استفاده از نانوبلورهای سلولز برای چاپ تصاویر نامرئی!

استفاده از نانوبلورهای سلولز برای چاپ تصاویر نامرئی!

پژوهشگران ایرانی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل و دانشگاه مین آمریکا با همکاری محققانی از دانشگاه کیوتو ژاپن با استفاده از رفتار جالب نوری نانوبلورهای سلولز، موفق به چاپ تصاویر نامرئی درون فیلم­‌های پلیمری شفاف شدند. نتایج این طرح در صنعت چاپ و ضدجعل نمودن اسناد و مدارک کاربرد خواهد داشت.

با رشد سریع تکنولوژی و امکان دسترسی آسان به تجهیزات پیشرفته چاپ برای عموم، ابداع روش‌­های نوین چاپ امنیتی با ضریب ایمنی بالاتر در مقابل جعل امری ضروری است. از سوی دیگر فناوری نانو در چند دهه اخیر قابلیت خود را برای ورود به حوزه‌های مختلف علم و فناوری ثابت کرده است.

دکتر مهدی مشکور، استادیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، بلورهای فوتونی را نانوساختارهایی با رفتار نوری منحصربه‌فرد خواند و افزود: «علی‌رغم رفتار نوری جالب‌توجه بلورهای فوتونی، مواردی همچون گرانی، سمیت و پیچیده بودن فرآیند ساخت آن‌ها، توسعه روش‌های چاپ مبتنی بر بلورهای فوتونی را با محدودیت مواجه کرده است. ما در پژوهش حاضر تلاش کرده‌ایم تا نانوبلورهای سلولز را به‌عنوان جایگزینی کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای بلورهای فوتونی معرفی کنیم.»

وی تصریح کرد: «در واقع ما در این تحقیق با افزودن نانوبلورهای سلولز به یک محلول پلیمری شفاف، موفق به تولید و معرفی یک نانوجوهر ساده، ارزان و غیرسمی با قابلیت چاپ نقوش نامرئی با ضریب امنیت و طول عمر بالا شدیم.»

این محقق در خصوص قابلیت نوری منحصربه‌فرد نانوبلورهای سلولز گفت: «نانوبلور سلولز رفتاری موسوم به رفتار دوشکستی از خود بروز می‌دهد؛ بدین معنی که ضریب شکست نور در آن با جهت انتشار و قطبش نور تغییر می‌کند. با استفاده از همین رفتار نوری و کنترل نظم­یافتگی نانوبلورهای سلولز و مولکول­‌های پلیمر در مقیاس نانومتری، چاپ نقوش و تصاویر دوشکستی انجام شد. نقوش دوشکستی چاپ شده درون فیلم پلیمری، نامرئی بوده و تنها با استفاده از نور پلاریزه قابل مشاهده هستند. نانوبلور سلولز فراوان‌ترین زیست­بلوری است که رفتار دوشکستی از خود بروز می‌دهد.»

مشکور در خصوص فرآیند ساخت نانوجوهر و چاپ دوشکستی و نیز ارزیابی نتایج افزود: «به­‌طور خلاصه، در این تحقیق نانوبلورهای سلولز با روش هیدرولیز اسیدی در شرایط دمایی و اسیدیته معین، از پودر خالص الیاف پنبه استخراج شدند. پس از جداسازی اسید باقی مانده و اعمال فرآیند فراصوت، نانوبلورهای سلولز با غلظت­‌های متفاوت، به محلول­­ شفاف پلی­وینیل الکل اضافه و بدین­ترتیب نانوجوهر آماده شد. چاپ دوشکستی با روشی مبتنی بر لیتوگرافی انجام شد و کیفیت آن با میکروسکوپ نوری پلاریزان، میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان، میکروسکوپ روبشی هم­کانون لیزری و نیز روش پراش پرتوایکس مورد ارزیابی قرار گرفت.»

این پژوهش حاصل همکاری دکتر مهدی مشکور- عضو هیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، دکتر مهدی تجویدی- استادیار دانشگاه مین آمریکا و مهرداد مشکور- دانشجوی مقطع دکتری دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل است. پژوهشگرانی از دانشگاه کیوتو ژاپن نیز در این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله‌ ACS applied materials & interfaces  با ضریب تأثیر ۸٫۰۹۷ ( جلد ۱۱، شماره ۱، سال ۲۰۱۹، صفحات ۱۵۳۸ تا ۱۵۴۵) به چاپ رسیده است.