| |
- آمریکا روزانه ۲ میلیارد دلار درآمد تعرفهای دارد
- اعمال تعرفه ۱۰۴ درصدی بر کالاهای چین آغاز شد
- لزوم همکاری مشترک برای حل مشکلات پایتخت
- آمریکا نیروهایش را از جنوب شرق لهستان خارج میکند
- جلوگیری از قاچاق، مسیر سرمایهگذاری برای تولید را هموار میکند
- مصوبه جنجالی «تاثیر معدل در کنکور» و تصمیمات جدید آن
- ماکرون: نوار غزه، پروژه املاک و مستغلات نیست
- مکزیک برای کاهش وابستگی به گاز آمریکا دست به کار شد
- آرتتا به این آرسنال می‌بالد
- ۳۵ هزار شغل مرکبات در آفریقای جنوبی به خطر افتاد
- آب دریای خزر و عمان به تهران نمی‌رسد
- آمریکا علیه چین: کانال پاناما را پس می‌گیریم!
- پساب فضای سبز محلی کیفیت لازم را ندارد
- قیمت و کیفیت نان رها شده است
رايانه توي جيب جلبك‌ها!
طبيعت در بسياري موارد، الگوي طراحي‌هاي بسيار ظريف و دقيق علمي در ذهن دانشمندان بوده است. تقريبا روزي نيست كه در اخبار، از فناوري‌هاي نوين خبري را بشنويم و طبيعت در آن سهم موثري نداشته باشد؛ اما فناوري، چون محصول دست بشر است، چندان زنده به نظر نمي‌رسد و نمي‌توان باور كرد يك موجود زنده كه نفس مي‌كشد، حركت و توليد مثل مي‌كند، بتواند به عنوان ابزاري براي فناوري‌هاي نوين مثل رايانه باشد.
جلبك‌ها، زمينه‌هاي بسيار مساعدي را براي تحقيقات فناوري نانو فراهم كرده‌اند. محصولات متنوعي از قبيل پوشاك، وسايل ورزشي و حتي برخي از ابزارآلات پزشكي و قطعات سخت‌افزاري در رايانه‌ها، همه و همه مرهون چنين فناوري‌اي است. از بين انواع جلبك‌هاي تك‌سلولي، دياتومه‌ها يا جلبك‌هاي قاب سيليسي، مهمترين گروهي هستند كه در اين فناوري كاربرد دارند. دياتومه‌ها داراي ساختار پوسته‌اي از جنس دي‌اكسيد سيليس با خلوص 99 درصد در طبيعت اعم از آب‌هاي شور، شيرين و انواع خاك‌ها، انتشار وسيعي دارند. دياتومه‌ها بسيار متنوع هستند و تاكنون يكصد هزار گونه از آنها شناسايي شده است و حتي تنوع زيستي آنها را تا حدود يك ميليون گونه برآورد كرده‌اند. يكي از عوامل ساختاري مهم در اين گروه از جلبك‌ها كه مسير پيشرفت فناوري نانو را فراهم كرده‌اند، وجود تزئينات بسيار متنوع و همچنين دانه‌بندي بسيار دقيق و ظريف در سلول‌هاي آنهاست. بدون شك ساختن اشكال هندسي با چنين دقتي در مقياس نانو، بسيار دشوار است و بنابراين تنوع ميليوني و همچنين فراواني دياتومه‌ها چنين مساله‌‌اي را براي متخصصان به طور قابل توجهي تسهيل كرده است.
طبق تخمين‌ها، سالانه 20 درصد از دي‌اكسيد كربن محيط توسط اين موجودات دريافت شده و از آن براي توليد پوسته‌اي الگودار از دي‌اكسيد سيليكون، در اعماق اقيانوس‌ها و درياچه‌ها استفاده مي‌شود.
يك ماشين مجهز
فرض كنيم يك متخصص نانو بخواهد يك ميكروربات بسازد تا بتواند آن را در سيستم عروقي انسان هدايت كند و محل انسداد را رديابي و برطرف سازد. بديهي است چنين موردي نياز به افزار و شيوه‌هاي دقيق دارد. با توجه به ويژگي‌هاي فيزيكي دياتومه‌ها، از آنها مي‌توان به عنوان اجزاي يك ماشين مجهز استفاده كرد. البته با اين تفاوت كه توليد چنين افزاري از لحاظ كميت و كيفيت، بسيار فراتر از فناوري متداول است. از سوي ديگر، صرفه‌جويي اقتصادي با تاكيد بر مصرف بهينه از مواد اوليه، دليل ديگري براي رشد و توسعه چنين فناوري‌اي خواهد بود. بايد دانست در حال حاضر، بررسي شيوه‌هاي انتقال و به عبارتي تزريق آلياژهاي گوناگون به داخل حفره‌ها و شيارهاي موجود در دياتومه‌ها، اهميت بسزايي دارد. در همين راستا، جستجوي راهكارهاي مناسب براي آرايش مجموعه‌اي از اين سلول‌ها در سطوح گوناگون كاربردي اعم از مصارف نظامي، پزشكي و تجاري، اهميت بسياري دارد.
دانش فني در اين زمينه بويژه در طراحي، ساخت و توليد مواد نانو براساس شناخت جامع و فراساختاري اين گروه از جلبك‌هاست. در برخي موارد براي تهيه و ارزيابي قابليت‌هاي محصولات نانو، نياز به تامين افزار خاصي از قبيل ابزار دقيق اندازه‌گيري، آشكارسازها و انواع نشانگرهاست. در چنين مواردي با استفاده از فناوري نانو‌افزار خاص مورد نياز، طراحي و ساخته مي‌شود.
واقعيتي پشت پرده
حتي اگر كسي عجيب به نظر برسد، جلبك‌ها در مقايسه با پيكر سبز تمامي گياهان موجود در جنگل‌ها و مراتع حتي اراضي كشاورزي، بيشترين خدمت را به بشريت انجام مي‌دهند. جلبك‌ها به تنهايي بيش از 85 درصد از كل فرايند فتوسنتز يعني توليد اكسيژن و كربوهيدرات‌ها را به عهده دارند. بنابراين جلبك‌ها در اين زيست كره از نظر توليد مواد اوليه‌دار نتيجه ذخيره انرژي خورشيدي مقام اول را به خود اختصاص دادهاند. به نظر مي‌رسد ميزان جلبك‌هاي خشك‌تري بسيار ناچيز باشد ولي با يك محاسبه ساده، نتيجه بسيار شگفت‌‌آور خواهد بود. به طور كلي در يك هكتار از زمين‌هاي زراعي به عمق 30 سانتيمتر كه از لحاظ مواد آلي و كاني‌ها در سطح متوسطي قرار دارد، به ميزان يك هزارم وزن حجمي خاك، جلبك وجود دارد. به اين ترتيب به ازاي هر هكتار از زيبايي‌هاي زراعي، حداقل 2 هزار كيلوگرم جلبك يافت مي‌شود. چنين توان توليدي در مقايسه با برخي از محصولات ديم، قابل تامل است.
علاوه بر اين تنوع زيستي جلبك‌ها در اين اراضي هم قابل توجه است. به طوري كه براساس آخرين مطالعات انجام شده، بيش از 35 گونه از انواع جلبك‌ها در يك هكتار از سطح زير كشت ذرت شيرين وجود دارد. چنين برآوردهايي به صورت بازنگري در واقعيت‌هاي چندين ميليون قرن و در ارتباط با فناوري‌هاي جديد بسيار ضروري است. بازتاب چنين نگرشي را مي‌توان در فناوري نانو بخوبي مشاهده كرد. محصول‌هاي اين فناوري با مقياس‌هاي بسيار كوچك يعني يك تا صد ميلياردم متر، جهان را در مرحله‌اي از تحول كم‌نظير قرار داده است براي تجسم چنين مقياسي كافي است يادآور شويم ضخامت يك تار موي انسان حدود 20 هزار نانومتر است.
عايق چيپ‌هاي نيمه هادي از جلبك‌ها
يكي از جديدترين تحقيقات انجام شده در اين زمينه، تلاش براي ساخت عايق چيپ‌هاي نيمه هادي از دياتومه‌هاست. دياتومه‌ها پوسته محافظ خود را با رسوب‌گذاري پي در پي خطوطي از دي‌اكسيد سيليكون (در ابعاد زيرميكروني) مي‌سازند كه اين ماده رايج‌ترين ماده مورد استفاده اين زمينه است. با توجه به اين كه شناسايي تمام ژن‌هاي اين نوع ويژه از دياتومه‌ها در حال انجام است؛ از آنجا كه هر يك از انواع دياتومه‌ها قابليت الگودهي منحصر به فردي دارد، مرتب‌سازي آنها كاتالوگ گسترده‌اي از الگوها را ايجاد خواهد كرد كه مي‌توانند در جهت اهداف مختلف با هم تركيب شوند.
با توجه به اين دريافت‌ها، محققان در نظر دارند ژن‌هاي معيني را فعال يا غيرفعال كنند و از اين طريق اين خطوط را به دقت كنترل كنند تا چيپ‌هاي آينده را به شكل دلخواه درآورند. در حال حاضر دانشمندان با استفاده از فرآيند بسيار پيچيده و دشوار آزمون و خطا سعي دارند تاثيرات فعال يا غيرفعال‌سازي هر يك از ژن‌ها روي توليد الگو را فهرست كنند كه در صورت تكميل اين فهرست قادر خواهند بود چيپ‌هاي نيمه هادي توليد شده را بهبود ببخشند.
آنها معتقدند چند سالي تا امكان كنترل دقيق دياتومه‌ها و الگودهي دقيق چيپ‌هاي واقعي با ارگانيسم‌هاي زنده زمان باقي است.
كول ديسك از جلبك
واقعا شگفت‌‌انگيز است وقتي كه مي‌فهميم برخي از محصولات رايانه‌اي جديد از قبيل صفحات نمايشگر انعطاف‌پذير يا وسيله‌اي جيبي بسيار كوچك براي ذخيره اطلاعات با ظرفيت‌هاي فوق‌العاده زياد به نام كول ديسك و بسياري از ديگر اختراعات جديد از راه فرآيند فناوري نانو روي همين جلبك‌هاي تك‌سلولي به وجود آمده‌اند.
يك قصر شيشه‌اي
با توجه به اهميت جلبك‌ها در اين زمينه، به نظر مي‌رسد كشاورزي سنتي، صنعتي بايد در جهت توسعه پايدار فناوري‌هاي جديد قرار بگيرد؛ زيرا مناسب‌ترين جايگاه براي چنين تحقيقاتي، كشاورزي پيشرفته و بويژه در زيربخش‌هاي گياه‌شناسي و با تخصص الكتروبوتاني است. اگرچه ممكن است بعضي علاقه‌مندان به كشاورزي نوين، همچنان هويت جلبك‌ها و بخصوص دياتومه‌ها را بدرستي ندانند، اما كافي است بدانيم بسياري از ظروف شيشه‌اي و كريستال در اطراف ما، همه و همه از همين پوسته‌هاي سيليسي دياتومه‌ها ساخته شده‌اند و اين در حالي است كه هر يك از دياتومه‌ها براي مهندسين نانو، يك قصر شيشه‌اي محسوب مي‌شود.
با توجه به اهميت منابع طبيعي تجديدشونده و افزايش تقاضا براي انواع محصولات كشاورزي، كشت و پرورش انواع جلبك‌ها، اجتناب‌ناپذير است. هر چند تاكنون دسترنج كشاورزان را در مصارف غذايي دارويي و زينتي جستجو مي‌كرديم، ولي حالا مي‌دانيم كه در آينده نه چندان دور، يك كشاورز جلبك، به آساني مواد اوليه و حياتي را براي مراكز فناوري نانو تامين خواهد كرد.
جلبك به جاي ليتوگرافي
تيم‌هاي تحقيقاتي با تركيب جديد مهندس برق، زيست شيميدان و ژنتيك‌شناس، دياتومه‌ها را تحت كنترل خود درمي‌آورند. يكي از اين تيم‌ها، به قصد شناسايي استفاده از دياتومه‌ها به جاي ليتوگرافي تحقيقاتي را انجام دادهاند. مورد مصرف اصلي دياتومه‌ها، (در اين خصوص) توليد الگوهاي پيچيده روي نيمه هادي‌هاي آينده است. با شناسايي 75 ژن از بين 13000 ژني كه تشكيل الگوي دي‌اكسيد سيليكون را در دياتومه‌ها كنترل مي‌كنند، قصد دارند تا به طور دقيق دياتمه‌ها را براي ساخت چيپ‌هاي دلخواه كنترل كنند.
فكر استفاده از دياتمه‌هاي ميكروسكوپي، از آنجا در ذهن دانشمندان شكل گرفت كه بتوانند به طور بالقوه الگوي زيرميكروني را روي نيمه‌هادي‌ها ايجاد كنند، كه حتي چيزي فراتر ازخوشبينانه‌ترين پيش‌بيني‌ها براي تكنيك‌هاي آينده فوتو ليتوگرافي است.
