تولید نخستین ترکیب سیلیکایی سه جزئی و پیوسته با ساختار مزوپروس

محققان مؤسسه ی مهندسی زیستی و فناوری نانو سنگاپور ( IBN) با الگودهی منحصربه
فرد مواد فعال در سطح، موفق به تولید نخستین ترکیب سیلیکایی سه جزئی و پیوسته با
ساختار مزوپروس شده اند. در گذشته امکان تولید این ساختار متخلخل تنها از نظر ریاضی
پیش بینی شده بود.
دانشمندان مؤسسه ی IBN در شماره ی اخیر مجله ی Nature
Chemistry تولید مواد جدیدی را تحت عنوان IBN-9 (برگرفته از نام مؤسسه ی مهندسی
زیستی و فناوری نانو سنگاپور) گزارش کرده اند. این ماده نخستین سازه ی هگزاگونال
نانومقیاس محسوب می شود که دارای سه کانال درهم آمیخته و جدا از هم است. این ساختار
پیچیده ترین نانوساختار متخلخلی است که تاکنون به طور واقعی سنتز شده و معرف گروه
جدیدی از مواد مزوپروس است که دارای منافذی به ابعاد ۲ تا ۵۰ نانومتر هستند.
مواد سیلیکای مزوپروس به صورت نانومجراهایی تعریف می شوند که این نانومجراها از
طریق خودآرایی طی فرایندهای الگودهی تشکیل شده اند. مواد سیلیکای مزوپروس دارای
مساحت سطح زیادی هستند که این موضوع سبب می شود این مواد کاتالیست های ایده آلی
برای تسهیل واکنش های شیمیایی محسوب شوند. منافذ نانومتری یکنواخت مواد سیلیکای
مزوپروس این امکان را به آنها می دهد که مولکول ها را بر اساس تفاوت ابعاد جدا
کنند، همچنین امکان استفاده از این منافذ در به دام انداختن مولکول های دارویی به
منظور رهایش کنترل شده ی داروها وجود دارد، بنابراین سازمان دهی ساختار متخلخل مواد
مزوپروس از اهمیتی زیادی برای کاربردهای مختلف شیمیایی و زیستی برخوردار است.
دکتر جکی وای یینگ ـ که این کار تحقیقاتی تحت هدایت او انجام شده است ـ در این
زمینه می گوید: « IBN-9 نشان می دهد که امکان ایجاد سیستم های متشکل از سه کانال
درهم آمیخته با شبکه ی متخلخل مستقل (که در جهت طولی دارای مورفولوژی منحصربه فردی
از نانوالیاف است) وجود دارد».
دکتر یینگ (مدیر اجرایی IBN ـ که بخش مهمی از
اداره ی علوم، فناوری و تحقیقات سنگاپور ( A*STAR) است) در این زمینه می افزاید:
«با وجود چنین ساختارهای مزویی امکان دسترسی به نرخ نفوذ متفاوت در جهت های مختلف
وجود دارد. این ویژگی برای جداسازی گازها و کاربرد در سیستم های دارورسانی بسیار
جالب توجه است».
مواد مزوپروس مناسبی که منافذ آنها دارای ابعاد و ساختار
منحصربه فرد هستند، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. پیش از این، ساختارهای
دوجزئی متشکل از دو کانال درهم آمیخته و جدا از هم، پیچیده ترین نوع مواد مزوپروس
بودند. این مواد از طریق خودآرایی سیلیکا طی الگودهی مواد فعال در سطح سنتز می
شوند.
محققان IBN با استفاده از یک ماده ی سطح فعال تحت عنوان N،N-دی متیل-L-
فینلانین، به طور موفقیت آمیزی نخستین ترکیب سیلیکایی سه جزئی و پیوسته با ساختار
مزوپروس را سنتز کرده اند. این سطح فعال از یک گروه منحصربه فرد قابل تنظیم و یک دم
هیدروکربنی بلند تشکیل شده که خاصیت آب گریزی آن متغیر است. محققان قادرند با به
کارگیری این سطح فعال شرایط سنتز را به طور سیستماتیک تغییر داده، از ساختار دوجزئی
مکعبی( IBN-6) به ساختار سه جزئی سه بعدی شش وجهی( IBN-9) و نهایتاً به ساختار
دوبعدی شش وجهی( IBN-10) دست یابند. میانگین انحنای چنین ساختارهایی افزایش یافته
است. پیچیدگی ساختار IBN-9 و مواد هم خانواده ی آن، حتی امکان ایجاد ساختارهای
چندجزئی مزوپروس را نیز فراهم می کند.