محققان نشان داده‌اند که می‌توان فلز مسی تولید کرد که در عین حفظ انعطاف‌پذیری، استحکام آن نسبت به مس تجاری 4 برابر بیشتر باشد. از آنجایی که رسانایی الکتریکی و حرارتی این نوع از مس همچنان خوب است، می‌توان از آن برای تولید رساناهای الکتریکی استفاده کرد که از استحکام مکانیکی بالایی برخوردارند.
استحکام یک فلز به میکروساختار آن بستگی دارد؛ هر چه میکروساختار یک فلز کوچک‌تر باشد، استحکام آن بیشتر است. اما ممکن است این سوال پیش بیاید که آیا این قاعده بنیادی در مورد ساختارهای بسیار کوچک نیز صدق می‌کند؟
دانشمندان مواد در سراسر دنیا با این چالش مواجه بوده‌اند؛ حال یک گروه تحقیقاتی مشترک از محققان چینی و دانمارکی تحقیقاتی انجام داده‌اند که منجر به درک بیشتر ما از این موضوع شده است. نتایج به دست آمده از نظر علمی بسیار مهم هستند، اما در عین حال از نظر فناوری نیز جالب هستند.
همانگونه که انتظار می‌رفت، با کوچک‌تر شدن ساختارهای مس، استحکام آن افزایش می‌یابد، اما زمانی که اندازه ساختارها کوچک‌تر از 15 نانومتر باشد، فلز به شکلی غیرمنتظره شروع به نرم شدن می‌کند. با استفاده از مطالعات میکروسکوپی که روی این ساختارها انجام شده است، فرایندهای فیزیکی که منجر به این نرم شدن غیرعادی می‌شوند، شناسایی شده‌اند.
نانوفلزات ابرسخت برای ادامه این پروژه تحقیقاتی مشترک، ایده‌ال بوده و به‌کارگیری آنها در کاربردهای عملی بسیار نویدبخش است.
نتایج این تحقیق در شماره 30 ژانویه 2009 در مجله Science منتشر شده است.
Optical nanolithography receives a boost as researchers claim that their new approach is a major step forward in generating arbitrary nanopatterns.
Researchers at Princeton University, US, have unveiled a parallel process that writes patterns of nanoscale features directly into a substrate. Their simple optical technique uses one laser to trap an array of microlenses and then another to fabricate 100 nm structures with both a feature size uniformity and relative positional accuracy of 15 nm (Optics Express 173640).
"The big leap is the production of parallel arrays," Craig Arnold from Princeton"s Department of Mechanical and Aerospace Engineering told optics.org. "Due to the ease of trapping and producing the arrays, it could be possible to produce a low-cost nanolithography tool that would be able to write features of different sizes simultaneously and complex patterns in different materials all with high throughput and without any special equipment."
Nanolithography is the branch of lithography that deals with feature sizes of 100 nm or less. As the need for features on this scale becomes increasingly important for many applications, researchers are pioneering a number of ways to produce nanoscale patterns.
The Princeton group has concentrated on optical methods of direct-write nanopatterning, which, although are very flexible, have to date been limited by the slow speed and throughput of the system. Its aim was to develop a commercially viable technique that overcomes these faults, while at the same time remaining cost effective, easy to implement and user friendly.
The approach taken by Arnold and his colleagues involves the use of two separate laser systems: a trapping laser and a processing laser.
The trapping laser emits at 1064 nm and runs continuous-wave. It is passed through an axicon to generate a Bessel beam that is then split into four parallel beams by two Mach-Zender interferometers. Each Bessel beam carries approximately 150 mW of power and is used to trap a single 0.76 µm diameter microsphere.
The processing laser is a 355 nm source emitting 15 ns pulses with energies in the range of 150 nJ to 8 µJ. Patterns are drawn by moving the polyimide substrate relative to the optical traps.
"We can manipulate the microspheres and fire the pulsed laser when we want to modify the surface underneath the sphere," explained Arnold. "Near-field effects allow us to focus light to much smaller than its wavelength. However, to do this we have to be able to very accurately control the distance between the bead and the surface."
Arnold says that finding a way to position the microspheres close to the substrate"s surface was a significant hurdle. The key thing that makes this possible is the Bessel beam optical trap.
"The Bessel beam creates a 2D trap that confines the microsphere in the x-y direction, but continues to push it towards the surface," he explained. "As the sphere gets close to the surface, a repulsion force develops that balances the scattering force of the light. The sphere achieves an equilibrium spacing very close to the surface, but not touching it. The relative position can then be easily controlled by varying the trapping laser power."
According to Arnold, this approach has several advantages. For example, there is no need for any active feedback to control the position of the spheres. It is also easy to remove, replace or change the sphere and different shaped or sized spheres could be trapped to produce multiscale patterns.
The team is now working to improve the accuracy of its technique and to decrease the feature sizes that can be produced. Another option is to introduce a spatial light modulator into the set-up to make larger arrays.
About the author
Jacqueline Hewett is editor of Optics & Laser Europemagazine.
فیلم‌های نازک مغناطیسی با قابلیت تغییر جهت مغناطش از سویی به سوی دیگر، کاربردهای فراوانی (در تشخیص سلاح‌ها و انجام آزمایش‌های غیر مخرب تا ابزارهای پزشکی و سیستم‌های ذخیره‌ی داده با عملکرد بالا) دارند. میدان حالت اشباع (میدان مغناطیسی خارجی وارد بر فیلم که موجب مغناطش کامل آن می‌شود)یکی از مشخصه‌های مهم فیلم‌های مغناطیسی است. هر چه اندازه‌ی این میدان کوچک‌تر باشد حساسیت ابزار مورد استفاده در این فیلم هم بیشتر خواهد شد. اندازه‌ی این میدان رابطه‌ی مستقیمی با تنش وارد بر فیلمی دارد که آن هم تابعی از ضخامت به شمار می‌رود. به عبارت دیگر هر چه ضخامت فیلم کمتر باشد، اندازه‌ی این میدان هم کاهش بیشتری یافته منجر به افزایش حساسیت دستگاه خواهد شد؛ اما متأسفانه در اغلب کاربردهای مغناطش بالا استفاده از فیلم‌های ضخیم ضروری است.
محققان مؤسسه‌ی ملی استاندارد و فناوری (NIST) آمریکا، در بررسی‌های خود دریافتند که اضافه کردن ساندویچی لایه‌های متناوب فلزی با ساختار شبکه‌ای متفاوت به این فیلم‌های مغناطیسی تا حد زیادی به رفع این مشکل کمک می‌کند.
این محققان در آزمایش‌های خود فیلم‌های چندلایه‌ای از آلیاژ مغناطیسی نیکل ـ آهن‌ـ مس‌ـ مولیبدیوم (هر کدام به ضخامت 100 نانومتر) را تهیه کرده، در میان آن لایه‌های از نقره به ضخامت پنج نانومتر قرار دادند.آنها مشاهده کردند که استفاده از این ساختار موجب می‌شود تا تنش کششی (نسبت به یک لایه‌ی یکپارچه بدون ذرات نقره با ضخامت مشابه) چیزی در حد 200 برابر کاهش یافته، میدان حالت اشباع آن 400 برابر کمتر شود. به گفته‌ی این محققان درک دقیق سازوکار این کاهش و چگونگی آن نیازمند تحقیقات بیشتر است.
از این شیوه به‌ویژه می‌توان در طراحی «متمرکز‌کننده‌ی شار مغناطیسی» ( ساختاری مغناطیسی که خطوط میدان‌های مغناطیسی خارجی را به داخل خود کشیده، آنها را در ناحیه‌ای کوچک متمرکز می‌سازد) استفاده کرد. از این دستگاه در تقویت میدان مربوط به حسگرهای مغناطیسی که کاربردهای وسیع و متنوعی دارند، استفاده می‌شود.
محققان ایرانی با همکاری دانشگاه آبرن در آمریکا، طی یک شبیه‌سازی عددی، نشان‌دادند که افزودن نانوذرات به محلول‌هایی که قابلیت تغییر حالت دارند، موجب افزایش رسانایی حرارتی و همچنین کاهش گرمای نهان ذوب آنها می‌شود.
دکتر سیدفرید حسینی‌زاده، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، گفت: «امروزه یکی از مسایل مهم در صنایع، مسأله‌ی انتقال حرارت در وسایل الکترونیکی و به‌طور کلی در وسایل ذخیره‌سازی انرژی است. با افزودن نانوذرات به‌صورت نانوسیال در نوعی از مواد خاص که قابلیت تغییر حالت دارند، می‌توان با درصد بسیار بالایی به ذخیره‌ی انرژی بیشتر در این سیستم‌ها پرداخت که موجب صرفه‌جویی اقتصادی بسیاری می‌شود».
وی که فارغ‌التحصیل دکتری دانشگاه صنعتی شریف در رشته هوافضاست، اظهار داشت: «با توجه به کاربرد بسیار زیاد مواد با توانایی تغییر حالت، در ذخیره‌سازی انرژی(به‌طور مثال در جمع‌آوری‌کننده‌های انرژی خورشیدی)، می‌توان با افزودن نانوذرات، بازدهی جذب و دفع انرژی در این دسته از سیستم‌ها را بسیار افزایش‌داد. به‌عنوان مثال مقدار کمی(حدود یک درصدحجمی) از نانوذرات مس یا نانولوله‌های کربنی در اتیلن‌گلیکول یا روغن، به‌ترتیب افزایش 40 و 150درصدی را در هدایت حرارتی این سیالات ایجادمی‌کند».
دکتر حسینی‌زاده با بیان این مطلب که این مدل‌سازی در دانشگاه آبرن آمریکا انجام و به‌صورت پتنت نیز در این کشور ثبت‌گردیده‌است افزود: «بررسی عددی تأثیر نانوذرات در مواد تغییر حالت دهنده، در یک محفظه‌ی بسته در حالت دوبعدی، برای حالت فیزیکی جریان جابجایی آزاد و مخلوطی از سیال آب و نانوذرات مس، با نرم‌افزار فلوئنت صورت‌گرفته‌است».
جزئیات این پژوهش که با راهنمایی دکتر جیحون‌محمد خدادادی از دانشگاه آبرن آمریکا انجام‌شده‌است، در مجله‌ی International Communications in Heat and Mass Transfer(شماره 34، صفحات 543-534، سال 2007) منتشرشده‌است.
محققان شرکت Battelle (یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های تحقیق و توسعه‌ی جهان)، ضمن انجام یکی از پروژه‌های تحقیقاتی خود در زمینه‌ی فناوری‌نانو و تأثیرات زیست‌محیطی آن، موفق به ساخت روکش‌های هوشمندی برای تشخیص زودهنگام خوردگی شدند که به کمک آن می‌توان محل تشکیل خوردگی فلز، حتی خوردگی‌های بسیار جزئی را که با چشم غیر مسلح غیر قابل تشخیص است، هم تعیین نمود.
آنها طی آزمایش گروهی از نانومواد عامل‌دارشده و بررسی واکنش آنها با خوردگی‌های فلزات، در نهایت موفق به سا خت این روکش‌ها شدند. این روکش (که بین آستر و لایه رویین فلز قرار می‌گیرد)، به محض ایجاد خوردگی در فلز، طی تشعش فلورسانسی که ایجاد می‌کند متخصصان را از وجود خوردگی آگاه می‌کند.
این محققان در آزمایش خود برای بررسی تأثیر این روکش هوشمند از آلومینیوم استفاده کردند؛ اما این آزمایش با هر فلز دیگری هم قابل انجام است.
این دستاورد، فناوری بسیار ارزشمندی در صنعت به شمار می‌آید؛ چرا که هر شیء فلزی اعم از قطعات هواپیماها، خودروها و پل‌ها و...، در اثر خوردگی کارایی خود را از دست می‌دهند. وزات دفاع آمریکا میزان خسارت سالانه‌ی ناشی از خوردگی در تجهیزات خود را بین 10 تا 20 میلیارد دلار براورد کرده‌است؛ لذا اگر بتوان خوردگی فلزات را به موقع و قبل از وارد آمدن آسیب جدی تشخیص داده، مانع از ادامه آن شد، می‌توان در وقت، انرژی و هزینه صرفه‌جویی قابل توجهی را ایجاد نمود.
با این فناوری جدید یک مکانیک پرواز به‌راحتی می‌تواند با ابزاری که در دست دارد، تمام سطح هواپیما را بازبینی کرده، به‌آسانی نقاط در معرض خوردگی را تشخیص داده و قبل از ایجاد آسیب‌های بیشتر آن را تعمیر کند.
شرکت بتل، درخواستی برای ثبت مالکیت معنوی اختراع خود داده و گواهی موقتی نیز دریافت نموده‌است و در صورت یافتن شرکای مناسب، طی سه یا چهار سال آینده این فناوری را به مرحله‌ی تجاری‌سازی رسانده، وارد بازار خواهد کرد.
دانشمندان مواد دانشگاه رایس پیچش جدیدی در رشد نانولوله‌های کربنی ایجاد کرده‌اند. این محققان دریافتند که این نانومواد بسیار محبوب، همانند پارچه‌های مولکولی کوچک، از نخ‌های تک‌اتمی و به صورت پیچشی بافته می‌شوند.
نانولوله‌های کربنی لوله‌های توخالی از اتم‌های کربن خالص هستند که قطر آنها حدود 1 نانومتر است. این ساختارهای کوچک در دیاگرام‌های مولکولی شبیه شبکه‌های توری فلزی لوله شده به نظر می‌رسند. نانولوله‌ها درست همانند کاغذ کادو می‌توانند در زاویه‌های مختلف پیچیده شده و در انتهای نانولوله بخشی به صورت اضافی بیرون بزند.
با وجودی که مطالعات زیادی روی نانولوله‌ها صورت گرفته است، هنوز نحوه رشد آنها به صورت کامل درک نشده است. آنها تحت شرایط خاص و در حضور کاتالیزورهای مختلف، با استفاده از فرایند خودآرایی از ماده اولیه کربن‌دار گازی، شکل می‌گیرند. این پژوهش جدید که این هفته به صورت آنلاین در Proceedings of the national Academy of Science منتشر شده است، وجود ارتباطی مستقیم میان زاویه کایرال یک نانولوله (مقداری که نانولوله پیچ خورده است) و سرعت رشد آن را نشان می‌دهد.
بوریس یاکوبسون استاد مهندسی مکانیک و علوم مواد و شیمی در دانشگاه رایس می‌گوید: «مطالعات ما نکاتی را درباره این فرایند خودآرایی بیان می‌کند». تئوری جدید بیان می‌دارد که هر نانولوله از تعداد زیادی از نخ‌های پیچنده بافته می‌شود. هر یک از این نخ‌ها به صورت مستقل رشد یافته و اتم جدید کربن به انتهای باز هر یک از این تارهای تک‌اتمی اضافه می‌شوند. هر چه تعداد این تارها بیشتر باشد، کل ساختار پارچه‌مانند نانولوله سریع‌تر بافته می‌شود.
یاکوبسون که رهبری این کار پژوهشی را بر عهده دارد می‌گوید تعدادی از گزارشات آزمایشگاهی پیش‌بینی‌های این تئوری را تأیید می‌کنند. به عنوان مثال این تئوری پیش‌بینی می‌کند که نانولوله‌های دارای زاویه کایرال بزرگ‌تر، رشد سریع‌تری داشته باشند، زیرا تعداد تارهایی که دارای انتهای باز هستند، در این نوع از نانولوله‌ها بیشتر است؛ درستی این امر در آزمایش‌های مختلفی نشان داده شده است.
یاکوبسون می‌گوید: «کایرالیته یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های هر نانولوله است. راهکار ما به صورت کمّی نقش کایرالیته را در رشد نانولوله‌ها آشکار می‌سازد. کسانی که به استفاده از نانولوله‌ها در فناوری‌های جدید امیدوار هستند، از این تئوری استقبال خواهند کرد».
آنتی‌بادی‌هایی که هدفشان، گیرنده‌ی فاکتور رشد اپیدرمی(EGFR) است، خود را به‌عنوان داروی ضد سرطان معرفی کرده‌اند. هم‌اکنون یک گروه تحقیقاتی به رهبری دکتر یانگ از دانشگاه اموری در حال بررسی توانایی حمل نانوذرات به‌سمت سلول‌های توموری با کمک آنتی‌بادی‌های ضدEGFR هستند.
گروه تحقیقاتی Emory توضیح می‌دهد که آنها در ابتدا از آنتی‌بادی تک‌زنجیره‌ای برای تقلید از ویژگی‌های یک آنتی‌بادی آنتی EGFR استاندارد که سلول‌های تومور را هدف‌گیری می‌کند، استفاده کردند.
آنتی‌بادی‌های استاندارد، زیست‌مولکول‌های بزرگی هستند که دو زنجیره‌ی پپتیدی به نام زنجیره‌های سبک و سنگین دارند. به‌دلیل اندازه‌ی بزرگ این آنتی‌بادی‌ها کار کردن با آنها را مشکل کرده‌است و اغلب توانایی دسترسی به اعماق بافت تومور را ندارند.
برای حل این مشکل، این محققان اقدام به ساخت یک آنتی‌بادی مصنوعی کرده‌اند که شامل بخش‌هایی از یک زنجیره‌ی سنگین و سبک است که به هم قلاب شده‌اند. این ماده‌ی جدید کمتر از 20 درصد از وزن و اندازه‌ی آنتی‌بادی کامل را دارد. محققان از این ماده‌ی مصنوعی به‌عنوان عاملی برای حمل دو نوع نانوذره به‌سمت تومورها استفاده کرده‌اند:
یکی از این نانوذرات، نقاط کوانتومی است که با استفاده از تصویربرداری فلورسانس، قایل مشاهده خواهد بود؛ و دیگری نانوذرات اکسید آهن است که می‌توان آنها را با MRI مشاهده نمود.
این گروه تحقیقاتی با کمک فناوری اتصال جدیدی که به همین منظور ابداع کرده‌اند، نانوذرات را به آنتی‌بادی‌های مصنوعی چسبانده، و بدین ترتیب، یکسری آزمایش‌ها را به‌منظور تعیین نحوه‌ی شناسایی تومور به‌وسیله‌ی این نانوذرات و چگونگی جذب آنها به‌وسیله‌ی سلول‌های توموری انجام دادند.
به نظر می‌رسد، نانوذرات نشان‌دارشده سریعاً به سلول‌های توموری موش متصل و وارد آنها می‌شوند؛ در حالی که نانوذرات غیر نشان‌دار در کبد و طحال موش‌های مورد آزمایش جمع شده‌اند.
این تحقیق در مقاله‌ای با عنوان“Single chain epidermal growth factor receptor antibody conjugated nanoparticles for in vivo tumor targeting and imaging,” ، تحت حمایت NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer (که به‌منظور توسعه‌ی فناورِ‌ی‌نانو در تشخیص و درمان سرطان ایجاد شده‌است) به چاپ رسیده‌است.
فناوری‌نانو می‌تواند راه‌حلی برای تأمین ایمن آب شرب در مناطقی از جهان که دچار خشکسالی‌های دوره‌ای بوده و یا آلودگی آب در آنجا شایع است، پیدا کند. پژوهشگران در هند توضیح داده‌اند که چگونه می‌توان نانولوله‌های کربنی را جایگزین مواد رایج در سیستم‌های تصفیه آب نمود.
مشکل کمبود آب و عدم دسترسی به آب شرب ایمن، به عنوان مسأله ای مهم در حال افزایش است. در حال حاضر یک سوم جمعیت جهان در کشورهایی زندگی می‌کنند که از نظر آب در مضیقه هستند و پیش‌بینی می‌شود این جمعیت در سال 2025 به دو سوم افزایش یابد. پژوهشگران مرکز تحقیقات اتمی بهابها (BARC) واقع در مومبای هند، تشریح کرده‌اند که چگونه بررسی‌ها در مورد فناروی‌های جدید تصفیه آب به‌طور ثابت در حال انجام است، ولی این فناوری‌ها باید از نظر نصب، کاربرد و نگهداری، نسبتاً ساده و ارزان باشد تا بتواند در کشورهای در حال توسعه دوام داشته باشد.
خواص شیمیایی منحصر بفرد نانولوله‌های کربنی باعث می‌شود که تنها مولکول‌های بسیار کوچک مانند مولکول‌های آب بتوانند از درون آن عبور کنند در حالیکه ویروس‌ها، باکتری‌ها، یون‌های فلزی سمی و مولکول‌های آلی خطرناک این قابلیت را نداشته باشند.
این گروه گزارش کرده‌است که آب به آسانی از درون نانولوله‌های کربنی عبور می‌کند و در نتیجه فیلتری که بر اساس این فناوری ساخته شده است، بسیار کارآمد خواهد بود و عبور شدت جریان زیادی از آب را بدون رسوب گرفتن فیلتر امکان‌پذیر می‌کند. خصوصاً نیروی محرکه لازم برای عبور دادن آب از درون این فیلتر در مقایسه با فناوری غشایی رایج کمتر خواهد بود.
به هر حال برای اینکه این سیستم برای تصفیه آب آلوده مناسب باشد، باید کارهای مهندسی برای مرتب‌سازی این ساختارهای نانومتری به صورتی کاملاً تعریف شده انجام پذیرد تا آلودگی‌زدایی از آب به طور مؤثری امکان‌پذیر گردد. این گروه در حال حاضر در حال بررسی قابلیت تشکیل سیستم تصفیه آبی بر مبنای نانولوله‌های کربنی است که توانایی جداسازی آرسنیک، فلورید، فلزات سنگین و مواد شیمیایی آلی خطرناک را داشته باشد. این پژوهشگران می‌گویند نانولوله‌های کربنی دارای اعتباری مؤثری برای تصفیه آب هستند.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی International Journal of Nuclear Desalination منتشر شده‌است.
شرکت Showa Denko ژاپن، برنامه‌ریزی کرده است که تا سال 2010 کارخانه‌ای به ظرفیت 400 تن در سال، برای تولید نانولوله‌های کربنی برای استفاده در پلاستیک‌ها در این کشور تاسیس کند.
نانولوله‌های کربنی VGCFTM-X این شرکت، با استفاده از فناوری‌های ترکیبی و کاتالیزور SDK توسعه یافته است. به گفته مقامات شرکت، این نوع نانولوله‌ها، دارای رسانایی الکتریکی بالایی بوده و مقدار بسیار کمی از آنها قادر است تا رسانایی پایداری بالایی به پلاستیک‌ها بدهد.
این نوع نانولوله‌ها در کاربردهای مختلف مانند اجزای دیسک‌های سخت، نیمه‌هادی‌ها و ... استفاده می‌شوند.
شرکت Showa Denko با شرکت آمریکایی Hypedrion Catalysis International تفاهم‌نامه‌ای به امضا رسانده است تا در چارچوب آن، برنامه‌های تحقیق و توسعه مشترک در این زمینه انجام دهند.
Showa Denko در سال 1982 شروع به توسعه VGCFTM کرده و در سال 1996 موفق به تولید 20 تن از آنها شد. بر اساس برآوردها، ظرفیت تولید این کارخانه در سال 2007 حدود 100 تن بوده است.
در سپتامبر سال 2008 Showa Denko با کمک پرفسور اِندو، با استفاده از VGCFTM-S کامپوزیت‌هایی تولید کرد که در حفاری و بهره‌برداری از ذخایر نفتی استفاده می‌شوند.
بسیاری از کاربردها در زیست‌شناسی و مهندسی نیاز به مواد بسیار باریک دارند. مثلاً زیست‌شناس‌هایی که به مطالعه حیات در سطح سلولی می‌پردازند، اغلب به نمونه‌هایی با ضخامت 5 تا 100 نانومتر نیاز دارند. وجود این نمونه‌های بسیار نازک، برای تصویربرداری از مجموعه‌های پروتئینی نانومقیاس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ضروری است. بسیاری از سلول‌های زنده ضخیم‌تر از آن هستند که به طور مستقیم توسط TEM تصویربرداری شوند و باید به لایه‌های نازکی بریده شوند تا در برابر الکترون شفاف باشند.
سال‌هاست که این مشکل از طریق استفاده از مواد شیمیایی حل شده است؛ آب درون سلول با یک رزین مایع جایگزین شده و سپس رزین سفت می‌شود؛ در نهایت با استفاده از یک چاقوی شیشه‌ای یا الماسی، این سلولِ سفت شده به قطعاتی با ضخامت 20 تا 500 نانومتر بریده می‌شود. اخیراً محققان روشی برای منجمد کردن سلول‌ها توسعه داده‌اند که در آن بلورهای یخ تشکیل نمی‌شود. این نمونه‌های «شیشه‌ای شده»، حالت زمان زنده بودن سلول را بهتر حفظ می‌کنند. این سلول‌های یخ زده توسط چاقوی الماسی بریده می‌شوند، اما فشار زیادی زمان برش به سلول‌ها وارد می‌شود. بخش بریده شده در لبه‌های چاقو تا حد زیادی خم شده و در اثر فشار وارده به شدت آسیب می‌بیند.
|
|
|
بررسی استحکام مکانیکی ابزار برش ساخته‌شده از نانولوله کربنی |
محققان CU-Boulder و موسسه علوم کاربردی و فناوری‌های عمده در آمریکا برای غلبه بر این مشکل یک نانولوله کربنی را میان دو سوزن تنگستنی تیز کشیده و به عنوان یک نانوچاقو که می‌تواند سلول‌های یخ زده را بدون آسیب زدن به آنها ببُرد، به کار بردند. این ایده شبیه استفاده از یک ابزار برش همچون اره مویی در مقیاس نانومتری است؛ قطر کم و استحکام مکانیکی بالای نانولوله امکان بریدن سلول‌های شیشه‌ای شده را بدون آسیب‌دیدن فراهم می‌کند.
ین دانشمندان از نانولوله‌های کربنی چنددیواره منفرد استفاده کردند تا امکان تصویربرداری و دستکاری آسان الیاف را در یک نیکروسکوپ الکترونی عبوری معمول فراهم آورند. استحکام مکانیکی و توانایی برش این نانوچاقو با استفاده از یک سامانه میکرودستکاری جاسازی شده درون یک SEM مورد بررسی قرار گرفت.
مطالعه دقیق این نانوچاقوی اولیه نشان داد که ضعیف‌ترین قسمت آن، نقطه اتصال نانولوله به سیم تنگستنی است. با این حال این ناوچاقو می‌تواند تا حدود 1 میکرونیوتن نیرو (نیروی مورد نیاز برای بریدن قطعات کوچک اما مفید از یک سلول) را تحمل نماید. این نتایج می‌توانند به ظهور نسل جدیدی از ابزارهای برش ساخته‌شده از نانولوله‌های کربنی منجر شوند. این نانوچاقو می تواند در فرایندهای نانوساخت مورد استفاده در زیست‌شناسی و مهندسی، کاربردهای بسیار متنوعی داشته باشد.
