طريقة مبتكرة لتحضير البلورات المعدنية

وتتيح الطريقة الجديدة، المعروفة باسم قياس البلورات النانوية، إنشاء مكونات دقيقة لاستخدامها في مجال تكنولوجيا النانو.

أعلن الباحثون عن أول طريقة على الإطلاق للتحكم في نمو بلورات المعادن من الذرات الفردية. تتيح الطريقة الجديدة، المعروفة باسم قياس البلورات النانوية، إنشاء مكونات دقيقة لاستخدامها في مجال تكنولوجيا النانو.

ونشرت نتائج الدراسة التي أجريت في جامعة وارويك منذ فترة طويلة في المجلة العلمية Nature Communications. ويشير البروفيسور بيتر سادلر من قسم الكيمياء في الجامعة إلى أن: "الاختراق في طريقة قياس البلورات النانوية لدينا يكمن في حقيقة أنها تسمح لنا بمراقبة العالم النانوي والتحكم فيه بشكل مباشر."

باستخدام ركيزة الجرافين التي تم إدخال مادة غريبة إليها، والتي تم تصميمها لإبطاء حركتها وفي نهاية المطاف احتجاز ذرات الأوزميوم المعدني الثمين، تمكن الباحثون من التحكم وقياس نمو بلورات المعدن. عندما تتلامس الذرات المحاصرة مع ذرات الأوزميوم الإضافية، فإنها تترابط معًا، وتنمو في النهاية إلى بلورات معدنية ثلاثية الأبعاد.

يوضح أحد الباحثين: "إن تحديد الهياكل الدقيقة للأجسام النانوية له أهمية كبيرة لإنتاج مواد المستقبل". "حتى الآن، لم يسمح إنتاج البلورات النانوية المعدنية، والتي تعتبر ضرورية لهذه المواد المستقبلية، بالتحكم عالي الدقة في الذرات الفردية، في ظل ظروف معتدلة."

يقول الباحث الرئيسي: "تكمن أهمية طريقتنا المبتكرة في أنها تمكن من تحضير بلورات معدنية نانومترية بحجم 15 أنجستروم فقط. إذا كان جهاز النانو يتطلب مليون ذرة أوزميوم، فمن جرام واحد من هذه المادة يمكننا إنتاج حوالي 400 ألف جهاز. ومقارنة بالطرق الحالية، توفر طريقتنا تحسنًا كبيرًا في الجانب الاقتصادي ومن حيث كفاءة إنتاج الأجسام النانومترية ذات الهياكل الدقيقة."

لاحظ الباحثون أن طريقتهم يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات. "نعتقد أنه بمساعدة طريقتنا سيكون من الممكن بناء دوائر إلكترونية دقيقة على المستوى الذري بالإضافة إلى أجهزة نانوية لتخزين المعلومات. تتمتع هذه الطريقة أيضًا بإمكانات كبيرة في مجالات الاستشعار الحيوي للأدوية والحمض النووي والغازات، وكذلك في إنشاء أنماط نانوية فريدة من نوعها على الأسطح لوضع العلامات الأمنية وختم المستندات السرية. ويمكن أيضًا استخدام هذه الطريقة في إنتاج سبائك معدنية نانوية جديدة، ومجموعات من مواد أخرى مثيرة للاهتمام. يقول أحد الباحثين: "من الممكن أن يكون لهذه المواد المستقبلية خصائص غير عادية بشكل خاص لم يتم اكتشافها بعد".

وتعتمد الطريقة الجديدة على استخدام مجهر TEM المتطور والمتقدم (المجهر الإلكتروني المخترق، ويكيبيديا) وهو موجود فقط في جامعة وارويك في المملكة المتحدة، والذي يسمح بمراقبة الذرات الفردية. "نعلم جميعًا أن العالم كله يتكون من الذرات، ولكن من النادر حقًا رؤيتها تتحرك أمام أعينكم المتسائلة"، يقول أحد الباحثين.

أخبار الدراسة