طی تحقیقاتی اعلام شد

امکان ساخت کلیه‌های مصنوعی با موادی به ضخامت چند لایه اتم

پژوهشگران گروه جدیدی از مواد فوق‌العاده نازک را کشف کرده اند که میتواند به ساخت کلیه‌های مصنوعی، باتری‌های قدرتمند و تصفیه آب کارآمد کمک کند.

کد خبر: ۹۴۵۷۴۷

چهارشنبه - ۰۹ تير ۱۴۰۰ / June 30, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، موادی که دارای مقطع عرضی به ضخامت یک یا چند لایه اتم هستند به‌ دلیل ضخامت کم دارای ویژگی‌های غیرمعمولی هستند. این ویژگی‌ها ممکن است هدایت الکتریکی بالا، مقاومت بالا یا توانایی مقاومت در برابر گرما باشد و به مواد نازک پتانسیل زیادی برای استفاده در فناوری آینده می‌دهد. شناخته شده‌ترین این مواد، گرافن است و کشف و سنتز سایر مواد فوق‌العاده نازک که به آن‌ها مواد دو بعدی نیز می‌گویند به سرعت در حال انجام است.

گرافن و بسیاری دیگر از مواد دو بعدی یا عایق‌های نیمه‌هادی یا شبه فلزی یا عایق قطبی هستند. فقدان خاصیت رسانایی فلزی مانعی در مسیر توسعه مواد دو بعدی است.

در سال ۲۰۱۱ گروه جدیدی از مواد فوق‌العاده نازک کشف و MXenes نامگذاری شد. آن‌ها از یک فلز در ترکیب با دو اتم کربن یا نیتروژن تشکیل شده‌اند. از آنجایی که MXenes رسانای فلزی هستند سایر مواد فوق نازک را تکمیل و راه را برای کاربرد‌های کاملاً جدید در مقیاس نانومتر باز می‌کند.

یوحنا روزن، استاد گروه فیزیک، شیمی و زیست شناسی در دانشگاه لینکوپینگ، به همراه همکارانش از دانشگاه درکسل، مقاله‌ای در مجله ساینس نوشتند و درباره آینده MXenes و تأثیر آن‌ها مطالبی درج کردند.

یوحنا روزن در این باره گفت: «کاربرد‌های بسیار متنوعی برای این مواد وجود دارد. دو موردی که نزدیک به تحقق هستند، ذخیره کارآمد انرژی به‌صورت باتری و خازن‌های بزرگ و محافظ تداخل مغناطیسی الکترومغناطیسی است. اما در دراز مدت، ما قادر به ساخت فیلتر‌هایی برای تصفیه هوا و آب خواهیم بود. آنتن‌ها برای نسل بعدی ارتباطات و بسیاری از برنامه‌های کاربردی دیگر که ما هنوز به آن‌ها فکر نکرده‌ایم.»

علاوه‌بر این، بسیاری از MXenes‌ها زیست سازگار (سازگار با بافت زنده)، غیرسمی و سازگار با محیط زیست هستند، به این معنی که برای کاربرد‌های احتمالی در زیست پزشکی مناسب هستند. یکی از این کاربردها، تشکیل کلیه‌های مصنوعی است که باعث می‌شود درمان دیالیز غیرضروری باشد.

اولین MXene کشف شده کاربید تیتانیوم، Ti ۳ C ۲ بود. اکنون بعد از قریب به ده سال از کشف این ماده، تقریباً ۵۰ MXene مختلف تولید شده است که بسیاری از آن‌ها در دانشگاه لینکوپینگ هستند. با این حال، ترکیبات احتمالی قابل تولید تقریبا بی‌نهایت هستند. این بدان معناست که در دراز مدت ممکن است هزاران MXenen با ویژگی‌های جالب توجه وجود داشته باشد.

یوحنا روزن افزود: «MXenes فقط ده سال پیش کشف شده‌اند و زمینه تحقیق برای بررسی آن‌ها بسیار سریع رشد کرده است. اکنون تقریباً ۶۶۰۰ مقاله علمی هر ساله منتشر می‌شود. اما هنوز هم بسیاری از خواص و کاربرد‌های این دسته از مواد برای کشف وجود دارد و این ویژگی‌ها می‌تواند چالش‌های زیادی را در حوزه پزشکی حل کند.»