کاربر:Hamidreza/صفحه تمرین: تفاوت میان نسخه‌ها

از ایران پدیا
پرش به ناوبری پرش به جستجو
Hamidreza (بحث | مشارکت‌ها)
بدون خلاصۀ ویرایش
Hamidreza (بحث | مشارکت‌ها)
بدون خلاصۀ ویرایش
 
(۱۰ نسخهٔ میانی ویرایش شده توسط ۲ کاربر نشان داده نشد)
خط ۱: خط ۱:
{{جعبه اطلاعات دانشمند
{{جعبه اطلاعات دانشمند
| نام                    = یواخیم فرانک
| نام                    = مونگی باوندی
| نام انگلیسی            = Joachim Frank
| نام انگلیسی            = Moungi G. Bawendi
| تصویر                  =
| تصویر                  =مونگی باوندی.jpg
| توضیح تصویر            =
| توضیح تصویر            =
| نام اصلی              = یواخیم فرانک
| نام اصلی              = مونگی گابریل باوندی
| زمینه فعالیت          = بیوشیمی، زیست‌فیزیک و زیست‌شناسی ساختاری
| زمینه فعالیت          = شیمی فیزیک، شیمی مواد و نانوشیمی
| ملیت                  = آلمانی-آمریکایی
| ملیت                  = آمریکایی، تونسی و فرانسوی
| تاریخ تولد            = ۱۲ سپتامبر ۱۹۴۰
| تاریخ تولد            = ۱۹۶۱
| محل تولد              = زیگن، آلمان
| محل تولد              = پاریس، فرانسه
| والدین                = ویلهلم فرانک و شارلوت مانسکف
| والدین                =
| تاریخ مرگ              =
| تاریخ مرگ              =
| محل مرگ                =
| محل مرگ                =
| علت مرگ                =
| علت مرگ                =
| محل زندگی              = نیویورک، ایالات متحدهٔ آمریکا
| محل زندگی              = کمبریج، ماساچوست، ایالات متحده
| مختصات محل زندگی      =
| مختصات محل زندگی      =
| مدفن                  =
| مدفن                  =
| در زمان حکومت          =
| در زمان حکومت          =
| اتفاقات مهم            = توسعهٔ بازسازی تک‌ذره‌ای و میکروسکوپی الکترونی برودتی
| اتفاقات مهم            = توسعهٔ روش تولید کنترل‌شدهٔ نقاط کوانتومی
| نام دیگر              =
| نام دیگر              = مونگی گ. باوندی
| لقب                    =
| لقب                    =
| بنیانگذار              = بنیانگذار بازسازی تک‌ذره‌ای در cryo-EM
| بنیانگذار              = از پیشگامان شیمی نقاط کوانتومی کلوئیدی
| پیشه                  = بیوشیمی‌دان و استاد دانشگاه
| پیشه                  = شیمی‌دان و استاد دانشگاه
| سال‌های فعالیت        = از دههٔ ۱۹۷۰
| سال‌های فعالیت        = از دههٔ ۱۹۸۰
| سبک پژوهشی            = تصویربرداری محاسباتی از مولکول‌های زیستی
| سبک پژوهشی            = نانومواد، طیف‌سنجی و شیمی کلوئیدی
| آثار مهم              = روش ترکیب تصاویر دوبعدی برای ساخت نقشهٔ سه‌بعدی
| آثار مهم              = سنتز نقاط کوانتومی با اندازه و سطح کنترل‌شده
| مقالات                =
| مقالات                =
| جوایز                  = جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۱۷؛ جایزهٔ وایلِی؛ جایزهٔ بنیامین فرانکلین
| جوایز                  = جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۳
| علت شهرت              = توسعهٔ روش بازسازی سه‌بعدی تک‌ذره‌ای
| علت شهرت              = کشف و سنتز نقاط کوانتومی
| تأثیرگذاشته بر        = زیست‌شناسی ساختاری، داروسازی و زیست‌شناسی مولکولی
| تأثیرگذاشته بر        = نمایشگرها، LED، تصویربرداری زیستی و نانوفناوری
| تأثیرپذیرفته از        = فیزیک، بیوفیزیک و پردازش تصویر
| تأثیرپذیرفته از        = شیمی فیزیک، علم مواد و مکانیک کوانتومی
| وبگاه                  = https://joachimfranklab.org
| وبگاه                  = https://web.mit.edu/chemistry/bawendi/
| تحصیلات                = دکترای فیزیک، دانشگاه فنی مونیخ
| تحصیلات                = دکترای شیمی، دانشگاه شیکاگو
| دانشگاه                = دانشگاه کلمبیا
| دانشگاه                = مؤسسهٔ فناوری ماساچوست
| حوزه                  = میکروسکوپی الکترونی برودتی، ریبوزوم و ترجمه
| حوزه                  = نقاط کوانتومی و نانومواد نیمه‌رسانا
| همسر                  =
| همسر                  =
| فرزندان                = دو فرزند
| فرزندان                =
| گفتاورد                =
| گفتاورد                =
| امضا                  =
| امضا                  =
}}
}}


'''یواخیم فرانک''' ('''Joachim Frank'''؛ زادهٔ ۱۲ سپتامبر ۱۹۴۰) بیوشیمی‌دان، زیست‌فیزیک‌دان و زیست‌شناس ساختاری آلمانی-آمریکایی است. او استاد بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی و استاد علوم زیستی در دانشگاه کلمبیا است.
'''مونگی گابریل باوندی''' ('''Moungi G. Bawendi'''؛ زادهٔ ۱۹۶۱) شیمی‌دان آمریکایی با پیشینهٔ فرانسوی و تونسی و استاد مؤسسهٔ فناوری ماساچوست است. او از پیشگامان توسعهٔ روش‌های شیمیایی برای تولید نقاط کوانتومی با اندازه و کیفیت کنترل‌شده به شمار می‌رود. باوندی در سال ۲۰۲۳، به‌طور مشترک با [[الکسی یکیموف]] و [[لوئیس بروس]]، جایزهٔ نوبل شیمی را دریافت کرد. انگیزهٔ رسمی جایزه «برای کشف و سنتز نقاط کوانتومی» اعلام شد.<ref name="نوبل-اطلاعات">[https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2023/bawendi/facts/ Moungi Bawendi – Facts، وبگاه رسمی جایزهٔ نوبل]</ref>


فرانک در سال ۲۰۱۷، به‌طور مشترک با [[ژاک دوبوشه|'''ژاک دوبوشه''']] و [[ریچارد هندرسون]]، جایزهٔ نوبل شیمی را دریافت کرد. انگیزهٔ رسمی جایزه «برای توسعهٔ میکروسکوپی الکترونی برودتی جهت تعیین ساختار مولکول‌های زیستی در محلول با وضوح بالا» اعلام شد.<ref name="نوبل-اطلاعات">[https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2017/frank/facts/ Joachim Frank – Facts، وبگاه رسمی جایزهٔ نوبل]</ref>
نقاط کوانتومی ذراتی نیمه‌رسانا در ابعاد نانومتری هستند. وقتی اندازهٔ یک ماده به چند نانومتر کاهش می‌یابد، رفتار الکترون‌های آن دیگر مانند مادهٔ معمولی نیست و قوانین مکانیک کوانتومی اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند. در نقاط کوانتومی، اندازهٔ ذره می‌تواند رنگ نور گسیل‌شده و دیگر ویژگی‌های نوری و الکترونیکی آن را تعیین کند. کار باوندی تولید این ذرات را از یک پدیدهٔ آزمایشگاهی دشوار به روشی قابل‌کنترل و قابل‌استفاده در فناوری تبدیل کرد.


سهم اصلی فرانک در این دستاورد، توسعهٔ روش «بازسازی تک‌ذره‌ای» است. در این روش، از هزاران نسخهٔ مشابه یک مولکول زیستی تصویرهای دوبعدی گرفته می‌شود. این تصاویر، که هرکدام ممکن است مبهم و دارای جهت‌گیری متفاوت باشند، با روش‌های محاسباتی دسته‌بندی و با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا نقشه‌ای سه‌بعدی از مولکول به دست آید. این روش امکان مطالعهٔ ساختار پروتئین‌ها، ریبوزوم‌ها و دیگر مجموعه‌های مولکولی را فراهم کرد.<ref name="نوبل-بیانیه">[https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2017/press-release/ The 2017 Nobel Prize in Chemistry، بیانیهٔ آکادمی سلطنتی علوم سوئد]</ref>
== زندگی و تحصیلات ==
 
مونگی باوندی در پاریس متولد شد. مادرش فرانسوی و پدرش تونسی بود. خانوادهٔ او در دوران کودکی‌اش به ایالات متحده مهاجرت کردند و در وست لافایت ایندیانا ساکن شدند؛ پدرش در دانشگاه پردو استاد ریاضیات بود.<ref name="ام‌آی‌تی">[https://news.mit.edu/2023/mit-chemist-moungi-bawendi-shares-nobel-prize-chemistry-1004 MIT Professor Moungi Bawendi shares Nobel Prize in Chemistry، مؤسسهٔ فناوری ماساچوست، ۴ اکتبر ۲۰۲۳]</ref>


== زندگی و تحصیلات ==
باوندی در سال ۱۹۸۲ مدرک کارشناسی خود را از دانشگاه هاروارد دریافت کرد. او برای دورهٔ دکترا به دانشگاه شیکاگو رفت و در سال ۱۹۸۸ دکترای شیمی گرفت. پس از آن، دورهٔ پژوهش پسادکترا را در آزمایشگاه‌های بل گذراند و در سال ۱۹۹۰ به هیئت علمی مؤسسهٔ فناوری ماساچوست پیوست. او بعدها به مقام استاد شیمی رسید و کرسی استاد لستر ولف شیمی را در MIT بر عهده گرفت.<ref name="ام‌آی‌تی" />


یواخیم فرانک در سال ۱۹۴۰ در شهر زیگن آلمان به دنیا آمد. او دوران کودکی خود را در سال‌های جنگ جهانی دوم و سال‌های دشوار پس از آن گذراند. در نوجوانی به فیزیک و وسایل فنی علاقه داشت و به ساخت و بازسازی رادیوها می‌پرداخت. علاقهٔ او به آزمایش و کار با ابزار، بعدها در مسیر پژوهشی‌اش در تصویربرداری علمی و پردازش داده‌ها نقش پیدا کرد.<ref name="زندگی‌نامه">[https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2017/frank/biographical/ Joachim Frank – Biographical، بنیاد نوبل]</ref>
== ماهیت نقاط کوانتومی ==


فرانک پس از پایان دبیرستان در دانشگاه‌های فرایبورگ و مونیخ به تحصیل پرداخت. او در سال ۱۹۷۰ دکترای فیزیک خود را از دانشگاه فنی مونیخ دریافت کرد. آموزش او در فیزیک، پایهٔ ریاضی و محاسباتی لازم را برای مطالعهٔ تصاویر میکروسکوپی فراهم کرد. با این حال، موضوع پژوهش‌هایش به‌تدریج از فیزیک ماده به سمت زیست‌فیزیک و ساختار مولکول‌های زیستی رفت.
نقاط کوانتومی بلورهای بسیار کوچکی از مواد نیمه‌رسانا هستند که قطر آن‌ها معمولاً چند نانومتر است. یک نانومتر یک میلیاردم متر است؛ بنابراین یک نقطهٔ کوانتومی بسیار کوچک‌تر از سلول انسان و تقریباً در مقیاس چند ده یا چند صد اتم قرار دارد.


پس از دریافت دکترا، فرانک در چند مرکز پژوهشی در اروپا و ایالات متحده فعالیت کرد. او در مرکز وادزورث در آلبانی نیویورک، دانشگاه ایالتی نیویورک در آلبانی، مؤسسهٔ پزشکی هاوارد هیوز و چند مرکز دیگر کار کرد. فرانک از سال ۲۰۰۸ به دانشگاه کلمبیا پیوست و در آن‌جا به پژوهش و آموزش ادامه داد.<ref name="نوبل-اطلاعات" />
در یک مادهٔ بزرگ، الکترون‌ها فضای بیشتری برای حرکت دارند. اما در ذره‌ای بسیار کوچک، حرکت الکترون‌ها محدود می‌شود. این محدودیت باعث می‌شود انرژی‌های مجاز الکترون تغییر کند. در نتیجه، رنگ نوری که نقطهٔ کوانتومی جذب یا منتشر می‌کند به اندازهٔ آن وابسته می‌شود. نقاط کوچک‌تر معمولاً نورهایی با انرژی بیشتر و رنگی نزدیک‌تر به آبی تولید می‌کنند و نقاط بزرگ‌تر می‌توانند نور قرمزتر گسیل کنند.<ref name="نوبل-بیانیه">[https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2023/press-release/ The Nobel Prize in Chemistry 2023، بیانیهٔ آکادمی سلطنتی علوم سوئد]</ref>


== مسئلهٔ تصویربرداری از مولکول‌های زیستی ==
این ویژگی به پژوهشگران امکان می‌دهد با تغییر اندازهٔ ذرات، رنگ و رفتار نوری آن‌ها را تنظیم کنند. در واقع، رنگ در این مواد تنها به نوع عنصر سازنده وابسته نیست، بلکه اندازهٔ بلور نیز نقش تعیین‌کننده دارد.


بسیاری از فرایندهای حیات به مولکول‌هایی مانند پروتئین‌ها، RNA و ریبوزوم‌ها وابسته‌اند. شکل سه‌بعدی هر مولکول با عملکرد آن ارتباط دارد. برای نمونه، تغییر کوچک در شکل یک پروتئین می‌تواند بر توانایی آن برای اتصال به مولکول دیگر یا انجام واکنش شیمیایی اثر بگذارد.
== پیشینهٔ کشف اثرهای کوانتومی ==


میکروسکوپ الکترونی از پرتو الکترونی استفاده می‌کند و در مقایسه با میکروسکوپ نوری می‌تواند جزئیات بسیار کوچک‌تری را نشان دهد. اما پرتو الکترونی به نمونه‌های زیستی آسیب می‌زند. افزون بر آن، یک مولکول منفرد بسیار کوچک است و تصویر به‌دست‌آمده از آن معمولاً نویزدار و مبهم است. بنابراین، یک تصویر منفرد برای تعیین ساختار کامل مولکول کافی نیست.
پیش از پژوهش‌های باوندی، الکسی یکیموف در اوایل دههٔ ۱۹۸۰ اثرهای کوانتومی وابسته به اندازه را در شیشه‌های رنگی مشاهده کرده بود. او نشان داد که نانوذرات کلرید مس درون شیشه می‌توانند رنگ شیشه را تغییر دهند و اندازهٔ ذرات با این تغییر ارتباط دارد.


راه‌حل فرانک این بود که به جای تلاش برای تفسیر یک تصویر منفرد، از مجموعهٔ بزرگی از تصاویر مولکول‌های مشابه استفاده کند. هر ذره در یک جهت متفاوت قرار می‌گیرد و تصویری دوبعدی از همان ساختار سه‌بعدی ایجاد می‌کند. اگر این تصاویر به‌درستی مرتب و میانگین‌گیری شوند، اطلاعات مشترک آن‌ها می‌تواند ساختار اصلی مولکول را آشکار کند.
چند سال بعد، لوئیس بروس همین پدیده را در نانوذرات شناور در یک مایع بررسی کرد. بروس نشان داد که ذرات آزاد در محلول نیز ویژگی‌های نوری وابسته به اندازه دارند. این دو پژوهش، مبنای فیزیکی نقاط کوانتومی را روشن کردند، اما روش‌های اولیه امکان تولید ذراتی یکنواخت و مناسب برای کاربردهای عملی را به‌خوبی فراهم نمی‌کردند.<ref name="نوبل-بیانیه" />


== بازسازی تک‌ذره‌ای ==
== روش سنتز باوندی ==


فرانک از سال ۱۹۷۵ تا ۱۹۸۶ روش‌های محاسباتی بازسازی تک‌ذره‌ای را توسعه داد. نخست، تصاویر دوبعدی بر اساس شباهت‌هایشان با یکدیگر مقایسه می‌شوند. سپس تصاویر مشابه در گروه‌های جداگانه قرار می‌گیرند و نویزهای تصادفی تا حد امکان کاهش می‌یابند. در مرحلهٔ بعد، الگوریتم‌ها از این گروه‌ها اطلاعات سه‌بعدی استخراج می‌کنند.
در سال ۱۹۹۳، باوندی و دانشجویانش روشی برای تولید نقاط کوانتومی با اندازهٔ دقیق‌تر و سطحی صاف‌تر ارائه کردند. آنان مواد اولیه را در شرایطی کنترل‌شده، از جمله دما و زمان واکنش مشخص، وارد فرایند تبلور کردند. با تغییر شرایط واکنش، اندازهٔ نانوکریستال‌ها قابل تنظیم شد.


این فرایند به پژوهشگر اجازه می‌دهد از تعداد زیادی تصویر کم‌کیفیت، یک مدل سه‌بعدی با وضوح بسیار بهتر بسازد. روش فرانک برای نمونه‌هایی اهمیت داشت که نمی‌توانستند به‌سادگی بلور تشکیل دهند. در روش‌های بلورنگاری پرتو ایکس، بسیاری از مولکول‌ها باید در یک آرایش منظم بلوری قرار بگیرند؛ اما در بازسازی تک‌ذره‌ای، مولکول‌ها می‌توانند جدا از هم و در وضعیت‌های گوناگون بررسی شوند.<ref name="نوبل-بیانیه" />
یکی از دشواری‌های اصلی آن بود که ذرات در فرایند رشد تمایل داشتند اندازه‌های متفاوتی پیدا کنند یا سطحی پر از نقص داشته باشند. نقاط کوانتومی ناهم‌اندازه، رنگ‌های گوناگون و رفتارهای غیرقابل‌پیش‌بینی ایجاد می‌کردند. باوندی توانست فرایند رشد را چنان کنترل کند که ذرات تقریباً هم‌اندازه و دارای کیفیت بلوری بالاتر تولید شوند.


این روش بعدها با پیشرفت رایانه‌ها، آشکارسازهای الکترونی و نرم‌افزارهای پردازش تصویر دقیق‌تر شد. امروز نرم‌افزارهای تخصصی می‌توانند میلیون‌ها تصویر را پردازش کنند و از آن‌ها نقشه‌های سه‌بعدی برای ساخت مدل اتمی به دست آورند.
اهمیت این روش فقط در ساخت ذرات کوچک نبود. کیفیت سطح نیز اهمیت داشت، زیرا نقص‌های سطحی می‌توانند انرژی را هدر دهند و باعث شوند ذره نور ضعیف‌تری منتشر کند. کنترل اندازه و سطح، نقاط کوانتومی را برای مطالعهٔ بنیادی و کاربردهای فناوری مناسب‌تر کرد.<ref name="نوبل-اطلاعات" />


== همکاری در توسعهٔ cryo-EM ==
== کاربردهای فناوری ==


جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۱۷ به سه بخش مکمل از توسعهٔ میکروسکوپی الکترونی برودتی مربوط بود. ژاک دوبوشه روش شیشه‌ای‌سازی آب را توسعه داد تا مولکول‌های زیستی در یخ شیشه‌ای و نزدیک به شکل طبیعی خود حفظ شوند. ریچارد هندرسون نشان داد که می‌توان از پروتئین‌ها با میکروسکوپ الکترونی تصاویر سه‌بعدی با وضوح بالا تهیه کرد. یواخیم فرانک روش محاسباتی لازم برای ترکیب تصاویر دوبعدی و بازسازی ساختار سه‌بعدی را فراهم کرد.<ref name="نوبل-بیانیه" />
یکی از شناخته‌شده‌ترین کاربردهای نقاط کوانتومی در نمایشگرهای تلویزیون و رایانه است. در نمایشگرهای QLED، نقاط کوانتومی برای تولید رنگ‌های خالص‌تر و گسترهٔ رنگی وسیع‌تر به کار می‌روند. این ذرات همچنین می‌توانند کیفیت نور لامپ‌های LED را بهبود دهند و به تنظیم رنگ و شدت نور کمک کنند.


در این روش، نمونهٔ زیستی در لایه‌ای نازک از یخ شیشه‌ای قرار می‌گیرد و در معرض پرتو الکترونی تصویربرداری می‌شود. به‌دلیل آسیب‌پذیری نمونه، از هر ذره تصویر محدودی به دست می‌آید. اما تعداد زیادی ذرهٔ مشابه در تصویر وجود دارد و با روش فرانک می‌توان تصاویر آن‌ها را دسته‌بندی و ترکیب کرد. نتیجه، نقشه‌ای سه‌بعدی از مجموعهٔ مولکولی است.
پژوهش‌های مربوط به نقاط کوانتومی در سلول‌های خورشیدی، حسگرها، قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر و فناوری‌های کوانتومی نیز ادامه دارد. اندازهٔ کوچک و قابلیت تنظیم نوری این مواد به پژوهشگران اجازه می‌دهد آن‌ها را برای کاربردهای گوناگون طراحی کنند. با این حال، استفادهٔ صنعتی از هر نوع نقطهٔ کوانتومی به پایداری، هزینه، سمیت عناصر و امکان تولید در مقیاس بزرگ وابسته است.


کمیتهٔ نوبل اعلام کرد که این فناوری زیست‌شیمی را وارد دوره‌ای تازه کرده است. پژوهشگران با cryo-EM می‌توانند مولکول‌ها را در وضعیت‌های مختلف مشاهده کنند و حتی برخی مراحل حرکت یا تغییر شکل آن‌ها را بازسازی کنند.
== کاربردهای زیستی و پزشکی ==


== پژوهش دربارهٔ ریبوزوم و ترجمهٔ پروتئین ==
نقاط کوانتومی می‌توانند به‌عنوان نشانگرهای نوری برای مشاهدهٔ مولکول‌ها و سلول‌ها استفاده شوند. پژوهشگر با اتصال آن‌ها به مولکول‌های زیستی، مانند پادتن‌ها، می‌تواند جایگاه پروتئین‌ها یا ساختارهای خاص را در سلول بررسی کند. این ذرات در تصویربرداری زیستی، تشخیص آزمایشگاهی و مطالعهٔ فرایندهای سلولی کاربرد پژوهشی دارند.


یکی از حوزه‌های اصلی پژوهش فرانک، مطالعهٔ ریبوزوم است. ریبوزوم دستگاه مولکولی سلول برای ساخت پروتئین است. این مجموعه، اطلاعات موجود در RNA پیام‌رسان را می‌خواند و بر اساس آن زنجیرهٔ پروتئینی می‌سازد.
یکی از ویژگی‌های مهم نقاط کوانتومی، امکان انتشار نور شدید و قابل‌تنظیم است. این ویژگی می‌تواند به مشاهدهٔ بافت‌ها و سلول‌ها کمک کند. آکادمی نوبل اشاره کرده است که این مواد در آینده و در برخی کاربردهای موجود می‌توانند برای نقشه‌برداری از بافت‌های زیستی و کمک به جراحان هنگام برداشتن بافت توموری به کار روند.<ref name="نوبل-بیانیه" />


آزمایشگاه فرانک با استفاده از cryo-EM و بازسازی تک‌ذره‌ای، مراحل گوناگون ترجمهٔ پروتئین را بررسی می‌کند. پژوهشگران این گروه به چگونگی اتصال RNA، حرکت ریبوزوم و نقش عوامل کمکی در آغاز، ادامه و پایان ترجمه می‌پردازند. این مطالعات به شناخت سازوکار مولکولی سلول و طراحی داروهایی که ریبوزوم یا فرایند ترجمه را هدف قرار می‌دهند، کمک می‌کند.<ref name="کلمبیا">[https://biology.columbia.edu/content/joachim-frank Joachim Frank، گروه زیست‌شناسی دانشگاه کلمبیا]</ref>
در کاربرد پزشکی، مسائل ایمنی و سمیت باید با دقت بررسی شوند. برخی نقاط کوانتومی از عناصر سنگین ساخته می‌شوند و استفاده از آن‌ها در بدن نیازمند پوشش‌دهی، کنترل زیست‌سازگاری و ارزیابی دقیق مسیر دفع است. به همین دلیل، همهٔ کاربردهای آزمایشگاهی این مواد به‌طور مستقیم به درمان بالینی تبدیل نمی‌شوند.


پژوهش‌های فرانک برای مطالعهٔ پروتئین‌ها و مجموعه‌های مولکولیِ مرتبط با بیماری‌ها نیز کاربرد دارد. دانشگاه کلمبیا اعلام کرده است که آزمایشگاه او از روش‌های cryo-EM زمان‌مند و تراشه‌های میکروسیالی برای دنبال‌کردن واکنش‌های زیست‌مولکولی در بازه‌های زمانی کوتاه استفاده می‌کند. این روش‌ها می‌توانند حالت‌های میانی واکنش‌ها را آشکار کنند؛ حالت‌هایی که با تصویربرداری معمولی به‌سادگی دیده نمی‌شوند.<ref name="کلمبیا" />
== همکاری علمی و فعالیت دانشگاهی ==


== کاربردهای علمی و پزشکی ==
باوندی در MIT یک گروه پژوهشی ایجاد کرد که روی شیمی نقاط کوانتومی، ساختار نانوکریستال‌ها، برهم‌کنش نور و ماده و کاربردهای زیستی نانومواد کار می‌کند. پژوهش‌های او در پیوند میان شیمی کلوئیدی، فیزیک مادهٔ چگال، علم مواد و زیست‌شناسی قرار دارد.


بازسازی تک‌ذره‌ای در مطالعهٔ ویروس‌ها، پروتئین‌های غشایی، کانال‌های یونی و مجموعه‌های بزرگ سلولی کاربرد دارد. ساختار دقیق یک ویروس می‌تواند به پژوهشگران در شناخت راه ورود آن به سلول و طراحی دارو یا واکسن کمک کند. همچنین، مشاهدهٔ محل اتصال دارو به پروتئین هدف می‌تواند اطلاعاتی برای بهبود داروهای موجود فراهم کند.
او همچنین در تربیت نسل‌های تازه‌ای از پژوهشگران نانوفناوری نقش داشته است. روش‌های آزمایشگاهی توسعه‌یافته در گروه او به ابزارهایی برای مطالعهٔ دقیق اندازه، شکل، سطح و خواص نوری نانوذرات تبدیل شده‌اند. اهمیت این روش‌ها در آن است که نانومواد برای استفادهٔ واقعی باید نه‌تنها ساخته شوند، بلکه با کیفیت یکنواخت و ویژگی‌های قابل‌پیش‌بینی تولید شوند.


این روش در بررسی پروتئین‌های مرتبط با مقاومت آنتی‌بیوتیکی و شیمی‌درمانی نیز اهمیت دارد. پژوهشگران می‌توانند ببینند یک پروتئین چگونه دارو را تغییر می‌دهد یا مانع اثر آن می‌شود. در نتیجه، cryo-EM نه‌تنها ابزار مشاهدهٔ ساختار، بلکه وسیله‌ای برای ارتباط‌دادن ساختار مولکولی با عملکرد و بیماری است.<ref name="کلمبیا-مجله">[https://magazine.columbia.edu/article/joachim-frank-wins-nobel-prize-chemistry Joachim Frank Wins Nobel Prize in Chemistry، مجلهٔ دانشگاه کلمبیا]</ref>
== جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۳ ==


== جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۱۷ ==
آکادمی سلطنتی علوم سوئد در ۴ اکتبر ۲۰۲۳ جایزهٔ نوبل شیمی را به‌طور مشترک به مونگی باوندی، لوئیس بروس و الکسی یکیموف اعطا کرد. جایزه به‌خاطر کشف و سنتز نقاط کوانتومی بود. مبلغ ۱۱ میلیون کرون سوئد میان سه برنده تقسیم شد.<ref name="نوبل-بیانیه" />


آکادمی سلطنتی علوم سوئد در ۴ اکتبر ۲۰۱۷ اعلام کرد که جایزهٔ نوبل شیمی به ژاک دوبوشه، یواخیم فرانک و ریچارد هندرسون تعلق می‌گیرد. جایزه به‌طور مساوی میان سه دانشمند تقسیم شد و انگیزهٔ رسمی آن «برای توسعهٔ میکروسکوپی الکترونی برودتی جهت تعیین ساختار مولکول‌های زیستی در محلول با وضوح بالا» بود.<ref name="نوبل-بیانیه" />
کمیتهٔ نوبل اعلام کرد که نقاط کوانتومی نشان می‌دهند ویژگی‌های ماده در مقیاس نانو چگونه می‌تواند به‌وسیلهٔ اندازه تغییر کند. کار یکیموف و بروس مبنای کشف و اثبات اثرهای کوانتومی وابسته به اندازه را فراهم کرد و باوندی در سال ۱۹۹۳ روش شیمیایی تولید ذرات تقریباً کامل و یکنواخت را توسعه داد.


فرانک در زمان دریافت جایزه، استاد دانشگاه کلمبیا و عضو آکادمی ملی علوم ایالات متحده و آکادمی هنر و علوم آمریکا بود. او این جایزه را نتیجهٔ کار گروهی چندین نسل از دانشجویان، پژوهشگران پسادکترا و همکاران دانست. روش او از یک ایدهٔ محاسباتی به فناوری گسترده‌ای تبدیل شد که اکنون در آزمایشگاه‌های زیست‌شناسی ساختاری در سراسر جهان به کار می‌رود.
این جایزه اهمیت هم‌زمان فیزیک، شیمی و علم مواد را در شکل‌گیری نانوفناوری نشان داد. نقاط کوانتومی امروزه در نمایشگرها، لامپ‌های LED و تصویربرداری زیستی استفاده می‌شوند و امکان کاربردهای تازه در حسگرها، سلول‌های خورشیدی و ارتباطات کوانتومی را نیز ایجاد کرده‌اند.


== حمایت از مقاومت ایران ==
== حمایت از مقاومت ایران ==


شورای ملی مقاومت ایران در ۲۲ مارس ۲۰۲۳ گزارش کرد که یواخیم فرانک یکی از امضاکنندگان نامهٔ مشترک برندگان نوبل در حمایت از خیزش سراسری ایران بوده است. نام او در فهرست امضاکنندگان با عنوان برندهٔ نوبل شیمی ۲۰۱۷، از ایالات متحده، آمده است. بنا بر گزارش مذکور، امضاکنندگان خواستار حمایت بین‌المللی از مردم ایران و مقابله با سرکوب شده و از طرح ده‌ماده‌ای مریم رجوی برای آیندهٔ ایران پشتیبانی کرده‌اند.<ref name="شورا-۲۰۲۳">[https://www.ncr-iran.org/en/news/iran-resistance/nobel-laureates-support-irans-uprising-in-joint-letter/ Fifty-one Nobel Laureates Support Iran’s Uprising in Joint Letter، شورای ملی مقاومت ایران، ۲۲ مارس ۲۰۲۳]</ref>
نام مونگی باوندی در فهرست امضاکنندگان «[[بیانیه مشترک ۵۷ برنده جایزه نوبل|'''بیانیهٔ مشترک ۵۷ برندهٔ نوبل در حمایت از نقشهٔ راه دموکراتیک برای ایران''']]» آمده است. [[شورای ملی مقاومت ایران]] این بیانیه را در مارس ۲۰۲۶ منتشر کرده و باوندی را با عنوان «برندهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۳، آمریکا-تونس-فرانسه» معرفی کرده است.<ref name="شورا-۲۰۲۶">[https://www.ncr-iran.org/en/news/iran-resistance/joint-statement-by-57-nobel-laureates-endorses-democratic-roadmap-for-iran/ Joint Statement by 57 Nobel Laureates Endorses Democratic Roadmap for Iran، شورای ملی مقاومت ایران، ۲۲ مارس ۲۰۲۶]</ref>
 
همچنین، شورای ملی مقاومت در ۲۹ اوت ۲۰۲۲ گزارش کرد که فرانک در میان امضاکنندگان بیانیهٔ ۵۶ برندهٔ نوبل در حمایت از اجلاس ایران آزاد و نقشهٔ راه این شورا برای ایرانی آزاد، دموکراتیک و غیراتمی بوده است. این گزارش، حمایت امضاکنندگان از آزادی، انتخابات آزاد، برابری جنسیتی و جدایی دین از دولت را مطرح می‌کند.<ref name="شورا-۲۰۲۲">[https://www.ncr-iran.org/en/news/iran-protests/joint-statement-of-56-nobel-laureates-in-support-of-free-iran-summit-2022/ Joint Statement of 56 Nobel Laureates in Support of Free Iran Summit 2022، شورای ملی مقاومت ایران، ۲۹ اوت ۲۰۲۲]</ref>


این مطالب به منابع منتشرکننده نسبت داده شده‌اند؛ زیرا منابع رسمی نوبل و دانشگاه کلمبیا موضع سیاسی فرانک دربارهٔ این بیانیه‌ها را به‌طور مستقل گزارش نکرده‌اند. بنابراین، گزارش حمایت او از مقاومت ایران از شرح دستاوردهای علمی و سوابق دانشگاهی‌اش جدا نگه داشته می‌شود.
بر اساس متن گزارش‌شده، امضاکنندگان از مبارزهٔ مردم ایران برای آزادی، حاکمیت قانون و کرامت انسانی حمایت کرده و جمهوری دموکراتیک، انتخابات آزاد، جدایی دین از دولت، برابری جنسیتی و قومی، اقتصاد بازار، سیاست خارجی صلح‌آمیز و ایران غیراتمی را به‌عنوان اصول نقشهٔ راه مورد حمایت خود معرفی کرده‌اند.


== منابع ==
== منابع ==
<references />
<references />

نسخهٔ کنونی تا ‏۱۱ نوامبر ۲۰۲۶، ساعت ۱۰:۲۱

مونگی باوندی
متولد۱۹۶۱
محل زندگیکمبریج، ماساچوست، ایالات متحده
ملیتآمریکایی، تونسی و فرانسوی
جوایزجایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۳

مونگی گابریل باوندی (Moungi G. Bawendi؛ زادهٔ ۱۹۶۱) شیمی‌دان آمریکایی با پیشینهٔ فرانسوی و تونسی و استاد مؤسسهٔ فناوری ماساچوست است. او از پیشگامان توسعهٔ روش‌های شیمیایی برای تولید نقاط کوانتومی با اندازه و کیفیت کنترل‌شده به شمار می‌رود. باوندی در سال ۲۰۲۳، به‌طور مشترک با الکسی یکیموف و لوئیس بروس، جایزهٔ نوبل شیمی را دریافت کرد. انگیزهٔ رسمی جایزه «برای کشف و سنتز نقاط کوانتومی» اعلام شد.[۱]

نقاط کوانتومی ذراتی نیمه‌رسانا در ابعاد نانومتری هستند. وقتی اندازهٔ یک ماده به چند نانومتر کاهش می‌یابد، رفتار الکترون‌های آن دیگر مانند مادهٔ معمولی نیست و قوانین مکانیک کوانتومی اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند. در نقاط کوانتومی، اندازهٔ ذره می‌تواند رنگ نور گسیل‌شده و دیگر ویژگی‌های نوری و الکترونیکی آن را تعیین کند. کار باوندی تولید این ذرات را از یک پدیدهٔ آزمایشگاهی دشوار به روشی قابل‌کنترل و قابل‌استفاده در فناوری تبدیل کرد.

زندگی و تحصیلات

مونگی باوندی در پاریس متولد شد. مادرش فرانسوی و پدرش تونسی بود. خانوادهٔ او در دوران کودکی‌اش به ایالات متحده مهاجرت کردند و در وست لافایت ایندیانا ساکن شدند؛ پدرش در دانشگاه پردو استاد ریاضیات بود.[۲]

باوندی در سال ۱۹۸۲ مدرک کارشناسی خود را از دانشگاه هاروارد دریافت کرد. او برای دورهٔ دکترا به دانشگاه شیکاگو رفت و در سال ۱۹۸۸ دکترای شیمی گرفت. پس از آن، دورهٔ پژوهش پسادکترا را در آزمایشگاه‌های بل گذراند و در سال ۱۹۹۰ به هیئت علمی مؤسسهٔ فناوری ماساچوست پیوست. او بعدها به مقام استاد شیمی رسید و کرسی استاد لستر ولف شیمی را در MIT بر عهده گرفت.[۲]

ماهیت نقاط کوانتومی

نقاط کوانتومی بلورهای بسیار کوچکی از مواد نیمه‌رسانا هستند که قطر آن‌ها معمولاً چند نانومتر است. یک نانومتر یک میلیاردم متر است؛ بنابراین یک نقطهٔ کوانتومی بسیار کوچک‌تر از سلول انسان و تقریباً در مقیاس چند ده یا چند صد اتم قرار دارد.

در یک مادهٔ بزرگ، الکترون‌ها فضای بیشتری برای حرکت دارند. اما در ذره‌ای بسیار کوچک، حرکت الکترون‌ها محدود می‌شود. این محدودیت باعث می‌شود انرژی‌های مجاز الکترون تغییر کند. در نتیجه، رنگ نوری که نقطهٔ کوانتومی جذب یا منتشر می‌کند به اندازهٔ آن وابسته می‌شود. نقاط کوچک‌تر معمولاً نورهایی با انرژی بیشتر و رنگی نزدیک‌تر به آبی تولید می‌کنند و نقاط بزرگ‌تر می‌توانند نور قرمزتر گسیل کنند.[۳]

این ویژگی به پژوهشگران امکان می‌دهد با تغییر اندازهٔ ذرات، رنگ و رفتار نوری آن‌ها را تنظیم کنند. در واقع، رنگ در این مواد تنها به نوع عنصر سازنده وابسته نیست، بلکه اندازهٔ بلور نیز نقش تعیین‌کننده دارد.

پیشینهٔ کشف اثرهای کوانتومی

پیش از پژوهش‌های باوندی، الکسی یکیموف در اوایل دههٔ ۱۹۸۰ اثرهای کوانتومی وابسته به اندازه را در شیشه‌های رنگی مشاهده کرده بود. او نشان داد که نانوذرات کلرید مس درون شیشه می‌توانند رنگ شیشه را تغییر دهند و اندازهٔ ذرات با این تغییر ارتباط دارد.

چند سال بعد، لوئیس بروس همین پدیده را در نانوذرات شناور در یک مایع بررسی کرد. بروس نشان داد که ذرات آزاد در محلول نیز ویژگی‌های نوری وابسته به اندازه دارند. این دو پژوهش، مبنای فیزیکی نقاط کوانتومی را روشن کردند، اما روش‌های اولیه امکان تولید ذراتی یکنواخت و مناسب برای کاربردهای عملی را به‌خوبی فراهم نمی‌کردند.[۳]

روش سنتز باوندی

در سال ۱۹۹۳، باوندی و دانشجویانش روشی برای تولید نقاط کوانتومی با اندازهٔ دقیق‌تر و سطحی صاف‌تر ارائه کردند. آنان مواد اولیه را در شرایطی کنترل‌شده، از جمله دما و زمان واکنش مشخص، وارد فرایند تبلور کردند. با تغییر شرایط واکنش، اندازهٔ نانوکریستال‌ها قابل تنظیم شد.

یکی از دشواری‌های اصلی آن بود که ذرات در فرایند رشد تمایل داشتند اندازه‌های متفاوتی پیدا کنند یا سطحی پر از نقص داشته باشند. نقاط کوانتومی ناهم‌اندازه، رنگ‌های گوناگون و رفتارهای غیرقابل‌پیش‌بینی ایجاد می‌کردند. باوندی توانست فرایند رشد را چنان کنترل کند که ذرات تقریباً هم‌اندازه و دارای کیفیت بلوری بالاتر تولید شوند.

اهمیت این روش فقط در ساخت ذرات کوچک نبود. کیفیت سطح نیز اهمیت داشت، زیرا نقص‌های سطحی می‌توانند انرژی را هدر دهند و باعث شوند ذره نور ضعیف‌تری منتشر کند. کنترل اندازه و سطح، نقاط کوانتومی را برای مطالعهٔ بنیادی و کاربردهای فناوری مناسب‌تر کرد.[۱]

کاربردهای فناوری

یکی از شناخته‌شده‌ترین کاربردهای نقاط کوانتومی در نمایشگرهای تلویزیون و رایانه است. در نمایشگرهای QLED، نقاط کوانتومی برای تولید رنگ‌های خالص‌تر و گسترهٔ رنگی وسیع‌تر به کار می‌روند. این ذرات همچنین می‌توانند کیفیت نور لامپ‌های LED را بهبود دهند و به تنظیم رنگ و شدت نور کمک کنند.

پژوهش‌های مربوط به نقاط کوانتومی در سلول‌های خورشیدی، حسگرها، قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر و فناوری‌های کوانتومی نیز ادامه دارد. اندازهٔ کوچک و قابلیت تنظیم نوری این مواد به پژوهشگران اجازه می‌دهد آن‌ها را برای کاربردهای گوناگون طراحی کنند. با این حال، استفادهٔ صنعتی از هر نوع نقطهٔ کوانتومی به پایداری، هزینه، سمیت عناصر و امکان تولید در مقیاس بزرگ وابسته است.

کاربردهای زیستی و پزشکی

نقاط کوانتومی می‌توانند به‌عنوان نشانگرهای نوری برای مشاهدهٔ مولکول‌ها و سلول‌ها استفاده شوند. پژوهشگر با اتصال آن‌ها به مولکول‌های زیستی، مانند پادتن‌ها، می‌تواند جایگاه پروتئین‌ها یا ساختارهای خاص را در سلول بررسی کند. این ذرات در تصویربرداری زیستی، تشخیص آزمایشگاهی و مطالعهٔ فرایندهای سلولی کاربرد پژوهشی دارند.

یکی از ویژگی‌های مهم نقاط کوانتومی، امکان انتشار نور شدید و قابل‌تنظیم است. این ویژگی می‌تواند به مشاهدهٔ بافت‌ها و سلول‌ها کمک کند. آکادمی نوبل اشاره کرده است که این مواد در آینده و در برخی کاربردهای موجود می‌توانند برای نقشه‌برداری از بافت‌های زیستی و کمک به جراحان هنگام برداشتن بافت توموری به کار روند.[۳]

در کاربرد پزشکی، مسائل ایمنی و سمیت باید با دقت بررسی شوند. برخی نقاط کوانتومی از عناصر سنگین ساخته می‌شوند و استفاده از آن‌ها در بدن نیازمند پوشش‌دهی، کنترل زیست‌سازگاری و ارزیابی دقیق مسیر دفع است. به همین دلیل، همهٔ کاربردهای آزمایشگاهی این مواد به‌طور مستقیم به درمان بالینی تبدیل نمی‌شوند.

همکاری علمی و فعالیت دانشگاهی

باوندی در MIT یک گروه پژوهشی ایجاد کرد که روی شیمی نقاط کوانتومی، ساختار نانوکریستال‌ها، برهم‌کنش نور و ماده و کاربردهای زیستی نانومواد کار می‌کند. پژوهش‌های او در پیوند میان شیمی کلوئیدی، فیزیک مادهٔ چگال، علم مواد و زیست‌شناسی قرار دارد.

او همچنین در تربیت نسل‌های تازه‌ای از پژوهشگران نانوفناوری نقش داشته است. روش‌های آزمایشگاهی توسعه‌یافته در گروه او به ابزارهایی برای مطالعهٔ دقیق اندازه، شکل، سطح و خواص نوری نانوذرات تبدیل شده‌اند. اهمیت این روش‌ها در آن است که نانومواد برای استفادهٔ واقعی باید نه‌تنها ساخته شوند، بلکه با کیفیت یکنواخت و ویژگی‌های قابل‌پیش‌بینی تولید شوند.

جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۳

آکادمی سلطنتی علوم سوئد در ۴ اکتبر ۲۰۲۳ جایزهٔ نوبل شیمی را به‌طور مشترک به مونگی باوندی، لوئیس بروس و الکسی یکیموف اعطا کرد. جایزه به‌خاطر کشف و سنتز نقاط کوانتومی بود. مبلغ ۱۱ میلیون کرون سوئد میان سه برنده تقسیم شد.[۳]

کمیتهٔ نوبل اعلام کرد که نقاط کوانتومی نشان می‌دهند ویژگی‌های ماده در مقیاس نانو چگونه می‌تواند به‌وسیلهٔ اندازه تغییر کند. کار یکیموف و بروس مبنای کشف و اثبات اثرهای کوانتومی وابسته به اندازه را فراهم کرد و باوندی در سال ۱۹۹۳ روش شیمیایی تولید ذرات تقریباً کامل و یکنواخت را توسعه داد.

این جایزه اهمیت هم‌زمان فیزیک، شیمی و علم مواد را در شکل‌گیری نانوفناوری نشان داد. نقاط کوانتومی امروزه در نمایشگرها، لامپ‌های LED و تصویربرداری زیستی استفاده می‌شوند و امکان کاربردهای تازه در حسگرها، سلول‌های خورشیدی و ارتباطات کوانتومی را نیز ایجاد کرده‌اند.

حمایت از مقاومت ایران

نام مونگی باوندی در فهرست امضاکنندگان «بیانیهٔ مشترک ۵۷ برندهٔ نوبل در حمایت از نقشهٔ راه دموکراتیک برای ایران» آمده است. شورای ملی مقاومت ایران این بیانیه را در مارس ۲۰۲۶ منتشر کرده و باوندی را با عنوان «برندهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۳، آمریکا-تونس-فرانسه» معرفی کرده است.[۴]

بر اساس متن گزارش‌شده، امضاکنندگان از مبارزهٔ مردم ایران برای آزادی، حاکمیت قانون و کرامت انسانی حمایت کرده و جمهوری دموکراتیک، انتخابات آزاد، جدایی دین از دولت، برابری جنسیتی و قومی، اقتصاد بازار، سیاست خارجی صلح‌آمیز و ایران غیراتمی را به‌عنوان اصول نقشهٔ راه مورد حمایت خود معرفی کرده‌اند.

منابع