روش جديدي براي توليد ساختارهاي پيچيده

[شه پری]

پژوهشگران دانشگاه دوک با استفاده از ذرات و ميدان مغناطيسي شرايطي را فراهم کردند که ذرات خودآرايي داده و ساختارهايي کواکسي ايجاد کنند. از اين ساختارهاي پيچيده مي‌توان در حوزه‌هايي نظير حسگري استفاده کرد.

توليد اين نانوبلورها با فناوري‌هاي فعلي بسيار دشوار و زمان‌بر بوده است. از آنها در ادوات ذخيره سازي اطلاعات، زيست مهندسي و سيستم‌هاي نوري استفاده مي‌شود. بنيامين يلن از محققان اين پروژه مي‌گويد ما نه تنها درک بهتري از اين روش جديد پيدا کرديم بلکه با استفاده از آن موفق به توليد بيش از 20 نوع ساختار از پيش برنامه ريزي شده، شديم. نتايج اين تحقيق در نشريه Nature Communications به چاپ رسيده است.

از اين روش جديد مي‌توان انواع جديدي از ساختارهاي مصنوعي را توليد کرد همچنين هزينه توليد با اين روش کم بوده و در کل فرآيندي قابل اطمينان است. نتايج اين پروژه محققان را قادر مي‌سازد تا ساختارهاي پيچيده‌اي که پيش از اين امکان توليد آنها وجود نداشت، ساخته شود. اين پروژه توسط بنياد ملي علم حمايت مالي شده است.

در فناوري‌هاي رايج براي توليد اين نوع ساختارها از راهبرد بالا به پايين استفاده مي‌شود به اين شکل که از ليتوگرافي يا قالب‌گيري براي توليد استفاده مي‌گردد که اين کار براي توليد ساختارهاي سه بعدي ساده نيست.

درراهبرد پايين به بالا از مولکول‌ها و اتم‌ها براي توليد استفاده مي‌شود. اين تيم تحقيقاتي با استفاده از مغناطيس در محلول، ذرات مغناطيسي و غيرمغناطيسي را به شکل کواکس درآورده و درنهايت ساختاري زنجيره‌اي، شبکه‌اي و حلقه‌اي توليد کردند.

اين نانوساختارها درون محلولي به‌نام محلول فرو ايجاد مي‌شود، محلول فرو حاوي نانوذرات حاوي ترکيبات آهن است. يکي از ويژگي‌هاي اين محلول آن است که در اثر اعمال ميدان مغناطيسي، به شدت مغناطيسي مي‌شود بنابراين ذراتي که داراي مغناطيسيته کمتر از محلول باشند بار منفي گرفته و ذرات داراي مغناطيسيته بيشتر، بار مثبت مي‌گيرند. ذرات داراي بار مخالف با يکديگر برهمکنش داده و در نهايت تشکيل ساختار بلوري مي‌دهند.

با کنترل مقدار مغناطيسيته محلول و غلظت ذرات مي‌توان مقدار جذب و دفع ذرات با هم را کنترل کرد و در نهايت شکل ساختارهاي نهايي را تعيين نمود. با استفاده از اين روش کنترل مي‌توان برهمکنش ذرات مغناطيسي و غير مغناطيسي را تحت کنترل در آورد و آنها را به‌صورت ساختارهايي به شکل دانه‌ برف توليد کرد. ساختار اين محصولات تعيين کننده کاربردهاي آنها است. محققان معتقدند که از اين نانوساختارها در حسگري استفاده کرد.