دانشمندان دانشگاه شیکاگو و آزمایشگاه بین‌المللی آرگون استحکام عجیبی در ورقه‌ای از نانوذرات کشف کردند که ضخامت آن تنها به اندازه۵۰ اتم بود.
استحکام عجیب ورقههای نانوذرات بسیار نازک
دانشمندان دانشگاه شیکاگو و آزمایشگاه بین‌المللی آرگون
استحکام عجیبی در ورقه‌ای از نانوذرات کشف کردند که ضخامت آن
تنها به اندازه۵۰ اتم بود.
یکی از استادان فیزیک دانشگاه شیکاگو گفت: «این لایه سست و
شکننده نیست، بلکه غشائی نسبتاً محکم و ارتجاعی است.
با قرار گرفتن این صفحات روی حفره‌ای ریز و اعمال فشار بر آنها
با شی بسیار کوچکی، استحکامی برابر با استحکام یک ورقه بسیار
نازک پلکسی گلس، نشان داده، یکپارچگی ساختار خود را حتی در
دماهای نسبتاً بالا حفظ می‌کنند. ویژگی‌های این مواد آنها را
کاندیدای مناسبی برای کاربرد در حسگرهای فوق حساس فشار در
فناوری‌های دقیق، معرفی می‌کند. اگر از نوع دیگری از نانوذرات
برای ساخت غشاهای مشابه استفاده شود، می‌توان کاربردهای دیگری
همچون استفاده از آنها به‌عنوان فیلترهای شیمیایی برای بهبود
واکنش‌های کاتالیزوری در سطح بسیار کوچک را نیز تصور کرد.
از این نانوذرات می‌توان به‌عنوان واحدهای ساختاری در ساخت
ابزار طراحی‌شده در مقیاس نانو نیز استفاده کرد. نکته جالب
اینکه تنها یک لایه از این ماده این چنین انعطاف‌پذیر است و
چنین خواص را جالبی نشان می‌دهد. دانشمندان قبلاً کشف کرده‌اند
که خواص الکترونیکی مواد نیمه‌هادی، هنگامی که ریزترین بخش
فلزی آنها به سفتی بین مولکول‌های آلی محدود می‌شود، می‌تواند
تغییرات چشمگیری داشته باشد که به این پدیده محدودیت نانویی می‌گویند؛
اما هم‌اکنون دریافتند که خواص مکانیکی این مواد نیز می‌توانند
دچار این تغییرات شوند.
مواد آزمایشی، ذرات طلاست که با ضربه‌گیرهای آلی از تماس
مستقیم با مواد دیگر محافظت شده‌اند. پژوهشگران آرایه نانوذره‌ای
را در محلولی وارد کرده، سپس محلول را بر روی تراشه کوچکی از
سیلیکون پخش کردند. هنگامی که محلول خشک شد نانوذرات حفره‌های
تراشه سیلیکونی رابه‌صورت روپوشی پوشاندند.
اندازه هر حفره معادل قطر صدها نانوذره است. در مرحله بعد
پژوهشگران استحکام لایه نانوذرات معلق را با فشار دادن آنها به‌وسیله
نوک میکروسکوپ اتمی مورد مطالعه و بررسی قرار دادند.
استحکام پلکسی گلس به‌دلیل طبیعت پلیمر استفاده‌شده در آنهاست؛
اما زنجیرهای کوتاه پلیمر که برای اتصال نانوذرات به کار رفتند
به اندازه کافی طویل نبود و به همین دلیل این مولکول‌ها تنها
از یک طرف و به‌شدت به ذرات طلا متصل می‌شوند و استحکام آنها
ناشی از فشرده شدن آنها بین ذرات طلاست.
این گروه پژوهشی دریافتند که این مواد تا دمای ۲۱۰ درجه و
بالاتر هم می‌توانند در کنار هم باقی بمانند و تجمع خود را حفظ
کنند.
در حالی که آزمایش‌های این محققان بر روی صفحات دوبعدی انجام
شد، نتایج شبیه‌سازی محققان مؤسسه فناوری جورجیا به رهبری Uzi
Landman ، که بر روی آرایه‌های سه‌بعدی مشابه از ذرات کوچک‌تر
صورت گرفت با نتایج مذکور مطابقت داشت.
Landman می‌گوید: «رفتار این سیستم‌ها به ابعاد آنها وابسته
است و این موضوعی است که باید در آینده بیشتر مورد بررسی قرار
گیرد؛ زیرا این واقعیت که تغییر ابعاد منجر به تغییر خواص می‌شود،
واقعیتی است که می‌تواند عوامل دیگر کنترل را زیر سوال ببرد
