مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2025 مؤخرًا إلى سوسومو كيتاغاوا، وريتشارد روبسون، وعمر ياغي تقديرًا "لتطويرهم الأطر المعدنية العضوية (MOFs)". ابتكر الفائزون الثلاثة هياكل جزيئية ذات مساحات داخلية هائلة، تسمح بتدفق الغازات والمركبات الكيميائية الأخرى عبرها. لهذه الهياكل، المعروفة باسم الأطر المعدنية العضوية (MOFs)، تطبيقات تتراوح بين استخراج الماء من هواء الصحراء واحتجاز ثاني أكسيد الكربون، وتخزين الغازات السامة وتحفيز التفاعلات الكيميائية. الأطر المعدنية العضوية (MOFs) هي فئة من المواد البلورية المسامية، تتكون من أيونات أو مجموعات معدنية مرتبطة عبر روابط عضوية (الشكل 1). يمكن تصور بنيتها كشبكة ثلاثية الأبعاد من "عقد معدنية + روابط عضوية"، تجمع بين استقرار المواد غير العضوية ومرونة تصميم الكيمياء العضوية. يتيح هذا التركيب متعدد الاستخدامات للأطر المعدنية العضوية أن تتكون من أي معدن تقريبًا من الجدول الدوري، بالإضافة إلى مجموعة واسعة من الروابط، مثل الكربوكسيلات والإيميدازولات والفوسفونات، مما يتيح تحكمًا دقيقًا في حجم المسام، والقطبية، والبيئة الكيميائية. الشكل 1. مخطط لإطار معدني عضوي منذ ظهور أول أطر عضوية معدنية دائمة المسامية في تسعينيات القرن الماضي، طُوّرت آلاف الأطر الهيكلية، بما في ذلك نماذج كلاسيكية مثل HKUST-1 وMIL-101. تتميز هذه الأطر بمساحات سطحية نوعية فائقة الارتفاع وأحجام مسام، مما يوفر خصائص فريدة لامتصاص الغازات، وتخزين الهيدروجين، والفصل، والتحفيز، وحتى توصيل الأدوية. يمكن لبعض أطر العضوية المعدنية المرنة أن تخضع لتغيرات هيكلية عكسية استجابةً للامتصاص أو درجة الحرارة، مما يُظهر سلوكيات ديناميكية مثل "تأثيرات التنفس". بفضل تنوعها وقابليتها للضبط ووظائفها، أصبحت أطر العضوية المعدنية موضوعًا أساسيًا في أبحاث المواد المسامية، وتوفر أساسًا علميًا متينًا لدراسة أداء الامتزاز وطرق توصيفها. توصيف MOFs تتضمن الخصائص الأساسية للإطارات العضوية المعدنية عادةً أنماط حيود الأشعة السينية للمسحوق (PXRD) لتحديد التبلور ونقاء الطور، ومعادلة امتصاص/امتصاص النيتروجين (N₂) للتحقق من صحة بنية المسام وحساب مساحة السطح الظاهرة. وتشمل التقنيات التكميلية الأخرى المستخدمة بشكل شائع ما يلي: التحليل الوزني الحراري (TGA) :يقوم بتقييم الاستقرار الحراري ويمكنه تقدير حجم المسام في بعض الحالات. اختبارات استقرار المياه :يقوم بتقييم الاستقرار البنيوي في الماء وعبر ظروف الرقم الهيدروجيني المختلفة. المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) :يقيس حجم البلورة وشكلها، ويمكن دمجه مع مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) للتركيب العنصري والتوزيع. مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR) : يقوم بتحليل نقاء العينة الإجمالي ويمكنه تحديد نسب الربيطة في MOFs ذات الربيطة المختلطة. مطيافية الانبعاث البصري للبلازما المقترنة بالحث (ICP-OES) :يحدد نقاء العينة ونسب العناصر. مطيافية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء ذات الانعكاس المنتشر (DRIFTS) :يؤكد وجود أو غياب المجموعات الوظيفية النشطة للأشعة تحت الحمراء في الإطار. حيود الأشعة السينية للبلورة الواحدة (SCXRD) :يوفر معلومات هيكلية دقيقة. فيما يلي لمحة عامة موجزة عن إعداد العينة ونقاط تحليل البيانات الرئيسية لكل طريقة من طرق التوصيف. 1. حيود الأشعة السينية بالمسحوق (PXRD) يحدد PXRD بنية البلورة ونقاء الطور. تُقارن أنماط الحيود التجريبية بأنماط محاكاة من بيانات XRD لبلورة واحدة للتأكد من نقاء الطور. تُقاس العينات عادةً كمساحيق مضغوطة في كري...

مع تسارع وتيرة التصنيع والنمو المستمر لانبعاثات الملوثات، تُشكل مياه الصرف الصحي العضوية تهديدًا خطيرًا للنظم البيئية وصحة الإنسان. تشير الإحصاءات إلى أن استهلاك الطاقة من معالجة مياه الصرف الصناعي يُمثل 28% من إجمالي استخدام الطاقة في معالجة المياه عالميًا. ومع ذلك، تعاني تقنية فينتون التقليدية من تعطل المحفز، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة المعالجة. تواجه المحفزات المعدنية في عمليات الأكسدة المتقدمة اختناقات شائعة: لا يُمكن الحفاظ على دورة الأكسدة والاختزال بفعالية، ومسارات نقل الإلكترونات محدودة، وتعتمد طرق التحضير التقليدية على درجات حرارة وضغط مرتفعين، مع إنتاجية تتراوح بين 11% و15% فقط. ولمعالجة هذه التحديات، قام فريق بحثي من جامعة داليان للتكنولوجيا طوروا محفزًا نانويًا من النحاس والكربون عن طريق اقتران السليلوز التجاري بأيونات النحاس بطريقة الاستبدال الجلفاني الكيميائي الرطب. كما طوروا نظام تحلل مبتكرًا يتميز بـ آلية تحفيز ثنائية القناة (مسار جذري + نقل مباشر للإلكترون) وقدرة واسعة على التكيف مع درجة الحموضة. حققت المادة تحللًا للتتراسيكلين بنسبة 65% خلال 5 دقائق (مقارنةً بأقل من 5% في المحفزات التجارية)، مع استخلاص أيونات النحاس بمعدل أقل من 1.25 ملغم/لتر (أقل من المعيار الوطني البالغ 2.0 ملغم/لتر). في مفاعل السرير المعبأ (PTR)، تمت إزالة أكثر من 99% من الملوثات خلال فترة بقاء 20 ثانية فقط. ومن خلال تمكين النشاط التحفيزي المستدام عبر مسار نقل الإلكترون المباشر، تغلب هذا النهج على مشكلة ضعف التكيف البيئي التي طالما عانت منها المحفزات التقليدية. الدراسة بعنوان "التحلل التحفيزي القوي ثنائي القناة الذي يعتمد على الملوثات العضوية عبر مركبات Cu-C مع الحصاد الإلكتروني الاتجاهي وتوليد الأنواع الجذرية الكلاسيكية" ، تم نشره في مجلة الهندسة الكيميائية . تكوين محفز نانوي من النحاس والكربون باستخدام السليلوز التجاري كدعامة، أدرج الفريق أيونات النحاس عبر طريقة استبدال جلفاني كيميائي رطب لبناء مركبات نانوية من النحاس والكربون ذات نشاط تحفيزي ثنائي القناة. كشفت التوصيفات عن تأثيرات فريدة لنقل الإلكترونات في ظل ظروف مختلفة. تصوير المجهر الإلكتروني الماسح ( سيكتيك SEM5000 ) كشف التطور البنيوي الدقيق أظهر السليلوز النقي شبكةً غير منتظمة، والتي تحولت، بعد تكوينها المركب، إلى كرات نحاسية بقطر 10 نانومتر، تتجمع ذاتيًا لتشكل تجمعات هرمية بقطر 100 نانومتر. وقد ضمنت هذه البنية تشتتًا ونقلًا عاليين للإلكترونات. SEM-EDS أكد توزيع العناصر بشكل موحد. كشفت أطياف الأشعة تحت الحمراء بتقنية فورييه (FTIR) عن ذروة Cu₂O عند 682.31 سم⁻¹ نتيجة تفاعلات الأكسدة والاختزال أثناء عملية التخليق. كما دعم وجود مجموعات C=C وC=O وC–H هذه النتائج، في حين لوحظت ذروة قوية لـ-OH عند 3200-3600 سم⁻¹. أشار تحليل XPS إلى أن إشارات Cu₂p صادرة بشكل رئيسي عن Cu₂(OH)₂CO₃ وC₂O، مع إظهار روابط C₂s لـ C=C وC–C، وهو ما يتوافق مع نتائج FTIR. الشكل 1. تحضير وتوصيف المحفز أداء التحلل التحفيزي في عملية تنشيط بيرسلفات (PDS)، أظهر محفز النحاس-الكربون مساري تحلل مزدوجين: إزالة 65% من التتراسيكلين في 5 دقائق (مقابل أقل من 5% في المحفزات التجارية)، مع استخلاص النحاس بتركيز 1.25 ملغم/لتر فقط، وهو أقل من الحد الوطني. أكدت تجارب المقارنة أن التحلل ناتج عن تحفيز غير متجانس. أظهرت دراسات التحسين على نوع المؤكسد، وجرعة المحفز، وجرعة المؤكسد أداءً متفوقًا لمحفز النحاس-الكربون مقارنةً بالعديد من المحفزات القائمة على النحا...

دفع حدود الطباعة الحيوية مع CIQTEK SEM في معهد الطب الذكي والهندسة الطبية الحيوية بجامعة نينغبو، يُعالج الباحثون التحديات الطبية الواقعية من خلال دمج علوم المواد والأحياء والطب وتكنولوجيا المعلومات والهندسة. وسرعان ما أصبح المعهد مركزًا لابتكارات الرعاية الصحية القابلة للارتداء والرعاية الصحية عن بُعد، والتصوير الطبي المتقدم، والتحليل الذكي، بهدف تحويل الإنجازات المختبرية إلى نتائج سريرية ملموسة. في الآونة الأخيرة، شارك الدكتور لي شاو، نائب العميد التنفيذي للمعهد، أبرز أحداث رحلته البحثية وكيف أحدث تقنيات SEM من CIQTEK وهو يغذي اكتشافات فريقه. CIQTEK SEM في معهد الطب الذكي والهندسة الطبية الحيوية بجامعة نينغبو طباعة المستقبل: من القلوب المصغرة إلى الشبكات الوعائية منذ عام 2016، كان الدكتور شاو رائدًا التصنيع الحيوي والطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد بهدف هندسة أنسجة حية ووظيفية خارج جسم الإنسان. يمتد عمل فريقه من قلوب مصغرة مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد إلى هياكل وعائية معقدة، مع تطبيقات في فحص الأدوية، ونمذجة الأمراض، والطب التجديدي. قلب مصغر مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد بفضل التمويل الذي قدمته مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية في الصين ووكالات البحث المحلية، تمكن مختبره من تحقيق العديد من الإنجازات: استراتيجيات الطباعة الحيوية الذكية :استخدام تأثيرات لف الحبل السائل مع الطباعة الحيوية المحورية لتصنيع الألياف الدقيقة ذات الشكل المتحكم فيه، مما يتيح إنشاء العضويات الوعائية. ألياف خلوية دقيقة قابلة للتجميد :تطوير ألياف دقيقة خلوية موحدة وقابلة للتطوير وقابلة للحفظ بالتبريد من خلال الطباعة الحيوية المحورية، مع إمكانات عالية لزراعة الخلايا ثلاثية الأبعاد، وتصنيع العضويات، وفحص الأدوية، والزراعة. الأحبار الحيوية التضحية :طباعة شبكات مسامية متوسطة الحجم باستخدام أحبار حيوية من الجيلاتين الدقيق، مما يؤدي إلى بناء مسارات غذائية لتوصيل الأكسجين/العناصر الغذائية بشكل فعال. الأنظمة الوعائية المعقدة :إنشاء شبكات وعائية معقدة باستخدام الطباعة الحيوية المحورية مع تحفيز ترسب الخلايا البطانية في الموقع، وحل التحديات في تكوين الأوعية الدموية في الهياكل المعقدة. الأنسجة المتباينة الخواص :إنشاء أنسجة متباينة الخواص باستخدام الأحبار الحيوية الموجهة للقص وطرق الطباعة المسبقة للقص. هياكل ذات كثافة خلوية عالية :اقتراح تقنية طباعة حمام دعم الجسيمات السائلة الأصلية للحبر الحيوي عالي الكثافة الخلوية، وتحقيق أنسجة حيوية نشطة تشبه الحياة مع التغلب على المقايضة طويلة الأمد بين قابلية الطباعة وقابلية الخلايا للبقاء في الطباعة الحيوية القائمة على البثق. تمهد هذه التطورات الطريق نحو تطوير أنسجة وظيفية قابلة للزرع، وربما حتى أعضاء معدلة هندسيا. تسريع الاكتشاف مع CIQTEK SEM مع التقدم العلمي السريع، يتصدر البحث الطبي الحيوي الابتكار. غالبًا ما تؤدي الكفاءة العالية إلى إنجازات أكبر. ووفقًا للدكتور شاو، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) يعد أحد الأدوات العلمية الأكثر أهمية في المعهد . منذ اعتماد CIQTEK مجهر المسح الإلكتروني للانبعاث الميداني وقد شهد المعهد تقدماً ملحوظاً في كفاءة البحث والابتكار. في الماضي، كان علينا إرسال عينات إلى مختبرات أخرى، وكثيرًا ما كنا ننتظر في طوابير طويلة، مما كان يُبطئ أبحاثنا، كما أوضح الدكتور شاو. "الآن، مع مجهر المسح الإلكتروني من CIQTEK داخليًا، يمكننا التقاط تفاصيل مذهلة للمواد البيولوجية، بدءًا من جزيئات الهيدروجيل بحجم 10 نانومتر ووصولًا إلى شبكات الألياف ال...

في الآونة الأخيرة، حقق فريق بقيادة وانج هاومين من معهد شنغهاي لأنظمة المعلومات الدقيقة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم تقدمًا كبيرًا في دراسة مغناطيسية أشرطة الجرافين النانوية المتعرجة (zGNRs) باستخدام سيكتيك مجهر مسح النيتروجين الشاغر (SNVM) . بناءً على أبحاث سابقة، قام الفريق بحفر نيتريد البورون السداسي (hBN) مسبقًا باستخدام جسيمات معدنية لإنشاء خنادق ذرية موجهة، واستخدموا طريقة الترسيب الكيميائي للبخار التحفيزي في الطور البخاري (CVD) لتحضير أشرطة نانوية من الجرافين الكيرالية في الخنادق، محصلين بذلك على عينات من جسيمات نانوية zGNR بعرض حوالي 9 نانومتر مدمجة في شبكة نيتريد البورون السداسي. ومن خلال الجمع بين قياسات SNVM والنقل المغناطيسي، أكد الفريق مغناطيسيته الذاتية مباشرةً في التجارب. يرسي هذا الاكتشاف الرائد أساسًا متينًا لتطوير أجهزة إلكترونية مغزلية قائمة على الجرافين. وقد نُشرت نتائج البحث ذات الصلة، بعنوان "علامات المغناطيسية في أشرطة نانوية من الجرافين المتعرجة مدمجة في شبكة نيتريد البورون السداسي"، في المجلة الأكاديمية المرموقة. "مواد الطبيعة". الجرافين، باعتباره مادة ثنائية الأبعاد فريدة، يُظهر خصائص مغناطيسية لإلكترونات المدار p تختلف اختلافًا جوهريًا عن الخصائص المغناطيسية الموضعية لإلكترونات المدار d/f في المواد المغناطيسية التقليدية، مما يفتح آفاقًا بحثية جديدة لاستكشاف المغناطيسية الكربونية النقية. يُعتقد أن أشرطة الجرافين النانوية المتعرجة (zGNRs)، التي يُحتمل أن تمتلك حالات إلكترونية مغناطيسية فريدة قريبة من مستوى فيرمي، تتمتع بإمكانيات هائلة في مجال أجهزة الإلكترونيات الدورانية. ومع ذلك، يواجه الكشف عن مغناطيسية أشرطة الجرافين النانوية المتعرجة (zGNRs) من خلال طرق النقل الكهربائي تحديات متعددة. على سبيل المثال، غالبًا ما تكون الأشرطة النانوية المُجمّعة من الأسفل إلى الأعلى قصيرة جدًا بحيث لا يُمكن تصنيع الأجهزة بشكل موثوق. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي التفاعل الكيميائي العالي لحواف أشرطة الجرافين النانوية المتعرجة إلى عدم استقرار أو تشويب غير متساوٍ. علاوة على ذلك، في أشرطة الجرافين النانوية الأضيق، قد يُصعّب الاقتران القوي المضاد للمغناطيسية لحالات الحواف الكشف عن إشاراتها المغناطيسية كهربائيًا. تُعيق هذه العوامل الكشف المباشر عن المغناطيسية في أشرطة الجرافين النانوية المتعرجة. تتميز جسيمات ZGNRs المدمجة في شبكة hBN بثبات أعلى للحافة وتتميز بمجال كهربائي متأصل، مما يخلق ظروفًا مثالية لاكتشاف مغناطيسية جسيمات zGNRs. في الدراسة، استخدم الفريق سيكتيك SNVM في درجة حرارة الغرفة لمراقبة الإشارات المغناطيسية لـ zGNRs مباشرة في درجة حرارة الغرفة. الشكل 1: القياس المغناطيسي لـ zGNR المضمن في شبكة نيتريد البورون السداسية باستخدام مسح مجهر النيتروجين الشاغر في قياسات النقل الكهربائي، أظهرت ترانزستورات zGNR المصنّعة بعرض 9 نانومتر تقريبًا موصلية عالية وخصائص نقل باليستية. تحت تأثير مجال مغناطيسي، أظهر الجهاز مقاومة مغناطيسية متباينة الخواص ملحوظة، مع تغير في المقاومة المغناطيسية يبلغ حوالي 175 Ω عند 4 كلفن، ونسبة مقاومة مغناطيسية تبلغ حوالي 1.3%، واستمرت هذه الإشارة حتى في درجات حرارة تصل إلى 350 كلفن. لم يُلاحظ التباطؤ إلا تحت مجال مغناطيسي عمودي على مستوى ترانزستورات zGNR، مما يؤكد تباينها المغناطيسي. من خلال تحليل تغير المقاومة المغناطيسية مع زاوية الميل، وجد الباحثون أن العزم المغناطيسي عمودي على سطح العينة. علاوة على ذلك، كشف انخفاض ا...

" مجهر مسح إلكتروني انبعاثي ميداني من CIQTEK يفي النظام بالمعايير العالمية الرائدة في جميع المواصفات الرئيسية، ويقدم ضمانًا طويل الأمد، ودعمًا سريعًا لما بعد البيع. بعد عامين من الاستخدام، نحن على ثقة بأن النظام يُقدم قيمة علمية وأداءً متميزًا بتكلفة تنافسية للغاية. — الدكتور تشن تشنغ سو، كبير المهندسين ورئيس مختبر الأحياء الجزيئية، معهد علم البيئة التطبيقي، الأكاديمية الصينية للعلوم في شنيانغ، بمقاطعة لياونينج، يوجد معهد أبحاث مرموق يعود تاريخه إلى عام 1954. وعلى مدار السبعين عامًا الماضية، نما ليصبح قوة وطنية في مجال البحث البيئي - معهد علم البيئة التطبيقي (IAE) ، جزء من الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) يركز المعهد على علم بيئة الغابات، وبيئة التربة، وبيئة التلوث، ويقدم مساهمات كبيرة للحضارة البيئية الوطنية. في عام 2023، ومع اقتراب المعهد من مرحلة حرجة من ترقيات المعدات، اتخذ قرارًا استراتيجيًا لن يؤدي فقط إلى إعادة تشكيل سير العمل البحثي الخاص به، بل سيؤسس أيضًا لحالة نموذجية لـ طلب ل مجاهر مسح إلكتروني (SEM) من CIQTEK في مجال علم الأحياء . IAE CAS: تعزيز الحضارة البيئية من خلال العلم تدير IAE CAS ثلاثة مراكز بحثية رئيسية في دراسات الغابات والزراعة والبيئة ويتذكر الدكتور سو تطوير منصات الخدمات التقنية المشتركة للمعهد. تأسست في عام 2002، مختبر الأحياء الجزيئية هو مرفق رئيسي ضمن مركز التكنولوجيا العامة التابع لـ IAE. على مدار العقدين الماضيين، اقتنى المختبر أكثر من 100 مجموعة من الأجهزة واسعة النطاق متعددة الأغراض، تُقدر قيمتها بأكثر من 7 ملايين دولار أمريكي. يدعم المختبر احتياجات البحث الداخلي، كما يخدم الجمهور من خلال تقديم خدمات الاختبار، بما في ذلك تحليل النظائر والعناصر المتتبعة، وتحديد التركيب البيولوجي، وتحليل العناصر النزرة البيئية، وخدمات البيولوجيا الجزيئية. تألق بأسعار معقولة: أجهزة SEM من CIQTEK تقدم نتائج تفوق التوقعات في الأبحاث البيولوجية، يُعدّ المجهر الإلكتروني الماسح ضروريًا. أوضح الدكتور سو: "يتعامل مختبر المجهر الإلكتروني لدينا مع مجموعة واسعة من العينات البيولوجية، بما في ذلك أنسجة النباتات والحيوانات، والخلايا الميكروبية، وجراثيم الفطريات، والفيروسات، بالإضافة إلى عينات مواد مثل الجسيمات المعدنية، واللدائن الدقيقة، والفحم الحيوي". ال مجهر المسح الإلكتروني المعدني قادر على إنتاج هياكل سطحية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة لعينات الحالة الصلبة. وباستخدام كاشف انتقال المسح، يمكنه أيضًا الكشف عن الهياكل الداخلية للعينات الرقيقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجهاز المدمج مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة عالية الأداء (EDS) يتيح إجراء تحليل عنصري نوعي وشبه كمي على أسطح العينات. بحلول عام 2023، لن تتمكن مجاهر المسح الإلكتروني الماسح السابقة (مجهر المسح الإلكتروني البيئي ومجهر المسح الإلكتروني المكتبي) من تلبية الطلب المتزايد على دقة أعلى في التصوير. أصبح من الضروري استخدام FE-SEM جديد. "بعد التقييم الشامل والمراجعة من قبل الخبراء، سلسلة CIQTEK SEM5000 "وتذكر الدكتور سو قائلاً: "لقد تم اختياره من خلال عملية مناقصة عامة تنافسية". مواصفاته الفنية مطابقة للمعايير العالمية، وضمانه الممتد مطمئن، وخدمة ما بعد البيع سريعة الاستجابة. بعد عامين من الاستخدام، نحن راضون جدًا عن قيمته الممتازة. الفحص المجهري CIQTEK SEM في IAE، CAS التميز الذي تم اختباره ميدانيًا: تبرز أجهزة SEM من CIQTEK لي شيو، أحد المشغلين الرئيسيين لجهاز SEM5000 في المعهد، معجب بشك...