محققان دانشگاه زنجان در گروه های شیمی و فیزیک اقدام به انجام تحقیقات علمی و انجام طرح هایی نموده اند که در ستاد ویژه توسعه فناوری های نانو مطرح گردیده است.
استفاده از نانو ذرات سیلیکا در ساخت نانوحامل دارو
دکتر ابراهیم احمدی استادیار گروه شیمی به همراه همکارانش؛ نعمت اله دهقان نژاد دانش آموخته کارشناسی ارشد شیمی آلی دانشگاه زنجان، سمانه هاشمی دانشجوی دوره دکتری و هاشم تابع بردبار دانشجوی کارشناسی ارشد از نانوذرات سیلیکا در ساخت نانوحامل دارو استفاده نموده اند.
این محققان دانشگاهی به منظور کنترل سرعت و میزان رهاسازی دارو، اقدام به سنتز نانوحامل‌هایی زیست تخریب پذیر و زیست سازگار نمودند. این نانوحامل از مواد اولیه‌ی کم هزینه و به روشی ساده تهیه شده است.
در دارورسانی سنتی، مصرف متناوب دارو سبب ایجاد افت و خیز غلظت دارو در جریان خون، بین دو حد زیانبار و بی‌اثر می‌شود. برای رفع مشکلات دارورسانی سنتی فعلی، می‌توان از سامانه‌های رهایسازی نوین استفاده نمود.
دکتر ابراهیم احمدی، فواید این سیستم‌های دارورسانی را اینگونه توضیح داد: «رهاسازی کنترل شده‌‌ی دارو، امکان انتقال مواد فعال شیمیایی به بافت هدف در سرعت و مدت زمان لازم در دسترس قرار می‌دهد. بدین ترتیب می‌توان سرعت رهاسازی و سطح غلظت دارو را در حد دلخواه کنترل نمود. از طرفی هنگامی که داروی مورد نظر به مقدار لازم برروی یک بستر زیست سازگار و زیست تخریب‌پذیر بارگذاری شود، تعداد دفعات مصرف دارو نیز کاهش خواهد یافت.»
نانوحامل سنتز شده در این طرح از جنس نانوذرات سیلیکای متخلخل است که سطح آن اصلاح شده است. این نانوحامل به منظور بارگذاری داروی ایبوپروفن، که یک داروی ضدالتهاب و مسکن است، طراحی شده است.
به گفته‌ی احمدی، نتایج آزمایش‌ها نشان داده که اصلاح سطح نانوذرات سیلیکا توسط گروه‌های آمینی به طرز قابل توجهی سبب افزایش بارگذاری دارو شده و نرخ رهاسازی دارو را نیز کاهش می‌دهد.
لذا با رهاسازی آهسته‌ی دارو، می‌توان از بروز اثرات ناخواسته و زیانبار و افراط در استفاده از مواد دارویی جلوگیری به عمل آورد.
احمدی در ادامه به روش سنتز و بررسی این نانوحامل پرداخت و افزود: « سطح نانو ذرات سیلیکای هگزاگونال SBA-15 توسط ترکیب 3-آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان اصلاح شده است. سپس فرایند بارگذاری به منظور حصول بیشترین مقدار بارگذاری دارو بهینه‌سازی شد. ذرات سنتز شده توسط روش‌های دستگاهی XRD، SEM، TGA و FTIR مشخصه‌یابی شدند. بهینه‌سازی بارگذاری دارو نیز توسط تغییر عوامل مؤثر نظیر دما، زمان، سرعت هم‌زدن و نسبت دارو به سیلیکا انجام شد.»
نتایج این تحقیقات در مجله‌ی DRUG DELIVERY (جلد 21، شماره 3، سال 2014، صفحات 164 تا 172) منتشر شده و حاصل تلاش‌های محققان گروه شیمی دانشگاه زنجان است.
طراحی سوئیچ های نوری بر پایه نقاط کوانتومی
دکتر محمد محمودی استاد گروه فیزیک دانشگاه زنجان به همراه رجب ناصحی دانشجوی دکترای فیزیک دانشگاه زنجان، دکتر حمید رحیم پور سلیمانی عضو هیأت علمی دانشگاه گیلان و امیر سلطانی و سید حسین اسدپور با همکاری هم اقدام به انجام طرحی با عنوان «طراحی سوئیچ‌های نوری بر پایه نقاط کوانتومی» نموده اند.
در این طرح محققان به مدل سازی و طراحی سوئیچ‌های نوری پرداخته‌اند که می‌تواند جایگزین سوئیچ‌های الکترونیکی شود. استفاده از سوئیچ‌های نوری سبب افزایش سرعت ذخیره‌ی اطلاعات و کاهش هزینه‌ها خواهد شد. در طراحی این سوئیچ‌ها از نقاط کوانتومی استفاده شده است.
نسل آینده‌ی سیستم‌های الکترونیکی-نوری به سمت سیستم‌های تمام نوری با سوئیچ‌های نوری سوق پیدا خواهد کرد. سوئیچ‌های تمام نوری در طراحی تجهیزات مخابراتی و تجهیزات فعال نوری همچون حافظه‌ی اپتیکی، عناصر کلیدزنی در کامپیوترهای نوری و طراحی ترانزیستورهای نوری جایگاه ویژه‌ای دارند.
به گفته‌ی رجب ناصحی، به واسطه‌ی گسترش روز افزون نانومواد در شاخه‌ی اپتیک، استفاده از آن‌ها در سوئیچ‌های تمام نوری نیز طی سال‌های اخیر افزایش پیدا کرده است.
وی در ادامه با اشاره به این مطلب که سرعت و حساسیت بالا، دو ویژگی اساسی در سوئیچ‌های تمام نوری است، افزود: «هدف این کار تحقیقاتی، طراحی یک سوئیچ تمام نوری بر پایه‌ی نقاط کوانتومی به جای یک سوئیچ الکترونیکی بوده است. در واقع با استفاده از سیستم نقاط کوانتومی (ایندیم گالیوم نیترید) و با بکارگیری میدان‌های قوی لیزری، ساختاری جدیدی برای طراحی یک سویچ نوری ارائه شده است. این سوئیچ راندمان بالاتری نسبت به سوئیچ‌های الکترونیکی داشته و تنها با شدت میدان‌های لیزری کنترل می‌شود.»
این نتایج باعث شده گامی مؤثر به سوی طراحی سوئیچ نوری فوق سریع با کارایی بیشتر برداشته شود. در نتیجه جایگزینی سوئیچ‌های نوری با سوئیچ‌های الکترونیکی، به دلیل سادگی ساخت و طراحی، منجر به کاهش هزینه‌های جانبی نسبت به نسل الکترونیکی موجود خواهد شد.
ناصحی در ادامه به کابردهای این سوئیچ‌ها اشاره کرد و افزود: «از مهم‌ترین کاربردهای سیستم‌های سوئیچ تمام نوری مبتنی بر نقطه‌های کوانتومی، در مسیر تولید کامپیوترهای سریع نوری، ذخیره سازی و پردازش سریع اطلاعات است. همچنین بیشترین کاربرد فناوری نوری در حوزه‌ی مخابرات، در فیبرهای نوری برای اتصالات پر سرعت مانند شبکه‌های شهری و حتی ارتباطات بین قاره‌ای از طریق کابل‌های زیردریایی است.»
به گفته‌ی این محقق، در این کار با استفاده از یک سامانه‌ی پنج ترازی، رفتار دوپایایی نوری در نقطه‌ی کوانتومی دوگانه‌ی نامتقارن مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از کنترل شدت میدان قوی لیزری و در حضور اثر تونل زنی کوانتومی مدلی طراحی شده تا سیستم را در شدت میدان پایین از حالت دوپایا به حالت چند پایا تبدیل کند. لازم به ذکر است که در محاسبات انجام شده از روش نیمه کلاسیک و فرمالیسم ماتریس چگالی برای حل معادلات کوانتومی استفاده شده است.
نتایج این کار در مجله‌ی Applied Optics (جلد 54، شماره 10، سال 2015، صفحات 2606 تا 2614) به چاپ رسیده است.
