علم الكيمياء ⌬

"إسفنجة نانوية" مبتكرة لتنقية المياه من المعادن والأسمدة.

ابتكر علماء كيمياء أمريكيون مادة ذات مسامية عالية أساسها السليلوز ودقائق نانوية قادرة على التقاط إيونات الزنك والنحاس والرصاص وغيرها، بما فيها الأسمدة الفوسفاتية ودقائق البلاستيك.

ويشير المكتب الإعلامي لجامعة نورث وسترن، إلى أن هذه المادة يمكن استخدامها كمادة ماصة لمركبات الفوسفور المختلفة والمعادن الثقيلة والأسمدة الموجودة في الأنهار ومياه الصرف الصحي. كما أنها تساعد على إبطاء تكاثر الطحالب السامة في البيئة.

ويقول البروفيسور فيناياك درافيد: "يمكن استخدام هذه التقنية كمنصة لإنشاء مواد ماصة عامة، أو يمكن تكييفها للعمل مع أنواع معينة من الملوثات التي تشمل أيونات معادن مختلفة، وجزيئات بلاستيكية دقيقة، بالإضافة إلى العديد من العناصر الغذائية".

ويذكر أن العلماء منذ عدة سنوات، يعملون على ابتكار تقنيات تمتص بشكل انتقائي بعض الهياكل والجزيئات الموجودة في الماء أو السوائل الأخرى. وهذا مهم بصورة خاصة للعديد من المناطق الساحلية حول العالم لأن مياه الصرف الصحي والأسمدة الزائدة التي تصل إلى الأنهار والمحيطات من الحقول الزراعية تساهم في تكاثر الطحالب السامة.

وتسمح ميزة هذه "الإسفنجة النانوية" باستخدامها بشكل متكرر لتنقية البيئة من سموم الطحالب والملوثات الأخرى. ومن أجل ذلك يكفي غمرها في الماء بمستوى الرقم الهيدروجيني الطبيعي ثم إزالة السموم المتراكمة من هذه الهياكل الممتصة عن طريق غمرها في بيئة حمضية. ووفقا للخبراء، يمكن باستخدامها تنقية مياه الصرف الصحي ومياه الأمطار في المدن والمزارع من المواد الخطرة بثمن بخس نسبيا، وبطريقة سهلة حتى قبل أن تصب في الأنهار والمحيطات.

المصدر: تاس

🚗زيادة كفاءة مانع التجمد عن طريق إضافة الجسيمات النانوية🚗
يتجمد الماء عند درجة الصفر المئوية. وإذا تم استخدام الماء فقط كسائل تبريد، فسوف يتجمد الماء في كل مرة تنخفض فيها درجة الحرارة إلى ما دون الصفر. يغلي ماء محرك السيارة بسبب قلة الدورة الدموية. يتمدد الماء أيضًا بنسبة 9% عندما يتجمد.
يمكن أن يؤدي تجميد الماء في المبرد ومكونات المحرك إلى تشقق جسم المحرك وانفجار المبرد. ولمنع حدوث هذه المشاكل، ينبغي استخدام مانع التجمد في مبردات السيارة أو أي معدات أخرى تستخدم الماء في نظام التبريد.
يتم استخدام خليط من الإيثيلين جليكول والماء كمبرد مضاد للتجمد في العديد من الصناعات، بما في ذلك المبادلات الحرارية ومشعات السيارات. لا يظهر هذا الخليط الكفاءة اللازمة بسبب موصليته الحرارية المنخفضة. لذلك، في هذا المشروع، تم إجراء محاولة لتحسين أدائه الحراري عن طريق إضافة الجسيمات النانوية إلى هذا الخليط وإنتاج سائل نانوي.
إن استخدام السوائل النانوية المصنعة في التصميم الحالي يزيد من كفاءة أنظمة التبريد، ويقلل من أبعاد الأنظمة، ويقلل أيضًا من استهلاك الطاقة، مما يؤدي إلى انخفاض التكاليف ذات الصلة.
في هذه الدراسة تم دراسة تأثير الجسيمات النانوية الهجينة (أنابيب الكربون النانوية والسيليكا) على السلوك الرومولوجي لمضاد التجمد. ويؤدي إضافة هذه الجسيمات النانوية إلى تغيير السلوك الروماتولوجي لهذا السائل بشكل جذري. حيث أن السلوك الرومولوجي يعد من المعايير المهمة في تحديد قوة الضخ ودوران السائل في نظام التبريد.
سيكون من الضروري جدًا تقييم اللزوجة، التي تمثل السلوك الرومولوجي للسائل. لقد أدت النانوسيليكا وأنابيب الكربون النانوية إلى تحسين لزوجة السائل وتغيير سلوكه أيضًا، والذي يمكن استخدامه لتقدير الطاقة المطلوبة لضخ السائل النانوي الناتج.
في هذا البحث، تم أولاً تعليق جسيمات السيليكا النانوية وأنابيب الكربون النانوية في خليط من الماء وإيثيلين جليكول بمساعدة محركات مغناطيسية وفوق صوتية. تم استخدام الأنابيب النانوية الكربونية الوظيفية لتحسين استقرار العينات. وأخيرا، تم قياس اللزوجة لعينات مختلفة باستخدام مقياس اللزوجة في درجات حرارة ودورات مختلفة.
وأظهرت النتائج أنه بإضافة الجسيمات النانوية إلى السائل الأساسي تغيرت لزوجته بشكل كبير وتغير سلوك السائل من نيوتن إلى غير نيوتن. وأيضًا، من خلال مطابقة النتائج مع مخططات السوائل غير النيوتونية، يمكننا أن نستنتج أن هذا السائل هو سائل شبه بلاستيكي.
وقد نُشرت نتائج هذا العمل في مجلة Experimental Thermal and Fluid Science (المجلد 78، 2016، الصفحات 221-227).

🔴 @chemistry93🔵

📌النانوبيونيك فرع جديد في تطبيقات تكنولوجيا النانو
نجح باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في زيادة عملية التمثيل الضوئي في الأشجار بنسبة 30% عن طريق إدخال أنابيب الكربون النانوية إليها. وتعتقد المجموعة أنه من الممكن استخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية في الأشجار كهوائيات للاتصالات. هذا المجال الجديد يسمى النانوبيونيات.
تعتبر النباتات من روائع هندسة الطبيعة، حيث تحصل على الوقود الذي تحتاجه من ضوء الشمس، وفي نهاية المطاف توفر الأكسجين اللازم للحياة البشرية عن طريق إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون الذي ينتجه البشر. النباتات تجعل الحياة أكثر جمالا. ولكن هل يمكننا أن نجعل هذه المحطات أكثر كفاءة؟
نجح باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في زيادة كفاءة الخلايا عن طريق إدخال أنابيب الكربون النانوية في البلاستيدات الخضراء الخاصة بها. البلاستيدات الخضراء هي جزء النبات الذي يقوم بعملية التمثيل الضوئي.
وقد حقق هؤلاء الباحثون هذا النجاح بعد فترة طويلة من الجهد. ومن خلال إدخال أنابيب الكربون النانوية إلى البلاستيدات الخضراء، نجحوا في زيادة النشاط الضوئي للشجرة بنسبة 30%. ويقول مايكل سترانو، أحد الباحثين في المشروع: "الفكرة الرئيسية هي إضافة قدرات جديدة إلى المصنع". "بعبارة أخرى، تم تزويد المحطة بقدرة أكبر من تلك التي تمتلكها حاليًا."
مختبر سترانو هو أول مختبر يعمل في مجال النانوبيونيك الجديد. وبما أن هذه الفكرة لم يتم طرحها في أي مكان آخر، فيجب على المجموعة أن تبدأ من الصفر.
في بداية العمل، أضاف الباحثون جزيئات نانوية إلى الماء ثم صبوه عند أقدام النبات حتى تتمكن الشجرة من امتصاص الجزيئات النانوية من خلال الجذور. ولكن وجود الهياكل في الشجرة منع الجسيمات النانوية من الدخول إلى أنظمة إمداد المياه داخل النبات. أدخلت المجموعة أنابيب نانوية كربونية في محقنة وحقنتها في الورقة من خلال السدى (المسام الموجودة في الطبقة الخارجية للأوراق والسيقان والتي تسمح للنبات بتبادل الغازات مع محيطه). ولتوصيل الأنابيب النانوية إلى البلاستيدات الخضراء، قام الباحثون بحقن أنابيب نانوية في الورقة من خلال السدى. قاموا بغرسها في بوليمر الحمل. ووجدوا أنه يمكن امتصاصها بواسطة الدهون المحيطة بالبلاستيدات الخضراء.
وبعد إدخال الأنابيب النانوية بنجاح إلى البلاستيدات الخضراء، قارنوا وظيفة هذه البلاستيدات الخضراء بوظيفة البلاستيدات الخضراء العادية.
وأظهرت النتائج أن الأوراق التي تحتوي على أنابيب الكربون النانوية كان نشاطها التمثيلي الضوئي أكبر بنسبة 30%. سبب هذه الظاهرة لا يزال غير معروف. يعتقد الباحثون أن أنابيب الكربون النانوية تساعد على تحسين عملية التمثيل الضوئي من خلال مشاركة الإلكترونات مع البلاستيدات الخضراء.
وتخطط المجموعة لاستخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية الموجودة في الأشجار كهوائيات للاتصالات.

🔵 🔴

🔅استخدام جسيمات الحديد النانوية في علاج السرطان 🔅
تم نقل هذه الجسيمات النانوية إلى موقع الخلايا السرطانية بواسطة مجال مغناطيسي، وبإنشاء مجال يجعلها تتحرك بسرعة، تم تدميرها، لأن الجسيمات النانوية تحركت بسهولة في بلازما الدم وتم التعرف عليها بواسطة خلايا الدم البيضاء كعوامل غريبة. . إذا لم يتم اكتشافه، فيجب تعديله باستخدام أنواع البولي إيثيلين جليكول الصديقة للبيئة.