گروهی از محققان دانشگاه شیکاگو برای اولین بار توانسته‌اند از خودآرایی نانوذرات شبه‌بلورها را تولید کنند.
تولید مواد شبه‌بلوری از خودآرایی نانوذرات
تنها چند دهه قبل دانشمندان بر این باور بودند که تمام مواد منظم از واحدهای ساختمانی (اتم‌ها، مولکول‌ها یا یون‌ها) تکراری تشکیل شده‌اند. با این دیدگاه، جامدات معمولی زندگی روزمره از بلورهای تکراری در یک الگوی سه‌بعدی شکل می‌گیرند.
زمانی که دانشمندان یک ماده «غیرممکن» یافتند که وجودش را نمی‌توانستند با آرایش متناوب اتم‌ها توجیه کنند، این قانون جهان‌شمول با چالش مواجه شد. این مواد جدید که شبه‌بلور نامیده می‌شوند، از یک الگوی ریاضی متفاوت و محکم، و در عین حال غیرتکراری تبعیت می‌کنند.
مواد شبه بلوری از آن زمان به بعد درون حدود ۱۰۰ ترکیب سنتزی چندفلزی یافت شدند و در سال ۲۰۰۹ در یک نمونه زمین‌شناسی نیز شناسایی گردیدند. اما سوالات همچنان باقی بودند. این مواد چگونه و چرا شکل می‌گیرند، آیا پایدار هستند و ساختار دقیق اتمی آنها چیست؟
حال دیمیتری تالاپین و همکارانش از دانشگاه شیکاگو برای اولین بار توانسته‌اند از خودآرایی نانوذرات شبه‌بلورها را تولید کنند. در روش‌های خودآرایی از گرایشات طبیعی خود ذرات برای شکل دادن مواد جدید استفاده می‌شود. در این روش‌ها امکان روشن شدن جزئیات جدیدی از ساختار اتمی شبه‌بلورها بدون نیاز به قدرتمندترین روش‌های میکروسکوپی وجود دارد.
تالاپین، استادیار شیمی دانشگاه شیکاگو می‌گوید: «در اینجا طبیعت برای ما کار می‌کند و تمام این پیچیدگی‌های شگفت‌‌انگیز را ایجاد می‌نماید».
این گروه از محققان نانوذراتی کروی از مواد مختلف تولید نموده و آنها را ترغیب به خودآرایی به مواد شبه‌بلوری نمودند. تالاپین می‌گوید: «ما قوانین بنیادی حاکم بر خودآرایی مواد شبه‌بلوری را کشف کرده‌ایم. طبیعت این نانوذرات کروی پراکنده را وادار می‌کند کنار هم جمع شده و الگوهای سه‌بعدی بسیار پیچیده را ایجاد کنند».
چون مواد شبه‌بلوری کمیاب هستند، دانشمندان هنوز ویژگی‌های آنها را به طور کامل کشف نکرده‌اند. با این حال مطالعات تجربی و تئوری موجود حاکی از امکان شناسایی ویژگی‌های مکانیکی، اُپتیکی و الکترونیکی آنهاست.
تالاپین می‌گوید درک قوانین بنیادی حاکم بر تشکیل مواد شبه‌بلوری کمک بسیار زیادی به این بررسی‌ها می‌کند. مطالعات آنها ادامه دارد تا دانشمندان را با پیچیدگی‌ها و زیبایی‌های جامدات که مبنای زندگی جدید و فناوری‌های پیشرفته را تشکیل می‌دهند، بیشتر آشنا کند.
تالاپین می‌افزاید: «بلورها مواد ضروری برای بسیاری از کاربردها هستند. ما در رایانه‌ها، ساعت‌ها، اتومبیل‌ها، خیابان‌ها، تقریباً همه جا به آنها نیاز داریم».
جزئیات این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است.
