فناوری استفاده از خازن در تقطیر آب سابقه‌ای حدود چهل سال دارد؛ اما به‌دلیل نبود مواد و امکانات مناسب به‌موقع محقق نشد. اخیراً با توجه به پیشرفت فناوری‌نانو و به‌کارگیری نانومواد در ساخت خازن‌های الکتروشیمیایی جدید، دانشمندان به فکر استفاده از این خازن‌ها در تقطیر آب افتاده‌اند. همینک بهترین فناوری موجود برای تقطیر آب، استفاده از خاصیت اسمزی معکوس است که روشی بسیار گران و پرمصرف به شمار می‌رود.

به این منظور گروهی از دانشمندان اسپانیایی با همکاری شرکت تجاری Proingesa قصد دارند با استفاده از این خازن‌ها ابزارهای دیونیزه‌کننده‌ی کم‌هزینه‌ای را بسازند. مزیت این دیونیزه‌کننده‌های خازنی، کم‌فشار بودن و نیاز نداشتن به غشای جداکننده است، همچمنین شرکت قطعات الکترونیکی "NIC"، نوع جدیدی از تراشه‌‌ی فیلم‌های خازنی را عرضه کرده‌است که قادر به حفظ پایداری خود در محدوده‌ی گسترده‌ای از دماهای کاری هستند.

از این تراشه‌ها می‌توان در منبع تغذیه‌هایی استفاده نمود که لازم است شاخص‌های اتلاف آنها کم باشد و یا در کاربردهایی که کم بودن مشخصه‌ی جذب آنها ضروری است. شرکت انگلیسی Rapid Electronics (پیشگام در تأمین قطعات الکترونیکی و لوازم برقی، و تجهیزات صنعتی برای بخش مونتاژ این محصولات) نیز از دیگر شرکت‌های فعال که در این حوزه به شمار می‌رود.

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه رایس، نوعی ماده‌ی مرکب از نانولوله‌های کربنی و اکسیدهای فلزی ساخته است که اگر به عنوان الکترود در باتری به کار رود، می‌تواند کارآیی باتری‌های لیتیومی را افزایش دهد.

با توسعه‌ی خودروهای الکتریکی و سایر فناوری‌های وابسته به باتری، نیاز جهان به باتری‌های بادوام‌تر روز به روز در حال افزایش است. به عقیده‌ی این محققان، چنین ابداعاتی برای پاسخ گویی به این نیاز، بسیار اهمیت دارد.

این تیم تحقیقاتی زیر نظر دکتر پالیکل آجایان، مقاله‌ای را در مجله‌ی Nano Letters منتشر و مبانی تحقیقات خود را تشریح کرده است. در این تحقیق، نانولوله‌ها به عنوان سیم‌های موازی در کابل‌های برق عمل می‌کنند. این لوله‌ها شامل یک هسته‌ی بسیار رسانا از جنس نانولوله‌ی کربنی و پوسته‌ای از جنس اکسید منگنز هستند.

دکتر آجایان در این باره می‌گوید: "این یک بخش زیبا از مهندسی مقیاس نانو است."

یکی از پژوهشگران پسادکتری این پروژه می‌گوید:"ما از دو ماده استفاده کرده‌ایم؛ نانولوله‌های کربنی که بسیار رسانا هستند و می‌توانند لیتیم را جذب کنند و اکسید منگنز که ظرفیت بسیار بالایی دارد اما هدایت الکتریکی آن پایین است. ماده‌ی به دست آمده از این ترکیب بسیار جالب است."

آجایان اشاره می‌کند: "هرچند محققان زیادی، ترکیب این دو ماده را به صورت الکترود کامپوزیت مورد مطالعه قرار داده‌اند اما در اینجا، این نوع طراحی کابل است که موجب افزایش کارایی آن به عنوان الکترود در باتری لیتیومی شده است."

این تیم در تلاش برای مهندسی و بهبود ساختار این کابل هستند تا به بهترین کارایی دست یابند. می‌توان نانولوله‌ها با قطر چند نانومتر را به صورت کلاف‌هایی درآورد و سپس آنها را به شکل‌های مختلف تبدیل کرد. با آین کار ممکن است باتری‌های آینده نازک و منعطف باشند.

این نانوکابل‌های مرکب (هیبریدی) نیاز به چسب نیز ندارند، درحالی که مواد مصرفی فعلی در باتری‌ها با مواد چسبی به هم متصل می‌شوند و این چسب‌ها بر رسانایی آنها تأثیر منفی دارد.

پژوهشگران سوئیسی روش جدیدی برای ساخت نانوذرات شیشه بوروسیلیکاتی ابداع نموده‌اند. این نانوذرات برای کاربرد در سیستم‌های میکروسیالاتی، نسبت به نانوذرات پلیمری یا نانوذرات شیشه‌ای سیلیکاتی، در مقابل نوسانات دمایی و محیط‌های نامناسب شیمیایی پایداری بیشتری را از خود نشان می دهند.

همچنین دامنه کاربرد این نانوذرات قابلیت توسعه به کاربردهای نوری، الکترونیک و زیست‌پزشکی را نیز دارا می باشد. بطور کلی، نانوذرات با توجه به بالا بودن نسبت سطح به حجم، حامل‌های بالقوه و بسیار قابل توجهی برای آنتی‌بیوتیک‌ها، داروها یا مواد شیمیایی مورداستفاده در آزمایش‌های تشخیصی، دارورسانی هدفمند، یا برای کاتالیزکردن واکنش‌های شیمیایی می‌باشند.

متاسفانه، نانوذرات زمانیکه در معرض دماهای بالا، بعضی مواد شیمیایی، یا حتی آب یون‌زدایی‌شده قرار می‌گیرند، یا متلاشی شده و یا به یکدیگر می پیوندند و بنابراین کاربردهای آنها محدود شده است. با استفاده از شیشه بوروسیلیکاتی (پیرکس) به جای شیشه سیلیکاتی یا پلیمرها، می‌توان به این محدودیت‌ها غلبه کرد؛ ولی ساخت این نانوذرات به علت ناپایداری مواد اولیه اکسید بور، تاکنون ممکن نبوده است.

گروهی از پژوهشگران EPFL، به راهنمایی پروفسور مارتین گیجز، روش جدیدی برای ساخت و تعیین مشخصات نانوذرات شیشه بوروسیلیکاتی توسعه داده‌اند. علاوه بر کاربردهای زیست‌پزشکی، نانوذرات جدید می‌توانند در تولید افزاره‌های باندگپ نوری با کنتراست نوری بالا، عوامل کنتراست برای میکروسکوپ مافوق‌صوت یا فیلتراسیون شیمیایی توسط غشاء‌ها نیز دارای کاربرد باشند.

این محققان نتایج خود را در مجله Nature Nanotechnology منتشر کرده‌اند.

محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) و دانشگاه جان هاپکینز ابزاری منحصر به فرد برای بررسی ویژگی‌های مواد جدید با حساسیت و سرعتی بی‌سابقه ساخته‌اند. این ابزار می تواند امکان تشخیص سریع مفیدترین مواد برای فناوری نانو و کاربردهای صنعتی را فراهم آورد.

نمای بالایی سیستم شناساگر چندمحوری MACS

این دستگاه جدید که طیف‌سنج بلوری چندمحوری (MACS) نامیده می‌شود یکی از چندین طیف سنجی است که در مرکز تحقیقات نوترون NIST قرار دارند. همانند سایر طیف‌سنج‌های این مرکز، در طیف سنج MACS نیز نمونه ماده با نوترون‌های کم‌انرژی بمباران می‌شود. این امر موجب می‌شود اتم‌های تشکیل‌دهنده ماده، نوترون‌های فرودی را با سرعتی مشخص و در جهت خاص برگشت دهند که این سرعت و جهت نشان‌دهنده آرایش اتم‌ها درون ماده است. بررسی چگونگی پخش شدن نوترون‌ها از سطح یک نمونه، اطلاعات زیادی درباره ویژگی‌های فیزیکی آن ماده در اختیار محققان قرار می دهد، اما طیف‌سنج‌های قدیمی محدود به نمونه‌های بزرگ بوده و تنها در شرایط خاصی می توانند کار کنند.

پروفسور کولین بروهولم از دانشگاه جان هاپکینز می‌گوید: «این محدودیت‌ها در فناوری نانو مشکل‌آفرین هستند، زیرا اغلب مواقع یک ماده جدید را به صورت یک بلور بسیار کوچک به وزن تنها 4 یا 5 میلی‌گرم رشد می‌دهید و می‌خواهید رفتار آن را مثلاً تحت میدان مغناطیسی شدید بررسی کنید».

MACS نه تنها بر این مشکلات فائق می‌آید، بلکه ساختار منحصر به فرد آن مزایای دیگری را نیز به همراه دارد. در بسیاری از طیف‌سنج‌ها تنها یک «کانال» برای شناسایی وجود دارد، در حالی که در 20 , MACSکانال وجود دارند که یک نیم‌دایره را پشت نمونه تشکیل می‌دهند (آرایشی که بروهولم آن را با لنز دارای زاویه پهن و با تفکیک‌پذیری بالا مقایسه می‌کند). این ویژگی بدین معنی است که MACS می‌تواند به ابزاری محبوب برای دانشمندانی تبدیل شود که می‌خواهند به سرعت ماده بعدی را که باید رشد دهند، انتخاب نمایند.

بروهولم می‌گوید: « ابزارهای قبلی که برای پراکنش غیرالاستیک از مواد مغناطیسی استفاده می‌شدند، به حداقل 80 میلی‌گرم از نمونه نیار داشتند. اما با استفاده از MACS ما می‌توانیم اطلاعات دقیقی درباره برهمکنش‌های مغناطیسی حتی فیلم‌های نازک نانوساختار به دست بیاوریم. زمانی که اشیا را در مقیاس نانو طراحی کرده و می‌سازیم، درصدد بهره‌گیری از مزایای همین نوع برهمکنش‌ها هستیم».

گروه بروهولم در حال تنظیم دقیق MACS است. بودجه ساخت این دستگاه توسط بنیاد ملی علوم تأمین شده است.

گروهی از محققان مرکز نانوفناوری لندن با همکاری دانشگاه Queensland، به‌‌منظور کمک به شناخت چگونگی تأثیر یک آنتی‌بیوتیک بر باکتری، روشی را برای استفاده از پروب‌های نانو یافتند.

باکتری‌هایی مثل MRSA (که به نام استف‌های طلایی شناخته می‌شوند)، روزبه‌روز نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم‌تر می‌شوند، این امر موجب بروز مشکلات اساسی در ایمنی و بهداشت می‌گردد.

پروفسور کوپر محققی است که برای توسعه‌ی آنتی‌بیوتیک‌ها و ضد قارچ‌ها (که نسبت به پاتوژن‌های مقاوم‌شده در مقابل داروها) فعال هست، به‌ویژه آنهایی که در عفونت‌های بیمارستانی دخالت دارند، اقدام به تنظیم برنامه‌ی تحقیقاتی کرده‌است.

پروفسور کوپر می‌گوید: «ما نیازمند راهی هستیم تا نحوه‌ی چگونگی مقاومت باکتری‌ها را نسبت به آنتی‌بیوتیک ها دریابیم و اینکه چگونه آنتی‌بیوتیک‌های جدید می‌توانند رشد باکتری‌های مقاوم را کندتر کرده، آنها را از بین ببرند؟»

این گروه تحقیقاتی، نانوپروب‌ها را با استفاده از مولکول‌های موجود در دیواره‌ی سلول‌های باکتری طبیعی و باکتری‌های مقاوم‌شده پوشش دادند و در ادامه، جدیدترین آنتی‌بیوتیک وانکومایسین را به این سیستم افزودند و دریافتند پروب‌های باکتری‌های نرمال تنش پیدا کرده، تغییر یافتند ولی تأثیرپذیری پروب‌های باکتری‌های مقاوم بسیار کم بوده‌است.

این پروب‌ها به محققان این امکان را می‌دهد که سریعاً نحوه‌ی تأثیرگذاری یک آنتی‌بیوتیک بر باکتری را یافته، راه جدیدی را بیابند که آنتی‌بیوتیک‌ها عمل کرده و باکتری را نابود کنند.

به عقیده‌ی دکتر کوپر این کشف به ما کمک خواهد کرد تا بفهمیم نحوه‌ی عملکرد داروها بر باکتری‌های مقاوم چیست و بتوانیم ابزارهای تشخیص سریعی را بسازیم و روش‌های جدیدی را برای تحقیق در مورد نحوه‌ی عملکرد آنتی‌بیوتیک‌ها کشف نماییم.

اختلافات مولکولی بسیار کمی میان باکتری‌های نرمال و مقاوم‌شده، وجود دارد. ما می‌دانیم که این پروب‌ها می‌توانند این اختلافات اندک را تشخیص داده، این کار را در مدت بسیار کوتاهی انجام دهند.

به کمک این سیستم مشخص شد که اتصال وانکومایسین به باکتری‌های مقاوم، هزار بار سخت‌تر و مشکل‌تر از اتصال به باکتری‌های نرمال است؛ البته این گروه، با هدف یافتن دارویی که بتواند به باکتری‌‌های مقاوم محکم چسبیده، دیواره‌ی آنها را تخریب نماید آنتی‌بیوتیک‌های دیگر را نیز آزمایش کردند.

چنین تحقیقاتی منجر به کشف آنتی‌بیوتیک‌های موثرتر و قوی‌تری در آینده نزدیک خواهد شد.

این مقاله در اواخر سال گذشته در journal Nature Nanotechnology به چاپ رسید.