طراحی نانوربات “دی.ان.ای” با نرم‌افزار توسط محققان دانشگاه اوهایو

طراحی نانوربات “دی.ان.ای” با نرم‌افزار توسط محققان دانشگاه اوهایو

733 403 نوفن حامی البرز

 

محققان “دانشگاه ایالتی اوهایو” نرم افزار جدیدی ساخته‌اند که به آنها امکان می‌دهد نانوربات‌های دی.ان.ای را به سرعت طراحی و شبیه سازی کنند.

پیش از این ساخت چنین دستگاه‌های ریزی امری بسیار چالش برانگیز بود اما اکنون محققان می‌توانند طراحی آنها را در عرض چند دقیقه انجام دهند.

توسعه ربات‌ها و دستگاه‌های مبتنی بر دی.ان.ای در چنین مقیاس کوچکی چالش‌های زیادی دارد. نرم افزار جدید “MagicDNA” نام دارد و هدف آن ساده سازی این روند است و به عنوان جایگزینی برای انواع نرم افزارهای قدیمی‌تر و دستی محسوب می‌شود.

محققان همچنان به دنبال تحقق رویای علمی-تخیلی و توسعه ابزار ریزی هستند که می‌توانند وارد بدن ما شوند و به بهبودی ما کمک کنند. در آخرین پیشرفت آنها کمی به این رویا نزدیک شده‌اند.

“کارلوس کاسترو”(Carlos Castro) محقق این مطالعه گفت: محققان این مطالعه را چندین سال است که با ابزارهای کندتر و دستی خسته کننده انجام داده‌اند. اما اکنون نانو دستگاه‌های جدید می‌توانند این کار را در عرض چند دقیقه انجام دهند.

این نرم افزار جدید به محققان اجازه می‌دهد تا اشیا را به صورت سه بعدی طراحی کنند که این امر امکان توسعه اشیا پیچیده‌تر را آسان می‌کند. محققان همچنین می‌توانند از رویکرد طراحی “پایین به بالا” که در آن می‌توان رشته‌های جداگانه دی.ان.ای را دستکاری کرد یا از رویکرد “بالا به پایین” که در آن شکل کلی جسم طراحی شده است، استفاده کنند و سپس این نرم افزار به طور خودکار آن را با رشته‌های دی.ان.ای یا ترکیبی از هر دو روش ترکیب می‌کند.

“های جون سو”(Hai-Jun Su) یکی از محققان این مطالعه گفت: پیش از این ما می‌توانستیم دستگاه‌هایی با حدود شش جز جداگانه بسازیم و آنها را با اتصالات و لولاها متصل و سعی کنیم آنها حرکت‌های پیچیده‌ای را اجرا کنند. حال با استفاده از این نرم افزار، ساخت ربات یا سایر دستگاه‌ها با بیش از ۲۰ جز که کنترل آنها بسیار آسان‌تر است کار سختی نیست. این امر گامی عظیم در توانایی ما در طراحی دستگاه‌های نانو است.

این نرم افزار همچنین به دانشمندان اجازه می‌دهد تا نحوه حرکت دستگاه طراحی شده را شبیه سازی کنند و قبل از ساخت هرگونه نقص را برطرف کنند. تاکنون محققان برخی از طرح‌هایشان را با موفقیت در دنیای واقعی آزمایش کرده‌اند و امیدوارند که نرم افزارشان زمینه را برای توسعه ربات‌های دی.ان.ای کاربردی که می‌توانند یک پاتوژن در جریان خون را تشخیص دهند، فراهم کند.

محققان دانشگاه “ساوث استرالیا” موفق شدند با استفاده از مواد پایدار و مقرون به صرفه از نور خورشید برای تولید آب آشامیدنی پاک و ایمن بهره ببرند که می‌تواند زندگی میلیاردها نفر را در سراسر دنیا بهبود بخشد.

آب مایع حیات و برای زندگی همگان ضروری است، اما طبق گزارش‌های جهانی حدود ۱.۱ میلیارد نفر در سراسر جهان دسترسی به آب آشامیدنی ندارند و در مجموع ۲.۷ میلیارد نفر حداقل برای یک ماه از سال با کمبود آب آشامیدنی مواجه هستند.

علاوه بر این، خدمات بهداشتی ناکافی ناشی از کمبود آب همچنین برای ۲.۴ میلیارد نفر در جهان مشکل‌ساز است که باعث می‌شود آنها در برابر بیماری‌هایی مانند وبا و حصبه آسیب‌پذیر شوند.

اما اگر راهی برای تولید آب آشامیدنی و پاک و ایمن فقط با استفاده از نور خورشید وجود داشته باشد، چه می‌شود؟

“هائولان شو” دانشیار دانشگاه “ساوث استرالیا” گفت: در سال‌های اخیر به استفاده از تبخیر خورشیدی برای ایجاد آب آشامیدنی پاک توجه زیادی شده است، اما روش‌های قبلی بسیار ناکارآمد و از نظر عملی غیر مفید بوده‌اند.

وی افزود: ما بر این ناکارآمدی‌ها غلبه کرده‌ایم و اکنون فناوری ما می‌تواند آب شیرین کافی را برای تأمین بسیاری از نیازهای عملی با کسری از هزینه فناوری‌های قبلی و موجود مانند “اسمز معکوس” فراهم کند.

“اسمز معکوس”(Reverse Osmosis) فرآیند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس کردن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود. در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می‌شود که نیترات و سایر مواد معدنی و بسیاری از مواد شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها (عمدتاً باکتری‌ها) را حذف می‌کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی می‌ماند که به عنوان آب پسمانده (Concentrate) دور ریخته می‌شود. می‌توان پسماند خروجی را مجدداً به سیستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه‌جویی به عمل آید. اگر پساب خروجی که نیم تا دو سوم آب را تشکیل می‌دهد، در یک سیکل چرخشی وارد شود، می‌توان راندمان سیستم را افزایش داد.

“شو” می‌گوید: قبلاً بسیاری از بخارکننده‌های فتوگرمایی تجربی اساساً دو بعدی بودند. آنها فقط دارای یک سطح صاف هستند و ۱۰ تا ۲۰ درصد از انرژی خورشیدی را هدر می‌دهند.

اکنون “شو” و تیمش روشی را برای جمع‌آوری آب تهیه کرده‌اند که با استفاده از مواد پایدار و نور خورشید روشی مقرون به صرفه است. آنها برای دستیابی به این هدف یک ساختار “فوتوترمال” بسیار کارآمد را ایجاد کردند که روی سطح منبع آب قرار گرفته و نور خورشید را به گرما تبدیل می‌کند.

وی افزود: ما یک روش را توسعه داده‌ایم که نه تنها از هرگونه اتلاف انرژی خورشیدی جلوگیری می‌کند، بلکه در واقع انرژی اضافی را از آب و محیط اطراف می‌گیرد، به این معنی که سیستم با کارایی ۱۰۰ درصدی کار می‌کند و ۱۷۰ درصد انرژی مضاف بر انرژی خورشید را از آب و محیط اطراف نیز می‌گیرد.

اکنون اگر این اختراع مثمر ثمر واقع شود، می‌تواند زندگی میلیاردها انسان در سراسر جهان را تغییر دهد.

 

منبع: ایسنا