پایگاه اطلاع‌رسانی ایران رصد، به نقل از سایت phys.org، یک صفحه تخت از اتم‌ها می‌تواند به عنوان نوعی آنتن دو بعدی عمل کند که نور را جذب و انرژی آن را به نانولوله‌های کربنی هدایت کند و باعث شود آنها بدرخشند. این پیشرفت می‌تواند به توسعه دستگاه‌های کوچک منتشر کننده نور در آینده که از اثرات کوانتومی بهره‌برداری می‌کنند، کمک کند.

نحوه عملکرد

نانولوله‌های کربنی شبیه سیم‌های بسیار نازک و توخالی با قطری حدود یک نانومتر هستند. آنها می توانند به طرق مختلف نور تولید کنند. برای مثال، یک پالس لیزر می‌تواند الکترون‌های با بار منفی درون ماده را تحریک کند و «سوراخ‌هایی» با بار مثبت باقی بگذارد. این بارهای متضاد می توانند با هم جفت شوند و حالتی پرانرژی به نام اکسایتون را تشکیل دهند که ممکن است قبل از اینکه انرژی خود را به عنوان نور آزاد کند، در طول یک نانولوله نسبتاً دور حرکت کند.

در اصل، این پدیده می تواند برای ساخت دستگاه های ساطع کننده نور در مقیاس نانو بسیار کارآمد مورد بهره برداری قرار گیرد.

محدودیت‌ها

متأسفانه، سه مانع برای استفاده از لیزر برای تولید اکسیتون‌ها در نانولوله‌های کربنی وجود دارد. اولاً، یک پرتو لیزر معمولاً ۱۰۰۰ برابر گسترده‌تر از یک نانولوله است، بنابراین مقدار بسیار کمی از انرژی آن در واقع توسط مواد جذب می‌شود. دوم، امواج نور باید کاملاً با نانولوله هماهنگ شوند تا انرژی خود را به طور مؤثر ارائه کنند. در نهایت، الکترون‌های یک نانولوله کربنی تنها می توانند طول موج‌های بسیار خاصی از نور را جذب کنند.

برای غلبه بر این محدودیت‌ها، تیمی به رهبری Yuichiro Kato از آزمایشگاه فوتونیک کوانتومی نانومقیاس RIKEN به کلاس دیگری از نانومواد، معروف به مواد دو بعدی، روی آوردند. این صفحات تخت فقط چند اتم ضخامت دارند، اما می‌توانند بسیار گسترده‌تر از پرتو لیزر باشند و در تبدیل پالس‌های لیزر به اکسیتون بسیار بهتر هستند.

فرایند اجرا

محققان نانولوله های کربنی را بر روی یک ترانشه که از یک ماده عایق تراشیده شده بود رشد دادند. آنها سپس یک پوسته نازک اتمی از تنگستن دیزلنید را در بالای نانولوله ها قرار دادند. هنگامی که پالس‌های لیزر به این پوسته برخورد می‌کنند، اکسیتون‌هایی تولید می‌کنند که به درون نانولوله و در طول آن حرکت می‌کنند، قبل از اینکه نوری با طول موج بلندتر از لیزر آزاد کنند. تنها یک تریلیونم ثانیه طول کشید تا هر اکسایتون از ماده دو بعدی به نانولوله عبور کند.

با آزمایش نانولوله‌هایی با طیف وسیعی از ساختارهای مختلف که بر سطوح انرژی حیاتی در مواد تأثیر می‌گذارند، محققان اشکال نانولوله‌ای ایده‌آل را شناسایی کردند که انتقال اکسیتون‌ها از مواد دو بعدی را تسهیل می‌کنند.

بر اساس این نتیجه، آنها قصد دارند از مهندسی باند (یک مفهوم مفید در مهندسی نیمه هادی برای تحقق بخشیدن به دستگاه هایی با خواص برتر) در مقیاس ریز اتمی استفاده کنند.

کاتو می گوید:

زمانی که مهندسی باند در نیمه هادی‌های کم بعدی اعمال می شود، انتظار می رود ویژگی های فیزیکی جدید و قابلیت‌های نوآورانه ظاهر شوند.

کاتو می‌افزاید:

امیدواریم از این مفهوم برای توسعه دستگاه‌های فوتونیک و اپتوالکترونیکی که فقط چند لایه اتمی ضخامت دارند، استفاده کنیم. اگر بتوانیم آنها را تا حد نازک اتمی کوچک کنیم، انتظار داریم اثرات کوانتومی جدیدی پدیدار شوند که ممکن است برای فناوری‌های کوانتومی آینده مفید باشند.

این مقاله در مجله Nature Communications منتشر شده است.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت نیچر، پژوهشگران «دانشگاه کالیفرنیا، سن‌دیگو» در مقاله جدیدی نوشته‌اند که تغییرات اقلیمی، چرخش زمین را به طور قابل توجهی تغییر می‌دهند و محاسبات زمانی را به هم می‌زنند.

طبق یک پژوهش، ذوب شدن یخ های قطبی به دلیل تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان، چرخش زمین را اندکی کند کرده و می‌تواند بر نحوه اندازه گیری زمان تأثیر بگذارد.

این سیاره نه قرار است متوقف شود و نه قرار است آن قدر سرعت بگیرد که همه به فضا پرتاب شوند، اما زمان‌سنجی، یک علم دقیق در جامعه مجهز به فناوری پیشرفته است. به همین دلیل، انسان‌ها بیش از نیم قرن پیش با مشاهده کردن تغییرات جزئی در چرخش زمین مجبور شدند مفهوم «ثانیه کبیسه» را ابداع کنند.

تغییرات اقلیمی

تغییرات اقلیمی اکنون این محاسبات را پیچیده‌تر کرده است. تنها در چند سال آینده ممکن است لازم باشد یک «ثانیه کبیسه منفی» در تقویم وارد شود تا چرخش سیاره با ساعت هماهنگ جهانی تطابق یابد.

«دانکن آگنیو» (Duncan Agnew) ژئوفیزیک‌دان «دانشگاه کالیفرنیا، سن‌دیگو» (UCSD) گفت:

گرمایش جهانی در واقع به طور قابل اندازه‌گیری بر چرخش کل زمین تأثیر می‌گذارد. اتفاقاتی در حال رخ دادن هستند که پیشتر اتفاق نیفتاده‌اند.

زمان‌سنجی

زمان‌سنجی به طور سنتی یک مبنای نجومی داشته است. زمین نوعی ساعت است. در زمان‌های ساده‌تر، سیاره یک دور کامل روی محور خود می‌چرخید و همه آن را یک روز می‌نامیدند.

با وجود این، متخصصان حوزه فناوری به دنبال سطوح دشواری از دقت هستند. ساعت‌های اتمی در حال حاضر به ما می‌گویند که ساعت چند است. هدف افرادی که می‌خواهند کار‌ها را دقیقا درست انجام دهند، این است که مطمئن شوند زمان اتمی کاملا با زمان نجومی هماهنگی دارد. برای مثال، ماهواره‌های مجهز به GPS باید دقیقا بدانند که زمین زیر آن‌ها کجاست و دقیقا چه ساعتی است تا شما را به طور دقیق از خانه به مقصد برسانند.

چرخش زمین

اما زمین با سرعت کاملا ثابت نمی‌چرخد. سیاره ما در یک رقص گرانشی پیچیده با ماه، خورشید، جزر و مد اقیانوسی، جو خود و حرکت هسته جامد درونی است.

اگنیو خاطرنشان کرد که هسته زمین برای بررسی دقیق در دسترس نیست و کمی شبیه به یک جعبه سیاه است. ژئوفیزیک‌دانان با حفاری در مناطق معینی از کف دریا می‌توانند جزئیاتی را در مورد فضای داخلی سیاره درک کنند. سال گذشته گزارش شد که دانشمندان، تغییراتی را در چرخش زمین تشخیص داده‌اند و به نظر می‌رسد این تغییرات با نوسانات ۷۰ ساله در چرخش هسته مطابقت دارند.

زمانی که دانشمندان سعی دارند آنچه را که زمین در هر لحظه انجام می‌دهد توصیف کنند، باید شیب و لرزش زیادی را در نظر بگیرند.

سرعت زمین دیگر کند نمی‌شود. در واقع، زمین کمی سرعت گرفته و از پایان سال ۲۰۱۶، یک ثانیه کبیسه اضافه نشده است.

ذوب شدن یخ‌های قطب جنوب و گرینلند، آب ذوب‌شده را به سمت استوا منتقل می‌کند. این فرآیند، برآمدگی استوایی سیاره را افزایش می‌دهد. در همین حال، زمینی که توسط یخ فشرده شده است، در قطب‌ها بالا می‌رود و زمین کروی‌تر می‌شود. «جودا لوین» (Judah Levine) فیزیک‌دان «مؤسسه ملی استاندارد‌ها و فناوری» (NIST) که در این پژوهش شرکت نداشت، گفت: این دو تغییر در شکل سیاره، اثرات متضادی را بر چرخش آن دارند.

تغیر شکل سیاره زمین

مقاله جدید اگنیو می‌گوید اگرچه هسته باعث می‌شود سیاره سریع‌تر بچرخد، اما تغییرات شکل سیاره که ناشی از گرم شدن آب و هوا هستند، این روند را کند می‌کنند. اگنیو نوشت: بدون این اثر، شتاب کلی چرخش سیاره ممکن است به زمان‌سنج‌هایی نیاز داشته باشد که در پایان سال ۲۰۲۶، یک ثانیه کبیسه منفی را وارد کنند. به دلیل تغییرات آب و هوایی ممکن است این کار تا سال ۲۰۲۹ لازم نباشد.

این پژوهش در مجله «Nature» به چاپ رسید.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت ساینس تک دیلی، تقلید فرایند فتوسنتز از طریق تولید صنعتی پروکسید هیدروژن به روش سنتی از طریق فرایند آنتراکوئینون (anthraquinone) با استفاده از هیدروژن و اکسیژن مصرف انرژی بالایی دارد. این رویکرد از مایعات حلّال سمی و کاتالیست‌های فلزی گران‌قیمت استفاده می‌کند و مقدار زیادی ضایعات به علت واکنش‌های جانبی تولید می‌کند.

اما در مقابل، تولید فتوکاتالیستی H۲O۲ از اکسیژن و آب، یک مسیر آرام و پاک همراه با بهره‌وری انرژی ارائه می‌دهد. مساله مهم‌تر اینکه این روش به ضعف‌های متداول سیستم‌های کنونی فتوکاتالیستی از قبیل فعالیت پایین، استفاده زیاد از مواد الکلی بیشتر و نیز نیاز به استفاده از ورودی گاز اکسیژن خالص هم رسیدگی می‌کند.

اکنون، یک تیم تحقیقاتی با هدایت پروفسور «جیانگ دونگلین» از دانشکده شیمی دانشگاه ملی سنگاپور یک نوع جدید از فتوکاتالیست برای فتوسنتز مصنوعی کارآمد H۲O۲ از آب و هوا ابداع کرده است.

محققان برای این منظور چهارچوب‌های ارگانیک کوالانسی شش ظرفیتی (hexavalent) ساختند و به موازات آن، منفذ نیز با کانال‌های ریزمتخلخل با حساسیت هیدرولیکی مهندسی شده است که بتواند مواد واکنش‌پذیر یعنی آب و اکسیژن را بطور فوری منتقل کند.

در نتیجه، این چهارچوب‌های ارگانیک شش ظرفیتی (COFs) زمانی که در معرض نور مرئی در رآکتورهای خاص قرار می‌گیرند، بطور موثر و خودبخود H۲O۲ را از آب و هوای اتمسفری تولید می‌کنند.

این COFs ها در شرایط آزمایشگاهی کارآمدی کوانتومی ۱۷.۵ درصدی تحت نور مرئی نشان داده اند. این سیستم می‌تواند برای ساختن سطوح خود تمیزکننده و کارهای ضدعفونی به کار رود.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، در مطالعه‌ای که به تازگی در مجله نیچر (Nature) منتشر شده است، دانشمندان از نمونه‌های موش برای خاموشی ژن در داخل بدن، پس از تحویل گذرا و بیان سرکوبگر‌های مهندسی شده با هدف قرار دادن ژن دخیل در گسترش کلسترول استفاده کردند.

دراین روش سرکوبگر‌های مهندسی شده به طور گسترده برای خاموش کردن ژن مورد بررسی قرار گرفتد. این گروه از محققان، سرکوب‌کننده‌های مهندسی شده‌ای را توسعه دادند که می‌تواند به طور خاص و بادوام ژن‌های درون‌زا را خاموش کند.

دراین مطالعه، محققان بررسی کردند که آیا بیان گذرای سرکوبگر‌های مهندسی شده در داخل بدن می‌تواند باعث خاموشی پایدار ژن شود یا خیر. برای این کار، آنها از نمونه‌های موش استفاده کردند و ژنی را مورد هدف قرار دادند که باعث تخریب گیرنده در غشای پلاسمایی کبد می‌شود، بنابراین سطح کلسترول در گردش را کنترل می‌کند. در اینجا، محققان یک رده سلولی از موش‌ها را مهندسی کردند که فعالیت رونویسی در سطح تک سلولی را گزارش کردند.

نتایج

نتایج گزارش کردند که یک بستر دامنه قابل برنامه ریزی برای اتصال به DNA انتخاب شدند که برای خاموش کردن ژن در موش کارآمدترین عملکرد را داشتند. علاوه بر این، یک تجویز mRNA ویرایشگر در داخل یک نانوذره لیپیدی با موفقیت سطح پروتئین در پلاسما را به نصف کاهش داد و این اثر برای نزدیک به یک سال در نمونه‌های موش حفظ شد. باوجود بازسازی اجباری کبد در این موش‌ها، خاموش شدن ژن ادامه یافت، که نشان می‌دهد حالت نصب شده توسط سرکوبگر مهندسی شده قابل وراثت است. در مقایسه با تداخل اسید ریبونوکلئیک (RNAi)، این روش خاموش کردن ژن کارآمدتر و پایدارتر بود، زیرا تنها یک تجویز برای یک اثر طولانی مدت مورد نیاز بود، در حالی که RNAi نیاز به چندین تجویز داشت.

به طور کلی، یافته‌ها این مطالعه نشان داد که استفاده از ترکیب سرکوب‌کننده مهندسی شده قابل برنامه‌ریزی، با موفقیت یک ژن خاص را در موش‌ها خاموش کرد و سطح پروتئین در پلاسمای در گردش را برای نزدیک به یک سال کاهش داد. این نتایج ظرفیت کاربرد‌های درمانی خاموشی ژن را برجسته می‌کند.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت دانشکده پزشکی هاروارد. استفاده از تصاویر شبکیه برای پیش بینی خطر بیماری های چشمی و سیستمیک روش معمول چشم پزشکی ممکن است در پزشکی پیشگیرانه و تشخیصی کمک کند.

با ترکیب تصویربرداری شبکیه، ژنتیک و کلان داده ها، پزشکان, محققان دانشکده پزشکی هاروارد دریافته اند که می توانند تخمین بزنند که یک فرد چقدر احتمال دارد به بیماری‌های چشمی  و بیماری های سیستمیک در آینده مبتلا شود.

آنها ارتباط قابل توجهی بین نازک شدن لایه های مختلف شبکیه و افزایش خطر ابتلا به بیماری های چشمی، قلبی، ریوی، متابولیک و عصبی و ژن های مرتبط با ضخامت لایه شبکیه را یافتند.

یافته های آنها در Science Translational Medicine منتشر شده است.

سیده مریم ذکاوت، کارشناس بالینی چشم پزشکی، محقق فوق دکتری در موسسه Broad، گفت:

«ما نشان دادیم که تصاویر شبکیه را می توان برای پیش بینی خطر آینده بیماری های چشمی و بیماری های سیستمیک استفاده کرد.

او گفت:

“این به طور بالقوه می تواند به پیشگیری از بیماری کمک کند. اگر از تصویر شبکیه فردی متوجه شویم که در آینده در معرض خطر بالای ابتلا به گلوکوم یا بیماری قلبی عروقی است. می توانیم آنها را برای غربالگری بعدی یا درمان پیشگیرانه ارجاع دهیم.”

شبکیه به دلیل موقعیت آن در پشت ساختارهای شفاف چشم، تجسم و تصویربرداری غیرتهاجمی از آن آسان است. تصویربرداری شبکیه در حال حاضر یک روش معمول در چشم پزشکی است. این مطالعه جدید احتمالات پزشکی پیشگیرانه و گفتگوی متقابل بین چشم پزشکی و سایر زمینه های پزشکی را آشکار می کند.

مطالعات قبلی ارتباط بین سلامت شبکیه و شرایط سلامتی مانند پیری، بیماری‌های متابولیک قلبی مانند دیابت و فشار خون بالا و بیماری‌های عصبی مانند زوال عقل، سکته مغزی و ام اس را نشان داده‌اند.

روش غیر تهاجمی پیش بینی بیماری

نازلی زبردست، نویسنده ارشد، استادیار چشم پزشکی HMS و مدیر تصویربرداری گلوکوم در Mass Eye و می‌گوید:

واقعاً هیجان انگیز است که بتوانیم ببینیم این تصاویر، که بدون نیاز به انجام هر نوع روش تهاجمی به دست می‌آیند. با بسیاری از شرایط سیستمیک، هم در سطح ژنتیکی و هم در سطح اپیدمیولوژیک مرتبط هستند.

برای شناسایی ارتباط بین سلامت شبکیه و خطر بیماری، و برای شناسایی ژن‌های مرتبط با سلامت شبکیه، محققان داده‌های ۴۴۸۲۳ شرکت‌کننده در Biobank بریتانیا را که در سال ۲۰۱۰ تحت تصویربرداری توموگرافی انسجام نوری (OCT) از شبکیه، ژنوتیپ و اندازه‌گیری‌های پایه سلامت قرار گرفتند، تجزیه و تحلیل کردند. و سپس برای توسعه بیماری به طور متوسط طی ۱۰ سال پیگیری شدند.

برخلاف مطالعات قبلی که ژن‌های مرتبط با سلامت کلی شبکیه را جستجو می‌کردند، این مطالعه عمیق‌تر به نقش لایه‌های سلولی مختلف که شبکیه را می‌سازند، پرداخت.

ساختار لایه‌ای

زبردست، که همچنین یکی از دانشمندان مرتبط در موسسه برود است، می‌گوید:

هر لایه شبکیه از انواع مختلفی از سلول‌ها با ساختارها و عملکردهای متنوع تشکیل شده است. ما نشان می‌دهیم که ضخامت این لایه‌های مختلف با شرایط متفاوتی مرتبط است.

محققان می گویند این مطالعه همچنین بینشی در مورد ژن ها و مسیرهای بیولوژیکی تعیین کننده سلامت شبکیه ارائه می دهد. آن می تواند برای توسعه درمان های آینده مورد استفاده قرار گیرد. در مجموع، این تیم ۲۵۹ جایگاه ژنتیکی مرتبط با ضخامت شبکیه را شناسایی کردند.

یکی از دیدگاه‌های این کار این یافته است که چندین بیماری سیستمیک از جمله عملکرد ضعیف قلب، متابولیک، ریه و کلیه با نازک شدن بخش گیرنده نوری شبکیه مرتبط است. اگرچه تحقیقات بیشتری برای تأیید علیت مورد نیاز است. مطالعات آینده همچنین باید به دنبال تکرار روش‌های مطالعه در جمعیت‌های متنوع‌تر و گروه‌های سنی مختلف باشد. زیرا شرکت‌کنندگان در Biobank بریتانیا عمدتاً سفیدپوست بودند و ۴۰ تا ۷۰ سال سن داشتند.

امکان گسترش روش

تصویربرداری OCT شبکیه در حال حاضر یک روش بالینی استاندارد در چشم پزشکی در Mass Eye and Ear و جاهای دیگر است. اما نویسندگان می‌گویند که نتایج آنها نشان می‌دهد که استفاده از آن می‌تواند گسترش یابد.

کار بیشتر بر روی ارتباط بین سلامت چشمی و متابولیک قلب، درک کاربرد بالینی آن را امکان پذیر می کند. محققان در حال گسترش این خط از تحقیقات به همراه پرادیپ ناتاراجان، دانشیار پزشکی HMS، مدیر قلب و عروق پیشگیرانه در Mass General هستند. یک عضو وابسته در ابتکار بیماری های قلبی عروقی در موسسه براد.

زیبادست گفت:

بیماران برای سلامت چشم خود به ما مراجعه می‌کنند. ما اگر بتوانیم بیشتر از سلامت چشم، به آنها بگوییم چه می‌شود. اگر با استفاده از تصاویر شبکیه به او بگوییم، به نظر می رسد که شما در معرض خطر بالای ابتلا به فشار خون هستید. بنابراین شاید بهتر باشد شما غربالگری یا به پزشک مراقبت های اولیه خود مراجعه نمایید.

نویسندگان یک رابط کاربری آنلاین برای تمام یافته های خود در پورتال دانش چشمی توسعه داده اند. آن محققان را قادر می سازد تا ارتباط بین ضخامت لایه شبکیه، بیماری و ژنتیک را بررسی کنند.

پایگاه اطلاع سانی ایران رصد، به نقل از از تارنمای تایمز. محققان انگلیسی نوعی کاغذ دیواری نانویی تقویت شده با گرافن برای گرمایش داخل ساختمان را مورد آزمایش و ارزیابی قرار دادند. در این برنامه آزمایشی، ۴۵ ساختمان مورد بررسی قرار گرفت تا عملکرد نوعی کاغذ دیواری مادون قرمز حاوی گرافن از نظر میزان گرمایش داخل ساختمان در بوته آزمایش قرار گیرد. این فناوری با قدرت گرمایشی ایجاد شده باعث حل مشکل نشت گرما و نقص عملکرد عایق‌های ساختمانی می‌شود.

عملکرد

این کاغذ دیواری ساخت شرکت نکسجین هیتینگ (NexGen Heating) است. آن می‌تواند با نشر پرتوهای مادون قرمز به گرم شدن داخل ساختمان کمک کند. این کار شبیه به کاری است که نور خورشید در ساختمان انجام می‌دهد. این فناوری هم کارایی بالایی دارد و هم قابلیت شخصی‌سازی داشته و می‌توان آن را برای هر اتاق به صورت جداگانه تنظیم کرد.

این فناوری نوید محصولی بی‌نظیر برای خانه‌ها را می‌دهد که قابلیت ادغام با پنل‌های خورشیدی را دارد. آن می‌تواند سنگ‌بنای یک زندگی پایدار باشد و به شکل قابل ملاحظه‌ای مصرف سوخت را کاهش دهد.

محققان به سرپرستی دکتر مایک سیبرت به دنبال استفاده از فناوری مادون قرمز هستند تا نیاز به منابع گرمایی سوختی سنتی را در این کشور کاهش دهد. این کاغذدیواری حرارتی با حفظ گرما و آزاد کردن آن به آرامی، یک راه‌حل امیدوارکننده برای گرمایش سبز است.

سیبرت در این زمینه گفت :

هر آنچه که تاکنون به آن رسیدیم، مثبت است. مزیت سلامتی، هزینه کم، مزایای کاهش انتشار کربن از جمله نقاط مثبت این فناوری است. یافتن جنبه منفی در این فناوری بسیار سخت است.

وی افزود:

گرافن موجود در کاغذ دیواری هنگام تغذیه با دو نوار مسی، امواج مادون قرمز منتشر می‌کند. این کاغذ دیواری را می‌توان تحت شرایطی برش زد و از آن مطابق با دکوراسیون و نقاشی اتاق استفاده کرد.

به گفته کریس پریک رییس انجمن مسکن جامعه ناتینگهام (NCHA) این فناوری در خانه‌های قدیمی موجب کاهش سوخت‌های فسیلی می شود و ساکنان این خانه ها را وادار می کند که به گرمایش برقی سبز رو بیاورند.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از  «سای‌تک‌دیلی»، محققان وضعیت کوانتومی جدیدی از ماده را با جریان های کایرال شناسایی کرده اند که به طور بالقوه انقلابی در الکترونیک و فناوری های کوانتومی ایجاد می کند. این پیشرفت که از طریق مشاهده مستقیم با استفاده از سنکروترون Elettra ایتالیا تایید شده است، کاربردهای گسترده ای در حسگرها، زیست پزشکی و انرژی های تجدیدپذیر دارد.

جریان‌ کایرال در مقیاس اتمی و از طریق حرکت هم‌افزایانه (cooperative movement) الکترون‌ها ایجاد می‌شوند که بر خلاف مواد مغناطیسی متعارف هستند. جریان کایرال یک پدیده کوانتومی است که در آن ذرات بدون پراکندگی در یک جهت حرکت می کنند. این پدیده در سیستم های مختلفی از جمله ابررساناها و مایعات کوانتومی مشاهده شده است. ویژگی‌های آنها از خصوصیات کوانتومی یک الکترون موسوم به چرخش و نظم و آرایش آنها در کریستال ناشی می‌شود.

این جریان‌ها در مقیاس اتمی توسط حرکت مشارکتی الکترون‌ها ایجاد می‌شوند، برخلاف مواد مغناطیسی معمولی که خواص آن‌ها از ویژگی کوانتومی یک الکترون به نام اسپین و ترتیب آن‌ها در کریستال سرچشمه می‌گیرد.

اهمیت جریان کایرال (Chirality)

کایرالیته یک ویژگی بسیار مهم در علم است. در پدیده کوانتومی کشف‌شده، کایرالیته جریان‌ها با مطالعه برهم‌کنش بین نور و ماده، که در آن یک فوتون قطبی مناسب می‌تواند یک الکترون را از سطح ماده با حالت اسپینی کاملاً مشخص ساطع کند، شناسایی شد.

این کشف که در Nature منتشر شده است، دانش ما را در مورد مواد کوانتومی، جستجوی فازهای کوانتومی کایرال و پدیده‌هایی که در سطح مواد رخ می‌دهند، به میزان قابل توجهی غنی می‌کند.

کاربردها و پیامدهای بالقوه

فدریکو ماتزولا، محقق فیزیک ماده چگال در دانشگاه Ca’ Foscari ونیز و رهبر این تیم تحقیقاتی، توضیح می دهد:

کشف وجود این حالت های کوانتومی، ممکن است راه را برای توسعه نوع جدیدی از الکترونیک که از آن استفاده می کند هموار کند. جریان های کایرال به عنوان حامل های اطلاعات به جای بار الکترون. علاوه بر این، این پدیده‌ها می‌توانند پیامد مهمی برای کاربردهای آینده مبتنی بر دستگاه‌های اپتوالکترونیکی کایرال جدید و تأثیر زیادی در زمینه فناوری‌های کوانتومی برای حسگرهای جدید و همچنین در زمینه‌های زیست پزشکی و انرژی‌های تجدیدپذیر داشته باشند.

کشف و تأیید

این مطالعه برگرفته از یک پیش‌بینی نظری است. آن مستقیماً و برای اولین بار وجود این حالت کوانتومی را تأیید کرد. که تاکنون مرموز و مبهم، به لطف استفاده از سنکروترون Elettra ایتالیایی است. تا پیش از این، دانش در مورد وجود این پدیده در واقع به پیش بینی های نظری برای برخی مواد محدود می شد. مشاهده آن بر روی سطوح جامدات آن را برای توسعه دستگاه های الکترونیکی بسیار نازک بسیار جالب می کند.

این گروه تحقیقاتی که شامل شرکای ملی و بین المللی از جمله دانشگاه Ca’ Foscari ونیز، موسسه Spin، موسسه CNR Materials Officina و دانشگاه سالرنو است. پدیده ماده ای را که قبلاً برای جامعه علمی به دلیل خواص الکترونیکی آن شناخته شده بود، بررسی کردند. و برای کاربردهای ابررسانا اسپینترونیک، اما اکتشاف جدید دامنه وسیع تری دارد. و بسیار کلی تر است و برای طیف وسیعی از مواد کوانتومی قابل استفاده است.

این مواد انقلابی در فیزیک کوانتومی و توسعه فعلی فناوری‌های جدید ایجاد می‌کنند، با خواصی که بسیار فراتر از آن چیزی است که توسط فیزیک کلاسیک توصیف شده است.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از ایرنا، تحقیقات جدید این باور دیرینه مبنی بر اینکه بافت‌های پیوندی مانند رباط، تاندون، استخوان و پوست از طریق کنار هم قرارگرفتن سلول‌ها در بدن تشکیل می‌شوند، زیر سوال برده است. تحقیقات دانشمندان دانشگاه «شمال شرقی» که در نشریه (Matter) انتشاریافته، حاکی است که بافت های ما  شامل رشد رباط‌ها و استخوان‌ها در بدن به احتمال زیاد از طریق از هم جدا شدن سلول ها تشکیل می‌شوند.

«جف روبرتی» استاد مهندسی زیستی در دانشگاه شمال شرقی در بوستون ماساچوست و از مولفان این مطالعه گفت:

از دیرباز اعتقاد بر این بوده است که سلول‌های انسان با استفاده از الگوهای کدگذاری شده در «دی ان ای»، بافت‌ها را کنار هم می‌آورند و شکل می دهند.

نظریه رشد سلولی

وی افزود: واقعا درک نمی کنیم که چگونه سلول‌های ریز با همکاری مولکول های بسیار کوچکتر از خود آنها قادرند این الگوهای زیبا و کارآمد را از لحاظ مکانیکی برقرار و ایجاد کنند. این فرضیه از دیرباز رایج بوده است که سلول ها اساسا” بطور منفرد بافت‌ها را با استفاده از یک الگو یا الگوریتم به شکل رسوب یا ته‌نشین ایجاد می‌کنند.

این محقق تصریح کرد: این فقط یک نظریه است.

روبرتی و سه پژوهشگر همکار او اکنون این نظریه را به چالش کشیده و مدارکی ارائه کرده‌اند که کلاژن – پروتئین اصلی تشکیل دهنده بخش زیادی از بافت های ما – از پیش توسط سلول ها ساخته و رسوب‌گذاری نمی شود، بلکه به این شکل ایجاد می شود که سلول های بدن از طریق همکاری از یکدیگر جدا و دور می شوند.

این تیم تحقیقاتی برای این کار مطالعاتی با استفاده از سلول های انسانی اهداشده یک مدل از قرنیه انسانی تولید کردند. آنها با استفاده از میکروسکوپ های دقیق و سایر ابزارهای اندازه‌گیری و تشخیصی، فرایندهای بیومکانیکال روی داده در زمان شکل گیری قرنیه را مشاهده کردند. این حقیقت که این فرایند بطور آنی و همزمان قابل مشاهده باشد، یک نکته کلیدی در این کشف است زیرا مطالعات قبلی بر تصاویر ثابت استوار بود.

آنچه محققان مشاهده کردند این بود که:

سلول ها از یکدیگر جدا می شوند تا بتوانند ساختارها را بسازند و در این زمینه پنج نوع منحصر به فرد از کشش ها را شناسایی کردند. این تحقیقات برای کمک به ابداع فرایندهای درمانی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت ScienceDaily، پژوهشگران موسسه فناوری توکیو ژاپن یک تکنیک پردازش لیزری فرابنفش جهت ساخت ریزساختارهای پیچیده ابداع کرده اند که مسیر ساخت ربات‌های بیومتریک را هموار می‌سازد.

ربات‌های بیومتریک که حرکات و کارکردهای بیولوژیک ارگانیسم‌های زنده را تقلید می‌کنند، یکی از حوزه‌های جالب تحقیقات هستند که نه تنها می توانند به ربات‌های کارآمدتر منجر شوند بلکه همچنین به عنوان پلتفرمی برای شناخت بیولوژی عضلات عمل کنند.

پردازش لیزر فرابنفش

پردازش لیزر فرابنفش یک تکنیک امیدوارکننده برای توسعه ریزساختارهای پیچیده است. آن امکان تراز پیچیده سلول‌های عضلانی را فراهم می‌کند که برای ساخت محرک‌های بیوهیبریدی مانند حیات لازم است. در مقایسه با روش‌های پیچیده سنتی، این تکنیک نوآورانه ساخت آسان و سریع ریزساختارها را با الگوهای پیچیده برای دستیابی به آرایش سلول‌های عضلانی مختلف امکان‌پذیر می‌سازد. آن همچنین راه را برای محرک‌های بیوهیبرید که قادر به انجام حرکات پیچیده و انعطاف‌پذیر هستند هموار می‌کند.

از میان اینها، فعال کننده‌های بیوهیبرید (biohybrid actuators) ساخته شده از مواد نرم و سلول‌های عضلانی می توانند نیروی عضلات واقعی را تقلید کنند و پتانسیل رسیدن به حرکات و کارکردهای واقعی زندگی از جمله خود- ترمیمی را دارند. این ربات ها همچنین پتانسیل رسیدن به نسبت بالای نیرو به وزن را دارند که برای ربات‌های حجیم سنتی دشوار بوده است.

یکی از راه های رسیدن به این حرکات شبیه به حرکات واقعی زندگی، هماهنگ کردن و مرتب کردن سلول های عضلات در فعال کننده‌های بیوهیبرید به شکل دگر سوپذیر است.

ساخت ریزشیارهای منحنی بر روی پلی‌ایمید

این تکنیک جدید شامل ساختن ریزشیارهای منحنی بر روی پلی‌ایمید (polyimide) از طریق پردازش لیزر فرابنفش است که سپس بر روی یک فیلم نازک ساخته شده از SBS‌ رونویسی می‌شوند.

محققان از این روش برای ساختن دو فعال کننده بیوهیبرید مختلف استفاده کردند و با تحریک الکتریکی هر دو فعال کننده از طریق یک حرکت شبیه به پیچ خوردن تغییر شکل دادند.

این مطالعه بطور کلی پتانسیل پردازش لیزر فرابنفش برای ساخت الگوهای بافت عضلانی دگرسوپذیر را به اثبات می‌کند و راه را برای ساختن فعال کننده های بیوهیبرید شبیه به زندگی واقعی قادر به انجام حرکات پیچیده و منعطف هموار می سازد.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت MedcityNews، این دارو توسط شرکت آمریکایی داروسازی «مادریگال» (Madrigal) تولید شده است. فرانکل وینلوان تاکید کرد که این دارو برای بیماران مزمن است.

بیماری NASH که به تازگی به عنوان استیاتوهپاتیت متابولیک مرتبط با سوءعملکرد (MASH) تغییر نام یافت، حدود ۱.۵ میلیون نفر را در آمریکا را درگیر کرده است اما تاکنون هیچ دارو و درمان تایید شده‌ای برای آن وجود نداشت.

«بیل سیبولد» مدیر اجرایی شرکت مادریگال گفت که داروی خوراکی این شرکت تحت نام تجاری «رزدیفرا» (Rezdiffra) از ماه آوریل (فروردین) در دسترس خواهد بود. برخی تحلیلگران بازار دارو و درمان برآورد کرده‌اند که فروش سالانه این دارو از پنج میلیارد دلار فراتر خواهد رفت.

این شرکت خاطرنشان کرد که داروی جدید برای بیماران مبتلا به NASH با فیبروز کبدی پیشرفته تا مراحل ۲ یا سه تایید شده است. علت بروز بیماری NASH‌ بطور کامل شناخته شده نیست اما عمدتا با چاقی، کم کاری غده تیرویید (hypothyroidism)، دیابت و سطح بالای چربی خون مرتبط دانسته شده است.

«لورن استیل» مدیر اجرایی سازمان حمایت از بیماران موسوم به «بنیاد کبد آمریکا» گفت:

تایید این داروی جدید یک لحظه تاریخی برای بیماران پس از یک رشته ناکامی‌ها در یک دهه گذشته به شمار می‌رود.