به نقل از «ایران اکونومیست»

ابداع کاوشگرهای میکروسکوپی با کمک فناوری چاپ سه‌بعدی

تاریخ انتشار: ۷ مرداد ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۵۶۱۱۴۲۹

پژوهشگران "دانشگاه نیویورک ابوظبی" در پژوهش جدیدی، گروهی از کاوشگرهای میکروسکوپی را با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی ابداع کرده‌اند که می‌توانند به بررسی در مقیاس میکرو و نانو بپردازند.

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از نیوز فاوندد، گروهی از پژوهشگران "آزمایشگاه میکروسیالات و میکرودستگاه‌های پیشرفته"(AMMLab) در دانشگاه نیویورک ابوظبی (NYU Abu Dhabi)، نوع جدیدی از کاوشگرهای موسوم به "میکروسکوپ نیروی اتمی"(AFM) را در شکل سه‌بعدی توسعه داده‌اند و آنها را "3DTIP" می‌نامند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

فناوری میکروسکوپ نیروی اتمی به دانشمندان امکان می‌دهد تا نمونه‌هایی در مقیاس میکرو و نانو را با دقت بی‌سابقه‌ای مشاهده، اندازه‌گیری و تنظیم کنند. کاوشگرهای جدید 3DTIP که با استفاده از یک فرآیند چاپ سه‌بعدی تک‌مرحله‌ای تولید می‌شوند، می‌توانند برای کاربردهای متنوع‌تری نسبت به کاوشگرهای استاندارد و محدودتر مبتنی بر سیلیکون که در حال حاضر پیشرفته‌ترین نمونه در نوع خود در نظر گرفته می‌شوند، مورد استفاده قرار بگیرند.

میکروسکوپ نیروی اتمی، روشی برای بررسی نمونه‌ها با اسکن یک کاوشگر فیزیکی در سراسر سطوح است که وضوح قابل توجهی تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر از میکروسکوپ نوری ایجاد می‌کند. میکروسکوپ نیروی اتمی، یک روش اساسی در بسیاری از رشته‌ها از جمله علوم زیست‌پزشکی است که کاربردهای مختلفی دارد؛ از شناسایی باکتری‌های زنده و سلول‌های پستانداران گرفته تا تجزیه و تحلیل مولکول‌های DNA، بررسی پروتئین‌ها در لحظه و تصویربرداری از مولکول‌ها با وضوح اتمی.

کاوشگر میکروسکوپ نیروی اتمی، سطوح نمونه را از طریق نیروهای جاذبه و دافعه حس می‌کند. این کار مشابه همان روشی است که ما از نوک انگشتان خود استفاده می‌کنیم، اما قدرت تفکیک آن در سطح اتمی است. کاوشگرهای میکروسکوپ نیروی اتمی تجاری از سیلیکون تشکیل شده‌اند و با استفاده از فرآیندهای معمولی تولید نیمه‌رسانا ساخته می‌شوند که محدود به طراحی‌های دو بعدی و مراحل تولید طولانی هستند. این کاوشگرها، سفت و شکننده هستند و فقط در شکل‌های خاصی تولید می‌شوند. آنها برای کاوش در مواد نرم مانند سلول‌های پستانداران، ایده‌آل نیستند.

پژوهشگران دانشگاه نیویورک ابوظبی، فناوری انحصاری خود را برای تولید نسل بعدی کاوشگرهای میکروسکوپ نیروی اتمی مبتنی بر چاپ سه‌بعدی پلیمریزاسیون دو فوتونی ارائه کرده‌اند. کاوشگرهای به دست‌آمده، نرم‌تر از همتایان مبتنی بر سیلیکون خود هستند و همین ویژگی، آنها را برای کار کردن با سلول‌ها، پروتئین‌ها و مولکول‌های DNA مناسب‌تر می‌کند. نکته مهم این است که خواص کاوشگرها، امکان دستیابی به اسکن‌هایی را فراهم می‌کند که بیش از ۱۰۰ برابر سریع‌تر از اسکن کاوشگرهای سیلیکونی معمولی با ابعاد مشابه صورت می‌گیرند. بنابراین، کاوشگرهای جدید ممکن است راه را برای به دست آوردن ویدئوهایی هموار کنند که فعالیت‌های زیستی پروتئین‌ها، DNA و حتی مولکول‌های کوچکتر را در لحظه ثبت می‌کنند.

"محمد قسایمه"(Mohammad Qasaimeh)، دانشیار مهندسی مکانیک و مهندسی زیستی دانشگاه نیویورک ابوظبی و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما یک فناوری جدید برای ابداع نسل بعدی کاوشگرهای میکروسکوپ نیروی اتمی ارائه داده‌ایم که از مواد، طراحی‌ها و فرآیندهای تولید جدید و بهبودیافته استفاده می‌کند. توانایی تولید کاوشگرهای میکروسکوپ نیروی اتمی سفارشی‌سازی‌شده با طرح‌های نوآورانه سه‌بعدی طی یک مرحله، فرصت‌های بی‌پایانی را برای تحقیقات بینارشته‌ای فراهم می‌کند.

پژوهشگران امیدوارند که قابلیت‌های چندمنظوره کاوشگرهای جدید بتواند کاوشگرهای نسل بعدی را به برنامه‌های معمولی و پیشرفته وارد کند و امکان تصویربرداری با سرعت بالا و اندازه‌گیری نیروی بیولوژیکی را گسترش دهد.

این پژوهش در مجله "Advanced Science" به چاپ رسید.

 

منبع: خبرگزاری ایسنا برچسب ها: کاوشگر ، چاپ سه‌بعدی ، سلول ، مولکول

منبع: ایران اکونومیست

کلیدواژه: کاوشگر چاپ سه بعدی سلول مولکول چاپ سه بعدی مولکول ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت iraneconomist.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایران اکونومیست» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۵۶۱۱۴۲۹ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

ابداع صفحات خورشیدی خم شونده و قابل شستشو 

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از سای تک دیلی، دانش پژوهان مرکز تحقیقات ریکن، صفحات فوتوولتائیک آلی ضد آب و انعطاف پذیر ساخته اند که حتی وقتی در معرض باران یا چرخه‌های شستشو قرار گیرند همچنان عملکرد خود را حفظ می‌کنند؛ دستاوردی که امکان تلفیق سلول‌های خورشیدی در پوشاک را فراهم می‌آورد.

یکی از کاربرد‌های بالقوه صفحات فتوولتائیک آلی، تولید تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی است، دستگاه‌هایی که می‌توانند به لباس متصل شده و مثلا بر ابزار‌های پزشکی بدون نیاز به تعوبض باتری نظارت کنند. با این حال، محققان دریافتند دستیابی به صفحات ضد آب بدون استفاده از لایه‌های اضافی که منجر به کاهش انعطاف پذیری صفحه می‌شود، چالش برانگیز است.

محققان می‌دانستند ضد آب کردن این صفحات بدون کاهش انعطاف پذیری آنها کار دشواری است، اما توانستند بر این چالش غلبه کنند. صفحات فتوولتائیک معمولا از چندین لایه ساخته می‌شوند. لایه آخر فعال است که انرژی با طول موج مشخصی را از نور خورشید می‌گیرد و از این انرژی برای جدا کردن الکترون‌ها و «حفره‌های الکترونی» به کاتد و آند استفاده می‌کند. الکترون‌ها و حفره‌ها می‌توانند از طریق یک مدار دوباره به هم متصل شده و برق تولید کنند. در دستگاه‌های قبلی، این لایه که حفره‌های الکترونی را حمل می‌کند، عموما به طور متوالی با لایه بندی ایجاد می‌شد.

با این حال، برای پژوهش جدید، محققان در لایه آند، یک الکترود نقره را مستقیما روی لایه‌های فعال قرار داده و چسبندگی بهتری بین لایه‌ها ایجاد کردند. آنها از فرآیند بازپخت حرارتی استفاده کردند و صفحه را به مدت ۲۴ ساعت در معرض هوا در دمای ۸۵ درجه سانتیگراد قرار دادند. 

 «سیکسینگ شونگ» «Sixing Xiong» یکی از مجریان این پژوهش می‌گوید تشکیل این لایه چالش برانگیز بود، اما موفق شدیم آن را ایجاد کرده و توانستیم صفحه‌ای با ضخامت فقط ۳ میکرومتر بسازیم.

آنها برای آزمایش این صفحه ابتدا آن را به مدت چهار ساعت به طور کامل در آب غوطه ور کرده و دیدند هنوز ۸۹ درصد عملکرد اولیه خود را حفظ می‌کند. سپس یک صفحه را ۳۰۰ بار در زیر آب تحت کشش ۳۰ درصدی قرار دادند و دریافتند که حتی با این کار، ۹۶ درصد عملکرد خود را حفظ می‌کند. آنها به عنوان آخرین آزمایش، این صفحات را در ماشین لباسشویی انداخته و مشاهده کردند، صفحه از این مصیبت جان سالم به در برد، چیزی که قبلا هرگز به دست نیامده بود.

این پژوهشگران قصد دارند با نگاهی به آینده، پایداری این صفحات را در شرایط دیگر مانند قرار گرفتن در معرض هوا، نور شدید و فشار مکانیکی، بهبود بخشیده و سلول‌های خورشیدی آلی فوق نازک خود را بیشتر توسعه دهند تا بتوان از آنها برای دستگاه‌های پوشیدنی واقعا کاربردی استفاده کرد.

نتایج این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.

انتهای پیام/