تولید ساختارهای پلیمرمانند از نانوذرات

یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه تورنتوی کانادا توانستند راهی را برای پیش‌بینی سازمان‌دهی
نانوذرات برای تشکیل ساختارهای بزرگ‌تر پیدا کنند. در این پروژه، آنها از نظریه‌های
پلیمریزاسیون استفاده و رفتار نانوذرات را در هنگام اتصال به هم و تشکیل ساختارهای
بزرگ‌تر پیش‌بینی کردند.
به‌تدریج تمرکز علم نانو از سنتز نانوذرات به‌سوی سازمان‌دهی آنها برای تولید
ساختارهای بزرگ‌تر می‌رود. به‌منظور استفاده از کلونی نانوذرات در دستگاه‌هایی نظیر
حافظه‌های ذخیره‌ی اطلاعات یا راهنماهای طول موج نور، باید بتوان ایجاد این
ساختارها را تحت کنترل درآورد.
هم‌اکنون هیچ مدلی برای توضیح رفتارهای سازمان‌دهی نانوذرات و تشکیل ساختارهای بزرگ‌تر
از آنها وجود ندارد. کوماچیوا، از محققان این پروژه، می‌گوید:«کار ما مسیر را برای
پیش‌بینی خواص کلونی‌های نانوذرات هموار می‌کند و با آن می‌توان قوانین جدیدی را
برای ساخت چنین ساختارهایی ایجاد کرد».
طبق مشاهدات محققان، خودسازمان‌یافتگی نانوذرات یکی از راهبردهای بسیار کارا در
تولید ساختارهای پیچیده یا طراحی‌های سلسله‌مراتبی است. طی دهه‌ی گذشته پیشرفت‌های
بسیار زیادی در علم نانو به‌خصوص در بخش خودآرایی نانوذرات انجام گرفت؛ اماپیش‌بینی
کمّی تشکیل کلونی‌های نانوذرات و سینتیک تشکیل آنها همچنان به‌صورت چالشی باقی
مانده‌است. این گروه تحقیقاتی موفق به یافتن شباهت‌هایی میان خودآرایی نانوذرات
فلزی و واکنش‌های مربوط به تشکیل پلیمرها شدند. در واقع نانوذرات شبیه به واحدهای
عامل‌داری عمل می‌کنند که قادرند از طریق گروه‌های عاملی خود، و در زوایای مشخصی به
یکدیگر چسبیده، ساختارهای پلیمری بسیار منظمی را تشکیل دهند.
این گروه موفق به ارائه‌ی راهبردی شدند که با استفاده از آن می‌توان خودآرایی
نانوساختارهای خطی، شاخه‌ای و مدور را به‌صورت کمّی پیش‌بینی کرد، همچنین می‌توان
میزان تجمع، توزیع اندازه‌ی ذرات و تشکیل ساختارهای ایزومری را در آن پیش‌بینی کرد.
کواچیوا می‌گوید:«ما در این پروژه به نانوذرات به‌عنوان مولکول نگاه کردیم نه یک
ذره؛ مولکول‌هایی که شبیه به فرایند پلیمریزاسیون عمل کرده، با اتصال به یکدیگر
تشکیل ساختارهای پلیمرمانندی را داده‌اند».
با این روش، آنها از نظریه‌های پلیمریزاسیون استفاده و سازمان‌دهی ذرات را پیش‌بینی
کردند. با این کار آنها توانستند ویژگی‌های غیر منتظره‌ای را برای این دسته از مواد
پیدانموده، برای آنها کاربردهای جالبی را بیابند.
کوماچیوا این پروژه را با همکاری چند دانشجوی دکتری و پسادکتری از دانشگاه
کارولینای جنوبی انجام داد. نگاه این گروه، که همه‌ شیمی‌دان‌های متخصص در بخش
پلیمر هستند، به پروژه مورد نظر، نگاهی غیر رایج به سازمان‌دهی نانوذرات است.