فهرست مطالب
ممکن است شنیده باشید «هرچه جمع و جورتر بهتر». مطمئناً این موضوع در مورد تکنولوژیهای جدید و نوآوری نانو فناوری صدق میکند. 10 پژوهش نانو فناوری توسعهیافته در دانشگاهها در زیر ارایه میگردند که قابلیت و پتانسیل بالایی در توسعه و تجاری سازی دارند:
به دنبال فیبر کربنهای برتر در طبیعت
ویژگیهای سبک، بادوام و زیباییشناختی فیبر کربن باعث پیشرفت صنایع مختلف شده و این ماده در بسیاری از کاربردها مانند هوافضا، خودروهای پرفورمنس و تجهیزات ورزشی و همچنین کاربردهای حیاتی مانند فیلترینگ آب استفاده میشود. با این حال، روشهای نانو فناوری کنونی برای تولید الیاف کربن، مانند آنهایی که از پلی اکریلونیتریل (یک پلیمر مصنوعی) و تجزیه حرارتی (Pitch) که از نفت یا ذغال سنگ تهیه میشوند، هنوز بسیار گرانتر از آن هستند که بتوان از فیبر کربن در مقیاس وسیع مصرفکننده استفاده کرد.
اما نوآوری نانو فناوری جدید که توسط محققان دانشگاه تگزاس شمالی توسعه یافته است، فیبر کربن را از پوشش دانه گیاهانی مانند ارکیده وانیلی تولید میکند، اما این فناوری چیزی فراتر از وانیل است… در این نوآوری نانو فناوری و مقرون به صرفه، کربن سازگار با محیط زیست و با کیفیت بالاتر تولید می کند. الیافی صافتر، با توزیع قطر باریکتر و عیوب کمتری نسبت به الیاف لیگنین کرافت(Kraft lignin) دارند.
برای آشنایی بیشتر با این روش تولید، لینک زیر را ملاحظه فرمایید.
یک نانوحامل برای بهبود دارو رسانی هدفمند
دارو رسانی هدفمند یک رویکرد انقلابی برای درمان بیماری است، که در آن دوز متمرکز دارو مستقیماً به محل بیماری منتقل میشود و در نتیجه از عوارض جانبی منفی روی بافتهای سالم جلوگیری به عمل میآید. با این حال، علیرغم این علم امیدوارکننده، حاملهای کارآمد با توانایی بهبود پایدار و گزینشپذیر با کاهش پاسخهای ایمنی ناخواسته، نادر هستند، بنابراین ارسال مؤثر ترکیبات درمانی را محدود میکنند.
برای مقابله با این چالش، تیمی از دانشمندان در دانشگاه ایالتی نیویورک با نوآوری نانو فناوری، یک پلت فرم نانو حامل سفارشی با قابلیت طراحی مبتنی بر ساختار و بهینهسازی سیستماتیک، توسعه دادهاند. این فناوری فرمولهای شیمیایی متعددی از نانوذرات زیستسازگار، متشکل از پلی اتیلن گلیکول، اسیدهای آمینه و ترکیبات طبیعی را ارائه میکند که امکان تحویل مؤثر داروهای درمانی را برای بیماریهایی مانند بیماریهای عفونی و خودایمنی و همچنین سرطان فراهم میکند.
این تیم مشتاق است تا این نوآوری نانو فناوری را با یک شریک صنعتی برای مجوز یا توسعه بیشتر این فناوری تعامل داشته باشد.
نوآوری نانو فناوری برای ورقههای نازک رسانای شفاف
فیلمها یا ورقههای رسانای شفاف در بسیاری از دستگاههای الکترونیکی برای صفحات لمسی و نمایشگرها و همچنین در فتوولتائیکها (photovoltaics) و سایر پوشش های با کارایی بالا استفاده میشود. رایج ترین ماده رسانای مورد استفاده در این فیلم ها، اکسید قلع ایندیم (ITO) است. ITO شکننده است و از مواد اولیه گران قیمت و کمیاب تولید میشود، بنابراین با افزایش تقاضا برای لوازم الکترونیکی دارای این ورقهها و لایههای نازک قابل خم شدن، نیاز به جایگزینهای ارزانتر و انعطافپذیرتر وجود دارد.
دانشمندانی که در دانشگاه هنگ کنگ کار میکنند، با نوآوری نانو فناوری، تکنیکی را برای رشد نانوذرات نقره و نانوسیمهای انعطافپذیر ابداع کردهاند که عملکرد بهتری نسبت به اکسید قلع ایندیوم دارند. این نانومواد نقره بسیار شفاف و رسانا با استفاده از مواد ارزان قیمت و فرآیند ساخت ساده تولید می شوند.
این محققان، مشتاق به تعامل با صنعت برای شناسایی کاربردهای بالقوه این ورقهها هستند.
نوآوری نانو فناوری جدید برای امولسیونها
امولسیونهای متعدد (مخلوطی از مایعات غیر قابل اختلاط که به صورت قطراتی درون قطرات تشکیل می شوند) در زندگی روزمره در طیف وسیعی از محصولات مانند داروها، رنگها و پوششها، لوازم آرایشی و مواد غذایی وجود دارند. با این حال، فنآوریهای فعلی برای ایجاد این محصولات محصور شده، محدودیتهایی را ایجاد میکنند، زیرا کُند هستند، به تجهیزات خاصی نیاز دارند و اغلب قطرات بسیار بزرگی ایجاد میکنند.
محققین پشت این پروژه در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، با نوآوری نانو فناوری، راهی برای غلبه بر چنین محدودیتهایی و ایجاد نانوامولسیونها و نانوذرات چند نانومتری با قطرهای 100 تا 200 نانومتر پیدا کردهاند. این نانوذرات پایدار هستند و میتوانند با استفاده از تجهیزات استاندارد و مقیاسپذیر ایجاد شوند. این نوآوری جدید در فناوری نانو قرار است بر بسیاری از صنایع تأثیر بگذارد: بهبود محصولات کشاورزی، کمک به تحویل داروهای دارویی، و حتی ایجاد امولسیونهای غذایی کم کالری با افزودن قطرات آب در روغنهای چربی.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ویژگی جدید نوآوری در فناوری نانو، خلاصه کامل پروژه را در اینجا مطالعه بفرمایید.
کوچکترین (و مفیدترین) توپهای بافتنی جهان
اگر از کسی بپرسید که توپهای بافتنی(hacky sack) برای چه چیزهایی خوب هستند، به احتمال زیاد پاسخ تحویل دارو، ژن درمانی یا کمک واکسن نخواهد بود. با این حال، محققان موسسه علمی، فناوری و تحقیقات پورتوریکو دقیقاً از طریق تشکیلات فوق مولکولی در یک معماری توپی از این شکل بر اساس نوکلئوزید، گوانوزین، به این طریقههای درمان، دست یافتهاند.
تحویل دارو با نانوذرات به یک استراتژی مهم در مراقبتهای بهداشتی تبدیل شده است، از جمله در درمانهای COVID-19، عبور از سد خونی مغزی، و ارائه هدفگیری خاص سلولی برای درمانهای بیماری. این نانوذرات جدید از دانشمندان پورتوریکو، که توسط مولکولهای کوچکی که تحت شرایط دمایی یا pH خاص خود جمع میشوند، تشکیل شدهاند و تعدادی از مزایای کلیدی را بهمراه دارند: سنتز و تکثیر آنها در مقیاسهای مختلف آسان است، یکپارچگی را تحت شرایط کلیدی مختلف (مثل انجماد خشک، پیپت کردن و غیره) حفظ میکنند و همچنین کپسولاسیون و آزادسازی کنترل شده عوامل درمانی مانند اسیدهای نوکلئیک و پروتئینها را بخوبی نشان می دهند.
این نوآوری نانو فناوری قبلاً به ثبت رسیده است و تیم به دنبال شرکای توسعه یا تجاری و همچنین مجوز انحصاری یا غیر انحصاری است.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ویژگی جدید نوآوری در فناوری نانو، خلاصه کامل پروژه را بخوانید.
شهرت یک تکنیک اسپری خشکِ خاموش کردن ژن
خاموش کردن ژنهای مرتبط با بیماری به همان اندازه که به نظر میرسد چشمگیر هستند – پایان دادن به بیان یک ژن خاص، کاهش اثر آن در هسته را به دنبال خواهد داشت. RNA تداخلی کوتاه (siRNA) از نظر تئوری میتواند این کار را انجام دهد و در برابر تقریباً هر گونه تهاجم خارجی مانند عفونت ویروسی دفاع نماید. اما اثربخشی آن در برابر مبارزه با بیماری های مرتبط با ریه به طور خاص به دلیل نیاز به فرمولاسیون آن برای استنشاق از طریق یک نانوحامل به شدت محدود میشود.
یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ با نوآوری نانو فناوری راه حل جدیدی ایجاد کرده است که به طور بالقوه می تواند این زمینه را متحول کند: پلت فرمی برای خشک کردن نانوذرات siRNA با اسپری (روشی برای تبدیل مایع به پودر خشک) برای تحویل هدفمند در برابر یک میزبان کامل.
بیماری های مربوط به تنفس، از آسم گرفته تا فیبروز کیستیک(cystic fibrosis) و سرطان ریه. فرمول پودر خشک قابل استنشاق ایجاد شده از طریق روش جدید نشان داده است که ویژگیهای نانوذرات را پس از پراکندگی مجدد، و همچنین یکپارچگی siRNA و زیست فعالی هر دو سیستم siRNA و نانوحامل را حفظ میکند. این در حالیست که از خاموشی کارآمد ژن در سلولهای اپیتلیال ریه و سلولهای T اطمینان میدهد.
برای گسترش این نوآوری نانو فناوری، این تیم در جستجوی همکاران جدید برای تولید در مقیاس بیشتر هستند.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ویژگی جدید نوآوری در فناوری نانو، خلاصه کامل پروژه را بخوانید.
شارژ انقلابی خودروهای الکتریکی
باتریهای لیتیوم یونی بهعنوان منبع انرژی برای وسایل نقلیه الکتریکی معرفی میشوند. با اینحال فناوری این باتریها دارای محدودیتهایی مانند زمان شارژ طولانی و برد کوتاه است و بنابراین نمیتواند تقاضای رو به رشد بازار را پشتیبانی کند. پیشرفتهای جدید بر بهبود ویژگیهایی مانند چگالی انرژی باتریهای لیتیوم یونی با جایگزینی آندهای گرافیت با سیلیکون تمرکز دارند. در حالی که سیلیکون ظرفیت بالایی برای لیتیوم دارد، به راحتی در باتریها ترک میخورد و طول عمر آند را کاهش می دهد.
بوسیله نوآوری نانو فناوری، نانوذرات مبتنی بر سیلیکون که توسط دانشمندان دانشگاه آنگلیا شرقی(University of East Anglia) ساخته شدهاند، میتوانند با هم فشرده شده و از ترک خوردن آند جلوگیری کنند. نانوذرات همچنین ظرفیت انرژی دو برابر آندهای گرافیت را فراهم میکنند.
پس از آزمایش موفقیت آمیز در آزمایشگاه، تیم به دنبال برداشتن گام بعدی با همکاران صنعتی است.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ویژگی جدید نوآوری در فناوری نانو، خلاصه کامل پروژه را بخوانید.
چاپ نانوتخلخل برای آیندهای تجدیدپذیر
تخلخل فوق العاده بالا در چارچوبهای مولکولی فلزی-آلی آنها را برای ذخیره گازهایی مانند هیدروژن و متان ایدهآل میکند. با توجه به اینکه اپراتورهای برق به دنبال اثبات این موضوع هستند که گاز میتواند یک مخزن انرژی تجدیدپذیر بر اساس تقاضا باشد، چارچوبهای مولکولی فلزی-آلی(MOFs) یک راهحل منحصربهفرد ارائه میدهند. تا کنون، استفاده از MOFها به دلیل رسیدگی به مشکلات، فرآیندهای تولید طولانی و از دست دادن تخلخل به چالش کشیده شده است.
اما دانشمندان دانشگاه اکستر، با نوآوری نانو فناوری MOFها را با پلیمرهای قابل چاپ سه بعدی ترکیب کردهاند تا موادی ایجاد شود که میتوانند در چاپ سه بعدی بدون از دست دادن تخلخل استفاده شوند. انعطافپذیری بیشتر طراحی، ساخت ساختارهای پیچیده با اندازههای منفذی از مقیاس ماکرو تا نانو را امکانپذیر میسازد. فرآیند چاپ سه بعدی همچنین تضمین میکند که کریستالهای MOF به شدت به سطح پلیمر متصل میشوند و نیاز به جابجایی را کاهش می دهد.
این دانشگاه به کشف طیف وسیعی از مواد و کاربردهایی که این فناوری می تواند فعال کند ادامه میدهد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ویژگی جدید نوآوری در فناوری نانو، خلاصه کامل پروژه را بخوانید.
یک نانو ماده نسوز پرقدرت
آتش سوزیهای خانگی از چند جهت پرهزینه هستند. استفاده از مواد قابل اشتعال از جمله پلی استایرن برای عایق کاری ساختمان، تنها باعث انتشار بیشتر این آتش سوزیها میشود و ترکیب مواد افزودنی ضد شعله مانند اکسید گرافن، ترکیبات جانبی سمی را در هنگام آتش سوزی تشکیل میدهد که هم برای انسان و هم برای محیط زیست مضر است.
راه حلی برای این مشکلات توسط محققان دانشگاه نورث ایسترن به شکل یک آئروژل مقاوم در برابر آتش، متشکل از نانوالیاف سلولز و فاز فلزی دی سولفید مولیبدن، فوق سبک و با استحکام بالا، ابداع شده است. بر اساس این نوآوری نانو فناوری، این ماده دارای ساختار شبکهای است که شاخص اکسیژن را محدود میکند و مقاومت در برابر آتش را بهبود میبخشد،. همچنین یک سد نانو که از انتشار مواد سمی جلوگیری کرده و در عین حال گرمای خارجی و نفوذ اکسیژن را متوقف میکند.
تیم Northeastern به دنبال فرصتهای تجاری و توسعهای هستند تا با فناوری نانو جدید خود تأثیر گذار باشند.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ویژگی جدید نوآوری در فناوری نانو، خلاصه کامل پروژه را بخوانید.
نوآوری نانو فناوری هدفمند برای همه گیری خاموش
گزارشهای اخیر حاکی از آن است که یک «همهگیری خاموش» از ابر میکروبها در اثر مقاومت میکروبی، در دامداریها ایجاد میشود. بنابراین نیاز به بهبود نظارت آنتیبیوتیک در داروهای حیوانی وجود دارد. به عنوان بخشی از این مساله، بسیار مهم است که جایگزینهای جدیدی برای آنتی بیوتیکها برای محافظت از دامها در برابر بیماری ها و تضمین رشد و سلامت آنها پیدا شود.
برای رسیدن به این هدف، محققان دانشگاه مانیتوبا(University of Manitoba) به کمک نوآوری نانو فناوری، نانوذرات جدیدی ایجاد کردهاند که از روغنهای ضروری به عنوان مکمل غذایی جایگزین آنتیبیوتیکها استفاده میکند که نسبت به فناوریهای کنونی ارزانتر است. این نانوتکنولوژی ثبت اختراعی، نتایج مثبتی از نظر آزادسازی زمانبندی شده اسانسها از طریق تثبیت ترکیبات و جلوگیری از جذب در معده قبل از رسیدن به روده میانی نشان داده است و همه مواد مورد استفاده قبلاً برای استفاده در خوراک دام تأیید شدهاند.
این تیم به دنبال همکاران جدید برای ادامه توسعه است.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ویژگی جدید نوآوری در فناوری نانو، خلاصه کامل پروژه را بخوانید.
