نيروگاه‌هاي هسته‌اي ايمن با كمك فناوري‌نانو

نيروگاه‌هاي هسته‌اي ايمن با كمك فناوري‌نانو
 

انرژي هسته‌اي در آينده‌ي انرژي پاك جهان، جايگاه مهمي دارد؛ اما با توجه به حوادث اخير نيروگاه فوكوشيماي ژاپن، ايمني اين فناوري اهميت ويژه‌اي پيدا كرده است. اكنون دانشمندان در دانشگاه كاليفرنيا براي مواد قرار گرفته در برابر تشعشع‌هاي راديواكتيو، روش تست نانومقياسي ارائه كرده‌اند كه خواص مكانيكي ماكرومقياس اين مواد را تحت شرايط معين اندازه‌گيري مي‌كند. اين روش مي‌تواند به ساخت مواد جديد براي كاربردهاي هسته‌اي كمك كند و براي كاهش مقدار مواد مورد نياز جهت تست تجهيزات موجود در نيروگاه‌ها، راهكارهايي ارائه كند.
آندريو ماينر، يكي از اين محققان، گفت: "تست‌هاي مكانيكي نانومقياس در مقايسه با مقادير توده‌اي و ماكرومقياس هميشه استحكام‌هاي بالاتري به شما مي‌دهند. ما نشان داده‌ايم كه شما حقيقتا مي‌توانيد از نمونه‌هاي تحت تابش با قطرهايي به كوچكي 400 نانومتر به خواص واقعي برسيد. اين توانايي در زمينه مواد هسته‌اي جهت پيشرفت تست‌هاي نانومقياس راهكارهايي ارائه مي‌كند.

در اين مطالعه، ماينر و همكارانش تست‌هاي فشردگي نمونه‌هاي مسي قرار گرفته در معرض تابش پروتون‌هاي پرانرژي را بررسي كرده و براي آسيب‌هاي ناشي از اين تابش به خواص مكانيكي مس، مدلي ارائه كرده‌اند. آنها با استفاده از يك افزاره تست مكانيكي درجاي ويژه در يك ميكروسكوپ الكتروني عبوري، توانستند طبيعت موضعي اين تغييرشكل را با دقت مقياس‌نانو بررسي كنند.
نقايص سه بعدي ايجاد شده بوسيله تابش داخل مس، مي‌توانند حركت نقايص يك بعدي در ساختار بلوري معروف به نقايص جابجايي را مسدود كنند. اين برهم‌كنش سبب مي‌شود كه مواد قرار گرفته در معرض تابش ترد و شكننده شوند، و براي آنها، مقدار نيرويي كه يك ماده قبل از شكسته شدن تدريجي مي‌تواند در برابر آن مقاومت كند؛ تغيير كند. بعلاوه، ميكروساختارهاي پيچيده ناشي از تابش، ممكن است باعث برهم‌كنش‌هاي جابجايي در نمونه‌هاي نانومقياس شوند كه در مقايس ماكرو (براي مواد توده‌اي) نيز همان اثرات را دارند. اين روش با برگرداندن مقادير استحكام نانومقياس به خواص توده‌اي، مي‌تواند به طراحان راكتورهاي هسته كمك كند كه براي اجزاء طراحي در نيروگاه‌هاي هسته‌اي، مواد مناسب پيدا كنند.
اين دانشمندان جزئيات نتايج كار تحقيقاتي خود را تحت عنوان "تست نانوفشردگيِ در جاي مسِ قرار گرفته در معرض تابش" در مجله‌ي Nature Materials منتشر كرده‌اند.

اين دانشمندان تست‌هاي فشردگي نمونه‌هاي مسي قرار گرفته در معرض تابش پروتون‌هاي پرانرژي را بررسي كرده و براي آسيب‌هاي ناشي از اين تابش به خواص مكانيكي مس، مدلي ارائه كرده‌اند
***************

جلوگيري از بيماري آلزايمر با كمك نانوذرات
 

يك پژوهش جديد نشان مي‌دهد كه نانوذرات معدني با ابعاد و شكل مناسب مي‌توانند در مبارزه با پلاكي كه موجب تخريب عصب‌ها مي‌شود و منجر به بروز علائم مرتبط با بيماري آلزايمر مي‌گردد، كليدي باشند.
نيكولاس كوتوف، كه استاد مهندسي شيمي از دانشگاه ميشيگان است، مي‌گويد كه وسايل فناوري‌نانو مي‌توانند در جذب و گيراندازي الياف طويل‌تري كه به ساخت پلاك وابسته به اختلالات تخريب عصبي، شناخته شده است، كمك كنند.
كوتوف گفت: "پپتيدهاي آميلوئيدي و نانوذارت هر دو داراي توانايي قوي براي خودآرايي بصورت الياف هستند. ما دنبال هر اثر ممكني از نانوذرات بر روي تشكيل الياف آميلوئيدي بوديم. مشاهده اثر بازدارندگي عجيب روي ليفي شدن آميلوئيدها باعث خوشحالي شد، زيرا اين كشف دروازه جديدي براي رهيافت‌هاي تازه به سوي ساخت داروهايي كه مانع از بيماري آلزايمر شوند، مي‌گشايد. "

او با مطرح كردن نانوذرات معدني چهاروجهي كه از لحاظ اندازه با الياف در حال رشد قابل مقايسه بودند، كشف كرد كه پلاك خطرناك بسرعت به آنها متصل مي‌شود و هندسه آنها بطور قوي عوض مي‌گردد. اين تغييرشكل شديد و ناگهاني منجر به جلوگيري از ليفي شدن آنها مي‌شود.
داروهاي كنوني آلزايمر به پپتيدهاي آميلوئيدي با نسبت 1:1 پيوند مي‌خوردند. معلوم شده است كه اين فرايند ناكارآ مي‌باشد. اين نانوذرات مي‌توانند مانع از ليفي شدن پپتيد آميلوئيدي در مقادير كوچك با بازدهي بسيار بيشتري شوند. يك نانوذره مي‌تواند بيش از 100 پپتيد آميلوئيدي را گيراندازي كند. اين بازدهي بالا در جلوگيري از ليفي شدن باعث مي‌شود كه نانوذرات به بعضي از پروتئين‌هايي كه بدن انسان براي محافظت خودش در برابر توسعه بيماري آلزايمر توليد مي‌كند، شباهت داشته باشند.
مفهومي كه در اينجاست اين است كه اگر براي مثال يك ذره سازگار با انسان وارد بدن شود، آنگاه اثر آن مي‌تواند رشد پلاك تضعيف‌كننده را بكلي از بين ببرد يا حداقل آنرا محدود كند. نتايج حاصل از اين كار نشانگر يك گام بزرگ در مبارزه با بيماري‌هايي مانند آلزايمر است. آزمايشگاه كوتوف در حال كار بر روي مهندسي چنين ذرات و نيز فهم بهتر متابوليسم آنها است.
اين پژوهشگران جزئيات نتايج كار تحقيقاتي خود را تحت عنوان "مكانيسم جلوگيري از ليفي شدن پپتيدهاي آميلوئيودي با استفاده از نانوذرات معدني، شباهت‌هاي عملكردي با پروتئين‌ها را آشكار مي‌كند" در مجله‌ي Angewandte Chemie منتشر كرده‌اند.
آلزايمر با نابودكردن سلول‌هاي مغز باعث ايجاد مشكلاتي در حافظه‌ي طولاني‌مدت مي‌شود. متاسفانه درماني براي آلزايمر وجود نداشته و تنها در مراحل پيشرفته بيماري و با شناسايي پلاك‌هاي خوني كهنه و تارهاي عصبي درهم‌تنيده‌ي موجود در بافت مغز، قابل تشخيص است
***************

فرصتي طلائي براي تشخيص زودهنگام آلزايمر
 

محققان موفق به كشف روشي سريع براي شناسايي زيست‌نشانه‌هاي بيماري آلزايمر شده‌اند. اين روش كه بر مبناي تحليل طيف‌هاي پراش دو- فوتون نانوذرات طلا است به طور گزينش‌پذيري پروتئيني كه در بدن يك بيمار مبتلا به آلزايمر موجود است، را شناسايي مي‌كند و نسبت به روش‌هاي قبل 100 برابر گزينش‌پذيرتر است. اين روش به تشخيص زودهنگام اين بيماري كمك شاياني مي‌كند.
آلزايمر با نابودكردن سلول‌هاي مغز باعث ايجاد مشكلاتي در حافظه‌ي طولاني‌مدت مي‌شود. متاسفانه درماني براي آلزايمر وجود نداشته و تنها در مراحل پيشرفته بيماري و با شناسايي پلاك‌هاي خوني كهنه و تارهاي عصبي درهم‌تنيده‌ي موجود در بافت مغز، قابل تشخيص است. اين تارهاي عصبي درهم‌تنيده متشكل از پروتئين تو ("Tau") در سلول‌هاي مغز هستند.

مراحل مختلف شناسايي زيست‌نشانه‌هاي بيماري آلزايمر توسط نانوذرات طلا
 

دانشمندان متوجه شده‌اند كه پروتئين‌هاي تو كه سازنده‌ي نرون‌ها هستند با وجود بيماري آلزايمر تغيير ساختار فاحشي نشان مي‌دهند و بشدت فسفاته هستند. اندازه‌گيري اين پروتئين‌ها مي‌تواند روشي براي تشخيص بيماري در مراحل اوليه آن باشد تا با مصرف بموقع دارو از شدت پيشرفت بيماري كاسته شود.
اين روش كه توسط محققان دانشگاه ايالتي جكسون ارائه شده‌است بر مبناي متصل‌كردن نوعي پادتن به نانوذرات طلاست كه قادر به شناسايي اين پروتئين‌هاي تغيير ساختار يافته در بيماران آلزايمر است. با حضور اين پروتئين‌هاي خاص دسته‌هاي بهم پيوسته‌اي از اين نانوذرات در محل حضور پروتئين ها شكل مي‌گيرند (شكل را ببينيد).
در شكل اين دسته‌ها با رنگ آبي نشان داده شده‌اند كه با نانوذرات مستقل كه به رنگ قرمز هستند، متمايزند. اين تغيير رنگ با تحليل طيف بدست آمده از پراش نور دو- فوتون از محلول قابل تشخيص است. در اين روش با تحريك نانوذرات با نوري با طول موج مشخص، دو- فوتون پراش مي‌شوند.نتايج اين تحقيق در مجله‌ي ACS Nanoمنتشر شده‌است.
***************

قلم حاوي جوهر نانوذره‌اي براي ترسيم مدارها
 

دو استاد از دانشگاه ايلينويز جوهر رسانايي توليد كرده‌اند كه مي‌تواند در قلم‌هاي سرغلتكي مرسوم براي ترسيم دستي مدارها بر روي كاغذ و ساير مواد متخلخل استفاده شود. جنيفر لويس، جنيفر برنهارد و همكارانشان توضيح مي‌دهند كه چطور آنها قادر به ساخت نوعي جوهر از نانوذرات نقره شده‌اند كه مادامي كه در داخل قلم است، به صورت مايع باقي مي‌ماند ولي به محض استفاده مانند جوهر معمولي خشك مي‌شود. اين قلم در ترسيم يك صفحه نمايش LCD واقعي و يك آنتن مورد استفاده واقع شد.

مهندسان قلمي با جوهر نقره‌اي رسانا درست كرده‌اند كه مي‌تواند براي نوشتن مستقيم مدارهاي الكتريكي و اتصالات روي كاغذ يا ساير سطوح استفاده شود.
گروه مذكور براي ساخت اين جوهر، نانوذرات نقره را با احياء محلول نيترات نقره بهمراه يك اسيد، كه براي ممانعت از بزرگ شدن اندازه ذرات استفاده شد، توليد كرد. بعد از آن، اسيد زدوده شد و چسبندگي جوهر با استفاده از سلولز هيدروكسي اتيل بهبود داده شد تا سازگاري مناسب ايجاد شود. محصول ايجاد شده يك نوع فلز مايع است كه بهنگام تماس خشك مي‌شود و مي‌تواند براي ايجاد رسانش الكتريكي هم استفاده شود و به‌همين خاطر در خلق يك مدار قابليت دارد.
تاكنون، پژوهش زيادي بر روي چاپ مدارات بر روي مواد غيراستاندارد، مانند كاغذ، با استفاده از چاپگرهاي جوهرجتي يا حتي رنگ پاش انجام شده است. اين پژوهش جديد اجازه خواهد داد كه مدارها به صورت سريع‌تر و ارازن‌تر، يا حتي در حين حركت، به‌طوريكه نياز به هيچ سخت‌افزار ديگري نباشد، ترسيم شوند.

اين يك آرايه انعطاف‌پذير از LEDهايي است كه روي يك كاغذ قرار گرفته‌اند. خطوط نقره‌اي ترسم شده با دست تشكيل اتصالات بين LED‌ها را مي‌دهند.
چنين افزاره كم‌قيمتي مي‌تواند بازاري براي مدارهاي دورانداختني يا حتي باتري‌هاي فوق ارزان ايجاد كند. دليل اينكه در اين مطالعه از كاغذ استفاده شده است، اين است كه كاغذ مناسب‌ترين ماده غيراستاندارد براي چاپ مدار است زيرا دسترسي به آن آسان، قيمتش كم و توانايي آن براي خم شدن و شكل دهي بالاست و نيز اين حقيقت كه تجزيه‌پذير زيستي است.
لويس متذكر شد كه كاغذ استفاده شده در اين مطالعه بعد از تست شدن مورد خمش قرار گرفت تا چگونگي پايداري مدار مشاهده شود.
اين پژوهشگران جزئيات نتايج كار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي Advanced Materials منتشر كرده‌اند.
منبع:شبکه فیزیک هوپا
ارسال توسط کاربر محترم سایت : redonly