ٍstudent of Ferdowsi university
اخيراً IBM خبر از دو موفقيت علمي مهم در زمينه فناورينانو دادهاست که در آينده نزديک ميتوانند منجر به انواع جديدي از افزارهها و ساختارهاي ساختهشده از چند اتم يا مولکول گردند. نمايي از جهتگيري مغناطيسي ترجيحي يک اتم آهن روي يک سطح خاص مسي. هنگامي که اسپين مغناطيسي اتم به سمت بالا باشد، نشان دهنده "1" خواهد بود و در حالت معکوس نشان دهنده "0" است. اين توانايي ذخيره اطلاعات ميتواند منجر به ذخيره 30 هزار فيلم طولاني و يا محتوايي با ميليونها قطعه ويدئويي که داراي دادههاي هزار تريليون بيتي است، در افزارهاي به اندازه يک iPod شود. اين محققان با استفاده از دو اتم هيدروژن در داخل مولکول آلي نفتالوسيانين توانستند توانايي يک مولکول را در نشان دادن وضعيت "روشن" و "خاموش" را نشان دهند. بهدليل كنجكاويهاي مكانيك كوانتومي، كامپيوترهاي كوانتومي ميتوانند ... نسبيت در قلب مهم ترين نظريات بنيادين فيزيك قرار گرفته است. نسبيت آنگونه كه اينشتين آن را در ۱۹0۵ فرمولبندى كرد بر اين ايده كليدى بنا شده كه قوانين فيزيك از نگاه تمام مشاهده گرهاى لخت (اينرسى) (مشاهده گرهايى كه از ديد يك مشاهده گر داراى جهت دلخواه و سرعت ثابت هستند) يكسان است. اين نظريه يك دسته از آثار شناخته شده را پيش بينى مى كند كه از ميان آنها مى توان به ثابت بودن سرعت نور براى تمام مشاهده گرها، كند شدن ساعت هاى در حال حركت، كوتاه شدن طول اجسام متحرك و هم ارزى جرم و انرژى E=mc2 اشاره كرد. آزمايش هاى بسيار دقيق اين نتايج را تائيد مى كنند. نسبيت اكنون يك پايه و ابزار مهم و روزمره براى فيزيكدانان تجربى است: برخورد دهنده هاى ذرات از مزاياى افزايش جرم و طول عمر ذرات پرسرعت به خوبى بهره مى برند و آزمايش با ايزوتوپ هاى راديواكتيو نشان دهنده تبديل جرم به انرژى است. ديدگاه ما از آينده از زمان ولز بسيار تغيير يافته است. اگر چه ماشين زمان همچنان جزء داستانهاي علمي تخيلي باقي مانده است، شناخت و درك ما از تغييرات خورشيد اين امر را ممكن ساخته است كه آينده بسيار دور زمين را به گونه اي شرح دهيم كه هم شامل جزئيات و هم از نظر علمي درست باشد.
گزارش اين موفقيتها در مجله Science چاپ شدهاست. در گزارش اول دانشمندان IBM در مورد پيشرفت بزرگي در پروب کردن خاصيت ناهمسانگري مغناطيسي اتمهاي منفرد توضيح ميدهند؛ اين اندازهگيري بنيادي از آنجا كه ميتواند توانايي اتم را در ذخيرهسازي اطلاعات نشان دهد، داراي نتايج فني مهمي است. قبل از اين گزارش کسي موفق به اندازهگيري ناهمسانگري مغناطيسي تک اتم نشدهاست.
محققان IBM با استفاده از ميکروسکوپ تونلي روبشي(STM) ويژه IBM، توانستند اتمهاي منفرد آهن را با نظم خاص و با دقت ااتمي روي سطح مسي قرار دهند و پس از آن جهتگيري و قدرت ناهمسانگري مغناطيسي اتمهاي منفرد آهن را تعيين کردند.
ناهمسانگري يک خاصيت مهم براي ذخيرهسازي اطلاعات است؛ زيرا تعيين ميکند که آيا يک آهنربا ميتواند در يک جهت خاص قرار بگيرد يا نه و اين عمل معادل "0" و "1" در رايانه است.
ژيان – لوکابونا، مدير علم و فناوري در مرکز تحقيقات آلمادن IBM در سان جوزه، کاليفورنيا، گفت: "يکي از چالشهاي اصلي صنعتIT کوچک کردن اندازه بيت و افزايش دادن ظرفيت است. ما هماکنون يک قدم به فهم چگونگي ذخيرهسازي دادهها در ابعاد اتمي رسيدهايم و دريافتهايم که خواص مغناطيسي ويژه اتمها ميتواند سنگبناي پيشرفت در ذخيرهسازي کاراتر اطلاعات باشد.
در گزارش دوم محققان IBM از اولين سوئيچ تکمولکولي که ميتواند بدون اشتباه و خرابي کار کند، خبر ميدهند. اين قدم مهم ميتواند در ساخت عناصر رايانهاي با مقياس مولکولي که بسيار کوچکتر، سريعتر و کممصرفتر هستند به کار گرفته شده و علاوه بر اين فرايند سوئيچ زني در يک مولکول منفرد، آنها اعلام کردهاند که ميتوان از اتمهاي داخل يک مولکول براي سوئيچ اتمهاي ديگر مولکول همسايه استفاده كرد و اين خصلت نشاندهنده يک عنصر منطقي جديد خواهد بود.
تصوير سهبعدي از" دروازه منطقي " مربوط به دو مولکول نفتالوسيانين که با ميکروسکوپ تونلي روشبي دماي پايين گرفته شدهاست. با اعمال يک پالس ولتاژ اتمهاي هيدروژن مولکول مجاور جاي خود را عوض ميکنند و مولکول را از وضعيت "روشن "به "خاموش "مي برند.
با کوچکتر کردن سوئيچها ميتوان به مدارهاي کوچکتري رسيد که آن هم بهنوبه خود به افزايش عملکرد و سرعت رايانهها ميانجامد. اين سوئيچهاي مولکولي روزي خواهند توانست تراشههاي رايانهاي بسازند که از سريعترين ابررايانههاي امروزي هم سريعتر است و در عين حال بسيار کوچکتر نيز هستند.
قدم بعدي اين محققان استفاده از اين مولکولها در داخل مدار و درک چگونگي ارتباط شبکهاي آنها در يک تراشه مولکولي است. اين کار هنوز در آغاز راه است و پيچيدگي ساختار سهبعدي مولکولها و تغيير شکل آنها در حين سوئيچزني باعث ميشود که قرار دادن آنها در سطح و حفظ کارايي آنها ب عنوان يک عنصر رايانهاي بسيار مشکل باشد.
بهرغم اين مشکلات، سوئيچهاي ساختهشده به دست محققان IBM بسيار مناسب، جايگزيده و قابل برگشت هستند و هيچ تغيير شکلي از خود نشان نميدهند؛ لذا ميتوانند بهعنوان عنصر ساختاري افرازههاي مولکولي پيچيدهتر استفاده شوند.
اين محققان IBM در حين مطالعه ارتعاشهاي مولکولي نفتالوسيانين بهصورت اتفاقي پي به خاصيت سوئيچزني آن شدند و از آن به بعد نوع مطالعات خود را تغيير دادند.
براي افزايش چگالي ذخيرهسازي اطلاعات و کاهش مصرف انرژي بايد اندازه سلولها در محيطهاي ضبط به اصطلاح تغيير فاز (مانند DVDها) کاهش يابد. ذخيره اطلاعات در اين مواد از طريق سوئيچ کردن ميان شکلهاي ساختاري که نمايانگر حالتهاي منطقي مختلف (صفر يا يک) با ويژگيهاي نوري يا الکتريکي مشخص هستند، صورت ميگيرد؛ اين کار با استفاده از ليزر يا پالسهاي الکتريکي انجام ميشود.
اخيراً محققان نشان دادهاند که نانوذرات منفرد گاليوم ميتوانند به عنوان عناصر حافظهاي که قابليت چندين بار نوشته شدن را دارند، عمل نمايند. عمل نوشتن روي اين نانوذرات از طريق تغيير حالت پايينتر انرژي به حالت بالاتر با استفاده از پالسهاي نوري ميکروثانيهاي صورت مي گيرد. اين عناصر حافظهاي چگالي ذخيرهسازي بالايي داشته و همچنين انرژي مورد نياز براي تغيير حالت آنها پايين است.
با اين حال مشکلي که وجود دارد اين است که براي بازگشت به حالت پايينتر انرژي، اين نانوذرات بايد حدود 90 درجه کلوين خنکتر شوند. يعني اينکه با وجودي که پالسهاي نوري ميکروثانيهاي ميتوانند اطلاعات را روي اين نانوذرات «بنويسند» و همچنين ميتوان با استفاده از روبش انعکاسي آنها، اين اطلاعات نوشته شده را «خواند»، اما تنها راه «پاک کردن» اين اطلاعات خنک کردن نانوذرات است.
نيکولاي ژليدوف و همکارانش در دانشگاه ساتمپتون نشان دادهاند که اگر براي تحريک نانوذرات از پالسهاي ليزري با شدت بالا و انرژي پايين و تنها به مدت چند نانوثانيه استفاده شود، تنها به 5 درجه کلوين خنک کردن نياز خواهد بود. اين نتايج نشان ميدهند که با استفاده از پالسهاي ليزري مختلف براي سوئيچ کردن در دو جهت متفاوت، امکان به دست آوردن هر دو قابليت نوشتن و پاک کردن نوري در دماي ثابت وجود دارد.
اين مبادلات تكرارشونده که فقط ده ميليثانيه دوام دارند ممكن است روزي انجام عمليات منطقي در كامپيوترهاي كوانتومي را امکانپذير سازند، که در آن صورت ميتوان از نظر تئوري مسائلي را كه امروزه بهترين ابركامپيوترها از حل آن عاجزند حل کرد.
اين فعل و انفعالات اتمي كه در شماره ماه جولاي مجله Nature توصيف شدهاست، دورنمايي براي استفاده از اتمهاي خنثي را بهعنوان كيوبيتهايي براي ذخيرهسازي و پردازش دادهها در كامپيوترهاي كوانتومي ترسيم ميکند.
ادامه مطلب
شيميدانهاي ايتاليايي در طي يک گزارشي که در 14 آگوست در مجلهACS Langmuir منتشر شد فناوري جديد پاکيزهسازي و حفاظت از نقاشيهاي رنگروغن و مجسمههاي سنگ مرمر ارزشمند را معرفي کرد.
در اين گزارش، پيرو باگاليوني و همکارانش توسعه و آزمايش موفقيتآميز کارهاي هنري مبتني بر اسفنجهاي نانومغناطيس، که ميتوانند در کاربردهاي ديگري همچون مواد آرايشي، مواد پاککننده و زيستفناوري استفاده شوند، را تشريح کرده اند.
براساس اين گزارش، هنرمندان اغلب از حلالها و ديگر پاککنندهها که به صورت ژل يا گاهي اوقات شبيه ژلاتين خشک هستند، استفاده ميکنند. ژلها در مقايسه با مايعها کمتر جذب سطح کارهاي هنري شده و باعث صدمه ديدن آنها ميشود. همچنين پاک کردن ژلها از سطوح نقاشي دشوار بوده و ممکن است پسماندههاي نامطلوبي باقي بمانند.
اسفنجهاي نانومغناطيس جديد از نانوذرات ساخته شده و ميتوانند مشکلات مطرح شده در گزارش را رفع کنند. اين اسفنجها ميتوانند با حلالها و ديگر پاککنندهها پر شده و به وسيله قيچي يا چاقو در شکلهاي مورد نظر بريده شده و در قسمتهاي کثيف و خاص نقاشيها و يا مجسمهها استفاده شوند.
ژلهاي نانومغناطيس بيانگر سيستمهاي بسيار پيشرفته و چندکاربردي براي تميز کردن هستند و تاثير شگرفي بر روشهاي موجود مورد استفاده در زمينه حافظت از نقاشيها و مجسمهها و ديگر حوزهها خواهند داشت
ادامه مطلب
اين سيستم به گونهاي طراحي شده است كه با تقليد از عملكرد لوزالمعده كه هورمون تنظيم كننده قند خون يعني انسولين را توليد و رها ميكند، قادر است قند خون در حيواناتي كه فعاليت لوزالمعده آنها سركوب شده است تا حدود 6 ساعت پايدار نگه دارد.
اين سيستم به شكل استنشاقي مورد استفاده قرار ميگيرد. در طراحي اين مجموعه از يك حسگر پروتئيني قند خون به نام Concavalin A و ذرات كوچك كروي چربي موسوم به ليپوزومها كه حاوي انسولين ميباشند استفاده شده است.
Con A ليپوزومهاي حاوي انسولين كه بوسيله قند روكش شدهاند را به هم متصل ميكند تا يك فرم تنفسي ايجاد كند. با افزايش قند خون، Con A ذرات را آزاد كرده تا به قند متصل شوند و انسولين خود را رها سازند. اين اولين باري است كه چنين سيستم رهاساز هوشمند دارويي با كاربرد تنفسي ساخته شده است.
اين ساختارها که به عنوان دسته جديدي از ارتعاشکنندههاي نوري ميکروگودالي مطرح ميباشند، مبتني بر انعکاس دروني امواج نوري از سطوح مورب هرم جهت ايجاد محدوديتي قويتر براي نور در هر سه بعد فضايي و با کمترين ميزان اتلاف، ميباشند.
دکتر مايکل هتريچ محقق دانشگاه Karlsruhe و يکي از ا عضاي موسس مرکز نانومواد بنيادي ميگويد: «ميکروگودالها با نقاط کوانتومي به عنوان عناصر نويدبخشي در فرآوري کوانتومي اطلاعات مطرح ميباشند، زيرا اين ساختارها امکان برهمکنش قوي ميان ماده ونور را فراهم ميآورند؛ اين برهمکنش ميتواند براي گير انداختن بيتهاي کوانتومي در نقاط کوانتومي و ايجاد برهمکنش کنترلشده ميان نقاط کوانتومي جدا از هم مورد استفاده قرار بگيرد».
او ميافزايد: «ما با استفاده از ترکيبي از روشهاي رشد هممحور تابش مولکولي (MBE)، ليتوگرافي اشعه الکتروني، و حکاکي شيميايي مرطوب، دسته جديدي از ارتعاشکنندههاي نوري مبتني بر نيمههاديها را توليد نموديم. انگيزه اصلي ما براي توسعه و مطالعه اين نوع جديد ارتعاشکنندهها اين است که (پس از بهينه کردن بيشتر) اين ساختارها ميتوانند امکان بهبود کوپل شدن حالتهاي الکتروني نقاط کوانتومي منفرد با ميدان نوري را فراهم نمايند».
هتريچ ميگويد: «هدف اصلي ما اين است که با استفاده از ميدان نوري از گودالهاي متصل به هم براي کوپل کردن حالتهاي نقاط کوانتومي جدا از هم استفاده نماييم».
حالتهاي الکتروني مد نظر هتريچ و همکارانش حالتهاي اسپيني هستند، زيرا اين حالتها بايد بسيار پايدار بوده و در نتيجه انتخاب مناسبي براي بيان بيتهاي کوانتومي باشند. هتريچ ميگويد: «در حقيقت ما اخيراً توانستهايم اسپين الکترون را با موفقيت تقريباً 100 درصدي به يک نقطه کوانتومي تزريق نماييم».
ادامه مطلب
موسسه فرانهوفر آلمان و موسسه IGB در استاتگارت به همرا دانشگاه فناوري مونيخ و تعدادي از شرکاي صنعتي که به وسيله وزارت آموزش و تحقيقات اين کشور حمايت ميشوند، از طريق يک پروژه مشترک به دنبال حل اين معضل هستند
در چارچوب اين پروژه، موادي براي استفاده در بستهبنديها توسعه خواهند يافت که ميزان بازماندههاي بستهبنديهاي مواد غذايي را تا نصف و حتي بيشتر کاهش خواهد داد. محققان اين پروژه از فيلمهاي نازک که ضخامت آنها کمتر از 20 نانومتر است، در داخل سطوح بستهبنديها استفاده ميکنند.
در اين پوشانندهها از پلاسما استفاده شده و اين فرايند از طريق جايگذاري پلاستيک در داخل يک خلا انجام ميشود. محققان اين موسسه معتقدند از پوشانندههاي مختلف با ويژگيهاي خاص در سطوح بستهبنديها استفاده ميشود.
نمونههاي اوليه اين نوع مواد بستهبندي جديد هم اکنون موجود است و قرار است در نمايشگاه 24 اکتبر 2007 در داسل دوروف به عامه مردم معرفي شود.
محققان موسسه IGB هم اکنون تلاشميکنند تا پوشانندههاي مورد استفاده را بهينه کرده تا از اين طريق ويژگيهاي مورد نظر بهبود يابند. اين پوشانندهها بايد ويژگيهاي مواد را تغيير ندهند و از نظر توليد صنعتي نيز مشکلي نداشته باشند.
اين لاکها بسيار سختند و از پايداري خوبي در برابر شعله برخوردارند. امروزه رنگهاي امولسيوني لاستيكي نيازمند افزودن صابون يا مواد مشابهي هستند که بر بخشهاي پليمري رنگ که با آب ناسازگارند غلبه كرده، رنگ را پايدار و آن را كاربردي سازد.
پژوهشگران شيمي دانشگاه Warwick به سرپرستي دكتر Stefan Bon ، روش سادهاي را براي روكش دادن ذرات پليمري مورد استفاده در چنين رنگهايي، بهوسيله انواعي از صفحات رسي نانومقياس با نام Laponite كشف كردند.
اين صفحات بهطور مؤثري لاية مقاومي را بر روي ذرات لاستيكي پليمر ِموجود در رنگ، ايجاد ميكنند. اين صفحات رسي ضخامتي حدود يك و قطري حدود 25 نانومتر داشته، ميتوانند با استفاده از تجهيزات توليد رنگ صنعتي موجود به كار روند. آنها نه تنها جايگزيني براي صابون به حساب ميآيند؛ بلكه ميتوانند براي ساخت رنگي حاوي پوشش بسيار سختتر و مقاومتر در برابر شعله نيز استفاده شوند.
از فرايندي كه گروه Warwick ابداع كرده ميتوان در ساخت موادي با حساسيت بيشتر براي حسگرها نيز استفاده كرد.
پژوهشگران ميتوانند نمونهاي از پليمرهاي مذکور را نيز بهطور كاملاً نزديك به هم در كنار هم قرار داده، آن را گرما دهند تا هستههاي پليمري را از ذرات پوششدهنده جدا و فقط شبكهاي از كرههاي توخالي در مقياس نانو باقي بمانند.
اين فرايند سطح مؤثر بسيار وسيعي در يك فضاي بسيار كوچك ايجاد ميكند كه ماده بسيار مفيدي براي استفاده در ساخت حسگرهاي جمع و جور؛ اما با حساسيت بسيار بالاست.
به طور معمول ويژگيهايي همچون ضريب شکست براي مواد ثابت ميباشد، اما محققان NIST ميگويندکه بعضي مواقع در مقياس نانو اندازه ساختارها به طرزي غيرمعمول اهميت پيدا ميکند.
توانايي دستکاري ويژگيهاي نوري ممکن است روزي به توسعه نانولولههاي کربني تکجداره به عنوان حسگرهاي نوري ميکروسکوپي، روبشگرهاي زيستي، و سيستمهاي دارورساني ويژه گردد.
محققان دريافتند که پاسخ نوري نانولولههاي کربني تکجداره در مورد هر سه ويژگي آزمايششده به طول آنها وابسته است.
قدرت جذب نانولولهها نسبت مستقيمي با طول آنها داشته و با افزايش طول نانولولهها تا 1 ميکرومتر همزمان با آن افزايش مييابد.اين رابطه به نوبه خود بر ويژگيهاي ديگر نانولولهها از جمله فلورسانس مادون قرمز نزديک و پراش رامان ارتعاشي تأثير ميگذارد.
محققان پيشنهاد ميکنند که اين وابستگي به طول ممکن است نتيجه پديدههاي مکانيک کوانتومي باشد. نتيجه اين بررسيها اين است که احتمالاً ما بايد فکر معمول خود درباره ثابت بودن ويژگي مواد را در اين مقياس تغيير دهيم.
با وجودي که شديدترين ويژگيهاي نوري نانولولههاي مورد مطالعه توسط محققان NIST به طولانيترين آنها تعلق داشت، اما اين محققان معتقدند که اين وابستگي به طول بايد حد و مرزي داشته باشد. نواقص بلوري، پيچخوردگيها، ناخالصيها، و تغييرات شکلي نانولولهها از جمله عوامل محدودکننده ميباشند.
اين محققان نتايج کارخود را در مجله Journal of American Chemical Society منتشر نمودهاند.
| Design By : Night Skin |
بهتر و بهتر شود
Design
