کوی دانش - kooy

ریزترین موتورهای جهان برای تامین قدرت ربات های میکروسکوپی

ریزترین موتورهای جهان برای تامین قدرت ربات های میکروسکوپی
23 اردیبهشت
12:15 1395
دانشمندان موفق به ساخت ریزترین موتورهای جهان شده اند، به گفته محققان این ماشین های ریز که توان مورد نیازشان را از نور تامین می کنند ممکن است روزی در ربات های میکروسکوپی استفاده شوند که برای وارد شدن به درون سلول های زنده به اندازه کافی کوچک هستند.

با توجه به اینکه ابداعات فناوری موجب شده تا ابزارها روز به روز کوچک تر شوند، دانشمندان دست به کار توسعه ماشین هایی زده اند که اندازه شان صرفاً به اندازه مولکول های پیچیده  یعنی اندازه نانومتری و یا میلیاردم متری می باشد. در مقام قیاس، موی معمولی انسان حدود 100 هزار نانومتر عرض دارد. 
یکی از اصلی ترین دلایلی که ساخت "نانوبات ها" در محدوده علمی تخیلی باقی مانده و محقق نشده، آنست که پیدا کردن راهی برای به حرکت درآوردن این دست ابزارها چالش بزرگی است. به این منظور محققان سعی کرده اند از منابع قدرت و سیستم های یک پیشرانه برای نانوفناوری استفاده کنند، اما این موارد نوعاً فاقد سرعت، قدرت و کنترل می باشند. 
به گفته جرمی بومبرگ مدیر مرکز نانوفوتونیک های دانشگاه کمبریج: "ماشین های کوچک بسیار زیادی ساخته شده است اما سرعت عملکرد این ماشین ها بسیار آهسته است، به نحوی که چند ثانیه یا چند دقیقه طول می کشد تا یک بازو را حرکت بدهند و به علاوه با نیروی بسیار اندک. به همین خاطر سراغ نانوربات ها رفته ایم، هرچند که در رمان های علمی تخیلی از آن ها صحبت می شود."
نانوربات ها نیازمند نیروی قدرتمندی برای حرکت کردن هستند، زیرا ویسکوزیته مایعات برحسب مقیاس نانو افزایش قابل توجهی خواهد داشت. بومبرگ ادامه می دهد: "شنا کردن برای نانوماشین هایی که در آب هستند، همانند شنا کردن انسان در استخری پر از شیره قند (ترکیبی از ملاس، شکر و شربت ذرت) می باشد که ویسکوزیته بسیار بالایی دارد، بنابراین نیروی بسیار زیادی برای حرکت لازم است."
 موتورهای جدید از ذرات بسیار ریز طلا ساخته شده اند که تنها 60 نانومتر قطر دارد. این ذرات به وسیله ژلِ مملو از آبی که از یک ترکیب حساس به حرارت تولید شده به هم متصل شده اند. ژل مزبور به هنگامی که توسط لیزر سبز تا درجه بیش از 35 درجه سلسیوس حرارت می بیند، آب را می راند، ظرف کسری از ثانیه منقبض شده و نانوذرات طلایی را داخل خوشه های فشرده ای جای می دهد که حدود 400 نانومتر عرض دارند. وقتی موتور خنک می شود، ژل، آب را به درون خود کشیده و منبسط می شود و نانوذرات طلایی همانند فنری به شدت و به سرعت از هم دور می شود. 
به گفته تائو دنگ، نویسنده ارشد و محقق مرکز نانوفوتوتیکهای دانشکاه کمبریج: "مثل انفجار می ماند. صدها توپ طلایی هنگامی که مولکول های آب پلیمرهای اطرافشان را متورم می کنند، در یک میلیونیوم ثانیه  از هم دور می شوند."
نیرویی که موتورهای جدید یاد شده از خود خارج می کنند چند درجه بزرگتر از هر نوع نیروی مشابه دیده شده برحسب نانومقیاس است که در ابزارهای پیشین مشاهده شده بود، به نحوی که نیروی تولید شده حدود 100 برابر بیشتر از هر موتور و یا ماهیچه ای است."
به گفت بومبرگ: "این موتورها، قدرتمندترین موتورهای نانویی هستند که تا امروز ابداع شده اند." ابزارهای مذکور از نظر مصرف انرژی بهینه هستند، با زیست محیط سازگار بوده و مقرون به صرفه هم می باشند.
موتورهای جدید، نانومبدل های اجرایی و یا ANT نامگذاری شده اند. به گفه بومبرگ: "این موتورها همانند مورچه های واقعی به ازای وزن کمی که دارند نیروی زیادی تولید می کنند."
 حال محققان بدنبال یافتن راه هایی برای مهار ANT جهت کاربردهای واقعی هستند. به عنوان مثال، محققان می توانند انقباض و انبساط ANT را مهار کنند تا بتوان پیستون ها و اهرم ها را به پیش برانند.
 بومبرگ ادامه می دهد: "تحقیقات آینده را می توان بر مبنای ترکیب کردن ANT با نانوذرات مختلف ادامه داد، نیازی به استفاده از طلا هم نیست، زیرا با استفاده از نقره هم در ساخت موتورهای مزبور موفق بودیم، البته قصد داریم همین کار را با نیکل و مس هم امتحان کنیم."
 درحال حاضر محققان با بنگاه کمبریج، بازوی تجاری سازی دانشگاه کمبریج و نیز چند شرکت دیگر کار می کنند تا این فناوری را برای موارد کاربردی که دستکاری و کنترل مایعات را نیز شامل می شود تجاری سازی نمایند. 
بومبرگ می افزاید: "چیپ های میکروسیال مخصوصاً به منظور ترکیب نمودن دارو و سنجش پزشکی فرصت خوبی را درکنار سایر روندهای زیست شیمیایی در اختیار قرار می دهند. اما تمام پمپ ها و شیرهای مورد نیاز در حال حاضر از هیدرولیک ساخته می شوند بنابراین بایستی به ازای هر چیپ، پمپی را داخل چیپ قرار داد، به این ترتیب کار زیاد پیچیده ای را نمی توان با چیپ انجام داد. اعتقاد ما بر آنست که میتوانیم  شیرها و پمپ هایی را از ANT بسازیم که  هر کدامشان به وسیله اشعه ای از نور کنترل می شوند و می شود هزاران ANT را روی یک چیپ جای داد." دانشمندان فراتر از کاربردهای میکروسیالی "بدنبال ساخت نانوماشین هایی هستند که بتوانند حرکت کنند و بوسیله نور نیز قابل کنترل باشند."
شرح این یافته ها در تایخ 2 می در ژورنال journal Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شد.

 

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
معالجه اختلالات خوردن، قدم نخست: "روان درمانی"

معالجه اختلالات خوردن، قدم نخست: "روان درمانی"

اختلالات خوردن به صورتهای مختلف مانند بی اشتهایی یا پر اشتهایی عصبی ، رفتارهای ناسالم جبرانی مانند عق زدن با انگشت و اصرار در بالا آوردن و ...از دیرباز در انسان نمود داشته است. بیشتر دانشمندان این اختلالات را در گروه بیماری های روان-تنی psychosomatic دسته بندی کرده اند.از مشخصات این بیماران می توان به افسردگی، اضطراب، بی خوابی یا پرخوابی، بی حوصلگی و تحریک پذیری اشاره کرد. تحقیقات ثابت کرده اند اولین قدم ضروری در درمان این بیماران، روان درمانی و مشاوره و گاها دخالت دارویی است.بدون درمان مشکلات و ناهنجاریهای روانی افراد (psychological) در این گروه، درمان اختلالات خوردن امکان پذیر نمی باشد.

مطالعه متن کامل
بررسی Galaxy Note 5 سامسونگ

بررسی Galaxy Note 5 سامسونگ

در این خبر به بررسی گوشی هوشمند جدید سامسونگ Galaxy Note 5 می‌پردازیم. با کوی دانش همراه باشید.

مطالعه متن کامل
"لای- فای" LED یکصد برابر سریع تر از وای فای

"لای- فای" LED یکصد برابر سریع تر از وای فای

احتمال دارد که بتوان به زودی برای اتصال به اینترنت فقط از یک لامپ ساده استفاده کرد. لای -فای یا "لایت فیدلیتی" فناوری بی سیم جدیدی است که به تازگی در کنگره جهانی موبایل یا بزرگترین نمایشگاه فناوری موبایل جهان در بارسلونا از آن پرده برداری شده است. استارت آپ فرانسوی Oledcomm اظهار می دارد که این فناوری جدید 100 برابر از وای فای قدیمی سریع تر است.

مطالعه متن کامل
حالت  روانی بیمار در طول دوره‌های درمانی بر نتایج درمان اثر می‌گذارد

حالت روانی بیمار در طول دوره‌های درمانی بر نتایج درمان اثر می‌گذارد

نتایج پژوهشی جدید نشان داد حالت روحی بیمار در طول دوره‌های درمانی بر نتایج درمان تأثیر می‌گذارد.

مطالعه متن کامل
رفتار "برنده-برنده" سلسله مراتب قلمرو حیوانات را شکل می دهد

رفتار "برنده-برنده" سلسله مراتب قلمرو حیوانات را شکل می دهد

محققان یک مدل رفتاری را تدوین کرده اند که پیچیدگی و تنوع سلسله مراتب اجتماعی را در مورچه ها شرح می دهد و دانشمندان معتقدند که ممکن است در شناخت ماهیت اجتماعات سایر حیوانات از پستانداران نخستین گرفته تا دلفین ها نیز به کار بیاید. تحقیق یاد شده توسط محققان دانشگاه دولتی کارولینای شمالی، دانشگاه آکسفورد و دانشگاه دولتی آریزونا انجام شده است.

مطالعه متن کامل