پژوهشگران دانشگاه دوک با استفاده از ذرات و میدان مغناطیسی شرایطی را فراهم کردند که ذرات خودآرایی داده و ساختارهایی کواکسی ایجاد کنند. از این ساختارهای پیچیده می‌توان در حوزه‌هایی نظیر حسگری استفاده کرد.
روش جدیدی برای تولید ساختارهای پیچیده
تولید این نانوبلورها با فناوری‌های فعلی بسیار دشوار و زمان‌بر بوده است. از آنها در ادوات ذخیره سازی اطلاعات، زیست مهندسی و سیستم‌های نوری استفاده می‌شود. بنیامین یلن از محققان این پروژه می‌گوید ما نه تنها درک بهتری از این روش جدید پیدا کردیم بلکه با استفاده از آن موفق به تولید بیش از ۲۰ نوع ساختار از پیش برنامه ریزی شده، شدیم. نتایج این تحقیق در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است.
از این روش جدید می‌توان انواع جدیدی از ساختارهای مصنوعی را تولید کرد همچنین هزینه تولید با این روش کم بوده و در کل فرآیندی قابل اطمینان است. نتایج این پروژه محققان را قادر می‌سازد تا ساختارهای پیچیده‌ای که پیش از این امکان تولید آنها وجود نداشت، ساخته شود. این پروژه توسط بنیاد ملی علم حمایت مالی شده است.
در فناوری‌های رایج برای تولید این نوع ساختارها از راهبرد بالا به پایین استفاده می‌شود به این شکل که از لیتوگرافی یا قالب‌گیری برای تولید استفاده می‌گردد که این کار برای تولید ساختارهای سه بعدی ساده نیست.
درراهبرد پایین به بالا از مولکول‌ها و اتم‌ها برای تولید استفاده می‌شود. این تیم تحقیقاتی با استفاده از مغناطیس در محلول، ذرات مغناطیسی و غیرمغناطیسی را به شکل کواکس درآورده و درنهایت ساختاری زنجیره‌ای، شبکه‌ای و حلقه‌ای تولید کردند.
این نانوساختارها درون محلولی به‌نام محلول فرو ایجاد می‌شود، محلول فرو حاوی نانوذرات حاوی ترکیبات آهن است. یکی از ویژگی‌های این محلول آن است که در اثر اعمال میدان مغناطیسی، به شدت مغناطیسی می‌شود بنابراین ذراتی که دارای مغناطیسیته کمتر از محلول باشند بار منفی گرفته و ذرات دارای مغناطیسیته بیشتر، بار مثبت می‌گیرند. ذرات دارای بار مخالف با یکدیگر برهمکنش داده و در نهایت تشکیل ساختار بلوری می‌دهند.
با کنترل مقدار مغناطیسیته محلول و غلظت ذرات می‌توان مقدار جذب و دفع ذرات با هم را کنترل کرد و در نهایت شکل ساختارهای نهایی را تعیین نمود. با استفاده از این روش کنترل می‌توان برهمکنش ذرات مغناطیسی و غیر مغناطیسی را تحت کنترل در آورد و آنها را به‌صورت ساختارهایی به شکل دانه برف تولید کرد. ساختار این محصولات تعیین کننده کاربردهای آنها است. محققان معتقدند که از این نانوساختارها در حسگری استفاده کرد.
