|
پاول کبلینسکی ـ استاد دانشکده‌ی علم مواد و مهندسی رنسلر که به‌‌صورت مشترک با
شخار گارد این فعالیت تحقیقاتی را هدایت نموده‌‌است ـ در این زمینه می‌گوید: «اگر
نانوذره‌ای در یک محلول مایع داشته باشید، نمی‌توانید برای اندازه‌گیری نیروی
جاذبه‌ی موجود میان مایع و مولکول‌های مجاور، مایع را کاملاً جدا کنید؛ ولی ما
نشان دادیم که با اندازه‌گیری میزان جریان حرارتی از سوی نانوذره به مایع اطراف
می‌توان استحکام این پیوندها را به‌‌سادگی اندازه‌گیری نمود.»
شخار گارد (عضو هیئت‌‌علمی و رئیس دانشکده‌ی مهندسی شیمی و زیست‌شناسی مؤسسه‌ی
رنسلر) در این زمینه می‌گوید: «سطح مشترک موجود میان این مواد، مرزی جذاب برای
انجام این نوع مطالعات بنیادی به شمار می‌رود. اگر با دقت به سیستم‌های پیچیده‌ی
زیستی نظیر یک سلول نگاه کنید، مشاهده خواهید کرد که سطح مشترک زیادی بین
پروتئین‌های مختلف یا بین پروتئین و آب وجود دارد. روش ما ابزاری جدید برای
اندازه‌گیری نحوه‌ی برهمکنش پروتئین‌ها با یکدیگر، همچنین برهمکنش آنها با
محیط آبی اطراف است.»
نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Physical Review Letters و در مقاله‌ای تحت عنوان
«چگونه اثرات ترشوندگی و چسبندگی، رسانایی حرارتی طیفی از محلول‌های آب‌گریز تا
آب‌دوست را تحت تأثیر خود قرار می‌دهد»، به چاپ رسیده‌‌است.
کبلینسکی و گارد برای اندازه‌گیری جریان حرارتی بین طیف متنوعی از سطوح جامد و
آب، از روش‌های شبیه‌سازی دینامیک مولکولی گسترده استفاده کردند. آنها با شبیه‌سازی
طیف وسیعی از فرایندهای سطحی شیمیایی نشان دادند که رسانایی حرارتی یا سرعت
انتقال حرارت بین یک مایع و یک جامد، ارتباط مستقیمی با میزان چسبندگی آنها به
یکدیگر دارد.
کبلینسکی در این زمینه می‌گوید: «در یک دماسنج جیوه‌ای، ضریب انبساط حرارتی
مستقیماً با دما مرتبط است. آنچه را ما انجام داده‌ایم به نوعی می‌توان ساخت
یک دماسنج جدید برای اندازه‌گیری خاصیت چسبندگی بین مایعات و جامدات تلقی شود.»
گارد می‌گوید: «ما می‌توانیم از این روش جدید در ارزیابی سیستم‌هایی استفاده
کنیم که ارزیابی آنها با وسایل دیگر بسیار مشکل و یا غیر ممکن است. این کشف
بنیادی به درک بهتر چگونگی چسبیدن آب به یک سطح یا جریان آب بر روی آن سطح کمک
می‌کند و برای بسیاری از فرایندها و کاربردهای انتقال حرارت نظیر فرایندهای جوش
و میعان قابل استفاده است. علاقه‌ی ویژه‌ای به این نکته وجود دارد که چگونه می‌توان
از این کشف جدید در سیستم‌های جدید سرمایشی و خروج حرارت از تراشه‌های رایانه‌ای
استفاده کرد. هم‌اکنون این موضوع چالشی مهم در صنعت مواد نیمه‌رسانا محسوب می‌شود.»
به‌‌طور کلی هدایت‌کنندگان این تحقیقات بر این باورند که این مطالعات جدید،
رفتار آب در سطح مشترک با مواد جامد مختلف را روشن می‌کند. این موضوع طیف وسیعی
از برهمکنش مواد مختلف با آب را (از چسبیدن پروتئین‌ها و دیگر مولکول‌ها به
سطوح تا خودآرایی زیست‌شناختی در محیط‌های دارای سطح مشترک) تحت پوشش قرار می‌دهد.
|
