کاربر:Hamidreza/صفحه تمرین: تفاوت میان نسخه‌ها

از ایران پدیا
پرش به ناوبری پرش به جستجو
Hamidreza (بحث | مشارکت‌ها)
بدون خلاصۀ ویرایش
برچسب: برگردانده‌شده
Hamidreza (بحث | مشارکت‌ها)
بدون خلاصۀ ویرایش
 
(۶ نسخهٔ میانی ویرایش شده توسط ۲ کاربر نشان داده نشد)
خط ۱: خط ۱:
{{جعبه اطلاعات دانشمند
{{جعبه اطلاعات دانشمند
| نام                    = فرانسیس آرنولد
| نام                    = مونگی باوندی
| نام انگلیسی            = Frances H. Arnold
| نام انگلیسی            = Moungi G. Bawendi
| تصویر                  =
| تصویر                  =مونگی باوندی.jpg
| توضیح تصویر            =
| توضیح تصویر            =
| نام اصلی              = فرانسیس همیلتون آرنولد
| نام اصلی              = مونگی گابریل باوندی
| زمینه فعالیت          = مهندسی شیمی، مهندسی زیستی و زیست‌شیمی
| زمینه فعالیت          = شیمی فیزیک، شیمی مواد و نانوشیمی
| ملیت                  = آمریکایی
| ملیت                  = آمریکایی، تونسی و فرانسوی
| تاریخ تولد            = ۲۵ ژوئیهٔ ۱۹۵۶
| تاریخ تولد            = ۱۹۶۱
| محل تولد              = پیتسبورگ، پنسیلوانیا، ایالات متحدهٔ آمریکا
| محل تولد              = پاریس، فرانسه
| والدین                = ویلیام هاوارد آرنولد و جوزفین روتو
| والدین                =
| تاریخ مرگ              =
| تاریخ مرگ              =
| محل مرگ                =
| محل مرگ                =
| علت مرگ                =
| علت مرگ                =
| محل زندگی              = پاسادنا، کالیفرنیا
| محل زندگی              = کمبریج، ماساچوست، ایالات متحده
| مختصات محل زندگی      =
| مختصات محل زندگی      =
| مدفن                  =
| مدفن                  =
| در زمان حکومت          =
| در زمان حکومت          =
| اتفاقات مهم            = توسعهٔ تکامل هدایت‌شدهٔ آنزیم‌ها
| اتفاقات مهم            = توسعهٔ روش تولید کنترل‌شدهٔ نقاط کوانتومی
| نام دیگر              = فرانسیس اچ. آرنولد
| نام دیگر              = مونگی گ. باوندی
| لقب                    =
| لقب                    =
| بنیانگذار              = از بنیان‌گذاران مهندسی تکاملی آنزیم‌ها
| بنیانگذار              = از پیشگامان شیمی نقاط کوانتومی کلوئیدی
| پیشه                  = مهندس شیمی، استاد دانشگاه و پژوهشگر
| پیشه                  = شیمی‌دان و استاد دانشگاه
| سال‌های فعالیت        = از دههٔ ۱۹۸۰
| سال‌های فعالیت        = از دههٔ ۱۹۸۰
| سبک پژوهشی            = مهندسی پروتئین و زیست‌شناسی مصنوعی
| سبک پژوهشی            = نانومواد، طیف‌سنجی و شیمی کلوئیدی
| آثار مهم              = تکامل هدایت‌شدهٔ آنزیم‌ها
| آثار مهم              = سنتز نقاط کوانتومی با اندازه و سطح کنترل‌شده
| مقالات                =
| مقالات                =
| جوایز                  = جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۱۸؛ مدال ملی فناوری و نوآوری
| جوایز                  = جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۳
| علت شهرت              = استفاده از اصول تکامل برای طراحی آنزیم‌ها
| علت شهرت              = کشف و سنتز نقاط کوانتومی
| تأثیرگذاشته بر        = زیست‌فناوری، داروسازی و شیمی سبز
| تأثیرگذاشته بر        = نمایشگرها، LED، تصویربرداری زیستی و نانوفناوری
| تأثیرپذیرفته از        = تکامل طبیعی، مهندسی شیمی و زیست‌شیمی
| تأثیرپذیرفته از        = شیمی فیزیک، علم مواد و مکانیک کوانتومی
| وبگاه                  = https://fhalab.caltech.edu
| وبگاه                  = https://web.mit.edu/chemistry/bawendi/
| تحصیلات                = دکترای مهندسی شیمی، دانشگاه کالیفرنیا، برکلی
| تحصیلات                = دکترای شیمی، دانشگاه شیکاگو
| دانشگاه                = مؤسسهٔ فناوری کالیفرنیا
| دانشگاه                = مؤسسهٔ فناوری ماساچوست
| حوزه                  = تکامل هدایت‌شده و مهندسی آنزیم
| حوزه                  = نقاط کوانتومی و نانومواد نیمه‌رسانا
| همسر                  =
| همسر                  =
| فرزندان                = سه فرزند
| فرزندان                =
| گفتاورد                =
| گفتاورد                =
| امضا                  =
| امضا                  =
}}
}}


'''فرانسیس آرنولد''' ('''Frances H. Arnold'''؛ زادهٔ ۲۵ ژوئیهٔ ۱۹۵۶) مهندس شیمی، مهندس زیستی و زیست‌شیمی‌دان آمریکایی است. او استاد مهندسی شیمی، مهندسی زیستی و زیست‌شیمی در [[مؤسسه فناوری کالیفرنیا]] است و در سال ۲۰۱۸، نیمی از جایزهٔ نوبل شیمی را دریافت کرد. انگیزهٔ رسمی جایزه «برای تکامل هدایت‌شدهٔ آنزیم‌ها» اعلام شد.<ref name="نوبل-اطلاعات">[https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2018/arnold/facts/ Frances H. Arnold – Facts، وبگاه رسمی جایزهٔ نوبل]</ref>
'''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>


آرنولد با الهام از سازوکار [[تکامل طبیعی]]، روشی برای ساخت و بهبود آنزیم‌ها در آزمایشگاه توسعه داد. آنزیم‌ها پروتئین‌هایی هستند که واکنش‌های شیمیایی را سرعت می‌بخشند. در روش او، ژن سازندهٔ یک آنزیم دچار تغییرات متعدد می‌شود. سپس آنزیم‌های حاصل از نظر یک ویژگی مشخص، مانند سرعت یا پایداری، آزمایش می‌شوند. نمونه‌های بهتر انتخاب می‌شوند و چرخهٔ تغییر و انتخاب چندین بار تکرار می‌شود. این روش به پژوهشگران اجازه می‌دهد آنزیم‌هایی برای کاربردهای صنعتی و پزشکی تولید کنند؛ حتی زمانی که طراحی مستقیم ساختار آنزیم بسیار دشوار است.<ref name="نوبل-بیانیه">[https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2018/press-release/ The Nobel Prize in Chemistry 2018، بیانیهٔ آکادمی سلطنتی علوم سوئد]</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.


== زندگی و تحصیلات ==
== زندگی و تحصیلات ==


فرانسیس آرنولد در پیتسبورگ، پنسیلوانیا، به دنیا آمد و در خانواده‌ای پرجمعیت رشد کرد. پدرش فیزیک‌دان تجربی بود و بعدها در صنعت هسته‌ای کار کرد. آرنولد در کودکی به پزشکی، علوم طبیعی و سازوکار ابزارها علاقه داشت، اما به‌تدریج دریافت که مهندسی شیمی امکان پیوند میان دانش نظری و حل مسائل عملی را فراهم می‌کند.<ref name="زندگی‌نامه">[https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2018/arnold/biographical/ Frances H. Arnold – Biographical، بنیاد نوبل]</ref>
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>


او در سال ۱۹۷۹ مدرک کارشناسی مهندسی مکانیک و هوافضا را از دانشگاه پرینستون دریافت کرد. در این دوره، به مسائل انرژی و فناوری‌های نو علاقه‌مند شد. سپس برای ادامهٔ تحصیل به دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، رفت و در سال ۱۹۸۵ دکترای مهندسی شیمی گرفت. زمینهٔ آموزشی او شامل مهندسی فرایند، شیمی و زیست‌شیمی بود و همین ترکیب بعدها در پژوهش‌هایش دربارهٔ آنزیم‌ها اهمیت پیدا کرد.
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" />


آرنولد در سال ۱۹۸۶ به‌عنوان پژوهشگر مهمان به کال‌تک پیوست و در سال ۱۹۸۷ به عضویت هیئت علمی درآمد. او در سال ۱۹۹۲ دانشیار و در سال ۱۹۹۶ استاد شد. در کال‌تک به‌تدریج گروهی پژوهشی در زمینهٔ مهندسی پروتئین، زیست‌سوخت‌ها و شیمی پایدار ایجاد کرد.<ref name="کال‌تک">[https://www.caltech.edu/about/news/frances-arnold-wins-2018-nobel-prize-chemistry-83926 Frances Arnold Wins 2018 Nobel Prize in Chemistry، مؤسسهٔ فناوری کالیفرنیا]</ref>
== ماهیت نقاط کوانتومی ==


== مسئلهٔ طراحی آنزیم‌ها ==
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.


آنزیم‌ها در همهٔ سلول‌های زنده واکنش‌های شیمیایی را کنترل می‌کنند. آن‌ها می‌توانند واکنش‌ها را بسیار سریع‌تر کنند و در شرایط ملایم، مانند دما و فشار معمولی، به انجام برسانند. به همین دلیل، آنزیم‌ها برای تولید داروها، مواد غذایی، سوخت‌ها و مواد شیمیایی اهمیت دارند.
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>


با این حال، طراحی یک آنزیم کاملاً جدید از روی اصول فیزیکی و شیمیایی بسیار دشوار است. شکل یک پروتئین به توالی صدها یا هزاران اسیدآمینه وابسته است. تغییر یک اسیدآمینه ممکن است فعالیت، پایداری یا توانایی اتصال آنزیم را بهتر یا بدتر کند. تعداد ترکیب‌های ممکن آن‌قدر زیاد است که آزمودن همهٔ آن‌ها عملاً امکان‌پذیر نیست.
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.


آرنولد به جای آن‌که بخواهد ساختار کامل آنزیم را از ابتدا طراحی کند، از خودِ فرایند تکامل به‌عنوان ابزار مهندسی استفاده کرد. طبیعت در طول نسل‌های بسیار، تغییرات ژنتیکی را ایجاد و از میان آن‌ها نمونه‌های سازگارتر را انتخاب کرده است. آرنولد نشان داد که می‌توان این منطق را در آزمایشگاه فشرده کرد و در چند مرحله، آنزیم‌هایی با ویژگی‌های مطلوب ساخت.
== پیشینهٔ کشف اثرهای کوانتومی ==


== تکامل هدایت‌شدهٔ آنزیم‌ها ==
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.


در تکامل هدایت‌شده، نخست ژن سازندهٔ آنزیم در معرض جهش قرار می‌گیرد. این جهش‌ها می‌توانند با روش‌های آزمایشگاهی در بخش‌های مختلف ژن ایجاد شوند. مجموعه‌ای از نسخه‌های تغییر‌یافتهٔ ژن ساخته می‌شود و هر نسخه در سلول یا سامانه‌ای زیستی به پروتئین مربوط تبدیل می‌شود.
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" />


سپس پژوهشگران عملکرد این مجموعه را آزمایش می‌کنند. اگر هدف افزایش سرعت واکنش باشد، فعالیت هر آنزیم اندازه‌گیری می‌شود. اگر هدف افزایش پایداری باشد، آنزیم‌ها در دما یا محیط شیمیایی سخت قرار می‌گیرند. بهترین نمونه‌ها انتخاب می‌شوند و دوباره برای ایجاد نسل بعدی تغییر می‌کنند.
== روش سنتز باوندی ==


آرنولد در سال ۱۹۹۳ نخستین تکامل هدایت‌شدهٔ آنزیم‌ها را انجام داد. او با ایجاد تغییرات پی‌درپی در آنزیم subtilisin E توانست گونه‌هایی به دست آورد که در محیطی غیرطبیعی و حاوی حلال‌های آلی فعالیت داشتند. این کار نشان داد که می‌توان آنزیم‌ها را برای شرایطی بهینه کرد که در طبیعت معمول نیست.<ref name="نوبل-بیانیه" />
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.


تکامل هدایت‌شده به طراحی کاملاً دقیق همهٔ جزئیات مولکولی نیاز ندارد. پژوهشگر ویژگی مطلوب را تعیین می‌کند، تغییرات را ایجاد می‌کند و عملکرد نمونه‌ها را اندازه می‌گیرد. این روش از ترکیب زیست‌شناسی، شیمی، مهندسی و آمار استفاده می‌کند و با تکرار چرخهٔ جهش و انتخاب به نتیجه می‌رسد.
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.


== کاربرد در شیمی سبز و انرژی ==
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" />


یکی از دلایل اهمیت کار آرنولد، امکان استفاده از آنزیم‌ها برای جایگزین‌کردن فرایندهای شیمیایی پرخطر یا آلاینده است. واکنش‌های صنعتی معمولاً به دما و فشار زیاد، حلال‌های سمی یا فلزات سنگین نیاز دارند. آنزیم‌های تکامل‌یافته می‌توانند برخی از همین واکنش‌ها را در شرایط ملایم‌تر انجام دهند و مصرف انرژی و تولید پسماند سمی را کاهش دهند.
== کاربردهای فناوری ==


گروه آرنولد آنزیم‌هایی برای تبدیل مواد گیاهی به سوخت‌ها و مواد شیمیایی بررسی کرده است. در سال ۲۰۰۹، او و همکارانش آنزیم‌هایی را برای تجزیهٔ سلولز، مادهٔ اصلی دیوارهٔ سلول‌های گیاهی، مهندسی کردند. این کار می‌تواند به تبدیل ضایعات کشاورزی به سوخت زیستی و مواد شیمیایی کمک کند.<ref name="کال‌تک" />
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.


آنزیم‌های تکامل‌یافته در تولید داروها، مواد کشاورزی، مواد شوینده و محصولات کاغذی نیز به کار رفته‌اند. همچنین، این روش به پژوهشگران امکان داده است باکتری‌هایی بسازند که ترکیباتی را تولید کنند که در مسیرهای طبیعی زیستی وجود ندارند. نمونه‌هایی از این پژوهش‌ها به ایجاد پیوندهای سیلیکون-کربن و بور-کربن در سلول‌های زنده مربوط 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.


== طراحی مولکول‌های جدید با کمک تکامل ==
== کاربردهای زیستی و پزشکی ==


آرنولد نشان داد که تکامل هدایت‌شده فقط برای بهبود یک آنزیم طبیعی به کار نمی‌رود. با انتخاب مناسب و تکرار چرخه‌های آزمایش، می‌توان دامنهٔ واکنش‌هایی را که یک آنزیم انجام می‌دهد گسترش داد. این امر به شیمی‌دانان اجازه می‌دهد از زیست‌شناسی برای ساخت مواد و ترکیبات جدید استفاده کنند.
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.


در این رویکرد، سلول‌های زنده مانند کارخانه‌های کوچک شیمیایی عمل می‌کنند. ژن‌های مربوط به آنزیم‌های مطلوب در سلول قرار می‌گیرند و سلول، پروتئین را تولید می‌کند. اگر آنزیم واکنش موردنظر را به‌خوبی انجام دهد، نسخهٔ ژنتیکی آن برای مرحلهٔ بعدی انتخاب می‌شود. نتیجه می‌تواند فرایندی باشد که مواد کمتری مصرف می‌کند و پسماند کمتری به وجود می‌آورد.
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" />


این دیدگاه، مرز میان مهندسی و زیست‌شناسی را تغییر داد. به جای آن‌که طبیعت فقط موضوع مطالعه باشد، می‌توان از فرایندهای طبیعی به‌عنوان ابزار طراحی استفاده کرد. به همین دلیل، تکامل هدایت‌شده در زیست‌شناسی مصنوعی و مهندسی زیستی جایگاه مهمی پیدا کرده است.
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.


== جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۱۸ ==
== همکاری علمی و فعالیت دانشگاهی ==


آکادمی سلطنتی علوم سوئد در ۳ اکتبر ۲۰۱۸ اعلام کرد که نیمی از جایزهٔ نوبل شیمی به فرانسیس آرنولد تعلق می‌گیرد. نیمهٔ دیگر به‌طور مشترک به جورج اسمیت و گرگوری وینتر برای توسعهٔ نمایش فاژی پپتیدها و پادتن‌ها اهدا شد. انگیزهٔ جایزهٔ آرنولد «برای تکامل هدایت‌شدهٔ آنزیم‌ها» بود.<ref name="نوبل-بیانیه" />
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.


آرنولد نخستین زن آمریکایی بود که جایزهٔ نوبل شیمی را دریافت کرد. او پیش از نوبل نیز جوایز مهمی از جمله مدال ملی فناوری و نوآوری، جایزهٔ فناوری هزاره و جایزهٔ دریپر را دریافت کرده بود. او همچنین عضو آکادمی ملی مهندسی، آکادمی ملی پزشکی و آکادمی ملی علوم ایالات متحده است.<ref name="کال‌تک" />
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.


کمیتهٔ نوبل استفادهٔ آرنولد از قدرت تکامل را نمونه‌ای از تبدیل یک اصل بنیادی زیستی به فناوری مفید دانست. آنزیم‌های تولیدشده با روش او در ساخت مواد دارویی و سوخت‌های تجدیدپذیر به کار رفته‌اند و راه‌هایی برای تولید شیمیایی سازگارتر با محیط زیست فراهم کرده‌اند.
== جایزهٔ نوبل شیمی ۲۰۲۳ ==


== دیدگاه دربارهٔ محیط زیست و علم ==
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" />


آرنولد بارها بر نقش علم و فناوری در کاهش آسیب‌های زیست‌محیطی تأکید کرده است. او معتقد است که جایگزین‌های پاک‌تر زمانی گسترده می‌شوند که از نظر اقتصادی نیز امکان رقابت داشته باشند. در پژوهش‌های او، شیمی سبز فقط به کاهش آلودگی محدود نیست؛ هدف، ایجاد فرایندهایی است که از ابتدا مواد و انرژی کمتری مصرف کنند.
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.


تکامل هدایت‌شده چنین امکانی را فراهم می‌کند، زیرا آنزیم‌ها می‌توانند در دمای پایین و در آب فعالیت کنند. این ویژگی‌ها در صورت جایگزین‌شدن با فرایندهای صنعتی پرانرژی، می‌تواند به کاهش مصرف سوخت و تولید پسماند کمک کند.
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.


== موضع دربارهٔ مقاومت ایران ==
== حمایت از مقاومت ایران ==


در جست‌وجوی منابع رسمی و گزارش‌های منتشرشده از سوی شورای ملی مقاومت ایران دربارهٔ نامه‌های برندگان نوبل، نام فرانسیس آرنولد در فهرست‌های بررسی‌شدهٔ امضاکنندگان نامه‌های سال‌های ۲۰۲۲ و ۲۰۲۳ دیده نشد. از جمله، فهرست منتشرشدهٔ ۷۵ برندهٔ نوبل در ۲۸ ژوئن ۲۰۲۳ نام او را در میان امضاکنندگان نیاورده است.<ref name="شورا-۲۰۲۳">[https://www.ncr-iran.org/en/news/iran-resistance/seventy-five-nobel-laureates-support-irans-resistance-and-uprising/ Seventy-five Nobel Laureates Support Iran’s Resistance and Uprising، شورای ملی مقاومت ایران، ۲۸ ژوئن 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 در منابع رسمی نوبل و کال‌تک که برای این مقاله بررسی شدند، موضعی از آرنولد دربارهٔ سازمان مجاهدین خلق، شورای ملی مقاومت یا حمایت از مقاومت ایران گزارش نشده است. بنابراین، برخلاف برخی دیگر از برندگان نوبل، نمی‌توان بر پایهٔ منابع موجود ادعای حمایت سیاسی او از مقاومت ایران را مطرح کرد. تمرکز مستند مقاله دربارهٔ آرنولد بر دستاوردهای علمی، کاربردهای زیست‌فناورانه و تأثیر روش او بر شیمی سبز است.
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