الهام‌ از شقایق دریایی در ساخت نانوکپسول‌ها

طبیعت همواره یکی از منابع الهام‌بخش دانشمندان در زمینه ساخت اشکال مختلف مواد نانویی و مواد نانوکامپوزیتی بوده‌است. اخیراً دانشمندان اسپانیایی از ساختار شقایق‌های دریایی الهام گرفته، نانوساختارهایی با خصوصیات مکانیکی بسیار خوبی تولید کرده‌اند. این نانوساختارهای کپسولی‌شکل، با یک اصلاح مغناطیسی، وظیفه‌دار می‌شوند.

طبیعت همواره یکی از منابع الهام‌بخش دانشمندان در زمینه ساخت اشکال مختلف مواد
نانویی و مواد نانوکامپوزیتی بوده‌است. اخیراً دانشمندان اسپانیایی از ساختار
شقایق‌های دریایی الهام گرفته، نانوساختارهایی با خصوصیات مکانیکی بسیار خوبی
تولید کرده‌اند. این نانوساختارهای کپسولی‌شکل، با یک اصلاح مغناطیسی،
وظیفه‌دار می‌شوند.

دکتر لویز لیزمارزان، پروفسور گروه شیمی‌فیزیک دانشگاه ویگوی اسپانیا ـ و گروهِ
وی به ساخت این کپسول‌ها اقدام نموده‌اند او در این باره می‌گوید:«شکل ویژه‌ و
منحصربه‌فرد کپسول‌های سیلیسی توخالی ِ ساخت ما، مساحت سطح بسیار زیادی را در
اختیار ما گذاشته‌است. علاوه بر این، با اضافه شدن نانولوله‌های کربنی به این
کپسول‌های سیلیسی، یک وظیفه‌پذیری مغناطیسی نیز به کپسول‌ها داده می‌شود،
ساختارهای ایده‌آلی به دست می‌آید.»

در این کپسول‌ها، پوسته سیلیسی همانند یک غشای متخلخل، ضخامت پوسته و نفوذپذیری
کپسول را کنترل کرده، به کپسول، صلبیت می‌بخشد. از سوی دیگر، نانولوله‌های
کربنی به‌عنوان تقویت‌کننده‌های کپسول عمل می‌کنند و ساختار خاص شاخه‌دار کپسول
را به وجود می‌آورند. چنین کامپوزیتی خصوصیات مکانیکی ارتقایافته‌ای دارد و
دستیابی به چنین خصوصیاتی در مقایسه با روش‌های دیگر، دشوار است.

لیزمارزان و گروهش فرایند ساخت این کپسول‌ها را با جذب ترتیبی
لایه‌به‌لایه(LbL) پلی‌الکترولیت‌ها و نانولوله‌های کربنی به درون کره‌های
پولی‌استیرن زیرمیکرونی آغاز نمودند و پس از آن این ذرات کامپوزیتی
پلی‌استیرن-نانولوله را از طریق حل‌ کردن هسته‌های پلیمری کروی، به‌سادگی به
کپسول‌های توخالی نانولوله‌ای تبدیل نمودند؛ البته کپسول‌های حاصله انعطاف‌پذیر
بوده و شکل خود را حفظ نمی‌کردند. در نهایت، این محققان برای صلبیت بخشیدن به
سلول‌ها، آنها را با سیلیس پوشش دادند.

دکتر میگوئل کورتادوآرت، عضوی از گروه لیزمازان، در خصوص وظیفه‌پذیرسازی
کپسول‌ها می‌گوید: «چنانچه پیش از رسوب‌دهی نانولوله‌های کربنی و ایجاد پوشش
سیلیسی نانوذرات مغناطیسی به درون کپسول جذب شوند، کپسول‌های مغناطیسی
وظیفه‌پذیر به وجود می‌آیند. با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی می‌توان این
کپسول‌های وظیفه‌دار را در اشکال خاصی ترتیب‌دهی نمود و وظیفه‌پذیری هر جزء
سازنده این ساختارهای بی‌نظیر را در یک کامپوزیت با یکدیگر ادغام کرد.» وی
افزود که به این ترتیب، دستیابی به کاربردهایی که به دادن بیش از یک وظیفه به
هر ذره نیازمندند، ممکن خواهد شد.

این نانوساختارهای بی‌نظیر در آینده کاربردهای بالقوه‌ای چون کپسول‌بندی
کنترل‌شده، تحویل داروها و حسگرها خواهند داشت، همچنین می‌توان از آنها
به‌عنوان نانوواکنش‌کننده‌ها در فرایندهای کاتالیستی بهره گرفت.

نتایج این تحقیق در نشریه Small به چاپ رسیده‌است.