تولیدآفت کشی که زمین رانجات می دهد!

یک جرعه ازجهان دانش

بهارسادات موسوی

[ گزارش ازپژوهش های تازه ]

محققان دانشگاه بردوان با استفاده از نانوذرات نقره سنتز شده از عصاره برگ گیاه «تولسی» (Ocimum sanctum) و ترکیب آن با عصاره‌های گیاهی دیگر ، یک فرمولاسیون نانویی زیستی برای تولید آفت‌کش ارائه کرده‌اند که می‌تواند به عنوان جایگزین قدرتمند و سازگار با محیط زیست برای آفت‌کش‌های شیمیایی مرسوم عمل کند.

به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ، این نوآوری به ویژه برای کشاورزانی که با تهدیدات کرم پیله‌ساز مواجه هستند ، راه‌حلی پایدار و مؤثر ارائه می‌دهد. کرم پیله‌ساز (Spilosoma obliqua) یکی از مخرب‌ترین آفات برای محصولات کنف است که سالانه خسارات اقتصادی قابل توجهی به کشاورزان وارد می‌کند. این آفت با تغذیه از برگ‌های کنف ، رشد گیاه را مختل کرده و باعث کاهش کیفیت و کمیت محصول می‌شود. تاکنون کشاورزان برای مقابله با این آفت ، از آفت‌کش‌های شیمیایی استفاده می‌کردند که اگرچه مؤثر بودند ، اما به دلیل سمیت بالا و اثرات مخرب محیط‌زیستی ، نگرانی‌های زیادی ایجاد کرده‌اند.

فرمولاسیون جدید نانویی که توسط محققان دانشگاه بردوان توسعه یافته است ، از نانوذرات نقره سنتز شده از عصاره برگ گیاه تولسی (Ocimum sanctum) و ترکیب آن با عصاره‌های گیاهی دیگر تشکیل شده است. این ترکیب نه تنها اثربخشی بالاتری در مقابله با آفات دارد ، بلکه خطرات محیط‌زیستی کمتری نیز ایجاد می‌کند.

بر اساس تحقیقات انجام شده ، نانوذرات نقره سنتز شده به روش سبز (green synthesis) دارای غلظت کشنده پایین‌تری (LC۵۰) در مقایسه با عصاره‌های گیاهی سنتی هستند. به عنوان مثال ، این فرمولاسیون در مدت ۲۴ ، ۴۸ و ۷۲ ساعت به ترتیب مقادیر LC۵۰ معادل ۹۳.۲۱ ppm ، ۲۳.۳۸ ppm و ۵.۹۶ ppm نشان داده است که بیانگر اثربخشی فوق‌العاده آن در کنترل آفات است.

یکی از مزایای کلیدی این فرمولاسیون ، استفاده از فناوری نانو برای بهبود چسبندگی برگ‌ها و افزایش سرعت تأثیر بر آفات هدف است. این امر باعث کاهش دفعات استفاده از آفت‌کش‌ها و در نتیجه کاهش هزینه‌ها و اثرات منفی بر محیط زیست می‌شود. علاوه بر این ، نانوذرات نقره به دلیل اندازه کوچک و خاصیت نفوذپذیری بالا، می‌توانند به طور مؤثرتری به پوستۀ حشرات نفوذ کرده و عملکرد سلولی آن‌ها را مختل کنند.

فرآیند سنتز این نانوذرات شامل مراحل ساده‌ای مانند حرارت دادن و هم زدن است که در آن با افزودن عصاره گیاه تولسی به نیترات نقره ، تشکیل نانوذرات آغاز می‌شود. تغییر رنگ از زرد به قهوه‌ای نشان‌دهنده تشکیل نانوذرات است. مطالعات مشخصه‌یابی با استفاده از روش‌هایی مانند طیف‌سنجی مرئی — فرابنفش ، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تشکیل نانوذرات و تعامل آن‌ها با ترکیبات زیست‌فعال عصاره گیاهی را تأیید کرده‌اند.

یکی از یافته‌های کلیدی این تحقیق ، اثر سینرژیستی (هم‌افزایی) بین ترکیبات زیست‌فعال موجود در گیاه تولسی و نانوذرات نقره است. این اثر ترکیبی باعث افزایش اثربخشی آفت‌کش و کاهش وابستگی به آفت‌کش‌های شیمیایی سمی می‌شود. نتایج مطالعه نشان داد که این آفت‌کش نانوبیویی در غلظت‌های مختلف ، میزان مرگ و میر قابل توجهی در آفات ایجاد می‌کند و با افزایش مدت زمان درمان ، این میزان بیشتر می‌شود.

با وجود نتایج امیدوارکننده ، چالش‌هایی برای تجاری‌سازی این محصول وجود دارد. عواملی مانند مقرون به صرفه بودن برای کشاورزان ، پایداری فرمولاسیون در شرایط مزرعه و ارزیابی‌های نظارتی برای تضمین ایمنی محیط زیست ، نیاز به بررسی دقیق‌تری دارند. معرفی این راه‌حل‌های پیشرفته کشاورزی به بازار مستلزم رعایت استانداردهای ایمنی سخت‌گیرانه‌ای است تا از هرگونه خطر بالقوه برای سلامت خاک و موجودات مفید جلوگیری شود. این نوآوری نه تنها گامی مهم به سوی کشاورزی پایدار است ، بلکه امیدواری برای کاهش وابستگی به آفت‌کش‌های شیمیایی مضر را نیز افزایش می‌دهد. محققان بر ادامه بررسی‌ها و مطالعات بیشتر در مورد این فرمولاسیون‌ها تأکید دارند. این تحقیقات به کشاورزان کمک می‌کند تا مدیریت آفات را به طور مؤثرتری بهینه‌سازی کنند و به سمت کشاورزی پایدارتر و سازگارتر با محیط زیست حرکت کنند.

 

حرکت اعضای بدن یک معلول باهوش مصنوعی

یک فرد معلول توانست با فکر کردن درباره حرکت دادن اعضای بدنش بازوی روباتیک را وادار کند این عمل را در واقعیت تقلید کند.

به گزارش اینترستینگ انجینرینگ ، این دستاورد در دانشگاه یو سی سانفرانسیسکو و با کمک یک رابط مغز و رایانه جدید به دست آمده است.

بیشتر رابط های مغز و رایانه ای که تاکنون ساخته شده اند دارای طول عمر با امکان اختلال هستند اما رابط جدید به مدت ۷ ماه بدون هیچ گونه مشکلی به فعالیت ادامه داد.

مهمترین دستاورد مربوط به مدل هوش مصنوعی است که رابط مغز و تراشه براساس آن ساخته شده است. این هوش مصنوعی طی گذر زمان با فعالیت های مغزی همخوان می شود و شرکت کنندگان می توانند حرکاتی که تصور کرده اند را انجام دهند.

کارونش گانگولی عصب شناس در این باره می گوید: این نوع ترکیب یادگیری بین انسان و هوش مصنوعی مرحله جدیدی در توسعه رابط های مغز و رایانه به حساب می آید. ما برای دستیابی به عملکردهای پیچیده به این امر نیاز داریم.

شرکت کننده در این تحقیق به دلیل سکته فلج شده بود. حسگرهایی کوچک روی سطح مغز وی کاشته شد. هنگامیکه بیمار حرکت اعضای بدن یا سرش را تصور می کرد ، حسگرهای مذکور فعالیت مغز را جذب می کردند. محققان با گذر زمان متوجه شدند الگوهای حرکت مغز با شکل موقعیت دقیق آن ها هماهنگ است و مکان های آن ها هر روز اندکی تغییر می کند. این امر نشان می دهد چرا رابط های مغز و تراشه پیشین به سرعت شکست خوردند.

محققان برای حل مشکل یک مدل مبتنی بر هوش مصنوعی ساختند که براساس تغییرات روزانه منطبق می شد. بیمار به مدت ۲ هفته سعی کرد تا حرکات ساده را بصری سازی کند و همزمان هوش مصنوعی نیز سیگنال های مغز وی را آموخت. هنگامیکه فرد تلاش کرد یک بازوی روباتیک را کنترل کند ، حرکات او دقیق نبودند. بیمار برای بهبود دقت در این روند استفاده از یک بازوی روباتیک مجازی را تمرین کرد که بازخوردی واقعی ارائه داد.

به محض آنکه او آموخت چگونه از بازوی مجازی استفاده کند ، به سرعت این مهارت ها را به بازوی روباتیک واقعی منتقل کرد. او توانست با کمک بازوی رباتیک بلوک هایی را کنترل کند ، بچرخاند و آن ها در موقعیت های مختلف قرار دهد. او طی انجام یک فعالیت پیچیده تر توانست در کابینت را باز کند ، یک فنجان بردارد و آن را زیر شیر آب قرار دهد.

فرد مذکور حتی چند ماه بعد هنوز می توانست پس از طی یک فرایند کالیبراسیون ۱۵ دقیقه ای از بازوی روباتیک استفاده کند. گانگولی و همکارانش بیش از پیش روی ارتقا هوش مصنوعی تمرکز کردند تا حرکت بازوی روباتیک روان تر و سریع تر شود. آن ها تصمیم دارند این سیستم را برای آزمایش در محیط خانه به کارگیرند.

 

ساخت پارچه هوشمند گرم‌کن

محققان دانشگاه واترلو پارچه‌ای ساخته‌اند که با نور خورشید گرم می‌شود و تغییرات دما را به‌صورت بصری نشان می‌دهد. این فناوری ، انقلابی در صنعت پوشاک و کاربردهای صنعتی ایجاد خواهد کرد.

به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ، محققان دانشگاه واترلو در کانادا با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه جیانگنان چین ، موفق به توسعه پارچه‌ای هوشمند شده‌اند که می‌تواند با استفاده از نور خورشید گرم شود و همزمان تغییرات دما را به‌صورت بصری نمایش دهد. این پارچه که از نانوذرات پیشرفته در ساختار خود بهره می‌برد ، نیازی به منبع انرژی خارجی ندارد و می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت پوشاک ، به‌ویژه لباس‌های زمستانی ، ایجاد کند. نتایج این تحقیق در مجله Advanced Composites and Hybrid Materials منتشر شده است.

این پارچه هوشمند از ترکیب نانوذرات پلی‌آنیلین و پلی‌دوپامین با پلی‌یورتان ترموپلاستیک ساخته شده است. این نانوذرات با جذب نور خورشید ، انرژی خورشیدی را به گرما تبدیل می‌کنند و دمای پارچه را تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌دهند. یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این پارچه ، استفاده از رنگ‌های ترموکرومیک است که با تغییر دما ، رنگ پارچه را به‌صورت برگشت‌پذیر تغییر می‌دهند. این قابلیت به کاربران اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به ابزارهای جانبی ، تغییرات دما را به‌صورت بصری مشاهده کنند.

پروفسور یونینگ لی ، سرپرست این تحقیق از دانشگاه واترلو می‌گوید: جادوی تغییر رنگ این پارچه در ترکیب نانوذرات تعبیه‌شده در الیاف آن نهفته است. این نانوذرات با فعال‌ شدن تحت نور خورشید ، گرما جذب می‌کنند و آن را به گرمایی مطبوع تبدیل می‌کنند.

این پارچه هوشمند نه تنها از نظر عملکردی پیشرفته است ، بلکه از نظر دوام و انعطاف‌پذیری نیز ویژگی‌های قابل توجهی دارد. این پارچه می‌تواند تا پنج برابر طول اولیه خود کِش بیاید و تا ۲۴ بار شست‌وشو را بدون کاهش عملکرد تحمل کند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود تا این پارچه برای استفاده در شرایط سخت و محیط‌های چالش‌برانگیز ایده‌آل باشد.

یکی دیگر از مزایای این فناوری ، نظارت یکپارچه بر دما است که ایمنی و کارایی آن را افزایش می‌دهد. پروفسور لی در این باره می‌گوید: ما دوام این پارچه را در اولویت قرار دادیم تا اطمینان حاصل کنیم که می‌تواند در برابر استفاده مکرر و قرار گرفتن در معرض شرایط محیطی مقاومت کند و در عین حال ویژگی‌های نوآورانه خود را حفظ کند.

این پارچه هوشمند کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. از جمله این کاربردها می‌توان به استفاده در لباس‌های زمستانی ، تجهیزات نجات در هوای سرد و حتی پوشاک حیوانات خانگی اشاره کرد. این فناوری می‌تواند به‌ویژه در مناطقی که دسترسی به برق محدود است ، مانند مناطق دورافتاده یا در شرایط اضطراری ، بسیار مفید باشد.

علاوه بر این ، این پارچه می‌تواند در صنایع پیشرفته مانند هوافضا و تولیدات صنعتی نیز مورد استفاده قرار گیرد. به‌ عنوان مثال ؛ می‌توان از آن در ساخت لباس‌های ایمنی برای کارگران در محیط‌های سرد یا در تولید پتوهای گرم‌کننده برای عملیات امداد و نجات استفاده کرد.

اگر چه این پارچه هوشمند پتانسیل بالایی دارد ، اما تیم تحقیقاتی در حال کار بر روی کاهش هزینه‌های تولید آن است. یکی از مواد اصلی مورد استفاده در این پارچه ، پلی‌دوپامین است که هزینه نسبتاً بالایی دارد. محققان در حال بررسی جایگزین‌هایی برای این ماده هستند تا تولید انبوه این پارچه را مقرون‌به‌صرفه‌تر کنند.

این پارچه هوشمند خورشیدی گامی بزرگ در جهت توسعه فناوری‌های پوشیدنی پایدار و ایمن است. با قابلیت گرم‌کنندگی بدون نیاز به برق ، نظارت بر دما و دوام بالا ، این فناوری می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت پوشاک و کاربردهای صنعتی ایجاد کند. در آینده‌ای نزدیک ، شاهد استفاده گسترده از این پارچه در محصولات مختلف خواهیم بود که زندگی روزمره را راحت‌تر و ایمن‌تر می‌کند.
این تحقیق نه تنها نشان‌دهنده پیشرفت‌های علمی در حوزه نانوذرات و مواد هوشمند است ، بلکه گامی مهم در جهت توسعه فناوری‌های پایدار برای آینده است.