ایجاد الگوهای مارپیچی با استفاده از الکتروستاتیک نانومقیاس

با وجودی که دانشمندان و مهندسان می‌دانند که نیروهای ضعیفِ زیر اتمی کایرال
هستند، اینکه چگونه این نیروهای الکتروستاتیک می‌توانند دنیایی کایرال ایجاد
کنند، هنوز یک راز است.

گروه تحقیقاتی پروفسور مونیکا اُلوِرا دلاکروز، استاد علوم و مهندسی مواد و
مهندسی شیمیایی و زیستی دانشگاه نورث وسترن اخیراً نشان داده‌اند چگونه
برهمکنش‌های الکتروستاتیکی (که به طور معمول به عنوان الکتریسیته ساکن شناخته
می‌شوند) به تنهایی می‌توانند موجب ایجاد شکل‌های مارپیچی شوند. آنها یک مدل
ریاضی ساخته‌اند که قادر است تمام اشکال ممکنی را که یک ترکیب کایرال می‌تواند
داشته باشد، محاسبه کند. این پژوهشگران بهترین آرایشی را که توسط برهمکنش‌های
الکتروستاتیک القا می‌شود، محاسبه کردند.

ابن کار تحقیقاتی برای چاپ روی جلد مجله Soft Matter انتخاب شده و به صورت
آنلاین منتشر شده است.

دلاکروز می‌گوید: «با این کار ما به طبیعت اجازه می‌دهیم به ما بگوید دوست دارد
چگونه باشد و سپس آن را به سیستم‌های مختلف دیگر تعمیم می‌دهیم». او و همکارانش
گزارش کرد‌ه‌اند که کایرالیته می‌تواند به صورت خودبه‌خودی و فقط در نتیجه
برهمکنش‌های الکتروستاتیکی حاصل شود و نیازی به حضور برهمکنش های بسیار پیچیده
دیگر همچون برهمکنش‌های دوقطبی یا وان‌دروالس محدوده کوتاه نیست.

مدل آنها همچنین نحوه آرایش “DNA” مخلوط شده با نانولوله‌های کربنی را توصیف
می‌کند. نشان داده شده است که “DNA” مارپیچ‌هایی دور نانولوله‌ها ایجاد کرده و
انواع مختلف نانولوله‌های کربنی را به صورت گروه‌هایی از هم جدا می‌کند. این
نتایج با مطالعات قبلی انجام شده توسط میکروسکوپ مطابق دارند.

دلاکروز می‌گوید: «پیش‌بینی ما این بود که “DNA” به صورت مارپیچی دور نانولوله‌ها
حلقه بزند و این پیش‌بینی تطابق بسیار جالبی با اندازه‌گیری‌هایی دارد که
اخیراً توسط میکروسکوپ نیروی اتمی انجام شده است».

این کار پژوهشی نشان می‌دهد که الکتروستاتیک مسیری برای درک چگونگی ایجاد
تقارن‌های مارپیچی توسط طبیعت است. محققان امیدوارند کارهای بعدی چگونگی
استفاده از برهمکنش‌های ساده را برای ایجاد سیستم‌های تقارنی دیگری که منجر به
بروز پدیده‌ها پیچیده می‌شوند، نشان دهد.