ارائه روشی برای تولید کنترل شده نانوذرات هیبریدی

شمیدانان در آمریکا توانسته‌اند که با یک روش کنترل‌شده، نانوذرات هیبریدی را از چندین ماده مختلف بسازند. این کار یک قدم به سمت یک قالب قابل‌پیش‌بینی برای ساخت ذرات کمپلکس با کاربردهایی در کاتالیز، تبدیل انرژی خورشیدی، پزشکی و الکترونیک می‌باشد.

شمیدانان در آمریکا توانسته‌اند که با یک روش کنترل‌شده، نانوذرات هیبریدی
را از چندین ماده مختلف بسازند. این کار یک قدم به سمت یک قالب قابل‌پیش‌بینی
برای ساخت ذرات کمپلکس با کاربردهایی در کاتالیز، تبدیل انرژی خورشیدی،
پزشکی و الکترونیک می‌باشد.

شیمیدانان آلی ابزارها و واکنش‌های قابل دسترسی زیادی برای ساخت مولکول‌ها
دارند؛ اما محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا می‌گویند که در زمینه ساخت
نانوذرات ما هنوز عقب هستیم.

 
برهم‌کنش‌های بین عناصر مختلف ذرات هیبریدی، رشد بیشتر مواد را کنترل می‌کند.
هدف این گروه تحقیقاتی به رهبری ری اسچاک، ساخت یک “قالب سنتزی کلی” برای نانوذرات
هیبریدی و در نهایت ارائه روش‌هایی برای اتصال چهار ماده مختلف با همدیگر در یک نظم
خطی و کنترل‌شده است. اسچاک، در رابطه با تولید نانوذرات هیبریدی، می‌گوید: “بسیار
شبیه به اغلب سنتزهای مولکولی، واکنش‌های رقابتی بسیاری و محصول‌های احتمالی زیادی
وجود دارد. ما نیاز به درک چگونگی تشکیل یک محصول نسبت به دیگر محصول‌ها با یک روش
بسیار دقیق هستیم، و هنگامی که تعداد اجزاء مواد افزایش می‌یابد، این کار مشکل‌تر
می‌شود. ”

این محققان با یک بلور دانه‌ای پلاتین شروع کردند و یک ذره اکسید آهن (Fe3O3) رشد
دادند. آنها در مرحله بعد یک منبع نمک از فلز سوم – طلا، نیکل، پالادیوم یا نقره –
اضافه کردند که منحصرا روی بلور پلاتینِ (نه اکسید آهنِ) این ذرات هیبریدی رشد کرد؛
اگرچه این فلزات به‌طور نرمال روی هر یک از این مواد به‌صورت مجزا رشد می‌کنند. رشد
چهارمین ماده – یک سولفید فلزی – روی هیبریدهای Au-Pt-Fe3O4 منجر به هیبریدهایی شد
که در آن سولفید منحصرا متصل به بلور طلا بود.

اسچاک توضیح می‌دهد که این کنترل مرتبط با چگونگی برهم‌کنش این مواد با این ذرات
هیبریدی است. او می‌گوید: “برهم‌کنش‌های الکترونیکی در عرض فصل‌مشترک Fe3O4-Pt
هیبریدی باعث می‌شوند که Fe3O4-Pt رفتار متفاوتی با هر کدام از Fe3O3 یا Pt به
تنهایی، داشته باشد و این سبب می‌شود که مرحله بعدی واکنش فقط روی سطح پلاتین اتفاق
بیافتد. ”

اسچاک ارتباط بین این برهم‌کنش‌ها، برای مثال برهم‌کنش‌های الکترونیکی بین نانوذرات
فلزی و پایه‌های اکسیدی در کاتالیز نامتجانس، را ترسبم کرد و امیدوار است که ترسیم
این اطلاعات به ساخت نانوذرات هیبریدی بزرگ‌تر با یک روش قابل‌پیش‌بینی‌تر کمک کند.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nat. Chem. منتشر کرده‌اند.