(word) فایل ورد کارآموزی زراعت نانوتکنولوژی و کاربرد آن درکشاورزی

nx

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید

nx دارای 30 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد nx کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد


بخشی از متن nx :

nx

فناوری نانوچیست ؟
نانوتکنولوژی فناوری است که از کنش ها و واکنش هایی که در سطح اتم اتفاق می افتد منشا گرفته و فناوری جدیدیست که تمام علوم را در خواهد نوردید ، به تعبیر دقیق تر نانوتکنولوژی انقلابی جدید برای همه علوم در آینده است . این تکنولوژی قادر به بهبود روش های ارزیابی ، مدیریت و کاهش خطرات برای محیط زیست بوده و فرصت های را برای تولید محصولات جدید فراهم خواهد ساخت . نانوتکنولوژی در واقع مهندسی در سطح اتم و یا گرو.هی از اتم ها می باشد . از همین تعریف ساده بر می آید که نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست ، بلکه رویکرد جدیدی در تمام رشته هاست .

بنابراین علم نانوتکنولوژی توانمندی تولید مواد ، ابزارها و سیستم های جدید برای در دست گرفتن کنترل در سطح مولکولی و اتمی ، با استفاده از خواصی که در آن سطوح ظاهر می شوند را دارد .
البته باید در نظر داشت که ممکن است اصول و قواعد معمولی علم شیمی و فیزیک در سطوح فوق به دو دلیل قابل اعتماد نباشد .
1- خواص ذرات کوچک یک ماده با خواص توده های بزرگ تر آن می تواند متفاوت باشد .
2- نسبت سطح به حجم در ذرات بسیار بالا می رود ، و از آنجا که خصوصیات در سطوح اتمی بسیار متفاوت می باشد این امر باعث تغییر خصوصیات مواد به شکل غیر قابل پیش بینی می شود .
بعنوان مثال وقتی نقره به ذرات بسیار کوچکتر تبدیل می شود ، به صورت ماده ضد میکروب عمل می کند در حالیکه در این شرایط ذرات طلا رنگ های متنوعی را از خود منعکس می کنند .

در آینده نه چندان دور علم نانوتکنولوژی بشر را قادر خواهد کرد تا ماشین هایی را بسازد که توانایی محاسبه ،حرکت ، احساس محیط اطراف و حتی بازسازی خود را داشته باشند . از این رو برای نانوتکنولوژی کاربردهایی را در حوزه های مختلف از غذا ، دارو ، تشخیص پزشکی و بیوتکنولوژی تا الکترونیک ، کامپیوتر ، ارتباطات ، حمل و نقل ، انرژی محیط زیست ، مواد ، هوا فضا و امنیت ملی بر شمرده اند . سازه های نانو می توانند باعث انقلابی در علوم و در تمام سطوح، بخصوص در علم کامپیوتر ، پزشکی و بهداشت ، بیوتکنولوژی و کشاورزی گردند . بنابراین کاربردهای وسیع این عرصه به همراه پیامدهای اجتماعی ، سیاسی و حقوقی آن ، این فن آوری را به عنوان یک زمینه فرا رشته ای و فرابخشی مطرح نموده است . با این وجود چالش های در پیش روی این علم عبارت است از توانایی تولید ، بکار گیری و اندازه گیری موادی که در حد یک الی 100 نانومتر می باشند . باید در نظر داشت که هر نانو برابر است با یک هشت هزارم قطر موی انسان که تقریبا معادل قطر یک اتم اکسیژن می باشد .
هدف ازتهیه و ارائه این مجموعه آشنایی دانش آموختگان رشته های علوم کشاورزی با مبانی علم نانوتکنولوژی می باشد . در این راستا ابتدا نانوذرات ، برخی از کاربردهای آنها و خطرات احتمالی کاربرد آنها در طبیعت مورد بحث قرار میگیرد . سپس نانو ماشین ها به همراه انقباض هایی که می توان از طبیعت برای ساختن و بکارگیری آنها صورت گیرد ارائه می شود . در پایان ضمن آوردن مثال های از کابرد نانوتکنولوژی در کشاورزی، ایده های برای استفاده از این علم در جهت بهبود بکارگیری نهاده های کشاورزی برای تولید محصولات سالم تر مورد اشاره قرار گرفته است .
نانوذرات

همانگونه که گفته شد نانوذرات می توانند از مواد مختلف و به اشکال متفاوتی باشند که در اینجا ما انها را به چهار دسته تقسیم می کنیم.
1- نانوذرات تولید شده از اتم کربن ، اتم های کربن بدلیل ساختمان اتمی خاص می توانند ساختمان های متفاوت ملکولی را ایجاد کنند . مثلا ملکولهای bcckyball، مانند ملکولهای الماس و کرافیت ، فقط از اتم های کربن تشکیل شده اند . این ملکولها دارای ساختمانی توخالی و بیضی شکل بوده و از به هم پیوستن تعداد معینی اتم کربن ( مثلا 60،70،120،180) ایجاد می گردند . البته نوع شصت کربنه آنها که دارای ساختمان ملکولی مستحکم تر و بیشتر به شکل بیضی بوده در حالیکه انواع دیگر کشیده تر هستند .
2- نانو لوله ها (nano tubes) دسته دیگری از ملکولها کربنی می باشند که بسیار شبیه به گروه قبلی بوده ولی با این تفاوت که طول آنها بیشتر و انتهای آنها باز می باشند . نانولوله ها می توانند در کنار هم شبکه های مشبکی را ایجاد کنند . از این لوله ها می توان برای انتقال ملکولها به درون سلول و همینطور بعنوان یک خط کش برای اندازه گیری در حد نانو بهر چیست . این مواد در عرصه تجاری نیز قابلیت های بسیاری دارند که از جمله بهبود کیفیت پوشش ها و طلق ها را می توان بیان کرد .
3- نانوذراتی که اساس آنها اتم های فلزات می باشد: نانوذرات طلا، نانوذرات نقره ، و ذرات کوانتوم، نانوکوانتوم های فوق خاصیت نیمه هادی داشته و از کادیوم سلنیوم ، سولفید کادیوم یا تلورید کادیوم با یک پوشش عایق از جنس پلیمر ساخته شده است . اندازه نانو کوانتوم ها را می توان طوری تغییر داد که خصوصیات فیزیکی و بخصوص خصوصیات ظاهری متفاوتی را ارائه نماید . ( اندازه کوچک به این معنا می باشد که حدود 70% از اتم ها در سطح ذره قرار می گیرند ) پوشش پلیمری و عایق نه تنها از تاثیر سمیت کادیوم در محیط جلوگیری می کند بلکه نوع آن می تواند بنحوی طراحی شود که خصوصیت ترکیبی با ملکولهای معینی را داشته باشد در این شرایط از این نانو ذرات می توان بعنوان نشانگر استفاده نمود . یکی از کاربردهای نانوکوانتوم ها استفاده از انها در مدل های جدید دستگاه های DVD ها می باشد . در واقع این نوع دستگاهها از یک نوع نور لیزر، که در سال های اخیر کشف شده غیر ممکن بود . ولی با ساخت لیزر کوانتمی آبی این امکان بوجود آمد.
برای ردیابی آزمایشات بیولوژی استفاده از رنگ های طبیعی کاربرد فراوان دارد.با این حال به پیشرفت بشر نیاز به رنگ های متنوع تری برای درک و تشخیص دقیق تر و سریع تر نتایح احساس

می گردد که از عهده رنگ های معمولی خارج است . اما بکار گیری نانو کوانتوم ها توانسته این خلع را پر کند . بعنوان مثال آزمایش حاملگی با استفاده از نانوکوانتوم ها سریع تر و با دقت بیشتر قابل تشخیص است . استفاده دیگر از نانوکوانتوم ها در سلول های خورشیدی می باشد چرا که در روش قدیمی هر فوتون از نور خورشید می تواند یک الکترون را در جریان قرار دهید حال آنکه با استفاده از نانوکوانتوم ها سه الکترون وارد مدار می گردد که باعث افزایش بازده سلول های خورشیدی می شود .
4- نانوذرات چند شاخه ای Dendrimers
نوعی نانوپلیمر به شکل چند شاخه ای که با اضافه کردن تک اتم ها به ملکول اصلی و در انتهای

هر شاخه ساخته می شوند ، به طوریکه شاخه های متعددی در مجموع تولید می شود . بنابراین هر ملکول شامل تعداد زیادی شاخه ، که هر کدام ممکن است به یک بخش انتهایی با خاصیت شیمیایی خاص منتهی گردد می شود . این خصوصیات می تواند در انجام عمل کاتالیزوری و یا انجام هر مرحله ای واکنش ها شیمیایی کاربرد داشته باشند . علاوه بر این بخاطر داشتن فضای خالی در بین این رشته ها ، ملکول های دیگری نیز می توانند در این فضاها جای گیرند که به عنوان مثال می تواند برای انتقال دارو در بدن مناسب باشند . در این راستا از نانوذرات فوق برای انتقال دارو و کنترل سرطان استفاده زیادی می شود .
5-نانوذرات ترکیبی(composites): در این حالت یک نانو ذرات با سایر نانو ذرات و یا ترکیبات درشت تر ترکیب می شوند . به عنوان مثال نانوذراتی مانند نانورس ها با همدیگر ممزوج شده تا قابلیت مکانیکی ، گرمایی ، مقاومت و خاصیت کششی خاصی را ایجاد کنند . این خصوصیات باعث تولید موادی با قابلیت جدید الکتریکی ، شیمیایی ، مکانیکی ، کاتالیزوری و مغناطیسی شده به نحوی که از لحاظ پزشکی ، اقتصادی ، نظامی ، محیط زیست بسیار حائز اهمیت می باشد . یکی از موارد استفاده از این نانو ذرات بکارگیری انها در حس گرهای بویایی می باشد . این نانوحسگرها در واقع بینی های الکتریکی (E-nose) هستند که نقش بینی های انسان را ایفا می کند .
بخش اصلی بین الکتریکی قسمت حس گرهای گازی می باشد که بوها را درک می کند این سیستم از تجزیه و تحلیل عکس العمل ها در یک سری از نانوذرات برای تشخیص و متمایز ساختن بوی های موجود در هوا استفاده می کند . این حس گرها در واقع از نانوذرات ( بعنوان مثال اکسید روی ) که در مقابل عبور برخی از گازها مقاومتشان تغییر می کند ، تشکیل شده اند .مزیت های استفاده از نانوذرات در واقع این است که سطح تماس را برای این نوع ارزیابی بیشتر می نماید . تغییر مقاومت الکتریکی در واقع باعث ایجاد تغییر جریان الکتریکی به طور اختصاصی برای هر بو شده که برای شناختن نوع کمیت ، و کیفت بوها استفاده می شود . هدف اصلی از استفاده از بینی های الکتریکی تشخیص عطرها ، براورد غلظت و یافتن خصوصیات و ویژگیهایی از بوها است که برای بینی انسان قابل درک نمی باشد .
از انجا که هر روزه خصوصیات و ترکیبات جدیدی از نانوذرات یافت می شود به همان نسبت کاربرد آنها نیز نیز بیشتر می شود . بطوریکه پیش بینی می گرد که در آند فروش نانو ذرات در سال 215 به حدود یک تریلون دلار برسد .
اثرات نامطلوب نانوذرات
هنوز اطلاعات کمی در خصوص اثرات نامطلوب نانوذرات بر روی محیط زیست وجود دارد . اینکه نانوذرات چگونه در هوا ، آب و خاک پراکنده می شوند و چه اثرات نامطلوبی بر روی چرخه غذایی می تواند داشته باشند هنوز کاملا روشن نیست . بنابراین یکی از نیازهای تحقیقاتی این جنبه از اثرات نانوذرات و نانوتیوپ ها می باشد . با این حال می توان گفت که بدلیل اندازه کوچک نانوذرا

ت احتمال پراکندگی و نیز نفوذ در درون بافت ها بیشتر است لذا نانوذرات می توانند به مراتب خطرات آلودگی بیشتر و گسترده تری را برای محیط زیست به همراه داشته باشند . در سال 2003 محققین دریافتند که بدلیل اندازه کوچک نانوسموم ، قدرت نفوذ آنها به درون بافت های محافظت کننده پوست ، خون و مغز زیاد بوده و در نتیجه سمیت آنها بالاتر می باشد . تحقیقات نشان داد ه اثر نانوکربن بر روی ماهی های سبب تخریب مغز و مرگ زود هنگام می گردد . علاوه بر این تحقیقات نشان داده که حرکت نانو ذرات در درون خاک می تواند به طور غیرمنتظره بوده و مواد دیگری را نیز با خود حمل کند .
نانوذرات اکسید آلومینیوم که اغلب در همه جا از کاتالیستهای زیست محیطی تا کرم های ضد آفتاب یافت می شوند میتواند اثر محدود کننده را بر روی رشد ریشه گیاهان داشته باشد . اگر چه نتایج اولیه لزوم وجود غلظت های بسیار بالا را برای بروز اثرات این چنینی نشان می دهد . این تحقیق از جمله تحقیقات اولیه در زمینه اثرات نامطلوب نانوذرات بر روی محیط زیست و گیاهان می باشد . نانوذرات ممکن است به درون آب وارد شده و یا در فضا بصورت ذرات ناخواسته منتشر گردند . همچنین محققین در خصوص اثرات غلظت های مختلف نانوذرات فوق بر روی پنج گیاه کلم ، هویج ، ذرت ، خیار و سویا آزمایشاتی را انجام داده اند . ذرات فوق که هر کدام در حدود 13 نانومتر قطر داشتند تقریبا به اندازه نانو ذراتی بودند که به طور تجاری در بازار وجود دارد . غلظت دو میلیگرم بر لیتر سبب کاهش معنی دار رشد ریشه شده است . در حالیکه در غلظت های پایین تر اثر نامطلوبی مشاهده نگردید . آنها همچنین اثرات اکسید تدیوم ، اکسید سیلکون با ابعاد مشابه را نیز مورد بررسی قرار داده و مشاهده کردند که اکسید سیلیکون اثر نامطلوب ندارد در حالیکه اکسید تیتانیوم هیچ گونه اثر سوئی را نشان نداد .
مجموعه این اطلاعات می باید منجر به دقت بیشتر در امر تهیه و استفاده از نانوذرات در محیط زیست شود ، بطوریکه امروزه استفاده از نانوذرات منوط به عدم داشتن ضرر برای محیط زیست و بشر شده است .
نانوماشین ها
اگر چه دانشمندان وسایل و ابزار لازم برای ساختن ماشین های بزرگ را دارند ولی اطلاعات و ابزار كمی برای ساختن ماشین هایی در مقیاس نانو رادر اختیار دارند . با این حال می توان گفت كه بشر هم اكنون در آستانه یادگرفتن تولید و بكار گیری نانوماشین قرار داشته واین توانایی بالق

وه ممكن است نقطه آغاز یك انقلاب صنعتی دیگر گردد .
اختلافات بسیاری بین نانوماشین ها و ماشین های بزرگ وجود دارد . اما قوانین پایه كه اغلب در دینامیك وجود دارد در مورد آنها صدق می كند . با این حال ماشین های بزرگ در چهار چوب قوانین نیوتن فعالیت می كند . در حالیكه برای نانوماشین ها قانون كوانتومی صادق است . البته در هر

حال مفهوم موتور تبدیل انرژی برای انجام كار برای هرد و گروه یكسان است . علاوه بر این ناپایداری حاصله از قانون كوانتومی ، قوانین استاتیك و قوانین تبادل انرژی بر روی سیستم های نانویی اثر مستقیمی دارد . بعنوان مثال برخی از سیستم های نانویی در دماهای خاص غیرپایداری خاصی را نشان می دهند كه كاهش این ناپایداری بسیار مشكل می باشد .
نانوماشین ها شامل هر سازه فعال در مقایس نانو می باشند كه توانایی انجام كار ، احساس محیط ، تولیدعلامت ، پزدازش اطلاعات هوشمند و رفتارهای در حد نانو رادارند . این خصوصیات ممكن است بصورت انفرادی و یا بصورت الحاقی با یك نانوماشین دیگر اعمال گردد . بنابراین ممكن است تمامی حالات فعالیت ؛ احساس ، پردازش اطلاعات ، توانایی واكنش و تاثیر مواد در مقیاس نانو در این مقوله قرار گیرد .
نانو ماشین ها باید قابل كنترل نیز باشند ، این كار به وسیله ابزاری كه خود در حد نانو بوده و بصورت برنامه ریزی شده به اطلاعات وارده عكسا لعمل نشان دهد صورت می گیرد . به هر حال نانو ماشین ها را نمی توان به آسانی ردیابی كرد بنابراین كنترل و كار با آنها مشكل است . از این رو گسترش نانو ماشین ها مشكلات تولید و كنترل آنها را نیز به ارمغان آورده است . بنابراین علم نانوماشین ها می باید نه تنها در زمینه طراحی و ساختن ، بلكه در زمینه كنترل ابزار فوق نیز فعالیت كند . در این راستا تكنیك هایی مانند میكروسكوپ الكترونی (SEM) و میكروسكوپ نیروی اتمی (AFM) برای فایل درك كردن نوع كنش ها در سطح نانو مورد استفاده قرار می گیرد .
نانوبیوتكنولوژی
طبیعت تعداد بیشماری از كنش ها را در مقیاس زانو رادر خود جای داده و به كمك انها توانسته در مصرف انرژی و مواد بسیار صرفه جویی كند . بنابراین علاقه خاصی به مهندسی شناخت ماشین هایی كه در طبیعت مورد استفاده بوده است ایجاد شده است . از این رو فعالیت تحقیقاتی در زمینه نانو ماشین ها طبیعی و قابلیت انجام كارهای مختلف در حد نانو به وسیله این ماشین ها متمركز شده است . این موتورها بدلیل بازده بسیار زیاد و توانایی مشابه سازی و وفور در طبیعت كه سبب كاهش هزینه تولید انبوه آنها می شود مورد اقبال واقع شده اند . بنابراین می توان گفت كه در علوم زیستی ، نانوتكنولوژی و بیوتكنولوژی پیوستگی زیادی دارند ، بطوریكه درمجموع نانوبیوتكنولوژی نام گرفته اند . در این راستا متخصصان بیولوژی به متخصصان نانوتكنولوژی در خصوص درك و فهم ساختمان ملكول های كوچك و طراحی ماشین های كوچك كمك می كنند . كاری كه حدود چهار میلیون سال در طبیعت ودر درون فضای كوچكی به نام سلول كه مملو از نانو ماشین ها است اتفاق می افتد . متخصصان نانوتكنولوژی با استفاده از قدرت خارق العاده ملكول های بیولوژی و فعالیت های سلولی می توانند با اهداف خود دست یابند ، كاری كه با روش های دیگر بسیار مشكل و یا ناممكن است . بنابراین نانوتكنولوژی نیز با موفقیت های نانوتكنولوژی و در راستای

استفاده از ملكول های بیولوژی پیشرفت خواهد كرد .
در طبیعت نانو ماشین ها به طور طبیعی برنامه های از پیش تعیین شده را به صورت یك عمل بیولوژی در اثر تغییرات فیزیكی وشیمیایی اعمال می كند . اما در علم نانوبیوتكتولوژی سعی در ایجاد این شرایط بصورت مصنوعی به همراه كشفیات مهم در زمینه بیولوژی ملكولی باعث باز شدن افق جدیدی در گسترده ماشین های بیوملكولی و نانو ماشین ها شده است . هدف اصلی در زمینه تحقیقات ماشین های بیوملكولی بهره گیری از مواد مختلف بیولوژی كه عمل انها درسطح سلولی باعث جهش ، ایجاد نیرو و یا تولید یك علامت خاص شوند. برای انجام كارهای مورد نظر می با

شد . البته برای دستیابی به نانوبیوتكنولوژی باید درك درستی از تركیبات بیولوژی د اشت تا بتوان به موازات آن طراحی در سطح كلان را انجام داد . بنابراین با گردآوری اقدام به ساختن یك نانوبیوماشین نمود. بر این اساس می توان گفت كه در آینده نه چندان دور تلفیق نانوتكنولوژی و بیوتكنولوژی به همراه فن آوری ممكن است دگرگونی عظیم فن آوری رادر تولید محصولات ایجاد كند .

مزیت های توسعه نانوبیوتكنولوژی عبارت است از :
1-بازده بالای انرژی بدلیل انجام كنش ها و واكنش های در حد ملكولی و اتمی
2- سرعت بالا و پایداری مناسب كنش ها و واكنش های بدلیل نبود پوشش و نیز طبیعت همسان مكانیسم نیروهای موجود
3- هزنیه تولید نسبتا كم به دلیل اندازه كوچك و موجود بودن در طبیعت
ساختن یا به عبارت دیگر مشابه سازی در علم نانوبیوتكنولوژی به دو بخش قابل تقسیم است .
1- ماشین های كه در سطح نانو ساخته شده به این مفهوم كه ساخت آنهاهمانند ماشین های بزرگ ولی در مقیاس نانو می باشد.
2- ساختن ماشین های نانویی كه در واقع ازموادی با منشاء آلی مانند پروتئین ها و DNA برای تولیدآنها استفاده می گردد.
برای این منظور بهترین راه مطالعه ماشین های موجود در طبیعت و سعی در بهره جستن از انها برای انجام اهداف مورد نظر می باشد .
تمام سلول های زنده از نانو ماشین های فراوانی از جنس RNA,DNA و پروتئین تشكیل شده كه فعالیت های حیاتی را امكان پذیر می سازند . در مقایسه با پروتئین ها ، ساختمان DNA ساده ،كوچك و همگون تر بوده و ساختار شناخته شده تری دارد. البته طبیعت قابل پیش بینی و دو رشته ای DNA باعث جذابیت بسیاری برای مطالعه در حد نانو شده است . این خصوصیات باعث شكل پذیری ساختاری مولكول DNA می گردد. از طرف دیگر پروتیئن ها نیز به نوبه خود در ساختن بافت سلولی ، مانند بافت نگه دارنده و آنزیم ها در سوخت و ساز سلولی نقش اساسی را دارند و می توانند به صورت یك موتور محرك عامل پیوستگی و یا عامل حس گر عمل كنند.
یكی دیگر از نانو ماشین های طبیعی ؛ ریبوزوم ها می باشند كه بر اساس كد ژنتیكی موجود هر فرد آمینواسیدها را در كنار هم بصورت رشته ای منظم قرار داده و پروتئین ها و آنزیم ها را ایجاد می كنند . پروتئین ها برای انجام فعالیت های سلولی از حمل مواد گرفته تا سوخت و ساز و در نتی

جه تامین انرژی مورد استفاده قرار می گیرند .
در حالیكه ملكول های RNA,DNA بیشتر نقش ذخیره و انتقال اطلاعات را انجام میدهند. اسیدهای نوكلوتیك بر اساس تعداد و تربیت قرار گرفت در رشته های DNA اطلاعات ژنتیكی بسیار متغیر را ثبت می كنند .آنها توانایی خود ساماندهی را داشته و از لحاظ فیزیكی و شیمیایی بسیار با ثبات هستند . هر DNAی تك رشته با استفاده از قدرت هیبرید شدن با رشته ای متشابه خود دو رشته ای می شود . این خاصیت توانایی ساختمان یك الی سه بعدی را به DNA می دهد و خود

ساماندهی بودن آن سبب چسبندگی و یكپارچگی انتهایی رشته می شود . استفاده از اسیدهای نوكلوتیك به عنوان یك واحد و توانایی بالقوه اساس ساختمان یك مكعب در اندازه های میكرومتر و نانو متر را فراهم می سازد .
اگر تمام اجزای ماشین های نانویی بصورت مناسب در كنار هم بكار گرفته شوند و بخوبی جهت داده شوند در مجموع مانند یك نانو ماشین با قدرت انعطاف فراوان قابل استفاده خواهند بود .

مثال هایی از نانو ماشین ها در طبیعت
شنوایی از طریق بال در پروانهها ، ظرافت پوست دلفین ها ، یا كرك های ظریفی كه امكان حركت عمودی را به مارمولك میدهد. ( پنجه های مارمولك از دسته كرك های پوشیده شده كه در مجموع حالت چسبندگی را به پاها می دهد) از جمله نانو ماشین ها می باشد كه از ساختار آنها می توان الگو برداری كرد .
در خصوص سوسك Stenocara كه در گرمترین نقطه روی كره زمین یعنی صحرای نامیب(namib) آفریقا یافت می شود . به راز تهیه آسان آب از رطوبت هوا پی بردند. این سوسك در هنگام پگاه صبحگاهی خود رادر جهت باد به سمت جلو خم كرده و قطرات ریز آب موجود در هوا را در پشت خود جمع آوری می كند . این كار باعث تامین آب تازه برای فعالیت حشره می شود . دانشمندان قبلا وجود نقاط ریز جاذب آب را در سطح پشتی این سوسك یافته بودند كه در واقع نقش یك پمپ را بازی می كند .ذرات آب در این قسمت ها جمع آوری شده و بتدریج با افزایش حجم قطرات بزرگتر تشكیل شده و در اثر وزن به روی سطح دافع آب كه در زیر این قسمت قرار دارد هدایت می شود . دانشمندان از این سیتسم جمع آوری ایده گرفته و حتی با سیستم پیشرفته تری با قرار دادن دو صفحه بسیار جاذب رطوبت و دافع رطوبت اندام به جمع آوری آب موجود در هوا كرده اند .
مرور مختصر بر ماشین های بیومولكولی
با در اختیار قرار داشتن میكروسكوپ های پیشرفته نگرش به یك سلول از محیط ساكن به یك محیط فعال كه نقل و انتقال بسیاری در آن انجام می شود مطعوف گردیدهاست . در اینجا به تعدادی از نانو موتورهایی كه در طبیعت و در درون محیط سلولی مورد استفاده قرار می گیرند اشاره می شود .
برخی از این ماشین ها شامل آنزیم كینس ،آنزیم RNA ، میوسین ، دینین ، سازنده آدونزین

تری فسفات ،كه به صورت نانو ابزار خطی ، ابزار بینایی و موتور چرخنده بیولوژی می شوند . علاوه براین ماشین های دیگری همانند موتور فلاژلایی كه كاملا شیمیایی می باشد را نیز می توان نام برد .در ذیل تعدادی از این نانو ماشین های طبیعی مورد بررسی قرار می گیرد .
موتور سازنده ATP
یكی از موتورهای كه به طور گسترده در طبیعت یافت می شود F0F1 سازنده ATP می باشد كه به طور كلی به موتور ATPase معروف است . ساختن ATP توسط آنزیم سازنده ATP كه در دوران میتوكندری وجود داشته و در واقع از تركیب دو نوع موتور شامل بخش F0 و قسمت كاتالیزور یا F1 می باشد صورت می گیرد .

خصوصیت مهم در این روند قابل تبدیل شدن ADP به ATP در چرخه تولید ATP می باشد . بر این اساس دو جهت در سیستم ساختن ATP وجود دارد و هر كدام از این دو جهت برای انجام عملی خاص مورد استفاده قرار می گیرد . برای مشخص شدن بهتر است كه چرخه رفت را در حالتی كه قسمت F0 سبب چرخش بخش Y از قسمت F شده و در نتیجه باعث ساختن ATP می شود .
شكل (1)

در این حالت چرخه برگشت زمانیكه قسمت Y برگشته و باعث فشار بر روی F0 شده قسمت پایه را به عقب بر می گرداند . بر این اساس چرخه رفت با نیروی وارده توسط پایه ایجاد شده و چرخه برگشت در اثر هیدرولیز ATP و تولید ADP صورت می گیرد . بنابراین روند چرخه ها بسته به شرایط محیط دارد . در مجموع این فعالیت ها انرژی غذاهای مصرف شده برای انجام فعالیت های حیاتی قابل استفاده می گردد .
مثال های زیادی را در مورد كاربرد نانو بیوموتور ATP می توان بر شمرد . از جمله استفاده از آن برای مخلوط كردن مواد در سطح ملكولی و كنترل جریان مایعات در سطح ملكولی كه به نوبه خود می تواند در كنترل سرعت واكنش های و یا در منظم كردن غلظت های مختلف مایعات كاربرد داشته باشد . علاوه بر این اطلاعات دقیقی در خصوص فعل و انفعالات درون مایعات را در اختیار قرار می دهد .
موتورهای ملكولی كه درجهت های مختلفی در طول رشته های پروتئینی حركت كرده و مواد را منتقل می سازند ، دسته دیگر را شامل می شود. این رشته های در واقع مانند ماشین های كوچك ملكول ها را جابجا كنند .البته این تحركات نیز به انرژی ATP نیازمند است . این نوع ماشین ها را می توان درسه دسته قرار داد :
1- كینسین ها Kinesins
2- میوسین ها myosins
3- دینتین ها dyneins
در حدود 350 نوع پروتئین به شكل كینسین وجود دارد كه در تقسیم سلولی و در ساختمان دیواره سلولی نقش بسزایی دارند . در حالیكه تنها قسمت مشابه همه آنها بخش كاتالیزوری پروتئینی انها می باشد . محل قرار گرفتن آنها در درون سلول نظم ساختاری آنها و تولید حركت در آنها متفاوت می باشد .
درون یك سلول زنده از لوله های بسیار ریزی پر شده كه از هسته سلول شروع شده و به تمام نقاط سلول امتداد یافته است . كینسین حمل مواد از سمت هسته به سایر قسمت ها را انجام می دهد در حالیكه دینئین ها نقش انتقال مواد از سایر نقاط به طرف هسته را بر عهده دارند . علاوه بر این كینسین ها دارای ساختمان میكروتیوپی می باشند ، در حالیكه میوسین ها ساختمان Actin دارند . اندازه ماشین های كینسین حدود یك سوم ماشین های میوسینی بوده و حدود یك دهم ماشین های دینین های وزن دارند .

Kinesins و myosins فعالیت خود را به دو روش متفاوت انجام می دهند . در myosin فعالیت به صورت قطعه قطعه انجام می شود بدین صورت كه با تمام شدن یك رشته میوسین اول غیر فعال شده و میوسین دوم وارد عمل می گردد و محموله را به میوسین دوم تحویل می گیرد. اما Kinesins قادر است تا تمام مراحل انتقال را به تنهایی انجام دهند .
در سیستمی كه توسط دانشگاه دلف ارائه شده این عمل بر عكس شده بنحوی كه ملكول ها كینسین بر روی سطح ثابت بوده و میكروتیوپ ها با اتصال به آنها جابجا می گردند . در این سیستم كانالهای بسیار ریزی به عمق 800 نانومتر بر روی بستر از سیلیكات ایجاد می شود . این كانالها به نحوی طراحی شده كه با هدایت جریان الكتریكی مواد را بطور دلخواه در مسیر مورد هدایت می كند . با این روش می توان ملكول های مورد نظر را به دلخواه جابجا نمود .

باكتری Escherichia coli و میكرو و ارگانیسم های مشابه به یك نوع موتور چرخشی مجهزند كه در حدود 45 نانو متر قطر دارد .هر موتور دارای یك رشته طولانی ، باریك و حلزون مانند می باشد كه چندین برابر بدن طول داشته ودر درون بستر گسترده شده است .
علاوه بر این موتور متحرك فوق و عامل جلو برنده یك سلول E.coli واحد شمارنده ذرات ، نسبت طول و gearboxes بوده و بر این اساس به عنوان یك ایده آل و آرزوی نانوتكنولوژیست ها محسوب می گردد .

برای مشاهده توضیحات کامل تر اینجا کلیک کنید
پژوهشگر گرامی فایل کامل nx با تنظیمات کامل و دقیق آماده مطالعه و بررسی شما می باشد شما با دانلود فایل nx دیگر نیاز به ویرایش اساسی در داخل فایل را ندارید برای مشاهده بخشی از متن فایل بر روی دکمه “توضیحات بیشتر ” در پایین این متن کلیک کنید.

دانلود این فایل