پژوهشگران دانشگاه مراغه در همکاری با چند مرکز علمی بینالمللی، در یک پژوهش مروری گسترده به بررسی نسل تازهای از مواد نانوساختار پرداختند که میتوانند آینده ذخیرهسازی انرژی و پاکسازی محیطزیست را متحول کنند. این مطالعه روی نانوکامپوزیتهای هیبریدی MOF/LDH و ساختارهای LDH مشتق از قالبهای MOF متمرکز است؛ موادی که با مساحت سطح بالا، ساختار قابل تنظیم و فعالیت الکتروشیمیایی چشمگیر، گزینههای کلیدی برای توسعه باتریهای پیشرفته، ابرخازنهای کارآمد و سامانههای حذف آلایندهها محسوب میشوند. پژوهشگران در این گزارش، سازوکار سنتز، ویژگیهای ساختاری، عملکرد الکتروشیمیایی و کاربردهای محیطزیستی این مواد را مرور و تحلیل کردهاند و با بیان مزایا و چالشها، نقشهراهی برای توسعه نسل آینده مواد عملکردی ارائه میدهند.
چارچوبهای آلی فلزی با «خنجرهای مولکولی» باکتریها را سوراخ میکنند
پژوهشگران دانشگاه صنعتی چالمرز در سوئد روشی نوین برای مبارزه با زیستلایههای میکروبی معرفی کردهاند؛ روشی که بدون اتکا به آنتیبیوتیک یا فلزات سمی، باکتریها را پیش از آنکه فرصت چسبیدن و تکثیر پیدا کنند، با ساختارهای تیز نانومقیاس سوراخ کرده و از بین میبرد. این دستاورد که بر پایهٔ کاربردی کاملاً تازه از چارچوبهای آلی فلزی، یا همان MOFها، شکل گرفته، میتواند آیندهٔ کنترل عفونت در تجهیزات پزشکی و صنایع مختلف را متحول کند.
طراحی نانومواد مغناطیسی برگشتپذیر برای تفکیک آب از نفت
پژوهشگران دانشگاه زنجان و پژوهشکده علوم پایه (IASBS) موفق به ساخت نسل تازهای از نانودیامولسیفایرهای سبز و مغناطیسی شدهاند که میتواند با بازده بالا، امولسیونهای سخت «آب در نفت» را در صنایع نفتی بشکند. این ترکیب نو، بر پایه نانوذرات Fe₃O₄ پوششدادهشده با β-سیکلودکسترین و تزئینشده با مایعات یونی ایمیدازولی ساخته شده و علاوه بر کارایی چشمگیر، قابلیت بازیابی سریع با میدان مغناطیسی و استفادهٔ مجدد تا پنج بار را دارد. آزمایشهای انجامشده نشان میدهد نمونهای که دارای زنجیره آلکیلی بلندتر است، بیشترین عملکرد را در جداسازی فازهای آب و نفت ارائه میدهد. کاهش کششسطحی، پایداری حرارتی و کارایی ۹۲ درصدی در امولسیونها، این فناوری را به گزینهای قابلتوجه برای صنایع نفت و پتروشیمی تبدیل میکند.
برقرسانی از دل اصطکاک: فیلم پلیمری که ابزارهای پوشیدنی را خودشارژ میکند
گروهی بینالمللی از پژوهشگران موفق شدهاند شیوهای ساده، کمهزینه و سازگار با محیطزیست برای تولید انرژی در نسل تازهٔ ابزارهای خودشارژ ارائه کنند؛ روشی که تنها با حرکت دادن کرههای پلیمری ریز روی یکدیگر، الکتریسیته تولید میکند. این دستاورد که توسط دانشگاه آزاد بروکسل (Vrije Universiteit Brussel) و همکارانش از چند مؤسسهٔ پژوهشی دیگر توسعه یافته، میتواند مسیر استفاده از سطوح انرژیساز را دگرگون کند و کاربردهای گستردهای در ابزارهای پوشیدنی، سنسورها و تجهیزات کممصرف داشته باشد.
طراحی نانوحسگرهای پروتونی با سرعت پاسخ بالا برای پایش بازدم
پژوهشگران ایرانی آزمایشگاه ملی ماده چگال در پژوهشگاه دانشهای بنیادی (IPM) موفق شدهاند روشی نوینی برای ساخت یکمرحلهای حسگرهای پروتونی ارائه کنند؛ روشی که در آن فرآیند الگوسازی در مقیاس ماکرو و میکرو و سنتز نانوساختار به طور همزمان و در یک مرحله انجام میشود. این دستاورد با استفاده از فناوری لیزر کممصرف و کمهزینه توسعه یافته و میتواند بسیاری از محدودیتهای تولید دستگاههای نانومقیاس را برطرف کند؛ محدودیتهایی مانند چندمرحلهای بودن، پیچیدگی بالای ساخت و هزینه تمامشده زیاد که همواره مانع تجاریسازی و بهکارگیری گسترده آنها در دستگاههای روزمره بوده است. پژوهشگران در قالب نمونه مفهومی این روش، یک حسگر پروتونی بسیار سریع و فوقحساس برای پایش تنفس انسان تولید کردند که در رطوبتهای بالای ۵۵ درصد ــ محدوده متداول در بازدم انسان ــ عملکردی دقیق، سریع و پایدار از خود نشان میدهد. این پیشرفت میتواند مسیر تازهای برای تولید انبوه حسگرهای کارآمد و ارزانقیمت باز کند.
فناوری یکمرحلهای تولید نانوغشاهای فوتوترمال؛ کاهش هزینه و افزایش راندمان در نمک زدایی از آب
پژوهشگران دانشگاه صنعتی اصفهان موفق شدهاند روشی یکمرحلهای برای ساخت غشای فوتوترمال اُمنیفوبیک ارائه دهند؛ غشایی که میتواند آینده فناوری تقطیر غشایی خورشیدی را دگرگون کند. در این دستاورد علمی، فرایند ایجاد ویژگیهای فوتوترمال و همهگریزی سطح، بهطور کامل با ساخت غشا تلفیق شده است. نمونه توسعهیافته با استفاده از الکتروریسی محلول حاوی پلیوینیلیدنفلوراید، پلیپرفلورواکتیلآکریلات و نانوذرات کربنبلک تولید شده و توانسته در برابر تابش خورشید، شار عبوری نزدیک به ۱٫۵ کیلوگرم بر مترمربعساعت و بازده تبخیر بیش از ۸۳ درصد ارائه دهد. این روش علاوه بر بهبود عملکرد، فرآیند تولید غشاهای پیشرفته را سادهتر، اقتصادیتر و سازگارتر با نیاز صنایع نمکزدایی میکند.
تبدیل چوبپنبه به گرافن با لیزر؛ راهکاری برای ساخت حسگرهای ارزانقیمت تشخیص سموم در نوشیدنیها
پژوهشگران موفق شدهاند چوبپنبه را با استفاده از لیزر به لایههای رسانای گرافنی تبدیل کنند و از آن حسگری کمهزینه و پایدار بسازند که میتواند مقدار بسیار ناچیز نیتریت سدیم را در نوشیدنیهای رایج شناسایی کند؛ ترکیبی که وجود بیش از اندازه آن میتواند به شکلگیری مواد سرطانزا منجر شود. این دستاورد، افقی تازه در پایش سریع و قابلحمل سلامت مواد غذایی میگشاید.
طراحی دارویی به صورت قطرهٔ بینی برای حذف تومورهای مغزی
پژوهشگران دانشکده پزشکی دانشگاه واشینگتن در سنلوئیس به همراه همکاران خود از دانشگاه نورثوسترن موفق شدهاند شیوهای غیرتهاجمی برای رساندن نانوداروهای فعالکنندهٔ ایمنی به مغز ارائه دهند. این روش که از چند قطره داروی بینی آغاز میشود، با بهرهگیری از اعصاب صورت، تومورهای مرگبار گلیوبلاستوما را در مدلهای حیوانی به طور کامل حذف کرده است
گرافیتسازی کمهزینه در دمای پایین؛ تبدیل پلیمرهای غیرگرافیتپذیر به گرافن
پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ایران موفق شدهاند مسیری کاملاً نوآورانه برای گرافیتسازی در دماهای پایین و بدون استفاده از هرگونه کاتالیزور یا تجهیزات پیچیده ارائه کنند؛ روشی که میتواند تغییراتی در صنایع باتری، ابرخازن، ذخیرهسازی انرژی و فناوریهای نوین مبتنی بر مواد کربنی ایجاد کند. بهطور معمول بیشتر پلیمرها، از جمله پلیدیوینیلبنزن (PDVB)، حتی در دماهای بسیار بالا و نزدیک به ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد نیز توان تبدیل به ساختار گرافیتی را ندارند. اما این تحقیق نشان میدهد که میتوان تنها در ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد، و آن هم بدون هرگونه افزودنی فلزی یا آلی، ساختارهای گرافنی و گرافیتی را در میکروسفرهای پلیمر سولفونهشده ایجاد کرد؛ دستاوردی که از نگاه محققان، مرزهای شناختهشدهٔ گرافیتسازی را جابهجا خواهد کرد.
ترانوستیک؛ همزمان تشخیص و درمان با یک نانوذره
پژوهشگران دانشگاه ملی پوسان (Pusan National University) در کرهٔ جنوبی با توسعهٔ نانوذرات هوشمند و بهره گیری از یادگیری ماشینی، موفق به ساخت سیستمهای درمانی و تشخیصی همزمان برای آسیبهای مغزی تروماتیک شدهاند؛ فناوریای که میتواند دقت درمان را افزایش دهد، روند بهبودی را بهبود بخشد و امکان پایش لحظهای آسیبهای عصبی را فراهم کند.