ساخت شبه‌بلور تک‌جزئی با استفاده از نانوذرات

محققان نشان دادند که با استفاده از خودآرایی نانوذرات، می‌توان شبه‌بلور ایجاد کرد، شبه‌بلورهایی که تک‌جزئی هستند.

یافته‌های اخیر محققان نشان می‌دهد که می‌توان از نانوذرات تتراهدرال برای ایجاد شبه‌بلور استفاده کرد. نانوذرات تتراهدرال با انجام خودآرایی تبدیل به شبه‌بلور می‌شوند، شبه‌بلورهایی که وجود آنها از یک دهه قبل با استفاده از شبیه‌سازی پیش‌بینی شده، اما تاکنون سنتز آنها انجام نشده بود.

برخلاف بلورهای رایج، الگوهای منظم در شبه‌بلورها به‌صورت منظم در همه جهت‌ها تکراری نیست. زمانی که دان شختمن در اوایل دهه 1980 شبه‌بلورها را کشف کرد، ایده چنین بلورهای غیرتناوبی از سوی برخی دانشمندان رد شده بود. شختمن برای کشف این ساختارها موفق به دریافت جایزه نوبل شد، هر چند چندین سال زمان برد تا او توانست جامعه علمی را برای واقعی‌بودن این ساختارها قانع کند.

امروزه شبه‌بلورها بخشی از واژه‌ علمی در دنیای علم هستند، بیشتر آلیاژ‌های فلزی نظیر ایزوساهدریت آهن، مس و آلومینیم که حداقل از دو جزء تشکیل شده‌اند در لیست شبه‌بلورها قرار می‌گیرند.

اما در سال 2009، شبیه‌سازی کامپیوتری نشان داد که شبه‌بلورهای تک‌جزئی نیز ممکن است وجود داشته باشند. او چن از دانشگاه براون در آمریکا و همکارانش برای اولین بار نشان دادند که شبه‌بلور تک‌جزئی با استفاده از نانوذرات تتراهدرال قابل ایجاد‌کردن است. این ذرات از جنس سولفید آهن روی موسوم به ورتزیت هستند که روی سه طرف آنها با اسید اولئیک و یک سمت باقی‌مانده با اکتادسیل‌فسفنیک اسید پوشانده شده‌است.

با شناور کردن آن روی سطح اتیلن گلیکول، نانوذرات خودآرایی داده و به‌صورت سوپر شبکه درمی‌آیند، ساختاری که حاوی واحدهای سازنده ده ضلعی بوده و از تقارن برخوردار است.

آنچه که وجود این شبه‌بلور را امکان‌پذیر کرده، وجود لبه‌های نرم نانوذرات است. با این ویژگی امکان ایجاد واحدهای سازنده 5 تا 9 سمتی فراهم می‌شود که فضای میان ده‌ضلعی را پر می‌کند. محققان معتقدند که این قانون، انعطا‌ف‌پذیربودن چندضلعی می‌تواند به دیگر پژوهشگران کمک کند تا شبه‌بلورهای دیگری را ایجاد کنند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Science به چاپ رسیده است.