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
ترکیب اشعه‌ی ایکس با نانوذرات به منظور از بین بردن سرطان در اعماق بدن

ترکیب اشعه‌ی ایکس با نانوذرات به منظور از بین بردن سرطان در اعماق بدن

سرطان ممکن است وحشتناک باشد اما در واقع از بین بردن سلول‌های سرطانی خیلی سخت نیست. مهم این است که بدون از بین بردنِ سلول‌های میزبان و بیمار کردنِ آنها، این فرایند انجام شود. درمان‌هایی مورد توجه هستند که فقط سلول‌های سرطانی را هدف قرار می‌دهند و بافت سالم اطراف را به حال خود رها می‌کنند.

مطالعه متن کامل
کشف ساعت چرخه سلولی مولکولی که توان سلول های بنیادین را کنترل می کند

کشف ساعت چرخه سلولی مولکولی که توان سلول های بنیادین را کنترل می کند

دانشمندان برای اولین بار شواهد بیشتری از نحوه ی تمایز سلول های پرتوان را یافته اند که به ساعت چرخه سلولی متصل بوده و توسط این ساعت کنترل می شوند. این شناخت عمیق از نحوه ی متمایز شدن سلول ها هنگامی که پتانسیل های درمانی را در نظر بگیریم بسیار مهم است. سلول های بنیادی جنینی انسان با همکاری گزارش دهنده های فلورسنس به کشف تنظیم کننده های بدیع توان سلول بنیادی می پردازند.

مطالعه متن کامل
اسپوتیفای فامیلی، چند حساب جداگانه و یک صورت حساب کم هزینه تر

اسپوتیفای فامیلی، چند حساب جداگانه و یک صورت حساب کم هزینه تر

سرویس اسپوتیفای امکان ایجاد یک پکیج اختصاصی اسپوتیفای فامیلی (Spotify Family) را به هر خانواده می دهد تا همه اعضا درعین داشتن آبونمان مشترک، بتوانند فهرست آهنگ های موردعلاقه، تاریخچه و پیشنهاداتی جدای از سایر اعضا را نگاه دارند. Spotify Familyامکان آبونمان های پرمیوم را برای همه فراهم می آورد و به ازای هرعضو جدید50 درصد تخفیف می دهد و حداکثر 4 حساب پرمیوم اضافی را نیز ارائه می کند، به این معنا که اگر خانواده شما دو عضو داشته باشد، هزینه استفاده از این سرویس روی هم رفته ماهیانه 15 پوند و حداکثر هزینه ماهیانه برای 5 نفر 30 پوند است. قیمت گذاری بسته به اینکه خانواده شما چند عضو اضافه داشته باشد متفاوت است.

مطالعه متن کامل
ابداع روشی برای مهار انرژی باد از درختان

ابداع روشی برای مهار انرژی باد از درختان

جنگل انبوهی را تصور کنید که تمام انرژی مورد نیاز انسان را تامین می کند. تحقق این رویا با توجه به ابداع شیوه جدیدی برای تولید نیرو از باد که حرکت درختان را بدل به انرژی پاک می کند چندان هم دور از تصور نیست.

مطالعه متن کامل
فرار از میان دود در هنگام آتش سوزی، با ماسکِ Saver

فرار از میان دود در هنگام آتش سوزی، با ماسکِ Saver

درست است که اگر ساختمان محل کار یا زندگیتان به سیستم حسگر دود مجهز باشد، در صورت وقوع آتش سوزی در ساختمان، با اعلام خطرِ به موقع شما را از آن با خبر می سازد، اما این سیستم ها معمولاً پس از فراگیر شدن آتش، دیگر کار چندانی برای کمک به خروجتان از ساختمان انجام نمی دهند. به همین دلیل، یک شرکت نوپای مستقر در تورنتو به نام Safety iQ، اقدام به طراحی و ساخت ماسک Saver کرده است. این ماسک یک وسیله قابل حمل است که بنا به گزارشات، کاربر می تواند با استفاده از آن با خیال راحت در فضای پر از دود نفس بکشد. Saver همچنین دارای آژیر و چراغ اضطراری می باشد.

مطالعه متن کامل