moaminsharifi/fa-wiki-spell-checker huggingface dataset:
رابین ویلیامز، بازیگر و کمدین آمریکایی، زمان خودکشی در ۱۱ اوت ۲۰۱۴، به بیماری پارکینسون مبتلا بود. به گفته همسرش، ویلیامز افسردگی، اضطراب و پارانویای فزاینده را به خاطر بیماری اش تجربه می‌کرد؛ او در ادامه عنوان نمود، کالبد شکافی ویلیامز، بیماری "منتشر اجسام لویی" را تشخیص داده‌است. در زمان انتشار گزارش کالبد شکافی علت بیماری، "زوال عقل منتشر اجسام لویی" در نظر گرفته شده بود. دنیس دیکسون، سخنگوی انجمن زوال عقل اجسام لویی، این تمایز را اینگونه توضیح داد: «دمانس منتشر اجسام لویی که معمولاً "بیماری منتشر اجسام لویی" نامیده می‌شود، به زمینه اساسی بیماری اشاره دارد.» به گفته دیکسون، «اجسام لویی به‌طور کلی در توزیع داخل مغز محدود هستند، اما در DLB، اجسام لویی به‌طور گسترده در سراسر مغز پخش می‌شوند، همانگونه که در مورد رابین ویلیامز وجود داشت.»، علت بیماری زوال عقل با اجسام لویی تشخیص داده شد. همچنین مک کیث، استاد و محقق زوال عقل اجسام لویی، نیز اظهار داشت که علائم ویلیامز و یافته‌های کالبد شکافی، ابتلای او به DLB را نشان داده‌است.
شناسایی بیومارکرهای پرودرومال در DLB، باعث آغاز سریع تر درمان می‌شود، توانایی غربالگری افراد و اندازه‌گیری اثربخشی در کارآزمایی‌های بالینی را بهبود می‌بخشد و به خانواده‌ها و پزشکان کمک می‌کند، برای مداخلات اولیه و آگاهی از عوارض جانبی بالقوهٔ استفاده از داروهای ضد روان پریشی برنامه‌ریزی کنند. معیارهایی در سال ۲۰۲۰ ایجاد شد تا به محققان کمک کند DLB را در مرحله پیش زوال عقل تشخیص دهند. سه سندرم پیشنهادی پرودرومال برای DLB شامل اختلال شناختی خفیف همراه با اجسام لویی (MCI-LB)، دلیریوم همراه با شروع DLB و اختلالات روانی همراه با DLB می‌شود که ممکن است با یک دیگر همپوشانی نیز داشته باشند. از سال ۲۰۲۰، موضع گروه مطالعات تشخیصی DLB این است که معیارهای MCI-LB را می‌توان توصیه کرد، اما تشخیص DLB با شروع دلریوم و اختلالات روانی بدون نشانگرهای زیستی دقیق تر، دشوار است. با این وجود، اختلالات روانی دیررس شدید می‌تواند نشانه‌ای برای در نظر گرفتن زوال عقل اجسام لویی باشد و دلیریوم غیرقابل توضیح احتمال DLB پرودرومال را افزایش می‌دهد.
تشخیص DLB با استفاده از معیارهای کنسرسیوم DLB انجام می‌شود، اما یک مطالعه در سال ۲۰۱۷ روی نمونه‌های پوستی از ۱۸ فرد مبتلا به DLB نشان داد که همه آنها دارای رسوبات آلفا سینوکلئین فسفریله بودند، در حالی که هیچ‌یک از آن بررسی و نظارتی بر روی پوست خود نکرده بودند، این تحقیق کوچک نشان می‌دهد، در صورت بررسی و تأیید پذیری، پوست نیز می‌تواند پتانسیل تشخیصی برای DLB ارائه دهد. سایر نشانگرهای زیستی بالقوهٔ در حال ارزیابی، الکتروانسفالوگرافی کمی، بررسی تصویربرداری از ساختارهای مغزی و اندازه‌گیری سینوکلئینوپاتی در مایع مغزی-نخاعی هستند. آزمایش‌های تجاری بیوپسی پوست برای DLB در ایالات متحده وجود دارد و FDA مجوز «پیشرفت موفقیت‌آمیز» را برای آزمایش مایع مغزی-نخاعی داده‌است؛ اما همچنان تا سال ۲۰۲۱، نقش این آزمایش‌ها در فرایند بالینی ثابت نشده‌اند. بررسی‌های دیگر برای تشخیص آلفا سینوکلئین به وسیله آزمایش خون نیز همچنان در دست مطالعه هستند.
تمرین ذهن، تحریک عمقی مغز و تحریک جریان مستقیم جمجمه‌ای در بیماری پارکینسون و آلزایمر بیشتر از زوال عقل با اجسام لویی مورد مطالعه قرار گرفته‌است و می‌توانند درمان‌هایی بالقوه برای DLB باشند. چهار کارآزمایی بالینی برای درمان علائم پارکینسون در DLB به وسیله این دارو تا سال ۲۰۲۱ صورت گرفته، اما مطالعات بیشتری برای ارزیابی خطر در مقابل فواید، عوارض جانبی و استفاده طولانی‌مدت مورد نیاز است.
استراتژی‌های مداخله در حال تحقیق، شامل اصلاح سِیر بیماری با استفاده از ایمونوتراپی، ژن درمانی، درمان با سلول‌های بنیادی و کاهش تجمع آمیلوئید بتا یا آلفا سینوکلئین است. اغلب درمان‌های تحت مطالعه از سال ۲۰۱۹ با هدف کاهش سطح آلفا سینوکلئین در مغز (با داروهای دارویی نیز آمبروکسول، NPT200-11 و E2027) یا استفاده از ایمونوتراپی برای کاهش التهاب عصبی گسترده ناشی از رسوبات آلفا سینوکلئین صورت پذیرفته‌است.
در شیمی، یک خوشه اتمی (یا به سادگی خوشه) مجموعه ای از اتم‌ها یا مولکول‌های متصل است که اندازه متوسطی بین یک مولکول ساده و یک نانوذره دارد. یعنی تا چند نانومتر (nm) قطر دارد. اصطلاح ریز خوشه ممکن است برای مجموعه‌هایی با حداکثر چند اتم استفاده شود.
خوشه‌هایی با تعداد و نوع معین اتم‌ها در یک آرایش خاص، اغلب یک ترکیب شیمیایی خاص در نظر گرفته می‌شوند و به این ترتیب مورد مطالعه قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، فولرین یک خوشه از ۶۰ اتم کربن است که راس یک بیست وجهی کوتاه را تشکیل می‌دهد و دکبوران یک خوشه از ۱۰ اتم بور است که تشکیل یک بیستوجهیناکامل را می‌دهد که احاطه شده توسط ۱۴ هیدروژن اتم است.
این اصطلاح بیشتر برای مجموعه‌هایی استفاده می‌شود که از چند اتم از یک عنصر یا چند عنصر مختلف تشکیل شده‌اند که در یک آرایش سه بعدی به هم متصل شده‌اند. فلزات واسطه و عناصر گروه اصلی، خوشه‌های قوی را تشکیل می‌دهند."Inorganic Chemistry" Huheey, JE, 3rd ed. Harper and Row, New York در واقع، در برخی زمینه‌ها، این اصطلاح ممکن است به‌طور خاص به یک خوشه فلزی گفته شود که اتم‌های هسته آن فلز هستند و حداقل یک پیوند فلزی را شامل می‌شود. در این حالت، پلی واجد شرایط یک خوشه با بیش از یک اتم فلز و هترونوکلئر یک خوشه با حداقل دو عنصر فلزی متفاوت را مشخص می‌کند. خوشه‌های فلزی برهنه فقط دارای اتم‌های فلزی هستند، برخلاف خوشه‌هایی با پوسته بیرونی عناصر دیگر. دیگری ممکن است گروه‌های عاملی مانند سیانید یا متیل باشد که به صورت کووالانسی به اتم‌های هسته پیوند دارند. یا بسیاری از آنها لیگاندهایی هستند که با پیوندهای هماهنگی مانند مونوکسید کربن، هالیدها، ایزوسیانیدها، آلکن‌ها و هیدریدها به هم متصل شده‌اند.
با این حال، این اصطلاح همچنین برای مجموعه‌هایی استفاده می‌شود که فاقد فلز هستند (مانند بوران‌ها و کربن‌ها) و اتم‌های هسته آنها توسط پیوندهای کووالانسی یا یونی در کنار هم نگه داشته می‌شوند. همچنین برای مجموعه‌ای از اتم‌ها یا مولکول‌هایی که توسط پیوند واندروالسی یا پیوندهای هیدروژنی در کنار هم نگه داشته می‌شوند، مانند خوشه‌های آب.
خوشه‌ها ممکن است نقش مهمی در انتقال فاز مانند بارش از محلول‌ها، تراکم و تبخیر مایعات و جامدات، انجماد و ذوب، و جذب به مواد دیگر ایفا کنند.
ترکیبات خوشه‌ای اتمی، از جمله خوشه‌های فلزی، ناخواسته توسط انسان از دوران باستان استفاده می‌شده‌است. قدیمی‌ترین خوشه فلزی که به‌طور مصنوعی تولید می‌شده ممکن است کالومل ()باشد، که قبلاً در قرن ۱۲ در هند شناخته شده بود.
توضیح ساختار ترکیبات خوشه ای تنها در قرن بیستم امکان‌پذیر شد. به عنوان مثال، وجود یک پیوند جیوه به جیوه در کالومل در اوایل دهه ۱۹۰۰ توضیح داده شد. این پیشرفت‌ها با توسعه ابزارهای تجزیه و تحلیل ساختاری قابل اعتماد، مانند پراش اشعه ایکس تک کریستالی امکان‌پذیر شد.
اصطلاح «خوشه» توسط FA Cotton در اوایل دهه ۱۹۶۰ برای اشاره به ترکیبات حاوی پیوندهای فلز-فلز استفاده شد.
خوشه‌های کربن برای اولین بار توسط اریک آ. روهلفینگ، دونالد ام. کاکس و اندرو کالدور در سال ۱۹۸۴، در آزمایشاتی که گرافیت توسط لیزر تبخیر شد و بخار توسط اتمسفر هلیوم خاموش شد، شناسایی شد. تجزیه و تحلیل محصولات متراکم شده با یک طیف‌سنج جرمی، برتری مولکول‌هایی با " اعداد جادویی " مشخص را نشان داد. در سال ۱۹۸۵ کار آنها توسط هارولد کروتو، جیمز آر. هیث، شان اوبراین، رابرت کرل و ریچارد اسمالی تکرار شد که ساختار ایکوساهدر کوتاه شده را برای پیشنهاد کردند و نام «باکمینسترفولرن» را برای آن پیشنهاد کردند.
خواص فیزیکی و شیمیایی خوشه‌های اتمی با خواص جامد توده ای با ترکیب یکسان بسیار متفاوت است. این تفاوت به این دلیل است که بخش بزرگی از اتم‌های تشکیل دهنده آنها در سطح آنها یافت می‌شود. برای هسته‌های خوشه‌ای با کمتر از دوجین اتم یا مولکول جزء، پیکربندی‌های پایدار معمولاً اکثر یا همه اتم‌ها را در مجاورت سطح هسته دارند و بنابراین فقط تا حدی به دیگر ذرات هسته متصل می‌شوند.
یک انتقال تدریجی بین خواص گونه‌های مولکولی و خواص ترکیب "توده‌ای مربوطه با افزایش تعداد N" اتم‌ها در هسته رخ می‌دهد، زیرا کسر اتم‌های مجاور سطح آن تقریباً به اندازه "N-1/3" مقیاس می‌شود. اگر N برابر صدهزارباشد، زمانی که خوشه را می‌توان یک نانوذره در نظر گرفت، تنها حدود ۱۰ درصد از اتم‌های هسته در سطح آن قرار می‌گیرند. این هنوز درصد قابل توجهی است، که بخشی از دلیلی است که چرا خواص نانوذرات هنوز به‌طور قابل توجهی با خواص مواد حجیم متفاوت است.
خوشه‌های فلزات واسطه اغلب از اتم‌های فلز نسوز تشکیل شده‌اند. به‌طور کلی مراکز فلزی با اوربیتال‌های d گسترده به دلیل همپوشانی مناسب اوربیتال‌های ظرفیت، خوشه‌های پایداری را تشکیل می‌دهند؛ بنابراین، فلزات با حالت اکسیداسیون پایین برای فلزات بعدی و حالت اکسیداسیون متوسط برای فلزات اولیه تمایل به تشکیل خوشه‌های پایدار دارند. کربونیل‌های فلزی چند هسته‌ای عموماً در فلزات انتقالی دیررس با حالت‌های اکسیداسیون نظری پایین یافت می‌شوند. تئوری جفت الکترون اسکلتی چندوجهی یا قوانین شمارش الکترون وید روندها را در پایداری و ساختار بسیاری از خوشه‌های فلزی پیش‌بینی می‌کند. قوانین Jemmis mno بینش بیشتری در مورد ثبات نسبی خوشه‌های فلزی ارائه کرده‌است.
خوشه‌های ناپایدار را می‌توان با استفاده از طیف‌سنجی جرمی در فاز گاز مشاهده کرد، حتی اگر از نظر ترمودینامیکی ناپایدار باشند و به راحتی در هنگام تراکم جمع شوند. چنین خوشه‌های برهنه، یعنی آنهایی که توسط لیگاندها تثبیت نمی‌شوند، اغلب با تبخیر ناشی از لیزر - یا فرسایش - یک فلز حجیم یا ترکیب حاوی فلز ایجاد می‌شوند. به‌طور معمول، این رویکرد توزیع گسترده‌ای از توزیع اندازه را ایجاد می‌کند. ساختارهای الکترونیکی آنها را می‌توان با تکنیک‌هایی مانند طیف‌سنجی فوتوالکترون مورد بررسی قرار داد، در حالی که طیف‌سنجی تفکیک چند فوتونی مادون قرمز بیشتر هندسه خوشه‌ها را بررسی می‌کند. خواص آنها (واکنش پذیری، پتانسیل یونیزاسیون، شکاف HOMO – LUMO) اغلب یک وابستگی به اندازه مشخص را نشان می‌دهد. نمونه‌هایی از این خوشه‌ها، خوشه‌های آلومینیوم خاصی به عنوان ابراتم‌ها و خوشه‌های خاص طلا هستند. خوشه‌های فلزی خاصی در نظر گرفته می‌شوند که دارای آروماتیک بودن فلز هستند. در برخی موارد، نتایج آزمایش‌های فرسایش لیزری به ترکیبات جدا شده ترجمه می‌شود و موارد برتر، خوشه‌های کربن به نام فولرن‌ها هستند، به ویژه خوشه‌هایی با فرمول C ، C و C . کره فولرن را می‌توان با مولکول‌های کوچک پر کرد و فولرن‌های اندوهدرال را تشکیل داد.
تنوع بی‌نهایتی از ترکیبات وجود دارد که مولکول‌های آنها خوشه‌های اتمی هستند یا چنین خوشه‌ای در هسته خود دارند. در زیر برخی از دسته‌هایی که مورد توجه محققان قرار گرفته آورده شده‌است.
متالوکاربوهدرین‌ها (یا به اختصار مت-کار) خانواده ای از خوشه‌ها با فرمول مولکولی ، جایی که M یک فلز واسطه مانند تیتانیوم، وانادیوم، زیرکونیوم، نیوبیم، هافنیوم، مولیبدن، کروم یا آهن است. آنها را می‌توان با تبخیر فلز مورد نظر با لیزر در جوی حاوی هیدروکربن مناسب تولید کرد. آنها همچنین با غلظت ۱٪ یا کمتر در دوده تولید شده توسط قوس الکتریکی بین دو الکترود Ti-C شناسایی شده‌اند. آنها دارای اتم‌های فلزات در گوشه‌های یک مکعب هستند، اما اتم‌های کربن به سمت داخل رانده می‌شوند تا تقریباً با وجه‌های آن مکعب همسطح باشند.
ترکیبات Zintl دارای خوشه‌های آنیونی برهنه هستند که با احیای عناصر سنگین دسته "p"، عمدتاً فلزات یا نیمه فلزات، با فلزات قلیایی، اغلب به صورت محلول در آمونیاک مایع بدون آب یا اتیلن دی‌آمین ایجاد می‌شوند. نمونه‌هایی از آنیون‌های Zintl عبارتند از [Bi ] 3-, [Sn ] 4-, [Pb ] 4- و [Sb ] 3-."Zintl Ions: Principles and Recent Developments", Book Series: "Structure and Bonding". T. F. Fässler (Ed.), Volume 140, Springer, Heidelberg, 2011 اگرچه این گونه‌ها «خوشه‌های برهنه» نامیده می‌شوند، اما معمولاً به شدت با کاتیون‌های فلز قلیایی مرتبط هستند. برخی از نمونه‌ها با استفاده از کمپلکس‌های کریپت کاتیون فلز قلیایی، به عنوان مثال، ] 2-، که دارای شکل ضد منشوری مربعی سرپوش‌دار است، جدا شده‌اند. طبق قوانین وید (2n+۲) تعداد الکترون‌های خوشه ای ۲۲ است و همچنین برای یک خوشه نزدیک. این ترکیب از اکسیداسیون K Pb itself made by heating elemental potassium and lead at 350°C توسط Au + در PPh AuCl (با واکنش اسید تتراکلراوریک و تری فنیل فسفین) در اتیلن دی آمین با 2.2.2-crypt تهیه می‌شود. این نوع خوشه قبلاً به عنوان اندوهدرال [Ni@Pb ] 2- شناخته شده بود (قفس حاوی یک اتم نیکل است). بیست وجهی قلع خوشه [SN 2- یا آنیون stannaspherene یک ساختار پوسته بسته دیگر است که با طیف‌سنجی فوتوالکترون مشاهده شده‌است (بدون اینکه جدا شود).Tin particles are generated as K+[Sn]2− by laser evaporation from solid tin containing 15% potassium and isolated by mass spectrometer before analysis با قطر داخلی ۶٫۱ آنگستروم، اندازه آن با فولرن قابل مقایسه است و باید مانند فولرن‌های درون‌ودرال اتم‌های کوچکی داشته باشد، و در واقع یک وجود دارد که حاوی یک اتم Ir است: [Ir@Sn ] 3-.
رویال رامبل (به انگلیسی: Royal Rumble) یک رویداد غیر رایگان (Pay-Per-View) در کشتی حرفه‌ای است که توسط کمپانی دبلیودبلیوئی و برای هر دو برند راو و اسمک‌داون تهیه می‌شود که این دوره‌اش هم در ۲۹ ژانویه ۲۰۲۲ و در د دوم ات امریکنز سنتر شهر سنت لوئیس، ایالت میزوری برگزار شد. این سی و پنجمین رویداد با این نام بود.
بر طبق رسم این پی‌پرویو برندهٔ مسابقه رویال رامبل، حق دادن مسابقه‌ای بر سر کمربند جهانی در رسلمانیای آن سال به دست می‌آورد. برای رویداد سال ۲۰۲۲ هر دو برنده زن و مرد مسابقه رویال رامبل، حق انتخاب قرمان کمربندی جهانی به دلخواه برای مسابقه در رسلمانیا ۳۸ به دست آوردند. برندگان مرد می‌توانند قهرمان کمربند دبلیودبلیوئی برند راو یا قهرمان کمربند یونیورسال اسمک‌داون را برای مسابقه در رسلمانیا انتخاب کنند. برندگان زن هم می‌توانند قهرمان کمربند زنان راو یا قهرمان کمربند زنان اسمک‌داون را انتخاب کنند.
شش مسابقه برگزار شدند. در مسابقه رویال رامبل مردان براک لزنر و در مسابقه رویال رامبل زنان راندا روزی پیروز شدند. بابی لشلی، براک لزنر را شکست داد تا برای دومین بار قهرمان کمربند دبلیودبلیوئی شود. ادج و بث فینیکس هم در مقابل د میز و ماریس در یک مسابقه زوج در مقابل زوج پیروز شدند. همچنین بکی لینچ، دودراپ را شکست داد تا قهرمان کمربند زنان راو باقی بماند. در مسابقهٔ اصلی هم سث رالینز در مقابل رومن رینز پیروز شد؛ اما از آنجایی که این پیروزی با سلب صلاحیت بود، رومن رینز قهرمان باقی ماند. از نکات جالب این مسابقه، ورود سث رالینز با تم ورود و حضور لباس گروه شیلد بود.
"رویال رامبل" شامل مسابقاتی که بین دشمنی‌های موجود، ماجراها و استوری‌هایی که پیش از این در برنامه‌های راو و اسمک‌دان پخش شده بود است. کشتی‌گیرها با توجه به مسابقات یا سری اتفاقاتی که برایشان رخ می‌دهد و تنش‌ها را به حداکثر می‌رساند، نقش منفی یا قهرمان به خود می‌گیرند و در این رویداد به مسابقه و رقابت می‌پردازند. "رویال رامبل" علاوه بر مسابقاتی که گفته شد، شامل مسابقهٔ ویژه‌ای در هر دو بخش مردان و زنان است که ۳۰ کشتی‌گیر از تمامی برندهای دبلیودبلیوئی به نوبت قرعه‌کشی شده در رینگ حضور پیدا کرده و به انداختن حریفان به بیرون از رینگ می‌پردازند، آخرین کشتی‌گیری که در رینگ باقی بماند پیروز مسابقه خواهد شد و شانس مسابقه با یکی از قهرمانان دبلیودبلیوئی در مسابقهٔ اصلی پی پر ویو رسلمانیا ۳۸ را کسب خواهد کرد.
در روز ۱، براک لزنر، سث «فریکین» رالینز، بابی لشلی، کوین اونز و مدافع قهرمانی بیگ ای را شکست داد تا قهرمان کمربند دبلیودبلیوئی راو شود که ابتدا قرار بود با رومن رینز برای کمربند یونیورسال مسابقه دهد؛ اما رومن رینز در همان شب اعلام کرد که به علت ابتلای او به ویروس کرونا نمی‌تواند در این مسابقه شرکت کند و مسابقه لغو شد. در شوی راو همان هفته پاول هیمن پیش براک لزنر برگشت و این دو دوباره با هم دوست شدند. در همان شب هم بابی لشلی در یک مسابقه فیتال فور وی ۴ جانبه در مقابل بیگ ای، سث رالینز و کوین اونز پیروز شد تا برای رویال رامبل در مقابل لزنر قرار گیرد.
تدا اسکاچپول (متولد ۴ مه ۱۹۴۷) جامعه‌شناس و دانشمند علم سیاست اهل آمریکا است که در حال حاضر استاد دولت و جامعه‌شناسی در دانشگاه هاروارد است. او شخصیتی بسیار تأثیرگذار هم در جامعه‌شناسی و هم در علوم سیاسی است. او بیشتر به عنوان مدافع رویکردهای تاریخی- نهادی و تطبیقی و همچنین «نظریه خودمختاری دولتی» شناخته می‌شود. او به‌طور گسترده‌ای هم برای مخاطبان عادی و هم دانشگاهی قلم‌فرسایی کرده‌است. وی رئیس انجمن علوم سیاسی آمریکا و انجمن تاریخ علوم اجتماعی بوده‌است.
در جامعه‌شناسی تاریخی، آثار و آرای اسکاکپول با مکتب ساختارگرا همخوانی دارد. به عنوان مثال، او استدلال می‌کند انقلاب‌های اجتماعی را می‌توان با توجه به ارتباط آن‌ها با ساختارهای خاص جوامع کشاورزی و دولت‌های مرتبط با آنها به بهترین شکل توضیح داد. چنین رویکردی با رویکردهای «رفتارگرایانه‌تر» که تمایل دارند بر نقش «جمعیت‌های انقلابی»، «روان‌شناسی انقلابی» و/یا «آگاهی انقلابی» به‌عنوان عوامل تعیین‌کننده فرآیندهای انقلابی تأکید کنند، بسیار متفاوت است.
"کتاب دولت‌ها و انقلاب‌های اجتماعی" او در سال ۱۹۷۹ در تحقیقات انقلاب‌ها بسیار تأثیرگذار بود و پارادایم جدیدی را به وجود آورد.
این کتاب در ایران با همین نام و با ترجمه سید مجید روئین‌تن ترجمه و منتشر شده‌است.
ایم یون آه (؛ زادهٔ ۳۰ مه ۱۹۹۰) که بیشتر با نام هنری یونا شناخته می‌شود، خواننده و بازیگر اهل کره جنوبی است. او یکی از اعضای گروه دخترانهٔ گرلز جنریشن و زیر گروه گرلز جنریشن-اوه! جی‌جی است.
جایزه انجمن منتقدان فیلم سن دیگو برای بهترین گروه بازیگران یک جایزه فیلم سالانه است که توسط انجمن منتقدان فیلم سن دیگو اهدا می‌شود.
کامپوزیت‌های پلیمر-فلز یونی (IPMCs) کامپوزیت‌های مصنوعی نانومواد هستند که رفتار ماهیچه‌های مصنوعی را تحت ولتاژ یا میدان الکتریکی اعمال شده نشان می‌دهند.
کامپوزیت پلیمر-فلز یونیها از یک پلیمر یونی مانند نفیون یا فلمیون تشکیل شده‌اند که سطوح آن از نظر شیمیایی آبکاری شده یا از نظر فیزیکی با هادی‌هایی مثل پلاتین یا طلا پوشیده شده‌اند. تحت یک ولتاژ اعمال شده (۱ تا ۵ ولت برای نمونه‌های با اندازه معمولی 10mmx40mmx0.2mm)، انتقال و توزیع مجدد یون به دلیل ولتاژ تحمیلی در نوار کامپوزیت پلیمر-فلز یونی منجر به تغییر شکل خمشی می‌شود. همچنین، کامپوزیت‌های پلیمر-فلز یونی می‌توانند هیدروژل یونی باشند که در محلول الکترولیت غوطه ور شده و به‌طور غیر مستقیم به میدان الکتریکی متصل می‌شوند.
اگر الکترودهای آبکاری شده به شکلی غیر متقارن چیده شوند، ولتاژ تحمیلی می‌تواند شکل‌های مختلفی مانند پیچش، غلتش، پیچش، چرخش، چرخش، چرخش و تغییر شکل خمشی غیر متقارن را ایجاد کند. از طرف دیگر، اگر چنین تغییر شکل‌هایی به صورت فیزیکی روی نوارهای IPMC اعمال شوند، سیگنال ولتاژ خروجی (چند میلی ولت برای نمونه‌های کوچک معمولی) را به عنوان حسگرها و برداشت‌کننده‌های انرژی تولید می‌کنند. IPMCها نوعی پلیمر الکترواکتیو هستند. آنها در محیط‌های سیال (مایع و گاز) بسیار خوب عمل می‌کنند. آنها دارای چگالی نیرویی در حدود ۴۰ در یک پیکربندی کنسول هستند، به این معنی که آنها می‌توانند نیروی نوک تقریباً ۴۰ برابر وزن خود را در حالت کنسول ایجاد کنند. IPMCها در فعال سازی، سنجش و برداشت انرژی دارای پهنای باند بسیار وسیع تا کیلو هرتز و بالاتر هستند.
کامپوزیت‌های پلیمر-فلز یونی اولین بار در سال ۱۹۹۸ توسط شاهین پور، بارکوهن، ژو، سیمپسون و اسمیت معرفی شدند (به منابع زیر مراجعه کنید) اما ایده اصلی محرک‌ها و حسگرهای پلیمری یونی به سال‌های ۱۹۹۲–۱۹۹۳ توسط آدولف، شاهین پور، سگالمن، ویتکوفسکی، اوسادا برمی گردد. Okuzaki, Hori, Doi, Matsumoto, Hirose, Oguro, Takenaka, Asaka و Kawami همان‌طور که در زیر نشان داده شده‌است:
1-Segalman DJ, Witkowski WR, Adolf DB, Shahinpoor M. "Theory and Applications of Electrically Controlled Polymeric Gels", Int. مجله مصالح و سازه‌های هوشمند، ش. ۱، صص ۹۵–۱۰۰، (۱۹۹۲)
۲-شاهین پور م. «طراحی مفهومی، سینماتیک و دینامیک سازه‌های رباتیک شنا با استفاده از ماهیچه‌های ژل پلیمری یونی»، بین‌المللی. مجله مصالح و سازه‌های هوشمند، جلد ۱، صص. ۹۱–۹۴، (۱۹۹۲)
3-Y. Osada, H. Okuzaki and H. Hori, "A Polymer Gel with Electrically Driven Motility", Nature, vol. ۳۵۵، صص. ۲۴۲–۲۴۴، (۱۹۹۲)
4-Oguro K.، Kawami Y. and Takenaka H. "Bending of an Ion-conducting Polymer Film Electrode Composite by an Electric Stimulus at Low Voltage", Trans. J. Micro-Machine Society, vol. 5، صص ۲۷–۳۰، (۱۹۹۲)
5-M. Doi, M. Marsumoto و Y. Hirose، «تغییر شکل ژل‌های یونی توسط میدان‌های الکتریکی»، Macromolecules، جلد. ۲۵، صص. ۵۵۰۴–۵۵۱۱، (۱۹۹۲)
6 - Oguro, K. , K. Asaka, and H. Takenaka, «محرک فیلم پلیمری رانده شده توسط ولتاژ پایین»، در مجموعه مقالات چهارمین سمپوزیوم بین‌المللی میکرو ماشین‌ها و علوم انسانی، ناگویا، ص. ۳۸–۴۰، (۱۹۹۳)
7 -Adolf D. , Shahinpoor M. , Segalman D. , Witkowski W. "Electrically Controlled Polymeric Gel Actuators"، اداره ثبت اختراع ایالات متحده، ثبت اختراع ایالات متحده، شماره ۵٬۲۵۰٬۱۶۷، صادر شده در ۵ اکتبر (۱۹۹۳)
8 - Oguro K.، Kawami Y.and Takenaka H."Actuator Element"، اداره ثبت اختراع ایالات متحده، ثبت اختراع ایالات متحده شماره ۵۲۶۸۰۸۲، صادر شده در ۷ دسامبر (۱۹۹۳)
بعد از این اختراعات، اختراعات مرتبط دیگری نیز وجود داشت:
۹ - شاهین پور، م. «محرک خطی ژل پلیمری یونی فنردار»، اداره ثبت اختراع ایالات متحده، ثبت اختراع ایالات متحده به شماره ۵٬۳۸۹٬۲۲۲، صدور ۱۴ فوریه (۱۹۹۵)
۱۰ - شاهین پور، م. و مجرد، م. «محرک‌های نرم و ماهیچه‌های مصنوعی»، اداره ثبت اختراع ایالات متحده، ثبت اختراع ایالات متحده ۶٬۱۰۹٬۸۵۲، صادر شده در ۲۹ اوت (۲۰۰۰)
۱۱ - شاهین پور، م. و مجرد، م. حسگرها و محرک‌های پلیمر یونی، اداره ثبت اختراعات ایالات متحده، شماره ۶٬۴۷۵٬۶۳۹، صدور ۵ نوامبر (۲۰۰۲)
۱۲-شاهین پور، ام. همچنین لازم است ذکر شود که تاناکا، نیشیو و سان پدیده فروپاشی ژل یونی در میدان الکتریکی را معرفی کردند:
13 -T. Tanaka, I. Nishio and ST Sun, "Collapse of Gells in an Electric Field", Science, vol. ۲۱۸، صص. ۴۶۷–۴۶۹، (۱۹۸۲)
همچنین لازم است ذکر شود که Hamlen, Kent و Shafer انقباض الکتروشیمیایی الیاف پلیمری یونی را معرفی کردند:
14-RP Hamlen, CE Kent و SN Shafer, "Electrolytically Activated Contractile Polymer", Nature, vol. 206، شماره ۴۹۸۹، صص. ۱۱۴۰–۱۱۴۱، (۱۹۶۵)
همچنین باید به داروین جی. کالدول و پل ام. تیلور برای کار اولیه روی ژل‌های تحریک شده شیمیایی به عنوان ماهیچه‌های مصنوعی اعتبار داد:
15 -Darwin G. Caldwell and Paul M. Taylor, "Chemically stimulated pseudo-muscular actuation", International Journal of Engineering Science, Volume 28, Issue 8, pp. ۷۹۷–۸۰۸، (۱۹۹۰)
برت استاپل ، که به عنوان دوولم (dowellam) نیز شناخته می‌شود، یک سیستم ساخت و ساز چوبی عظیم است که منحصراً از پایه‌های چوب نرم متصل به رولپلاک های چوبی سخت ساخته شده‌است. این یک روش ساخت و ساز نسبتاً ساده است که از الوار کم عیار استفاده می‌کند، که معمولاً برای استفاده در ساخت و ساز مناسب نیستند، تا دیوارهای چوبی جامد، کف و پانل‌های سقف را تشکیل دهد.
برت استاپل با استفاده از رولپلاک‌های چوب سخت با رطوبت کمتر از پایه‌های چوب نرم کار می‌کند. با گذشت زمان، رولپلاک‌ها برای رسیدن به تعادل رطوبت منبسط می‌شوند، بنابراین پایه‌ها به هم قفل می‌شوند و یک سیستم باربر ساختاری ایجاد می‌شود.
این یکی از معدود روش‌های ساخت و ساز است که می‌تواند به‌طور کامل از چوب ساخته شود. اگرچه در برخی از گونه‌ها هنوز از چسب و میخ استفاده می‌شود، اما اینها ضروری نیستند و اجتناب از این موارد باعث می‌شود کیفیت هوای سالم تری داخل خانه حاصل شود. خود الوار مقادیر زیادی دی‌اکسید کربن را بدون انتشار سموم مضر موجود در مواد دیگر، محبوس می‌کند و برای کاربر و محیط زیست مفید است.
برت استاپل در دهه ۱۹۷۰ توسط مهندس آلمانی Julius Nattere اختراع شد. در حال حاضر عموماً در سراسر اتریش، سوئیس و آلمان استفاده می‌شود، در حالی که به آرامی در بریتانیا ظهور می‌کند. در اصل شامل پایه‌های چوبی کم عیار بود که به‌طور مداوم به هم میخکوب شده بودند تا صفحاتی را تشکیل دهند که برای حمایت از معادن و راه‌آهن به اندازه کافی قوی هستند. در سال ۱۹۹۹ یک شرکت آلمانی یک سیستم رولپلاکی را توسعه داد که بر گوناگونی رطوبت برای تشکیل پانل‌های ساختاری جامد متکی بود، با این حال بسیاری از شرکت‌ها برای تقویت آن چسب را به سیستم معرفی کردند. در سال ۲۰۰۱، یک نوع جدید از برت استاپل توسعه یافت که در آن رولپلاک‌های مورب جایگزین رولپلاک‌های عمود برهم شدند و در نتیجه مشکلات جداسازی را حل کردند و برای بازه‌های طولانی‌تر مجاز بودند. در حال حاضر تنها یک شرکت از سیستم رولپلاک مورب استفاده می‌کند، در حالی که همه به جز دو (که هنوز از میخ استفاده می‌کنند) از رولپلاک‌های عمود برهم استفاده می‌کنند، عمدتاً بدون چسب. در حال حاضر طیف وسیعی از شرکت‌ها وجود دارند که الوارهای چند لایه CLT (لایه‌های چرخان تخته‌ها) را با استفاده از رولپلاک‌های چوبی مبتنی بر برت استاپل تولید می‌کنند.
در طول توسعه برت استاپل، چوب کم عیار (عمدتا صنوبر) به عنوان ماده اولیه انتخابی برای پایه‌ها باقی مانده‌است، زیرا راش اغلب برای رولپلاک‌ها استفاده می‌شود. با حصول اطمینان از عدم مجاورت عیوب طبیعی، مانند گره‌ها در ستون‌های چوبی، می‌توان از الوارهای بی کیفیت استفاده کرد که روشی بسیار مقرون به صرفه برای استفاده از منابعی با رشد سریع و کم استفاده را ایجاد می‌کند، که به ویژه انگلستان و اسکاتلند دارای فراوانی هستند.
برت استاپل به سه درجه کیفیت تولید می‌شود بسته به میزان قابل مشاهده بودن محصول نهایی،: صنعتی، استاندارد و در معرض دید. با در نظر گرفتن این موضوع، ابتدایی‌ترین راه حل استفاده از الوار ناتمام در جاییست که قرار است پانل‌ها پوشانده شوند. از طرف دیگر، می‌توان پایه‌ها را پلان، پخ و پروفیل کرد تا ظاهری بسیار زیبا داشته باشند و همچنان می‌توان پایه‌ها را با حفره‌های توخالی در امتداد لبه تغییر داد تا عملکرد آکوستیک افزایش یابد. برت استاپل همچنین می‌تواند با بتن و فولاد ترکیب شود تا ساختارهای کامپوزیتی را برای پروژه‌های سخت‌تر مانند دهانه‌های بزرگ، پل‌ها و خرپاها تشکیل دهد.
برت استاپل معمولاً به عنوان بخشی از پانل دیوار، سقف یا سقف پیش ساخته تولید می‌شود. پیش سازی در کارخانه‌های اختصاصی با استفاده از ماشین آلات تخصصی و یک تیم مجرب انجام می‌شود که کنترل کیفیت دقیق و ساخت سریع را تضمین می‌کند.
پانل‌های ساختاری معمولاً در بخش‌هایی به عرض ۶۰۰ میلی‌متر تولید می‌شوند که با استفاده از اتصالات چوبی به هم متصل می‌شوند و بیشتر با تخته روکش، عایق و یک مانع بخار ترکیب می‌شوند تا پانل‌های تکمیل‌شده را تشکیل دهند. دهانه‌های ساختاری در پانل‌ها گنجانده شده‌است، و در برخی موارد اتصالات لوله‌کشی و الکتریکی نیز می‌تواند وجود داشته باشد، در حالی که پوشش خارجی معمولاً بین رندر و روکش چوبی که در محل اعمال می‌شود متفاوت است.
این درجه بالای پیش ساخته به این معنی است که ساختمان‌ها می‌توانند بسیار سریع و کارآمد ساخته شوند. تقریباً پنج هفته طول می‌کشد از بریدن الوار خشک شده تا تکمیل تناسب خانه، درحالی که که یک خانه می‌تواند طی چند روز در محل موردنظر، سفت و محکم ساخته شود.
از نظر ساختاری، سازندگان می‌توانند پانل‌هایی به طول ۱۲ تا ۱۵ متر تولید کنند، اگرچه دهانه ۷ متری با یک پانل با عمق ۲۱۰–۲۵۰ میلی‌متر راحت تر قابل دستیابی است. خرپاهای برت استاپل را می‌توان طوری ساخت که فواصل سخت تری را طی کنند، مانند موارد مورد نیاز در واحدهای صنعتی بزرگ و پل‌ها.
بلندترین ساختمانی که از پنل‌های برت استاپل استفاده می‌کند در حال حاضر ساختمان "E3" در آلمان با هفت طبقه ارتفاع است. اگرچه این عناصر چوبی دیگر را در خود جای داده‌است، ساختمان‌های چهار طبقه صرفاً با استفاده از برت استاپل ساخته شده‌اند. مقررات آتش‌نشانی در حال حاضر ارتفاع یک ساختمان چوبی را محدود می‌کند، با این حال این موارد توسط سیستم‌های چوبی عظیم به چالش کشیده شده و نمونه‌های بلندتری در حال ظهور هستند. یک پانل معمولی ۱۲۰ میلی‌متری دارای امتیاز ۶۰ دقیقه ای است در حالی که پانل‌های ساختاری کامل می‌توانند امتیازات ۹۰ دقیقه ای را بدست آورند که بیشتر از روش‌های ساخت بتن و فولاد است.
ساخت و ساز معاصر یرت استاپل نیز در خانه نرم IBA در هامبورگ، آلمان به کار گرفته شده‌است. در حالی که اسکلت چوبی ساختمان E3 توسط گچ پوشانده شده‌است، پانل‌های Brettstapel در Soft House در کف، دیوارها و سقف‌های داخلی نمایان می‌شوند. سپس ساختمان با لایه‌هایی از عایق پشم معدنی، یک مانع آب و یک پوشش بارانی از چوب کاج اروپایی پوشیده شد تا از پایداری در برابر عناصر اطمینان حاصل شود.
در شیمی، کرومیسم فرآیندی است که باعث ایجاد تغییر، اغلب قابل‌ بازگشت، در رنگ ترکیبات شیمیایی می شود. در بیشتر موارد، کرومیسم بر اساس تغییر در حالات الکترونی مولکول ها، به ویژه حالت الکترون π یا d است، بنابراین این پدیده توسط محرک‌های خارجی مختلف بوجود می‌آید که می تواند باعث تغییر چگالی الکترونی مواد شود. مشخص است که بسیاری از ترکیبات طبیعی دارای کرومیسم هستند و تا به امروز ترکیبات مصنوعی زیادی با کرومیسم خاص سنتز شده‌اند.
کرومیسم بر اساس نوع محرک‌های مورد استفاده طبقه‌بندی می‌شود. نمونه‌هایی از انواع عمده کرومیسم به شرح زیر است.
کرومیسم‌های بسیار بیشتری وجود دارند که در فهرست شده اند.
نتیجه کرومیسم هایی که در بالا توضیح داده شد با تغییر در طیف جذبی ماده کرومیک قابل مشاهده است.
پدیده‌های کرومیک،به پدیده‌هایی گفته می‌شود که در آنها رنگ در اثر برهمکنش نور با مواد (مواد کرومیک) ایجاد می‌شود؛ آنها را می توان در پنج عنوان زیر دسته بندی کرد:
آن دسته از پدیده هایی که شامل تغییر رنگ یک ترکیب شیمیایی بر اثر یک محرک خارجی هستند، تحت عنوان کلی کرومیسم‌ها قرار می گیرند. این پدیده‌ها بر اساس نوع تأثیر خارجی، که می تواند شیمیایی یا فیزیکی باشد، نامیده می‌شوند. بسیاری از این پدیده ها برگشت پذیر هستند. فهرست زیر شامل تمام کرومیسم‌های کلاسیک به‌علاوه موارد بسیار دیگری است که در علوم جدیدتر مورد توجه قرار می‌گیرند.
کرومیسم هایی نیز وجود دارند که شامل دو یا چند محرک هستند. مثال:
تغییرات رنگی بر اثر برهمکنش نانوذرات فلزی و لیگاندهای متصل به آنها با محرک دیگری نیز مشاهده می‌شوند. مثال:
پلاسمونیک سالویتوکرومیسم، پلاسمونیک یونوکرومیسم، پلاسمونیک کرونوکرومیسم و پلاسمونیک ویپوکرومیسم.
در حال حاضر مواد تغییر رنگ پذیر استفاده‌های رایجی دارند؛ که استفاده و کاربری این مواد در حال افزایش نیز می‌باشد. کاربردهای تجاری شامل فتوکرومیک در چشم پزشکی، مد / آرایشی، امنیت، حسگرها، حافظه نوری و کلیدهای نوری، ترموکرومیک در رنگ، جوهر، پلاستیک و منسوجات به عنوان نشانگر/حسگر و در معماری، یونوکرومیک در دستگاه کپی، چاپ حرارتی مستقیم و حسگر پارچه، الکتروکرومیک در آینه ماشین، پنجره های هوشمند، دستگاه های انعطاف پذیر و کرکره پنجره، سالویتوکرومیسم در پروب بیولوژیکی و حسگرها ، گازوکرومیسم در پنجره و سنسور گاز.
رنگ‌ها و رنگدانه‌های کلاسیک با جذب و بازتاب نور، رنگ تولید می‌کنند. در سال 2000، تولید جهانی رنگ‌های آلی 800000 تن و رنگدانه‌های آلی 250000 تن بوده و حجم آن در طول سال‌های اولیه این قرن با سرعت ثابتی افزایش یافته است. ارزش آنها با تولید بسیار زیاد رنگدانه‌های معدنی فراتر رفته است. رنگ‌های آلی عمدتاً برای رنگ‌ آمیزی الیاف نساجی، کاغذ، مو و چرم استفاده می‌شوند؛ در حالی که رنگدانه‌ها عمدتاً در جوهر، رنگ، پلاستیک و لوازم آرایشی استفاده می‌شوند . رنگ‌ها و رنگدانه‌ها هر دو در زمینه چاپ دیجیتال منسوجات، کاغذ و سطوح دیگر استفاده می‌شوند.
رنگ‌ها نیز با استفاده از خواص مواد کرومیک ساخته می شوند: به عنوان مثال رنگ‌های فتوکرومیک و رنگ‌های ترموکرومیک.
جذب انرژی و به دنبال آن گسیل نور اغلب با اصطلاح "لومینسانس" توصیف می‌شود. اصطلاح دقیقی که به کار برده می‌شود بر اساس منبع انرژی مورد استفاده برای لومینسانس در پدیده های تغییر رنگ است.
بسیاری از این پدیده ها به طور گسترده در محصولات مصرفی و سایر مراکز مهم استفاده می‌شود. کاتدولومینسانس در لامپ‌های پرتو کاتدی، فوتولومینسانس در نورهای فلورسنت و پنل‌های نمایشگر پلاسما، فسفرسانس در علائم ایمنی و ایجاد نور‌های کم انرژی، فلورسانس در رنگدانه‌ها، جوهرها، روشن‌کننده‌های براق‌کننده نوری، لباس‌های ایمنی، تجزیه و تحلیل بیولوژیکی و دارویی، کمولومینسانس و بایولومینسانس در تجزیه و تحلیل، تشخیص و حسگرها و الکترولومینسانس در دیودهای نورگسیل (LED/OLED)، نمایشگرها و پنل نوری. تحولات جدید مهمی در زمینه نقاط کوانتومی و نانوذرات فلزی در حال وقوع است.
جذب نور و انتقال انرژی (یا تبدیل انرژی) شامل مولکول‌های رنگی است که می‌توانند انرژی الکترومغناطیسی را، معمولاً به شکل منبع نور لیزر ، به مولکول‌های دیگر در شکل دیگری از انرژی، مانند حرارتی یا الکتریکی، منتقل کنند. این رنگ‌های آدرس‌پذیر لیزری که جاذب‌های نزدیک به فروسرخ نیز نامیده می‌شوند، در تبدیل انرژی حرارتی، حساس‌سازی نور واکنش‌های شیمیایی و جذب انتخابی نور استفاده می‌شوند. نرم افزار‌ها عبارتند از ذخیره سازی داده نوری، به عنوان طبیعی نوررسانها، به عنوان تحریک کننده در فوتوپزشکی، مانند درمان فتودینامیک و درمان گرمانوری در درمان سرطان، در تشخیص عکس و فوتوترانوستیک و در غیر فعال سازی نوری از میکروب ها، خون و حشرات. جذب نور طبیعی خورشید توسط مواد/کروموفورهای کرومیک در سلول‌های خورشیدی برای تولید انرژی الکتریکی از طریق سلول‌های خورشیدی، با استفاده از فتوولتائیک‌های معدنی و مواد آلی (فتوولتائیک‌های آلی) و سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ (DSSC) و همچنین در تولید مواد شیمیایی مفید از طریق فتوسنتز مصنوعی استفاده می‌شوند. یک گرایش در حال توسعه، تبدیل نور به انرژی جنبشی است که اغلب تحت عنوان کلی ماشین های نور محور/مولکولی توصیف می‌شود.
برای کنترل و دستکاری نور ممکن است مواد از طریق مکانیسم‌های مختلف برای ایجاد اثرات مفید رنگی استفاده شوند. به عنوان مثال، تغییر جهت مولکول ها برای ایجاد یک جلوه‌های بصری مانند نمایشگرهای کریستال مایع (ال‌سی‌دی). مواد دیگری با ایجاد یک اثر فیزیکی مانند تداخل و پراش عمل می‌کنند مانند رنگدانه های براق و رنگدانه های متغیر نوری ، بلورهای فوتونی کلوئیدی و هولوگرافی. از مواد مولکولی نیز برای افزایش شدت نور با تغییر حرکت آن در مواد به وسیله ابزارهای الکتریکی استفاده می‌شود، بنابراین شدت آن افزایش می‌یابد مانند لیزرهای آلی، یا در تغییر انتقال نور از طریق مواد، مانند اپتوالکترونیک ، یا صرفاً توسط مواد با ابزارهای نوری مانند محدود کننده های نوری .
1. Bamfield Peter and Hutchings Michael, Chromic Phenomena; کاربردهای تکنولوژیکی شیمی رنگ، ویرایش سوم، انجمن سلطنتی شیمی، کمبریج، 2018. {EPUB }.
2. Vik Michal و Periyasamy Aravin Prince، Chromic Materials; مبانی، اندازه گیری ها و کاربردها، انتشارات دانشگاهی اپل، 2018.شابک  .
3. فرارا ماریلا و مورات بنگیسو، موادی که تغییر رنگ می دهند: مواد هوشمند و طراحی هوشمند، اسپرینگر، 2014.شابک
چرخه‌آهن(Fe) چرخه بیوژئوشیمیایی آهن از راه اتمسفر، هیدروسفر، بیوسفر و لیتوسفر است. در حالی که آهن در پوسته زمین فراوان است، در آب‌هایی که در سطح زمین بوده و دارای اکسیژن است، خیلی رایج نیست. آهن یک ریزمغذی کلیدی در بهره‌وری اولیه است، و یک‌ماده‌غذایی محدودکننده در اقیانوس جنوبی، اقیانوس آرام استوایی شرقی، و اقیانوس آرام زیر قطبی که به عنوان مناطق با مواد مغذی بالا، کم کلروفیل (HNLC) اقیانوس شناخته می‌شود، محسوب می‌شود.
آهن در طیف وسیعی از عدد اکسایش های از -۲ تا +۷ وجود دارد. با این‌وجود، روی زمین عمدتاً درحالت ردوکس +۲ یا +۳ خود است و یک فلز فعال ردوکس اولیه روی زمین به حساب می‌آید. تغییر آهن بین حالت‌های‌آن، یعنی اکسیداسیون +۲ و +۳، به عنوان چرخه‌آهن شناخته می‌شود. این فرایند ممکن است کاملاً غیر زنده یا توسط میکروب ها، به‌ویژه باکتری‌های اکسید کننده آهن، راحت‌تر انجام شود. فرآیندهای غیرزنده شامل زنگ زدن فلزاتی که درونشان آهن باشد، که در آنها آهن اکسید +۲ در حضور اکسیژن به آهن اکسید +۳ تبدیل می‌شود، و آهن اکسید+۳ توسط مواد معدنی آهن سولفید به آهن اکسید +۲ کاهش می‌یابد. چرخه بیولوژیکی آهن+۲ توسط میکروب‌های اکسیدکننده و کاهش‌دهنده آهن انجام می‌شود.Kappler, Andreas; Straub, Kristina L. (2005-01-01). "Geomicrobiological Cycling of Iron". "Reviews in Mineralogy and Geochemistry". 59 (1): 85–108. doi:10.2138/rmg.2005.59.5. ISSN 1529-6466.
آهن یک‌ریزمغذی است که تقریباً برای هرشکل‌زندگی ضروری می‌باشد. آهن یک جزءکلیدی در هموگلوبین می‌باشد که برای ثابت‌نگه‌داشتن نیتروژن به عنوان بخشی از خانواده آنزیم نیتروژناز مهم است و به عنوان بخشی از هسته گوگرد آهن فرودوکسین ، انتقال الکترون را در کلروپلاست‌ها، میتوکندری‌های یوکاریوتی و باکتری‌ها تسهیل می‌کند. به دلیل واکنش‌پذیری بالای آهن+۲ با اکسیژن و حلالیت کم آهن+۳، آهن یک ماده‌مغذی محدود کننده در بیشتر مناطق جهان است.
تصورات بر این است که در اولین سال‌های تشکیل‌زمین، زمانی که سطح‌اکسیژن اتمسفر ۰٫۰۰۱ درصد اکسیژنی که امروزه موجود است بود، آهن +۲ محلول در اقیانوس‌ها بسیارفراوان‌تر بوده‌است و در نتیجه برای حیات میکروبی بیشتر دردسترس بوده‌است. سولفیدآهن ممکن است انرژی و سطوح را برای اولین‌موجودات فراهم کرده باشد. در این‌زمان، قبل از شروع فتوسنتز اکسیژنی، تولید اولیه ممکن است تحت تسلط فتو فروتروف‌ها بوده باشد که انرژی را از نور خورشید دریافت می‌کنند و از الکترون‌های آهن+۲ برای تثبیت کربن استفاده می‌کنند.
در طی رویداد بزرگ اکسیژنی، ۲٫۳–۲٫۵ میلیاردسال پیش، آهن‌محلول توسط اکسیژنی که توسط سیانوباکتری‌ها تولید شده بود، اکسید شد تا اکسیدهای آهن را تشکیل بدهد. اکسیدهای آهن متراکم‌تر از آب بودند و به کف‌اقیانوس سقوط کرده و سازندهای آهن نواری (BIF) را تشکیل دادند. با سپری شدن زمان، افزایش میزان اکسیژن، مقدار زیادشونده‌ای از آهن را از اقیانوس حذف کرد. BIFها منبع کلیدی سنگ‌آهن در دوران مدرن بوده‌اند.
چرخه آهن یکی از اجزاء مهم اکوسیستم‌های زمینی است. شکل آهن+۲ در گوشته، هسته یا پوسته عمیق زمین غالب است. آهن به فرم آهن +۳ در حضور گاز اکسیژن پایدارتر می‌باشد. گردوغبار یک‌جزء کلیدی در چرخه آهن زمین است. هوازدگی شیمیایی و بیولوژیکی، مواد معدنی دارای آهن را تجزیه کرده و موادمغذی را در اتمسفر آزاد می‌کند. تغییرات در چرخه هیدرولوژیکی و پوشش رویشی بر این الگوها تأثیرگذار می‌باشد و تأثیر زیادی بر تولید جهانی گردوغبار دارد. تخمین‌های رسوب گرد و غبار بین ۱۰۰۰ تا 2000 Tg در سال است. گرد و غبار بادی با انتقال ذره‌های آهن از زمین از طریق جو به اقیانوس، بخش مهمی از چرخه آهن می‌باشد.
همین‌طور فوران‌های آتشفشانی نیز یکی از عامل‌های مهم چرخه‌آهن زمینی می‌باشد و غبار غنی از آهن را در جو در انفجاری بزرگ یا در فوران‌های کوچک‌تر در طول زمان آزاد می‌کنند. حمل‌ونقل جوی غبار غنی از آهن می‌تواند بر غلظت اقیانوس‌ها تأثیر بگذارد.
اقیانوس جزء اساسی سامانه آب و هوایی زمین می‌باشد و چرخه‌آهن نقش مهمی در بهره‌وری اولیه اقیانوس و عملکرد اکوسیستم دریایی دارد. محدودیت آهن برای محدود کردن کارایی پمپ‌کربن بیولوژیکی شناخته شده‌است. عظیم‌ترین منبع آهن برای اقیانوس‌ها از رودخانه‌ها است، جایی که به صورت ذره‌های رسوب معلق می‌باشد. آب‌های ساحلی آهن را از رودخانه‌ها و رسوبات بدون اکسیژن دریافت می‌کنند. دیگر منبع‌های اصلی آهن برای اقیانوس‌ها عبارتند از ذرات یخبندان، انتقال گردوغبار جوی، و چاه گرمابی. تأمین آهن یک‌عامل مهم است که مؤثر بر رشد فیتوپلانکتون به عنوان پایه شبکه غذایی دریایی می‌باشد. مناطق فراساحلی وابسته به رسوب گرد و غبار جوی و همچنین بالا آمدن آن می‌باشند. دیگر من‌های اصلی آهن برای اقیانوس‌ها ذرات یخبندان، دریچه‌های گرمابی و خاکستر آتشفشانی می‌باشند.Leeuwen, H. P. (Herman) van, Riemsdijk, W. H. van, Hiemstra, T. J. (Tjisse), Krebs, C. J. , Hiemstra, T. J. (Tjisse), & Krebs, C. J. (2008). The biogeochemical cycle of Iron: The role of Natural Organic Matter. در منطقه‌های دور از ساحل، باکتری‌ها هم برای جذب آهن با فیتوپلانکتون‌ها وارد رقابت می‌شوند. در مناطق HNLC، آهن موجب محدود شدن بهره‌وری فیتوپلانکتون می‌شود.
معمولاً آهن به عنوان منبعی معدنی برای فیتوپلانکتون در دسترس بود. با این وجود، شکل‌های آلی آهن را می‌توان توسط دیاتومه‌ های مخصوصی که از فرایند مکانیسم ردوکتاز سطحی استفاده می‌کنند نیز استفاده کرد. جذب آهن توسط فیتوپلانکتون دلیلی بر کمترین غلظت آهن در آب‌های سطحی دریا می‌باشد. رمینرالیزاسیون زمانی رخ می‌دهد که فیتوپلانکتون‌های در حال غرق شدن توسط زئوپلانکتون‌ها و باکتری‌ها تخریب شوند. حرکت فرازین آبها آهن را بازیافت می‌کند و موجب افزایش غلظت آهن در آب‌های عمیق می‌شود. به‌طور متوسط است ۰٫۰۴ ± ۰٫۰۷ نانومول آهن کیلوگرم -1 در سطح (<۲۰۰ متر) و ۰٫۲۵ ± ۰٫۷۶ نانومول آهن کیلوگرم -1 در عمق (> ۵۰۰ متر) وجود دارد. درنتیجه مناطق خیزش آب شامل آهن بیشتری نسبت به سایر منطقه‌های سطح اقیانوس‌ها هستند. آهن محلول به شکل آهنی برای استفاده زیستی در دسترس است که معمولاً از منبع بادی بدست می‌آید.
آهن غالباً در فازهای ذره‌ای به‌صورت آهن فریک وجود دارد و کسر آهن محلول با انعقاد از ستون آب خارج می‌شود. به‌همین علت حوضچه‌آهن حل‌شده به سرعت در حدود ۱۰۰ سال تغییر می‌کند.
چرخه‌آهن به‌طور قابل‌توجهی با چرخه‌های‌گوگرد، نیتروژن و فسفر در تعامل است. Fe(II) محلول می‌تواند به عنوان الکترون‌دهنده عمل‌کند و گیرنده‌های الکترونی آلی و معدنی اکسیدشده از جمله O و NO را کاهش بدهد و به Fe(III) اکسید شود. پس از آن شکل اکسیدشده آهن می‌تواند برای گوگرد احیاشده، H و ترکیبات کربن آلی گیرنده الکترون باشد. با این کار، آهن به حالت اکسیدشده Fe(II) برمی‌گردد و چرخه کامل می‌شود.
انتقال‌آهن میان Fe(II) و Fe(III) در سیستم‌های آبی با چرخه فسفر آب‌شیرین در تعامل است. با اکسیژنی که در آب وجود دارد، Fe(II) به صورت غیرزیستی یا توسط میکروب‌ها از طریق اکسیداسیون لیتوتروفیک به Fe(III) اکسید می‌شود. Fe(III) می‌تواند هیدروکسیدهای آهن را تشکیل بدهد، که محکم به فسفر چسبیده و آن را از مخزن فسفر زیستی خارج کرده و بهره‌وری اولیه را محدود می‌کند. در شرایطی که اکسیژن موجود باشد، آهن (III) می‌تواند کاهش یابد، توسط میکروب‌ها استفاده شود تا پذیرنده نهایی الکترون از هر دو کربن آلی یا H 2 باشد. این باعث آزاد شدن فسفر برای استفاده بیولوژیکی در آب می‌شود.
چرخه گوگرد و آهن می‌تواند در نقطه‌های زیادی برهم کنش داشته باشد. باکتری‌های گوگرد بنفش و باکتری‌های گوگردسبز می‌توانند از Fe(II) به عنوان الکترون‌دهنده در حین فتوسنتز بدون اکسیژن استفاده‌کنند. باکتری‌های کاهش‌دهنده سولفات در محیط‌های بدون اکسیژن می‌توانند سولفات را تبدیل به سولفید کنند، که سپس به Fe(II) برای ایجاد کردن سولفید آهن، ماده‌ای معدنی جامد که از آب رسوب می‌کند و آهن و گوگرد را حذف می‌کند، متصل می‌شود. چرخه‌های آهن، فسفات و گوگرد همه می‌توانند با یکدیگر در تعامل باشند. سولفید می‌تواند زمانی که یون‌های فلزی موجود نیستند آهن (III) را از آهنی که قبلاً به فسفات وصل شده‌است کاهش دهد، که فسفات را آزاد می‌کند و سولفید آهن ایجاد می‌کند.
آهن نقشی مهم در چرخه نیتروژن دارد، جدای از نقشی که به عنوان بخشی از آنزیم‌های دخیل در تثبیت نیتروژن ایفا می‌کند. در شرایط اکسیژن دار، آهن (II) می‌تواند یک الکترون که توسط -N0 (که به چند شکل متفاوت از ترکیب نیتروژن،NO اکسیده ، N 0، N و +NH ) پذیرفته شده اهدا کند،
در حالی که آهن (II) به آهن (III) کاهش می‌یابد.
تأثیر انسان بر چرخه‌آهن در اقیانوس‌ها به دلیل زیادشدن غلظت غبار در آغاز عصر صنعتی است. امروزه مقدار آهن محلول در اقیانوس‌ها تقریباً نسبت به دوران قبل از صنعتی‌شدن از آلاینده‌های انسانی و منابع احتراق آهن محلول، دو برابر است. تغییرات در فعالیت‌های کاربری زمین و آب‌وهوا باعث افزایش شار گردوغبار شده‌است که میزان گردوغبار را به منطقه‌های باز اقیانوس افزایش می‌دهد.Leeuwen, H. P. (Herman) van, Riemsdijk, W. H. van, Hiemstra, T. J. (Tjisse), Krebs, C. J. , Hiemstra, T. J. (Tjisse), & Krebs, C. J. (2008). The biogeochemical cycle of Iron: The role of Natural Organic Matter. باقی منابع انسانی آهن ناشی از احتراق می‌باشد. بالاترین نرخ‌های احتراق آهن در شرق آسیا رخ می‌دهد که ۲۰ تا ۱۰۰ درصد از رسوبات اقیانوس‌ها در پیرامون جهان را تشکیل می‌دهد.
انسان چرخه‌نیتروژن حاصل از سوختن سوخت‌های فسیلی و کشاورزی در مقیاس بزرگ را دگرگون کرده‌است. به دلیل آهن و نیتروژن افزایش یافته، تثبیت نیتروژن دریایی در اقیانوس آرام نیمه گرمسیری شمالی و جنوبی افزایش می‌یابد. در منطقه‌های نیمه‌گرمسیری، گرمسیری و مناطق HNLC، افزایش ورودی آهن امکان دارد موجب افزایش جذب کربن دی‌اکسید شود که بر چرخه کربن در جهان تأثیر گذار است.
تولید در فضا (ISM) شامل مجموعه ای جامع از فرایندها با هدف تولید کالاهای ساخته شده در محیط فضایی است. با توجه به اینکه قابلیت‌های تولید فعلی محدود به مدار پایین زمین است، ISM اغلب به جای واژه تولید در مدار استفاده می‌شود.
دلایلی برای حمایت از ساخت و تولید در فضا:
در سال ۱۹۶۹ در طی مأموریت سایوز ۶، فضانوردان روسی اولین آزمایشات جوشکاری را در فضا انجام دادند. سه فرایند مختلف جوشکاری با استفاده از یک واحد سخت‌افزاری به نام Vulkan مورد آزمایش قرار گرفت. این آزمایش‌ها شامل جوشکاری آلومینیوم، تیتانیوم و فولاد ضدزنگ بود.
فضاپیمای اسکای‌لب که در می ۱۹۷۳ به فضا پرتاب شد، به عنوان آزمایشگاهی برای انجام آزمایش‌های مختلف ساخت و تولید در فضا عمل کرد. این ایستگاه مجهز به یک مرکز فراوری مواد بود که شامل یک کوره الکتریکی چند منظوره، یک محفظه رشد کریستال و یک تفنگ پرتو الکترونی بود. از جمله آزمایش‌هایی که باید انجام می‌شد، تحقیق در مورد فرآوری فلز مذاب، عکاسی از رفتار مواد مشتعل در گرانش صفر، رشد کریستال، فراوری آلیاژهای غیرقابل اختلاط، لحیم کاری لوله‌های فولادی ضدزنگ، جوشکاری با پرتو الکترونی و تشکیل کره از فلز مذاب بود. خدمه در طول این مأموریت در مجموع ۳۲ ساعت روی علم مواد و تحقیقات تولید در فضا زمان صرف کردند.
در سال ۱۹۸۳ با استفاده از آزمایشگاه فضایی، تحقیقات میکروگرانشی درمورد فرآوردی مواد ادامه یافت. تا سال ۲۰۰۲ این ماژول ۲۶ بار توسط شاتل فضایی در مدار قرار گرفته‌است. در این فرایند شاتل به عنوان یک سکوی تحقیقاتی موقت و کوتاه مدت قبل از تکمیل ایستگاه فضایی بین‌المللی عمل می‌کرد.
تأسیسات Wake shield در فوریه ۱۹۹۴ و سپتامبر ۱۹۹۵، توسط شاتل فضایی به مدار منتقل شد. این پلت فرم نمایشی برای تولید لایه‌های نازک گالیم آرسنید و گالیم آرسنید آلومینیوم، از خلاء ایجاد شده در مسیر مداری استفاده کرد.
در ۳۱ می ۲۰۰۵، آزمایشگاه بدون سرنشین Foton-M2 که قابلیت بازیابی داشت به مدار پرتاب شد. از جمله آزمایش‌های انجام شده می‌توان به رشد کریستال و رفتار فلز مذاب در بی‌وزنی اشاره کرد.
تکمیل ایستگاه فضایی بین‌المللی امکانات گسترده و پیشرفته ای را برای انجام تحقیقات صنعتی فراهم کرده‌است. این امر منجر به پیشرفت ما در زمینه علم مواد، تکنیک‌های جدید تولید بر روی زمین و برخی اکتشافات مهم درمورد روش‌های تولید در فضا شده‌است.
آزمایشگاه علم مواد در کلمبوس (آزمایشگاه فضایی) یک مرکز علمی است که می‌تواند برای مطالعه خواص ذوب و انجماد مواد مختلف مورد استفاده قرار گیرد. همچنین آزمایشگاه علوم سیالات(FSL) برای مطالعه رفتار مایعات در ریزگرانش استفاده می‌شود.
بین خواص مواد در فضا در مقایسه با موارد مشابه روی زمین تفاوت‌های منحصر به فردی وجود دارد. از این تفاوت‌ها می‌توان برای دستیابی به تکنیک‌های خاص یا بهبود یافته تولید استفاده کرد.
برای اکثر کاربردهای تولیدی، شرایط مواد خاص باید برآورده شود. از این شرایط می‌توان به تصفیه کانه‌های معدنی برای استخراج فلزات خاص و خالص کردن ترکیبات آلی فرار اشاره کرد. در حالت ایده‌آل، این مواد خام به روشی مقرون به صرفه به محل فرآوری تحویل داده می‌شوند، به طوری که مدت زمان فرایند، هزینه انرژی پیشرانش فضایی و هزینه‌های استخراج در برنامه‌ریزی لحاظ می‌شوند. مواد معدنی را می‌توان از سیارک‌ها، سطح ماه یا یک جسم سیاره ای به دست آورد. مواد فرار را می‌توان از یک ستاره دنباله‌دار، کندریت کربنی یا سیارک‌های «C-Type» یا قمرهای مریخ و دیگر سیارات به‌دست‌آورد. همچنین ممکن است استخراج هیدروژن به شکل یخ آب یا مواد معدنی هیدراته از تله‌های سرد در قطب‌های ماه امکان‌پذیر باشد.
اگر مکان‌های پردازش و تولید مواد در کنار تأسیسات استخراج منابع قرار بگیرند، مواد خام باید به منظومه شمسی منتقل شوند. چندین روش برای تأمین نیروی محرکه برای این ماده وجود دارد، در این میان می‌توان به بادبان‌های خورشیدی، بادبان‌های الکتریکی، بادبان‌های مغناطیسی، رانشگرهای یونی الکترونی یامحرک‌های جرمیاشاره کرد.
در تأسیسات فرآوری مواد، باید از طریق روش‌هایی مواد ورودی را جذب کرد. موشک‌هایی که به بار متصل هستند می‌توانند محتویات را در یک مدار مشابه قرار دهند. از طرف دیگر، اگر بار در یک سرعت پایین‌تر نسبت به مقصد حرکت کند، می‌توان آن را با استفاده از یک جرم گیر جمع‌آوری کرد. این کار شامل یک شبکه بزرگ و انعطاف‌پذیر است که تکانه جرم را به تأسیسات بزرگ‌تر منتقل می‌کند. پس از اینکه مواد در جای خود قرار گرفتند، می‌توان آن‌ها را با وسایل مکانیکی یا رانشگرهای کوچک جابجا کرد.
مواد را می‌توان به صورت خام در فرایند ساخت استفاده کرد، همچنین با فرآوری آن‌ها می‌توان عنصرهای تشکیل دهنده شان را استخراج کرد. از تکنیک‌های فرآوری مواد می‌توان به روش‌های مختلف شیمیایی، حرارتی، الکترولیتی و مغناطیسی اشاره کرد. در کوتاه مدت می‌توان از روش‌های نسبتاً ساده ای برای استخراج آلومینیوم، آهن، اکسیژن و سیلیکون از منابع قمری و سیارکی استفاده کرد. برخی عناصر که امکانات فرآوری پیشرفته تر نیاز دارند، باید منتظر بمانند تا زیرساخت‌های تولید فضایی به‌طور کامل توسعه یابد.
به دلیل محدودیت‌هایی که سرعت نور در ایجاد ارتباط ایجاد می‌کند، تولید در فضا در مکان‌های دور که دسترسی به منابع دشوار است، به رباتیک کاملاً مستقل یا به یک خدمه انسانی با تمام امکانات زندگی و ایمنی همراه نیاز دارد. اما، اگر این نیروگاه در مداری به دور زمین یا در نزدیکی یک زیستگاه فضایی سرنشین دار قرار گیرد، می‌توان از دستگاه‌های تله رباتیک برای انجام برخی کارها که به هوش و انعطاف انسان نیاز دارد استفاده کرد.
انرژی خورشیدی یک منبع انرژی در دسترس برای فرایندهای حرارتی فراهم می‌کند. با استفاده از گرمای انرژی خورشید، می‌توان موادی را ذوب کرد و از حرارت آن‌ها برای ساخت سازه‌های پایدار استفاده کرد. خاک انبوه از ماه یا سیارک‌ها میزان آب بسیار کمی دارد، لذا با ذوب کردن آن‌ها می‌توان مواد شیشه ای بسیار مقاوم تولید کرد. برای ساخت محل‌هایی برای سکونت روی ماه یا سایر سیاره‌ها می‌توان از این جامدات شیشه ای مقاوم استفاده کرد. انرژی خورشیدی را با استفاده از مجموعه ای از آینه‌های قابل هدایت می‌توان در مکان مورد نیاز متمرکز کرد.
یکی از عوامل اصلی که فلزات نقش پر رنگی در تولید در فضا ایفا می‌کنند دردسترس بودن و خواص فیزیکی مطلوب آن‌ها است. بسیاری از روش‌های جابجایی فلزات در زمین را می‌توان برای تولید در فضا نیز به کار برد. تعداد کمی از این روش‌ها به دلیل محیط ریزگرانشی نیاز به تغییرات قابل توجهی دارند.
تولید فولاد سخت شده در فضا عوامل جدیدی را معرفی خواهد کرد. کربن فقط به نسبت کوچکی در مواد سطح ماه ظاهر می‌شود و باید از جاهای دیگر کربن مورد نیاز تأمین شود. مواد زائد حمل شده توسط انسان از زمین یکی از منابع احتمالی برای تأمین کربن است. برای خاموش کردن و پایین آوردن دمای فولاد آب به اندازه کافی در دسترس نیست لذا به همزنی قوی احتیاج دارد.
در گرانش کم ریخته‌گری فولاد یک فرایند دشوار است که به فرآیندهای حرارتی و تزریق ویژه یا شکل‌دهی چرخشی نیاز دارد. گرمایش را می‌توان با استفاده از نور خورشید همراه با بخاری‌های الکتریکی تأمین کرد. برای جلوگیری از ایجاد حفره‌ها در هنگام سرد شدن و جمع شدن فولاد باید فرایند ریخته‌گری را مدیریت کرد.
چاپ سه‌بعدی در فضا دارای مزایای بسیاری نسبت به تولید در زمین است. با فناوری‌های چاپ سه‌بعدی، دیگر نیاز به ارسال ابزار و تجهیزات از زمین به فضا نیست، فضانوردان این امکان را دارند که مستقیماً ابزار تجهیزات مورد نیاز خود را بسازند. چاپ سه‌بعدی
چاپ گرهای سه‌بعدی برای تولید در فضا که در سال ۲۰۱۴ در ایستگاه فضایی بین‌المللی راه اندازی شدند، به‌طور خاص برای کار در محیط‌هایی با گرانش صفر یا بسیار کم طراحی شده‌اند. از مزایای چاپ سه بعدی در فضا می‌توان به سفارشی‌سازی آسان، حداقل ضایعات مواد خام، قطعات بهینه‌شده، زمان تولید سریع‌تر، الکترونیک یکپارچه، تعامل انسانی محدود و گزینه‌ای برای اصلاح فرایند چاپ اشاره کرد.
علاوه بر این چاپ سه بعدی در فضا می‌تواند در چاپ وعده‌های غذایی نقش ایفا کند. فناوری برنامه غذایی پیشرفته ناسا هم‌اکنون در حال بررسی شرایط و امکان چاپ مواد غذایی به منظور بهبود کیفیت غذا، محتوای مواد مغذی و تنوع است.
گمان می‌شود محصولاتی مفید وجود دارد که می‌توان آن‌ها را در فضا تولید کرد و به منفعت اقتصادی رسید. برای تعیین بهترین کالاها برای تولید و یافتن روش‌های تولید کارآمد باید تحقیق و بررسی صورت بگیرد. محصولات زیر کاندیدای اولیه احتمالی در نظر گرفته می‌شوند:
با توسعه زیرساخت‌ها و کاهش هزینه‌های مونتاژ، بخشی از ظرفیت تولید را می‌توان به سمت توسعه تأسیسات گسترده در فضا، از جمله کارخانه‌های تولیدی در مقیاس بزرگ‌تر هدایت کرد. این کارخانه‌های تولیدی در فضا به استفاده از برخی مواد موجود روی ماه و دیگر سیارک‌ها احتیاج دارند، بنابراین توسعه پایگاه‌های معدنی نیز اهمیت دارد و دنبال می‌شود.
سنگ محصولی ساده است و یکی از حداقلی‌ترین کاربردهای آن محافظت در برابر تشعشعات است، همچنین یکی دیگر از کاربردهای آن استخراج عناصر حاصل از فرآوری آن برای کاربردهای گوناگون است.
سرامیک‌هایی که از خاک ماه یا سیارک‌ها ساخته می‌شوند را می‌توان برای اهداف مختلفی در زمینه ساخت و تولید به کار گرفت. این کاربردها شامل عایق‌های مختلف حرارتی و الکتریکی، مانند سپرهای حرارتی برای محموله‌هایی است که به سطح زمین ارسال می‌شوند.
از فلزات برای مونتاژ انواع محصولات مفید، از جمله ظروف مهر و موم شده (مانند مخازن و لوله‌ها)، آینه برای متمرکز کردن نور خورشید و رادیاتورهای حرارتی استفاده می‌شود. به‌کارگیری فلزات در دستگاه‌های الکتریکی نیاز به عایق بندی شدن سیم‌ها ی الکتریکی دستگاه را دارد؛ بنابراین یک ماده عایق انعطاف‌پذیر مانند پلاستیک یا فایبرگلاس مورد نیاز است.
پنل‌های خورشیدی که از محصولات قابل توجه تولید در فضا می‌تواند باشد. در فضا می‌توان آرایه‌های انرژی خورشیدی گسترده را ساخت و مونتاژ کرد. با توجه به اینکه سازه این پنل‌های خورشیدی احتیاجی به تحمل نیروهایی که روی زمین به آن وارد می‌شود ندارد، آرایه‌هایی عظیم از پنل‌های خورشیدی را می‌توان از مقادیر نسبتاً کم تری از مواد ایجاد کرد. سپس انرژی تولید شده می‌تواند برای تأمین انرژی تأسیسات تولیدی، سکونت گاه‌های فضایی، فضاپیماها و پایگاه‌های ماه مورد استفاده قرار گیرد و حتی می‌تواند با امواج مایکروویو به جمع‌کننده‌های روی زمین ارسال شود.
از دیگر امکانات تولید در فضا می‌توان به پیشرانه‌ها و برخی قطعات تعمیری برای فضاپیماها و محل سکونت در فضا و همچنین کارخانه‌های بزرگتر اشاره کرد. در نهایت، تأسیسات تولید فضا به‌طور فرضی می‌توانند تقریباً خودکفا شوند و تنها به واردات حداقلی از زمین نیاز دارند. محیط ریزگرانشی امکان‌های جدیدی را در ساخت و ساز در مقیاس عظیم، از جمله مهندسی در مقیاس بزرگ، فراهم می‌کند. این پروژه‌های آینده ممکن است به‌طور بالقوه آسانسورهای فضایی، مزارع عظیم آرایه خورشیدی، فضاپیماهای با ظرفیت بسیار بالا و زیستگاه‌های چرخشی را که قادر به حفظ جمعیت ده‌ها هزار نفر در شرایط مشابه زمین هستند، جمع‌آوری کند.
با این فرض که بتوان بر موانع ساخت و تولید در فضا غلبه کرد انتظار می‌رود تولید انواع محصولات در فضا مفید باشد. مهم‌ترین هزینه، غلبه بر موانع انرژی برای تقویت مواد در مدار است. هنگامی که این مانع در هزینه هر کیلوگرم به‌طور قابل توجهی کاهش یابد، هزینه ورود به تولید در فضا کاهش یافته و این امر می‌تواند آن را برای کارآفرینان بسیار جذاب تر کند. پس از پرداخت هزینه‌های سنگین مونتاژ تأسیسات معدن و تولیدی، تولید باید از نظر اقتصادی سودآور باشد تا بتواند خودکفا شود و برای جامعه مفید باشد