کنترل خودآرایی در نانومیله‌ها

محققان آزمایشگاه ملی لورنس در برکلی روشی برای تحریک نانومیله‌ها جهت خودآرایی به ساختارهای یک، دو و سه بعدی یافتند. با این روش می‌توان از نانومیله‌ها به شکل موثرتری در پیل‌های خورشیدی، ادوات ذخیره‌سازی اطلاعات به‌صورت مغناطیسی و حسگرها استفاده کرد. این روش می‌تواند به افزایش خواص الکتریکی و مکانیکی کامپوزیت‌های پلیمر-نانومیله کمک شایانی کند.

تیگ سو رهبر این تیم تحقیقاتی بوده که حوزه اصلی فعالیت‌اش بلوک کوپلیمرها است. بلوک کوپلیمرها رشته‌هایی بلند از واحدهای سازنده‌ای هستند که به واحدهایی از نوع دیگر متصل شده‌اند. این بلوک کوپلیمرها به‌عنوان بستری برای خودآرایی نانومیله‌ها جهت تولید ساختارهایی پیچیده و الگوهایی سلسله مراتبی استفاده می‌شوند. بلوک کوپلیمرها دارای توانایی ذاتی برای تولید ساختارهایی تعریف شده از طریق خودآرایی هستند که این ساختارها نانومقیاس بوده و در فواصل ماکروسکوپی ایجاد می‌شوند.

تیگ سو می‌گوید روش ما بسیار ساده و کارآمد برای کنترل جهت‌گیری نانومیله‌ها درون بلوک کوپلیمرها است. با تغییر مورفولوژی  بلوک کوپلیمرها و طبیعت شیمیایی نانومیله‌ها، ما می‌توانیم خودآرایی کنترل شده‌ای را در نانومیله‌ها و نانوکامپوزیت‌ها مبتنی بر نانومیله داشته باشیم. این کار برای تولید ادوات الکترونیکی و نوری بسیار ایده‌آل است.

تیگ سو نویسنده اصلی مقاله‌ای است تحت عنوان Direct Nanorod Assembly Using Block Copolymer-Based Supramolecule که در نشریه  Nano Letters به چاپ رسیده است.

نانومیله‌ها مواد با ویژگی‌های منحصر به‌فرد بوده که دارای خواص نوری و الکترونیکی هستند به‌طوری که این خواص در دیگر مواد ماکروسکوپی یافت نمی‌شود. این مواد قادرند خودآرایی داده و به ساختارهای پیچیده و الگوهای سلسله مراتبی تبدیل شوند.گروه تحقیقاتی تیگ سو نانومیله‌ها را درون محلول حاوی سوپرمولکول‌های به شکل کروی، سیلندری و میکرودامنه‌ای از بلوک کوپلیمر قرار دادند. در طی فرآیند خشک کردن تغییراتی در انرژی و آنتروپی سیستم ایجاد می‌شود که تعیین کننده محل و توزیع نانومیله‌ها و همچنین مورفولوژی کامپوزیت بلوک کوپلیمر-نانومیله است. تغییر مورفولوژی سوپرمولکول می‌تواند برای تنظیم سهم انرژی در این فرآیند به‌کار گرفته شود. برای تغییر مورفولوژی مولکول‌ها تنها کافی است یک مولکول کوچک به زنجیره مولکول اضافه شود.

سو می‌گوید ما توانستیم به محدوده وسیعی از خودآرایی‌ها برسیم. از آنجایی که تراز کردن میکروسکوپی بلوک کوپلیمرها و میکرودامنه‌ها در فیلم‌ها نازک و مواد توده‌ای از طریق اعمال میدان خارجی امکان پذیر است، روش ما باید مسیر تازه‌ای به‌سوی دستکاری نانومیله‌ها گشاید. با این روش می‌توان آرایه‌های منظمی از نانومیله‌ها ایجاد کرد که در فواصل مشخص به‌صورت میکروسکوپی تراز شده‌اند.