10 ابتکار علمی-فناوری سال 2013 که از داستان به واقعیت تبدیل شدند

روزانه اکتشافات علمی زیادی صورت می گیرند که جهان را در زمینه‌های مختلف از فیزیک و پزشکی گرفته تا زیست‌شناسی و فناوری تغییر می‌دهند.

کد خبر: ۱۱۶۵۵۴۴

تاریخ: ۱۵ دی ۱۳۹۲ - ۱۱:۴۹

به گزارش گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر) و به نقل از ایسنا، در این گزارش به معرفی ابتکارات علمی و فناورانه سال 2013 پرداخته شده که روزگاری تنها در داستان های علمی و تخیلی تصور می‌شدند اما امروزه در زندگی روزانه مورد استفاده بوده یا در حال تولید هستند.

این دستاوردها با خود هزاران فناوری و روش جدید را آورده‌اند که تنها با گذشت زمان ارتقا پیدا کرده و جهان را به جای بهتری برای زندگی تبدیل می‌کنند.

10- دور جابه‌جایی

قابلیت کنترل حرکت اجسام از راه دور شاید به نظر تخیلی بیاید اما محققان دانشکده علم و مهندسی مینه‌سوتا آنرا به واقعیت تبدیل کرده‌اند. پنج دانشجو با استفاده ار یک روش غیرتهاجمی موسوم به الکتروانسفالوگرافی که امواج مغزی را جمع‌آوری می‌کند، توانستند حرکت یک بالگرد را کنترل کنند.

این دانشجویان که در خلاف جهت بالگرد قرار داشتند،‌ توانستند آنرا با تصور حرکت دست چپ و راست یا هر دو دستان خود در جهت های مختلف هدایت کنند. پس از گذشت زمان و تمرین، این محققان توانستند این بالگرد را برای اجرای چند مانور از جمله گذر از میان حلقه‌ها با تصویری از پرواز که روی نمایشگر نشان داده می‌شد، کنترل کنند.

این دانشجویان امیدوارند بتوانند فناوری جدید غیرتهاجمی امواج مغزی را گسترش داده تا در نهایت حرکت، شنوایی و بینایی را در بیماران معلول یا مبتلا به انحطاط عصبی بازیابی کنند.

9- ام‌آرآی قلب

استفاده از داروهای Anthracycline یکی از شکل های موثر شیمی‌درمانی است اما به شدت به قلب کودکانی که تحت این درمان قرار می‌گیرند، آسیب می‌زند. دیواره قلب بیشتر کودکان مبتلا به این آسیب‌دیدگی به شدت نازک شده و معمولا پس از تشخیص نیز که بسیار دیرهنگام بوده، کاری نمی‌شود انجام داد.

فراصوت غالبا نارسایی قلب را تا چند سال پس از آغاز این درمان دارویی نادیده گرفته و زمانی آنرا نشان می‌دهد که آسیب جدی به قلب وارد شده است.

در ماه ژوئن 2013، محققان طی آزمایشات گسترده از روش جدید ام‌آرآیT1 بر روی بیماران استفاده کردند که دقیقتر، کاراتر و ایمنتر از روش های کنونی مورد استفاده برای تشخیص بیماری قلبی در کودکان بود. پزشکان با این روش می‌توانند نارسایی قلبی در کودکان را زودتر و موثرتر از روش فراصوت تشخیص دهند.

این امر دستاورد بزرگی در حوزه پزشکی برای تشخیص زودهنگام بیماریهای قلبی کودکان محسوب می‌شود.

8- الکترولیز کارآمد(تجزیه آب دریا)

در رقابت برای شناسایی سوخت های جایگزین فراوان و کارآمد، دانشمندان همیشه در تلاش برای دستیابی به روشی موثر در تجزیه آب دریا برای تولید سوخت هیدروژن با مانع روبرو می‌شدند. در سال 2013، محققان مرکز شورای پژوهش های عالی علوم الکترومواد استرالیا از کاتالیزوری رونمایی کردند که می‌تواند آب اقیانوس را با کمتری میزان انرژی لازم تجزیه کند.

این کاتالیزور به شکل یک فیلم پلاستیکی منعطف است که در آب غوطه‌ور شده و از انرژی به دست آمده از نور برای اکسید کردن آب دریا استفاده می‌کند. برخلاف روش های کنونی که نیازمند مقادیر عظیم انرژی برای اکسیداسیون آب هستند، این روش تنها با استفاده از پنج لیتر آب دریا به تولید انرژی کافی برای تامین نیروی یک خانه و خودروی معمولی برای یک روز می‌پردازد.

این فیلم پلاستیکی حاوی مولکول های کلروفیل مصنوعی برای جمع‌آوری انرژی خورشید به شیوه مشابه برگ های گیاهان است. همچنین این روش برخلاف روش های کنونی که ابرهای مسموم گاز کلورین تولید می‌کنند، هیچ نوع ماده شیمیایی از خود تولید نمی‌کند.

این روش کارآمد و موثر می‌تواند تا میزان زیادی هزینه سوخت هیدروژن را کاهش داده و آنرا به یک سوخت جایگزین رقابتی برای بنزین در آینده تبدیل کند.

7- باتری کوچک

با ابداع اخیر چاپگرهای سه‌بعدی، محدودیتی برای اجسام پیچیده و ظریفی که آنها قادر به تولید هستند، وجود ندارد. در سال 2013 تیمی از محققان دانشگاه هاروارد و ایلینویز توانستند یک باتری لیتیوم یون را بسازند که از دانه شن کوچکتر بوده و از عرضی کمتر از موی انسان برخوردار است.

محققان توانستند این موفقیت شگفت‌انگیز را از طریق لایه بندی ظریف یک شبکه یک ‌درمیان از الکترودها به دست بیاورند. پس از تکمیل طراحی سه‌بعدی در رایانه، چاپگر از جوهر مایع خاص حاوی الکترودها که به سرعت در مواجهه با هوا سفت می‌شدند، استفاده می‌کند. این دستگاه به دلیل اندازه کوچک آن می‌تواند طیف وسیعی از کاربردها را دربربگیرد.

پیش از این باتری، وجود اجسام باتری‌خور بسیار کوچک خیلی محدود بود. این امر به آن دلیل بود که دستگاههای با طراحی بسیار کوچک نیازمند باتریهای بزرگی بودند که انرژی کافی را برای آنها تامین کند. چاپگر سه بعدی از جوهر و طراحی دقیق یک برنامه رایانه‌ای برای ساخت ریزباتری ها استفاده کرده است.

6- اجزای بدن مهندسی شده

گروهی از پزشکان دانشگاه دوک در ماه ژوئن سال 2013 با موفقیت توانستند اولین رگ خونی مهندسی شده را در یک بیمار زنده پیوند بزنند. اگرچه مهندسی زیستی به سرعت در حال پیشرفت است، اما این رویکرد اولین پیوند موفق هرگونه اندام بدن مصنوعی مهندسی‌شده موفق محسوب می‌شد.

این رگ که در بدن یک بیمار در مراحل پایانی بیماری کلیوی پیوند زده شد، از سلول های اهدایی انسانی ساخته شد که طی مراحلی به چارچوبی برای رگ اصلی تبدیل شده بودند. برای جلوگیری از حمله پادتن های بدن بیمار به رگ خارجی، خصوصیاتی که این حملات را تحریک می‌کرد، حذف شدند.

این رگ ها از همان مواد منعطفی ساخته شده بودند که به آنها در بدن بیمار متصل شدند و حتی ویژگی های محیط سلولی و دیگر رگ ها را نیز به خود گرفتند. با موفقیت‌آمیز بودن این پیوند، حوزه نوظهور مهندسی‌زیستی از کاربردهای زیادی برای جهان پزشکی برخوردار خواهد بود. پزشکان امیدوارند در آینده نزدیک بتوانند رگ هایی برای بیماری قلبی ساخته یا حتی کل اندام بدن را بازسازی کنند.

5- ذره‌ای با چهار کوارک

جستجو برای توضیح تولد جهان پس از تائید کشف ذره‌ای که از چهار کوراک برخوردار است، با شور مجددی روبرو شد. اگرچه این امر شاید برای فیزیکدانان از اهمیت خاصی برخوردار نباشد، اما این کشف می‌تواند به توضیحات و نظریات جدید در مورد چگونگی تولید ماده در ابتدای امر منجر شود.

پیش از این کشف، توضیح تولید ماده محدود بود چرا که تا آن زمان تنها ذرات دارای دو تا سه کوارک شناسایی شده بودند.

دانشمندان این ذره جدید را (Zc(3900 نامیده‌اند و بر این فرضند که این ذره در اولین ثانیه‌های داغ پس از انفجار بزرگ تولید شده است.

دانشمندان برخورددهنده الکترون-پوزیترون پکن با آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده SLAC این ذره را چندین بار مشاهده کرده بودند. آنها این نتایج را با مرکز سرن و سازمان تحقیقات شتاب‌دهنده پرانرژی در ژاپن در میان گذاشتند. این دانشمندان ژاپنی بودند که توانستند 159 ذره را مشاهده و ایزوله کنند. اثبات وجود این ذره با ایزوله‌سازی 307 ذره دیگر در آشکارساز Belle در پکن انجام شد.

4- میکروب های جایگزین سوخت

گروهی از محققان وزات انرژی آمریکا و دانشگاه دوک به دنبال سوخت های جایگزین ارزان و کارآمد، موفق به تولید الکتروسوخت هایی شدند که با استفاده از میکرواورگانیسم ها به جمع‌آوری انرژی خورشید پرداخته، بدون اینکه مانند سوخت های جایگزین موجود در آب، غذا یا منابع زمینی اختلال ایجاد کند.

میکروب های ریز علاوه بر الزامات انرژی کم آنها، می‌توانند به طور موثر و کارآمد به ساخت این الکتروسوخت ها در آزمایشگاه بپردازند. این میکروب ها ایزوله شده و در باکتری های غیرفتوسنتزی زندگی می‌کنند. آنها از الکترون های خاک به عنوان غذا استفاده کرده و در زمان مواجهه با برق و دی‌اکسیدکربن، از انرژی این الکترون ها برای تولید بوتانول استفاده می‌کنند.

دانشمندان با این دانش به استخراج ژن هایی برای تکمیل این جانشین فتوسنتز پرداخته و آنها را به باکتری های پرورش یافته در آزمایشگاه تزریق کردند تا در مقادیر زیادی بوتانول تولید کنند. بوتانول اکنون به دلایل متعدد به عنوان بهترین جایگزین برای اتانول و بنزین درنظر گرفته شده است. این ماده به عنوان یک مولکول بزرگتر،‌از ظرفیت انتقال انرژی بیشتری نسبت به اتانول برخوردار بوده و همچنین آب را به خود جذب نمی‌کند از این رو می‌تواند به طور مستقیم در مخازن بنزین خوردوها قرار داده شده و از طریق خطوط لوله بنزین موجود آنها را انتقال داد.

3- فواید پزشکی نقره

محققان دانشگاه بوستون در پژوهشی در سال 2013 به توصیف فواید استفاده از نقره در آنتی‌بیوتیک ها پرداختند. اگرچه از مدتها پیش دانشمندان می‌دانستند که نقره حاوی ویژگی های قوی ضدمیکروبی است اما اخیرا دریافتند که می‌تواند یک آنتی‌بیوتیک عادی را به آنتی‌بیوتیکی در استروئید تبدیل کند.

گفته می‌شود که نقره از فرآیندهای شیمیایی زیادی برای مهار ساخت پیوند توسط باکتری، آهسته کردن سرعت متابولیک آنها و اختلال در هموستاز استفاده می‌کند. این فرآیندها باعث ضعیف شدن باکتری و حساستر شدن آن در برابر قدرت آنتی‌بیوتیکها می‌شود. دانشمندان دریافتند که ترکیب آنتی‌بیوتیک و نقره می‌تواند 1000 برابر از تاثیر بیشتری در کشتن باکتریها برخوردار باشد.

2- بینایی برای نابینایان

اولین نمونه پیش‌ساخت چشم بیونیکی توسط تیمی از طراحان استرالیایی تولید شد. چشم بیونیکی با کاشت تراشه‌ای در جمجمه فرد و اتصال آن به یک دوربین دیجیتال در عینک کار می‌کند. اگرچه این عینک در حال حاضر تنها به ارایه طرح های کلی برای کاربر می‌پردازد، اما امید زیادی برای ارتقای بیشتر آن در آینده وجود دارد.

هنگامی که دوربین به ثبت تصویر می‌پردازد، سیگنال آن تغییر کرده و بطور بی‌سیم به ریزتراشه ارسال می‌شود. از آنجا، سیگنال به فعالسازی نقاطی در تراشه کاشته شده در قشر بینایی مغز می‌پردازد.

محققان امیدوارند بتوانند قابلیت های این عینک را افزایش داده و همزمان آنرا سبک، تنظیم‌پذیر و راحت نگهدارند.

1- ایمنی در برابر سرطان

دانشگاه روچستر پژوهشی را در سال 2013 در مورد یک سازوکار منتشر کرد که موش های عریان را در برابر سرطان ایمن می‌کرد.

یک قند چسبناک موسوم به «هیالورونان» در فضای بین سلول های موش عریان کشف شد که به نظر می‌رسد آنها از نزدیک شدن به هم و تولید تومور باز می‌دارد. این ماده مانند نگهبان عمل کرده و باعث مهار تماس های اولیه می‌شود که از تکثیر سلول ها پس از رسیدن آنها به تراکم خاص جلوگیری می‌کند.

به نظر می‌رسد که که یک جهش دوگانه در دو آنزیمی که رشد هیالورونان را ارتقا داده و از تجزیه آن جلوگیری می‌کند، دلیل وجود مقادیر بالای این ماده در بدن موش ها باشد.