Məlumat

Hər hansı bir tədqiqat laboratoriyası qrafen vafliləri yığan yeni bakteriyaların yaradılması üçün ciddi iş görübmü?

Hər hansı bir tədqiqat laboratoriyası qrafen vafliləri yığan yeni bakteriyaların yaradılması üçün ciddi iş görübmü?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mühəndis bakteriyalar üçün çılğın istifadələr haqqında düşünürdüm. Grafenin nano-montajı texnologiya üçün potensial olaraq əla hədəf kimi görünür. Bunun üzərində hər hansı bir tədqiqat/tam inkişaf etmiş laboratoriya işləmişdirmi? Bununla bağlı sənədlər varmı? Bəzi çətinliklər nələr olacaq?


Təəccüblüdür ki, cavab bəli. 2012-ci ildə Tanizawa və digərləri azaldılmış qrafen oksid filmlərinin Mikroorqanizm vasitəçiliyi ilə sintezi adlı bir məqalə dərc etdilər. Bunun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, addımların əksəriyyəti (o cümlədən qrafen təbəqəsinin strukturlaşdırılması) kimyəvi sintezlə həyata keçirilib, lakin qrafen oksidindən qrafenə qədər son reduksiya mərhələsi yerli çaydan gələn bakteriyalardan istifadə etməklə həyata keçirilib.

Çox güman ki, düşündüyünüz kimi deyil, amma düşünürəm ki, bu, indi əldə edəcəyiniz ən yaxın şeydir.


İçməli, tullantı, şirin və dəniz sularının suyun keyfiyyətinin monitorinqi insanların, fauna və floranın təhlükəsizliyini və rifahını təmin etmək üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Tədqiqatçılar güclü suyun monitorinqi üçün mikro-maye cihazları inkişaf etdirirlər, lakin iqtisadi cəhətdən səmərəli, kommersiya baxımından mövcud platformanın çatdırılmasına hələ nail olunmayıb. Ənənəvi suyun monitorinqi əsasən laboratoriya alətlərinə və ya yerində analiz üçün mürəkkəb və bahalı əl zondlarına əsaslanır, həm təlim keçmiş kadr tələb edir, həm də vaxt aparır. Alternativ olaraq, mikrofluidika adi analitik sistemləri əvəz etmək qabiliyyətinə malik güclü bir vasitə kimi ortaya çıxdı. Buna baxmayaraq, mikrofluidik cihazlar əsasən əməliyyat üçün adi nasoslar və klapanlardan və sensorlar üçün elektronikadan istifadə edir ki, bu da son platformaların ölçülərini və qiymətini artırır, onların kommersiyalaşdırılması perspektivlərini azaldır. Bu icmalda biz müxtəlif su mənbələrinə (içməli, tullantılar, təzə və dəniz suları) diqqət yetirərək suyun monitorinqi üçün adi mikrofluidik cihazların xüsusiyyətlərini və onların kommersiya məhsullarında tətbiqini tənqidi təhlil edirik. Bundan əlavə, biz mikrofluidik cihazlarda suyun monitorinqi üçün adi maye ilə işləmə və hissetmə alətlərinə alternativ olaraq hidrogellər, poli(ion maye) hidrogellər və ionoqellər kimi funksional materiallardan istifadənin inqilabi konsepsiyasını təqdim edirik.

Janire Saez Marie Curie Təqaüdçüsü və Kembric Universitetinin Bioelektronik Sistemlər və Texnologiyalar qrupunda bioelektronika və mikrofluidika üzrə çalışan tədqiqatçıdır. O, Bask Ölkəsi Universitetində (UPV/EHU) kimya və farmakologiya üzrə magistr dərəcəsinə malikdir. 2017-ci ildə həmin universitetdə Ətraf Mühit və Dəniz Resursları üzrə fəlsəfə doktoru elmi dərəcəsini almışdır. Bu müddət ərzində o, ətraf mühitin suyunun monitorinqi, mayenin idarə edilməsi və sensasiyası üçün ağıllı materialların mikrofluidik cihazlara inteqrasiyasını öyrəndi.

Raquel Katalan-Karrio Valensiya Universitetində Kimya təhsili alıb və 2014-cü ildə Fiziki Kimya Departamentində Elektrokimya üzrə magistratura təhsilini başa vurub. Sonra o, altı ay müddətində Valensiya Politexnik Universitetində (UPV) omba protezinin korroziyasını öyrənib. 2018-ci ildə o, Bask Ölkə Universitetində (UPV/EHU) suda nitrit və nitratın aşkarlanması üçün mikrofluidika üzrə Ətraf Mühitin Çirklənməsi və Toksikologiyası üzrə növbəti magistr dərəcəsini bitirmişdir. İndi o, ehtiyac nöqtəsində su analitiklərini izləmək üçün mikrofluidika və optik liflərə əsaslanan innovativ aşkarlama sistemlərinin yaradılması üzrə fəlsəfə doktoru elmi dərəcəsini alır.

Róisín M. Owens Kembric Universitetində Kimya Mühəndisliyi və Biotexnologiya fakültəsinin müəllimi və Nyunham Kollecinin əməkdaşıdır. O, Dublin Trinity Kollecində Təbiət Elmləri (Mod. Biokimya) üzrə bakalavr dərəcəsini və Sauthempton Universitetində biokimya və molekulyar biologiya üzrə fəlsəfə doktoru dərəcəsini alıb. 2009-2017-ci illərdə şöbədə qrup rəhbəri olub. Provence mikroelektronika kampusunda Ecole des Mines de St. Etienne-də bioelektronika. Onun hazırkı tədqiqat mərkəzləri bioloji sistemlərin in vitro monitorinqi üçün üzvi elektron materialların tətbiqi, bioloji mürəkkəbliyin artırılması və elektronikanın məqsədə uyğunlaşdırılmasına xüsusi maraq göstərərək. O, hal-hazırda 2019-cu ildə yenilənmiş Sensor Texnologiyalarında EPSRC CDT-nin həm-mən və həm-direktoru kimi fəaliyyət göstərir. O, Seçki Hüququ Elmi mükafatının 2019-cu il laureatıdır. 2014-cü ildən 2020-ci ilə qədər o, MRS rabitəsi (Cambridge University Press) üçün biomateriallar üzrə prinsipial redaktor olub və Advanced BioSystems və Journal of Applied Polymer Science (Wiley) məsləhət şurasında xidmət edir. 2020-ci ildə Materials Horizons (RSC) üçün Elmi Redaktor oldu. O, 80-dən çox nəşrin və 2 patentin müəllifidir və onun işinə 4000-dən çox istinad edilib.

Lourdes Basabe-Desmonts IKERBASQUE Tədqiqat Professoru və Bask Ölkəsi Universitetində (UPV/EHU) BİOMİKS mikrofluidika Tədqiqat Qrupunun qrup rəhbəridir. Onun komandası kimya, səthlərin mikro və nano mühəndisliyi, optik zondlama, mikrofluidika, tək hüceyrə tədqiqatları üçün mikrosistemlər və qayğı nöqtəsi kimi sahələrdən ibarət biologiya və tibb üçün lab-on-a-chip tətbiqləri üçün mikrotexnologiyaların inkişafına yönəlib. diaqnostika. O, Microfluidics Cluster UPV/EHU-nun həmtəsisçisidir. Lourdes Madrid Universidad Autónoma de Kimya fakültəsində təhsil alıb, daha sonra Tvente Universitetində Supramolekulyar Kimya və Nanotexnologiya üzrə PhD dərəcəsi alıb. Bundan sonra o, Dublindəki Biotibbi Diaqnostika İnstitutuna qoşuldu və burada polimer mikrofluidika üzrə postdocdan sonra “trombosit biologiyası üçün mikrotexnologiyalar” üzrə komanda lideri oldu. 2012-ci ilin iyun ayında İspaniyada İspaniyanın Bask Fondu IKERBASQUE tərəfindən Tədqiqat Professoru vəzifəsinə təyin edilmişdir.

Fernando Benito-Lopez Universidad Autonoma de Madrid-də kimya təhsili alıb və 2002-ci ildə Qeyri-üzvi kimya şöbəsində magistr təhsilini başa vurub. 2007-ci ildə Hollandiyanın Tvente Universitetində fəlsəfə doktoru dərəcəsini alıb. Doktorluqdan sonrakı tədqiqatlarını Prof. Dermot qrupunda həyata keçirib. Diamond, Dublin City Universitetində, Dublin, burada 2010-cu ildə polimer mikrofluidika üzrə Komanda Lideri oldu. 2012-ci ildə İspaniyada Mikrotexnologiya sahəsində çalışan CIC microGUNE Araşdırma Mərkəzinə köçdü. 2015-ci ildə İspaniyanın Bask Ölkəsi Universitetində Ramón y Cajal Fellow oldu. Hal-hazırda dos. Bask Ölkəsi Universitetində UPV/EHU Mikrofluidics Cluster Prof.


DNT Nanotexnologiyasının İnkişafı və Molekulyar Tibb və Biologiyada İstifadələri

*Müəllif: Dr. Asit Kumar Çakraborti
Biotexnologiya və biokimya kafedrası
Şərq Elm və Texnologiya İnstitutu (OIST)
Vidyasagar Universiteti, Medinipur
Qərbi Benqal 721102, Hindistan
Tel: 919339609268
E-poçt: [e-poçt qorunur]

Qəbul tarixi: 25 oktyabr 2016-cı il Qəbul tarixi: 16 noyabr 2016-cı il Nəşr tarixi: 21 noyabr 2016-cı il

Sitat: Chakraborty AK, Roy T, Mondal S. (2016) DNT nanotexnologiyasının inkişafı və molekulyar tibb və biologiyada istifadə. Biomed-də anlayışlar. 2016, 1:2.

Mücərrəd

DNT iki anti-paralel teldən AT-GC paring ilə unikal 3-D strukturu ilə fosfat-2 və rsquodeoxy ribose-üzvi azot əsaslı sadə və sabit tikinti blokları ilə irsi materialdır. Bərk və ya məhluldakı DNT yaxşı elektron daşıyıcısıdır və bir çox zülallara, üzvi molekullara və metal ionlarına bağlanma effektivliyi ilə biouyğundur. Gümüş-qızıl nanohissəciklərində və karbon nanohissəciklərində nanotexnologiyanın yaranması ilə DNT indi nanotexnologiya materialının yaxşı mənbəyi kimi istifadə edilmişdir. DNT nanotexnologiyasında Watson-Crick DNT molekulları şəkər və fosfat oksigen və əsas azotun sərbəst elektronları arasında elektrostatik cazibə səbəbindən xüsusi fiziki şəraitdə 10-100 nm ölçü diapazonunda müxtəlif nanostrukturlara yerləşdirilir. Bununla belə, oliqonukleotid ştapel zəncirləri arasında müxtəlif yapışqan və ya yapışqan uclar və ya ilgək strukturları müxtəlif formalı 3-D DNT nanostrukturlarının yaradılmasına kömək etmişdir. Xromosomların krossoveri zamanı bayram qovşağının formalaşması DNT nanotexnologiyasının əsasını təşkil edir, çünki milyonlarla dəfə sıxılmış 3-D DNT strukturu DNT-nin özündə miras alınır. DNT plitələri, hər iki ucunda öz aralarında çarpaz paylaşılan hidrogenlə əlaqəli bir neçə oliqonukleotiddir. DNT-origami prinsipi bir böyük tək zəncirli dairəvi DNT-nin müxtəlif formalar verən müxtəlif mövqelərdə yüzlərlə qısa antisens oliqonukleotid ştapel zəncirləri ilə kəsişməsidir. Prinsipcə, DNT plitələri və ya DNT origami 10-20 mM MgCl varlığında 90°C-dən 4°C-yə keçiddə kristal əmələ gəlməsinə icazə verildikdə2, DNT nanokristalları əmələ gəlir. Beləliklə, qızıl və gümüş, eləcə də bir çox dərman bir çox patogen və xərçəng hüceyrələrinə yönəldilmiş DNT nanokajlarına hopdurulmuşdur. Belə birgə kristallaşdırılmış nano-dərman daşıma sistemi antisens/ribozim/diser molekulyar təbabətinə də inteqrasiya edilmişdir. Bu yaxınlarda DNT-ni zülallar və ya sellüloza ilə birləşdirən və streptavidin-biotin ilə çarpaz əlaqədə olan bərk DNT nanotexnologiya tətbiqləri nanochip, nanosensor və nano-robot texnologiyalarında istifadə olunur.

Açar sözlər

DNT plitələr DNT nanoborular DNT origami DNT-nanocages Dərman çatdırılması

"nanotexnologiya" termini ilk dəfə 1974-cü ildə Dr. Norio Taniguchi tərəfindən tək atom və ya molekuldan hazırlanmış materialların prosesi və istifadəsi kimi müəyyən edilmişdir [1]. Nanomateryal nümunə göstərildiyi kimi çox kiçik miqyasda (10-6 millimetr) mövcuddur, insan saçı təxminən 80000 nanometr və irsi DNT molekulumuz (xromosom) cəmi 5-10 nanometrdir. Nano-hissəciklər və ya nano-dərmanlar insan hüceyrəsindən 100-10000 dəfə kiçikdir (

20-50 &mum) və mikroorqanizmlərdən çox kiçik (

1-5 &mum) hədəflənən və ya dəyişdiriləcək (Şəkil 1).

Şəkil 1: Nanohissəciklərin ölçüsü.
Qeyd: Nanohissəciklər müxtəlif ölçülü hüceyrələr və qlükoza və su molekulları kimi atom hissəcikləri daxil olmaqla tennis topu kimi böyük hissəciklərlə müqayisə edilir.

DNT nanotexnologiyası, 1985-ci ildə bir hüceyrəli karbon filminin (poladdan 200 qat möhkəmlik) təbiətdə mövcud ola biləcəyini nümayiş etdirən fullerenlərin kəşfinin ardınca Cluster Science və Scanning tuneling mikroskopunun inkişafı ilə başladı [2]. Gümüş və ya qızıl kimi keçid metallarından hazırlanan nano-materiallar bir çox müalicə olunmayan MDR xəstəliklərini və insanda metastaz xərçəngini aradan qaldıran dərmanlarla kompleksləşdirilmişdir. Nano-tibb yanaşmalarının əsası əvvəlki kəşflər tərəfindən qoyulmuşdur: (i) dərmanların çatdırılmasında və DNT transfeksiyasında liposomlar, (ii) makromolekulların idarə olunan sərbəst buraxılma sistemi [3], (iii) sirkulyasiya edən gizli polimer nanohissəciklər [4], ( iv) kvant nöqtə bio-konjugat sistemi [5] və (v) nanotel nano-sensor tarixləri [6].

Gümüş-Qızıl Nanohissəciklərin və Qrafenlərin Müvəffəqiyyəti

Bu gün nəşr olunan nanohissəciklərin əksəriyyəti gümüş və qızıl nanohissəciklərdir. Gümüş (Ag) atom nömrəsi-47 (1s.) olan keçid metal elementidir2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d10, 4s2, 4p6, 4d10, 5s) və atom kütləsi-107.87, qızılın (Au) atom nömrəsi-79 (Ag.5s) var.2, 5p6, 5d10, 6s) və atom kütləsi 170.23. İnert qaz kondensasiyası və ya ko-kondensasiya üsulları metalın inert atmosferə buxarlanması və sonradan nanohissəciklərin nüvələşməsi və böyüməsi üçün soyudulması üçün istifadə olunur. Gümüş/qızıl nanohissəciklərinin biosintezi üçün 1,5 ml bitki ekstraktı 30 ml 1 mM AgNO ilə qarışdırıldı.3 və ya 1 mM HAuCl2 həll edildi və rəngsiz gümüş nitrat məhlulu qəhvəyi rəngə və ya solğun sarımtıl HAuCl-ə çevrilənə qədər 28 ° C-də 24 saat inkubasiya edildi.2 [7]. Qarışıq 10 dəqiqə ərzində 6000 rpm-də sentrifuqa edildi və qranul sterilizə edilmiş ikiqat distillə edilmiş suda yenidən dayandırıldı və sonra nazik təbəqə yaratmaq üçün şüşə slaydın üzərinə püskürtüldü. Nazik film qurumaq üçün isti hava sobasında saxlanıldı və sonra nazik film TEM/SEM analizi üçün istifadə edildi (Şəkil 2). Nanohissəciklərin antibakterial effektivliyi hissəciklərin petridiskdə bakteriya olan mühitə daxil edilməsi ilə müəyyən edilmişdir. Nanohissəciklər kimi bakteriyalar üçün tamamilə sitotoksik olduğu aşkar edilmişdir Escherichia coliPseudomonas aeruginosa 8 &mq Ag/sm2 [8-10] kimi aşağı səth konsentrasiyaları üçün.

Şəkil 2: Qızıl nanohissəciklərin ultra strukturları.
Qeyd: 0,5 q quru bitki ekstraktı otaq temperaturunda 100 ml tərkibli konusvari kolbalarda 50 ml 1 mM sulu HAuCl4 məhluluna əlavə edildi və qaranlıqda 30°C temperaturda 150 rpm-də çalxalandı. Məhlullar 60°C temperaturda qurudulmuş və Cu K&alfa şüalanması ilə 40 kV gərginlikdə və 30 mA cərəyanda işləyən X&rsquoPert Pro rentgen difraktometri (PANalytical BV, Hollandiya) ilə yoxlanılmışdır.

DNT Nano-Texnologiyası

DNT müxtəlif üzvi əsaslara (adenin, sitozin, quanin və timidin) və ds-DNT-yə (canlı hüceyrələrdə genetik material) bağlanmış fosfat-pentoza şəkər zənciridir. (Şəkil 3). Bərk DNT ip kimi ağımtıl dayanıqlı strukturdur, suda çox həll olan özlü-şəffaf məhlul verir və etidium bromidlə ləkələnmiş agaroza gel və ya 260 nm UV spektrometriyasının flüoresan bantlanması ilə ng miqdarda aşkar edilə bilər. DNT-nin ferment, DNT polimeraz və ya tərəfindən bioloji sintezi in vitro DNT-nin avtomatlaşdırılmış oliqo-sintezator tərəfindən sintezi asan məsələdir. Eynilə, DNT topoizomeraz fermenti tərəfindən dairəvi DNT molekullarının (plazmidlərin) topoloji qarşılıqlı çevrilmələri indi qıvrılmış-rahat, monomer-katenen, düyünlü-düyünsüz DNT topoloji izomerlərinin qarşılıqlı çevrilməsini görmək asandır. Maraqlıdır ki, DNT liqazası kiçik ds-DNT molekullarının 2000000-20000000 xromosomlarında göründüyü kimi kütləvi DNT strukturuna başdan-ayağa birləşməsini təşkil edə bilər [11,12]. Təbiətdə oxşar zəncir quruluşu (i) sellüloza heksoza şəkər zəncirləri (&beta1->4 əlaqəsi) və nişastada (&alfa1->4 əlaqəsi), (ii) zülallar zəncirdir (bir neçəyə qədər) kimi digər sistemlərdə də aşkar edilmişdir. minlərlə) &ndashCO-NH-peptid bağları ilə birləşən 20 müxtəlif amin turşusu və (iii) RNT-də monomerik DNT-yə çox bənzəyir, adətən urasil olan timidin əvəzinə. Əhəmiyyətli olan odur ki, belə zəncirlər təbii olaraq mürəkkəb 2-D və 3-D strukturları meydana gətirə bilirdi və onların biologiyadakı rolları qaçılmaz olaraq son zamanlarda ortaya çıxır. ds-DNT bakteriya genomunda (adətən bakteriyada 1-2 molekul, göbələk və mayada az və parazitlərdə iyirmidən çox və insan diploid hüceyrələrində 46) olur. Bakterial xromosomda 3000000-5000000 əsas var, lakin dairəvi plazmidlər dərmana davamlı genləri daşıyan bir neçə min əsas kimi bir çox nüsxədə mövcuddur.amp, tet, neo, küç, pişik) lakin konyuqativ MDR plazmidləri kimi daha böyük ola bilər (

100-500 kb) 10-15 ehtiva edir mdr genlər və bir neçə onlarla Tra və Tnp genləri [13,14]. Belə DNT birləşmə sayı fərqi olan topoloji izomerlər yarada bilər və ya misalda göstərildiyi kimi düyün və katenlər əmələ gətirə bilər.Şəkil 4) [15]. Maraqlıdır ki, indi bütün fermentlər təmizlənib və əlçatandır və siz belə fermentlərin (DNT topoizomerazları, DNT liqaza, Taq DNT polimeraza) monomer substratlarından necə mürəkkəb strukturlar əmələ gətirə biləcəyini yoxlaya bilərsiniz.

Şəkil 3: ds-DNT-nin strukturu və baza-paring.
Qeyd: DNT, iki zəncir arasında A-T və G-C bazası olan iki antiparalel fosfat-şəkər əsaslı onurğa sütunundan ibarətdir və ox boyunca 34AO və ya 3,4 nm uzunluq tələb edən hər dönüş üçün 10,5 əsas cüt tələb olunur.

Şəkil 4: (A) Plazmid DNT və KDNT-nin müxtəlif topoloji formalarının agaroz gel elektroforezi. (B) kDNT-nin katenləşdirilmiş strukturunun bir hissəsi. (C) Dekatenasiya edilmiş KDNT-nin EM-i. (D) 1-ci addım və ya 2-ci addım ilə əlaqə nömrəsi dəyişir.
Qeyd: (A) Lane 1, 4063bp supercolied plazmid pBR322, lakin eyni zamanda topoizomeraz I ilə işlənmiş, yavaş hərəkət edən topoloji izomerlərə, zolaqlar 3 və 4-ə, topoizomeraz1 və ya hilaninin iştirakı ilə yüksək molekulyar ağırlıqlı DNT katenlərin əmələ gəlməsinə səbəb olan nicked rahat çirkləndirici zolaq 2 mövcuddur. 5, Leishmania donovani kDNT və zolaq 6, kDNT monomer kDNT mini dairələrini buraxan topoizomeraz II ilə müalicə olunur (Chakraborty və Majumder, 1987). (B) kDNT maksi-dairələr ilə canenləşdirilmiş minlərlə mini-dairələrdən ibarətdir (

30 kb) və ya mini-dairələr daxilində (

860bp). (C) Topoizomeraz II ilə kDNT-nin həzm edilməsi ilə əldə edilən super qıvrımlı, rahat və xətti mini dairələr göstərildi. (D) Plazmid DNT (zolaq 1) topoizomeraz I (zolaq 2), 2-ci zolaqdan təcrid olunmuş unikal topoizomer topoizomeraz I (zolaq 3) və ya topoizomeraz II (zolaq 4) ilə işlənmiş, əlaqələndirici say dəyişikliklərini göstərir. Bütün reaksiyalar DNT-nin bir çox topoloji izomerlər əmələ gətirmək və beləliklə də nanostrukturlar əmələ gətirmək üçün xas xüsusiyyətə malik olduğunu dəstəkləyir (Chakraborty et al., 1994).

Watson-Crick ds-DNT kiçik yiv və əsas yivə və müxtəlif forma və ölçülü nanohissəciklərin əmələ gəlməsini asanlaşdıran elektrostatik cazibə mərkəzlərini təmin edən şəkər oksigen və fosfat oksigeninin sərbəst elektronuna malikdir. Struktur DNT nanotexnologiyası sahəsi 1982-ci ildə Nadrian Seeman tərəfindən yazılmış sözlərə gedib çıxa bilər: “Oliqomerik nuklein turşularının ardıcıllıqlarını yaratmaq mümkündür, onlar adətən xətti duplekslər deyil, miqrasiya baxımından hərəkətsiz birləşmələr yaratmaq üçün üstünlük təşkil edəcəklər [16]. ] və Seeman və həmkarları tərəfindən nisbətən çevik budaqlanmış qovşaq strukturlarının və topoloji strukturların [17,18] tikintisi ilə daha da təkmilləşdi və daha çox sərtliyə malik crossover DNT plitələrinin istehsalına doğru irəlilədi. Bu DNT plitələri DNT nano-texnologiyasının əsasları kimi daha yüksək səviyyəli dövri və aperiodik kristal qəfəsləri yığmaq üçün istifadə oluna bilərdi [19-23].

Krossover kafel DNT nanohissəciklərinin tətbiqindən bəri struktur DNT nanotexnologiyasındakı ən mühüm inkişaflardan biri aperiodik strukturların yığılması üçün &lsquoscaffold&rsquo DNT zəncirinin istifadəsi olmuşdur. Əvvəllər nümayiş etdirilmişdi ki, uzun tək zəncirli DNT zəncirindən ikiqat çarpaz plitələri barkod naxışlı qəfəslərə təşkil etmək üçün istifadə oluna bilər və 1,7 kb-lik tək zəncirli DNT zənciri 3 teldən ibarət blokun yığılması üçün iskele rolunu oynaya bilər. -D məftil çərçivəli oktaedr (Şəkil 5). Sıçrayış “lsquoDNA origami&rsquo” konsepsiyası ilə gəldi, burada uzun iskele zəncirinin (M13 fag genomundan təkzəncirli DNT,

7,429 nukleotid uzunluğunda) yüzlərlə qısa &lsquostaple&rsquo zəncirinin köməyi ilə müəyyən edilmiş iki ölçülü (2-D) formalara qatlanmışdır [24,25].

Şəkil 5: 3% PAGE ilə DNT nano-kristal formalaşmasının sadə nümayişi.
Qeyd: Təxminən 0,25 mM ss-DNT (300-7000 əsas), 1,5 mM DNT ştapel zəncirinin oliqonukleotidləri (30-40 əsas), 20 mM MgCl2, 40 mM Tris-asetat P H 8.0, 2 mM EDTA və 90°C-dən 20°C-yə qədər olan temperatur qarışdırılır və nümunələr müxtəlif vaxt intervallarında götürülür və 1x TAE tamponunda 4 saat ərzində 3% poliakrilamid gel elektroforezi aparılır.DNT nanostrukturlarının avtoradioqraf mövqeləri çox yavaş hərəkət edən DNT-lər kimi göstərilir. Yüksək molekulyar ağırlıqlı kristal 3-D nanostrukturlar 2 saatdan 48 saata qədər formalaşır (Zhang et al. 2008).

DNT nanohissəciklərinin hazırlanması

Bərk DNT ip kimi ağımtıl dayanıqlı strukturdur, suda çox həll olan özlü-şəffaf məhlul verir və etidium bromidlə ləkələnmiş agaroza gel və ya 260 nm UV spektrometriyasının flüoresan bantlanması ilə ng miqdarda aşkar edilə bilər. Böyük genomik DNT-ni idarə etmək çətindir, çünki yüksək özlülük səbəbindən hissələrə parçalanır. DNT nanohissəcikləri üçün başlanğıc material oliqonukleotidlər primeri və ya ana tək zəncirli cccDNA zəncirlə çarpaz AT/GC cütləşməsinə malik ştapel zəncirləri adlanan qısa oliqo-nukleotidlərin (iki onlarla-bir neçə onlarla fosfat-şəkər bazası vahidləri) sintezi yolu ilə hazırlanmışdır. adətən M13 viral DNT (

7400 baza). Belə DNT qarışığı (1-5 mM konsentrasiyada 1:5) 90°C-ə qədər qızdırıldıqda və sonra yavaş-yavaş 20°C-də soyuduqda

20 mM MgCl2, 2-D və 3-D ds-DNT nano-strukturları meydana gəldi.

Bakterial genomik DNT gecə ərzində SDS-Proteinaz-K-da bakteriyaları həzm etməklə, ardınca fenol-xloroformizoamil spirti (25:24:1) çıxarılması və duzun (300 mM NaCl) iştirakı ilə etanol çöküntüsü (2 cild, 99% saf) ilə təcrid oluna bilər. ). Daha sonra daha kiçik DNT əldə etmək üçün genomik DNT-ni sonikləşdirin, bu da agaroz gel elektroforezi ilə daha da təmizlənə bilər, ardınca Promega və ya Qiagen-dən DNT Gel ekstraksiya dəstindən istifadə edərək müəyyən uzunluqda ds-DNT-nin geldən elüsyonu aparılır. Genom ardıcıllığı məlum olduğu kimi, nano-kristallar verən ana ssDNA ilə ikiqat çarpaz (DX) və ya üçlü çarpaz (TX) meydana gətirə bilən istənilən DNT ştapel zəncirləri sintez edilə bilər. Tək zəncirli bakteriofaq DNT (M13) müvəffəqiyyətlə istifadə edildi və ştapel zəncirlərinin dizaynı asan olardı və bir neçə yüzdən yüzə qədər ştapel zəncirindən (30-40 əsas 1-5 mM məhlul 10 mM MgCl) istifadə edərək müxtəlif formalı DNT origami hazırlana bilərdi.2) M13 genomunun müxtəlif hissəsindən [26]. İndi əsas DNT-ni (200-300 əsas) və 32 əsas uzunluğunda müxtəlif oliqonukleotidləri zəncirləmək üçün 3-D DNT nano boruları və ya DNT nano-qəfəslərini təxmin edə bilən müxtəlif proqramlar mövcuddur. EcoRI və PstI məhdudlaşdırıcı fermentlərinin həzm olunmuş DNT-lərinin və ya 10-50 nm diapazonunda DNT kristalının əmələ gəlməsinə kömək edən tamamlayıcı ştapel zəncirləri ilə cütləşən AT/GC arasında saç sancağı kimi müxtəlif nob strukturları kimi bir çox yapışqan iplər dizayn edilə bilər.Şəkil 5).

DNT Tətil qovşağı

Holliday Junction hüceyrələrdə DNT rekombinasiyası aralıq məhsulu kimi istehsal edilib və 1965-ci ildə Dr. Rabin Holiday tərəfindən təklif edilib. 1980-ci ildə Dr. N. C. Seeman xromosom rekombinasiyasının bayram qovşağına çox oxşar olan PX DNT şaxələnmiş ştapel zəncirlərindən istifadə edərək bir sıra DNT nanostrukturlarını göstərib.Şəkil 6). Başqa sözlə, DNT yığılması B-DNT və ya Z-DNT-nin DNT-nin özünəməxsus xüsusiyyəti idi və Mg++ ionları və histonlar və transkripsiya faktorları ola bilən zülallar tərəfindən üstünlük təşkil edirdi.

Şəkil 6: Dörd ştapel tel kompleksi və xromosom bayram qovşağı.
Qeyd: Hüceyrələrdə xromosomların krossoveri zamanı bayram qovşağının formalaşması (panel A) və DNT nanotillərində (panel B) buna bənzər struktur və məməli hüceyrələrində (Panel C) orijinal sıxılmış xromosom quruluşu təqdim edilmişdir. DNT kafelində müxtəlif rənglərdə göstərilən dörd çarpaz paylaşan oliqonukleotid istifadə olunur. Qeyd edək ki, insan DNT

46 xromosomda (3x109 əsas) 1,5 metr uzunluğunda, lakin histon birləşmələri, spiral quruluşlar və histon olmayan zülallarla elektrostatik qarşılıqlı təsir nəticəsində hər metafaza xromosom DNT-sinin 10-20 nanometr uzunluğunda göründüyü 5 mikrometr diametrli nüvəyə sıxılmışdır (Chen et al., 2004).

DNT Plitələr və DNT Nanoborular

DNT plitələri bir neçə sintetik oliqonukleotiddən (30-100 əsas) ibarət olan yapışqan ucları olan ds-DNT fraqmentləri kimi müəyyən edilir və öz aralarında çoxsaylı tamamlayıcı hidrogen bağlayıcı motivlərə malikdir və 90-da 10-20 mM Mg+ù+ ionunun iştirakı ilə müxtəlif proqramlaşdırıla bilən DNT qəfəs strukturları əmələ gətirir. 2 saat ərzində termostatda ‚Å¡C-dən 20˚C proqramı [26,27]. On minlərlə plitədən ibarət öz-özünə yığılmış 2D DNT kafel qəfəsləri Seeman, Winfree və Reif qrupları tərəfindən nümayiş etdirilmiş və atom qüvvəsi mikroskopiyası kimi molekulyar görüntüləmə üsulları ilə vizuallaşdırılmışdır.Şəkil 7). DX və TX öz-özünə montajları ilə naxışlı DNT kafel şəbəkəsinin formalaşması üçün ən azı üç əsas strategiya var: (i) Vasitəsiz alqoritmik özünüquraşdırma, 3-10 dəst DNT plitələrindən istifadə edərək 2D nümunənin formalaşması üçün ən sadə üsuldur. proqnozlaşdırıla bilən şəkildə yığın. Mürəkkəb naxışların vasitəsiz alqoritmik öz-özünə yığılması fiziki hadisələrin zərif idarə edilməsini tələb edir ki, bura nüvələşmə sürətləri, kristalların böyümə sürətləri, kortəbii nüvələşmə və bir çox fərqli DNT plitələri olan məhlullarda səhv dərəcələri daxildir, lakin naxışlı oliqonukleotidləri çətin ki tələb edir. (ii) 2-ci DNT plitələrinin ardıcıl addım-addım yığılması hər addımdan sonra artıq reaktivlərin çıxarılmasını təmin etmək üçün möhkəm dayağa bərkidilmiş molekulyar tikinti blokları (MBB) ilə başlandı. Bu cür ardıcıl montaj, az sayda MBB növlərindən geniş şəkildə istifadə etməklə mürəkkəb molekulyar strukturların sintezinə imkan verə bilər. (iii) Yönləndirilmiş nüvələrin yığılması mürəkkəb naxışlı qəfəslərin öz-özünə yığılması üçün istifadə edilən 3-cü üsuldur. O, tələb olunan nümunə məlumatını kodlayan əvvəlcədən yığılmış giriş DNT zəncirindən istifadə edir, digər oliqonukleotidlər daha sonra bu giriş iskele zəncirinin ətrafında müəyyən plitələrə yığılır və DNT plitələrinin istənilən 1D və ya 2D modelini yaradır. Karina və başqaları. Dairəvi faq M13 və ya faj 29 və 31 əsas primerlərdən (0,4-1,5 mM) istifadə edərək Rolling Circle Amplification nanotubes (RCA) istehsal edərək, 95 ° C-də buferdə 1x TAE + Mg++ (20 mM) (20 mM) buferdə nanoboruların əmələ gəlməsinə səbəb oldu. 31].

Şəkil 7: 2-D DNT nano-plitələr əmələ gəlmə prinsipləri.
Qeyd: AT-GC əsas cütləşməsi və yapışqan ucları paylaşan dörd ssDNA oliqonukleotidi qarışdırıldı və Şəkil 5-də olduğu kimi kristal formalaşmasına icazə verildi (Seeman, 2010).

DNT Origami

Origami Yapon sənəti üçün düz kağız vərəqini qatlama və heykəltəraşlıq üsulları ilə özbaşına formalı obyektə çevirmək deməkdir. DNT origami-də uzun tək zəncir DNT (iskele) yüzlərlə sintetik oliqonukleotidlər tərəfindən müxtəlif formalarda bükülür və bu, anti-paralel DNT zəncirinin boyunca müxtəlif yerlərə bağlanmaq məqsədi daşıyan ştapel zəncirləri kimi adlandırılır və dəqiq ölçü və forma verir. DNT origami strukturları və ya origami nanotilləri adlanan son DNT nano-strukturunun (Şəkil 8) [32]. Məsələn, 32 nt uzunluğunda 225 oliqonukleotidli 7249 bp M13mp18 DNT 2 saat ərzində 90 nm və dəfə 60 nm uzunluğunda 32 spiral ilə düzbucaqlı origamiyə yığıla bilərdi [19,33,34]. Sugiyama və başqaları. oxşar dizayn xüsusiyyətlərinə malik qutu strukturları haqqında da məlumat vermişlər və Yan et al. içi boş 3-D DNT origami tetraedri yaratmaq üçün əlaqəli strategiyadan istifadə etdilər. Shih və həmkarları həmçinin 3D origami konstruksiyası üçün yeni dizayn prinsipləri dəsti haqqında məlumat verdilər [34]. İçi boş strukturlardan daha çox, origami, spiralların pətək şəbəkəsinə paralel düzülməsinə əsaslanan dizaynla daha sıx idi. Bundan əlavə, Yan və iş yoldaşları hər spiral döngədə 10,5 bp və 3-D ilə B-DNT ilə müqayisədə yaranın altında və ya üzərində yarada DNT təmin edən yüksək əyri səthləri ehtiva edən 3D DNT origami strukturlarının layihələndirilməsi və qurulması strategiyası haqqında məlumat verdilər. gərginlik origami [35-37]. Gərginlik, gərginlik daşıyan naqillərlə birləşdirilmiş sıxılmış (bərk) şüalardan yüngül çəkili strukturların qurulması deməkdir. DNT origami-yə tətbiq edildikdə, iskele ştapel ipləri ilə birlikdə sərt şüaları yaratmaq üçün istifadə olunur, həm də stres daşıyan məftillər kimi və çox sabit DNT strukturlarıdır [38].

Şəkil 8: 3-D DNT origami formalaşması prinsipləri.
Qeyd: Bir dairəvi ssDNA (böyük) və digər bir neçə ştapel oliqonukleotidlər Şəkil 5-də olduğu kimi yığılır (Zhang et al. 2008 icazəsi ilə) və 3-D nanoborular əmələ gəlir (Zheng et al. 2009).

DNT Aptamer

Aptamerlər yüksək spesifikliyə malik zülallar/nuklein turşuları/ kiçik üzvi birləşmələr kimi müəyyən hədəfləri seçici şəkildə bağlaya bilən ss-DNT və ya ss-RNT oliqonukleotidləridir. Selektiv trombin DNT aptameri (5&rsquo-GGTTGGTGTGGTTGG-3&rsquo) zülalları öz-özünə yığılmış DNT massivlərində yerləşdirmək üçün alət kimi bağlanır [38]. Polistirol adapter (PS13-DNT) nanoborular 95°C-dən 4˚C-də termostat birləşməsində tavlandıqda 36 nm ilə xarakterizə edilmişdir və polimer ultra-strukturu 3% PAGE və TEM ilə təsdiq edilmişdir [25,39] 42].

DNT Walker

DNT gəzdiricisi anlayışı valideyn zəncirində yerləşən budaqlanmış DNT zəncirləridir hibridlər zəncirləmə üsulu ilə hərəkət edən ştapel zəncirini gəzdirməklə və barkod kimi istifadə oluna bilən elektrik siqnalının hərəkətini sekvestr etməklə dəfələrlə hibridləşdirilə bilər [43-45]. Yaşıl mobil tel AT-GC cütləşməsi və daha böyük tel homologiyası səbəbindən bir saç sancağını digərinə keçirə bilər (Şəkil 9).

Şəkil 9: DNT walker konsepsiyası.
Qeyd: Watson-Crick DNT baza paring ilə 2-D strukturu yaradır. Əsas ss-DNT-də vaxtaşırı yığıldıqda yapışqan ucları olan müxtəlif ştapel zəncirləri, sonra mobil bağlayıcı ştapel zəncir (yaşıl) üstünlüklü və daha böyük hidrogen bağlanması səbəbindən bir düymə DNT-ni yaxınlıqdakı nob DNT-yə köçürmək üçün dizayn edilə bilər (Zhang və Winfree, 2009). ).

DNT-nanohissəciklərin problemləri

Ag-nano-hissəcikləri ilə işləmək olduqca asandır, lakin DNT-dən istifadə etməklə DNAaz, RNAaz və Proteazdan azad mühit lazımdır və əks halda heç bir nəticə görməyəcəksiniz. Bakteriyalardan tutmuş göbələklərə qədər hər bir orqanizmdə DNaz mövcuddur. Beləliklə, DNT-nanohissəciklərin hazırlanmasında istifadə olunan bütün reagent və kimyəvi maddələr aseptik şəraitdə olmalı və DNaz fermentindən azad olmalıdır. Bunu etmənin sadə yolu, 121°C-də 15 dəqiqə avtoklavda saxlayın və ya 250°C-də 2 saat qızdırın və ya etanol ilə təkrar yuyun (sistemənizdən asılı olmayaraq) və bəlkə də 1-10 dəqiqə saxlayın. EDTA tamponda və iş zamanı əlcəklərdən istifadə edin. Beləliklə, ribozim texnologiyasında olduğu kimi RNT ilə işləmək daha ciddidir, çünki RNaseH/T/A hər bir orqanizmdə də mövcuddur və çox sabit və aktivdir [46]. Eynilə proteaz DNT-nanotexnologiyada istifadə edilən zülalları parçalaya bilər. Beləliklə, DNT, RNT və zülal kimi polimer biomolekullarının istifadəsi zamanı həddindən artıq istilik və hidrolitik fermentlərin çirklənməsinin qarşısını almaq lazımdır [47]. Eynilə, hər bir təcrübə zamanı oliqonukleotidlər kristal quruluşlar əmələ gətirdiyi üçün TEM/SEM-ə atom qüvvəsi mikroskopiyası ilə preparatı yoxlamaq lazımdır. Bununla belə, 3% poliakrilamid geli radioaktivləşdirilmiş oliqonukleotidlər halında EtBr boyanması və ya avtoradioqrafiya ilə yavaş hərəkət edən kristalları görmək asan ola bilər. Biotinlə işarələnmiş oliqonukleotidlər streptavidinlə birləşdirilmiş peroksidləşməni əhatə edən radioaktiv olmayan etiketləmə metodundan istifadə etməklə istifadə edilə bilər.

Tibbdə DNT-Nanotexnologiya

Xəstəliklərin müalicəsi, diaqnozu və nəzarəti üçün istifadə edilən nanotexnologiya &ldquonano-tibb&rdquo kimi istinad edilmişdir [48-50]. N. C. Seeman və iş yoldaşlarının işi hərəkətsiz bayram qovşaqları, kub qəfəslər və üç ölçülü DNT kristallarını görmək üçün iki ölçülü qəfəslər daxil olmaqla mürəkkəb nanoölçülü montaj üçün çox yönlü tikinti blokları kimi DNT strukturlarını qurdular. Belə DNT-nanohissəciklər dərman və gen dərmanları daşıya bilər [51]. Nanotexnologiyanın tibbə tətbiqi yeni görünsə də, tibbi tətbiq üçün əsas nanotexnologiya yanaşmaları onilliklər ərzində məlum idi. Dərman çatdırılmasında və DNT transfeksiyasında lipid veziküllərinin və ya lipozomlarının ilk nümunəsi 1960-cı illərdə təsvir edilmişdir və makromolekulların ilk idarə olunan sərbəst buraxılan polimer sistemi 1976-cı ildə təsvir edilmişdir [3] və ilk kvant nöqtə bio-konjugatı 1998-ci ildə təsvir edilmişdir [5] və ilk nanotel nanosenseri 2001-ci ilə aiddir [6]. DNT nanostrukturları biouyğundur və heç bir toksikliyi olmayan dərmanların çatdırılmasında çox potensiallıdır [52-54]. Karbon monolayer (fulleren) nanoborucuqları gen terapiyası və gen hədəfləməsində plazmidlər və DNT-konjuqatları çatdırmaq üçün getdikcə daha çox istifadə olunur [55].

Bakterial infeksiyaları müalicə etmək üçün DNT nanohissəciklərinin istifadəsi

Gümüşün müalicəvi istifadəsi eramızdan əvvəl 1000-ci ildən bəri sənədləşdirilmişdir. Gümüş ənənəvi Çin və Hindistan Ayurveda təbabətində sağlamlıq əlavəsidir. Gümüş nanohissəciklər qram-mənfi bakteriyalara qarşı üç yolla geniş şəkildə fəaliyyət göstərir: (1) nanohissəciklər (

2&ndash8 nm) hüceyrə membranının səthinə yapışaraq keçiriciliyi və tənəffüsü pozur (2) bakteriya daxilində DNT-ni qarşılıqlı təsir edərək daha çox zərər verir və (3) nanohissəciklər sistein qalıqlarını bağlaya bilən gümüş ionlarını buraxır. ROS və sərbəst radikalların istehsalı nanohissəciklərin toksikliyinin əsas mexanizmlərindən biridir, oksidləşdirici stress, iltihab və nəticədə bakterisid fəaliyyət üçün zülalların, membranların və DNT-nin zədələnməsi ilə nəticələnə bilər [56]. Tədqiqatlar nano-materialların DNT mutasiyasına səbəb ola biləcəyini və hüceyrə ölümü ilə nəticələnən mitoxondriyaya böyük struktur ziyan vurduğunu nümayiş etdirdi [57]. Bakteriyalarda dərman müqavimətinin inkişafı xalq sağlamlığında ciddi problemə çevrilib və alternativ üsullar tibb orqanları tərəfindən müsbət qarşılanır [13]. Qram(+) və qram(-) bakteriyaların struktur fərqləri peptidoqlikan təbəqəsinin nazik təbəqə şəklində təşkilindədir (

2&ndash3 nm) sitoplazmatik membran və xarici membran arasında, Qram-müsbət bakteriyalardan fərqli olaraq, xarici membran yoxdur, lakin təxminən 30 nm qalınlığında sərt peptidoqlikan təbəqəsi var. Nanohissəciklərin antibakterial təsirini araşdırmaq üçün qram-mənfi (Salmonella typhus, xloramfenikol, amoksisillin və trimetoprimə davamlı) bakteriyaların çoxlu dərmanlara davamlı ştammı da analizə məruz qalmışdır [58]. Cinnamomum bitki ekstraktı olan gümüş və qızıl nanohissəciklər çox güclü antibakterial fəaliyyət göstərir və həmçinin çoxlu dərmanlara davamlı bakterial infeksiyaları müalicə edir [59,60]. Belə bir üstünlük DNT nanoborucuqları ilə birləşdirildikdə, DNT nanostrukturları ilə immobilizasiya olunmuş qızıl patogenləri öldürməkdə daha effektiv tapıldı və ev sahibi üçün toksiklik aşkar edilmədi [61,62].

Xərçəngi müalicə etmək üçün DNT nanohissəciklərinin istifadəsi

DNT nanostrukturları toksik dərmanları normal hüceyrələrə daha az təsir edən şiş sahələrinə çatdırmaq üçün ideal vasitələrdir. Beləliklə, DNT genetik materialdır, yüksək biouyğunluğa və aşağı sitotoksikliyə malikdir, biotibbi sahədə tətbiqlər üçün idealdır [63-66]. Onun diqqətəlayiq molekulyar tanınma xassələri və mexaniki sərtliklə GC/AT baza cütləşməsi, təkrarlanan vahidin nano-ölçüləri, istənilən uzunluqlu tellərlə asanlıqla xüsusi sintez çox yönlü yüksək keyfiyyətli 2-D və 3-D nanostrukturların istənilən formasını formalaşdırmağa imkan verir. toksik olmayan narkotik nano-daşıyıcıları (Şəkil 10) [67,68]. 2004-cü ildə ABŞ-da Milli Xərçəng İnstitutu (NCI) müxtəlif institut və təşkilatlardan olan tədqiqatçılar şəbəkəsinin koordinasiyalı səyləri ilə nanotexnologiyanın biotibbi tədqiqatlara inteqrasiyasına rəhbərlik edən Xərçəngdə Nanotexnologiyalar Alyansını yaratdı. Xərçəng Nanotexnologiya Mükəmməlliyi Mərkəzləri (CCNEs) nanotexnologiya tətbiqləri üçün kəşf və alət inkişafını klinik onkologiyaya inteqrasiya edir. CCNEs nanomiqyasda çalışan fiziki alimləri, mühəndisləri və texnoloqları xərçəng bioloqları və onkoloqları ilə əlaqələndirir. Xərçəng Nanotexnologiya Platforması Tərəfdaşlıqları qabaqcıl elm və texnologiyanı növbəti nəsil diaqnostik və terapevtik alətlərə çevirmək məqsədi daşıyan, məhsul yönümlü tədqiqatlarla məşğuldur. Bu platformalar geniş tətbiqlər üçün əsas texnologiyalar kimi xidmət edir. Doksorubisin izosahedral və altıbucaqlı DNT origami ilə və həmçinin SiRNA ilə birlikdə xərçəng hüceyrələrini müvəffəqiyyətlə çatdırmaq üçün istifadə olunur [69-72]. VEGF, XLAP, PGP, MRP-1, BCL-2 və cMyc genlərinin kiçik müdaxilə edən RNT-ləri dərmana qarşı müqavimət genlərini məhv etmək, həmçinin rezistent şişlərin antikanser terapiyasına həssaslığını bərpa etmək üçün böyük vədlər göstərmişdir [73-76]. Curcumin və 5-fluorourasil yüklü tiollaşdırılmış xitozan nanohissəciklərinin kolon xərçənginə qarşı kombinativ antikanser təsirləri də işlənib hazırlanmışdır [65].

Şəkil 10: DNT nanoborularında dokrubisin dərman qablaşdırması.
Qeyd: DNT-də tək zəncirli oliqonukleotidlərin assosiasiyası (müxtəlif rənglərdə göstərilmişdir) göstərilir və narkotik doksorubisini daşıyan DNT nanoborucuqlarını əmələ gətirir. Bu cür DNT nano-strukturları müstəsna olaraq dərmanları xərçəng hüceyrələrinə çatdıra bilər və sonra apoptoza keçir (Klippstein et al., 2015).

Viral xəstəliklərə qarşı istifadə edilən DNT nanostrukturları

DNT nanoborularının dərmanların, antisens RNT-nin, fermentlərin daşıyıcısı kimi çox yönlü təbiəti virusun nüfuzunu və aradan qaldırılmasını idarə etmək üçün də istifadə edilmişdir [77].

Müzakirə

Pinheiro və başqaları. 2011-ci ildə Təbiət Nanotexnologiyasındakı tədqiqat məqaləsində müasir mobil telefondakı qabaqcıl nano-çiplər qədim kalkulyatorda və həmçinin biologiya kontekstində çox gözəl izah edilmişdir.

40 zülal və bir neçə RNT molekulu kompleksləşərək zülal sintezinin baş verdiyi yerdə ribosom əmələ gətirir [9]. Bu cür nümunələr DNT nanotexnologiyasının gələcəyini və bioloji hissəciklərlə yanaşı, biofiziki hissəciklərlə bir çox qabaqcıl texnologiyaların dizaynını təmin etdi. Mahiyyət ondan ibarətdir ki, DNT də çox sabitdir və istilikdən və nukleaza fermentindən qorunduğu təqdirdə yaxşı elektron daşıyıcısıdır. Beləliklə, selüloz lifi və ya fulleren karbon təbəqəsi nanohissəcikləri kimi bir cihaz DNT nanohissəciklərinin və ya DNT nano-tranzistorlarının sabitliyini artırmaq üçün DNT molekulları ilə birləşdirilə bilər [78]. Məsələn, qrafen oksidi nano-selüloz köpüyünə (laboratoriyada yaradılmış bakteriya məhsulu kimi) daxil edildikdə, istilik və elektrik enerjisini tez və səmərəli keçirən əsl möcüzə materialı kimi istifadə edilmişdir. İki qatlı bio-köpükün altındakı sellüloza süngər rolunu oynayır, suyu sürətli buxarlanmanın baş verdiyi qrafen oksidə qədər çəkir və suyun asan təmizlənməsi üçün sistem də hazırlanmışdır [59].

Bu yaxınlarda nano-texnologiyadan kəsilmə müqaviməti və qırılma müqaviməti ilə mənfi Poisson nisbətlərinə malik bir çox nanomateriallarda istifadə edilmişdir, belə ki, təyyarə qaz-turbin mühərrikləri üçün qanadlar kimi istifadə olunur və həmçinin ultra nazik oksid filmləri, karbon nano boruları, ferroelektriklər, bucklicrystal üçün tətbiq olunur. və ftoridlər [55]. Boriskina və başqaları. nano-antenalar və digər optik nano-çiplər arasında işığın işıqlandırılmasının intensivliyindən və istilik müqavimətindən asılı olan hibrid optik-termal antenanın müxtəlif rejimlərini araşdırın. Müəlliflər həmçinin optik çipin qalan hissəsini aşağı temperaturda saxlamaqla nanohissəciklərin güclü lokallaşdırılmış qızdırılmasına nail olmaq üçün hibrid optik-termal antenaların necə istifadə oluna biləcəyini nümayiş etdirirlər ki, bu da termal və termal yardımlı katalizdə tətbiqlər üçün faydalı ola bilər. Plazmonik nanoantenalar biokimyəvi zondlama və nanoölçülü görüntüləmədə yeni üfüqlər açdı və NA nanohissəciklərinin istifadəsi qapıda ola bilər [79,80]. Bu yaxınlarda Sleiman et al. gələcək molekulyar biologiya texnikalarında DNT nano-çiplərinin istifadəsini təklif edən HeLa hüceyrələrində luc geninin ifadəsini 48 saata qədər azaldan DNT plitələrində Luciferase RNT antisens zəncirini inteqrasiya etmişdir [81]. DNT nanohissəciklərinin vasitəçiliyi ilə vaksin çatdırılması yaxşı vəd ola bilər [82].

Nəticə

DNT nanotexnologiyası dərmanların çatdırılmasında və bioçiplərin və biosensorların hazırlanmasında yaxşı vədlər verdi. Bununla belə, istilik və nukleaza həssaslıqları çox problemdir və kilidlənmiş nukleotidlər, peptid nuklein turşuları, L-DNT, DNT-RNT hibridləri, PEG-nuklein turşuları, Sellüloza/Xolesterol/polistirol-adaptamer oliqonukleotidlər və çoxlu sayda konyuqasiya olunmuş adaptamer üsulları hazırlanmışdır. daha çox. UNIQUIMER 3D proqramı həm mövcud motivlərin (bayram qovşağı, 4 və dəfə 4 kafel, qoşa krossover, DNT tetraedri, DNT kubu və s.), həm də mövcud olmayan motivlərin (futbol topu) və digər mürəkkəb DNT nanostrukturlarının dizaynı üzərində sınaqdan keçirilmişdir [72] ]. Biz tibb və biologiyada DNT nanotexnologiyasının çətin qızıl dövrünü proqnozlaşdırırıq. DNT nanostrukturlarının DNT Walker, DNT Chips, DNT Robotics, DNT Transistors-da istifadəsi gələcəkdə böyük uğurlar görəcəyimiz digər tətbiqlərdir [52,53].

Təsdiq

Tədqiqat zamanı köməyə görə Dr. Bidyut Bandhopadhyaya və maliyyə dəstəyinə görə Dr. J. B. Meddaya təşəkkür edirik.


Bakterial hüceyrədənkənar elektron ötürülməsi

Hüceyrədənkənar mühitlərlə elektron mübadiləsi aparmaq üçün mikrob qabiliyyətinin ilk müşahidəsi 1900-cü illərin əvvəllərində [35] Potter tərəfindən müşahidə edilmişdi, tədqiqatın yüksəlişi isə iki tipik DMRB-nin kəşfindən sonra başlamışdır.ShewanellaGeobakter spp.) üç onillik əvvəl [15, 17]. O vaxtdan bəri geniş tədqiqatlar DMRB hüceyrələrinin hüceyrədənkənar redoks-aktiv maddələrlə, xüsusilə bərk elektrodlar və qeyri-üzvi minerallarla elektron mübadiləsi aparan molekulyar mexanizmlərə, habelə onların yerin ekologiyası və geokimyəvi elementlər siklindəki funksiyalarına həsr edilmişdir [11]. Eyni zamanda, elektroaktiv mikroorqanizmlər və bərk elektrodlar arasında elektron mübadiləsi əsasında mikrob yanacaq hüceyrəsi, mikrobial elektroliz hüceyrələri, mikrobial duzsuzlaşdırma hüceyrəsi və mikrob elektrosintezi kimi bir sıra mikrobial elektrokimyəvi texnologiyalar da yaranmışdır [13, 36].

Şəkil 2-də göstərildiyi kimi, bakterial EET prosesi birbaşa və ya dolayı yolla həyata keçirə bilər [11, 13, 36]. Model gərginliyi üçün S. oneidensis MR-1, onun birbaşa EET-i altı çox hememdən ibarət metal azaldıcı (Mtr) kanalına əsaslanır. c- tip sitoxromlar (c-Cyts): CymA, Fcc3, MtrA, MtrC, OmcA və kiçik tetrahem sitoxromu (STC) və xarici membranda yerləşən porinəbənzər MtrB elektron trans-membran nəqli üçün birlikdə işləyir [11]. Ətraflı olaraq, CymA sitoplazmik membranda yerləşən menaquinol hovuzunu oksidləşdirir, burada elektronlar hüceyrədaxili enerji mübadiləsi zamanı istehsal olunan reduksiya ekvivalentlərindən gəlir və elektronları periplazmik redoks zülallarına Fcc ötürür.3 və STC. MtrA, MtrB və MtrC zülalları periplazmatik boşluqdan bakterial hüceyrə səthinə elektronların daşınmasından məsul olan xarici membran boyunca üçlü kompleks təşkil edir [37,38,39,40]. Sonra MtrC və OmcA bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər və elektronları bakterial səthlərlə birbaşa təmasda olan hüceyrədənkənar elektron qəbuledicilərinə (məsələn, bərk elektrodlar və həll olunmayan minerallar) çatdıra bilər [41,42,43,44]. Xüsusilə, hüceyrədənkənar elektron qəbulediciləri ilə bakterial xarici membran arasında birbaşa fiziki təmas c-Cyts (MtrC və OmcA) bu EET rejimi üçün lazımdır. Mtr yolu S. oneidensis MR-1 indiyə qədər ən yaxşı səciyyələndirilmiş EET marşrutudur və onun homoloqları bütün ardıcıllıqla tapılır. Shewanella növlər [11, 45]. Dolayı nümunə vəziyyətində, S. oneidensis MR-1 hüceyrələr və xarici elektron qəbulediciləri arasında elektronların irəli-geri hərəkətini həyata keçirmək üçün flavinlər və ya digər quinonlar kimi kiçik redoks-aktiv molekulları ifraz edir [46, 47]. Dolayı EET rejimi bu endogen elektron məkiklərin hüceyrə membranı maneəsindən effektiv şəkildə keçmək qabiliyyətinə əsaslanır. Bununla belə, iki EET yolu müstəqil deyildir. Məsələn, xarici membran c-Sitlərin elektron daşımaların hüceyrədənkənar azalması üçün terminal reduktaza kimi xidmət etdiyi sübut edilmişdir [45, 48]. Bundan əlavə, bəzi tədqiqatlar göstərmişdir ki, flavinlər fazalararası elektron ötürmə sürətini sürətləndirmək üçün xarici membran MtrC və OmcA üçün birgə faktor kimi çıxış edə bilər [49, 50].

Bakterial EET üçün mexaniki diaqram. a Shewanella oneidensis MR-1 və b Geobakter kükürd azaldır

Multiheme c-Sitlər, xüsusən də müxtəlif növ Omc zülalları da EET prosesində əsas rol oynayırlar. G. kükürd azaldır, və bunlar c-Sitlər, elektronları sitoplazmatik membranda mövcud olan quinol hovuzundan periplazma və xarici membran vasitəsilə bakteriya xaricinə ötürmək üçün kollektiv şəkildə işləyirlər [11, 51, 52]. Məsələn, OmcZ-nin silinməsi (bir xarici membran c-Cyts of G. kükürd azaldır) EET tutumunda demək olar ki, uğursuzluqla nəticələndi [53, 54]. Üstəlik, qeyd etmək lazımdır ki G. kükürd azaldır metal kimi keçiriciliyə malik bakterial nanotellər adlanan xüsusi keçirici pili yarada bilər. Bio-nanotellər xüsusilə biofilmlərdə daha effektiv elektron nəqlinə nail olmaq üçün alternativ birbaşa yol kimi xidmət edir [55, 56].

Bakteriya hüceyrələri tərəfindən istehsal olunan kompleks biopolimer qarışığı olan hüceyrədənkənar polimer maddələrin (EPS) EET prosesində iştirak etdiyini göstərən inandırıcı sübutlar var [57]. Məsələn, o cümlədən təxminən 20 redoks zülalları c-dən EPS-də MtrC və OmcA sitləri aşkar edilmişdir Shewanella sp. HRCR-1 biofilmləri [58]. Bundan əlavə, EPS matrisləri çıxarılır S. oneidensis MR-1-in redoks zirvələrinin aydın müşahidəsi ilə elektrokimyəvi cəhətdən aktiv olduğu təsdiq edilmişdir. c-Voltammetriya ölçüləri ilə sitlər [59, 60]. Karboksil, fosforik, amin və hidroksil qrupları kimi geniş funksional qrupların mövcudluğuna görə, EPS matrislərinin metal ionlarına elektrostatik yaxınlıqlarına görə MNP-lərin əmələ gəlməsinə uyğun olması gözlənilir.

EET-in altında yatan mexanizmlər haqqında daha ətraflı məlumat üçün bəzi əvvəlki rəylərə baxın [11,12,13, 19, 36].


Əlaqələr

Biokimya və Biotibbi Elmlər Departamenti, McMaster Universiteti, 1280 Main Street West, Hamilton, Ontario, L8S 4K1, Kanada

Meng Liu, John D. Brennan və Yingfu Li

Biointerfaces İnstitutu, McMaster Universiteti, Hamilton, Ontario, L8S 4O3, Kanada

Meng Liu, Qiang Zhang, John D. Brennan və Yingfu Li

Ətraf Mühit Elmləri və Texnologiyaları Məktəbi, Sənaye Ekologiyası və Ətraf Mühit Mühəndisliyi üzrə Əsas Laboratoriya (Təhsil Nazirliyi), Dalian Texnologiya Universiteti, Dalian, 116024, Çin

Həyat Elmləri və Biotexnologiya Məktəbi, Dalian Texnologiya Universiteti, Dalian, 116024, Çin


Ağıllı əməkdaşlıq spektrinə giriş və müdaxilənin idarə edilməsinə diqqət yetirməklə simsiz rabitə sistemləri üçün maşın öyrənməsindən istifadə. Tapşırıqlara mənbənin müəyyən edilməsi, həmyaşıdların davranışının təhlili və konteksti anlamaq daxildir.

Rəqib dərin öyrənmənin empirik təhlili.

Düşmənli maşın öyrənməsinə informasiya nəzəri yanaşmaları.

Simsiz şəbəkə təhlükəsizliyi üçün maşın öyrənməsi.

Məşqlərdə fiziki sağlamlığı təşviq etmək üçün futbolçuların geyinilə bilən cihazları üçün məlumatların təhlili.


4 Ümumi Görüntü Problemləri (və onları necə həll etmək olar)

Nümunənizi diqqətlə hazırlamaq və AFM qurmaq üçün vaxt sərf etmək, gözlədiyiniz şəkilləri əldə etmədiyinizi tapmaq nə qədər əsəbidir?

Dəqiq şəkillərin əldə edilməsində problemlər olduqca yaygındır, xüsusən də AFM ilə işləmək sizin üçün kifayət qədər yenidirsə.

Əksər hallarda bu, üç əsas şeydən birinə görə olacaq - nümunəniz, istifadə etdiyiniz zond və ya başqasının AFM standart parametrləri ilə məşğul olması.

Qarşılaşa biləcəyiniz görüntü problemlərinin ümumi səbəblərindən bəzilərini idarə etməyə kömək etmək üçün əsas problemlər, onlara səbəb olan və onları necə həll edə biləcəyiniz haqqında qısa və sadə bələdçi tərtib etdik.

Problem: Şəkillərdə gözlənilməz naxışlar

Səbəb: İpucu artefaktları

Şəkil boyu təkrarlanan dublikat və ya qeyri-müntəzəm formalı xüsusiyyətlər görünən strukturlar ucda qırıq və ya çirklənməni göstərə bilər. Küt uc ilə strukturlar daha böyük görünəcək və xəndəklər daha kiçik görünəcək. Əgər bunlardan birini görürsünüzsə, problemi aradan qaldırıb-yaxmadığını görmək üçün yeni bir zonddan istifadə etməyə çalışın. NuNano-da biz bu məyusluğu birinci tərəfdən başa düşürük! Gözlənilməz formalar yarada biləcək çirklənmiş və ya qırıq zondların olmadığından əmin olmaq üçün ucun kəskinliyinə zəmanət vermək üçün hər bir zondunu yoxlayırıq.

Zond artefaktları haqqında daha çox məlumat üçün Dalia Yablon və Philip Moriarty in Microscopy & Analysis in "Arti(e)facts mərsiyələri" adlı bu bloqa nəzər salın: https://analyticalscience.wiley.com/do/10.1002/was .00020100

Problem: Şaquli strukturları və/və ya dərin xəndəkləri təsvir etməkdə çətinlik

Səbəb A: Piramidal və ya tetraedral formalı zonddan yan divar

Xüsusilə yüksək aspekt nisbəti xüsusiyyətlərinə malik nümunələrdə səhv tipli zonddan istifadə edə bilərsiniz. Hansı zonddan istifadə etdiyinizi, o cümlədən hansı formada olduğunu yoxlayın. Konusvari uclar bir çox cəhətdən piramidal və tetraedral növlərdən üstündür. Onlar daha yüksək aspekt nisbəti ilə hazırlana bilər (çünki onların istehsalı üçün xüsusi bir kristal oriyentasiya üzrə aşındırma tələb olunmur). Aşağıdakı şəkildən gördüyünüz kimi, dik kənar xüsusiyyətləri olan bir səth üzərində konusvari bir ucun izi bu səthin "real" profilini daha yaxından həll edir.

Səbəb B: Aşağı nisbət nisbəti zondlarından yan divar

Aspekt nisbəti AFM ucunun hündürlüyü və eni arasındakı nisbət kimi müəyyən edilir. Adi zondlar, yarımkeçirici cihazların emalında ümumi olan dərin və dar xəndəklər kimi yüksək planar olmayan xüsusiyyətlərin topoqrafiyasını dəqiq həll edə bilmir. Ucu zirvəsi xəndəyin dibinə çata bilmir. Yüksək aspekt nisbəti ipuçları olan HAR zondlarından istifadə bu problemi həll edər, çünki onlar xəndəklərin içərisinə sığar və aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi bu tip xüsusiyyətlərin yüksək ayırdetmə təsvirlərini yarada bilər.

Problem: Şəkil boyu təkrarlanan xətlər görünür

Səbəb A: Elektrik səsi.

Elektrik səs-küyü əvvəlcə müəyyən etmək ən asandır, çünki onun tezliyi 50 Hz ola bilər. Şəkildəki səs-küyün tezliyini tarama sürəti ilə müqayisə edə bilərsiniz. Skan sürətiniz 1 Hz-dirsə, təsvirdə 25 sətir görəcəksiniz, yəni iz istiqamətində 25 sətir və geri çəkilmədə 25 sətir, cəmi 1 saniyədə (50 Hz) 50 sətir. Skan sürətini yarıya endirsəniz, şəkildə iki dəfə çox xətt görməlisiniz.

Bir çox hallarda elektrik səs-küyü sizin nəzarətinizdən kənarda ola bilər, çünki bu, çox güman ki, binadakı elektrik dövrələrinin keyfiyyəti, digər alətlər və s. ilə tənzimlənir. Bəzən bu problemin olmadığı dövrləri (məsələn, səhər tezdən/axşam saatları) müəyyən etmək mümkündür. iş vərdişlərində dəyişiklik tələb etsə də, davam et...)

Səbəb B: Nümunəni əks etdirən lazerin müdaxiləsi.

Daha çox rast gəlinən səbəb lazer nəticəsidir: Əksər AFM sistemlərində lazer ləkəsinin bir hissəsi konsolun kənarlarından töküləcək. Nümunə yüksək əks etdiricidirsə, fotodetektora daxil olan nümunə səthindən lazer işığının əksi konsoldan əks olunan işığa müdaxilə edə bilər. İncə konsollar lazerin tipik dalğa uzunluqlarına görə yarı şəffaf olduğundan, konsolun ön (ucu) tərəfindən əks olunan işıqla əlavə müdaxilə baş verə bilər.

Yansıtıcı örtüklü, adətən alüminium və ya qızılı olan bir zonddan istifadə bu problemlərin hər ikisini aradan qaldıra bilər. Metal örtük əsas lazer siqnalı ilə digər səthlərdən əks olunan işıq arasında müdaxilənin qarşısını alır.

Yansıtıcı örtüklərin üstünlükləri və çatışmazlıqları, müxtəlif növ metal örtüklər və hansı örtüklərin istifadə edilməli və edilməməsi haqqında ətraflı məlumat üçün AFM bələdçisimizi endirin: Atom qüvvəsi mikroskopunda konsolun əks etdirici örtüyü (AFM)

Problem: Şəkillərinizdə zolaqlar

Səbəb A: Ekoloji səs-küy/vibrasiya

Binanın ətrafında hərəkət edən, qapıları açıb/bağlayan və ya küçədə kənarda hərəkət edən insanların ətraf mühitin vibrasiyası şəkillərinizə təsir edə bilər (xüsusilə yüksək ayırdetmə tələb edən şəkillər üzərində işləyərkən). Əksər AFM-lər bir növ anti-vibrasiya masası və daha az yaygın olaraq akustik qutu ilə satılır. AV masasının işlədiyinə əmin olun, məs. qaz təchizatı tələb olunursa, o, tükənməyib. Yenə də, görüntünüzü mümkün olduğu yerlərdə sakit vaxtda aparmaq və ya alətinizi zirzəmiyə köçürmək bunu azalda bilər.

Bəzən ətrafınızdakı insanlar laboratoriyada vibrasiyaya həssas işlərin getdiyindən sadəcə xəbərsiz olurlar. Biz burada pulsuz yükləyə biləcəyiniz "DUR AFM davam edir" posterini yaratdıq. Sadəcə insanlara nümunə göstərdiyinizi bildirmək ən asan və sadə həll yolu ola bilər. Əksər tədqiqatçı yoldaşlar sizin şəkillərinizə təsir edən səs-küy vibrasiya şansını azaltmaq üçün səs-küyü aşağı saxlamaq ehtiyacınızı başa düşəcəklər.

Səbəb B: Səthin çirklənməsi

Bu zolaqlara səbəb olan səthin çirklənməsini müəyyən etmək daha çətin ola bilər. Nümunənin səthindəki boş hissəciklər AFM ucu ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər və ya hərəkət edə bilər, ya da daha pisi, ucuna yapışa bilər (bax problem 1). Zolaqlar, ona reaksiya verməyə çalışan AFM nəzarəti ilə birlikdə uc-nümunə qarşılıqlı təsirindəki qeyri-sabitlikdən qaynaqlanır.

Burada yeganə həll yolu, nümunə hazırlama protokollarınızın boş yapışan materialı minimuma endirməsini təmin etməkdir.

Uyğun nümunə hazırlığı haqqında daha çox məlumat üçün blogumuza baxın: 'Bir AFM istifadəçisindən digərinə ...'

Bu ilk 4-ə ən çox rast gəldiyinizlərdir. Əgər başqa problemlərlə qarşılaşmısınızsa (xüsusilə də səbəbi müəyyən etmisinizsə) lütfən əlaqə saxlayın və bizimlə və AFM İcmasının qalan hissəsi ilə paylaşın. Paylaşma hər şeydən əvvəl qayğıkeşdir və ciddi şəkildə, hamımız bu şəkilləri düzgün əldə etməliyik ki, məlumatlarımızı təhlil etmək kimi digər qarışıq işlərlə məşğul ola bilək…

Daha çox məlumat əldə etmək üçün bəzi gözəl yerlər:

Atom Qüvvələri Mikroskopiyası, Peter Eaton və Paul West

Dalia Yablonun Mikroskopiya və Analizdə bloqları:

Həmişə olduğu kimi, sizə kömək etməkdən məmnun olarıq, əgər təsvirinizlə bağlı problemləriniz varsa və başınızı qaldıra bilmirsinizsə, əlaqə saxlayın: [email protected]

NuNano AFM İcma e-poçtlarını almaq və ən son bloqlarımız, xəbərlərimiz və məhsullarımız haqqında eşitmək üçün bülletenimizə yazıldığınızdan əmin olun.


Material Elmləri Xəbərləri

Altıbucaqlı quruluşa malik silisiumun yeni kristal formasının sintezinə innovativ yanaşma Karnegi Elm İnstitutu, RMIT Universiteti və Avstraliya Milli Universitetinin tədqiqatçıları tərəfindən işlənib hazırlanmışdır. Yeni forma, hal-hazırda istifadə edilən silikonun standart kub formasını yaxşılaşdıran təkmilləşdirilmiş xüsusiyyətlərə malik elektron və enerji cihazlarına səbəb ola bilər.

Həm bərpa olunan enerjiyə çevrilmə, həm də yeni elektronika üçün yarımkeçirici texnologiyanı inkişaf etdirmək üçün qlobal təşəbbüslə, həm allotroplar, həm də birləşmələr olan silisiumun təkmilləşdirilmiş formalarının almaz kubik (DC) xüsusiyyətlərini tamamlayan və/və ya aşan daha effektiv optoelektronik xüsusiyyətlər təklif edəcəyinə ümid edilir. -Si. Silikon müxtəlif kristal formalar ala bilsə də, kompüterlər və günəş panelləri kimi elektron cihazlarda istifadə edilən standart forma bu yeni tətbiqlər üçün tam optimallaşdırılmamışdır.

Buna görə də yeni sintetik üsullara ehtiyac var və burada Tomas Şiell və Timoti Strobelin rəhbərlik etdiyi komanda bu materiallara daxil olmaq üçün yeni təzyiq/temperatur emal yollarını tətbiq etdi. Strobelin rsquos laboratoriyası əvvəllər bir ölçülü kanallardan ibarət açıq çərçivəyə malik Si24 adlı silikonun yeni formasını işləyib hazırlamışdı. Xəbər verildiyi kimi Fiziki baxış məktubları [Şiell və b. Fizik. Rev. Lett. (2021) DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.215701], burada çox mərhələli sintez yolunda Si24 istifadə etdilər. Bu, 4H-silikon adlanan formada yüksək yönümlü kristallara imkan verdi, çünki altıbucaqlı silikon kub şəklindən kənarda performansı yaxşılaşdıra bilən tənzimlənən elektron xüsusiyyətlər potensialına malikdir.

Silikonun altıbucaqlı formaları artıq sintez olunsa da, bu, yalnız nazik təbəqələrin çökməsi və ya nizamsız materialla birlikdə mövcud olan nanokristallar şəklində əldə edilmişdir. Bununla belə, yeni nümayiş etdirilən Si24 yolu ilk yüksək keyfiyyətli, kütləvi kristalları təklif edir, 4H-Si strukturu isə yarımkeçirici cihazlar üçün yeni imkanlar açır.

Onların tapıntıları 4H-Si strukturuna toplu yol təqdim edir və həmçinin DC-Si-dən kənarda yeni fazaların aşkar edilməsi üçün metastabilliyin vacibliyini göstərir. Anizotrop gərginliyin tətbiqi fotovoltaik və tranzistor cihazları üçün yeni birbaşa boşluqlu yarımkeçiricilərə səbəb ola bilər, təkmilləşdirilmiş elastik xüsusiyyətlər isə mikro-elektromexaniki sistemləri inkişaf etdirməyə kömək edə bilər.

Thomas Shiell-in dediyi kimi, &ldquoYeni strukturların sintezi üzərində fundamental nəzarətimizi genişləndirməklə yanaşı, kütləvi 4H-silisium kristallarının kəşfi gərginlik mühəndisliyi və elementar əvəzetmə vasitəsilə optik və elektron xüsusiyyətlərin tənzimlənməsi üçün maraqlı gələcək tədqiqat perspektivlərinə qapı açır&rdquo. Faydalı xassələri olan 4H strukturunun böyük həcmlərini yetişdirmək üçün toxum kristallarını inkişaf etdirmək üçün yanaşmadan istifadə etmək üçün də potensial var.

Komanda ümid edir ki, iş miqyasını genişləndirmək və istifadəyə yararlı cihazların istehsalı üçün gələcək tədqiqatları təşviq edəcək və indi 4H strukturunun əsas optoelektronik və mexaniki xüsusiyyətlərini daha yaxşı başa düşmək üçün ətraflı xarakteristikanı həyata keçirməyi planlaşdırır.

Bu şəkil, müstəviyə sadələşdirilmiş moir naxışı ilə moir super şəbəkəsini təmsil edən moir potensial quyusunda sıxışdırılmış trionu göstərir. Üç moir hüceyrəsi potensial enerji profilinin üstündə rənglə vurğulanır. Üç parlayan 'top' olan kürə moir trionunu təmsil edir. Şəkil: Ella Maru Studio, Honq Konq Universitetində Hongyi Yu və Wang Yao və UC Riverside-də Wangxiang Li və Joshua Lui-nin töhfələri ilə.

Uyğun olmayan qəfəs sabitləri ilə və qatın vahid hüceyrələri arasında sabit məsafə və ndash və/yaxud oriyentasiya ilə iki oxşar atom təbəqəsi üst-üstə yığıldıqda, nəticədə yaranan ikiqat moiré nümunəsi nümayiş etdirə və moiré super qəfəs əmələ gətirə bilər.

Moiré naxışları adətən təkrarlanan naxışlı bir obyekt oxşar naxışlı digərinin üzərinə qoyulduqda yaranan müdaxilə nümunələridir. Atom təbəqələrinin əmələ gətirdiyi Moiré super qəfəsləri ayrı-ayrı təbəqələrdə rast gəlinməyən füsunkar hadisələri nümayiş etdirərək, elektrik enerjisinin ötürülməsi, informasiya mühəndisliyi və kvant hesablamaları da daxil olmaqla bir çox sahədə texnoloji inqilabların qapısını açır.

İndi, iki atomik nazik materialın və ndash monolaylı volfram diselenidin (WSe) üst-üstə yığılması nəticəsində əmələ gələn yarımkeçirici moir və kəskin üst qəfəslərə lazer işığı saçmaqla.2) və bir qatlı molibden diselenid (MoSe2) &ndash Kaliforniya Universitetinin (UC) Riverside və Tayvanda Academia Sinica tədqiqatçılarının rəhbərlik etdiyi bir qrup “39moiré trions' adlı elektron həyəcanlı vəziyyətlərin yeni sinfini tapdılar.

"Bu trionlar, qapalı trion dövlətləri olan moiré potensial quyularda &ndash potensial enerji &ndash WSe-nin aşağı düşməsi2/MoS2 Tədqiqata rəhbərlik edən UC Riverside Fizika və Astronomiya kafedrasının dosenti Chun Hung (Coşua) Lui deyib.

Tədqiqat, bir qəzetdə bildirildi Təbiət, trion əsaslı kvant optik emitentlərinin inkişafı üçün yeni imkanlar açır və moir və eacute fizikasını araşdırmaq üçün yeni yanaşmalar təklif edir.

Trion iki elektronun və bir dəliyin və ya bir elektron və iki dəliyin bağlı vəziyyətidir, burada bir dəlik elektronun boşluğudur. Trionlar əlavə yüklü atomik nazik yarımkeçiricilərdə üstünlük təşkil edən işıq yayıcıları və enerji daşıyıcılarıdır. Xarici gərginlikləri və ya elektrik və ya maqnit sahələrini tətbiq etməklə trionların populyasiyası, emissiya qütbləşməsi və hərəkəti kimi bir çox xüsusiyyətlərini idarə etmək olar. Trionların çox yönlü tənzimlənməsi onları işıq emissiyası, enerji nəqli və potensial olaraq məlumat ötürülməsi üçün faydalı edir.

Homojen yarımkeçiricilərdə trionlar sərbəst şəkildə hərəkət edir və səpilir, nəticədə geniş optik spektrlər yaranır. Bununla belə, moir və eacute super qəfəslərində trionlar moir və eacute potensial quyuların yaxınlığında sıxılır və moir və eacute trionlarına çevrilirlər. Onların orada saxlanması təsadüfi səpilmənin qarşısını alır.

"Biz tapırıq ki, moir və eacute trionların emissiya xətləri sərbəst trionlardan 10 dəfə daha kəskindir" dedi Lui. "Moiré trionları fəza olaraq təcrid olunduğu üçün tək fotonlar buraxa bilir və bu onları kvant informasiya texnologiyaları üçün mümkün optik mənbəyə çevirir."

"Bizim işimiz dövri moiré potensial quyularda trionların ikiölçülü massivlərinin əmələ gəlməsinin mümkünlüyünə işarə edir", dedi Lui'nin laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı və məqalənin ilk müəllifi Erfu Liu. "Belə 2D trion massivləri məkan uyğunluğu nümayiş etdirə, yeni fizikanı aşkar edə və lazer texnologiyasında tətbiqlər tapa bilər."

Moir və eacute trionları üzərində aparılan bu tədqiqat həm də moir və eacute superlattices-in sonrakı tədqiqi üçün faydalı ola biləcək bəzi yeni fizikanı ortaya qoyur.

"Moiré superlattices'in elektron enerji zolağı strukturunda bir çox 'miniband'ları yerləşdirdiyi məlumdur," Lui bildirib. "Belə mini lentlər moiré super şəbəkələrdə fövqəladə keçiricilik kimi füsunkar hadisələr üçün çox vacibdir. Bu minibandlar arasında kiçik enerji məsafəsi səbəbindən onların təfərrüatlı strukturunu araşdırmaq çətindir. Moiré trionları minibandları araşdırmaq üçün yeni yanaşmaya ilham verir."

Liu izah etdi ki, nisbətən sadə elektron zolaqları olan adi yarımkeçiricilərdə trion eyni son elektron vəziyyətə parçalanır və yalnız bir emissiya xətti göstərir. Lakin çoxlu elektron minibandları olan moiré super qəfəslərdə trion müxtəlif minibandlarda vəziyyətlərə çevrilə bilər.

"Bu, çoxlu emissiya xətləri yaradacaq və bu xətlərin enerji ayrılması minibandların enerji məsafəsini əks etdirir", dedi. "Bizim nəticələrimiz moiré trionların belə yeni davranışını dəstəkləyir və moiré trion spektroskopiyasının moiré trion spektroskopiyasının moiré trionlarda elektronları araşdırmaq üçün inkişaf etdirilə biləcəyini göstərir."

Moiré trionlarının yeni xüsusiyyətlərini nəzərə alaraq, Lui onlar üzərində tədqiqatların böyük diqqəti cəlb edəcəyini gözləyir.

"Həqiqətən də, bu yaxınlarda Böyük Britaniyanın Heriot-Vatt Universiteti, Sinqapurdakı Nanyanq Texnoloji Universiteti və Çinin Tsinghua Universitetinin tədqiqatçıları tərəfindən moiré trionları ilə bağlı araşdırmalar aparılıb" dedi. "İnanıram ki, moiré trion tədqiqatları artacaq və gələcəkdə bir çox maraqlı kəşflərə səbəb olacaq."

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə Riverside, Kaliforniya Universitetinin materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

Selüloz nanoliflərindən və nanokristalitlərdən hazırlanmış bioloji parçalana bilən batareya

İsveçrə Federal Material Elmləri və Texnologiyaları Laboratoriyalarının (Empa) tədqiqatçıları dəyişdirilmiş və kommersiyada mövcud olan 3D printerdən bioloji parçalana bilən akkumulyator hazırlayıblar. Selüloz nanoliflərindən və nanokristallitlərdən, həmçinin karbon qara, qrafit və aktivləşdirilmiş karbondan əldə edilən jelatinli mürəkkəblərin birləşməsinə əsaslanan çap prosesi cihazın bioloji parçalanmasını və parçalanmağa buraxılmasını təmin edir.

Batareyanın davamlı elektronika üçün bioloji parçalana bilən mürəkkəblərdə, Əşyaların İnternetində aşağı güc tətbiqləri üçün enerji saxlama cihazlarında, inteqrasiya olunmuş sağlamlıq monitorinqində və ətraf mühitin və ya kənd təsərrüfatının tədqiqində potensial istifadəsi var. Ətraf mühitin monitorinqində geyilə bilən əşyalar, qablaşdırma və gücləndirici sensorlar üçün Əşyaların İnternetindən geniş istifadə elektronikanın yeni sinfinin yaranmasına kömək etdi və yaxın bir neçə il ərzində qoşulan cihazların sayının sürətlə artması gözlənilir. Bununla belə, standart litium-ion və qələvi batareyalar hələ də bərpa olunmayan və zəhərli materiallarının xüsusi toplanması və təkrar emalını tələb edən əksər ağıllı cihazları gücləndirir.

Bütün bunlar davamlı elektronika sahəsini təşviq etməyə kömək etdi. Bu araşdırmada jurnalda məlumat verilib Qabaqcıl Materiallar [Aeby və b. Adv. Mater. (2021) DOI: 10.1002/adma.202101328], rəqəmsal material yığılması, sabit performans əməliyyatı və qeyri-toksikliyin birləşməsi innovativ və davamlı elektronikaya yol təklif edə bilər.

Gustav Nyström tərəfindən idarə olunan komanda diqqəti bərpa olunan mənbələrdən yüksək performanslı materiallar yaratmağın yeni yollarını müəyyən etməyə yönəltdi. Burada onlar nanoselülozun struktur materialı, mürəkkəblər üçün dispersiya agenti və tam 3D çap edilmiş superkondensatorun elektrodlarında aktiv komponent kimi çoxfunksiyalı istifadəsini araşdırıblar. Nyström dediyi kimi Materiallar Bu gün, &ldquoNanoselülozu müxtəlif formalarda karbon hissəcikləri ilə birləşdirərək, tərkibində toksik olmayan və bioloji parçalana bilən materiallardan ibarət yüksək funksional cihaz yarada bildik&rdquo.

Jelatinli mürəkkəbləri mayeləşdirmək üçün qliserin, su və iki növ spirt, ion keçiriciliyini təmin etmək üçün bir az yemək duzu istifadə edilmişdir. Bu inqrediyentlər dörd qatda işlənib və çevik substrat, keçirici təbəqə, elektrod və sonra elektrolit və bir prosedurda ardıcıl olaraq 3D çap edilib. Bu birləşmə daha sonra ortada elektrolitlə qatlanmışdır.

Yaranan mini-kondensator elektrik enerjisini saatlarla saxlaya bilir və bu batareyaları yığmağa ehtiyac qalmayacaq, çünki onlar təbiətdə pisləşə bilər. Batareya minlərlə yükləmə və boşalma dövrünə və hətta dondurucu temperaturda belə saxlama illərinə dözə bilir və təzyiqə və zərbəyə davamlıdır. Komanda indi tam yaşıl çap edilmiş enerji saxlama yanaşmasını daha da inkişaf etdirməyə, həmçinin onun performansını artırmağa və bioloji parçalana bilən sensasiya konsepsiyaları ilə əlaqə qurma yollarını araşdırmağa ümid edir.

2D polimeri istehsal edən fotopolimerləşmə prosesinin skan edən tunel mikroskopunun görüntüsü. Şəkil: Markus Lackinger.

Yeni ikiölçülü (2D) materialların axtarışı qrafenin kəşfindən sonra sürətlə gücləndi və əla xassələrinə yüksək keçiricilik və möhkəmlik daxil olmaqla, onu inanılmaz dərəcədə universal edir.

Ultra nazik 2D materialları yaratmaq üçün iki əsas yanaşma istifadə olunur. Birincidə, molekulların və ya atomların davamlı təbəqəsi materialın əsas hissəsindən 'soyulur'. Belə bir prosesdən istifadə edərək qrafitdən qrafen əldə edilə bilər.

Digər yanaşma, əksinə, müxtəlif yollarla molekullar arasında bağlar yaradaraq, maddi molekul-molekulun qurulmasını nəzərdə tutur. Problem ondadır ki, materiallar tez-tez kiçik və kövrəkdir və bir çox qüsurları ehtiva edə bilər, bu da onların potensial tətbiq sahələrini məhdudlaşdırır.

İsveçin Linköping Universiteti, Münhen Texniki Universiteti və Almaniyanın Deutsches Muzeyinin üzvlərindən ibarət beynəlxalq tədqiqat qrupu indi 2D polimerlərin istehsalı üçün yeni üsul işləyib hazırlayıb. Onların kəşfi, bir qəzetdə bildirdikləri Təbiət Kimyası, yüksək müəyyən edilmiş və nizamlı kristal quruluşa malik yeni ultranazik funksional materialların hazırlanmasına imkan verir.

Bu yeni 2D materialın istehsalı və ya polimerləşməsi iki mərhələdə baş verir. Tədqiqatçılar iki fərqli karbohidrogen, antrasen və triptisenin birləşməsi olan “ftorlu antrasen triptisen”in daralması olan “fantrip'” kimi tanınan molekuldan istifadə edirlər. Fantripin spesifik xassələri molekulların alkanla örtülmüş qrafit səthinə yerləşdirildikdə fotopolimerləşmə üçün uyğun bir modelə çevrilməsinə səbəb olur.

Növbəti addım fotopolimerləşmənin özüdür, naxış işığın köməyi ilə sabitləndikdə. Molekullar, onların komponent atomlarının ən kənar elektron təbəqələrindəki elektronları həyəcanlandıran, molekullar arasında güclü və davamlı kovalent bağların yaranmasına səbəb olan bənövşəyi lazerlə işıqlandırılır. Nəticə yarım nanometr qalınlığında, eyni şəkildə bağlanmış bir neçə yüz min molekuldan ibarət məsaməli 2D polimerdir. Başqa sözlə, atom səviyyəsinə qədər demək olar ki, mükəmməl nizama malik bir material.

Deutsches Museum və Münhen Texniki Universitetinin tədqiqat qrupunun rəhbəri Markus Lackinger deyir: "Molekullar arasında kovalent bağların yaradılması çox enerji tələb edir". "Enerji vermənin ən çox yayılmış yolu temperaturu yüksəltməkdir, lakin bu da molekulların hərəkətə başlamasına səbəb olur. Beləliklə, o, öz-özünə təşkil edilən molekullarla işləməyi bacardı, çünki nümunə bulanıqlaşacaq. Kovalent bağlar yaratmaq üçün işıqdan istifadə nümunəni qoruyur və onu istədiyimiz kimi dəqiqliklə düzəldir.

Fotopolimerləşmə bərk qrafit səthində aparıldığı üçün skan edən tunel mikroskopundan istifadə etməklə prosesi molekulyar miqyasda izləmək mümkündür. Bu, yeni yaranan istiqrazların davamlı şəbəkə yaratdığını göstərir. Bu quruluşu təsdiqləmək üçün tədqiqat qrupu reaksiyanın müxtəlif mərhələlərində mikroskopda molekulyar şəbəkələrin görünüşünü simulyasiya etdi.

Linköping Universitetinin Fizika, Kimya və Biologiya Departamentinin Material Dizaynı Bölməsinin dosenti Jonas Björk təcrübələri təsdiqləmək və metodu uğurlu edən əsas amilləri başa düşmək üçün Linköping-dəki Milli Superkompüter Mərkəzində yüksək məhsuldar hesablama resurslarından istifadə edib. .

"Biz görürük ki, simulyasiyalar reallıqla ən xırda təfərrüatlara qədər yaxşı uyğunlaşır və bizim xüsusi sistemimizin niyə belə faydalı nəticələr verdiyini də anlaya bilərik", Björk deyir. "Tədqiqatın növbəti addımı metodun yeni iki ölçülü və funksional materiallar üçün digər molekulları əlaqələndirmək üçün istifadə oluna biləcəyini görmək olacaq. Metodunu təkmilləşdirməklə biz istehsal etməyi hədəflədiyimiz ultranazik materialların növünü də idarə edə və uyğunlaşdıra biləcəyik."

2D materialın çirklənməməsini təmin etmək üçün polimerləşmə vakuumda baş verir. Bununla belə, son 2D polimer filmi atmosfer şəraitində sabitdir ki, bu da gələcək tətbiqlər üçün üstünlükdür.

Lackinger, materialın bir çox akla uyğun tətbiq tapacağına inanır. "Ən bariz tətbiq materialdan filtr və ya membran kimi istifadə etməkdir, lakin bu anda bizim heç bir fikrimiz olmayan tətbiqlər tamamilə fərqli kontekstlərdə təsadüfən üfüqdə görünə bilər. Buna görə də fundamental tədqiqatlar çox həyəcanlıdır" deyir.

Bu hekayə Materials Today tərəfindən redaksiya dəyişiklikləri ilə Linköping Universitetinin materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

MIT mühəndisləri, sadəcə olaraq, içində üzən üzvi həlledici ilə qarşılıqlı təsir göstərərək elektrik cərəyanı yarada bilən kiçik karbon hissəciklərindən istifadə edərək elektrik enerjisi istehsal etməyin yolunu kəşf ediblər. Hissəciklər Teflon kimi polimer (yaşıl) ilə örtülmüş əzilmiş karbon nanoborucuqlarından (mavi) hazırlanır. Şəkil: Jose-Luis Olivares, MIT. Tədqiqatçıların nəzakətli bir rəqəminə əsaslanır.

Massaçusets Texnologiya İnstitutunun (MIT) mühəndisləri sadəcə onları əhatə edən maye ilə qarşılıqlı əlaqədə cərəyan yarada bilən kiçik karbon hissəciklərindən istifadə edərək elektrik enerjisi əldə etməyin yeni yolunu kəşf ediblər. Üzvi həlledici olan maye elektronları hissəciklərdən çıxararaq kimyəvi reaksiyaları idarə etmək və ya mikro və ya nanoölçülü robotları gücləndirmək üçün istifadə edilə bilən cərəyan yaradır.

MIT-də kimya mühəndisliyi professoru Maykl Strano deyir: "Bu mexanizm yenidir və enerji əldə etməyin bu üsulu tamamilə yenidir" "Bu texnologiya maraqlıdır, çünki etməli olduğunuz tək şey həlledicini bu hissəciklərin yatağından keçirtməkdir. Bu, elektrokimya ilə məşğul olmağa imkan verir, lakin naqilsizdir."

Yeni bir araşdırmada tədqiqatçılar bu elektrik cərəyanından spirt oksidləşməsi kimi tanınan reaksiyanı və kimya sənayesində vacib olan üzvi kimyəvi reaksiyanı idarə etmək üçün istifadə edə biləcəklərini göstərdilər. Strano və həmkarları öz tapıntılarını bir qəzetdə bildirirlər Təbiət Əlaqələri.

Bu kəşf Strano-nun karbon nanoborular və unikal elektrik xassələrinə malik olan karbon atomlarından ibarət qəfəsdən hazırlanmış içi boş borular üzərində apardığı tədqiqat nəticəsində ortaya çıxdı. 2010-cu ildə Strano ilk dəfə karbon nanoborucuqlarının “termoelektrik dalğalar” yarada biləcəyini nümayiş etdirdi. Karbon nanoborusu yanacaq təbəqəsi, hərəkət edən istilik impulsları və ya termoelektrik dalğaları ilə örtüldükdə, boru boyunca hərəkət edərək elektrik cərəyanı yaradır.

Bu iş Strano və tələbələrini karbon nanoborucuqlarının əlaqəli xüsusiyyətini açmağa vadar etdi. Nanoborunun bir hissəsi teflonşəkilli polimerlə örtüldükdə o, elektronların borunun örtülmüş hissəsindən örtülməmiş hissəsinə axmasını mümkün edən asimmetriya yaradır və elektrik cərəyanı yaradır. Bu elektronlar hissəcikləri elektronlara ac olan bir həllediciyə batırmaqla çıxarıla bilər.

Bu xüsusi qabiliyyətdən istifadə etmək üçün tədqiqatçılar karbon nanoborucuqlarını üyüdərək və onları kağıza bənzər material halına gətirərək elektrik enerjisi yaradan hissəciklər yaratdılar. Sonra hər təbəqənin bir tərəfini teflon kimi polimerlə örtüb, istənilən forma və ya ölçüdə ola biləcək kiçik hissəcikləri kəsdilər. Bu tədqiqat üçün onlar 250&mikro 250&mikro olan hissəciklər hazırladılar.

Bu hissəciklər asetonitril kimi üzvi həllediciyə batırıldıqda, həlledici hissəciklərin örtülməmiş səthinə yapışır və elektronları onlardan çıxarmağa başlayır.

"Həlledici elektronları götürür və sistem elektronları hərəkət etdirərək tarazlıq yaratmağa çalışır", Strano deyir. "İçərisində heç bir mürəkkəb batareya kimyası yoxdur. Bu, sadəcə bir hissəcikdir və siz onu həllediciyə qoyursunuz və o, elektrik sahəsi yaratmağa başlayır."

Hissəciklərin hazırkı versiyası hər hissəcik üçün təxminən 0,7 volt elektrik enerjisi yarada bilər. Bu araşdırmada tədqiqatçılar kiçik bir sınaq borusunda yüzlərlə hissəcikdən ibarət massivlər yarada biləcəklərini də göstərdilər. Bu “qablaşdırılmış yataq” reaktoru spirtin aldehidə və ya ketona çevrildiyi spirt oksidləşməsi adlanan kimyəvi reaksiyanı gücləndirmək üçün kifayət qədər enerji istehsal edir. Adətən bu reaksiya elektrokimyadan istifadə edilmir, çünki çox xarici cərəyan tələb edir.

MIT aspirantı Ge Zhang deyir: "Yüklənmiş yataq reaktoru yığcam olduğundan, o, böyük elektrokimyəvi reaktordan daha çox tətbiq baxımından daha çevikliyə malikdir" "Zərrəciklər çox kiçik ola bilər və onlar elektrokimyəvi reaksiyanı idarə etmək üçün heç bir xarici naqil tələb etmir".

Gələcək işində Strano bu cür enerji istehsalından başlanğıc material kimi yalnız karbon qazından istifadə edərək polimerlər yaratmaq üçün istifadə etməyə ümid edir. Müvafiq layihədə o, artıq günəş enerjisi ilə işləyən bir prosesdə tikinti materialı kimi karbon qazından istifadə edərək özlərini bərpa edə bilən polimerlər yaratmışdır. Bu iş karbon fiksasiyası, bitkilərin Günəş enerjisindən istifadə edərək karbon qazından şəkər yaratmaq üçün istifadə etdiyi kimyəvi reaksiyalar toplusundan ilhamlanıb.

Uzunmüddətli perspektivdə bu yanaşma mikro və ya nanoölçülü robotları gücləndirmək üçün də istifadə edilə bilər. Strano's laboratoriyası artıq bir gün diaqnostika və ya ətraf mühit sensorları kimi istifadə oluna biləcək bu miqyasda robotlar yaratmağa başlayıb. O deyir ki, bu cür robotları işə salmaq üçün ətraf mühitdən enerji çıxarmaq ideyası cəlbedicidir.

"Bu o deməkdir ki, enerji anbarını bortda yerləşdirməyə ehtiyac yoxdur" "Bu mexanizmdə xoşumuza gələn odur ki, enerjini ən azı qismən ətraf mühitdən ala biləsən".

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə MIT materialından uyğunlaşdırılıb. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

(Sol) Aşağıdan yuxarıya doğru ziqzaq qrafen nanoribbonlarının skan edilən tunel mikroskopunun şəkli. (Sağda) Ziqzaq qrafen nanoribbonunda 'dişləmə' qüsurunun yaxınlığında fırlanma sıxlığı. Şəkil: Empa/EPFL (J. Phys. Chem. Lett. 2021,12, 4692-4696, Copyright 2021 American Chemical Society-nin icazəsi ilə uyğunlaşdırılmışdır).

Qrafen nanoribbonları (GNRs) kristal və elektron strukturları arasındakı qarşılıqlı əlaqəyə görə maraqlı fiziki, elektrik, istilik və optik xüsusiyyətlərə malik olan bir qatlı qrafenin dar zolaqlarıdır. Bu yeni xüsusiyyətlər yeni nəsil nanotexnologiyaları inkişaf etdirmək yollarının axtarışında GNR-ləri ön plana çıxardı.

Aşağıdan yuxarıya istehsal üsulları indi müxtəlif kənar həndəsələri, genişlikləri və digər atomları özündə əks etdirən geniş diapazonlu qrafen nanoribbonlarının idarə olunan sintezinə imkan versə də, bu atomik dəqiq GNR-lərdə struktur pozğunluğunun olub-olmaması sualı və nə dərəcədə, hələ də müzakirə mövzusudur. Bu tapmacanın cavabı hər hansı potensial tətbiqlər və ya ortaya çıxan cihazlar üçün kritik əhəmiyyət kəsb edir.

Oleq Yazyevin Ecole Polytechnique Férale de Lausanne (EPFL) nəzdində Hesablamalı Kondensasiyalı Maddələr Fizikası nəzəriyyəsi qrupunun sədri və Roman Faselin İsveçrə Federal Laboratoriyaları (Material Elmləri və Texnologiyaları üzrə Federal Laboratoriyalar) [email protected] eksperimental laboratoriyası arasında əməkdaşlıq İsveçrədə, indi kreslo kənarları və ziqzaq kənarları olan qrafen nanoribbonlarda bu məsələyə baxan iki sənəd hazırladı.

"Bu iki işdə biz qrafen nanoribbonlarındakı "39dişləmə qüsurlarını" və onların GNR xassələrinə təsirlərini səciyyələndirməyə yönəlmişik", Empa'nın [email protected] laboratoriyasından Qabriela Borin Barin izah edir. "Biz müşahidə etdik ki, bu qüsurların olması GNR-lərin elektron daşınmasını poza bilsə də, onlar spin-polyarizasiya cərəyanları da verə bilər. Bunlar GNR-lərin nanoelektronika və kvant texnologiyasında potensial tətbiqləri kontekstində mühüm tapıntılardır."

İçindəki kağız 2D Materiallar xüsusi olaraq doqquz karbon atomlu kreslo qrafen nanoribbonlarına (9-AGNRs) baxır.Bu GNR-lərin mexaniki möhkəmliyi, ətraf mühit şəraitində uzunmüddətli dayanıqlığı, hədəf substratlara asan ötürülməsi, istehsalın miqyası və uyğun diapazon eni onları sahə effektli tranzistorlarda aktiv kanallar kimi inteqrasiya üçün ən perspektivli namizədlərdən birinə çevirmişdir. FETs). Həqiqətən, indiyə qədər həyata keçirilən qrafen əsaslı elektron cihazlar arasında 9-AGNR-FETs ən yüksək performans göstərir.

Elektron cihazlarda GNR-lərdəki qüsurların zərərli rolu yaxşı məlumdur. Lakin metal-yarımkeçirici qovşaqlarında əmələ gələn elektronlar üçün potensial enerji maneələri olan Schottky adlanan maneələr həm cari GNR-FET-lərin işini məhdudlaşdırır, həm də qüsurların cihazın işinə təsirinin eksperimental xarakteristikasının qarşısını alır. İçində 2D Materiallar kağız, tədqiqatçılar aşağıdan yuxarı AGNR-lərdə qüsurları araşdırmaq üçün eksperimental və nəzəri yanaşmaları birləşdirdiyini bildirirlər.

Tədqiqatçılar ilk olaraq skan edən tunel və atom qüvvəsi mikroskoplarından istifadə edərək kənarlardakı çatışmayan benzol halqalarının 9-AGNR-lərdə çox yaygın bir qüsur olduğunu müəyyən edə bildilər və bu qüsurların həm sıxlığını, həm də məkan paylanmasını təxmin edə bildilər. 'dişləmə' qüsurları adlandırılır. Sıxlığı kəmiyyətcə qiymətləndirdilər və bu qüsurların birləşməyə güclü meylli olduğunu aşkar etdilər. Birinci prinsiplərin hesablamalarından istifadə edərək, daha sonra onlar bu cür qüsurların kvant yükünün daşınmasına təsirini araşdırdılar və aşkar etdilər ki, bu qüsurlar keçiriciliyi azaltmaqla bandın kənarlarında yük daşınmasını əhəmiyyətli dərəcədə pozur.

Bu nəzəri tapıntıları sistematik şəkildə daha geniş nanoribbonlara ümumiləşdirməklə tədqiqatçılar bu qüsurların yük daşınmasında zərərli rolunu minimuma endirmək üçün praktiki təlimatlar yarada bildilər ki, bu da yeni karbon əsaslı elektron cihazların reallaşdırılması istiqamətində mühüm addımdır.

Bir kağızda Fiziki Kimya Məktubları Jurnalı, eyni tədqiqatçılar qrupu, aşağıdan yuxarı ziqzaq GNRs (ZGNRs) adlanan struktur pozğunluğunu və onun maqnitizmə və elektron nəqliyyata təsirini araşdırmaq üçün skan edən prob mikroskopiya təcrübələrini və birinci prinsip hesablamalarını birləşdirərək hesabat verir.

ZGNR-lər qeyri-ənənəvi metalsız maqnit nizamına görə unikaldır və proqnozlara görə otaq temperaturuna qədər saxlanılır. Onların kənarları boyunca ferromaqnit və antiferromaqnit olaraq birləşən maqnit momentləri var və onların elektron və maqnit strukturlarının yük qatışığı, elektrik sahələri, şəbəkə deformasiyaları və ya qüsur mühəndisliyi kimi böyük ölçüdə modulyasiya oluna biləcəyi göstərilmişdir.

Tənzimlənən maqnit korrelyasiyasının, böyük zolaq boşluğu genişliyinin və zəif spin-orbit qarşılıqlı təsirlərinin bu birləşməsi bu ZGNR-ləri spin-məntiq əməliyyatları üçün perspektivli namizədlər etdi. Bu tədqiqat xüsusi olaraq altı karbon atomlu ziqzaq qrafen nanoribonlarına (6-ZGNR) baxdı, bu günə qədər aşağıdan yuxarı yanaşma ilə istehsal edilən ZGNR-lərin yeganə eni.

Tədqiqatçılar yenidən tarama-tunelləşdirmə və atom qüvvəsi mikroskoplarından istifadə edərək, əvvəlcə nanoribbonların kənarlarında yerləşən hər yerdə yayılmış karbon boşluq qüsurlarının mövcudluğunu müəyyən etdilər və sonra onların atom quruluşunu həll etdilər. Onların nəticələri göstərdi ki, hər bir vakansiya əskik m-ksilen vahidindən ibarətdir və bu, AGNR-lərdə müşahidə olunanlara bənzər 'dişləmə' qüsuru yaradır. Bu qüsur sintez reaksiyası zamanı karbon-karbon bağlarının kəsilməsi nəticəsində yaranır. Tədqiqatçılar təxmin edirlər ki, 6-ZGNR-lərdə 'bite' qüsurlarının sıxlığı aşağıdan yuxarı AGNR-lərə nisbətən daha böyükdür.

Tədqiqatçılar bu dişləmə qüsurlarının 6-ZGNR-lərin elektron quruluşuna və kvant daşıma xüsusiyyətlərinə təsirini yenidən nəzəri olaraq araşdırdılar. AGNR-lərdə olduğu kimi, onlar qüsurların keçiriciliyin əhəmiyyətli dərəcədə pozulmasına səbəb olduğunu aşkar etdilər. Bununla belə, bu nanostrukturda bu qəsdən olmayan qüsurlar həm də yerli maqnit anına səbəb olan alt qəfəs və spin balanssızlığına səbəb olur. Bu da öz növbəsində spin-polyarlaşdırılmış yük daşınmasına səbəb olur ki, bu da qüsurlu ziqzaq nanorribbonları bütün karbon məntiqli spintronikada tətbiqlər üçün optimal şəkildə uyğunlaşdırmağa imkan verir.

ZGNR-lər və bərabər enli AGNR-lər arasında müqayisə göstərir ki, birincisi üzrə daşınma sonuncu ilə müqayisədə həm tək, həm də çoxlu qüsurların tətbiqinə daha az həssasdır. Ümumilikdə, bu tədqiqat hər yerdə rast gəlinən bu qüsurların aşağıdan yuxarı qrafen nanoribbonların aşağı enerjili elektron strukturuna təsirinin qlobal mənzərəsini təqdim edir. Tədqiqatçıların fikrincə, gələcək tədqiqatlar bu cür nanoribbonların kənarlarında eksperimental olaraq müşahidə edilən digər növ nöqtə qüsurlarının tədqiqinə yönəldilə bilər.

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə Empa materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

Materialia redaksiyası ilə bağlı bəzi maraqlı inkişafları elan etməkdən məmnunam. Artıq ikinci ilini başa vuran ən gənc jurnalımız Materials icması tərəfindən müsbət cavab aldı və ondan bəzi nümunələr götürdü. Biz dinlədik və müşahidə etdik və inanırıq ki, bu cavab gələcək istiqaməti və daha geniş materiallar sahəsində tədqiqatçıların daim dəyişən, artan ehtiyaclarını ən yaxşı şəkildə necə qarşılayacağımızı daha aydın başa düşməyə kömək etdi.

İlk bir neçə il ərzində Materialia iki redaktoru Baptiste Gault və Zhengwei Maonun rəhbərliyi altında inkişaf etdi. Hal-hazırda, Dr. Mao-dan Acta Biomaterialia adlı ailədə bacı jurnalına xidmət etmək istənilib və buna görə də Materialiadakı rolundan keçəcək. İrəliləyərək, Dr. Qoult Materialia üzrə Baş Redaktor unvanını alacaq və onun komandasındakı bəzi yeni ekspertlər tərəfindən tamamlanacaq. https://www.journals.elsevier.com/materialia/editorial-board

Birincisi, Dr. Evelyn Yim Materialia üçün biomateriallar sahəsini və yumşaq maddələrin tərkibini ələ alaraq redaktor kimi qoşulacaq. Dr. Yim Kanadanın Waterloo Universitetinin Kimya Mühəndisliyi Departamentinin müəllimidir. https://www.journals.elsevier.com/materialia/editorial-board/dr-evelyn-yim

İkincisi, Fransanın Lyon şəhərindəki Institut Lumière Matière İnstitutunun Dr. Sylvain Deville CNRS Tədqiqat Direktoru da Materialia jurnalının redaktoru kimi qatılaraq, keramika, bərkimə və materialların emalı kimi sahələrdə komandanın təcrübəsini gücləndirəcək. https://www.journals.elsevier.com/materialia/editorial-board/dr-sylvain-deville

Üçüncüsü, Dr. Sofi Le Cann, Laboratoire Modélisation et Simulation Multi Echelle, Créteil, Fransanın CNRS tədqiqatçısı, jurnalın köməkçi redaktorları olan Dr. Philip Rodenbough ilə yanaşı Materialia redaktor heyətinə qoşulacaq. https://www.journals.elsevier.com/materialia/editorial-board/dr-sophie-le-cann https://www.journals.elsevier.com/materialia/editorial-board/dr-philip-rodenbough

Zəhmət olmasa, yeni redaktorlarımıza salam göndərməkdə mənə qoşulun və hamını təbrik edirəm!

Əlaqələndirici redaktor - Acta Journals

Yeni selüloz aerojelləri hava qədər yüngüldür. Foto: Andrew Marais.

Yeni ucuz və dayanıqlı sintez texnikası xəstəxana və klinikaların aeroqellərlə terapevtik dərmanlar çatdırmaq imkanlarını genişləndirə bilər, köpük kimi material indi skafandrlar üçün izolyasiya və nəfəs ala bilən plasterlər kimi yüksək texnologiyalı tətbiqlərdə tapılır.

İsveçin Stokholm şəhərindəki KTH Kral Texnologiya İnstitutunun lif texnologiyası üzrə tədqiqatçısı Jowan Rostami deyir ki, adi mətbəx dondurucusunun köməyi ilə aerojelin bu ən yeni forması tamamilə təbii maddələrdən, o cümlədən bitki sellülozundan və yosunlardan hazırlanıb. Aerojelin aşağı sıxlığı və əlverişli səth sahəsi onu dərmanların vaxtında buraxılması və yara sarğısı da daxil olmaqla geniş istifadə üçün ideal edir. Rostami, İsveçdəki KTH və Lund Universitetindəki həmkarları ilə birlikdə bu yeni aerojel haqqında bir qəzetdə məlumat verir. Materiallar Bu gün.

Aerojelin sıxlığı hər kubmetr üçün 2 kq-a qədər endirilə bilər ki, bu da Rostami və onun həmkarlarının fikrincə, oxşar materiallar üçün qeydə alınan ən aşağı sıxlıqlardan biridir. "Sizə bunun nə qədər yüngül olduğuna dair fikir vermək üçün &ndash havanın sıxlığı kubmetrə 1,23 kq təşkil edir", deyir.

Materialın terapevtiklərin nəzarətli çatdırılması üçün istifadə oluna biləcəyini nümayiş etdirmək üçün tədqiqatçılar su əsaslı öz-özünə yığılma prosesi vasitəsilə aerojele zülallar əlavə etdilər. "Aerojel biointeraktivlik üçün nəzərdə tutulub, ona görə də o, məsələn, yaraların və ya digər tibbi problemlərin müalicəsi üçün istifadə edilə bilər", Rostami izah edir.

Təxminən 99,9%-ə qədər hava həcmi ilə aerojellər super yüngül, lakin davamlıdır (KTH aerojeli təxminən 99% havadır). Onlar 20-ci əsrin ortalarından dəriyə qulluqdan tutmuş boyaya qədər geniş çeşiddə məhsullarda və bina tikintisi üçün çoxsaylı materiallarda istifadə edilmişdir. Texniki irəliləyişlər bu yaxınlarda bitki hüceyrələrindəki sellüloza nanofibrillərindən aeroqellər istehsal etməyə imkan verdi və bu aeroqellər suyun təmizlənməsi və ev izolyasiyası kimi ətraf mühitin tətbiqi üçün maraq yaratdı.

Nanoselüloza əsaslı aeroqellərin sintezi üçün adi proses sellüloza nanofibrillərinin suda dağıdılmasını və sonra qarışığın qurudulmasını əhatə edir. Lakin bunun üçün tələb olunan addımlar enerji tutumlu və vaxt aparan addımlardır, çünki qismən dondurularaq qurutma və ya karbon qazı ilə kritik nöqtədə qurutma tələb olunur.

"Biz bunun əvəzinə davamlı yanaşmadan istifadə edirik", Rostami deyir. "Sadə, lakin mürəkkəbdir"

Nanofibrillər suda dəniz yosunu və ndash-dan alınmış təbii polimer olan alginat &ndash ilə qarışdırılır və sonra kalsium karbonat əlavə edilir. Dondurucuda su buza çevrilir və bu komponentləri bir-birinə sıxaraq, donmuş hidrojel əmələ gətirir.

Bu dondurulmuş hidrogel dondurucudan çıxarılır və asetona yerləşdirilir. Aseton nəinki suyu çıxarır və tez buxarlanır, həm də bir az turşu əlavə etməklə kalsium karbonat hissəciklərini həll edir və bununla da materialı daha məsaməli edən karbon qazı baloncuklarını buraxır.

Kalsium karbonatın əriməsi daha bir fayda verir: o, alginat və sellüloza nanofibrilləri ilə çarpaz əlaqə quran kalsium ionlarını buraxır, aerojele nəm-sabitlik və maye ilə vurulduqdan sonra formasını bərpa etmək imkanı verir.

Rostami deyir ki, bu keyfiyyət aerojelin daha geniş tətbiq dairəsində "bahalı, vaxt və enerji sərf edən proseslərdən, zəhərli kimyəvi maddələrdən və ya mürəkkəb kimyadan istifadə etmədən" faydalılığını artırır.

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə KTH Kral Texnologiya İnstitutunun materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

Bu şəkil yeni ultranazik karbon nanoborucuq filmlərinin qütbləşmiş işığın çıxışını 90° optik olaraq necə çevirdiyini göstərir, lakin yalnız giriş işığının qütbləşməsi nanotubun düzülmə istiqaməti ilə bağlı müəyyən bucaq altında olduqda. Şəkil: Kono Laboratoriyası/Rays Universiteti.

İlk dəfə bir neçə il əvvəl Rays Universitetinin fiziki Junichiro Kono və tələbələri tərəfindən hazırlanmış ultra nazik, yüksək səviyyəli uyğunlaşdırılmış karbon nanoboru filmlərinin içərisində təəccüblü bir fenomen gözləyən bir hadisə olduğu ortaya çıxdı: yüksək qabiliyyətli terahertz qütbləşmə fırlanmasını mümkün etmək qabiliyyəti.

Bu fırlanma filmlərin fırlanması demək deyil. Əksinə, lazerdən və ya digər mənbədən gələn qütblü işıq indi əvvəllər əlçatmaz olan üsullarla idarə oluna bilər.

Unikal optik fırlanma xətti qütbləşmiş işığın impulsları 45 nm karbon nanoborucuq filmindən keçib onun oturduğu silikon səthə dəydikdə baş verir. İşıq nəhayət geri əks olunmazdan əvvəl substrat və film arasında sıçrayır, lakin onun qütbləşməsi 90° çevrilmişdir. Kono dedi ki, bu, yalnız giriş işığının qütbləşməsi nanotubun düzülmə istiqaməti ilə bağlı müəyyən bir açıda olduqda baş verir: “sehrli bucaq”.

Kononun laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı, aparıcı müəllif Andrey Baydin tərəfindən bu kəşf, bir məqalədə bildirilir. Optika. Substratın sınma indeksini və film qalınlığını dəyişdirməklə tənzimlənə bilən fenomen terahertz dalğalarını idarə edən möhkəm, çevik cihazlara səbəb ola bilər.

Kono, istehsalı asan, yüksək temperaturlara tab gətirən ultranazik genişzolaqlı polarizasiya rotatorlarının terahertz optik cihazlarının inkişafında əsas problemi həll edəcəyini söylədi. İndiyə qədər mövcud olan həcmli cihazlar yalnız məhdud qütbləşmə bucaqları ilə işləyir, ona görə də daha çox qabiliyyətə malik kompakt cihazlar çox arzuolunandır.

Terahertz radiasiyası plastik və karton kimi materiallardan asanlıqla keçdiyi üçün bu polarizasiya rotatorları istehsal, keyfiyyətə nəzarət və prosesin monitorinqi üçün xüsusilə faydalı ola bilər. Onlar həmçinin telekommunikasiya sistemlərində və təhlükəsizlik yoxlaması üçün lazımlı ola bilər, çünki bir çox materialların terahertz diapazonunda unikal spektral imzaları var.

"Kəşf dalğa lövhələri üçün yeni imkanlar açır", Baydin bildirib. Dalğa lövhəsi ondan keçən işığın polarizasiyasını dəyişdirir. Materialların molekulyar tərkibini təhlil etmək üçün istifadə edilən terahertz spektrometrləri kimi cihazlarda qütbləşməni tam 90°-ə qədər tənzimləmək qabiliyyəti daha incə bir qətnamə ilə məlumatların toplanmasına imkan verəcəkdir.

"Biz aşkar etdik ki, xüsusi olaraq uzaq infraqırmızı dalğa uzunluqlarında &ndash başqa sözlə, terahertz tezlik diapazonunda &ndash bu anizotropiya demək olar ki, mükəmməldir", Baydin bildirib. "Əsasən, perpendikulyar qütbləşmədə heç bir zəifləmə, sonra isə paralel istiqamətdə əhəmiyyətli zəifləmə yoxdur.

"Biz bunu axtarmadıq. Bu, tamamilə sürpriz idi."

Baydin, nəzəri təhlilin təsirin tamamilə incə, lakin diametri təxminən iki düym olan yüksək səviyyəli nanoboru filmlərinin təbiətindən qaynaqlandığını göstərdiyini söylədi. Tədqiqatçılar təcrübələr və kompüter modelləri ilə bu nəhəng qütbləşmə fırlanmasını həm müşahidə etdilər, həm də təsdiqlədilər.

2019-cu ilin sonlarında Kono laboratoriyasına qoşulan və bundan qısa müddət sonra fenomeni kəşf edən Baydin, "Adətən, insanlar terahertz qütbləşməsini fırlatmaq üçün millimetr qalınlığında kvars dalğa lövhələrindən istifadə etməlidirlər" dedi. "Lakin bizim vəziyyətimizdə film sadəcə nanometr qalınlığındadır."

"Böyük və həcmli dalğa lövhələri yalnız laboratoriya şəraitində istifadə edirsinizsə, yaxşı olar, lakin tətbiqlər üçün siz yığcam cihaz istəyirsiniz" Kono bildirib. "Andreyin tapdıqları bunu mümkün edir"

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə Rays Universitetinin materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

Bu şəkil rodium nanohissəciklərində salınan kimyəvi dalğanı göstərir. Şəkil: TU Wien.

Ticari kimyəvi maddələrin əksəriyyəti katalizatorlardan istifadə etməklə istehsal olunur. Adətən bu katalizatorlar oksid dayaq üzərində kiçik metal nanohissəciklərdən ibarətdir. Müxtəlif istiqamətlərə yönəldilmiş müxtəlif üzlüklərdən ibarət səthə malik kəsilmiş almaz kimi, katalitik nanohissəcik də kristalloqrafik cəhətdən fərqli cəhətlərə malikdir və bu cəhətlər müxtəlif kimyəvi xüsusiyyətlərə malik ola bilər.

İndiyə qədər bu fərqlər kataliz tədqiqatlarında çox vaxt nəzərə alınmırdı, çünki kimyəvi reaksiya və katalizatorun səth quruluşu haqqında eyni vaxtda məlumat əldə etmək çox çətindir. Lakin bu, indi Avstriyanın Vyana Texnologiya Universitetinin (TU Wien) tədqiqatçıları tərəfindən müxtəlif mikroskopik üsulları birləşdirərək əldə edilib.

Sahə elektron mikroskopiyasından və sahə ion mikroskopiyasından istifadə edərək, tədqiqatçılar nanometr dəqiqliyində real vaxt rejimində bir rodium nanohissəcikində hidrogenin oksidləşməsini vizuallaşdıra bildilər. Bu, gələcəkdə daha yaxşı katalizatorların axtarışında nəzərə alınmalı olan təəccüblü effektləri ortaya qoydu. Onlar öz tapıntılarını bir qəzetdə bildirirlər Elm.

TU Wien Materiallar Kimyası İnstitutundan Günter Rupprechter deyir: "Müəyyən kimyəvi reaksiyalarda katalizator vaxtaşırı olaraq aktiv və qeyri-aktiv vəziyyət arasında irəli və geri keçə bilər". "İki dövlət arasında özünü saxlayan kimyəvi rəqslər baş verə bilər &ndash kimyaçı Gerhard Ertl 2007-ci ildə bu kəşfə görə kimya üzrə Nobel mükafatı aldı."

Bu kimyəvi salınımlar hidrogen oksidləşməsi üçün katalizator kimi istifadə edilən rodium nanohissəciklərində baş verir və hər yanacaq elementinin əsasını təşkil edir. Müəyyən şəraitdə rodium nanohissəcikləri oksigen molekullarının hissəcik səthində dissosiasiya olunduğu vəziyyətlə hidrogenin bağlı olduğu vəziyyət arasında tərəddüd edə bilər.

"Rodium zərrəciyi oksigen və hidrogen atmosferinə məruz qaldıqda, oksigen molekulları rodium səthində ayrı-ayrı atomlara parçalanır" deyə məqalənin ilk müəllifi Yuri Suçorski izah edir. "Bu oksigen atomları daha sonra ən yuxarı rodium təbəqəsinin altına miqrasiya edə və orada yeraltı oksigen kimi toplana bilər."

Hidrogenlə qarşılıqlı təsir yolu ilə bu saxlanılan oksigen atomları daha sonra hidrogen atomları ilə reaksiya vermək üçün yenidən çıxarıla bilər ki, bu da rodium hissəciyinin içərisində daha çox oksigen atomu üçün yer yaradır və dövr yenidən başlayır. "Bu əks əlaqə mexanizmi rəqslərin tezliyinə nəzarət edir", Suçorski deyir.

İndiyə qədər bu kimyəvi rəqslərin bütün nanohissəcik üzərində həmişə eyni ritmdə baş verdiyi düşünülürdü. Axı, nanohissəciklərin səthinin müxtəlif tərəflərindəki kimyəvi proseslər məkanla bağlıdır, çünki hidrogen atomları asanlıqla bir fasetdən qonşu tərəflərə miqrasiya edə bilir.

Bununla belə, Rupprechter və Suchorski-nin araşdırma qruplarının nəticələri göstərir ki, əslində hər şey daha mürəkkəbdir. Müəyyən şəraitdə məkan birləşmələri pozulur və bitişik fasetlər birdən-birə əhəmiyyətli dərəcədə fərqli tezliklərlə &ndash salınır və nanohissəciyin bəzi bölgələrində bu salınan 'kimyəvi dalğalar' heç yayılmır.

"Bunu atom miqyasında izah etmək olar", Suçorski deyir. "Oksigenin təsiri altında hamar bir səthdən çıxan rodium atomları meydana çıxa bilər." Bu atom sıraları daha sonra bir növ "dalğa qırıcısı" rolunu oynaya və hidrogen atomlarının bir fasetdən digərinə miqrasiyasına mane ola bilər. tərəflər ayrılır.

Bu baş verərsə, ayrı-ayrı tərəflər müxtəlif tezliklərdə salınımlar yarada bilər. "Müxtəlif tərəflərdə rodium atomları səthdə fərqli şəkildə düzülür" Rupprechter deyir. "Məhz buna görə də rodium hissəciyinin müxtəlif tərəfləri altında oksigenin daxil olması da müxtəlif sürətlərdə baş verir və buna görə də müxtəlif tezlikli salınımlar kristalloqrafik cəhətdən fərqli cəhətlərə səbəb olur."

Bu mürəkkəb kimyəvi davranışın açılmasının açarı katalitik nanohissəcik üçün bir model kimi incə rodium ucundan istifadə etməkdir. Uca bir elektrik sahəsi tətbiq etmək, kvant mexaniki tunel effekti səbəbindən elektronların ayrılmasına səbəb oldu. Bu elektronlar daha sonra elektrik sahəsi tərəfindən ekrana doğru sürətləndirilir və təxminən 2nm ayırdetmə ilə ucun proyeksiya şəklini yaradır.

Səth sahələrinin bir-birinin ardınca skan edildiyi skan edən mikroskoplardan fərqli olaraq, belə paralel görüntüləmə bütün səth atomlarını eyni vaxtda vizuallaşdırır və əks halda salınımların sinxronizasiyasına və sinxronizasiyasına nəzarət etmək mümkün olmazdı.

Nanohissəciklərin ayrı-ayrı tərəflərinin qarşılıqlı təsirinə dair bu yeni anlayışlar indi daha effektiv katalizatorlara gətirib çıxara bilər və qeyri-xətti reaksiya kinetikası, nümunənin formalaşması və məkan birləşməsinin mexanizmləri haqqında dərin atomik anlayışlar təmin edə bilər.

Bu hekayə Materials Today tərəfindən redaksiya dəyişiklikləri ilə TU Wien materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

Biz bunu məmnuniyyətlə elan edirik Kompozitlər Hissə C: Açıq Giriş - bacı jurnalı Kompozitlər Hissə AB Jurnallar ailəsi - indi Scopus-a daxil olmaq üçün qəbul edilir.

Scopus üçün indekslənmə onu göstərir ki, Jurnal Kompozitlər sahəsində etibarlı məlumat mənbəyi kimi tapılıb. Dərc edilmiş məqalələr bütün dünya üzrə bir çox tədqiqatçılar icması, eləcə də institutlar tərəfindən tam aşkar ediləcək.

Jurnalın inkişafı üçün bu mühüm hadisə ilə əlaqədar olaraq, bu yaxınlarda dərc olunmuş aşağıdakı məqalələri vurğulamaq istərdik:

Əgər bu maraqlı məqalələri tapsanız, ümid edirik ki, növbəti məqalənizi dərc etməyi düşünəcəksiniz Kompozitlər Hissə C: Açıq Giriş. Jurnalın əhatə etdiyi əsas sahələrə Dayanıqlı Kompozitlər, Çoxfunksiyalı Kompozitlər və Kompozit Strukturlar daxildir.

POSS-peptoid molekulları öz-özünə rombvari nanokristallara yığılır. Şəkil: Stefani Kinq/Sakit Okean Şimal-Qərb Milli Laboratoriyası.

Təbiətdən ilhamlanaraq, Sakit Okean Şimal-Qərb Milli Laboratoriyasının (PNNL) tədqiqatçıları Vaşinqton Dövlət Universitetinin əməkdaşları ilə birlikdə işıq enerjisini tutmağa qadir olan yeni material yaratdılar. Material fotovoltaik və bioimagingdə potensial tətbiqləri olan yüksək səmərəli, süni işıq toplama sisteminin əsasını təşkil edə bilər.

Bu tədqiqat iyerarxik funksional üzvi-qeyri-üzvi hibrid materialların yaradılması ilə bağlı çətin problemlərin aradan qaldırılması üçün zəmin yaradır. Təbiət sümüklər və dişlər kimi iyerarxik quruluşlu hibrid materialların gözəl nümunələrini təqdim edir. Bu materiallar adətən böyük güc və möhkəmlik kimi bir çox müstəsna xüsusiyyətlər verən dəqiq atom quruluşunu nümayiş etdirir.

PNNL materialları üzrə alim Chun-Long Chen və onun əməkdaşları təbii hibrid materialların struktur və funksional mürəkkəbliyini əks etdirən yeni material yaratdılar. Bu material yüksək möhkəm 2D nanokristalların yeni sinfini yaratmaq üçün zülala bənzər sintetik molekulun proqramlaşdırıla bilmə qabiliyyətini silikat əsaslı nanoklasterin mürəkkəbliyi ilə birləşdirir. Chen və onun əməkdaşları bu 2D hibrid materialı yüksək səmərəli süni işıq yığımı sistemi yaratmaq üçün proqramlaşdırdılar.

"Günəş sahib olduğumuz ən vacib enerji mənbəyidir" dedi Çen. "Biz görmək istəyirdik ki, hibrid nanokristallarımızı işıq enerjisi toplamaq və təbii bitkilər və fotosintetik bakteriyalar kimi, sintetik sistemlərdə görünən yüksək möhkəmlik və emal qabiliyyətinə nail olmaq üçün proqramlaşdıra bilərikmi". Elmdə irəliləyişlər.

Bu tip iyerarxik strukturlaşdırılmış materialların yaradılması olduqca çətin olsa da, Chen-in çoxsahəli alimlər komandası belə bir strukturlaşdırılmış quruluş yarada bilən ardıcıllıqla müəyyən edilmiş molekulu sintez etmək üçün öz ekspert biliklərini birləşdirdi. Tədqiqatçılar peptoid adlanan dəyişdirilmiş proteinəbənzər struktur yaratdılar və onun bir ucuna dəqiq silikat əsaslı qəfəsəbənzər strukturu (POSS adlanır) əlavə etdilər.

Müvafiq şəraitdə onlar bu molekulları 2D nano vərəqlərin mükəmməl formalı kristallarına öz-özünə yığılmağa vadar edə bildilər. Bu, fərdi molekulların yüksək sabitliyini və təkmilləşdirilmiş mexaniki xassələrini saxlayaraq, təbii iyerarxik strukturlarda müşahidə edilən hüceyrə membranına bənzər daha bir mürəkkəblik qatını yaratdı.

"Material alimi olaraq təbiət mənə çoxlu ilham verir" dedi Çen. "Nə zaman mən xüsusi bir şey etmək üçün molekul dizayn etmək istəsəm, məsələn, dərman daşıyıcısı kimi fəaliyyət göstərmək üçün, demək olar ki, həmişə dizaynlarımı modelləşdirmək üçün təbii bir nümunə tapa bilərəm."

Komanda POSS-peptoid nanokristallarını uğurla yaratdıqdan və onların unikal xüsusiyyətlərini, o cümlədən yüksək proqramlaşdırma qabiliyyətini nümayiş etdirdikdən sonra, materialı xüsusi yerlərdə xüsusi funksional qruplar daxil etmək üçün proqramlaşdıraraq bu xassələrdən istifadə etməyə başladılar. Bu nanokristallar POSS-un gücünü və sabitliyini peptoid tikinti blokunun dəyişkənliyi ilə birləşdirdiyi üçün proqramlaşdırma imkanları sonsuzdur.

Elm adamları bir daha ilham almaq üçün təbiətə baxaraq, bitkilərdəki piqmentlər kimi işıq enerjisini tuta bilən sistem yaratmaq üçün öz nanokristallarından istifadə etdilər. Onlar nanokristalın dəqiq yerlərində bir “qəbuledici” molekulu bağlaya bilən xüsusi “donor” molekulları və qəfəsəbənzər strukturlar əlavə etdilər. Donor molekulları müəyyən bir dalğa uzunluğunda işığı udur və işıq enerjisini qəbuledici molekullara ötürür, sonra isə fərqli dalğa uzunluğunda işıq saçır. Bu yeni yaradılmış sistem 96%-dən çox enerji ötürmə səmərəliliyi nümayiş etdirərək onu indiyədək bildirilmiş ən səmərəli sulu işıq toplama sistemlərindən birinə çevirdi.

Bu sistemin istifadəsini nümayiş etdirmək üçün tədqiqatçılar nanokristalları canlı hüceyrə təsviri üçün biouyğun bir zond kimi canlı insan hüceyrələrinə daxil etdilər. Hüceyrələrə müəyyən rəngdə işıq saçdıqda və qəbuledici molekullar mövcud olduqda hüceyrələr fərqli rəngdə işıq saçır. Akseptor molekulları olmadıqda rəng dəyişikliyi müşahidə olunmur. Komanda bu günə qədər yalnız canlı hüceyrə təsviri üçün bu sistemin faydalılığını nümayiş etdirsə də, bu 2D hibrid materialın təkmilləşdirilmiş xüsusiyyətləri və yüksək proqramlaşdırıla bilməsi onları bunun bir çox tətbiqlərdən yalnız biri olduğuna inanmağa vadar edir.

"Bu tədqiqat hələ ilkin mərhələdə olsa da, POSS-peptoid 2D nanokristallarının unikal struktur xüsusiyyətləri və yüksək enerji ötürülməsi fotovoltaiklərdən tutmuş fotokatalizəyə qədər bir çox müxtəlif sistemlərə tətbiq oluna bilər" dedi Çen. O və həmkarları bu yeni hibrid materialın tətbiqi yollarını araşdırmağa davam edəcəklər.

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə Sakit Okean Şimal-Qərb Milli Laboratoriyasının materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

Bu şəkil dəmir (Fe) və nikel (Ni) tərəfindən əmələ gələn simli hissəcikləri və misin (Cu) əmələ gətirdiyi daha qlobulyar klasterləri göstərir. Şəkil: Abbaschian, Zachariah, et. al. 2021.

Metal nanomaterialların enerji və elektronikaya verdiyi vədləri yerinə yetirməsi üçün onlar hərfi mənada formalaşmalıdırlar.

Etibarlı mexaniki və elektrik xassələri təqdim etmək üçün nanomateriallar ardıcıl, proqnozlaşdırıla bilən forma və səthlərə, eləcə də miqyaslana bilən istehsal texnikasına malik olmalıdır. Kaliforniya Universitetinin (UC) Riverside mühəndisləri metal atomlarının yenidən yığılmasını proqnozlaşdırıla bilən formalara yönəltmək üçün maqnit sahəsi daxilində metalları buxarlayaraq bu problemi həll edirlər. Onlar öz işlərini bir kağızda təqdim edirlər Fiziki Kimya Məktubları Jurnalı.

1&ndash100nm ölçülü hissəciklərdən ibarət nanomateriallar adətən maye matris daxilində yaradılır ki, bu da kütləvi istehsal üçün baha başa gəlir və bir çox hallarda alüminium və ya maqnezium kimi saf metallardan nanohissəciklər istehsal edə bilmir. Daha qənaətcil istehsal üsulları adətən buxar fazalı yanaşmaları əhatə edir, burada hissəciklər buludunun buxardan kondensasiyası olur, lakin onlar nəzarət çatışmazlığından əziyyət çəkirlər.

Maşınqayırma professoru Reza Abbaschian və kimya və ətraf mühit mühəndisliyi professoru Michael Zachariah qaz fazasında dəmir, mis və nikeldən nanomateriallar yaratmaq üçün yeni bir texnika hazırlamaq üçün güclərini birləşdirdilər. Onların texnikası, metalı ərimə nöqtəsindən kənarda qızdırmaq və buxarlamaq üçün güclü bir elektromaqnit levitasiya bobininin içərisinə bərk metal yerləşdirməyi əhatə edir.

Nəticədə yaranan metal damcıları rulonun içərisində qazda qalxır və maqnit qüvvələri ilə xas qarşılıqlı təsirləri ilə müəyyən edilmiş istiqamətlərdə hərəkət edir. Damcılar bağlandıqda, bunu nizamlı bir şəkildə edirlər ki, tədqiqatçılar metalın növündən və maqnit sahələrini necə və harada tətbiq etdiklərindən proqnozlaşdırıla bildilər.

Dəmir və nikel nanohissəcikləri simli aqreqatlar, mis nanohissəciklər isə kürə şəklində çoxluqlar əmələ gətirirdi. Dəmir və nikel aqreqatları karbon plyonkasına qoyulduqda filmə məsaməli səth, karbon aqreqatları isə daha yığcam, möhkəm səth verirdi. Karbon filmindəki materialların keyfiyyətləri hər növ nanohissəciklərin xüsusiyyətlərini daha böyük miqyasda əks etdirir.

Maqnit sahəsini “əlavə” kimi düşünmək mümkün olduğundan, bu yanaşma maqnit qoruyucusu üçün polimer kompozitlərində istifadə olunan doldurucular kimi strukturun vacib olduğu nanomaterialların yaradılması üçün istənilən buxar fazalı texnikaya tətbiq edilə bilər. O, həmçinin nanomaterialların elektrik və mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmağa kömək edə bilər.

"Bu 'sahə yönümlü' yanaşma montaj prosesini manipulyasiya etməyə və nəticədə yaranan hissəciklərin arxitekturasını yüksək fraktal ölçülü obyektlərdən daha aşağı ölçülü simli strukturlara dəyişməyə imkan verir. Sahənin gücü bu tənzimləmənin miqyasını manipulyasiya etmək üçün istifadə edilə bilər" dedi Zəkəriyyə.

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə Riverside, Kaliforniya Universitetinin materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

Nəşr olunan ilk məqalələrdən bəzilərini paylaşmaqdan məmnunuq BBA Avansları, mövcud BBA jurnallarını tamamlayan açıq giriş jurnalı. BBA Advances biokimya, biofizikanın bütün aspektləri və molekulyar və hüceyrə biologiyası kimi əlaqəli sahələrdə yeni nəticələr göstərən yüksək keyfiyyətli tədqiqatlar dərc edir.

BBA Advances 31 Oktyabr 2021-ci il tarixindən əvvəl qəbul edilmiş və ekspert rəyindən sonra dərc üçün qəbul edilən hər hansı təqdimat üçün Məqalənin Nəşriyyatı üçün ödənişdən imtina edəcək. Ətraflı məlumat əldə edin.

Tədqiqatınızı növbəti səviyyəyə aparmağa hazırsınızmı? Açıq girişi dərc edin BBA Advances Qlobal tədqiqat məhsulunun 18%-ni təşkil edən dünyanın aparıcı elmi tədqiqat mənbəyi olan ScienceDirect-də aşkar oluna biləcəyi yer.

Dərman yüklü piezoelektrik polimer nanohissəcikləri qan-beyin baryerini keçərək beyindəki şiş hüceyrələrinə xərçəng əleyhinə dərmanlar və elektrik stimullaşdırılmasını çatdıra bilər.

Tədqiqatçılar ən aqressiv, invaziv və müalicəsi çətin olan beyin xərçənglərindən biri olan qlioblastomanın müalicəsi üçün yeni nanohissəciklər hazırlayıblar [Pucci və b., Acta Biomaterialia (2021), https://doi.org/10.1016/j.actbio.2021.04.005 ].

&ldquoGlioblastoma hüceyrələri yüksək dərəcədə aqressivdir və çoxtərəfli müalicə tələb edir,&rdquo bu işə rəhbərlik edən Istituto Italiano di Tecnologia for Smart Bio-Interfaces-dən Gianni Ciofani izah edir. &ldquo[Bu] aqressivlik [qlioblastoma hüceyrələrinin] beyin toxumasını işğal etmək qabiliyyəti ilə bağlıdır, buna görə də irəliləmənin qarşısını almaq üçün onların hərəkətliliyini, invazivliyini və yayılmasının qarşısını almaq vacibdir.&rdquo

IRCCS Istituto Giannina Gaslini, Florensiya Universiteti, Qeyri-xətti Spektroskopiya üzrə Avropa Laboratoriyası və Elektron Mikroskopiya üçün Istituto Italiano di Tecnologia-dan olan həmkarları ilə birlikdə Ciofani, piezoelektrik polimer nüvədən ibarət nanohissəciklər hazırladı. yüksək biouyğun olan lipid qabığı.

&ldquoZəhərli birləşmələrin və mikroorqanizmlərin keçməsinin qarşısını alaraq beyni qoruyan bioloji maneə olan qan-beyin baryerinin (BBB) ​​mövcudluğuna görə dərman və ya narkotik yüklü nanomaterialın [beynə] çatdırılması böyük problemdir. ,&rdquo Ciofani deyir. &ldquoKimyaterapiya dərmanlarını qan kapilyarlarından beyin şişlərinə çatdırmaq çətindir [buna görə də] dərmanlar sağlam toxuma üzərində güclü yan təsirləri olduğundan yüksək konsentrasiyalarda istifadə edilə bilməz.&rdquo

Bu problemi aradan qaldırmaq üçün tədqiqatçılar nanohissəciklərin səthini kimyəvi növlərin BBB vasitəsilə hərəkətini asanlaşdırdığı bilinən bir peptidlə funksionallaşdırdılar. Tədqiqatçılar BBB-nin biomimetik mikrofluidik modelindən istifadə edərək, yeni nanohissəciklərin həqiqətən də maneədən keçə biləcəyini nümayiş etdirirlər. Beyində bir dəfə eyni peptid nanohissəciklərin şiş hüceyrələrini hədəf almasına və ikiqat zərbə endirməsinə kömək edir. Ultrasəs ilə stimullaşdırıldıqda, piezoelektrik nanohissəciklər yalnız dərman yüklərini buraxmır, həm də mexaniki deformasiyaya cavab olaraq elektrik siqnalı yaradır.

&ldquoElektrik qıcıqlarının hüceyrə proliferasiyasını maneə törətməsi və kimyaterapiya müqavimətinin azalmasına səbəb olduğu bilindiyi üçün biz glioblastoma hüceyrələrinə xərçəng əleyhinə elektrik siqnallarını çatdırmaq üçün [piezoelektrik nanohissəciklərdən] istifadə etdik,&rdquo Ciofani deyir.

Nanohissəciklər glioblastomun potensial multimodal müalicəsini təklif edir, həm xərçəng hüceyrələrini öldürmək üçün nəzarətli şəkildə həm antikanser dərmanlarını verir, həm də sağlam toxuma təsirini minimuma endirir və hüceyrə hərəkətliliyini maneə törətmək üçün elektrik stimullaşdırır.

&ldquoBirləşdirilmiş piezoelektrik stimullaşdırma və kemoterapi müalicəsi glioblastoma hüceyrələrinin ölümünə səbəb ola, hüceyrə bölünməsini maneə törədə bildi və həm glioblastoma hüceyrələrinin invazivliyini, həm də glioblastoma inkişafı ilə əlaqəli olan epitel-mezenximal keçidi azalda bildi&rdquo deyir. &ldquoBu polimer nanomateriallar klinik tətbiqlərdə təsdiq üçün yüksək potensial nümayiş etdirir.&rdquo

Bu yanaşma, beyin kimi yüksək həssas bölgələrdə tələb olunan, qeyri-invaziv və daha effektiv xərçəng əleyhinə müalicə təmin edərək, hazırda çox zəif olan xəstələrin nəticələrini yaxşılaşdıra bilər.

Mükafat komitəsi, Mançester Universiteti Ying Wang-ın 2021 CSTE Görkəmli Gənc Tədqiqatçı Mükafatının laureatı seçildiyini məmnuniyyətlə elan edir. Mükafat 2017-ci ildə CSTE jurnalına görkəmli töhfələr verənlərə xüsusi diqqət yetirilməklə, kompozit materiallarda tədqiqat mükəmməlliyi ilə gənc alimləri tanımaq üçün təsis edilmişdir.

Dr. Ying Wang B.Eng qəbul etdi. 2011-ci ildə Şanxay Jiao Tonq Universitetinin Materialları üzrə, sonra isə Ph.D. Regius Prof. Philip Withers və Prof. Costas Soutisin rəhbərliyi altında 2015-ci ildə Mançester Universitetində Kompozit Materiallar üzrə dərəcə almışdır. Hazırda o, Böyük Britaniyanın Mançester Universitetinin Henri Roys İnstitutunun Henry Moseley X-ray Imaging Facility-də liflə gücləndirilmiş kompozit materiallar üzrə doktorluqdan sonrakı tədqiqat işləri ilə məşğuldur.

Mükafatlandırma mərasimi onlayn keçiriləcək və ICFC8, Kompozitlərin Yorğunluğu üzrə 8-ci Beynəlxalq Konfransın proqramına daxil ediləcək (23-25 ​​iyun) www.gest.unipd.it/ICFC8.

Mükafat komitəsi həmçinin bu mükafata göstərdikləri diqqət və dəstəyə görə bütün müraciət edənlərə və oxuculara təşəkkürünü bildirir.

2019 və 2020-ci illərdə qalibin müəllifi olduğu aşağıdakı nəşrləri Science Direct-də görmək mümkündür:

Ying-i bu nailiyyətinə görə təbrik etmək istərdik.

CSTE Jurnal Redaktorları, Münsiflər Heyəti və Nəşriyyat Komandası adından.

Böyük Britaniyanın Bat Universitetinin komandası 2D materialların kəsişməsində dəyişdirilmiş enerji mənzərələrini nümayiş etdirib. 2D materiallarda bir sıra qüsurları nanoemhəndisləşdirərək, bantdaxili enerji səviyyələrini induksiya etməklə, bu xüsusiyyətlər enerji, rabitə, görüntüləmə və kvant hesablamalarında yeni nəsil ultranazik cihazların istifadəsi üçün faydalı olan təkmilləşdirilmiş optik və elektron xassələrə malik nanomeşlər yaradır.

Qrafen və keçid metal dikalkogenidləri, o cümlədən volfram disulfidi (WS2) kimi 2D materiallar tək atomların təbəqələrindən ibarətdir və elektronlar üçüncü ölçüdə hərəkəti məhdudlaşdırılarkən iki ölçüdə hərəkət edə bilirlər. 2D materiallardan istifadə edən tətbiqlərin əksəriyyəti düz uzanan təbəqələri əhatə edir, lakin onlar o qədər nazikdirlər ki, işıqlandırıldıqda işıq onlarla yalnız kiçik bir qalınlığa təsir edərək faydalılığını məhdudlaşdırır. İşıqla qarşılıqlı əlaqənin uzunluğunu artırmaq üçün tədqiqatlar 2D materialları &ldquothicker&rdquo mürəkkəb 3D formalarına yığmaq və qatlamaq yollarını araşdırır.

Xəbər verildiyi kimi Lazer və Fotonika Rəyləri [Merfi və b. Lazer Fotonikası Rev. (2021) DOI: 10.1002/lpor.202100117], buradakı tədqiqatçılar WS2-nin 2D vərəqlərinin 2D xüsusiyyətlərini saxlayan mürəkkəb 3D şəbəkələrini yaratmaq üçün bir yanaşma işləyib hazırladılar ki, bu da düz WS2 vərəqləri ilə müqayisədə güclü şəkildə dəyişdirilmiş enerji mənzərəsi təklif edir. &ldquonanomesh&rdquo adlanan bu 3D quruluş təsadüfi şəkildə paylanmış və sıx şəkildə yığılmış yığınlardan ibarət şəbəkəli şəbəkədir.

WS2 vərəqləri qeyri-müntəzəm kənarları olan sonlu ölçülərə malikdir, vərəqlər kəsişir və birləşir və hətta bir-birinin üstünə bükülür və bir-birinə söykənir ki, bu da materialların enerji mənzərəsini dəyişdirir və yeni fiziki xüsusiyyətlər gətirir. Bu enerji mənzərəsi sübut edir ki, 2D materialları 3D tərtibatına yığmaq, tamamilə yeni materiallar istehsal etmək üçün 2D materialları &ldquothicker&rdquo etməkdən kənara çıxır.

Bu barədə komandanın rəhbəri Ventsislav Valev məlumat verib Materiallar Bu gün, &ldquoBiz 2D materialların unikal fiziki xassələrə malik yeni növ 3D şəbəkələrə necə yenidən yığıla biləcəyini təsvir etdik. Biz praktiki olaraq göstərdik ki, bizim materiallarımız çox güclü və qeyri-adi qeyri-xətti optik xüsusiyyətlərə malikdir və onlar işığı bir rəngdən digərinə səmərəli şəkildə çevirir.&rdquo Materiallar həmçinin digər 2D materiallardan daha genişzolaqlıdır və bu, çevrilə bilən rənglərin daha geniş spektrinə imkan verir. digər rənglərə.

Nanomesh hazırlamaq nisbətən asandır və material silikon üzərində böyüdükcə və buna görə də kvant optik texnologiyalarına uyğun olduğundan, Si dalğa ötürücülərində yerləşdirilə və innovativ işıq əsaslı hesablama çipləri üçün optik siqnalları emal etmək üçün istifadə edilə bilər. Komanda indi materialın bir rəngin işığını digərinə nə qədər effektiv çevirə biləcəyini nümayiş etdirməyə ümid edir və öz yanaşmasını digər 2D material növlərinə tətbiq etməyə çalışır.

Təkmil optik və elektron xassələrə malik yığılmış 2D nano vərəqlər

Penn State-də tədqiqatçılar qrupu təhlükəsiz açarlar yaratmaq üçün qrafenin mikrostruktur variasiyalarından istifadə edən yeni təhlükəsizlik cihazı hazırlayıb. Şəkil: Jennifer McCann, Penn State.

Rəqəmsal olaraq daha çox şəxsi məlumat saxlanıldıqca və paylaşıldıqca, tədqiqatçılar məlumatları pis aktyorların hücumlarından qorumaq üçün yeni yollar araşdırırlar. Hazırkı silisium texnologiyası təhlükəsiz açarlar yaratmaq üçün hesablama komponentləri arasında mikroskopik fərqlərdən istifadə edir, lakin bu açarları proqnozlaşdırmaq və məlumatlara çıxış əldə etmək üçün süni intellekt (AI) üsullarından istifadə edilə bilər. İndi Penn State tədqiqatçıları şifrlənmiş açarların sındırılmasını çətinləşdirmək üçün bir üsul hazırlayıblar.

Mühəndislik elmləri və mexanika üzrə dosent Saptarşi Dasın rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar süni intellekt hücumlarına qarşı əhəmiyyətli dayanıqlılığa malik yeni aşağı gücə malik, miqyaslana bilən, yenidən konfiqurasiya edilə bilən aparat təhlükəsizlik cihazı hazırlamaq üçün qrafen və bir atom qalınlığında karbon qatından istifadə ediblər. Tədqiqatçılar öz işlərini bir məqalədə bildirirlər Təbiət Elektronikası.

"Son vaxtlar şəxsi məlumatların getdikcə daha çox pozulması baş verir", Das bildirib. "Biz sənaye və sektorlar üzrə bu məlumatları qorumaq üçün nəhayət həyata keçirilə bilən yeni hardware təhlükəsizlik cihazı hazırladıq."

Cihaz fiziki olaraq klonlana bilməyən funksiya (PUF) adlanır və tədqiqatçılar bunun qrafen əsaslı PUF-nin ilk nümayişi olduğunu deyirlər. Qrafenin fiziki və elektrik xassələri, eləcə də istehsal prosesi bu yeni PUF-ni daha enerjiyə qənaət edən, miqyaslana bilən və silikon PUF-lər üçün təhlükə yarada bilən süni intellekt hücumlarına qarşı təhlükəsiz edir.

Komanda əvvəlcə dövrədə cərəyanı açıb-söndürən 2000-ə yaxın eyni qrafen tranzistoru hazırlayıb. Struktur oxşarlığına baxmayaraq, tranzistorların elektrik keçiriciliyi istehsal prosesindən yaranan xas təsadüfiliyə görə dəyişirdi. Bu cür dəyişkənlik adətən elektron cihazlar üçün çatışmazlıq olsa da, PUF üçün arzu olunan keyfiyyətdir və silikon əsaslı cihazlar tərəfindən paylaşılmır.

Qrafen tranzistorları PUF-lərə tətbiq edildikdən sonra tədqiqatçılar 64 milyon qrafen əsaslı PUF simulyasiyasını yaratmaq üçün onların xüsusiyyətlərini modelləşdirdilər. PUF-lərin təhlükəsizliyini sınamaq üçün Das və komandası süni intellektə sistemi öyrənməyə və yeni nümunələr tapmağa imkan verən maşın öyrənməsinə müraciət etdi. Tədqiqatçılar süni intellektə qrafen PUF simulyasiya məlumatları ilə təlim keçərək, AI-nin şifrələnmiş məlumatlar haqqında proqnozlar vermək və sistem etibarsızlıqlarını aşkar etmək üçün bu təlimdən istifadə edib-etmədiyini yoxlamaq üçün sınaqdan keçiriblər.

"Neyroşəbəkələr, insanların bacara bilməsələr belə, böyük həcmdə məlumatlardan model hazırlamaqda çox yaxşıdır", Das bildirib. "Biz aşkar etdik ki, AI bir model inkişaf etdirə bilməz və şifrələmə prosesinin öyrənilməsi mümkün deyil."

Dasın fikrincə, maşın öyrənmə hücumlarına qarşı bu müqavimət PUF-ni daha təhlükəsiz edir, çünki potensial hakerlər gələcəkdə istismar üçün cihazı tərsinə çevirmək üçün pozulmuş məlumatlardan istifadə edə bilməzlər. Açar proqnozlaşdırıla bilsə belə, qrafen PUF heç bir əlavə avadanlıq və ya komponentlərin dəyişdirilməsi tələb olunmayan yenidən konfiqurasiya prosesi vasitəsilə yeni açar yarada bilər.

Dasın mentorluğu altında tədqiqat aparan mühəndislik elmləri və mexanika magistrantı Akhil Dodda, "Adətən, sistemin təhlükəsizliyi pozulduqda, o, daimi təhlükəyə məruz qalır" dedi. "Biz belə bir təhlükəyə məruz qalmış sistemin yenidən konfiqurasiya oluna və yenidən istifadə oluna biləcəyi bir sxem hazırladıq və başqa bir təhlükəsizlik xüsusiyyəti olaraq müdaxiləyə qarşı müqavimət əlavə etdik."

Bu xüsusiyyətlər, eləcə də geniş temperatur diapazonunda işləmə qabiliyyəti ilə qrafen əsaslı PUF müxtəlif tətbiqlərdə istifadə edilə bilər. Əlavə tədqiqatlar onun çevik və çap edilə bilən elektronikada, məişət cihazlarında və sairdə istifadəsi üçün yollar aça bilər.

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə Penn State materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

Bu şəkil materialların enerji mənzərəsini dəyişdirən kəsişən və bir-birinin üstünə fırlanan 2D materialları göstərir. Şəkil: Ventsislav Valev.

1884-cü ildə Edvin Abbott roman yazdı Flatland: Çox Ölçülərdə Romantika Viktoriya iyerarxiyasının satirası kimi. O, yalnız iki ölçüdə mövcud olan, varlıqların 2D həndəsi fiqurlar olduğu bir dünya təsəvvür etdi. Belə bir dünyanın fizikası qrafen və volfram disulfidi (WS) daxil edən keçid metal dikalkogenidləri kimi müasir 2D materiallarınkına bir qədər bənzəyir.2), volfram diselenid (WSe2), molibden disulfidi (MoS2) və molibden diselenid (MoSe2).

Tək atomlu təbəqələrdən ibarət olan müasir 2D materiallarda elektronlar iki ölçüdə hərəkət edə bilər, lakin üçüncü ölçüdə onların hərəkəti məhduddur. Bu 'squeeze' sayəsində, 2D materialları digərləri arasında enerji, rabitə, təsvir və kvant hesablamaları sahələrində yeni nəsil, ultra nazik cihazlar kimi böyük vədlər verən təkmilləşdirilmiş optik və elektron xüsusiyyətlərə malikdir.

Tipik olaraq, bütün bu tətbiqlər üçün 2D materialları düz uzanan tənzimləmələrdə nəzərdə tutulur. Təəssüf ki, bu materialların gücü həm də onların ən böyük zəifliyidir və son dərəcə nazikdirlər. Bu o deməkdir ki, onlar işıqlandırıldıqda, işıq yalnız kiçik bir qalınlıqda onlarla qarşılıqlı əlaqədə ola bilər ki, bu da onların faydalılığını məhdudlaşdırır. Bu çatışmazlığı aradan qaldırmaq üçün tədqiqatçılar 2D materialları mürəkkəb 3D formalarına qatmağın yeni yollarını axtarmağa başlayırlar.

3D kainatımızda 2D materiallar bir-birinin üstünə düzülə bilər. Flatland metaforasını genişləndirmək üçün bu tənzimləmə heç vaxt görüşməyəcək insanların yaşadığı paralel dünyaları təmsil edəcək.

İndi İngiltərədəki Bath Universitetinin Fizika Departamentinin alimləri WS-nin 2D vərəqlərini tənzimləmək üçün bir yol tapdılar.2 (əvvəllər öz laboratoriyalarında yaradılmışdır) enerji landşaftı ilə 3D konfiqurasiyaya çevrilir və bu, düz döşəməli WS ilə müqayisədə güclü şəkildə dəyişdirilir.2 vərəqlər. Bu xüsusi 3D tənzimləmə sıx şəkildə yığılmış, təsadüfi paylanmış yığınlardan ibarət olan, bükülmüş və/yaxud əridilmiş WS-ləri ehtiva edən 'nanomesh' &ndash şəbəkəsi kimi tanınır.2 vərəqlər &ndash və kağızda təsvir edilmişdir Lazer və Fotonika Rəyləri.

Flatlandda bu cür modifikasiyalar insanlara bir-birinin dünyasına addım atmağa imkan verəcəkdi. Tədqiqata rəhbərlik edən Ventsislav Valev, "Biz Flatland sakinlərini narahat etmək üçün yola çıxmadıq" dedi, "Ancaq 2D materiallarında nanoemhəndislik etdiyimiz çoxlu qüsurlara görə, bu fərziyyə sakinlər öz dünyalarını həqiqətən qəribə görəcəklər.

"Birincisi, bizim WS2 vərəqlər qeyri-müntəzəm kənarları olan sonlu ölçülərə malikdir, buna görə də onların dünyası qəribə formalı bir sonu olacaq. Bundan əlavə, bəzi kükürd atomları oksigenlə əvəz edilmişdir ki, bu da hər hansı bir sakin üçün yanlış olardı. Ən əsası, təbəqələrimiz kəsişir və birləşir və hətta bir-birinin üstünə bükülür, bu da materialların enerji mənzərəsini dəyişdirir. Flatlanders üçün belə bir təsir kainatın qanunları onların bütün landşaftında qəfil dəyişmiş kimi görünür."

"Dəyişdirilmiş enerji mənzərəsi tədqiqatımız üçün əsas məqamdır" deyə keçmiş doktorantı və post-doc Zichen Liu ilə birlikdə yeni material hazırlayan Adelina İlie izah etdi. "Bu sübutdur ki, 2D materialların 3D aranjimanda yığılması təkcə 'daha qalın' 2D materialları ilə nəticələnmir və o, tamamilə yeni materiallar istehsal edir. Bizim nanomesh texnoloji cəhətdən sadədir və gələcək tətbiqlərin tələblərinə cavab vermək üçün tənzimlənən material xüsusiyyətləri təklif edir."

"Nanomesh çox güclü qeyri-xətti optik xüsusiyyətlərə malikdir və o, geniş rəng palitrası üzərində bir lazer rəngini digərinə səmərəli şəkildə çevirir" dedi Valev. "Bizim növbəti məqsədimiz ondan kvant optik rabitəni inkişaf etdirmək üçün Si dalğa bələdçilərində istifadə etməkdir".

"Dəyişdirilmiş enerji landşaftını aşkara çıxarmaq üçün biz yeni səciyyələndirmə üsulları hazırladıq və mən bunları digər materiallara tətbiq etməyi səbirsizliklə gözləyirəm", tədqiqatda iştirak edən doktorant Alexander Murphy dedi. "Kim bilir daha nə kəşf edə bilərik?"

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə Bath Universitetinin materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.

İki qatlı qrafen/CrSBr heterostrukturunda spin cərəyanlarının elektrik və istilik əmələ gəlməsini göstərən maqnit qrafen əsaslı spintronik cihazın sadələşdirilmiş sxemi. Maqnit kobalt elektrodları ikiqatlı qrafendə yaxınlıqdan qaynaqlanan spin polarizasiyasının dərəcəsini təyin etmək üçün istifadə olunur, burada CrSBr-nin (MCSB) ən xarici təbəqəsinin maqnitləşməsi spin-up elektronların daha yüksək keçiriciliyinə imkan verir (qırmızı oxlar). Şəkil: Talieh Ghiasi, Qroningen Universiteti.

Hollandiyanın Qroningen Universiteti və Kolumbiya Universitetində fiziklərin apardıqları təcrübələr göstərir ki, maqnit qrafen ultra yığcam spintronik cihazların istehsalı üçün ideal material ola bilər. Bu, onların maqnit qrafenin yükü səmərəli şəkildə spin cərəyanına çevirə biləcəyini və bu güclü spin-polyarizasiyanı uzun məsafələrə ötürə biləcəyini kəşf etdikdən sonra olur. Təbiət Nanotexnologiyası.

Spintronik cihazları cari elektronika üçün yüksək sürətli və enerjiyə qənaət edən alternativlər vəd edir. Bu cihazlar məlumat ötürmək və saxlamaq üçün 'yuxarı' və ya 'aşağı' ola bilən spin kimi tanınan elektronların maqnit momentindən istifadə edirlər. Yaddaş texnologiyasının davam edən kiçilməsi getdikcə daha kiçik spintronik qurğular tələb edir və buna görə də tədqiqatçılar böyük spin siqnallarını aktiv şəkildə yarada bilən və fırlanma məlumatını mikrometr uzun məsafələrə ötürə bilən atomik nazik materiallar axtarırlar.

On ildən artıqdır ki, qrafen spin məlumatlarının daşınması üçün ən əlverişli 2D material olmuşdur. Bununla belə, qrafen, xassələri lazımi şəkildə dəyişdirilmədikcə, öz-özünə spin cərəyanı yarada bilməz. Buna nail olmağın bir yolu onun maqnit materialı kimi çıxış etməsidir. Bu maqnitizm bir növ spinin keçməsinə üstünlük verəcək və beləliklə, spin-up ilə aşağıya doğru fırlanan elektronların sayında balanssızlıq yaradaraq, yüksək spin-polyarlaşmış cərəyanla nəticələnəcək.

Bu fikir hazırda Bart van Wees-in rəhbərlik etdiyi Qroningen Universitetinin Nanocihazların Fizikası qrupunun alimləri tərəfindən eksperimental olaraq təsdiqlənib. Fiziklər qrafeni 2D laylı antiferromaqnit CrSBr-ə yaxın yerə gətirdikdə, maqnit qrafen tərəfindən yaradılan cərəyanın böyük spin-polyarizasiyasını birbaşa ölçə bildilər.

Adi qrafen əsaslı spintronik cihazlarda ferromaqnit (kobalt) elektrodlar spin siqnalını qrafenə yeritmək və aşkar etmək üçün istifadə olunur. Bunun əksinə olaraq, maqnit qrafendən qurulmuş sxemlərdə spinlərin vurulması, daşınması və aşkarlanması qrafenin özü tərəfindən həyata keçirilə bilər.

"Biz maqnit qrafenində 14%-lik keçiriciliyin müstəsna dərəcədə böyük spin-polyarizasiyasını aşkar edirik ki, bunun da eninə elektrik sahəsi ilə effektiv şəkildə tənzimlənməsi gözlənilir" - Talieh Ghiasi, "This" adlı məqalənin birinci müəllifi deyir. qrafenin spin daşıyıcı xüsusiyyətləri, maqnit qrafenin tək başına spin məlumatını enjekte edə, nəql edə və aşkarlaya bildiyi tam qrafenli 2D spin-məntiq sxemlərinin reallaşdırılmasına imkan verir.

Üstəlik, hər hansı bir elektron dövrədə baş verən qaçılmaz istilik yayılması bu spintronik cihazlarda üstünlük təşkil edir. "Biz müşahidə edirik ki, maqnit qrafenindəki temperatur qradiyenti Joule qızdırması nəticəsində spin cərəyanına çevrilir", Ghiasi izah edir. "Bu, bizim təcrübələrimizdə ilk dəfə olaraq qrafendə də müşahidə edilən spindən asılı Seebeck effekti ilə baş verir." Maqnit qrafen vasitəsilə spin cərəyanlarının səmərəli elektrik və istilik generasiyası həm 2D spintronik, həm də spin-kaloritronic texnologiyaları üçün əhəmiyyətli irəliləyişlər vəd edir.

Bundan əlavə, qrafendəki spin nəqli qonşu antiferromaqnitin ən xarici təbəqəsinin maqnit davranışına çox həssas olduğundan, bu spin nəqli ölçmələri bir atom təbəqəsinin maqnitləşməsini yoxlamaq üçün bir yol təklif edə bilər. Beləliklə, bu maqnit qrafen əsaslı cihazlar yalnız 2D yaddaş və sensor sistemlər üçün qrafendə maqnitizmin texnoloji cəhətdən ən uyğun aspektlərini həll edə bilməz, həm də maqnitizm fizikası haqqında əlavə məlumat verə bilər.

Bu hekayə Materials Today tərəfindən edilən redaksiya dəyişiklikləri ilə Qroningen Universitetinin materialından uyğunlaşdırılmışdır. Bu məqalədə ifadə olunan fikirlər Elsevierin fikirlərini əks etdirmir. Orijinal mənbəyə keçid.


Fizika

Quru saxlama çəlləklərində istifadə olunmuş nüvə yanacağının kosmik şüa muon kompüter tomoqrafiyası

Kosmik şüa muon səpilməsi ilə radioqrafiya nüvə materialının ağır qoruyucu vasitələrlə görüntülənməsinin uğurlu üsulu olduğunu sübut etdi. Quru saxlama çəlləklərində möhürlənmiş işlənmiş nüvə yanacağına nəzarət etmək üçün texnikanın inkişafı faydalı beynəlxalq qoruyucu tətbiqlərə malik olardı. Bu çəlləklər ətraf mühitə radiasiya sızmasının qarşısını almaq üçün güclü şəkildə qorunur. Bu, neytronlar və ya fotonlar kimi tipik radioqrafik zondlardan istifadə etməklə monitorinqi istisna edir. Subatomic Physics (P-25) tədqiqatçıları və əməkdaşları adətən tibbi təsvirlərdə istifadə olunan kosmik şüa muon görüntüləmə və kompüter tomoqrafiyası alqoritmlərindən istifadə edərək bu çəlləklərin təsvirinə yeni yanaşma nümayiş etdirdilər. Komanda iki gündən az məruz qalma ilə çəllək məzmununun yüksək inamla təsdiqlənə biləcəyini nümayiş etdirmək üçün tipik işlənmiş yanacaq çəlləsini əhatə edən silindrik muon izləmə detektorundan istifadə etdi.

Kosmik şüa müonları kosmosdan gələn proton və nüvələrin atmosferin yuxarı hissəsindəki atomlarla qarşılıqlı təsiri nəticəsində əmələ gəlir. Bu ilkin kosmik şüaların atmosfer qazı ilə toqquşması pion yağışlarını əmələ gətirir ki, onların da çoxu muonlara parçalanır. Bu müonlar Yerin səthinə təxminən 1/sm2/dəq sürətlə, təxminən 4 GeV orta enerji ilə gəlir. Onlar eyni vaxtda bir neçə baxışdan obyektlərin rentgenoqrafiyası üçün istifadə oluna bilən təbii olaraq meydana gələn zond təşkil edirlər. Yüksək enerjiləri, hər yerdə mövcudluğu və yüksək nüfuz edən təbiəti sayəsində komik şüa muonları müxtəlif çətin görüntüləmə ssenariləri üçün bir vasitə kimi tədqiq edilir.

Quru saxlama çəlləklərində möhürlənmiş işlənmiş nüvə yanacağının monitorinqi təxribatı aşkar etmək üçün beynəlxalq təhlükəsizlik tədbirləri tətbiqləri üçün xüsusi maraq doğurur. Muon rentgenoqrafiyası çəlləyin məzmununu müəyyən etmək və biliklərin davamlılığını itirməkdən sonra bərpa etmək üçün müstəqil bir üsul təklif edir.

Yanacaq çənəsində əvvəlki muon rentgenoqrafiyası ölçmələrində iki detektor arasındakı ərazi sıxlığını ölçmək üçün sürüşmə borusu izləmə detektorlarından istifadə edilmişdir. Bu üsul itkin yanacaq birləşmələrinin yerləşdirilə biləcəyini göstərdi, lakin inteqrasiya olunmuş sıxlığın vahid ölçülməsi iki detektora ortoqonal istiqamətdə itkin yanacaq elementlərinin dəqiq yerində qeyri-müəyyənlik buraxdı.

Şəkil 10. (Üst): Simulyasiya edilmiş çəllək və detektor həndəsələrinin yuxarıdan aşağı görünüşü və (aşağı) yan görünüşü. Yanacaq yığımının yüklənməsi konfiqurasiyası altı yanacaq yığma bölməsi boş olaraq göstərilir.

Bu yeni iş, adətən tibbi görüntüləmədə istifadə edilən süzülmüş arxa proyeksiya alqoritmlərinin kosmik şüa muon təsvirinə ilk tətbiqini təsvir edir. Komanda GEANT4 simulyasiyaları vasitəsilə quru saxlama çəlləklərində istifadə olunmuş nüvə yanacağının monitorinqi üçün xüsusi proqram hazırlayıb. Müstəntiqlər Aydaho Milli Laboratoriyasında istifadə edilən qismən yüklənmiş Westinghouse MC-10 çəlləkinin kənarına quraşdırılmış silindrik muon izləmə detektorundan istifadə ediblər. Detektor çəlləyin ətrafını tamamilə mühasirəyə aldı. Bu həndəsə detektorun aktiv sahəsini artırdı və çəngəlin bütün azimut bucaqları boyunca müon səpilməsinin eyni vaxtda ölçülməsinə imkan verdi. Sahə sıxlığının ölçülməsinin bu davamlılığı ilə çəllək daxili hissəsinin tam təsvirlərini yaratmaq üçün kompüter tomoqrafiyası təsvirinin yenidən qurulması alqoritmləri tətbiq oluna bilər. Komanda məlumatlar üzərində süzülmüş arxa proyeksiya alqoritmindən istifadə etdi. Qismən yüklənmiş quru saxlama çəlləyinin müon təsvirinin əldə edilən simulyasiyaları nümayiş etdirir ki, çatışmayan yanacaq dəstləri iki gündən az vaxt aparan prosesdə yüksək inamla yerləşdirilə bilər.

Şəkil 11. Məlumatların təhlili və yanacaq çubuqları və boş yuvalar olan çəlləyin həcm sıxlığının təsvirini əldə etmək üçün istifadə olunan proses.

Şəkil 11 komandanın istifadə etdiyi prosesi təsvir edir. Şəkillər soyuducu qanadlar, polad qoruyucu qabıq və yanacaq qurğularının yükləmə konfiqurasiyası daxil olmaqla, çəllək strukturlarını aydın şəkildə göstərir. NA-22-nin mühüm mərhələsini yerinə yetirən və otuz illik qoruyucu problemi həll edən yeni texnika göstərir ki, işlənmiş yanacaq yığımlarının təxribatı çəlləni açmadan və Beynəlxalq Atom Enerjisi Agentliyi çərçivəsində yaxşı vaxt miqyasında müəyyən edilə bilər. vaxtında məqsədlər. Komanda belə nəticəyə gəlir ki, bu texnika və xüsusi alət nüvə təhlükəsizliyi üzrə beynəlxalq müfəttişlər üçün faydalı vasitə ola bilər.

Milli Nüvə Təhlükəsizliyi Administrasiyasının Nüvə Silahlarının Yayılmaması üzrə Tədqiqat və İnkişaf üzrə Müdafiə İdarəsi (LANL Proqram Meneceri Rocer Petrin) tərəfindən maliyyələşdirilən bu iş Laboratoriyanın Qlobal Təhlükəsizlik missiya sahəsini və İmza Elmi sütununu dəstəkləyir. Tədqiqatçılara aşağıdakılar daxildir: Daniel Poulson (P-25 və Nyu-Meksiko Universiteti, Albuquerque), J. Metyu Durham, Elena Guardincerri, Christopher L. Morris, Jeffrey D. Becon, Kenie Plaud-Ramos və Deborah Morley (P-25) və Adam Hecht (New Mexico Universiteti, Albuquerque). Texniki əlaqə: Chris Morris


Nanobiotexnologiya: Mühəndisin Biologiyaya Sıxması

Bu kitabın fəsli bioloji/tibbi tədqiqatlar sahəsində nanotexnologiyaların tətbiqlərinə diqqət yetirir. Fəsil iki hissədə təqdim olunur. Birinci hissədə aşağıdan yuxarıya metodlar, yuxarıdan aşağıya metodlar və replikasiyaya əsaslanan üsullar daxil olmaqla ən müasir nanofabrikasiya texnologiyaları haqqında qısa məlumat verilir. Hər bir texnologiyanın iş prinsipləri, üstünlükləri və məhdudiyyətləri təqdim olunur və müzakirə edilir. Bu nanofabrikasiya texnologiyaları üçün ümumi istifadə edilən nanomateryallar da nəzərdən keçirilir. Bu fənlərarası sahənin getdikcə daha sürətli böyüməsini nəzərə alaraq, bir neçə təmsil edən yeni yaranan nanofabrikasiya texnologiyaları nümayiş etdirilir və gələcək istiqamət şərh edilir. Fəslin ikinci hissəsi biosensinq, bioaktivləşdirmə, dərmanların çatdırılması və terapevtika da daxil olmaqla tipik biotibbi tədqiqat sahələrində nanotexnologiyaların tətbiqlərinə diqqət yetirir. Nanoqurğular və nanosistemlər bir çox bioloji varlıqlarla eyni ölçüdə olduğundan və mikro/mezo/makromiqyaslı analoqlarından fərqli bir sıra unikal xüsusiyyətlərə malik olduğundan, onlardan bioloji/tibbi sahədə bir çox həll edilməmiş problemlərin həlli üçün istifadə oluna bilər. Bir neçə uğurlu nanoemühəndislik cihazı və sistemləri aydınlaşdırılıb. Bu nanosistemlər və bioloji obyektlər arasında qarşılıqlı əlaqə vurğulanmaqla nanosistemlərin istehsalı, xarakteristikası və ölçülməsi nümayiş etdirilir. Bu nanosistemlər tədqiqatlarda və ya kommersiyalaşdırılma mərhələsində istifadə olunan elmi ədəbiyyatlarda bildirilmiş texnologiyalardan götürülüb. Bu nümunələrin oxuculara nanobiotexnologiyanın hazırkı inkişafı və potensial perspektivi haqqında geniş təsəvvür yaradacağı gözlənilir. Eyni zamanda, biz bu kitab bölməsi vasitəsilə fənlərarası sahənin inkişafı üçün müxtəlif tədqiqat fənləri arasında texnologiyaların birləşməsinin əhəmiyyətini çatdıracağıq.



Şərhlər:

  1. Maujin

    Bağışlayın, mesajı sildim

  2. Ahtunowhiho

    Məncə. You were wrong.

  3. Rorke

    Əlindən! Səhv verir ... Hazırda əsəbi olacağam ...

  4. Frollo

    Zarafatlar bir kənara!



Mesaj yazmaq