زندگی در مقیاس نانو

دانشمندان ایرانی خلاق و پویا در سال‌های اخیر همگام با سایر کشورهای پیشرفته جهان در عرصه توسعه این فناوری و کاربردی کردن آن در شاخه‌های مختلف صنعت، پزشکی وکشاورزی قدم گذاشته‌اند. از سال 1382 ستاد ویژه توسعه فناوری نانو زیر نظر معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری با هدف پیگیری توسعه این فناوری در کشور تشکیل شد. رویکرد تجاری‌سازی و توسعه صنعتی بر پایه فناوری نانو از اساس فعالیت‌های این ستاد بوده که در این راستا برنامه‌های مختلفی طی سال‌های فعالیت اجرایی کرده است. جشنواره و نمایشگاه نانو از سال 87 با هدف معرفی جدیدترین دستاوردهای پژوهشگران و برقراری ارتباط موثر میان پژوهشگران و صنعت، پاییز هر سال برگزار می‌شود. امسال نیز یازدهمین دوره این نمایشگاه از شنبه 21مهر با حضور سورنا ستاری، معاون علمی و فناوری ریاست جمهوری و مشارکت 74شرکت دانش‌بنیان و پژوهشگران حوزه فناوری نانو آغاز به کار کرد و دیروز عصر پس از چهار روز پرهیاهو برای فعالان این حوزه، به کار خود پایان داد.

در نگاه کلی به فضای یازدهمین نمایشگاه نانو، علاوه بر غرفه‌های مربوط به شرکت‌های دانش‌بنیان فعال حوزه نانو، نهادهای ترویجی مانند باشگاه دانش‌آموزی نانو، فروشگاه کتاب تخصصی، انجمن‌های دانشگاهی، شرکت‌های آموزشی و مراکز علمی شامل آزمایشگاه‌ها، دانشگاه‌ها، پژوهشگاه‌ها و پارک‌های علمی و فناوری نیز به چشم می‌خوردند. همچنین ستاد فناوری نانو با هدف برقراری ارتباط هرچه بهتر میان صنعت و فناوری دو بخش مجزا در نمایشگاه ایجاد کرده بود؛ در بخش اول با عنوان «نانومَچ» (Nano Match) 23 محصول جدید پژوهشگران حوزه نانو برای جذب سرمایه و ورود به بازار محصولات خود را ارائه می‌دادند. در بخش دوم با عنوان «چالش فناوری» فناوری‌هایی که براساس اعلام نیاز صنعتگران توسعه پیدا کرده بودند معرفی می‌شدند. این ابتکار فضایی مساعد برای پیوند میان پژوهشگر و بازار فراهم کرده بود.

رونمایی از اولین چاپگر الکترونیک چاپی در ایران

در ساعات اولیه شروع به کار نمایشگاه امسال، معاون علمی و فناوری رئیس‌جمهور از چند پروژه جدید حوزه نانو که موفق به ورود به صنعت شده‌اند رونمایی کرد. آرکاجت، چاپگر الکترونیک چاپی، یکی از همین دستاوردهای منحصر به فرد بود که برای اولین‌بار در ایران به مرحله تولید رسید. حوزه الکترونیک چاپی و پرینت سه‌بعدی هوشمند از به‌روزترین و جدیدترین مباحث دنیای الکترونیک است. در این فناوری از جوهر مایع رسانا مانند مس، کربن، نقره و... برای چاپ مدارهای بسیار دقیق الکترونیکی روی سطوح انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود. ستاد ویژه توسعه فناوری نانو نیز با توجه به اهمیت این فناوری در آینده دنیای الکترونیک آن را به عنوان یکی از اولویت‌های فناوری نانوی کشور اعلام کرده است. شرکت دانش‌بنیان «رویال توسعه پایدار» پس از اعلام آمادگی برای بومی‌سازی این فناوری در ایران، موفق به ساخت چاپگری شد که در ظاهر عملکردی مشابه چاپگرهای جوهرافشان داشته، اما به جای جوهرهای معمول از جوهرهای رسانا در آن استفاده می‌شود. این چاپگر با دقت بسیار زیاد می‌تواند مدارهای الکترونیکی مختلف را روی سطوح انعطاف پذیر مانند طلق در ابعاد 400 میلی‌متر در 400 میلی‌متر چاپ کند.

یکی از محصولاتی که در حال حاضر با این دستگاه چاپ شده، حسگر فشار منعطف با استفاده از جوهر نقره است. از کاربردهای این حسگر تولید کفپوش‌های هوشمند است. در حال حاضر چنین کفپوش‌هایی در دنیا برای بررسی ساعت ورود و خروج کارمندان اداره‌ها بر اساس الگوی راه رفتن آنها، بررسی میزان نظافت سرویس‌های بهداشتی در مراکز بزرگ خرید بر اساس فشار وارده از رفت و آمد افراد و رطوبت احتمالی روی کف سرویس بهداشتی و کاربردهای مشابه در حال استفاده است.

این چاپگر برای تولید مدارهای دیجیتال تولید گرما با جوهر کربن و مس نیز استفاده شده است. چنین مدارهایی می‌توانند با کاربرد مدار گرمکن صندلی خودرو و مدار گرمکن پوشاک مانند پوشاک مخصوص کوهنوردی استفاده شوند. علی قره‌خانی مدیر تحقیقات شرکت رویال توسعه پایدار در خصوص عملکرد مدار گرمکن لباس به جام‌جم گفت: «این مدار براحتی روی پارچه چاپ می‌شود و می‌تواند در قسمت داخلی لباس دوخته شود و با کمک شارژر همراه ده هزار میلی‌آمپری تا ده ساعت لباس را گرم نگه خواهد داشت. به این ترتیب دیگر نیازی به پوشیدن لباس‌های سنگین و ضخیم در زمستان نخواهیم داشت.» وی افزود: «ما در حال رایزنی با شرکت‌های مختلف پوشاک داخلی هستیم تا بتوانیم پیش از کشورهای پیشرو در زمینه پوشاک مانند ترکیه این فناوری را به بازار عرضه کنیم.»

در حال حاضر شرکت‌های بزرگ دنیا مانند ال‌جی و سامسونگ در حال تولید تلویزیون‌های منعطف هستند. انواع لباس‌های هوشمند که مجهز به حسگرهای لمسی هستند نیز در حال ورود به بازارهای جهانی هستند. قره‌خانی در خصوص بومی‌سازی چنین کاربردهایی به جام‌جم گفت: «ما در حال حاضر توانسته‌ایم حسگر لمسی منعطف را با کمک این چاپگر تولید کنیم و برنامه‌هایی را برای استفاده این حسگرها در داخل اتاقک خودروها در نظر گرفته‌ایم.» مدیر تحقیقات این شرکت دانش‌بنیان در ادامه با تاکید بر اهمیت بومی‌سازی جوهرهای این دستگاه چاپگر، افزود: «در حال حاضر بیشترین سهم قیمت تمام‌شده این محصولات مربوط به جوهر این دستگاه جوهرافشان است که از سایر کشورها وارد می‌شود. در حال حاضر با کمک تیم علمی شرکت و همکاری با چند دانشگاه کشور در حال توسعه بومی‌سازی این جوهرها هستیم تا بتوانیم با قیمت بسیار پایین‌تری چنین تجهیزاتی را وارد بازار کنیم.»

نانو برای تقویت حافظه

بیماران مبتلا به آلزایمر جمعیت نسبتا زیادی دارند، اما هنوز درمان قطعی برای این بیماری در جهان گزارش نشده است. داروهای موجود در بازار معمولا فقط به کنترل روند پیشرفت آلزایمر کمک می‌کند و اثر درمانی چندانی ندارد. به‌همین علت پژوهشگران هنوز در حال مطالعه روی داروها و مکمل‌های کمک‌کننده به این بیماران هستند. شرکت دانش بنیان «مبتکران پاک‌فن» نیز با هدف کنترل این بیماری یا حتی پیشگیری از ابتلا، موفق به تولید مکملی گیاهی به نام «یادآر» برای تقویت حافظه و بهبود فراموشی شده‌اند.

در این محصول از نانوسامانه لیپیدی حاوی عصاره گل محمدی استفاده شده است . خواص عصاره این گل بر بهبود حافظه و کاهش علائم آلزایمر اثبات شده است. این دارو بر اساس طراحی ویژه‌ای که نانوذره حامل آن دارد، بر خلاف سایر داروها رهایش بسیار اندکی در دستگاه گوارش دارد و از طریق سیستم لنفاوی بدون عبور از کبد - که می‌تواند بخش عمده‌ای از دارو را غیرفعال کند - وارد جریان خون مغزی شده و مستقیما به سمت سلول‌های مغزی می‌رود. مقیاس نانویی این ذرات به عبور آنها از سد خونی- مغزی کمک و انتقال هدفمند دارو به سلول‌های مغزی را تسهیل می‌کند.

محققان این شرکت دانش‌بنیان که با هدف جذب سرمایه‌گذار، محصول خود را در بخش نانومَچ نمایشگاه ارائه کرده بودند، در حال بررسی بالینی این دارو هستند و معتقدند هزینه‌های تولید این دارو با توجه به اثرات پیشگیرانه در کنار اثرات کنترلی برای سیستم سلامت کشور مقرون به صرفه خواهد بود.

دستمال کاغذی ضدباکتری، جایگزین ضدعفونی‌کننده‌های شیمیایی

در میان محصولات متنوعی که در بخش نانومچ نمایشگاه برای جذب سرمایه‌گذار ارائه شده بودند، یک جعبه دستمال کاغذی با ظاهری شبیه به دستمال‌های کاغذی موجود در بازار نیز به چشم می‌خورد. اما تولیدکنندگان ادعا می‌کردند اگر دست خود را فقط با آب بشویید و با این دستمال خشک کنید، عاری از هرگونه میکروب خواهد شد!

این دستمال به ظاهر معمولی به علت داشتن نانوذرات گیاهی که از عصاره آویشن شیرازی به دست آمده، خاصیت ضد باکتری (آنتی‌باکتریال) دارد. این نانوذرات گیاهی خاصیت ضدعفونی‌کننده قوی‌تری نسبت به نانوذرات نقره دارد که در حال حاضر به صورت وسیع مصرف می‌شود. از طرف دیگر این نانوذرات گیاهی کاملا با طبیعت سازگار بوده و انباشتی در طبیعت نخواهد داشت.

براساس اظهارنظر سازندگان این دستمال کاغذی، این پروژه نمونه مشابه خارجی و داخلی ندارد گرچه معمولا از خاصیت ضدمیکروبی عصاره‌های گیاهی برای تهیه امولوسیون‌های ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شود، عموما خلوص بالایی از ترکیب اثرگذار برای تولید استفاده نمی‌شود، بلکه از کل عصاره گیاهی بهره می‌گیرند. این در حالی است که به گفته سازندگان، دستمال کاغذی حاوی نانوذرات گیاهی، میزان خلوص ترکیب گیاهی با خاصیت ضد میکروبی بسیار بالا دارد، بنابراین اثرگذاری بیشتری خواهد داشت. همچنین احتمال سمی بودن یا حساسیت بر اثر استفاده از عصاره کامل گیاهی نیز در این محصول مطرح نخواهد بود. از طرفی هزینه مورد نیاز برای استفاده از این نانوذرات در دستمال‌های کاغذی بسیار به صرفه و در حدود 285 تومان برای هر جعبه دستمال کاغذی سه‌لایه صد برگ خواهد بود.

پرانگیزه و قوی در ابتدای راه نانو

ستاد ویژه توسعه فناوری نانو برای ارتقای دانش روز دانش‌آموزان و آشنایی بیشتر آنها با فناوری نانو از سال 87 به تاسیس «باشگاه نانو» اقدام کرده است. غرفه باشگاه نانو هر سال یکی از جذاب‌ترین غرفه‌های نمایشگاه فناوری نانو است. دانش‌آموزان پرانگیزه از شهرهای مختلف طرح‌های خود در زمینه نانو را سالانه برای ارائه در نمایشگاه به دفتر باشگاه نانو ارسال می‌کنند و طرح‌های برتر از میان آنها برای حضور در نمایشگاه انتخاب می‌شوند. امسال نیز از میان 300 طرح ارسالی، 65 طرح خلاق و نوپا فرصت حضور در نمایشگاه را پیدا کردند.

طرح افزایش طول عمر مفید میوه‌ها را دو دانش‌آموز دبیرستان انرژی اتمی منطقه 6 تهران ارائه کرده بودند. این دانش‌آموزان با کمک خواص فتوکاتالیستی نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید، توانسته‌اند اتیلن پراکنده شده از میوه‌ای رسیده را به دی‌اکسیدکربن و آب تجزیه کنند و به این ترتیب مانع خراب‌شدن میوه‌ها شوند. کاربرد این طرح به صورت فیلترهای نصب شده در یخچال یا سردخانه‌های نگهداری میوه خواهد بود.

از طرح‌های مورد توجه دیگر در این بخش، تولید پانسمان آبگریز و ضدباکتری ارزان‌قیمت برای استفاده در سوختگی‌ها با کمک نانوذرات اکسید روی بود. این طرح را گروهی از دانش‌آموزان دبیرستان طلوع منطقه3 تهران، ارائه کرده بودند که خاصیت زیست‌تخریب‌پذیر بودن آن مهم‌ترین مزیت این پانسمان نسبت به نمونه‌های مشابه خارجی است.

گروهی از دانش‌آموزان پژوهش‌سرای ابن‌سینا نیز توانسته بودند مکملی بر پایه نانوساختار سلنیوم‌اکسید برای رشد گیاهان تولید کنند که مقاومت گیاهان به شوری را افزایش دهد. این مکمل در حال حاضر برای کشت گیاه حساس لوبیا که با آبی به شوری آب دریا آبیاری شده، مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این طرح استفاده از آن به عنوان مکملی برای کشت گیاه ذرت در مناطقی با خاک شور و آب شور، مانند خوزستان است که علاوه بر رفع نیاز وسیع کشور به این غله، مشکل ریزگردها نیز تا حدی کاهش پیدا کند. این پروژه دانش‌آموزی هفتم مهر امسال در کنگره بین‌المللی فناوری نانو نیز ارائه شد که موفق به کسب مقام اول در میان 400 رقیب از پژوهشگران دانشگاه‌ها و مراکز آموزش عالی شد.

پاسخ به نیاز صنعت به روش نانو

غرفه چالش‌های فناوری در یازدهمین نمایشگاه فناوری نانو با معرفی هفت فناوری که به درخواست صنعتگران کشور برای حل شدن معضلی از صنعت کشور به مرحله تولید رسیده‌اند، خوش درخشید. در بخش چالش‌های فناوری، صنعتگران مشکل خود را با ستاد نانو مطرح می‌کنند، سپس کارگروه ویژه چالش‌های فناوری ستاد نانو فراخوان این نیاز را به پژوهشگران سراسر کشور اعلام می‌کند. پژوهشگری که بتواند این مشکل را با تولید فناوری جدید یا بومی‌سازی یک فناوری برطرف کند، موفق به انعقاد قرارداد با صنعتگر درخواست دهنده خواهد شد.

از میان فناوری‌هایی که در این غرفه توجه زیادی را به خود جلب کرد، تولید پوشش‌های چربی‌گریز برای استفاده در لوازم خانگی مانند اجاق‌گاز است. در حال حاضر بسیاری از شرکت‌های مطرح لوازم خانگی از چنین پوشش‌هایی برای تسهیل پاک‌کردن سطح اجاق‌گاز و تولید لوازم خانگی ضد اثرانگشت استفاده می‌کنند. گفتنی است یکی از شرکت‌های مطرح لوازم خانگی داخلی نیز برای بهبود کیفیت پوشش سطوح لوازم خانگی خود به ستاد نانو برای حل این مشکل درخواست داد و پس از طی مراحل مربوط هومن جهانیان‌فر، کارشناس ارشد مهندسی مواد از دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مدیرعامل شرکت نانوپاد شریف، موفق به تولید این فناوری شده است و در حال حاضر پس از انجام مراحل بررسی به مرحله عقد قرارداد با آن شرکت برای استفاده از این پوشش نانوساختار چربی‌گریز در محصولات خانگی رسیده است.

از دیگر محصولات ارائه شده در این غرفه تولید آستر داخلی لاستیک خودروی تقویت شده با نانوساختارهای رسی است که می‌تواند ضمن بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی آستر داخلی تایر به میزان چشمگیری تراوایی هوایی آن را کاهش دهد که موجب طول عمر بیشتر لاستیک خواهد شد. این محصول را که شرکت نانوپارمین خاوران تولید کرده است به دلیل ساختار محکمش می‌تواند در آستر تایر با ضخامت کمتر استفاده شود که به این ترتیب موجب کاهش قیمت چشمگیر و افزایش کارایی و طول عمر تایر نیز خواهد شد. در حال حاضر تایرهای دارای این آستر در مرحله آزمون جاده‌ای هستند.

پانسمان زخم دیابتی مبتنی بر نانوالیاف سلولز، بسته‌بندی‌های پلیمری برای افزایش ماندگاری محصولات کشاورزی، غشای نانوفیلتراسیون برای تصفیه آب‌های شور، دستگاه تمام هوشمند تولید صنعتی نانوالیاف در مقیاس صنعتی و قطعه یک‌بار مصرف مورد نیاز برای میکروسکوپ‌های اِی‌اِف‌اِم (AFM) که پیش از این بسیاری از آنها به دلیل مقرون به صرفه نبودن واردات این سری‌ها قادر به خدمات رسانی نبودند، از دیگر محصولات ساخته شده بر اساس نیاز صنعت بودند که در این غرفه به چشم می‌خوردند.

عسل اخویان‌طهرانی

جام‌جم