طريقة جديدة لتغيير سلوك الجسيمات النانوية باستخدام الإضاءة الاصطناعية قد تؤدي، من بين أمور أخرى، إلى تطوير تطبيقات جديدة في تخزين المعلومات المحوسب
قد تؤدي طريقة جديدة لتغيير سلوك الجسيمات النانوية باستخدام الإضاءة الاصطناعية، من بين أمور أخرى، إلى تطوير تطبيقات جديدة في تخزين المعلومات المحوسب. في دراسة منشورة مؤخرا في المجلة العلمية Nature Chemistry، اقترح علماء من معهد وايزمان للعلوم استخدام وسط يحتوي على جزيئات حساسة للضوء (قابلة للتبديل الضوئي أو المستجيبة للضوء)، ووضع الجسيمات النانوية داخله، على عكس الطرق التي تمت تجربتها حتى الآن، والتي كانت فيها الجسيمات النانوية نفسها مغلفة بجزيئات حساسة للضوء.
آلية عمل الطريقة الجديدة، التي تم تطويرها في مجموعة بحث الدكتور رافائيل كلاين من قسم الكيمياء العضوية في معهد وايزمان للعلوم، تعتمد على حقيقة أنه تحت التعرض للضوء يتم العثور على تكوين جزيئات تسمى spiropyrans وفي الوسط يتغير ويصبح أكثر حمضية. وفي الخطوة التالية، تتفاعل الجسيمات النانوية "العائمة" في الوسط مع التغير في الحموضة. هذه الحركة تجعلهم ينتظمون في الظلام، ويتفرقون في الضوء. تميل الجسيمات النانوية إلى أن تكون لها خصائص مختلفة عندما تكون مشتتة بشكل عشوائي، مقارنة عندما تكون منظمة. ومن ثم، فإن الجسيمات النانوية التي تستجيب للتغيرات في الحموضة (والتي تمثل مجموعة أكبر بكثير من المواد من مجموعة المواد التي تستجيب للضوء)، لديها الآن القدرة على استخدامها في التطبيقات القائمة على التعرض للضوء. هناك العديد من إمكانيات التطبيق، بدءًا من الورق الذي يسمح بالمسح وإعادة الكتابة، وتنقية المياه، وإطلاق الأدوية أو المواد الأخرى بشكل خاضع للرقابة.
يقول الدكتور كلاين إن هذه الجزيئات لها تاريخ طويل في معهد وايزمان للعلوم: "في عام 1952، كان باحثان من المعهد، إرنست فيشر ويهودا هيرشبيرج، أول من أظهر السلوك الفريد للسبيروبيران التي تتفاعل مع الضوء. وفي وقت لاحق، في ثمانينيات القرن الماضي، أجرى البروفيسور فاليري كرونجوس العديد من الدراسات المهمة حول سبيروبيران، واستخدمها لتطوير مجموعة متنوعة من المواد التي تسمح، من بين أمور أخرى، بتغميق الزجاج عند تعرضه لأشعة الشمس. واليوم، بعد مرور 80 عامًا على العرض الأول لخصائص المواد الكيميائية الضوئية، نستخدم نفس الجزيئات البسيطة لغرض جديد."
استقرار الجسيمات النانوية المغلفة بجزيئات حساسة للضوء لا يدوم طويلا. ومن ناحية أخرى، في الطريقة الجديدة، التي "تطفو" فيها الجسيمات النانوية في الوسط، تبين أنها مستقرة مع مرور الوقت. يقول الدكتور كلاين: "لقد أجرينا 100 دورة من الكتابة باستخدام الجسيمات النانوية المنتشرة في وسط يشبه الهلام، أي أننا قمنا بشكل أساسي بتخزين المعلومات بشكل عكسي، ولم يكن هناك أي تدهور في النظام، لذلك يمكن تخزين نفس النظام". تستخدم عدة مرات."
