|
محققان دانشگاه میشیگان آمریکا با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان دادند که
ذرات کوچک می‌تواند به‌صورت منظم کنار هم قرار گرفته و ساختارهایی از پیش
تعیین شده ایجاد کند. آنها نتایج کار خود را در نشریه Science به چاپ
رساندند. آنها در این مقاله نشان دادند که می‌توان مواد را طوری طراحی کرد
که دارای قابلیت‌های منحصر به‌فرد بوده و از آنها در حوزه‌هایی نظیر پوست
مصنوعی استفاده کرد.
شارون گلوتزر معتقد است که با استفاده از برخی خواص مواد می‌توان آن را
دستکاری کرد و به ساختارهایی از پیش تعیین شده در آورد در این مسیر می‌توان
از نانوذرات بهره گرفت. یکی از چالش‌های محققان در این مسیر آن است که
وادار کردن نانوذرات برای شکل گیری در ساختاری مشخص کاری دشوار است. اما
این گروه تحقیقاتی روشی ساده یافته‌اند که با استفاده از آن می‌توان ذرات
را به‌صورت اشکالی در آورد.
شارون گلوتزر می‌گوید ما روی ۱۴۵ شکل مختلف تحقیق کردیم به‌طوری که اطلاعات
زیادی در این باره جمع‌آوری شد، اطلاعاتی که هیچ کس پیش از این به‌دست
نیاورده بود. با این اطلاعات ما می‌توانستیم پیش‌بینی کنیم که چه تعداد
ساختار مختلف می‌توان با هر شکل ایجاد کرد.
برای آنالیز این اطلاعات برنامه‌ای توسط مایکل ایگل نوشته شد. این برنامه
کامپیوتری قادر بود هزاران آزمایش مجازی را انجام داده و رفتار اشکال مختلف
ذرات را در شرایط مختلف پیش‌بینی کند.
این برنامه قادر بود تا اشکالی با بالاترین آنتروپی را تشخیص دهد. ذرات
تمایل دارند در صورت وجود فضا به حالت ماکزیمم بی‌نظمی درآیند بنابراین
جهت‌گیری‌های تصادفی پیدا می‌کنند. زمانی که ذرات به یکدیگر می‌چسبند،
ساختاری بلور مانند پیدا می‌کنند حتی اگر نتوانند به یکدیگر بچسبند. این
بلورهای منظم باید دارای آنتروپی بالایی باشند.
شارون گلوتزر می‌افزاید تصور کنید جاذبه وجود نداشته باشد و شما یک کیسه
مملو از در بطری داشته باشید آنها به‌صورت تصادفی در فضای درون کیسه قرار
می‌گیرند حال اگر به این کیسه درهای بیشتری اضافه کنید آنگاه به حالتی
می‌رسید که دیگر کیسه جای خالی ندارد. این حالت برای نانوذرات نیز اتفاق
می‌افتد. نحوه چیدمان ذرات بسیار متنوع و مختلف خواهد بود.
نتایج شبیه سازی نشان داد که ۷۰ درصد از اشکال قادرند که تحت انتروپی
ساختار بلوری شکل ایجاد کنند اما این ساختارها بسیار پیچیده هستند. حتی اگر
از اتم‌ها برای تولید این ساختارها استفاده شود، باز هم پیچیده خواهد بود
چه رسد به ذرات. محققان نشان دادند که شکل هندسی ذرات رفتار به هم چسبیدگی
آنها را تعیین می‌کند.
|
