ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

روشی ساده برای طراحی ساختارهای پیچیده

محققان روشی ساده برای طراحی نانوذرات پیچیده ارائه کردند. با این روش می‌توان ساختارهایی با خواص مفید برای استفاده در حوزه‌های پزشکی یا الکترونیک تولید کرد.

یک گروه تحقیقاتی  موفق به طراحی جعبه ابزاری شدند که با استفاده از آن می‌توان ساختارهایی پیچیده از نانوذرات ایجاد کرد. برای این کار از فرآیند ترکیب و مقایسه استفاده می‌شود. با این جعبه ابزار محققان امکان تولید استخری مملو از نانوذرات پیچیده را خواهند داشت که از این نانوذرات می‌توان در حوزه‌های مختلف نظیر انرژی، پزشکی و الکترونیک استفاده کرد. نسل اول نانوذرات به‌صورت کروی، میله‌ای و مسطح است که آن‌ها را می‌توان به 47 نسل دیگر تبدیل کرد؛ این کار از طریق واکنش‌‌های شیمیایی قابل انجام است.

رایموند شاک از محققان دانشگاه پنسیلوانیا می‌گوید: «محققان در حوزه‌های مختلف نظیر انرژی، پزشکی و الکترونیک، اغلب به دنبال طراحی نانوذرات پیچیده هستند؛ ذراتی که انتظار می‌رود عملکرد و خواص مفیدی داشته باشند. تولید این نانوذرات در آزمایشگاه کار بسیار دشواری است. راهبرد ما به تسریع این فرآیند کمک شایانی می‌کند.» شاک از پژوهشگران این پروژه می‌گوید: «سنتز نانوذرات پیچیده تبدیل به چالشی واقعی شده‌است؛ از این رو ما به دنبال روشی ساده برای این کار بودیم.»

محققان برای این کار از ذرات نسل اول استفاده کردند که ابعاد نانومتری در حد ویروس‌ها دارند. این نانوذرات ساده بوده و به راحتی قابل سنتز هستند. بعد از سنتز نسل اول که ابعاد و شکل مشخصی دارند، برخی عناصر جایگزین عناصر اولیه می‌شوند تا نسل دوم ذرات ایجاد شوند که شامل دو نوع مواد هستند. این نسل به صورت خطی در آمده و در ادامه با هم ترکیب می‌شوند و ساختارهای پیچیده‌تری را ایجاد می‌کنند.

در واقع ترکیب یا جفت شدن ذرات با یکدیگر منجر به تولید نسل جدید می‌شود. با استفاده از این راهبرد و سه نسل از مواد، پژوهشگران موفق به تولید 47 نوع نانوذره مختلف شدند. برخی از این ذرات ساختار بسیار پیچیده‌ای دارند، به‌طوری که پیش از این، این سطح از پیچیدگی در طراحی ذرات تجربه نشده بود.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Tunable intraparticle frameworks for creating complex heterostructured nanoparticle libraries در نشریه Science به چاپ رسیده است.