گروهی از محققان آلمانی نشان داده‌اند که چگونه می‌توان نیروهای کولمبی میان پلیمرها و سطوح را اندازه‌گیری، کنترل و دستکاری کرد. از این قابلیت می‌توان در تولید چسب‌های الکتریکی بهره برد.
ایده تولید چسب الکتریکی
گروهی از محققان آلمانی به رهبری هرمان گاوب، استاد فیزیک دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیانز (LMU) در مونیخ نشان داده‌اند که چگونه می‌توان نیروهای کولمبی میان پلیمرها و سطوح را اندازه‌گیری، کنترل و دستکاری کرد.
گاوب می‌گوید: «از اختلاف پتانسیل الکتریکی می‌توان برای جذب ممتد پلیمرها روی سطح یک الکترود و تغییر حالت مولکول‌ها در سوئیچ‌های مولکولی استفاده کرد. اگر بخواهید یک چسب الکتریکی بسازید، باید بتوانید برهمکنش پلیمرها با سطح الکترود را به شکلی برگشت‌پذیر کنترل کرده و یک سامانه نانومقیاس با چسبندگی الکتروشیمیایی کنترل‌پذیر ایجاد کنید».
او توضیح می‌دهد: «از آنجایی که امکان کنترل نیروهای کولمبی میان چسب و سطح از طریق اعمال یک اختلاف پتانسیل الکتریکی وجود دارد، می‌توان این برهمکنش را به‌راحتی و به‌صورت خارجی کنترل کرد. چسب الکتریکی نتیجه پیاده‌سازی این ایده است. یک چسب الکتریکی را می‌توان با استفاده از ولتاژ و در مدت زمان بسیار کوتاهی روشن و خاموش کرد. به‌عنوان مثال می‌توانیم اشیای مورد نظر را مرتب کنیم و زمانی که این قطعات در بهترین حالت قرار گرفتند، ولتاژ را اعمال نماییم تا به‌هم چسبیده و ثابت شوند».
او می‌افزاید اتصال اشیا با استفاده از چسب الکتریکی می‌تواند برگشت پذیر باشد: می‌توان ولتاژ را به‌نحوی اعمال کرد که پیوندها ضعیف شده و قطعات مورد نظر از هم جدا شوند. میزان چسبندگی با اضافه کردن بار به پلیمر پایه تنظیم می‌شود، به‌نحوی که بسته به جهت پتانسیل اعمالی، گروه‌های انتهایی پلیمر با سطح برهمکنش داشته و یا برهمکنش نمی‌کنند.
این گروه از پژوهشگران برای بررسی مفهوم «چسب الکتریکی» از یک میکروسکوپ نیروی اتمی خاص با یک الکترود طلا به‌عنوان سطح هدف استفاده کردند. در آزمایش‌های انجام شده سه پلیمر با گروه انتهایی آمین نوع اول و بارهای مختلف روی زنجیره اصلی مورد استفاده قرار گرفتند تا بر اساس پتانسیل اعمال شده، میزان چسبندگی آنها کنترل شده و اثر بار زنجیره اصلی روی این فرایند بررسی شود.
این محققان دریافتند که اتصال پلیمرها به الکترود توسط چند عامل کنترل می‌شود. عامل اول دخالت غیرکووالانسی بار زنجیره اصلی است. از سوی دیگر حالت اکسیداسیون الکترود طلا نیز رفتار چسبندگی الکتریکی را کنترل می‌کند. این محققان اشاره می‌کنند که پلیمرها نیز یک شاخص بسیار حساس از الکتروشیمی سطح الکترود به‌شمار می‌روند.
برای توسعه بیشتر مفهوم چسب الکتریکی چندین مشکل باید حل شود که از آن جمله می‌توان به چگونگی افزایش چگالی پلیمر و پل زدن پلیمرها میان دو سطح برای ایجاد چسبندگی و چگونگی بهبود نیروهای نگهدارنده اشاره کرد.
جزئیات این تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده است.
