اتصال نوارهای گرافن‌ به ماکرومولکول‌ها

محققان مؤسسه‌ی ام‌‌آی‌‌تی در آمریکا با الهام گرفتن از ساختار ماکرومولکول‌های زیستی نظیر دی‌‌ان‌‌ای و پروتئین، موفق به ارائه‌ی راهکاری برای اسمبل کردن نوارهای گرافن از طریق پیوندهای هیدروژنی شدند.

گرافن‌ها دارای خواص الکترونیکی بسیار جالبی مانند خواص الکترونیکی وابسته به شکل لبه‌ی گرافن و پهنای آن هستند که به کمک این ویژگی می‌توان خواص الکترونیک گرافن را با تغییر ساختار آن تحت کنترل درآورد. با این حال فقدان کنترل در مقیاس نانو، ناپایداری ساختاری در دماهای بالا و فعال بودن (از نظر شیمیایی) لبه‌های باز این ماده، موجب شده که کاربردهای گرافن در مقیاس ماکرومولکولی تاکنون مشکل باشد. اخیراً محققان مؤسسه‌ی ام‌‌آی‌‌تی دریافته‌اند که نانونوارهای سلسله‌ای گرافن نه تنها خواص الکترونیکی منحصربه‌‌فرد خود نانونوارهای گرافن را داراست؛ بلکه از لحاظ مکانیکی و انرژی نیز پایدارند.

محققان مؤسسه‌ی ام‌‌آی‌‌تی در آمریکا با الهام گرفتن از ساختار ماکرومولکول‌های زیستی نظیر دی‌‌ان‌‌ای و پروتئین، موفق به ارائه‌ی راهکاری برای اسمبل کردن نوارهای گرافن از طریق پیوندهای هیدروژنی شدند. نتیجه‌ی کار این گروه منجر به فراهم شدن دیدگاه جدیدی شده‌‌است که بر مبنای آن می‌توان پیشرفت‌های انجام‌‌‌شده در بخش توسعه‌ی مواد را با ساختار مواد زیستی پیوند زد و در نهایت درک جدیدی از مکانیک و فیزیک پیوندهای هیدروژنی در فضای میان بیو و نانو به دست آورد.

اتصال مستقیم و انتخابی پیوندهای هیدروژنی امکان طراحی و ساخت نانومواد گرافنی را با اندازه‌های دلخواه فراهم می‌آورد و در واقع پلی بین دنیای نانو و ماکرو ایجاد می‌کند. علاوه‌ بر این شبکه‌های پیوند هیدروژنی باعث پایداری ساختاری نسبت به کشش و قیچی شدن می‌گردد.

این گروه تحقیقاتی چندین شبیه‌سازی بر مبنای محاسبات اولیه‌ی خود انجام دادند تا به ویژگی‌های گروه‌های عاملی با شکل فضایی مختلف بر روی ساختارهای نانونوارهای سلسله‌ای گرافن پی ببرند. شبیه‌‌سازی‌های آنها نشان داد که ساختارهای نانونوارهای سلسله‌ای با تعداد بسیار زیادی پیوند هیدروژنی به هم متصل هستند که این اتصال میان گروه‌های عاملی C=O و N=H در لبه‌های نوار اتفاق می‌افتد.