اگر بتوان از قابلیتهای فناوری نانو بهرهی لازم را برد، میتوان با نانوذرات به مواد جدیدی دست یافت. برای این کار دانشمندان گروه انرژی آزمایشگاه ملی لورنس برکلی راه ساده و مؤثری را یافتهاند که میتوان نانوذرات را برای ایجاد آرایههای پیچیده وادار به خودآرایی نمود.
یافتن راه حل جدیدی برای خودآرایی در مقیاس نانو
اگر بتوان از قابلیتهای فناوری نانو بهرهی لازم را برد، میتوان با نانوذرات به مواد جدیدی دست یافت. برای این کار دانشمندان گروه انرژی آزمایشگاه ملی لورنس برکلی راه ساده و مؤثری را یافتهاند که میتوان نانوذرات را برای ایجاد آرایههای پیچیده وادار به خودآرایی نمود.
محققان از طریق افزودن مولکولهای کوچک ویژهای به مخلوط پلیمرها و نانوذرات، موفق شدند تا نانوذرات را در آرایههای تک، دو و سهبعدی بدون افزودن اصلاحکنندههای شیمیایی وادار به خودآرایی نمایند، همچنین با استفاده از محرکهای خارجی نظیر نور یا گرما توانستند خودآرایی را در ساختارهای سادهتر یا پیچیدهتر انجام دهند.
با استفاده از این روش، میتوان چیدمان نانوذرات با طولهای مختلف (از نانو تا ماکرومتر) را با دقت بسیار بالایی کنترل نمود. کنترل دقیق توزیع فضایی نانوذرات و دیگر بلوکهای ساختمانی بهعنوان گلوگاه روش پایین به بالا شناخته میشود و تاکنون تمام روشهای ارائهشده در این زمینه محدود به اصلاح سطح بودهاست.
علاوه بر این، این روش قابل اعمال روی انواع مختلفی از نانوذرات بوده، میتوان با آن ادوات مبتنی بر نانوذراتی را همچون سیستمهای نسل جدید ذخیرهسازی انرژی خورشیدی ساخت.
واحدهای کوپلیمری مستعد خودآرایی برای تشکیل نانوساختارها در آرایههای بسیار منظم هستند. این واحدها سیستمهای بسیار ایدهآلی برای تجمع نانوذراتند؛ البته کوپلیمرها و نانوذراتی که از دیدگاه شیمیایی با هم سازگار نیستند از این قاعده مستثنی میباشند. این گروه تحقیقاتی یک مولکول واسط بسیار کوچک را پیدا کردند که با اتصال به نانوذرات، آنها را به سطح واحد کوپلیمر متصل میکند. برای این تحقیق، گروه تحقیقاتی دکتر Xu، انواع مختلف مولکولها را به همراه سورفاکتانتهایی (عامل ترکننده) به نام PDP و OPAP مورد استفاده قرار دادند. مولکولهای کوچک PDP با نور و OPAP با گرما میتوانند تحریک شوند که با این کار اتصال خود را به سطح واحد کوپلیمر حفظ میکنند. این کار باعث میشود این مولکولها در سطح واحدهای کوپلیمر تغییر مکان بدهند و بدون این که نیازی به اصلاح در سطح نانوذرات و یا پلیمرها وجود داشته باشد، توزیع فضایی این مولکولهای واسط و نانوذرات متصل به آنها بهدقت تحت کنترل درآید
در این تحقیق، دکتر Xu و همکارانش مولکولهای PDP و OPAP را به ترکیبات مختلفی از نانوذرات مانند سلنید کادمیم و سولفید سرب به همراه واحدهای کوپلیمری تجاری پلی (۴ پیریدین وینیل) اضافه کردند. هرچند آنها از نور و گرما بهعنوان عامل محرک استفاده میکنند، دکتر Xu به دنبال دیگر محرکها نظیر pH است تا برای تغییر موقعیت مولکولهای واسط و نانوذرات در سطح کوپلیمر از آنها استفاده کنند.
