فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 52 (پاییز 1397)

طراحی و ساخت نانوحسگر های زیستی با قابلیت تشخیص سریع به یکی از زمینه های تحقیقاتی جذاب در نانوفناوری تبدیل شده است؛ نانوحسگر های زیستی ابزار های تشخیصی هستند که در ساخت آنها از یک جزء زیستی و یک جزء نانومتری استفاده می شود؛ نانو حسگر های زیستی در زمینه های مختلفی همچون پزشکی، صنایع غذایی، پایش و ارزیابی محیط زیست و دفاع و امنیت کاربرد دارند؛ نظر به اهمیت و ضرورت اندازه گیری و پایش مستمر گلوکز در تشخیص و کنترل بیماری دیابت نانوحسگر های زیستی تشخیص گلوکز خون کاربرد گسترده ای در پزشکی دارند. نانوحسگر های زیستی اندازه گیری گلوکز خون به شکل حسگر های بیرون بدنی و درون بدنی می توانند میزان گلوکز خون را از طریق واکنش های کاتالیستی آنزیمی اندازه گیری کنند؛ آنچه در این مقاله مورد نظر قرار گرفته بررسی مروری روش های مختلف طراحی و ساخت یک حسگر زیستی تشخیص گلوکوز خون است. همجنین بر روش های مختلف تثبیت آنزیم بر سطح الکترود نیز تاکید شده است.

در این مقاله نانو صفحات دوبعدی دی سولفیدمولیبدن با دو روش مبتنی بر حلال و رسوب فیزیکی بخار تولید و نمونه های بدست آمده با استفاده از تصویربرداری SEM، طیف سنجی رامان و FTIR شناسایی شدند. نتایج SEM دلالت بر تولید صفحات متراکم تر در روش مبتنی بر حلال نسبت به روش رسوب فیزیکی بخار دارند. حضور پیوندهای اکسیژن دار مولیبدن به همراه گروه های OH در طیف FTIR نمونه ساخته شده با روش مبتنی بر حلال مشاهده شده است. بعلاوه تغییرات جریان بر حسب ولتاژ و حساسیت پذیری نمونه ها در معرض شار اکسیژن نشان می دهد که نانوصفحات دی سولفید مولیبدن بدست آمده از هر دو روش قابلیت حسگری اکسیژن را دارند. همچنین نمونه سنتز شده با روش رسوب فیزیکی بخار در حسگری اکسیژن حساسیت پذیری بالاتری دارد در حالی که نمونه سنتز شده با روش مبتنی بر حلال خاصیت تکرار پذیری مناسبی دارد. بعلاوه در هر دو حسگر ساخته شده افزایش دما منجر به افزایش قدرت حسگری می شود.

با توجه به پدیده تشدید پلاسمون سطحی موضعی که روی سطوح نانوذرات فلزی ایجاد می شود، نانوسیالات پلاسمونی، به منظور افزایش بهره وری از کلکتورهای حرارتی خورشیدی جذب مستقیم، استفاده شدند. در این کار پژوهشی، خواص نوری نانوسیالات پلاسمونی شامل نانوذرات طلا با شکل ها، اندازه ها، نسبت های ابعادی و غلظت های مختلف، به صورت عددی بررسی شدند. نتایج نشان داد که تشدید پلاسمون سطحی موضعی نانومیله ها و نانو بیضی گون های طلا را می توان با تنظیم نسبت ابعاد، بهبود بخشید. همچنین، نانوصفحات طلا نیز پتانسیل بالایی در تبدیل حرارت خورشیدی، از خود نشان دادند. جهت به دست آوردن یک باند جذب پهن در هر دو ناحیه طیف مرئی و مادون قرمز نزدیک، نانوسیال ترکیبی طلا متشکل از 60 از نانومیله ها با نسبت ابعادی 5، 20 نانوبیضی گون ها با نسبت ابعادی 2 و 20 از نانوصفحات با نسبت ابعادی 7، طراحی شدند. حاصل کار با 104 پیشرفت در برداشت انرژی خورشیدی برای نانو سیال ترکیبی طلا در مقایسه با نانوسیال حاوی نانوذرات کروی طلا، همراه بود. این نتیجه در غلظت بسیار کم و اندازه ذرات کوچک نانوسیال ترکیبی به دست آمد که بر ناپایداری نانوسیالات تحت غلظت های بالا، غلبه می کند.

یکی از ساختارهای مهم نانوذرات، ساختار هسته-پوسته می باشد. در یک نانوساختار، این اتم های سطح هستند که نقش اصلی را ایفا می کنند و معمولا اتم هایی که در مرکز یک نانو توده قرار می گیرند نقش عملکردی مستقیم ندارند. به وسیله سنتز نانومواد با ساختارهای هسته-پوسته با ترکیبهای مختلف، می توان زیست سازگاری، آب دوستی یا آب گریزی سطحی و نیز پیوند آنها با مولکول های زیستی را بهبود بخشید. در این مقاله روش های مختلف سنتز نانوساختارهای هسته-پوسته و پیشرفت های اخیر در این زمینه بیان شده است. روش های ساخت شامل استفاده از قالب گیری سخت رسوب بخار شیمیایی، قالبگیری نرم {مانند مایسل میکروامولسیون متعارف، مایسل معکوس میکروامولسیون معکوس، وسیکلها، سل-ژل، دندریمر و روش های جدیدتر استفاده از قالبهای فداشونده جانشینی گالوانیکی مورد بحث قرار گرفته است.

در فرآیند احتراق سوخت، به دلیل وجود ناخالصی های موجود و عدم انجام احتراق کامل، گازهای خروجی از محفظه احتراق با محصولات جانبی مضر مثل مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژنNOx، هیدروکربن های نسوخته HC و دوده همراه می-شوند. با توجه به بحث استانداردهای زیست محیطی و همچنین بهینه سازی مصرف سوخت، تحقیق در مورد سوخت هایی با فرآیند احتراق نسبتا کامل و تمیز منطبق با استانداردهای زیست محیطی، یکی از مسائل مورد توجه در مبحث احتراق می باشد. از میان روش نوین، می توان به استفاده از افزودنی ها و کاتالیست ها در سوخت اشاره کرد. این افزودنی ها می توانند مسیر انجام واکنش را تغییر داده و آن را از مسیری پیش ببرند که منجر به تکمیل فرایند و دستیابی به حداکثر انرژی آزاد شده توسط سوخت شود. در این تحقیق، به مروری بر انواع نانوافزودنی های آلی و معدنی، تاثیر آنها بر پارامترهای سوخت و کیفیت سوختن می پردازیم.

ملل متحد در تحلیل روشنی از تداوم فقر جهانی، روند فزاینده مرگ و میر کودکان، تهدید سلامت زنان و ناپایداری محیط زیست بشر به مثابه تهدید علیه صلح پایدار جهانی، مصمم به تدوین آرمان های توسعه پایدار شدند. در پی این اجماع جهانی، دولت ها رویکردهای مختلفی برای رسیدن به اهداف توسعه پایدار در پیش گرفته اند. ایران به عنوان عضوی از ملل متحد در تکاپوی رسیدن به اهداف توسعه پایدار تمرکز جدی بر بهره مندی از علم و فناوری داشته است. فناوری نانو در زمره این فناوری ها است که با ظهورش، انقلابی عظیم در دانش بشری ایجاد نمود. هم اینک ایران در مسیر توسعه پایدار قدم برمی دارد و علی رغم پیشرفت های خوبی که داشته است تا رسیدن به توسعه پایدار فاصله دارد. فناوری نانو، راهبردی است که می تواند تاثیر اساسی در حوزه هایی همچون انرژی، محیط زیست، پزشکی و سلامت و رشد اقتصادی ایران داشته باشد. با این حال، نبود قوانین حقوقی منسجم در ایجاد تعادل میان مزایا و ریسک های احتمالی فناوری نانو، چالشی در بهره مندی از ظرفیت های این فناوری در راستای توسعه پایدار ایجاد نموده است. بر این اساس، در این نوشته با تمرکز بر ظرفیت های فناوری نانو در رسیدن به اهداف توسعه پایدار در ایران، چالش حقوقی موجود در این زمینه مورد بررسی قرار می گیرد.

این مقاله روشی را برای اندازه گیری مقادیر جزیی داروی مودافینیل در محیط های آبی و پلاسما با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی پوشش دار و دستگاه HPLC ارائه می دهد. نانو ذرات Fe3O4 به روش همرسوبی سنتز و توسط نانولوله های کربنی چند دیواره پوشش دار شد. ساختار و مورفولوژی نانوذرات سنتز شده با XRD ، SEM و FT-IR بررسی شد. خواص پیش تغلیظ جذبی کامپوزیت برای جذب مودافینیل، مودافنیل آمید سولفید و مودافنیل اسید سولفید از محلول آبی و اندازه گیری آن باHPLC ارزیابی شد. عوامل موثر در کارآیی روش، مانند مقدار جاذب، اثر pH، اثر نمک، نوع حلال شویش، مقدار حلال شویش، اثر بافر، زمان جذب ،زمان استخراج مورد بهینه سازی شدند. این روش در محدوده mg/L 6-1/0 برای آنالیتها خطی بود. حد تشخیص، به ترتیب 021/0، 019/0 و mg/L 012/0 بود. همچنین انحراف استاندارد نسبی برای استخراج غلظت mg/L 2 از ترکیبات به ترتیب 93/0، 99/1 و 78/1 و فاکتورهای تغلیظ برای این ترکیبات به ترتیب 105، 90 و 85 بدست آمد.

داروهای اتوسوکزوماید و والپروات سدیم برای درمان صرع و تشنج تجویز می شوند. ورود دارو به بدن مشکلاتی را به دنبال دارد که جهت کاهش عوارض، استفاده از نانو حامل های دارویی نظیر فولرن ها پیشنهاد گردید. مطالعه ی حاضر با هدف بررسی اثر نانو حامل فولرنی C60 بر واکنش پذیری و تاثیر داروهای اتوسوکزوماید و والپروات سدیم صورت گرفته است. در این کار، ابتدا با استفاده از آنالیز NBO در نرم افزار گوسین انرژی های بالاترین تراز اشغال شده HOMO و پایین ترین تراز اشغال نشده LUMO برای داروهای اتوسوکزوماید و والپروات سدیم به تنهایی و سپس با اتصال آن ها به پایه ی نانو فولرن C60، محاسبه گردید. سپس مقادیر ماکزیمم بار الکترونی ∆Nmax، الکتروفیلیسیتی ω، پتانسیل شیمیایی μ و سختی شیمیایی η برای دو دارو در دو حالت بدست آمد. کلیه ی ساختارها با استفاده از نرم افزار گوسین در سطح نظری /6-31G DFT اپتیمایز شدند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که اتصال داروها به نانو فولرن باعث افزایش الکتروفیلیسیتی و کاهش سختی شیمیایی دارو می گردد. از طرف دیگر الکتروفیلیسیتی داروی اتوسوکزوماید بیشتر از داروی والپروات سدیم می باشد و سختی شیمیایی آن کمتر از داروی والپروات سدیم است. افزایش الکتروفیلیسیتی و کاهش سختی شیمیایی دارو پس از اتصال به فولرن بیانگر افزایش واکنش پذیری و تاثیر بیشتر دارو خواهد بود و نیز با توجه به ویژگی های منحصر به فرد استفاده از نانو حامل های دارویی فولرنی از جمله جلوگیری از تخریب دارو، افزایش زمان نگهداری دارو، ذخیره سازی مقادیر زیاد دارو، کاهش دوز مصرفی، پایداری در برابر استریل سازی گرمایی، هدفمندکردن دارورسانی به بدن و سازگاری زیستی بالا، استفاده از آن به جای داروی تنها بسیار مفید و مناسب خواهد بود.

در نسل سوم سلول های خورشیدی، محلول مواد آلی و غیر آلی پرواسکایت توجه زیادی را به عنوان یک محصول سبک برای سلول های خورشیدی به خود جلب کرده است. برخلاف صفحات سیلیکونی، صفحات پرواسکایت را می توان با مصرف انرژی کم، بدون نیاز به تجهیزات پیچیده و تنها در چند مرحله تولید کرد. همچنین در سال های اخیر سلول های خورشیدی نقطه کوانتومی کلوئیدی پتانسیل بالایی برای تبدیل شدن به یک منبع انرژی کارآمد و سبک برای دستگاه های الکترونیکی دارند. برای دستیابی به سلول های خورشیدی انعطاف پذیرو پربازده نقاط کوانتومی کلوئیدی، لایه انتقال الکترون ETL که الکترون ها را از لایه جامد نقاط کوانتومی کلوئیدی استخراج می کند، باید در دمای پایین پردازش شود و همچنین بازترکیب بین لایه ها باید از بین برود. استفاده از نقاط کوانتومی در طراحی و ساخت سلول های خورشیدی موجب بازدهی بالا، هزینه کم، پایداری بالا، پردازش-پذیری و سازگاری و انعطاف پذیری این سلول ها با محیط زیست می شوند؛ برای توسعه افزاره های خورشیدی با عملکرد بالا، مسائل زیادی وجود دارند که احتیاج به عنوان کردن بر مبنای تجاری سازی سلول های خورشیدی پرواسکایت هست. در این مقاله پیشرفت های مختلفی در زمینه سلول های خورشیدی پرواسکایت و سلول های خورشیدی نقطه کوانتومی مرور شده است و چالش های مختلف و خواص سلول های خورشیدی پرواسکایت و سلول های خورشیدی نقطه کوانتومی بررسی شده است.