کنترل نور با کمک فناوری‌نانو

یک گروه بین‌الملی از پژوهشگران روش جدیدی برای کنترل نور با استفاده از فناوری‌نانو ارائه کرده‌اند. این تکنیک بر روی مرزهای بین دو محیط، مانند هوا و آب، تمرکز دارد و خود مرز را بعنوان محیط سوم در نظر می‌گیرد. این کار به دانشمندان اجازه می‌دهد که باریکه‌های منعکس شده و شکسته را به روش‌هایی که با مواد طبیعی امکان‌پذیر نمی‌باشد دستکاری کرده و "نور طراح" خلق کنند. انعکاس و شکست موقعی رخ می‌دهد که نور از مرز بین دو محیط مختلف تحت یک زاویه عبور می‌کند. با توجه به نورشناسی کلاسیک، زاویه فرودی و خواص نوری دو محیط هستند که زوایای شکست و انعکاس را مشخص می‌کنند. اما اکنون، نانفانگ یو و همکارانش از دانشگاه هارواد نشان داده‌اند که اگر مرز شامل ساختارهای نانومقیاس باشد، این قوانین نیاز به اصلاح خواهند داشت.

تولید حسگر ارزان و حساسی برای شناسایی مواد خطرناک

محققان آمریکایی موفق شدند با استفاده از یک جوهر حاوی نانوذرات، حسگر بسیار حساسی برای شناسایی آمونیاک تولید کنند. مزیت این حسگر حساسیت بالای آن به مقادیر بسیار کم آمونیاک است.

محققان موسسه فناوری جرجیا حسگر بی‌سیمی را ساخته‌اند که می‌تواند مقادیر بسیار اندک از مواد تشکیل دهنده مواد منفجره را شناسایی کند. در این حسگر نانولوله‌های کربنی با استفاده از فناوری فواره جوهر، روی یک ماده ورق مانند نشست داده شده است. با استفاده از این دستگاه می‌توان مسئولین را از وجود مواد منفجره مطلع کرد.

تصویربرداری از نانولوله‌های کربنی با استفاده پدیده فلورسانس

مایکل بلید، مهندس الکترونیکی است که در یک دوره تحقیقاتی روی تصویربرداری از نانولوله‌های کربنی کار کرده است. او برای این کار از راهبردهای مختلفی نظیر استفاده از میکروسکوپ نوری اپی‌فلورسانس یا استفاده از لیزر سبز استفاده کرده است. بلید به موفقیت‌هایی در تصویربرداری از نانولوله‌ها نائل شده است اما هنوز مشکلاتی را پیش رو دارد.

مایکل بلید بطری کوچکی را تکان می‌دهد که حاوی مایعی است. سپس به آن بطری نگاهی می‌اندازد و لکه‌های تیره کوچکی را می‌بیند که در حال چرخش هستند. این لکه‌ها خوشه‌هایی از میلیون‌ها نانولوله‌کربنی هستند. نانولوله‌های کربنی از ورقه‌های گرافی تشکیل شده‌اند که به صورت لوله‌ای شکل در امده‌اند. قطر آنها یک تا دو نانومتر بوده اما طول‌شان از 100 نانومتر تا چند سانتیمتر متغییر است. این ترکیبات ساختارهای مختلفی دارند اما اندازه کوچک‌شان موجب شده تا شناسایی، تست و کار با آنها دشوار شود.

مایکل بلید، مهندس الکترونیکی که روی حل این مشکل کار می‌کند، تابستان سال قبل دوره تحقیقاتی را در پیشگامی محیط‌زیست لهیگ برای تحقیق در این حوزه برگزید. او پاییز را نیز با همکاری سلاوا روتکین، استادیار فیزیک، بروی این موضوع کار کرد. مایکل بلید می‌گوید نانولوله‌های کربنی باید با دقت بالایی روی یک نقطه صحیح قرار گیرند. مشکل پیش رو آن است که انجام این کار دشوار است زیرا نانولوله‌های کربنی بسیار کوچک هستند و کار با آنها مشکلاتی در پی دارد.

حافظه فلش ساخته شده از گرافن

برای اولین بار یک ماده حافظه فلش مبتنی بر گرافنی ساخته شده است که نسبت به فناوری مدرن کنونی مزایای بزرگی دارد. این ماده در مقایسه با ماده استاندارد صنعتی از نظر انرژی دو برابر موثرتر است و می‌تواند دو برابر اطلاعات بیشتری را ذخیره کند. حافظه فلش برای نگه‌داری اطلاعات بصورت کد دودوئی سلول‌های ریزی استفاده می‌کند. هر سلول را بسته به اینکه آیا با یک بار الکتریکی بارگذاری شده است یا نه، می‌توان بعنوان صفر یا یک خواند. گرافن برای حافظه فلش یک ماده‌ی نویدبخش است زیرا این ماده بواسطه ظرفیت بالایش برای ذخیره الکترون‌ها بدلیل حالت‌ها الکترونیکی بسیار متراکم در هر کدام از سطوح انرژی‌اش، برای نگه‌داری یک بار الکتریکی بسیار مناسب است.

نسخه‌ برداری از پاهای مارمولک با نانومواد

سطح چسبنده و خشک پاهای مارمولک‌ها، آنها را قادر کرده است که به آسانی روی دیوار و سقف راه بروند. اکنون محققان موسسه A*STAR در سنگاپور با استفاده از فناوری ساده قالب‌گیری، نانوموادی ساخته‌اند که از خواص چسبنده پاهای مارمولک‌ها تقلید می‌کنند. توانایی مارمولک‌ها برای چسبیدن به سطوح بواسطه چسب مایع نیست، بلکه بخاطر میلیون‌ها موی میکروسکوپی است که سطح پاهایشان را پوشش داده است. هر کدام از موها در انتهایش دارای ساختار شاخه‌ای (لیفی) و سلسله مراتبی است، هر شاخه (لیف) از زیرشاخه‌های متعدد تشکیل شده است، و هر زیرشاخه نیز به صدها لیفچه شکسته می‌شود که قطری بین 100 تا 200 نانومتر دارند.

جداسازی آب از نفت خام با ماده هیدروژل نانوساختار

لین فنگ و همکارانش از دانشگاه تسینگهوا در پکن یک شبکه فلزی میکروساختار ساخته و آن را با یک ماده هیدروژل پلی‌آکریلامیدی نانوساختارِ ابرآب‌دوست و ابرروغن‌گریز پوشش داده‌اند. این ماده جدید می‌تواند از مخلوط‌های آب و روغن‌هایی مانند روغن نباتی، بنزین و گازوئیل و حتی از مخلوط‌های آب و نفت خام، بدون هیچ توان اضافی و بصورت انتخاب‌پذیری آب را بطور موثری (بیش از 99 درصد) جدا کند. جداسازی آب و روغن یک مشکل بین‌سطحی است و مواد جدیدی که برای داشتن قابلیت خیسی ویژه‌ای طراحی شده‌اند، وابستگی و برهم‌کنش متفاوتی با آب و روغن دارند؛ بنابراین می‌توانند برای این جداسازی استفاده شوند.

تولید پارچه‌های غیربافته با قابلیت تغییر رنگ

اخیراً علاقه مردم و پژوهشگران به لباس‌هایی که علاوه بر پوشاندن و گرم نگهداشتن بدن، کارهای دیگری نیز انجام می‌دهند، افزایش یافته است. در همین راستا دانشمندان کانادایی در حال ساخت الیاف غیربافته‌ای هستند که در اثر گرم شدن مقاومتی، به صورت برگشت‌پذیر تغییر رنگ می‌دهند. الکسیس لافورگ از موسسه مواد صنعتی در شورای تحقیقات ملی کانادا می‌گوید می‌توان پارچه‌های معمولی را با افزودن یک عملکرد مفید دیگر مثلاً در زمینه مد، پزشکی یا نظامی، بهبود بخشید. می‌توان موادی را که در اثر یک محرک خارجی مانند گرما (ترموکرومیسم) یا الکتریسیته (الکتروکرومیسم) تغییر رنگ می‌دهند، به پارچه‌ها اضافه کرده و عملکرد جدیدی در آنها ایجاد کرد. ماده جدید لافورگ ساده‌تر از بسیاری از مواد ترموکرومیک یا الکتروکرومیک مشابه است، زیرا نیازی به بافتن الیاف به شکل پارچه وجود نداشته و همچنین به لایه الکترولیت نیز احتیاجی نیست.

نانولوله‌ای دارای دو بخش با خواص الکترونیکی متفاوت

پژوهشگران ژاپنی نانولوله‌ای تولید کرده‌اند که دارای دو بخش متمایز است. خواص الکترونیکی این دو بخش با هم متفاوت بوده اما با چسبیدن به‌هم، در قالب یک رشته نانولوله در آمده‌اند. از این نانولوله‌ها می‌توان صنعت الکترونیک استفاده کرد.

یک گروه تحقیقات ژاپنی موفق به ارائه روشی شده‌ است که با آن می‌توان نانولوله‌ای دارای دو بخش تولید کرد به‌طوری که هر قطعه دارای خواص نیمه‌هادی مجزا است. این گروه تحقیقاتی در مقاله‌ای تحت عنوان Supramolecular Linear Heterojunction Composed of Graphite-Like Semiconducting Nanotubular Segments که درنشریه Science به چاپ رساندند، نشان دادند که چگونه نانولوله‌های منحصر به‌فرد به یکدیگر متصل ‌می‌شوند.