فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 59 (تابستان 1399)

نانوماشین‏ها مولکولهایی هستند که با الهام از ماشین های مولکولی طبیعی، طراحی شده و قادر به حرکت و انتقال نانومقیاس هستند. در این مطالعه، نوع خاصی از نانوماشین‏ها با عنوان نانوکامیون، که دارای شاسی صلب و چهار چرخ فولرینی هستند را بررسی می ‏کنیم. بررسی اثر ناهمواری سطحی زیرلایه گرافنی روی حرکت چرخشی و انتقالی نانوکامیون در دماهای مختلف به صورت دینامیک مولکولی تمام اتم انجام شد. افزایش ناهمواری زیرلایه گرافنی، باعث افزایش دامنه نوسانات حرکت عمودی مولکول نانوکامیون‏ می‏‏ شود که منجر به کاهش دمای جدایش و افزایش ضریب پخش حرکت انتقالی‏ می‏ گردد. نانوکامیون در دماهای کمتر 50 کلوین ساکن است. سپس حرکت با مکانیزم پرش های کوتاه‏ برد آغاز‏ می‏شود که با افزایش دما دامنه آنها افزایش‏ می‏یابد و در حدود 400 کلوین تبدیل به حرکت بلنددامنه‏ می‏ شود. حرکت چرخشی نانوکامیون حول محور عمودی با افزایش دما تقویت‏ می‏ شود. نتایج نشان می ‏دهند که چرخش نانوکامیون مستقل از حرکت انتقالی آن اتفاق‏ می‏ افتد.

نیمه هادی های نقاط کوانتومی، که اندازه ذرات آن ها در محدوده نانومتر هستند، دارای خواص بسیار غیر معمولی هستند. نقاط کوانتومی دارای شکاف باند هستند که بر تعدادی از عوامل، شرح داده شده در مقاله بستگی دارد. روابط ساختار- پردازش و خواص عملکرد برای بررسی ترکیبات نیمه هادی های نقاط کوانتومی مورد مطالعه قرار گرفته اند. روش های مختلف برای سنتز این نقاط کوانتومی و همچنین خواص شان مورد بحث قرار گرفته است. حالت کوانتومی و محدودیت در برانگیختگی شان ممکن است باعث تغییر مکان جذب نوری و نشرانرژی شان شود . که چنین اثراتی برای تنظیم تحریک لومینسانس خود به خود توسط فوتون درخشندگی نورییا میدان الکتریکی الکترولومینسانس مهم هستند. در این مقاله، برنامه های کاربردی چندبعدی نقاط کوانتومی ، از جمله دردستگاه الکترولومینسانس ، سلول های خورشیدی و تصویربرداری بیولوژیکی بررسی شده است.

در سال های اخیر نانوحامل ها، با اثر گذاری بر سمیت سیستمیک داروهای سرطان، تحول شگرفی را در درمان بسیاری از بیماری ها به وجود آورده اند که از آن میان لیپوزوم ها از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. نانولیپوزوم ها ساختارهای کلوییدی متشکل از یک غشای دو لایه کروی از مولکولهای چربی کاملا بسته هستند که امروزه به عنوان حامل های رسانش دارو، ژن و... مورد استفاده قرار می گیرند. توانایی این نانوساختارها در کپسوله نمودن مقدار زیاد دارو، به حداقل رساندن عوارض جانبی ناخواسته، اثربخشی بالا و سمیت پایین توانسته علاقه محققین را به آن جلب کند و نانولیپوزوم ها را به عنوان ابزاری مفید در دارورسانی هدفمند به دنیای علم و فناوری معرفی کند.

افزودنی ها موجود برای بتن همیشه تمامی مشخصات بتن را بهبود نمی بخشد. نانو فناوری نشان داده است که قابلیت بهبود عملکرد بتن را به صورت همه جانبه دارد. تعدادی از موارد استفاده از نانو فناوری در بهبود مقاومت فشاری بتن بررسی شدند. به بررسی تاثیر استفاده از سیلیکافیوم و دی اکسید تیتانیوم در افزایش یا کاهش مقاومت فشاری قطعات پیش ساخته بتنی اکسپوز در نمای معماری سازه های بتنی پرداخته شده است. 3 طرح با در نظر گرفتن صفر، 2/5 و 5 درصد جایگزینی سیمان با TiO2 مورد آزمایش مقاومت فشاری قرار گرفتند. افزودن TiO2 به افزایش مقاومت فشاری منجر شده است. بهترین نتایج از نمونه با 2.5٪ TiO2 به دست آمده است. این امر می تواند به علت اثر پرکنندگی ذرات TiO2 باشد که در آن محصولات هیدراتاسیون می توانند رشد کنند و در نتیجه یک میکروساختار چگال تر به دست می آید. مقایسه SF2 و SF1 در سن 28 روز نشان می دهد که افزایش TiO2 موجب افزایش مقاومت فشاری بوده است. همچنین نتایج نشان داد مصرف 5 درصد TiO2 نسبت به 2/5 درصد با کاهش جزیی مقاومت فشاری همراه می باشد. این نشان می دهد که درصد بیشتر TiO2 تاثیر مستقیم بر مقاومت فشاری ندارد.

سال های زیادی است که پلیمرهای مصنوعی به دلیل قابلیت های بسیار زیاد، در علوم مختلف از جمله بسته بندی مواد غذایی، استفاده می شوند. اما در سال های اخیر، برای رفع مسایل زیست محیطی و اقتصادی ناشی از کاربرد پلیمرهای مصنوعی در صنعت، پلیمرهای طبیعی به شکل های مختلف چندسازه ها، فیلم ها، و پوشش های خوراکی و غیر خوراکی وارد صنایع بسته بندی شده اند. به دلیل برخی خواص کاربردی نسبتا ضعیف پلیمرهای طبیعی، از نانوذرات برای تقویت شبکه پلیمری آن ها استفاده می شود که بهبود خواص مکانیکی، فیزیکی، و میکروبی فیلم های حاصل را در بر دارد. در میان مواد پلیمری طبیعی، کیتوزان یکی از پلیمرهای زیست تخریب-پذیری است که با موفقیت توسعه یافته است. کیتوزان، این پلی ساکارید طبیعی و نانوکیتوزان حاصل از آن، به دلیل داشتن خواص غیرسمی، مکانیکی و ضدمیکروبی مناسب، سازگاری طبیعی با بافت های زنده و تجزیه پذیری، توجه ویژه ای را به خود جلب کرده است. مقاله حاضر، به بحث پیرامون کیتوزان، نانوکیتوزان و اثر استفاده از نانوکیتوزان در تهیه مواد بسته بندی می پردازد. هم چنین، به مهم ترین روش های تهیه نانوکیتوزان اشاره می شود. نانوذرات کیتوزان وقتی به مقدار بهینه در ساختار انواع مواد بسته بندی استفاده شوند، خواص جدیدی مانند افزایش مقاومت کششی فیلم حاصل، کاهش نفوذپذیری پوشش یا فیلم بسته بندی نسبت به رطوبت و گازها، و خواص ضدمیکروبی قابل توجه ای را ایجاد می کنند.

با ورود تجهیزات الکترونیکی قابل حمل به زندگی روزمره‎ی انسان ها، نیاز به منابع انرژی کم‎حجم و در دسترس به شدت گسترش یافته است. نانوژنراتورهای تریبوالکتریک این قابلیت را دارند که با بهره گیری از تجمع بارهای الکترواستاتیک ناشی از اصطکاک، انرژی الکتریکی مورد نیاز برای راه اندازی بسیاری از ادوات الکترونیکی را تامین کنند. هنگامی که دو سطح با اعمال نیروی مکانیکی با یکدیگر اتصال می یابند، بار تریبوالکتریک روی آن ها ایجاد می شود. با جدا شدن دو سطح از یکدیگر، بارهای موجود روی سطوح یک اختلاف پتانسیل ایجاد می کنند که می تواند باعث تولید جریان الکتریکی گردد. از زمان اختراع نانوژنراتورهای تریبوالکتریک در سال 2012، پیشرفت های گسترده ای در زمینه ی طراحی و به کارگیری مواد گوناگون صورت گرفته که باعث بهبود میزان توان خروجی تا بیش از W/m2 2600 شده است. امروزه، نانوژنراتورهای تریبوالکتریک در زمینه های بسیار متنوعی از جمله حسگرهای خودمولد، صفحات لمسی و پوست الکترونیکی مورد توجه قرار گرفته اند. برای این منظور، صورت های مختلفی از انرژی مکانیکی در محیط قابلیت تبدیل به انرژی الکتریکی را حاصل کرده اند که از آن جمله می‎توان به حرکت های طبیعی بدن انسان، ارتعاشات ناشی از صوت و جریان آب اشاره کرد. در این پژوهش پس از معرفی خاصیت تریبوالکتریک و نحوه ی عملکرد نانوژنراتوهای تریبوالکتریک، به خلاصه ای از کاربردهای این منابع پاک و کم هزینه ی انرژی پرداخته شده است.