خودآرایی نانوذرات برای تولید فیلم نازک

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا روشی برای خودآرایی نانوذرات و تولید ادوات ارائه کردند. در این روش آنها نانوذرات را با ابرمولکول‌های کوپلیمر بلوک مخلوط کرده و در نهایت فیلم‌های نازک چند لایه‌ای تولید کردند که دارای نظم بالایی به‌صورت یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی هستند. از این نانوذرات در حوزه‌های مختلف از قبیل حافظه‌های کامپیوتری، حسگری و کاتالیست می‌توان استفاده کرد.

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا روشی برای
خودآرایی نانوذرات و تولید ادوات ارائه کردند. در این روش آنها نانوذرات را
با ابرمولکول‌های کوپلیمر بلوک مخلوط کرده و در نهایت فیلم‌های نازک چند
لایه‌ای تولید کردند که دارای نظم بالایی به صورت یک بعدی، دو بعدی و سه
بعدی هستند. از این نانوذرات در حوزه‌های مختلف از قبیل حافظه‌های
کامپیوتری، حسگری و کاتالیست می‌توان استفاده کرد.

تینگ سو، رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید ما با یک روش بسیار کارآمد نشان
دادیم که می‌توان نانوذرات را به‌صورت ساختارهای سه بعدی سازماندهی کرد به
شکلی که موقعیت هر ذره به‌صورت بسیار دقیق قابل تشخیص باشد. در حالی که
فیلم‌ها از جنس طلا را معمولا در ابعاد ویفر تهیه می‌کنند، با این روش
می‌توان این فیلم‌ها را در ابعاد بزرگ‌تر تولید کرد، همچنین می‌توان
نانوذرات از جنس مواد مختلف را درون این ساختار قرار داد.

محققان نتایج این پروژه را در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Nanoparticle
Assemblies in Thin Films of Supramolecular Nanocomposites در نشریه Nano
Letters به چاپ رساندند.

نانوذرات به‌عنوان اتم‌های مصنوعی با ویژگی‌های مکانیکی، نوری و الکتریکی
شناخته می‌شود. اگر بتوان نانوذرات به‌نحوی به‌صورت ساختار کواکسیال در
آورد آنگاه این ساختارهای پیچیده می‌تواند منجر به تولید ادوات بسیار
کوچک‌تر از انچه که امروزه توسط میکروفناوری تولید می‌شود، گردد.

 

 
سو و همکارانش از یک دهه قبل حرکت به‌سوی
این هدف را آغاز کردند. در ابتدا آنها نانوبلورهای نیمه‌هادی میله‌ای شکل
را تحریک کردند تا با خودآرایی به‌صورت ساختارهای ماکروسکوپی یک بعدی، دو
بعدی و سه بعدی درآیند. با آخرین یافته‌های این گروه، آنها به‌سوی تولید
موادی گام برداشتند که برای تولید ادوات نانوساختار ضروری است.

سو می‌گوید این اولین باری است که با خودآرایی نانوذرات دو بعدی، نظیر آنچه
که در دی‌ان‌ای‌ها با تبخیر حلال اتفاق می‌افتد، می‌توان فیلم‌های نازک
نانوکامپوزیتی مبتنی بر ابرمولکول‌ها تولید کرد. روشی که ما برای تولید
ابرمولکول‌ها ارائه کردیم نیاز به اصلاح شیمیایی ندارد.

در این روش سو و همکارانش از محلول ابرمولکول‌های کوپلیمر استفاده کردند،
ابرمولکول‌ها دسته‌ای از مولکول‌ها هستند که یک عملکرد ویژه دارند. آنها
نانوذرات طلا را را درون این محلول ریختند تا فیلم نازکی به ضخامت ۱۰۰ تا
۲۰۰ نانومتر تولید شود. این نانوکامپوزیت دارای دامنه‌هایی به شکل سیلندری
یا ورقه‌ای هستند. در میکرودامنه‌های ورقه‌ای، نانوذرات به‌صورت ورقه‌های
دو بعدی با ساختار شش ضلعی تشکیل می‌شوند، در میکرودامنه‌های سیلندری،
نانوذرات به‌صورت زنجیره‌های یک بعدی با شبکه شش ضلعی کج شده ایجاد شکل
می‌گیرند.