پژوهشگران کمبریج از «آژانس پژوهش و اختراع پیشرفته» یا آریا بودجه گرفته‌اند تا از پروتئین‌ها به‌عنوان ابزار ساخت برای سرهم‌کردن مواد پیشرفته استفاده کنند؛ از جمله آهنرباهای پُربازدهی که به عناصر نادر خاکیِ پرهزینه نیاز ندارند. این کار بخشی از «برنامه جهانی سازندگان» آریا است؛ طرحی سه‌ساله با بودجه ۵۰ میلیون پوند که از ۱۱ گروه پژوهشی پشتیبانی می‌کند.
نکات کلیدی
- این بودجه از «برنامه جهانی سازندگان» آریا می‌آید.
- این برنامه سه ساله است و در مجموع ۵۰ میلیون پوند بودجه دارد.
- پروفسور رونن دالی پروژه «پروتئین اسپارک» کمبریج را هدایت می‌کند.
- این پروژه هدف دارد آهنرباهایی بدون عناصر نادر خاکی و همچنین الکترودهای پیشرفته برای باتری‌ها توسعه دهد.
- پژوهشگران کمبریج در دو پروژه دیگر همین برنامه نیز مشارکت دارند.
این خبر برای دانشجویان و پژوهشگران کمبریج چه معنایی دارد؟
این بودجه به چند پروژه پژوهشی در کمبریج نیرو می‌دهد که در مرز میان علم مواد، شیمی و مهندسی قرار دارند. برای پژوهشگران، پیامد فوری آن دسترسی به برنامه‌ای است که از روش‌های ساخت مبتنی بر پروتئین برای تولید مواد پیشرفته به شیوه‌های تازه حمایت می‌کند. برای دانشجویان، این خبر نشان می‌دهد که در حوزه‌هایی با همکاری میان‌رشته‌ایِ گسترده، کار پژوهشی فعالی در جریان است.
تیم‌های کمبریج در «مؤسسه تولید»، «دانشکده مهندسی»، «دانشکده مهندسی شیمی و زیست‌فناوری»، «دانشکده شیمی یوسف حامید» و «دانشکده علم و مهندسی مواد» پراکنده‌اند. این پروژهها همچنین با پژوهشگرانی از دانشگاه آمستردام، دانشگاه لیورپول، دانشگاه واشینگتن و دانشگاه لیدز همراه‌اند و یک شبکه پژوهشی گسترده پیرامون آهنرباهای بدون عناصر نادر خاکی و مواد مرتبط شکل می‌دهند.
- پروتئین اسپارک به رهبری پروفسور رونن دالی، از پروتئین‌ها برای هدایت رشد مواد مغناطیسی بدون عناصر نادر خاکی استفاده می‌کند.
- پوئم یک روش مبتنی بر پروتئین را برای ساخت آهنرباهای پُربازده با کنترل دقیق اندازه، شکل و فاصله بلورها توسعه می‌دهد.
- اس-لتیس ورقه‌های بزرگ و بسیار منظم را از پروتئین‌های خودآرا و فلزات می‌سازد تا در کاربردهایی مانند پالایش، کاتالیز و تبدیل دیاکسید کربن به کار رود.
پروتئین‌ها چگونه به ساخت آهنربا و مواد دیگر کمک می‌کنند؟
آن‌ها در زمان شکل‌گیری نقش راهنما و الگو را بازی می‌کنند. در پروژه «پروتئین اسپارک» کمبریج، قطره‌های میکروسکوپیِ حامل پروتئین‌های طراحی‌شده و عناصر مورد نیاز، شبیه چاپ جوهرافشان، پاشیده و در جای خود چاپ می‌شوند. سپس پروتئین‌ها رشد می‌کنند، جهت می‌دهند و ماده را به نانو‌بلورها، لایه‌ها و ساختارهای سه‌بعدی تبدیل می‌کنند.
این پروژه از «زیست‌کانی‌سازی» الهام می‌گیرد؛ همان فرایندی که موجودات زنده با آن مواد سختی مانند استخوان و دندان می‌سازند، و آن را به یک خط تولید پیوسته تبدیل می‌کند. هدف، ساخت مواد مغناطیسیِ کاربردی بدون ورودیِ عناصر نادر خاکی است و در کنار آن، بررسی کاربردهای باتریهایی است که سریع‌تر شارژ می‌شوند و دوام بیشتری دارند.
چه کسانی در پروژه‌های کمبریج مشارکت دارند؟
پروفسور رونن دالی هدایت «پروتئین اسپارک» را بر عهده دارد. تیم کمبریج همچنین شامل پروفسور مایکل دِ فُلدر، پروفسور جان دورِل و دکتر سباستین پاتینسون از دانشکده مهندسی؛ پروفسور لیلیانا فروک از دانشکده مهندسی شیمی و زیست‌فناوری؛ و پروفسور توماس نولز از دانشکده شیمی یوسف حامید است.
پژوهشگران کمبریج که در دو پروژه دیگرِ تأمین‌مالی‌شده حضور دارند شامل دکتر شیجینگ سان و دکتر زویانگ یه هستند، و در پروژه «پوئم» نیز پروفسور توماس نولز، جوزی فورسایت، هانا هان و مکس گائو نقش دارند. پروفسور اروین ریزنر هم در «اس-لتیس» مشارکت دارد؛ پروژه‌ای که رهبری آن با دانشگاه ادینبرو است.
چرا آهنرباهای بدون عناصر نادر خاکی اهمیت دارند؟
آهنرباها در هدفون‌ها، تلفن‌های همراه، موتورها و توربین‌های بادی استفاده می‌شوند. دالی گفته است تقریباً همه آهنرباها شامل مواد نادر خاکی هستند؛ موادی که استخراجشان پرهزینه است، منابعشان رو به کاهش است و چالش‌های زیست‌محیطی ایجاد می‌کنند. پروژه کمبریج می‌خواهد با استفاده از پروتئین‌ها رشد مواد مغناطیسی را پیش ببرد، بدون آن‌که در هیچ مرحله‌ای از فرایند به عناصر نادر خاکی متکی باشد.
اهمیت این موضوع فقط به ساخت ماده تازه محدود نمی‌شود، بلکه به شیوه تازه ساخت هم مربوط است. شرط اصلی آریا این است که پروتئین‌ها بتوانند مانند یک «سازنده جهانی» عمل کنند؛ یعنی همان ابزارهای زیستی بتوانند به شکل کنترل‌شده در ساخت مواد پیشرفته گوناگون به کار روند.
پرسش‌های متداول
بودجه آریا در کمبریج از چه پروژه‌هایی پشتیبانی می‌کند؟
این بودجه از سه پروژه مرتبط با کمبریج در «برنامه جهانی سازندگان» پشتیبانی می‌کند: «پروتئین اسپارک»، «پوئم» و «اس-لتیس». این سه پروژه با هم، پروتئین‌ها را به‌عنوان ابزار ساخت آهنربا، الکترود و دیگر مواد پیشرفته بررسی می‌کنند.
این پژوهش چه کاربردی میتواند داشته باشد؟
این پروژهها میتوانند به آهنرباهایی منجر شوند که به عناصر نادر خاکی نیاز ندارند، باتریهایی که شارژ بیشتری نگه میدارند و دوام بالاتری دارند، و موادی برای پالایش، تبدیل دیاکسید کربن، کاتالیز پاکتر و فناوریهای نوری.
