گروهی از محققان آمریکایی با استفاده از یک روش زیرکانه و زیبا، قفس‌های مولکولی کوچکی سنتز کردهاند که می‌تواند در گرفتن و خالص‌سازی نانومواد به‌کار رود.
تولید تله‌های مولکولی بسیار کوچک برای جداسازی نانومواد
شیمی‌دان‌های دانشگاه بوفالو با استفاده از
یک روش زیرکانه و زیبا، قفس‌های مولکولی کوچکی سنتز کردهاند که می‌تواند
در گرفتن و خالص‌سازی نانومواد به‌کار رود.
این تله که از مولکول خاصی به‌نام «مولکول شیشه‌پاک‌کن» ساخته شده است، از
لوله‌های آلی کوچکی تشکیل میشود که دیواره‌های داخلی آنها دارای بار منفی
است. این ویژگی موجب میشود که لوله‌ها بتوانند به‌صورت انتخابی تنها ذرات
دارای بار مثبت را به‌دام بیاندازند.
از آنجایی که ساخت این تله مولکولی از ابتدای طراحی توسط محققان دانشگاه
بوفالو انجام شده است، آنها می‌توانند تله‌هایی با اندازه‌های مختلف برای
به‌دام انداختن مولکول‌هایی با اندازه‌های متفاوت تولید نمایند. سطح کنترلی
که در تولید این تله‌ها وجود دارد، بسیار بالاست. در مقاله‌ای که این
پژوهشگران منتشر کردهاند، تولید تله‌ای را توضیح داده‌اند که می‌تواند
ذراتی با قطر ۲/۸ نانومتر را به‌دام انداخته و در عین‌حال کاری به ذراتی که
تنها ۱/۵ نانومتر بزرگ‌تر هستند، نداشته باشد.
از این تله‌ها می‌توان در آینده در تسریع
کارهای خسته‌کننده‌ای همچون جداسازی نقاط کوانتومی بزرگ از کوچک یا جداسازی
پروتئین‌ها بر اساس بار و اندازه آنها استفاده کرد.
جاوید رضایوف، استادیار شیمی دانشگاه بوفالو که رهبری این تحقیق را بر عهده
داشته است، می‌گوید: «شکل و اندازه مولکول‌ها و نانومواد تعیین‌کننده
کاربرد آنها در زمینه‌های مختلف است. قفس‌های مولکولی ما امکان جداسازی
ذرات و مولکول‌هایی با ابعاد از پیش تعیین‌شده را فراهم کرده و در نتیجه
واحدهای ساختمانی یکنواختی برای تولید مواد پیشرفته فراهم می‌آورند».
او می‌افزاید: «همانند یک پیمان‌کار که نیاز به کاشی‌ها و آجرهای هم‌اندازه
دارد تا کاملاً به یکدیگر بخورند، دانشمندان نیز علاقه‌مند به ساخت ذرات
نانومقیاس با ابعاد یکسان هستند تا بتوانند با استفاده از آنها مواد
یکنواخت با ویژگی‌های مناسب تولید نمایند».
رضایوف و گروهش برای تولید این تله‌ها ابتدا مولکول خاصی به‌نام مولکول
شیشه‌پاک‌کن را سنتز کردند. این مولکول شبیه یک شانه گرد است که در آن شاخک‌های
مولکولی از هر طرف یک ستون مولکولی به‌سمت بیرون کشیده شده‌اند.
این محققان پس از بخیه زدن شاخک‌های مولکولی به یکدیگر، مرکز هر مولکول
شیشه‌پاک‌کن را خالی کرده و ساختاری شبیه یک لوله دستمال توالت ایجاد کردند.
در فرایند حکاکی از یک فرایند شیمیایی ساده استفاده میشود: مرکز هر مولکول
شیشه‌پاک‌کن از مولکولی ساخته میشود که در تماس با آب تجزیه میشود. در
اطراف این هسته، لایه‌ای از گروه‌های کربوکسیلیک اسید با بار منفی قرار
داده میشود. پژوهشگران برای ایجاد ساختار نهایی، مولکول شیشه‌پاک‌کن را در
آب قرار دادند تا ساختار مرکزی آن تجزیه شده و یک قفس مولکولی با بار منفی
روی دیواره داخلی آن باقی بماند.
جزئیات این کار در Journal of the American Chemical Society منتشر شده است.
