پاسخ داده ، در رهایش هوشمند دارو مورد استفاده قرار گیرند.

قرار دادن نانولوله‌ها بروی سطح میکروالکترودها می‌تواند به تولید دستگاهی منجر شود که با قرار گرفتن درون بدن به تدریج و طبق زمان‌بندی مشخصی دارو آزاد کند.

`دکتر David martin` مدیر یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه میشیگان در مقاله خود در مجله Journal Advanced Material ، به تفصیل درباره چگونگی تهیه این دستگاه رهایش دارو توضیح داده است.

در این مقاله آمده است که آنها با استفاده از نانولوله‌هایی از جنس پلیمر هادی مانند «3 و 4- اتیلن دی‌اکسید تیوفن» یا PEDOT و قرار دادن آنها بروی میکروالکترودها به این مهم دست یافته‌اند.

این فرآیند با پوشاندن میکروالکترودهای طلا با نانوالیافی از جنس پلیمر زیست تخریب‌پذیر PLGA که با ذرات دارو آمیخته شده است، آغاز می‌شود.

افزودن محلول PEDOT به الکترود پوشیده از PLGA و اعمال جریان ، باعث رشد نانولوله‌ها بر روی دیواره‌های منظم الیاف حاصل از نانوالیاف PLGA می‌شود.

در حالت عادی PLGA به آهستگی از بین می‌رود و داروی درون آن آزاد می‌شود، ولی وقتی این الیاف توسط نانولوله‌های PEDOT احاطه شوند مقدار بسیار ناچیزی از دارو و PLGA خارج شده و هدر می‌رود، در این حالت با اعمال جریان یک ولتی در مدت زمان بسیار کوتاه (10 ثانیه) ، دارو بطور کامل آزاد می‌شود.

این محققان می‌گویند: که در زمان اعمال جریان الکتریکی ، نانولوله‌ها منقبض می‌شوند و این فشردگی به داروی درون نانولوله‌ها منتقل شده ، باعث خروج آنها از انتهای نانولوله‌ می‌شود. به علاوه آنها با کنترل ولتاژ اعمال شده به الکترود در هنگام تحریک نانولوله‌ها ، میزان داروی خروجی را تحت کنترل خود درآورده‌اند.

از دیگر مزایای روش به کار رفته این است که نانولوله‌های پلیمری هادی تأثیر برجسته‌ای در برابر مقاومت الکتریکی میکروالکترودهای طلا از خود نشان می‌دهد. به این شکل ، کاهش مقاومت الکتریکی میکروالکترودها باعث افزایش قابل توجهی در کارایی نانولوله‌ها می‌شود.

منبع:Isna

+ نوشته شده در  86/12/27ساعت 15:34  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

پیش بینی بازار فناوری نانو در سال 2015

فن‌آوری نانو نوید کنترل خواص جدیدی از مواد را می‌دهد که زاییده ابعاد نانومقیاس ذرات است، همین خواص باعث شد تا شرکت‌های خصوصی ، دولت‌ها و سرمایه‌گذارهای خطرپذیر جهان در سال ‌٢٠٠٥ ، به ‌١٠ میلیارد دلار در این فن‌آوری سرمایه‌گذاری کنند و انتظار می‌رود، این روند در سال ‌٢٠٠٦ ثابت باقی بماند.


طبق پیش‌بینی‌های گزارش Lux research بازار کالاهای تولیدی مبتنی بر این فن‌آوری در جهان در سال ‌٢٠١٥ به رقم ‌٦/٢ میلیارد دلار می‌رسد.

تولید این محصولات نیازمند نانومواد ، اندازه‌گیری و فن‌آوری‌های ساخت است.

صنعت الکترونیک در تجاری‌سازی فن‌آوری نانو پیشگام است.
نانوالکترونیک شامل نیمه‌هادی‌های کمتر از ‌٩٠ نانومتر ، اشکال جدیدی از حافظه‌های دارای نیمه‌هادی ، حافظه‌های اطلاعاتی نانوالکترومکانیکی ، نمایشگرهای آلی ، نمایشگرهای نشر میدانی نانولوله‌های کربنی (FED) ، حافظه‌های دیسک سخت فیلم نازک که در ضبط‌کننده‌های ثابت مورد استفاده قرار می‌گیرد، حسگرهای مختلف و پاره‌ای از ادواتی که اکنون در حال ساخت برای به کارگیری در ابزارآلات الکترونیکی می‌شوند.


در این موارد فن‌آوری نانو باعث تغییر برخی از آنها از حالت فناوری قدیمی به جدید شده است و در برخی دیگر موجب پدید آمدن انقلابی شگرف شده است.

مطابق پیش‌بینی SEMI و SIA ، بازار تجهیزات نانوالکترونیک در سال ‌٢٠٠٥ نزدیک به ‌٦٠ میلیارد دلار بوده و به نظر می‌رسد تا سال ‌٢٠١٠ به رقم ‌٢٥٠ میلیارد دلار برسد.

بازار نانو ابزار و نانومواد مورد استفاده در تولید این تجهیزات ‌١٠٨ میلیارد دلار بوده است که از این رقم ‌١٠ درصد آن مربوط به نانومواد ، ابزارها ، تجهیزاتی مانند لیتوگرافی ماوراءبنفش دور ، لیتوگرافی چاپ نانو ، CNT ، کاتالیست‌ها و نانوسیم‌ها می‌باشد.

برای این بخش تا سال ‌ ٢٠١٠ ، بازار جهانی ‌٢/٤ میلیارد دلار پیش‌بینی می‌شود که نسبت به کل بازار آن ‌٢٠ درصد رشد داشته است.

نانومواد برای بخش الکترونیک در سال ‌٢٠٠٥ بازاری در حدود ‌٢٥٠ میلیون دلار داشته است که این رقم جدا از درآمد حاصله از حق فروش لیسانس تولید این تجهیزات است.

مولکول‌های طراح- شامل حائل‌های نوری ، حائل‌های نوری لیتوگرافی غوطه‌وری و رزین‌های بسته‌بندی - هم اکنون بزرگترین بخش بازار نانومواد را در بردارد که بیش از ‌٥٠ درصد کل این بازار است.

دومین بخش عمده این بازار نانوپوشش‌ها هستند که شامل دی‌الکتریک‌های ثابت پایین و دی‌الکتریک‌های ثابت بالا می‌باشند، و دارای بازار ‌٥٠ میلیون دلاری می‌باشند.

خودآرایی مهمترین روش به کار رفته در این دو جزء است که از آن برای ایجاد خواص اتصال ، تهیه فیلم‌های با ضخامت چند اتم و همچنین چند خاصیت جالب توجه دیگر استفاده می‌شود.

سومین عضو بزرگ نانومواد ، نانولوله‌ها می‌باشند که نانولوله‌های کربنی در میان بقیه نانولوله‌ها ، بازار بیشتری دارند.

فن‌آوری‌های تخلیص ، قابلیت تولید انبوه ، امکان تولید مجدد مناسب و قابل کنترل باعث بهبود نانولوله‌های کربنی شده است.

همان‌طور که اکنون نانولوله‌های کربنی نقش مهمی در تولید کالاهای ورزشی، قطعات خودرو و صنعت هوافضا دارند، در آینده نیز تأثیر مهمی بر صنعت الکترونیک خواهند داشت.

منبع:ایسنا

+ نوشته شده در  86/12/27ساعت 0:44  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

ماهیچه های صد برابر قویتر از ماهیچه های انسان با استفاده از نانولوله های کربنی ساخته شد

ماهیچه‌های مصنوعی ساخته شده از نانوتیوبها 100 برابر قویتر ماهیچه‌های انسان هستند.

محققان با تابانیدن نانوتیوبهای کربن و تولید رشته‌ای به قطر موی انسان توانستند ماهیچه‌های مصنوعی تولید کنند که قدرت آنها 100 برابر بیشتر از ماهیچه طبیعی انسان است.

نتایج این پژوهش از سوی ری بوگمن، رییس مؤسسه نانوتکنولوژی در دانشگاه تگزاس در ایالت دالاس در آمریکا در کنفرانس انجمن تحقیقاتی مواد که هفته گذشته برگزار شد، ارائه شده است.


ماهیچه‌های مصنوعی برای ساخت اعضای مصنوعی، ماشینها و دستگاههایی در مقیاسهای ذره بینی و نیز روباتهایی با همین مقیاسها مفید بوده و کارایی دارند.


به گفته محققان مشکل بزرگ فعلی در زمینه تولید ماهیچه‌های مصنوعی پایین بودن نیروی تولید شده از این ماهیچه‌ها است؛ در حالی که نانوتیوبهای کربنی می‌توانند نیروی بسیار زیادی تولید کنند.

منبع:خبرگزاری دانشجویان ایران

+ نوشته شده در  86/12/27ساعت 0:41  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

دستیابی ایران به دانش فنی جداسازی و تولید نسل جدید غشاء با فناوری نانو

محققان پژوهشگاه صنعت نفت با بیان اینکه دانش فنی تولید غشا در داخل کشور بومی شد، گفت: محققان پژوهشگاه صنعت نفت با استفاده از فناوری نانو موفق به ساخت نمونه هایی از غشاها برای جدا سازی هیدروکربنها از گاز طبیعی شده اند.

مهندس محمد مهدیارفر مجری طرح غشاء پژوهشگاه صنعت نفت در گفتگو با خبرنگار مهر در این باره گفت : جداسازی مخلوطها از مهمترین فرایند در صنایع مختلف چون شیمیایی، نفت، گاز، دارویی و غذایی است. برای جداسازی، تکنولوژیهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد که در حال حاضر تکنولوژی غشایی به دلیل سهولت استفاده و کارایی بالاتر مورد توجه قرار گرفته است.

مهدیارفر با بیان اینکه غشاها با عبور برخی مولکولهای خوراک و نگهداشتن سایر مولکولها و ذرات، جدا سازی را انجام می دهد، اظهار داشت : مهمترین مواد مورد استفاده برای ساخت غشاها پلیمرها، سرامیکها و فلزات هستند.

وی افزود : در فرایندهایی چون اسموز معکوس (که درشیرین سازی آب کاربرد دارد)، نانو فیلتراسیون، اولترا فیلتراسیون، میکرو فیلتراسیون، تراوش گاز و تراوش تبخیری از غشا استفاده می شود و بسته به نوع جدا سازی، انواع غشاها مورد استفاده قرار می گیرند.

مجری طرح، عمر غشاها را در فرایند جدا سازی گازها در صورت عبور خوراک تمیز بیش از 10 سال دانست و به مهر گفت : مصرف کم انرژی برای جداسازی، سادگی فرایند و حجم و وزن کم تجهیزات از مزایای این تکنولوژی است که در مناطق دور افتاده که امکان حضور تمام وقت نیروی انسانی وجود ندارد، می توان با استفاده از این تکنولوژی بدون نیاز به حضور انسان و یا با حداقل نیروی انسانی بر عملکرد فرایند نظارت کرد.

وی با بیان اینکه غشاها بنا بر کاربردهایی که دارند ساخته می شوند، ادامه داد: از غشاهای جدا سازی گاز می توان در مواردی مانند بازیافت هیدروژن در پالایشگاهها، بازیافت مونومر در واحدهای پلی اولفین، بازیافت بخارات بنزین در انبارها و جایگاههای سوخت رسانی، ‌خالص سازی و استفاده مجدد از گازهای تزریقی به چاه در ازدیاد برداشت از چاهای نفت و گازEOR و کاربردهای دیگر با ارزش افزوده بالا نیز استفاده کرد.

این محقق گفت: در سکوهای نفتی که وزن تاسیسات حائز اهمیت است، سبک و کم حجم بودن تجهیزات این تکنولوژی یکی از مزایای  مهم آن به شمار می رود.

مهدیارفر با اشاره به اینکه بالا بودن ریسک سرمایه گذاری یکی از موانع اصلی برای صنعتی کردن و تولید انبوه غشاها در ایران بوده است، تاکید کرد: سرمایه گذاری برای این امر منوط به وجود بازارهای داخلی است. استفاده از غشاها در بعضی از فرایندهای جدا سازی مانند شیرین سازی آب که در سطح وسیعی انجام می شود ممکن است توجیه اقتصادی برای سرمایه گذاری در این حوزه داشته باشد. 

مجری طرح غشا با تاکید بر اینکه این تکنولوژی در برخی از حوزه ها در دنیا هنوز در مقیاس آزمایشگاهی است و به مرحله صنعتی نرسیده است، به مهر گفت : پژوهشگاه صنعت نفت در برخی از فرایندهای غشایی تمرکز تحقیقاتی خود را بر روی ساخت غشاها قرار داده است و در برخی از کاربردها در جهت دستیابی به تکنولوژی فرایند غشایی متمرکز است.

طبق گفته وی، در این زمینه دستیابی به تکنولوژی فرایند نیز در زمینه های تصفیه پساب های صنعت نفت، شیرین سازی گازهای ترش و ارتقای کیفیت حلال ها و برشهای نفتی با استفاده از غشاها در حال انجام است.

منبع: خبرگزاری مهر
+ نوشته شده در  86/12/26ساعت 1:16  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

پنج تحول برتر فناوري ‌نانو در سال 2006

چکیده

با توجه به موفقیت‌های چشمگیر در زمینه فناوری‌ نانو در سال 2006، انتخاب پنج تحول برتر کار آسانی به نظر نمی‌رسد. یکی از مهم‌ترین موضوعات مورد بحث در سال 2006، ایجاد فصل مشترک بین رایانه و بیولوژی بود؛ به اين صورت كه از مدارهاي منطقي براي مطالعة هر چيزي، از فعالیت‌های عصبی گرفته تا دینامیک بافت‌ها، استفاده شد و آزمايشگاه‌ روي تراشه به يك واقعيت تبديل شد.
یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه هاروارد به سرپرستی روبرت وسترولت، تراشه‌ای ترکیبی برای کنترل حرکات سلول‌های بیولوژیکی ابداع کردند. محققان قادر هستند به‌وسیله این تراشه، سلول‌ها را تک‌به‌تک به‌صورت یک بافت مصنوعی در کنار هم گرد آورند و بدين وسيله بر اثربخشی داروهای مختلف بيفزايند.
در سال 2006، بسیاری از محققان با طراحی نانولوله‌های خاص باعث نزديك‌تر شدن رایانه‌ها به نانولوله‌ها شدند. محققانِ دانشگاه‌های استنفورد و نورث‌وسترن توانستند با استفاده از دو روش جدید، نانولوله‌های کربنی را بر اساس خصوصیت الکتریکی آنها دسته بندی کنند.
علاوه بر این، گروهي تحقیقاتی به سرپرستی جيمزتور در دانشگاه رايس، روشي براي رشد انبوه نانولوله‌های کربنی از هسته‌هاي نانولوله‌اي، که اولین بار توسط ريچارد اسمالي ارائه شده بود، را توسعه دادند. اين روش در كوتاه‌مدت، كاربردهايي در مواد جديد، در صفحه‌های نمایش با قدرت تفکیک بالا و سلول‌های خورشیدی خواهد يافت.
هر چند خيلي از پیشرفت‌ها در مراكز دانشگاهي حاصل شده‌است، شرکت‌های خصوصی نيز سهم خود را داشته‌اند. به عنوان نمونه تلويزيون‌هاي نانولوله‌اي شرکت موتورولا آماده خروج از آزمایشگاه و ورود به بازار مصرف هستند. شركت IBM در مسیر حركت به سوي محاسبات رایانه‌ای نانومقیاس است. سال 2006 از بیو گرفته تا الکترونیک، سال مهیجی بود و پیشرفت‌های حاضر گزیده‌ای از بهترین‌ها هستند. این مقاله به تشریح پنج پیشرفت برتر فناوري ‌نانو در سال 2006 پرداخته است..
 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: www.forbes.com

+ نوشته شده در  86/12/25ساعت 15:0  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

توسعه فناوری نانو در گرو تفهیم اذهان عمومی

آیا فناوری نانو از لحاظ اخلاقی مورد تایید است؟ بر اساس پیمایشی که اخیرا در زمینه نگرش مردم ایالات متحده آمریکا نسبت به علم نانو صورت گرفته است، بیشتر مردم آمریکا به این سوال پاسخ منفی داده‌اند.
دیترام شیوفل1، استاد ارتباطات علوم انسانی از دانشگاه ویسکانسین-مادیسون2، در نشست سالیانه‌ای‌ که در زمینه پیشرفت علم ترتیب داده شده بود، نتایج حاصل از این پیمایش را اعلام کرد. نتایج، نشان‌دهنده‌ی این امر بود که تاثیراعتقادات مذهبی بر دیدگاه مردم نسبت به فناوری، در ایالات متحده آمریکا بیشتر از اروپا است.
 

اذهان عمومی 

در یک نمونه‌ی 1015 نفری از این پیمایش، تنها 5/29 درصد از پاسخ‌دهندگان آمریکایی، فناوری نانو را از لحاظ اخلاقی قبول داشتند. در پیمایش مشابهی که در اروپا صورت گرفت، درصد بیشتری از افراد، این فناوری را مورد تایید اخلاقی قرار دادند. به طوری که این رقم در انگلستان 1/54 درصد، در آلمان 7/62 درصد و در فرانسه 1/72‌ درصد بود. به گفته‌ی شیوفل، از این لحاظ، تفاوت فاحشی میان ایالات متحده آمریکا و کشورهایی وجود داردکه بازیگران کلیدی اروپا در زمینه فناوری نانو محسوب می‌شوند.
به عقیده وی، دلیل اصلی این تفاوت مذهب است. ایالات متحده آمریکا کشوری مذهبی است. در صورتی که کشورهای اروپایی دیدگاه غیرمذهبی‌تری نسبت به آمریکا دارند. از دید آمریکایی‌هایی که اعتقادات شدید مذهبی دارند، تحقیق در زمینه فناوری‌نانو و فناوری زیستی، ابزاری برای افزایش کیفیت‌ بشر محسوب می‌شود. به اعتقاد آنها، زمانی که محققین به ساخت موادی می‌پردازند که در طبیعت موجود نیست (به ویژه اگر فناوری نانو و فناوری زیستی با یکدیگر تلفیق شوند)، به این معنی است که در کار خدا دخالت می‌کنند.
شیوفل عقیده دارد که عدم اطمینان این گونه افراد از عدم آگاهی آن‌ها ناشی نمی‌شود، بلکه از اعتقادات مذهبی آنها نشات می‌گیرد. به اعتقاد وی، مطالعه جدید نقش مهمی را در تشریح این فناوری و کاربردهای آن ایفا می‌کند. جامعه‌ی علمی برای تفهیم و درک این فناوری در اذهان عمومی آمریکا باید کارهای بیشتری انجام دهد.
 


[1] Dietram Scheufele
[2] University of Wisconsin-Madison


منبع:

http://www.physorg.com/news122309388

+ نوشته شده در  86/12/25ساعت 14:54  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانوفناوری و لزوم سرمایه گذاری در آن

 فناوري نانو چيست ؟

 تصور كنيد كه قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد. يك ابر كامپيوتر به اندازه يك سلول انسان داشته باشيد و يا صاحب يك سفينه فضائي شخصي هستيد كه هزينه اي به اندازه يك خودرو و وزني به اندازه  kg 10 داشته باشيد در آينده اي نه چندان دور در خانه هاي جديد ممكن است هنگاميكه تركي در آن ظاهر ميشود خودشان را تعمير كنند. ماشين ها نيز ممكن است با لايه اي به استحكام الماس پوشانده شوند كه آنها را در برابر خراش محافظت كند.

علم و فناوري نانو علوم و نانو تكنولوژي توانائي به دست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانو متري يا ميليارديم متر و بهره برداري از خواص و پديده هاي اين مقياس در مواد ابزارها و سيستم هاي نوين است فناوري نانو پديده هايي را در جامعه باقي مي گذارد كه بشر تصوري از آنها ندارد بعنوان مثال : ساخت مواد بسيار سبك و محكم براي مصارف مرسوم يا جديد، كاهش شديد تقاضا براي سوخت هاي فسيلي ، توليد انبوه مواد و ابزارهايي كه تا قبل از اين عملي يا اقتصادي نبوده اند، از بين بردن كامل عوامل خطرناك جنگ شيميايي و ميكروبي از بين بردن كامل ناچيزترين آلاينده هاي شهري و صنعتي و بسياري از موارد غير قابل پيش بيني ديگر.

طبق نظر كارشناسان اقتصادي فناوري نانو تحول بزرگي در اقتصاد دنيا بوجود خواهد آورد بعضي پيش بيني ها بازار هزار ميليارد دلاري را در چند سال آينده براي اين فناوري محتمل دانسته اند. ميزان كاربرد اين فناوري در زندگي به حدي است كه آنرا انقلاب صنعتي آينده لقب داده اند در صورت توسعه اين فناوري در بسياري از موارد فروش محصولات مبتني بر صنايع و فناوري هاي سنتي به حداقل خواهد رسيد.

در جهان همانند امروز اقتصاد , ميزان اندوخته علمي و صنعتي عناصر اساسي قدرت سياسي ملت ها را تشكيل مي دهد. بنابراين چنانچه در فناوريهايي كه امروزه در حال شكل گيري هستند از قافله جهاني عقب باشيم در آينده ديگر شكاف بين قوي و ضعيف را نمي توان پر كرد با توجه به موارد فوق الذكر لزوم سرمايه گذاري در اين فناوري مشخص است.

سرمايه گذاري در فناوري نانو

انقلاب رو به رشد فناوري نانو توجه تاجران وسرمايه گذاران را به خود جذب كرده است و محصولات و بازارهاي وسيع آن هنوز در راهند در كوتاه مدت نيز با نوآوري در محصولات و فرآيندهاي صنايع كنوني يك فناوري توان بخش به شمار مي رود به همين دليل مي توان به بازار محصولات فناوري نانو در كوتاه مدت نيز اميدوارانه چشم دوخت اگر چه حضور در چنين بازاري با پيشگامي سرمايه هاي دولتي امكان پذير است اما تداوم و گسترش آن منوط به مشاركت سرمايه هاي خصوصي است.

شواهد موجود نشان ميدهد در آينده در صد بالايي از بازارهاي محصولات مختلف متكي بر فناوري نانو خواهد بود و به همين دليل دولت و شركت هاي بزرگ و كوچك به دنبال كسب جايگاهي براي خود در اين بازارها هستند كه بسياري از مقالات پتانسيل اين فناوري براي تغيير چشمگير در اقتصاد جهاني ياد آوري شده است.پيش بيني هاي بسياري در مورد حجم مختلف متكي بر فناوري نانو انجام شده است ولي در كنار اين پيش بيني ها بايد پرسيده شود كه جايگاه كشورهايي كه به آن دسترسي ندارند در بازارهاي آينده و اقتصاد جهاني چه خواهد بود؟

با توجه به اينكه سهم هر كشود يا بنگاه در زمان شكل گيري يك بازار تثبيت مي شود. زمان سرمايه گذاري براي رسيدن به جايگاه مناسب همين امروز است. توسعه فناوري نانو در جمهوري اسلامي ايران نيازمند برنامه اي دراز مدت و همه جانبه همراه با اجراي هماهنگ در سطح ملي خواهد بود اين برنامه بايد به همه عوامل موثر در توسعه فناوري، نقش تك تك سازمانهاي دولتي و از همه مهم تر ايجاد بستر رشد براي بخش خصوصي توجه نمايد و البته ارزيابي مداوم برنامه و اصلاح آن ضرورت دارد. سرعت بخشيدن به توسعه فناوري نانو نيازمند ساز و كارهاي تامين مالي مناسب است. تامين منابع مالي فعاليتهاي نو آورانه از طريق مكانيزم هاي مختلفي قابل انجام است كه اين مكانيزمها بستگي به شرايط و عوامل حاكم بر نظام اقتصادي كشور دارد. اما در اين ميان سرمايه گذاري خطر پذير در نظام اقتصادي كشور از اهميت زيادي برخوردار است. زيرا به علت ريسك ذاتي نهفته در موفقيت طرحهاي نانو و ماهيت بلندمدت بازگشت سرمايه در اين نوع فعاليتها مكانيزم هاي مالي اعتباری روش مناسبي جهت تامين مالي آنها نمي باشد. به عبارت ديگر مكانيزم هاي سنتي تامين مالي كه مبتني بر وامهاي كوتاه مدت است نمي تواند به تاسيس و توسعه شركتهاي كوچك و نوپا كمك چنداني نمايد.

فعاليتها ي صنعت پر رونق سرمايه گذاري خطر پذير پيش شرط اصلي كمك به اين شرکتهاي نوپا و ارتقاي كارآفريني و نو آوري در نظام ملي نوآوري است.

چشم اندازها، ماموريتها و اهداف برنامه بلند مدت توسعه فناوري نانو

در راستاي تحقق چشم انداز 20 ساله جمهوري اسلامي ايران ،جنبش نرم افزاري و بهبود سطح كيفيت زندگي مردم، در افق 10 ساله، جمهوري اسلامي ايران كشوري است توسعه يافته در فناوري نانو با زير ساختهاي بومي و پيشرفته و براساس نقش محوري منابع انساني، داراي تعاملات داخلي و بين المللي موثر و سازنده مولد ارزش افزوده اقتصادي حاصل از فناوري نانو و داراي توان رقابتي در سطح جهان ،در بحث ماموريت ها نيز دستيابي به جايگاه مناسب در بين 15 كشور برتر فناوري نانو و تلاش براي ارتقا مداوم اين جايگاه به منظور توسعه اقتصادي – اجتماعي جمهوري اسلامي ايران پيش بيني شده است.

در برنامه بلند مدت توسعه فناوري نانو سه هدف عمده در راستاي نيل به ماموريت برنامه در نظر گرفته شده كه عبارت است از :

الف- دستيابي به سهم مناسبي از تجارت جهاني با استفاده از فناوري نانو.

ب- ايجاد زمينه مناسب براي بهره مندي از مزاياي فناوري نانو در راستاي ارتقاي كيفيت زندگي مردم.

ج- نهادينه شدن توسعه پايدار و پوياي علوم، فناوري و صنعت نانو.

ايران در بحث نانو در چه جايگاهي قرار دارد؟

از نظر شاخص هاي علمي بر اساس بررسي هاي انجام شده در مقالات معتبر سالهاي گذشته ايران از اين لحاظ داراي رتبه پنجاهم است. كه البته در سال 2004 به رتبه چهل و سوم ارتقا يافت. در مورد ديگر شاخص ها،هنوز نمي توان ارزيابي دقيقي داشته باشيم. مثلا ثبت اختراع كه در بحث تكنولوژي كه يكي از شاخص هاي جهاني است در كشور ما از جايگاهي برخوردار نيست. بهر حال مي توان گفت ما جزو چهل كشور دنيا هستيم و بايد روز به روز جايگاه مان را ارتقا دهيم.

جايگاه بخش خصوصي در فناوري نانو

بخش خصوصي طبيعتا وقتي وارد مي شود كه احساس كند در آينده نزديك پس از سرمايه گذاري مي تواند به سود اقتصادي برسد و اين ديدگاه درستي است. نكته اولي كه بايد در اين زمينه در نظر داشت اين است كه هنوز بخش خصوصي با موضوع نانو آشنايي كافي ندارد. بطور مثال اگر شركتي پلاستيك توليد مي كند اين شركت نمي داند كه آيا هنوز نانو تكنولوژي مي تواند در خدمت اهدافش باشد و محصولاتش را بيشتر كرده و سود بيشتري برايش به ارمغان آورد يا خير؟

قدم نخست اين است كه بايد ترويج ويژه اي براي بخش خصوصي داشته باشيم و هر قسمت بخش خصوصي را با توجه به زمينه اي كه در آن فعاليت دارد اطلاعات كافي در اختيارش بگذاريم.

قدم دوم اينكه مواردي در نانو تكنولوژي كه مي تواند درآمد زا باشد و توليد اقتصادي داشته باشد را به بخش خصوصي معرفي كنيم. يا به عبارتي دولت اطلاعات بيشتري فراهم آورد تا بخش خصوصي بعد از آگاهی راحت تر بتواند برای سرمایه گذاری تصمیم بگيرد.

گام سوم این است که تسهیلات مالی در اختیار بخش خصوصی قرار بگیرد و پشتيباني و حمايت هاي قانوني از سرمايه گذاري در اين زمينه به عمل آيد.

اگر بخش خصوصي طرحي داشته باشد بايد به دفتر همكاري هاي فناوري مراجعه كند يعني براي مشاركت اين بخش مكانيسم خاصي وجود دارد. بستر اوليه سرمايه گذاري تخش خصوصي در اين زمينه آماده شده است.  

(گروه مطالعات اقتصادي )

نویسنده: محمدرضا فروغی

+ نوشته شده در  86/12/25ساعت 0:50  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

آسيب شناسی آموزش فناوری نانو در ايران

ایرنا:در يكي دو سال اخير،آموزش فناوري نانو راه خود را به دانشگاه‌هاي كشور باز كرده و دوره‌هاي تحصيلات تكميلي اين رشته در چند دانشگاه شروع شده است.
به نوشته شماره جديد ماهنامه"فناوري نانو" جديد بودن جاذبه‌هاي ذاتي و تبليغ جهاني اين فناوري موجب تحريك بسياري از دانشجويان براي تحصيل در اين رشته شده است و رقابت براي تحصيل دراين رشته را به طور ناخودآگاه تشديد كرده است

در نتيجه اين رقابت دانشجوياني با سطح علمي مناسب وارد سيستم آموزش فناوري نانو مي‌شوند.

ديگر عوامل كليدي در اين سيستم دروس و طرح‌هاي پژوهشي هستند كه نتيجه اين عوامل بايد تربيت نيروي انساني با سواد ،خلاق و كارآمد به منظور تحقق اهداف سند راهبرد توسعه فناوري نانو در جمهوري اسلامي ايران يعني دسترسي به جايگاهي مناسب در بين پانزده كشور برتر اين فناوري باشد.

اما انجام فرايند تربيت نيرو در اين سيستم ممكن است با آسيب‌هايي رو به رو باشد.كه از جمله اين آسيب‌ها مي‌توان به موارد زير اشاره كرد.

يكي از اين آسيب‌ها ايناست كه به دليل مشخص نبودن حد و مرز فناوري نانو و بالغ نشدن آموزش آن در جهان ممكن است برخي دانشگاهها همان علوم متعارف مقياس ماكرو را با برچسب نانو به دانشجويان ارايه كنند.

زيرا همانطور كه شوق تحصيل در نانو خيلي از دانشجويان را به اين رشته مي‌كشاند ،اسم و رسم تدريس نانو نيز مي‌تواند برخي ازمدرسين ناآشنا به مباني علمي اين فناوري را تحريك به تدريس در اين زمينه كند در اين صورت سطح علمي دانش آموختگان فناوري نانو پايين تر از حد انتظار خواهد بود.

آموزش نيروي انساني بايد همراه با تمهيد سازو كار لازم براي به كارگيري دانش آموختگان در فعاليت‌هاي واقعي و مولد باشد تا امكان دسترسي به سهم مناسبي از بازار جهاني فناوري نانو فراهم شود.

آسيبي كه از اين جنبه متوجه فناوري نانو در كشور ما است ،تلاش دانشگاه‌ها براي پيشگامي صرف در داير نمودن رشته فناوري نانو بدون توجه به زنجيره‌هاي بعد از آموزش است.

اين معضل باعث خواهد شد تا در چند سال آينده با نيروهايي بدون بازار كار مواجه شويم.در اين صورت سهم ايران از توليدات جهاني فناوري نانو ، توليد پرهزينه نيروي انساني ارزان قيمت يا مفت براي بازارهاي خارجي خواهد بود.

تعريف پروژه‌هاي پژوهشي فناوري نانو چه براي دانشجويان اين رشته و چه دانشجويان علاقمند در ساير رشته‌ها نياز به برنامه ريزي دارد.هم اكنون تعريف پروژه در دانشگاه‌هاي ما كاملا استادمحور و بي‌برنامه است و پروژه هاي تحقيقاتي صرفا در راستاي تخصص و علاقه استادان تعريف مي‌شود.

در صورت بروز چنين اتفاقي براي رشته فناوري نانو ،پژوهش در اين زمينه در جزاير كاملا مجزا و بدون هيچ گونه ارتباط هدف داري دنبال خواهد شد.در اينصورت انجام پروژه‌هاي ابتدايي ،بي هدف و تكراري رو به فزوني رفته واين تصور را تقويت خواهد كرد كه پژوهش در فناوري نانو يعني دور ريختن سرمايه ،ديگاهي كه بعضي‌ها نسبت به كل مقوله پژوهش پيدا كرده‌اند.

لذا در مجموع مي‌توان اين گونه نتيجه گرفت كه به منظور اثر بخش شدن دوره‌هاي آموزش فناوري نانو در دانشگاه‌ها و جلوگيري از هدر رفتن زمان ، هرز رفتن نيروي انساني و اتلاف سرمايه مادي لازم است اقداماتي انجام شود.

از جمله اين اقدامات اينكه انگيزه‌هاي شخصي در تدريس فناروي نانو وارد نشود و عرصه تدريس براي كساني كه صلاحيت علمي بيشتري دارند (با معيارهايي همچون سابقه تدريس ،تحصيل ،تحقيق ،ارايه مقالات معتبر ،ثبت اختراع در زمينه‌هاي مرتبط) بازتر شود.

همچنين طراحي دوره‌هاي آموزشي با تفكر بلند مدت صورت گيرد و قبل از اين كه دانشجويي براي اين رشته پذيرش شود ،زمينه فعاليت او در آينده روشن شود و حلقه آموزش در زنجيره توليد ديده شود.

نویسنده: محمدرضا فروغی 

علاوه براين با بررسي فرصت‌ها و چالش‌هاي كشور ،پروژه‌هاي به هم پيوسته و زنجيره‌اي طراحي شده و دانشگاه‌ها در قالب برنامه‌هاي پژوهشي ، مامور انجام اين پروژه‌ها شوند ،همانند برنامه تحقيق و توسعه اتحاديه اروپا كه پروژه‌هاي زنجيره‌اي آن با هدف خاص و از پيش تعيين شده حتي در قالب پروژه‌هايي در چند كشور مجزا انجام مي‌شود.

نهايتا از آنجا كه ستاد ويژه توسعه فناوري نانو ،متولي هدايت جريان كلي فناوري نانو در كشور است لازم است تعامل سازنده تري بين ستاد و وزارت علوم برقرار شود تا جريان تربيت نيرو به حركتي كنترل شده و با اهداف مشخص و بلند مدت تبديل شود.

مسلما همدلي و برنامه ريزي قوي در اين زمينه باعث مي‌شود تا پيشرفت هاي مقطعي و موردي كشور به جرياني پايدار تبديل شده و موج موفقيت اين فناوري از خطر ميرايي نجات يابد.

+ نوشته شده در  86/12/25ساعت 0:40  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

سلول‏های خونی و انتقال نانو ذرات به سراسر بدن

گلبول‏هاي قرمز خون را مي‏توان مانند شناورهايي براي حفاظت از نانوذرات درمان‏كننده در سامانه‏ي دفاعي بدن و انتقال آن‏ها به اهداف معيني به كار گرفت. متصل ساختن گلبول‏هاي قرمز خون به نانوذرات به اين ذرات امكان مي‏دهد 100 برابر بيشتر از ذرات غيرمتصل پايدار شوند. اين تكنيك جديد توانسته است بر يكي از موانع اصلي استفاده از نانوذرات براي ارسال پيوسته‏ي داروها و ديگر عوامل در كاربردهاي پزشكي فايق آيد. چندين سال است كه پژوهشگران كوشيده‏اند از نانو ذرات (ذراتي كه اندازه‏ي آن‏ها يك ده ميلونيم متر مي‏باشد) براي ارسال دارو، تجهيزات تصويربرداري يا ژن‏ها به اهدافي در بدن استفاده كنند. اما اين كوشش‏ها تحت تاثير سرعت پاكسازي اين ذرات توسط سامانه‏ي دفاعي بدن و خارج شدن آن‏ها از جريان خون قرار داشته است. سمير ميترا گوتري و اليزابت چمبرز در دانشگاه كاليفرنيا واقع در شهر سانتا باربارا دريافتند كه گلبول‏هاي قرمز خون تا 120 روز در جريان خون زنده مي‏مانند و برخي از باكتري‏ها نيز مي‏توانند با اتصال به اين گلبول‏ها زنده بمانند. آن‏ها با خود انديشيدند كه چرا نانو ذره‏ها نتوانند از همين شيوه‏ي فريب دهنده استفاده كنند.
 



گذرگاه بدن

ميترا گوتري مي‏گويد: ”گذرگاه اصلي در پيمودن اين مسير آن بود كه ذرات را چگونه مي‏توان در بدن نگاه داشت. ما تصميم گرفتيم به جاي جنگيدن با بدن، از همان چيزي كه در بدن وجود دارد، استفاده كنيم. براي اين منظور گلبول‏هاي قرمز خون بهترين گزينه بودند.“بنابراين، ميترا گوتري و چمبرز نانو ذرات با اندازه‏هاي متفاوت و رفتارهاي سطحي مختلف را مورد آزمون قرار دادند. از آن جا كه پلاسماي خون انسان از چسبيدن بسياري از مواد به گلبول‏هاي قرمز جلوگيري مي‏كند. آن‏ها خون موردنياز خود را از جانوران تهيه كردند، سپس با جداكردن گلبول‏هاي خون از پلاسما، آن‏ها را در مجاورت نانو ذرات فلوئور سنت قرار دادند. بيش از 40 درصد از گلبول‏ها، نانو ذرات ياد شده را با خود حمل كردند. هنگامي كه سلول‏هاي ياد شده را به جريان خون جانوران بازگرداندند، پژوهشگران به رديابي آن‏ها در جريان خون و نيز ارگان‏هايي از بدن آن‏ها پرداختند و اين ذرات را در حالي كه از پالايه‏هاي خون عبور كرده بودند، زنده و فعال يافتند.

ذرات حفاظت شده

آن‏ها دريافتند كه نانو ذرات تا چندين ساعت به گلبول‏هاي قرمز متصل باقي مي‏مانند و در برخي مواقع حتا تا يك هفته هم دوام مي‏آورند. در مقايسه، نانو ذرات غيرمتصل پس از چند دقيقه از جريان خون ناپديد مي‏شوند. ذرات متصل در برابر سامانه‏هاي دفاعي بدن در حالي كه به گلبول‏هاي سرخ چسبيده‏اند، حفظ مي‏شوند. ميترا گوتري هم اينك سرگرم همكاري با ديگر پژوهشگران براي يافتن مواد شيميايي مانند آنتي بادي است كه نانو ذرات را به شكل مستحكم‏تري به گلبول‏هاي سرخ متصل مي‏سازند و آن‏ها را با دوام‏تر مي‏كند. جرج لاهان مدير يك آزمايشگاه نانو فناوري در دانشگاه ميشيگان، نيز در ايالات متحده اين پيشرفت را تحسين مي‏كند. او مي‏گويد: ”با كار بيشتر اين مفهوم مي‏تواند به يك پيشرفت واقعي از الگوي موجود در ارسال دارو، به شيوه‏ي نظام‏مند تبديل شود.“

+ نوشته شده در  86/12/24ساعت 15:28  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

جهان ریاضیات در فضای نانو

نانو و فناوری نانو بیانگر رهگذری به سوی دنیایی جدید هستند. سفر به اعماق سرزمین اتمها و مولکولها نوید دهندة اثراث اجتماعی شگفت‌انگیزی است: در علوم بنیادین، در فناوریهای نو، در طراحی مهندسی و تولیدات، در پزشکی و سلامت و در آموزش.
پیش‌بینی‌های گسترده در حوزه کشفیات جدید، چالشها، درک مفاهیم، حتی هنوز فرم و محتوای موضوع، مه‌آلود و اسرارآمیز است.


 این مقاله می‌کوشد تا چالشهای دنیای ریاضیات را در مواجهه با دنیای شگفت‌انگیز نانو بررسی کند.
به عبارت دیگر، ریاضیات در معماری پازل نانو چه نقشی خواهد داشت ؟
همگان بر این نکته توافق دارند که پیشرفتهای بزرگ، مستلزم تعامل میان مهندسان، ژنتیست‌ها، شیمیدانان، فیزیکدانان، داروسازان، ریاضیدانان و علوم رایانه ای ها است. شکاف میان علوم و فناوری، میان آموزش و پژوهش، میان دانشگاه و صنعت، میان صنعت و بازار بر مجموعه تأثیرگذار خواهد بود. دلایل کافی مبتنی بر فصل مشترک میان نظامهای کلاسیک و فرهنگ ها موجود است. این انقلاب علمی و فناورانه، منحصر به فرد است. این بدین معنی است که می‌بایستی نه تنها در بعد علمی، که در سایر ابعاد، نیز زیرساختهای بنیادین با حداکثر انعطاف پذیری در برابر تغییرات را پیش‌گویی و پیش‌بینی کنیم.
دانش ریاضیات به عنوان خط مقدم جبهة علم مطرح است. ویژگی بدیهی ریاضیات در علوم نانو «محاسبات علمی» است. محاسبات علمی در فناوریی که به عنوان فناوری انقلابی مطرح شده است. محاسبات علمی در طول، تفسیر آزمایشات، تهیة پیش‌بینی در مقیاس اتمی و مولکولی بر پایة تئوری کوانتومی و تئوریهای اتمی است.
همانگونه که ریاضیات زبان علم است، محاسبات، ابزاری عمومی علم و کاتالیزوری برای تعاملات عمیق‌تر میان ریاضیات و علوم است. یک تیم محاسبات، دربارة مدلشان و اثر محاسباتشان و تطبیق‌پذیری آن با واقعیت، به بحث می‌پردازند. «‌محاسبات» رابطی میان آزمایش و تئوری است. یک تئوری و یک مدل ریاضی، پیش نیاز محاسبات است و یک آزمایش تنها اعتبار بخش هر نوع تئوری، مدل و محاسبات است.
مدلهای ریاضی، ستونهای راهگشا به سوی بنیاد علم و تئوریهای پیش بین هستند. مدلها، رابطهایی بنیادین در پروسه‌های علمی هستند و اغلب اوقات در سیستم‌های آموزشی به فاز مدلسازی و محاسبات، تأکید کافی نمی‌شود. یک مدل ریاضی بر پایة فرمولاسیون معادلات و نامعادلات اصول بنیادین استوار است و مدل درگیر با درک کامل پیچیدگیهای مسأله نظیر، جرم، اندازة حرکت و توازن انرژی است. در هر سیستم فیزیکی واقعی تقریب اجازه داده می‌شود، تا مدل را در یک قالب قابل حل عرضه کنند. اکنون می‌توان مدل را یا به صورت «تحلیلی» و یا بصورت «عددی» حل کرد. در این حالت مدلسازی ریاضی یک پروسه پیچیده است،زیرا می‌بایستی دقت و کارآیی را همزمان نشان دهد. در علوم نانو و فناوری نانو، مدلسازی نقش محوری را بر عهده دارد، بویژه وقتی که بخواهیم عملکرد ماکروسکوپی مواد را از طریق طراحی در مقیاس اتمی و مولکولی کنترل کنیم، آن هم در شرایطی که درجات آزادی زیاد باشد. مدلسازی ریاضی یک ضرورت در این فضای مه آلود است. تفسیر داده‌های آزمایشگاهی یک ضروت حتمی است. همچنین برای هدایت، تفسیر، بهینه سازی، توجیه رفتارهای آزمایشگاهی، مدلسازی ریاضی ضرورت می‌یابد.
یک مدل مؤثر، راه رسیدن به تولیدات جدید، درک جدید رفتارشناسی، را کوتاه می‌کند و تصحیح گر هوشمندی است که از نتایج گذشته درس می‌گیرد.
مدلسازی نه تنها ویژگی منحصر به فرد ریاضیات است بلکه پلی بسوی فرهنگهای مختلف علمی است.
تئوری در هر مرحله از توسعة علم، نقش محوری دارد، ارزیابی حساسیت مدل به شرایط پروسه‌های فیزیکی ، و حصول اطمینان از اینکه معادلات و الگوریتمهای محاسباتی با شرایط کنترل آزمایشگاهی سازگارند، از چالشهای مهم است. تئوری نهایتاً بسوی تعریف نتایج و درک فیزیکی سیستم، میل خواهد کرد و اغلب اوقات ریاضیات جدیدی لازم نیست تا به منظور رسیدن به درک رفتار، ساخته شود.
عبور از تئوریهای موجود ارزشمند است و اغلب نیز اتفاق می‌افتد. زمانی مدلها، مشابه سیستم‌های شناخته شده هستند که دقت ریاضی بالایی را داشته باشند اما در جهان شگفت ‌انگیز نانو، مدلهای مختلف و جدید، چالشهای جدی را در دانش ریاضیات پدید می‌آورند. تئوریهای جدید در مقیاسهای زمانی غیر قابل پیش‌گوئی اتفاق می‌افتند و تئوریهای قدرتمند در قالبهای عمیق شکل می‌گیرند. میان‌برهای اساسی لازم است تا شبیه‌سازی صورت گیرد:
طراحی در مقیاس اتمی و مولکولی، کنترل و بهینه سازی عملکرد مواد و ابزار آلات، و کارآیی شبیه‌سازی رفتار طبیعی، از مهمترین چالشها است. این چالش‌ها نوید دهندة برهم کنشهای کامل میان حوزه‌های مختلف ریاضی خواهد بود.
آثار اجتماعی این چالش‌ها زیاد و متنوع خواهد بود.
منافع حاصل از مشغولیت ریاضیدانان فعال، توازن با چالشهای اصلی در زمینه رشد زیرساختهای ریاضیات، تغییرات در ساختار آموزش ریاضیات، از جمله آثار ورود ریاضیات به دنیای شگفت انگیز نانو خواهد بود.
جامعه ریاضی می‌بایستی اصلاح شود: تئوریهای بنیادین، ریاضیات میان رشته‌ای و ریاضیات محاسباتی و آموزش ریاضیات.
ریاضیات چه حوزه‌هایی را در بر خواهد گرفت؟ الگوریتمهای اصلی در حوزه‌های ریاضیات کاربردی و محاسباتی، علوم کامپیوتر، فیزیک آماری، نقش مرکزی و میان بر ساز را در حوزة نانو بر عهده خواهند داشت.
برای روشن شدن موضوع برخی از اثرات ریاضیات را در فرهنگ نانو بررسی می‌کنیم:
ـ روشهای انتگرال گیری سریع و چند قطبی سریع: اساسی و الزامی به منظور طراحی کدهای مدار (White, Aluru, Senturia) و انتگرال گیری به روش Ewala در کد نویسی در حوزه‌های شیمی کوانتوم و شیمی مولکولی (Darden ۱۹۹۹)
ـ روشهای« تجزیه حوزه»، مورد استفاده در شبیه‌سازی گسترش فیلم تا رسیدن به وضوح نانوئی لایه‌های پیشرو مولکولی با مکانیک سیالات پیوسته در مقیاسهای ماکروسکوپیک (Hadjiconstantinou)
ـ تسریع روشهای شبیه سازی دینامیک مولکولی (Voter ۱۹۹۷)
ـ روشهای بهبود مش‌بندی تطبیق پذیر: کلید روشهای شبیه پیوسته که ترکیب کنندة مقیاسهای ماکروئی، مزوئی، اتمی ومدلهای مکانیک کوانتوم از طریق یک ابزار محاسباتی است (Tadmor, Philips, Ortiz)
ـ روشهای پیگردی فصل مشترک: نظیر روش نشاندن مرحله‌ای Sethian, Osher که در کدهای قلم زنی و رسوب‌گیری جهت طراحی شبه رساناها مؤثرند (Adalsteinsson, Sethian) و نیز در کدگذاری به منظور رشد هم بافت ها (Caflisch)
ـ روشهای حداقل کردن انرژی هم بسته با روشهای بهینه سازی غیر خطی (المانی کلیدی برای کد کردن پروتیئن‌ها) (Pierce& Giles)
ـ روشهای کنترل (مؤثر در مدلسازی رشد لایه نازک‌ها (Caflisch))
ـ روشهای چند شبکه‌بندی که امروزه در محاسبات ساختار الکترونی و سیالات ماکرومولکولی چند مقیاسی بکار گرفته شده است.
ـ روشهای ساختار الکترونی پیشرفته ، به منظور هدایت پژوهشها به سمت ابر مولکولها (Lee & Head – Gordon)

نویسنده: محمدرضا فروغی

منبع: ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

+ نوشته شده در  86/12/24ساعت 14:48  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانو رباتها در علم پزشکی

مجلة روبوتيك twov در شمارة ماه نوامبر خود مقاله‌اي در زمينة نانوروبات‌هاي پزشكي منتشر كرده است.
در اين مقاله سؤالاتي در زمينة امكانپذير بودن نانوروبوتيك وسايلي مانند كنترل حركت، ارتباط، برهم‌كنش وسايل پيرامون و زيست‌سازگاري آنها مطرح شده است. همچنين فوايد بسياري كه نانوروبات‌ها از طريق توسعة روش‌هاي درماني زيست‌پزشكي جديد به دنبال خواهند داشت ذكر شده است.

فناوري‌هاي جديد
در فيلم سفر اسرارآميز Fantastic Voyone ما غالباً شاهد صحنه‌هايي هستيم كه در آن از نانوروبات‌ها براي مبارزه با مشكلات بهداشتي استفاده مي‌شود. حال آيا واقعاً پيشرفت‌هاي به دست آمده در فناوري‌نانو اين كار را عملي خواهد كرد؟
كاوالكانتي: در واقع بسياري اوقات اين داستان‌‌هاي علمي تخيلي از واقعيت الهام گرفته و يا حداقل بر مبناي مباحث علمي مي‌باشند. به عنوان مثال ژول ورن در داستان از ”زمين به ماه (1865)“. سفر به ماه را كه توصيف مي‌كند از پيشرفت‌هاي واقعي علمي نجوم فيزيك آن زمان الهام گرفته بود. اگر چه در سالي كه آن كتاب نوشته شد اين كار به نظر بسياري از مردم غيرممكن به نظر مي‌رسيد. اما اكنون سفر به مريخ هم امكان‌پذير شده و اخيراً هم روبات‌هاي خود كنترلي را براي كاوش در سطح اين سياره سرخ به كار گرفته‌اند.
همچنين طي قرن 19، بسياري از دانشمندان تعيين تركيب شيميايي يك سياره را امري غيرممكن مي‌دانستند. اما در قرن 20، طيف‌سنجي با استفاده از فيزيك كوانتوم با موفقيت امكان‌پذير بودن آن را نشان داد. در سال 1966، بخشي از فيلم سفر اسرارآميز نهم، الهام گرفته از واقعيت و بحث و جدل‌هايي بود كه بر اثر سخنراني فيزيك‌دان مشهور و برندة جايزه نوبل يعني ريچارد فاينمن پديد آمد. وي در سخنان خود در سال 1959 امكان‌پذير بودن فناوري‌نانو را اعلام كرد و گفته بود توليد نانوماشين‌ها نتيجه‌اي كاملاً طبيعي از پيشرفت فناوري است و در واقع سرعت پيشرفت‌هاي جديد بسيار سريع‌تر از آن چيزي است كه تاكنون براي فناوري‌ها وجود داشته است.
توليد نانوروبوت‌ها
چه مراحلي براي ساخت نانوروباتي كه بتواند در پزشكي به كار رود بايد طي شود؟
كاوالكانتي: ساخت نانوروبوت‌ها مستلزم حصول پيشرفت‌هايي در مواد صلب الماس‌گونه است و اين كار هم امكان‌پذير است و توليد نانوابزارها طي سال‌هاي اخير روبه رشد بوده است. توليد الماس گونه‌ها مرحله به مرحله در حال پيشرفت است و براي حركت به سمت توليد روبات‌ها در ابعادي قابل مقايسه با باكتري‌ها، لازم است دركي از اين زمينه داشته باشيم. به عنوان مثال، چند ماه قبل، اولين روبات متحرك ساخته شد كه مي‌توانست تا ابعاد 60 در 250 ميكرون را اندازه‌ بگيرد.
در اين مقياس، مي‌توان پيش‌بيني نمود كه ابعاد روبات‌هايي كه در سال‌هاي آينده پديد مي‌آيند به سرعت به 100 ميكرون و بعد از آن 50 ميكرون و همين طور كاهش مي‌يابند. هم‌اكنون نمونة اولية وسيلة 90 نانومتري Intel، يك SRAM 52 مگابيتيِ كاملاً كاربردي توليد كرده كه طول پاية ترانزيستور آن nm50 است و ابعاد سلول SRAM آن تنها حدود 1 يا تقريباً نصف اندازة سلول اغلب SRAMهاي پيشرفتة امروزي است. و اين كوچك‌سازي با توجه به نقشه راه اتحادية صنعت نيمه‌رساناها ادامه مي‌يابد.
تا سال 2016، ICهاي با عملكرد بالا حاوي بيش از 8/8 ميليارد ترانزيستور، در فضايي به مساحت 2mm280 خواهند بود. اين رقم بيش از 25 برابر تعداد ترانزيستورهايي است كه روي تراشه‌هاي امروزي با ابعاد nm130 قرار دارد. اما از آنجا كه درون بدن انسان رگ‌هاي كوچكي به قطر 30 تا 60 ميكرون وجود دارد، مي‌توان پيدايش اولين نانوروبات طي ده سال آينده را كاملاً طبيعي دانست.

فناوري‌نانو در خدمت پزشكي
آيا در حال حاضر هيچ كار آزمايشگاهي روي انسان يا حيوان در اين زمينه صورت گرفته است؟
كاوالكانتي: در واقع تاكنون نانوابزارهاي كاملاً كاربردي بسياري مانند موتورها، حسگرها، محاسبه‌گرهاي زيست مولكولي و نانوترانزيستورها ساخته شده است. اما در حال حاضر عمده‌ترين چالش، مجتمع‌سازي چندين بخش مجزا از اين نانوابزارها روي يك نانوروبات قابل كنترل است، كه براي انجام آن هم‌اكنون گروه‌هاي تحقيقاتي متعددي در نقاط مختلف جهان، طي پروژه‌هاي ميان رشته‌اي با يكديگر همكاري مي‌كنند. در اين راه، شبيه‌سازي‌هاي نظري به عنوان ابزاري مفيد و ارزشمند براي مجتمع‌سازي سيستم و آزمايش‌پذير شدن آن به شمار مي‌آيد.
به هر حال، اطمينان از دستيابي به كنترل مناسب بر چنين نانوماشين‌هايي يكي از موضوعات بحث‌انگيز در راه محقق شدن نانوروبات‌هاست و در واقع شما مي‌توانيد از طريق روش‌هاي نانومكاترونيك (nanomechatronics) به ارزيابي و محاسبه آن بپردازيد. استفاده از نانوروبات‌ها در انسان پس از انجام صدها آزمايش با تمام جزئيات از ابتدا روي موش‌هاي آزمايشگاهي ممكن خواهد شد. در واقع، اين روند طولاني آزمايشگاهي، براي هر فناوري زيست‌پزشكي جديدي انجام مي‌شود. مانند فناوري‌نانوپوسته‌ها كه با موفقيت روي موش‌هاي آزمايشگاهي براي مبارزه با سرطان به كار گرفته شد.
استفاده از اين نانوپوسته‌ها نتيجة پيشرفت‌هاي به دست آمده در فناوري‌نانو است و به عنوان يك روش درماني- دارويي نتايج مثبت و اميدواركننده‌اي داشته است. با پيشرفت بيشتر در حركت به سمت نانوروبات‌ها، مي‌توان به نتايج مؤثرتر ديگري در زمينة مراقبت‌هاي بهداشتي اميدوار بود.
ملزومات Customized
براي آن كه يك نانوروبات بتواند درون بدن انسان كار كند چه چيزهايي لازم است؟
كاوالكانتي: براي رسيدن به بيشترين كارآيي، نانوروبات‌ها در حالت ايده‌آل نبايد قطري بزرگ‌تر از 3 ميكرون داشته باشند. اين نانـوروبات بايد داراي مبـدل‌ها (transducers) و محرك‌ها (actuator)هاي كارآمد با هزينه مصرفي كم بوده و بتوانند به محض قرار گرفتن درون بدن انسان به طور موثري با محيط پيرامون خود تعامل نمايند.
براي پاسخ‌دهي مؤثر در زمان واقعي به محيط، در اين نانوروبات بايد سيستم مجتمعي تعبيه شده باشد. به همين دليل انتظار مي‌رود هنگام نياز به چنين پاسخ‌هاي حركتي با استفاده از موتورهايي براي كشش روبات حركت‌هاي كنترلي لازم را فراهم كرد كاري كه با برخي دخالت‌هاي زيست پزشكي قابل انجام است.كنترل نانوروباتيِ مبتني بر حسگرها را هم مي‌توان با استفاده از نانوحسگرهاي حرارتي و يا شيميايي انجام داد.
استفاده از نانوروبات‌ها
آيا شما مي‌توانيد زمان استفاده از نانوروبات‌ها را درون بدن بيماران پيش‌بيني كنيد؟
كاوالكانتي: هر دارويي قبل از آن كه براي مداوا به كار رود، لازم است پس از مجموعه‌اي از بررسي‌هاي آزمايشگاهي تأييدية لازم را به دست آورد. و هيچ تفاوتي هم بين داروهاي سنتي و داروهاي جديد مبتني بر فناوري‌نانو (نانوداروها) وجود ندارد.
بعد از طي اين مرحله و با به دست آمدن نتايج خوب از صدها مورد بررسي آزمايشگاهي و حتي انجام آزمايش‌هاي باليني بيشتر، به طور طبيعي، نسبت به اين روش‌ها در درمان بيماران اطمينان بيشتري پديد مي‌آيد.
به كار بردن فناوري‌هاي تاييد شده زيست‌پزشكي در زندگي روزانه از سوي مردم دور از انتظار نيست و اين شامل نانوپوسته‌ها، نانوداروهاي مبتني بر DNA و نانوروبات‌ها مي‌شود.

+ نوشته شده در  86/12/24ساعت 0:17  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

بازار جهانی محصولات فناوری ‌نانو در پنج سال آینده

شرکت Lux Research در گزارش سالانه خود بازار فناوری‌ نانو را در سال 2005 تحلیل کرده و درصد رشد سالانه این مواد را در پنج سال آینده پیش‌بینی کرده‌است. بر اساس تحقیقات و برآوردهای صورت‌گرفته از سوي این شرکت، مواد و محصولات فناوری ‌نانو به سه دسته نانومواد، محصولات میانی و نانوابزارها تقسیم می‌شوند. منظور از نانومواد در این گزارش، فولرین‌ها، نقاط کوانتومی، درخت‌سان‌ها، فلزات نانوساختار، نانولوله‌های کربنی، مواد نانوحفره‌ای، و نانوذرات است. محصولات میانی شامل حافظه‌های نانومتری، نانوحسگرها، نانوداروها، محصولات تشخیصی، نانوکامپوزیت‌ها، نمایشگرها، سیستم‌های تحویل دارو و نانوروکش‌هاست. نانوابزارها نیز شامل ابزار سنجش و بازرسی، ابزار ساخت و نرم‌افزارهای مدل‌سازی است. 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: http://www.nano-atu.ir

+ نوشته شده در  86/12/15ساعت 13:43  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

فناوری نانو و تأثير آن در توسعة اقتصادی كشورها (بخش دوم)

در بخش اول اين مقاله، در ماهنامه قبل، با ارائه شاخص‌های حجم و سهم بازار، تأمین مالی خصوصی و دولتی، اشتغال‌زایی و تعداد شرکت‌های فعال در فناوری‌نانو، تلاش شد تا با تجزیه و تحلیل آنها و ارائه آمار و ارقام مختلف، تأثیر فناوری‌نانو در توسعة اقتصادی کشورها از منظر این شاخص‌ها بحث و بررسی ‌شود. در ادامه، شاخص‌های حق ثبت اختراع و انتشارات علمی بحث و بررسی می‌شوند.  

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: ftp: //ftp. cordis. europa. Eu

+ نوشته شده در  86/12/15ساعت 13:40  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

فناوری نانو و تأثير آن در توسعة اقتصادی كشورها (بخش اول)

همزمان با طرح نظرية موج‌هاي بلند از سوي نيكلاكندراتيف در سال 1926، موج‌هاي مختلفي به وسيلة فناوري‌هاي گوناگون مطرح شدند. در حال حاضر به نظر مي‌رسد كه فناوري نانو شمشين موج كندراتيف باشد. به دليل كاربرد فراگير فناوري نانو تقريباً در تمام بخش‌ها، اين فناوري تأثير عميقي بر اقتصاد جهاني خواهد داشت. دانشمندان، محققان، مديران، سرمايه‌گذاران و سياست‌مداران جهان به اين پتانسيل عظيم پي برده و خود را براي مسابقة نانو آماده كرده‌اند. هدف اين مقاله تجزيه و تحليل وضعيت فناوري نانو از ديدگاه اقتصادي با ارائه اطلاعاتي در مورد بازار، تأمين مالي، شركت‌ها، انتشارات و ثبت اختراعات اين حوزه است. در اين مقاله كشورهاي اتحادية اروپا، آمريكا، ژاپن و كشورهاي نوظهوري مانند چين، هند و روسيه مورد مقايسه و تجزيه و تحليل قرار گرفته‌اند. 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: ftp: //ftp. cordis. europa. Eu

+ نوشته شده در  86/12/15ساعت 13:38  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

بررسی تطبیقی وضعیت ثبت اختراع در اروپا، آمريكا و آسيا

همان‌گونه كه تاكنون در چند مقاله در شماره‌هاي مختلف ماهنامه فناوری نانو بحث شده است، ثبت اختراع در فناوري نانو از عمده‌ترين مباحثي است كه شركت‌ها و موسسات تحقيقاتي توجه زيادي به آن دارند. اين موضوع نگراني‌هاي زيادي را در اين زمينه به وجود آورده است كه در آينده به لحاظ مالكيت اختراعات فناوري نانو، محدوديت‌هايي براي استفاده‌كنندگان از نتايج اين فناوري به وجود آيد. حتي برخي از منتقدان عقيده دارند كه ممكن است در آينده، مباحث پايه در فناوري نانو در انحصار تعداد معدودي از شركت‌ها درآيد و دفاتر ثبت اختراع بايد براي اين معضل چاره‌اي بينديشند.
اكنون در اين مقاله، به نگراني‌هاي اروپا از سوختن فرصت‌هاي تجاري در اين عرصه اشاره شده و وضعيت ثبت اختراعات فناوري نانو در اروپا با آمريكا و آسيا مقايسه شده است.  

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: http: //www. finfacts. Com

+ نوشته شده در  86/12/15ساعت 13:33  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

درک عامه مردم از فناوری‌های نوظهور چگونه است؟

این گزارش به یافته‌های یک مطالعة تلفنی برای سنجش آگاهی و نگرش مردم آمریکا در مورد فناوری‌نانو می‌پردازد. این آمارگیری نحوة تصميم‌گيري مردم دربارة فناوری‌های نوظهور را نشان مي‌دهد. در حقیقت داده‌ها نشان می‌دهد که در حال حاضر میان‌برهای ذهنی و شناختی، که معمولاً از طریق رسانه‌های گروهی ایجاد می‌شوند، عامل مهم و مؤثر در نوع نگرش مردم دربارة فناوری‌نانو، خطرات و فواید، همچنین میزان حمایت جامعه از بودجة آینده تحقیقات در این حوزه است.  

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

 

منبع: Journal of Nanoparticle Research, 2005, 7, 659- 667
+ نوشته شده در  86/12/15ساعت 13:31  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

گزارشی از علل دیر به ثمر رسیدن سرمایه‌گذاری در تحقیقات نانو

تا پايان سال 2005، دولت‌هاي جهان معادل 18 ميليارد دلار صرف تحقيق و توسعة فناوري‌نانو نموده‌اند و پيش‌بيني مي‌شود اين رقم در سال 2006، تا شش ميليارد دلار ديگر افزايش يابد؛ در اين صورت حجم سرمايه‌گذاري در فناوري‌نانو با کل سرمايه‌گذاري برنامة فضايي آپولو برابري خواهد کرد. تحليلگران ساينتيفيکا، تحقيقي ميداني انجام داده‌اند تا دريابند كه چرا با وجود صرف هزينه‌هاي کلان در تحقيقات نانو، به ‏نظر مي‌رسد هنوز فناوري‌نانو به سوددهي قابل‌توجهي نرسيده است. در اين راستا آنها با دولتمرداني از ژاپن گرفته تا کاليفرنيا مصاحبه کردند، ‏سپس نظرات افرادي که در زمينة فناوري‌نانو مشغول به کار بودند را جويا شدند، تا به اين ترتيب بتوانند به تصوير دقيقي از وضعيت هزينه‌هاي تحقيقاتي در ‏زمينة فناوري‌نانو دست يابند. ‏نتايج اين بررسي‌ها مي‌تواند تا حد زيادي علت مشاهده نشدن هر گونه تأثير عمده‌اي از ‏فناوري‌هاي نانو را توضيح دهد.‏ 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: D.Morgenthaler, Where has My money gone, Cientifica, January 2006

+ نوشته شده در  86/12/15ساعت 13:29  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

عوامل موفقیت شرکت‌های نوپای میکرو و نانو در آلمان

موفقیت شرکت‌های نوپای میکرو و نانو به مجموعه عواملي مانند کیفیت، قوه ابتکار و قابلیت کاربرد فناوری بستگی دارد؛ اما جدا از جهت‌گیری‌های شخصی هر شرکت و گرایش‌هاي بازار جهانی، شرایطي ساختاری، اقتصادی و سیاسی کلی‌ وجود دارد که تأثیر بسزایی بر شروع و ادامة سرمایه‌گذار‌ي های جدید دارد. پروژه دورتموند و تحقیقات IVAM، در رابطه با این شرایط و عوامل موفقیت شرکت‌های نوپای میکرو و ‌نانو، تجزيه و تحليلي را انجام دادند که در گزارش "بررسی شرکت‌های نوپای میکرو و نانو در سال 2006‍ " به چاپ رسیده است. در اين پروژه، مطالعات جامعی برای به دست آوردن اطلاعات دقیقی از انگیزه‌ها، تقاضاها و فرصت‌های شرکت‌های نوپای میکرو و نانو انجام شد و نیز سود و زیان شرکت‌های پیشرو در این زمینه در آلمان که از نقطه نظر توسعه و بهبود می‌تواند موجب افزایش موفقیت شرکت‌های جوان گردد بررسی شد.
مطالعات نشان داد كه برخي از اين شرايط، همچون حمايت رو به‌ رشد از خدمات مشاوره‌اي و زيربنايي از طريق اعتبارات ملي، مي‌تواند به طور نسبي براي شركت‌هاي نوپاي فناروي‌هاي برتر آلمان مثبت باشد. نقص در امر سرمايه‌گذاري‌، آموزش و اجرا نيز از ديگر مواردي است كه در خلال مطالعات به دست آمد.
تجزیه و تحلیل عوامل موفقیت شرکت‌های نوپای میکرو و نانو ارتباطي بین رشد شرکت‌ها (بر حسب قدمت، تعداد کارمندان و حجم معاملات سالانه) و پیشینة حرفه‌ای/ آموزشی مؤسسان، وضعیت سرمایه‌گذاری اولیه، انگیزة مؤسسان و موقعیت تجاری آنها آشکار ساخت. آگاهی از سختی‌ها و مشکلات شرکت‌های تأسیس شدة قبلی نیز می‌تواند برای بقای شرکت‌های جوان ضروری باشد. 

متن کامل مقاله را می توانید در اینجا دریافت نمایید

منبع: Micro and Nanotechnology Start- up Monitor 2006

+ نوشته شده در  86/12/15ساعت 13:27  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

نانوکامپوزيت‌هاي ديرسوز

با توجه به اين که امروزه حجم وسيعي از کالاهاي مصرفي هر جامعه‌اي را پليمرهايي تشکيل مي‌دهند که به‌راحتي مي‌سوزند يا گاهي در مقابل شعله فاجعه مي‌آفرينند، لزوم تحقيق در خصوص مواد ديرسوز احساس مي‌شود. بر همين اساس، در کشورهاي صنعتي، تلاش گسترده‌اي براي ساخت موادي با ايمني بيشتر در برابر شعله آغاز شده است و در اين زمينه نتايج مطلوبي هم به دست آمده است.
بر همين اساس و با توجه به تدوين استانداردهاي جديد ايمني، به نظر مي‌رسد استانداردهاي ساخت مربوط به پليمرهاي مورد استفاده در خودروسازي، صنايع الکترونيک،‌ صنايع نظامي و تجهيزات حفاظتي و حتي لوازم خانگي، در حال تغيير به سوي مواد ديرسوز است.
از طرف ديگر مدتي است که نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاک‌‌‌‌‌‌رس به عنوان موادي با خواص مناسب مثل تأخير در شعله‌‌‌‌‌‌وري، توجه بسياري از محققان را به خود جلب کرده است. بنابراين به‌‌‌‌‌‌نظر مي‌رسد که نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاک‌‌‌‌‌‌رس مي‌توانند جايگزين مناسبي براي مواد پليمري معمولي باشند؛
براي تهيه پليمرهاي ديرسوز، علاوه بر رفتار آتش‌گيري، عوامل زيادي بايد مورد توجه واقع شوند؛ از جمله اينکه:
از افزودني‌هايي استفاده شود که قيمت تمام‌‌‌‌‌‌شده محصول را خيلي افزايش ندهد. (مواد افزودني بايد ارزان قيمت باشند.)
مواد افزودني به پليمرها بايد به آساني با پليمر فرآيند شود.
مواد افزوده‌شده به پليمر نبايد در خواص كاربردي پليمر تغيير قابل ملاحظه ايجاد كند.
زباله‌هاي اين مواد نبايد مشکلات زيست‌‌‌‌‌‌محيطي ايجاد کند.
با توجه به اين موارد، خاک‌‌‌‌‌‌رس از جمله بهترين مواد افزودني به پليمرها محسوب مي‌شود که مي‌تواند آتش‌گيري آنها را به تأخير بيندازد و سبب ايمني بيشتر وسايل و لوازم ‌شود. مزيت ديگر خاک‌ رس فراواني آن است که استفاده از اين منبع خدادادي را آسان مي‌کند.
ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاک‌‌‌‌‌‌رس
خواص مکانيکي نانوکامپوزيت‌هاي پليمر-نايلون6 که از نظر حجمي فقط حاوي پنج درصد سيليکات است، بهبود فوق‌العاده‌‌‌‌‌‌اي را نسبت به نايلون خالص از خود نشان مي‌دهد. مقاومت کششي اين نانوکامپوزيت 40 درصد بيشتر، مدول کششي آن 68 درصد بيشتر، انعطاف‌پذيري آن 60 درصد بيشتر و مدول انعطاف آن 126 درصد بيشتر از پليمر اصلي است. دماي تغيير شکل گرمايي آن نيز از 65 درجه سانتي‌‌‌‌‌‌گراد به 152 درجه سانتي‌‌‌‌‌‌گراد افزايش يافته است. در حاليکه در برابر همة اين تغييرات مناسب، فقط 10درصد از مقاومت ضربه آن کاسته شده است.
نتايج تحقيقات حاكي از آن است كه ميزان آتشگيري در اين نانو كامپوزيت پليمري حدود 70 درصد نسبت به پليمر خالص كاهش نشان مي‌‌‌‌‌‌دهد و اين در حالي است كه اغلب خواص كاربردي پليمر نيز تقويت مي‌‌‌‌‌‌شود. البته كاهش در ميزان آتشگيري پليمرها از قديم مورد بررسي بوده است. بشر با تركيب مواد افزودني به پليمر ميزان آتشگيري آنرا كاهش داد ولي متاسفانه خواص كاربردي پليمر هم متناسب با آن كاهش مي‌‌‌‌‌‌يافته است. در واقع كاهش در آتشگيري همزمان با بهبود خواص كاربري پليمرها ويژگي منحصر به فرد فناوري نانو است، خصوصاً اينكه تنها با افزودن 6 درصد ماده افزودني به پليمر تا 70 درصد آتشگيري آن كاهش مي‌‌‌‌‌‌يابد.
برخي نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاک‌‌‌‌‌‌رس پايداري حرارتي بيشتري از خود نشان مي‌دهند که اهميت ويژه‌اي براي بهبود مقاومت در برابر آتش‌‌‌‌‌‌گيري دارد. اين مواد همچنين نفوذپذيري کمتري در برابر گاز و مقاومت بيشتري در برابر حلال‌ها از خود نشان مي‌دهند.
استانداردسازي؛ ابزار قدرت در دست کشورهاي پيشروي صنعتي
تطابق با استانداردهاي جديد موضوعي است که همواره کشورهاي پيشرو بر کشورهاي پيرو ديکته کرده‌اند. در کشورهاي پيشرو صنعتي،‌ استانداردها همواره رو به بهبود است. در اين کشورها براساس جديدترين نتايج تحقيقات و مطالعات متخصصان، هر چند وقت يکبار، استانداردها دستخوش تغيير مي‌شوند و ديگر کشورها ناچار خواهند بود در مراودات تجاري خود با آنها اين استانداردها را رعايت کنند و به اين ترتيب، مجبور مي‌شوند که نتايج تحقيقات آنها را خريداري کنند. مطلب زير مثالي از اين موارد است:
چندي پيش در جرايد اعلام شد که بنا بر تصميم جديد اتحاديه اروپا، هواپيماهايي که مجهز به سيستم جديد ناوبري (مطابق با استاندارد جديد پرواز)‌ نباشند، اجازه پرواز بر فراز آسمان اروپا را ندارند. در آن زمان در کشور ما فقط تعداد معدودي از هواپيماهاي مجهز به اين سيستم وجود داشت. اخيراً هم اتحاديه مزبور اعلام کرده است که ورود کاميون‌هاي فاقد استاندارد زيست‌‌‌‌‌‌محيطي به خاک اروپا ممنوع است. در پي اين اعلام، خودروسازان ايراني به ناچار استانداردهاي خود را با شرايط جديد تطبيق دادند.

نویسنده: محمدرضا فروغی 

+ نوشته شده در  86/12/13ساعت 18:35  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

درمان بيماری ها با کمک فناوری نانو

آیا فیلم علمی تخیلی سفر "اعجاب انگیز" ، محصول 1966 ، به کارگردانی ریچارد فلیشر را تماشا کرده اید؟ این فیلم ماجرای یک تیم پزشکی است که سوار بر یک ماشین زیردریایی مانند شده و پس از کوچک شدن به داخل بدن تزریق می‌شوند تا بتوانند عمل جراحی ویژه ای را با کمک لیزر بر روی مغز یک دانشمند به نام "جان بن" که مورد سوء قصد قرار گرفته است انجام دهند. این فیلم به استفاده از جلوه های ویژه به گونه ای ساخته شد که بیندگان به خوبی خود را در محیط بدن انسان حس می کردند و به شکلی واقع گرایانه با بدن و سیستم های آن آشنا می شدند.

ایده ورود به درون بدن انسان و جستجوی عامل بیماری در بدن امری است که با کمک فناوری نانو می‌تواند تحقق یابد. البته این امر بدان معنا نیست که این فناوری قادر خواهد بود تا انسان ها را کوچک کند اما می تواند به ما کمک کند تا ذرات را به گونه ای تغییر شکل دهیم که در بدن حرکت کنند و با استفاده از مکانیسم های کنترلی به سمت مقصد هدایت شوند. این درست مانند این است که خودمان به هدف نزدیک تر می شویم.
اکثر داروهای خوراکی یا تزریقی به که برای درمان بیماریهای مختلف تجویز می شوند برای اثرگذاری باید در بدن پخش شوند تا در نهایت از طریق جریان خون به مقصد و مکان بیماری برسند. این روش درمان، روش چندان مناسبی نیست چرا که در مدت زمان رسیدن دارو به مقصد بافت ها و دستگاه های مختلف بدن نیز در معرض تماس با دارو قرار می گیرند و کم و بیش صدمه می بینند این وضعیت به ویژه در مورد داروهای ضدسرطان شدیدتر است به گونه ای که این داروها به علت ترکیبات شیمیایی و سمی خود سبب بروز مشکلات دیگری مانند ریزش مو برای بیماران می شوند.
شرکت های داروسازی در سراسر دنیا در تلاشند تا با کمک فناوری نانو و ساخت داروهایی که به صورت هدفمند و کنترل شده تنها در مکان مورد نظر آزاد می شوند این مشکل را مرتفع سازند. در این روش دارو در محوطه مخصوصی قرار می گیرد تا در بدن پخش نشود. سپس با استفاده از تکنیک های ویژه فرایندی شکل داده می شود که تنها دارو در مکان مورد نیاز تجمع کند و در آن مکان بر اثر یک سری از فعل و انفعالات آزاد شود.

امروزه از این تکنیک برای بیماران سرطانی و دیابتی استفاده شده است که امید می رود در چند سال آینده با تلاش شرکت های داروسازی و با طی مراحل مختلف ثبت و کسب مجوز به شکلی گسترده مورد استفاده قرار گیرد.

نویسنده: محمدرضا فروغی

+ نوشته شده در  86/12/13ساعت 18:33  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

جداسازی مولکولها از یکدیگر - بخش دوم

اطلاعات اولیه
کروماتوگرافی تبادل یونی در ستون‌ها، بطور انحصاری در کاربرد رزین‌‌های تبادل یونی محدود می‌‌شود زیرا این مواد به طور عمده خواص مطلوبی، مانند پایداری مکانیکی و شیمیایی و یکنواختی اندازه دانه‌‌ها(ذرات) دارند، پودر سلولز که در آن گرده‌‌های تبادل یونی به طریق شیمیایی قرار داده شده باشند نیز برای جداسازی در ستون‌‌ها به کار می‌‌رود.
ورقه‌‌های سلولز پر شده با رزین‌‌های تبادل یونی را در روش کروماتوگرافی کاغذی برای جداسازی‌‌هایی که شامل تبادل یونی هستند، مورد استفاده قرار داد.

توصیف
در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی از نوع تبادل یونی که در آنها رزین به جای جاذب در کروماتوگرافی جذبی قرار می‌‌گیرد، است. مقادیر زیادی از رزین‌‌های تبادل یونی برای جدا کردن کامل یون‌‌ها از محلول در آزمایشگاه و نیز در مقیاس صنعتی به کار می‌‌روند.



در اینجا بارهای مثبت به سبب اینکه از سوی رزین کاتیونی دفع می شوند،
سریع تر از ستون عبور نموده و خارج می شوند  و بارهای منفی
 که توسط رزین جذب شده اند، در نتیجه ی عمل شستشو جداشده
و دیرتر از ستون خارج می شوند.

رزین‌‌‌های متداول تبادل یونی
رزین‌‌‌های متداول تبادل یونی که به طور مصنوعی ساخته می‌‌‌شوند، بر پایه قالب غیر محلولی از یک بسپار بزرگ مانند پلی استیرن ، استوار هستند.
با بسپار کردن استیرن در حضور مقدار کمی از دی وینیل بنزن ساخته می‌‌‌شوند. دی وینیل بنزن میزان اتصالات عرضی را که عامل مهمی در کروماتوگرافی است کنترل می‌‌‌کند.

واحد تشکیل دهنده ی بسپار، تک پار می باشد. اگر این واحدهای تشکیل دهنده به صورت پشت سر هم قرار گیرند به طوریکه تشکیل زنجیردهند، بسپار خطی خواهیم داشت . مثل این:

در صورتیکه اگر واحد تک پار، موجب اتصال دو زنجیر به صورت عرضی به یکدیگر شود بسپار شبکه ای یا بسپار با اتصالات عرضی خواهیم داشت .


 

اتصالات عرضی بسپار را به حالت نا محلول در می‌‌‌آورد. اگر میزان اتصالات عرضی خیلی کم باشد رزین مستعد جذب مایع اضافی می‌‌‌شود و در نتیجه آماس زیادی می‌‌‌کند، در حالی که اتصالات عرضی زیاده از حد، ظرفیت تبادل رزین را احتمالا به علت ممانعت فضایی کم می‌‌‌کند.
گرده‌‌‌های قطبی که باعث خواص تبادل یون در رزین می‌‌‌شوند بعد از عمل بسپار شدن به رزین اضافه می‌‌‌شوند. با بسپار شدن می‌‌‌توان دانه‌‌‌هایی با اندازه‌‌‌های معین تهیه کرد و در اين صورت است كه رزين‌‌‌ها براي عمل يون زدايي و اهداف كروماتوگرافي به كار مي‌‌‌روند. بعضي از رزين‌‌‌ها را به شكل ورقه مي‌‌‌سازند كه در اين صورت غشاهاي تبادل يوني به دست مي‌‌‌آيند. اين غشاها به اين صورت كاربردي در كروماتوگرافي ندارند ولي مي‌‌‌توان از آنها براي نمك‌‌‌زدايي محلول‌‌‌ها، كه ممكن است يك عمل مقدماتی ضروری براي يك جداسازي كروماتوگرافي مورد نظر باشد، استفاده كرد.

مواد مبادله كننده يون
تبادل گرهای كاتيوني و آنيوني دو نوع عمده مواد مبادله کننده يون هستند كه آنها را به نوبه خود مي‌‌‌توان بر حسب قدرتشان به اسيد و باز تقسيم‌‌‌بندي كرد.
در کروماتوگرافی، محلول‌‌‌های بکار رفته اکثرا رقیق هستند و در نتیجه روش شستشو بیشتر به کار می‌‌‌رود و اغلب جداسازی‌‌‌های بسیار رضایت بخشی به دست می‌‌‌آید. در مورد رزین‌‌‌ها تجزیه جانشینی و تجزیه مرحله‌‌‌ای و شستشوی تدریجی همگی به کار می‌‌‌روند. ولی از تجزیه جبهه‌‌‌ای استفاده نمی‌‌‌شود. روش دیگر شستشو، تحت عنوان گزینش‌‌‌پذیری، نیز کار مفیدی دارد. این روش به فعالیت یون‌‌‌هایی بستگی دارد که باید بوسیله عامل شوینده‌‌‌ای که با یون‌‌‌ها تشکیل کمپلکس می‌‌‌دهد جدا شوند.
تشکیل کمپلکس بدون شک عامل مهمی در سایر روش‌‌‌های کروماتوگرافی، مخصوصا در جداسازی‌‌‌های معدنی روی کاغذ است، ولی در هیچ یک از سایر روش‌‌‌ها این موضوع به همان وسعت که در کروماتوگرافی تبادل یونی استفاده شده، مطالعه نشده است. یکی از قدیمی‌‌‌ترین و جالب‌‌‌ترین موفقیت‌‌‌ها در کروماتوگرافی تبادل یونی جداسازی لانتانیدها در یک رزین اسید قوی و با استفاده از یک محلول سیترات تامپونی برای شستشو است.
 

محلول بافر یا تامپون، از یک اسید ضعیف و نمک باز قوی ( باز ضعیف و نمک اسید قوی ) تهیه می شود . درمحلول تامپون pH ثابت است حتی زمانی که مقادیر کمی اسید یا باز به آن اضافه می شود . این محلولها در بسیاری از فرایند های صنعتی جهت ثثبیت pH به کار می رود. محلولهای بافر درحیات مابسیاربااهمیت می باشند .ازجمله خون یک بافربسیارمهم است که باعث می شود pHمحیط بدن درمقابل مواد غذایی متنوع ویا داروهایی که می خوریم ثابت بماند.
برای این که مکانیسم این پدیده را مشاهده نمایید در
اینجا کلیک کنید.

کروماتوگرافی نمک زنی
در روش کروماتوگرافی نمک‌‌‌زنی، از رزین‌‌‌های تبادل یونی برای جداسازی غیر الکترولیت‌‌‌ها، با شستن آنها از ستون به وسیله محلول‌‌‌های آبی یک نمک، استفاده می‌‌‌شود. اجسام جدا شده بوسیله این روش، اترها و کتون‌‌‌ها هستند.
تبادل‌‌‌گرهای یون معدنی
بعضی از نمک‌‌‌های معدنی برای پر کردن کاغذ و آماده‌‌‌سازی آن به منظور استفاده در جداسازی‌‌‌ها که بر اثر تبادل یون صورت می‌‌‌گیرند، بکار می‌‌‌روند. یکی از دلایل توجه به مواد معدنی این است که تبادل‌‌‌گرهای یونی رزینی بر اثر تابش مستعد خراب شدن هستند. بنابراین در حقيقت براي استفاده با محلول‌‌‌هاي خيلي فعال مناسب نيستند. مواد معدني داراي مزاياي ديگري مانند گزينش پذيري خيلي زياد براي بعضي از يون‌‌‌ها مانند روبيديم و سزيم و توانايي در برابر محلول‌‌‌هاي با دماي بالا هستند.
به علاوه تبادل‌‌‌گرهاي يوني معدني وقتي كه در آب قرار مي‌‌‌گيرند به مقدار قابل توجهي آماس نمي‌‌‌كنند و حجم آنها با تغيير قدرت يوني محلول در تماس با آنها تغيير نمي‌‌‌كند. از طرف ديگر، بعضي از مواد معدني معايبي مانند انحلال‌‌‌پذيري يا والختي در بعضي از pHها كه در آن معمولا رزين‌‌‌ها پايدارند، دارند يا ممكن است در محلول‌‌‌هايي كه رزين‌‌‌هاغير محلول هستند، حل شوند.
همچنين تبادل‌‌‌گرهاي يوني معدني ممكن است به شكل بلورهاي ريز باشند كه به علت ممانعت از عبور فاز متحرك، براي پر كردن ستون‌‌‌ها مناسب نيستند. اگرچه راههايي براي فائق آمدن به اين مشكل وجود دارد.

+ نوشته شده در  86/12/13ساعت 18:30  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

جداسازی مولکولها از یکدیگر - بخش اول

جداسازي مبتني بر الک کردن مولکولي را مي‌توان بر روي اجسام بي‌بار در جريان مهاجرت الکتروني ازداخل ژل‌ها انجام داد. اين کار اساس جداسازي‌هايي که مبتني بر اندازه‌هاي مولکول‌ها نسبت به هم است، را تشکيل مي‌دهد و از اصطلاح صاف کردن به وسيله ژل استفاده مي‌شود.

سير تحولي رشد :
در سال 1954 وسيچ نشان داد که جداسازي‌هاي مبتني بر الک کردن مولکولي را مي‌توان بر روي اجسام بي بار در داخل ژل‌ها انجام داد. در سال 1959 پورات و فلودين اصل معيني را ارائه دادند و از اصطلاح صاف کردن بوسيله ژل براي شرح روش خودشان استفاده کردند. ولي دترمان در سال 1964 پيشنهاد کرد که کروماتوگرافي ژلي را به عنوان اسمي براي اين شيوه استفاده شود.

نکات قابل توجه اين روش :
در کروماتوگرافي ژلي، فاز ساکن از يک قالب متخلخل تشکيل شده که منفذهاي آن به وسيله حلالي که به عنوان فاز متحرک به کار مي‌رود، کاملا پر شده است. اندازه سوراخ بسيار مهم است چون اساس جدايي بر اين است که مولکول‌هاي بزرگتر از يک اندازه معين اصلا وارد سوراخ‌ها نشوند و تمام يا قسمتي از سوراخ‌ها براي ورود مولکول‌هاي کوچک تر آماده است. جريان فاز متحرک موجب مي‌شود که مولکول‌هاي بزرگتر بدون بر خورد با مانعي و بدون نفوذ در قالب ژل از ستون عبور کنند، در حالي که مولکول‌هاي کوچک‌تر بر حسب شدت نفوذ در ژل در ستون نگه داشته مي‌شوند.

خروج اجزای مخلوط :
بدين ترتيب اجزاي مخلوط به ترتيب جرم مولکولي از ستون خارج مي‌شوند يعني ابتدا بزرگترين مولکول خارج مي‌شود. ترکيباتي که اصلا وارد ژل نمي‌شوند و نیز مولکول‌هاي کوچکي که کاملا در ژل نفوذ مي‌کنند از يکديگر جدا نمي‌شوند. مولکول‌هاي با اندازه متوسط بر حسب درجه نفوذ آنها در قالب نگه داشته مي‌شوند. اگر مواد ترکيب مشابه داشته باشند، به ترتيب جرم مولکولي نسبي از ستون شسته مي‌شوند.

ماهیت ژل کروماتوگرافي :
ژل بايد تا حد امکان از نظر شيميايي بي اثر و از نظر مکانيکي تا حد امکان پايدار باشد. مواد ژلي به صورت دانه تهيه مي‌شوند و لازم است اندازه ذرات نسبتا يکنواخت باشد و تخلخل يکنواختي داشته باشد.

نمونه :
حجم نمونه مهم است، هر قدر حجم نمونه کمتر باشد کاهش غلظت هر جز در محلول خارج شده بيشتر خواهد بود. اين اثر رقيق شدن بايد در تصميم گيري در مورد اندازه‌ ستون¬ها و نمونه مورد توجه قرار گيرد.
با اينکه اين روش بيشتر براي جداسازي‌هايي در مقياس کوچک، در کارهاي تحقيقاتي و تجزيه‌اي روزمره بکار مي‌رود ولي کاربردهايي نيز در مقياس بالاتر و در توليدات صنعتي دارد.
کروماتوگرافي ژلي ابتدا براي جداسازي مولکول‌هاي بزرگي که منشا زيستي دارند مانند پروتئين‌ها، پلي‌ساکاريدها، اسيد نوکلوئيک، آنزيم‌ها بکار رفت و هنوز هم بيشترين کاربرد اين روش در همين زمينه‌هاست .
نمک‌زدايي از محلول‌ها براي مثال از پروتئين‌ها، يکي از کاربردهاي مهم محيط‌هاي ژلي است.

+ نوشته شده در  86/12/13ساعت 18:27  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

پیمایش الگوهای حمایتی دولت ها از واحدهای تحقیق و توسعه

 

بسیاری از کشورها با بها دادن جدی به تحقیق وتوسعه به عنوان سیاست کاربردی، تحولی بنیانی در اساس و زیرساخت های جامعه به  وجود آورده اند. در کشور ایران موسسات تجاری زیادی به وجود آمده یا از بین رفته اند اما مدارک نشان می دهد که بیشتر پیشرفت های جدید و ایجاد اشتغال از طریق پویایی صنایع کوچک و متوسط تحقق یافته اند. ایجاد چنین صنایع متوسطی، از جنبه تکنولوژی، که با جنبه بازار تفاوت دارد، می تواند در روند ساختمان ملی عامل بسیار مهمی باشد. همچنین با توجه به نوپا بودن بسیاری از فعالیت های توسعه­ای واقعی در کشور لزوم طراحی الگویی مشخص و کارآمد حمایتی در بخش دولت احساس می گردد.

به دلیل اهمیت موضوع پیمایشی بر الگوی چند کشور در زمینه راهکارهای اجرایی برای افزایش توان تحقیق وتوسعه این کشورها و مکانیزم حمایت های دولتی انجام شده است. با توجه به نیازهای اساسی کشور و بهره گرفتن از نتایج این پیمایش می توان، الگوی حمایتی مناسب و منطبق با شرایط فعلی را در بخش دولت برای مراکز تحقیق و توسعه کشور طراحی کرد.

 

جهت دریافت متن کامل گزارش کلیک کنید..

 

 

منبع:            http://nanomim.ir

+ نوشته شده در  86/12/13ساعت 0:13  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

دولت آمریكا، استراتژی ریسك مناسبی برای تحقیقات و تجاری‌سازی فناوری‌نانو دارد؟

چکيده

آیا دولت آمریكا برای اطمینان از اینكه فناوری‌نانو به طور صحیح تجاری‌سازی شود، دارای استراتژی ریسك تحقیقاتی مناسبی است؟ اخیرا دولت آمریكا نیازهای تحقیقاتی اولویت‌بندی شده‌ی خود را در خصوص ریسك فناوری‌نانو منتشر كرده است. 


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  86/12/12ساعت 13:20  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تلاش برای تجاری‌سازی فناوری نانو همچنان ادامه دارد

چکيده

صنعت نوظهور فناوری نانو همانند هر فناوری جوان دیگری با چالش‌هایی از قبیل امید و هیجان زیاد و بررسی‌های موشكافانه‌‌ی بسیار روبرو است. حتی تعریف مناسب فناوری نانو هنوز یكی از مسایل عمده‌ی برخی از مذاكرات است.
گزارش فناوری نانو در ماه مارس توسط جیم ساكستون جمهوری‌خواه، مقام عالی‌رتبه‌ی كمیته مشترك‌ اقتصادی در كنگره آمریكا، پیشرفت‌های سریع در این زمینه را مورد خطاب قرار داده است.


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  86/12/12ساعت 13:12  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

تحلیلی بر همكاری اتحادیه اروپا و مكزیك در فناوری نانو

چکيده

اتحادیه اروپا اخیرا در پروژه‌ای به نام نانوفریومیولا1 سرمایه‌گذاری كرده است. در این پروژه محققین، صنعت‌گران و سیاست‌گذاران از سراسر اروپا، مكزیك و سایر كشورهای آمریكای لاتین گرد هم آمدند تا در ماموریتی اكتشافی با همكاری سازمان‌های تحقیقاتی فناوری نانو در سالتیلو2، لیون/گواناخوانتو3، سن لوییس پوتوسی4 و مكزیكوسیتی5 شركت كنند. 


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  86/12/12ساعت 13:9  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

شکل گیری کنسرسیوم‌های جهانی فناوری نانو

چکيده

پروژه‌ي نانوفوريوميولا1 كه توسط اتحاديه اروپا تامين مالی مي‌شود، گزارشي را در خصوص ماموريت اكتشافي انجمن فناوري نانو مكزيك منتشر ساخته است كه شامل سازمانهاي تحقيقاتي، شركتها و نهادهاي دولتي مي‌گردد. مكزيك داراي گروههاي تحقيقاتي فعال در زمينه‌ي فناوري نانو بوده كه از لحاظ زيرساخت و تجهيزات مربوط به فناوريهای‌ جديد دارای كمبود نیستند؛ با اين حال، پتانسيل بالاي اين كشور در زمينه‌ي فناوري نانو، به علت عدم شبكه‌سازي و فقدان همكاري گروههاي تحقيقاتي، صنعت و ساير گروههاي بين‌المللي با موانعي روبرو است. 


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  86/12/12ساعت 13:7  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

فناوری نانو؛ اولويتی در‌ بودجه‌ی تحقيق و توسعه‌ی 2009 آمريكا

چکيده

طبق گزارشی كه جمعه‌ی گذشته برای كارگزاران دولتی محیط زیست ارسال شد، كاخ سفید در آخرین سال ریاست بوش تاكید خود را بر مخارج علمی معطوف ساخته است. اولویت‌های بودجه‌ای كه برای سال مالی 2009 اعلان شده است، نشان دهنده‌ی ارجحیت قائل شدن برای پروژه‌های مهندسی است. این گزارش كه تحت عنوان "اولویت‌های بودجه‌ا‌ی تحقیق و توسعه‌ی دولت برای سال مالی 2009"منتشر شده است، توسط جان ماربرگر، مدیر دفتر علم و فناوری كاخ سفید و استیفن مك میلن مدیر دفتر مدیریت و بودجه به امضا رسید و بری رؤسای وزارتخانه‌ها و موسسات اجرایی ارسال شد. 


ادامه مطلب
+ نوشته شده در  86/12/12ساعت 13:4  توسط مهندس محمدرضا فروغی  | 

مطالب قدیمی‌تر