محققان با شبیهسازی نشان دادند که نمیتوان نانوذرات را کاملاً کپسوله کرد. با اعمال پوشش روی نانوذرات، این مواد حالت کروی خود را از دست میدهند و دچار انحراف شکل میشوند.
نانوذرات را نمیتوان کاملاً کپسوله کرد
محققان با شبیهسازی نشان دادند که نمیتوان نانوذرات را کاملاً کپسوله کرد. با اعمال پوشش روی نانوذرات، این مواد حالت کروی خود را از دست میدهند و دچار انحراف شکل میشوند.
ممکن است غوطهوری مواد کرویشکل در یک سس را دیده باشید که دلیل این غوطهوری، کپسوله شدن این مواد در سس است. با الهام از این پدیده میتوان نانوذرات را با غوطهوری مشابه آنچه در سس اتفاق میافتد، درون یک مادهی محافظ غوطهور کرد و با این کار مانع تجمع نانوذرات شد و از برهمکنش ناخواستهی آنها با حلال جلوگیری کرد.
به اعتقاد ماتیو لین و گری گرست از آزمایشگاه ملی ساندیا، برهمکنش در دنیای نانو کاملاً متفاوت از آن چیزی است که در دنیای میکرو اتفاق میافتد. این گروه تحقیقاتی در مقالهای که اخیراً در نشریهی Physical Review Letters به چاپ رساندند، نشان دادند که تنها با یک پوشش ساده نمیتوان نانوذرات را کاملاً محاط کرد. دلیل این امر هم قطر نانوذرات است که بسیار کوچکتر از ضخامت پوشش محافظ است، این مسئله موجب میشود تا بهجای تشکیل یک لایهی محافظ جامد، یکسری ساختارهای گنبدیشکل ایجاد شود. لین میگوید ما میدانستیم نانوذرات مواد ویژه و متفاوتی هستند، در این پروژه ما نشان دادیم که این تفاوت دربارهی پوششهایی هم که روی این نانوذرات اعمال میشود، صادق است.
کارلوس گوتیزر، مدیر گروه علوم سطح ساندیا، میگوید:«تجمع نانوذرات درون محلول، یکی از موانع تجاریسازی و کاربرد نانوذرات است. ما با شبیهسازی نشان دادیم که حتی اگر سطح نانوذرات را با پوششهایی یکنواخت کاملاً بپوشانیم، باز هم آنها در سطح تماس آب- بخار دچار کجشدگی میشوند. شما مایل نیستید که ذرات به هم بچسبند، بلکه میخواهید که ذرات بهصورت منفرد در تمام محلول پخش شده، بهصورت یکنواخت درآیند. اگر ذرات در ابعاد میکرومتر باشند، میتوانید با اعمال پوششی بر روی آنها و یا اعمال بار الکتریکی به این ذرات، آنها را جدا از هم نگه دارید؛ اما اگر ابعاد ذرات بسیار کوچک شوند اعمال پوشش دشوار میشود، علاوه بر این با اعمال پوشش، شکل نانوذره تغییر کرده، از حالت کروی به اشکال نامتقارن درمیآید. این ذرات نامتقارن بر خلاف ذرات کروی بههم میچسبند؛ البته نتایج این پروژه خیلی هم بد نیست،زیرا میتوان روی کاربردهای این نانوذرات نامتقارن مطالعه و از آنها استفاده نمود. کاری که ما انجام دادیم این بود که یک تابلو «بنبست» در ابتدای مسیر تحقیقات در این بخش قرار دادیم تا دیگر محققان وقت خود را در آن تلف نکنند. استفاده از راهبردهای مختلفی همچون نظیر افزایش دانسیتهی سطح پوشش یا طول زنجیرهی مولکولی آن نیز نمیتواند کمک زیادی به حل مشکل بکند؛ چرا که این راهبردها برای ذرات بزرگ مفید هستند.
