يمكن أن تساعد هذه الطريقة في تحفيز الخواص الإلكترونية والميكانيكية للمواد التي تحتوي على بوليمرات على شكل أعواد نانوية
تم تطوير طريقة سريعة وبسيطة وغير مكلفة لتحضير الأعواد النانوية، وهي عبارة عن بلورات نانوية شبه موصلة على شكل قضيب - من خلال التنظيم المستقل إلى هياكل مجهرية أحادية وثنائية وحتى ثلاثية الأبعاد، من قبل فريق من الباحثين من وزارة الخارجية الأمريكية. طاقة. يمكن أن تتيح هذه الطريقة استخدامًا أكثر كفاءة للقضبان النانوية في تطبيقات الخلايا الشمسية وأجهزة التخزين المغناطيسية وأجهزة الاستشعار المختلفة. كما يمكن أن تساعد هذه الطريقة في تحفيز الخواص الإلكترونية والميكانيكية للمواد التي تحتوي على بوليمرات على شكل أعواد نانوية.
استخدم فريق البحث المكون من عالم البوليمرات تينغ شو من جامعة كاليفورنيا في بيركلي كتل البوليمرات المشتركة - شرائح طويلة أو "كتل" من نوع واحد من المونومر مرتبطة بكتل من نوع آخر من المونومر - كركيزة توجه التنظيم المستقل للقضبان النانوية إلى الحصول على هياكل معقدة وأنماط منتظمة. تتمتع البوليمرات المشتركة الكتلية بقدرة مدمجة على التنظيم الذاتي في صفائف محددة جيدًا من الهياكل النانوية على مسافات مجهرية.
يوضح الباحث الرئيسي: "طريقتنا هي طريقة بسيطة ومتعددة الاستخدامات للتحكم في اتجاه القضبان النانوية داخل كتلة البوليمرات المشتركة". "من خلال تغيير مورفولوجية كتلة البوليمرات المشتركة والطبيعة الكيميائية للأنابيب النانوية، نحن قادرون على توفير تجميع ذاتي متحكم فيه في الأنابيب النانوية والبنى النانوية المعتمدة عليها، وهي الهياكل الضرورية لإنتاج الأجهزة البصرية والإلكترونية." ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Nano Letters.
النانوودات - جزيئات مادية أصغر بآلاف المرات من التقنيات الدقيقة الموجودة اليوم - تظهر خصائص بصرية وإلكترونية وغيرها من الخصائص التي لا توجد في المواد العيانية. ومع ذلك، من أجل تحقيق إمكاناتها التكنولوجية العظيمة، يجب على الأنابيب النانوية تنظيم نفسها في هياكل معقدة ومصفوفات منظمة، على غرار ما تحققه الطبيعة بمساعدة البروتينات.
استخدمت مجموعة البحث لأول مرة البوليمرات المشتركة في جهود التجميع الذاتي هذه في عام 2009، عندما عملوا مع جسيمات نانوية كروية تُعرف باسم النقاط الكمومية. خلال هذه الدراسة، قاموا بربط النقاط الكمومية لمنع البوليمرات المشتركة من خلال وسيط عبارة عن جزيئات لاصقة صغيرة. وفي هذه الدراسة أيضًا، استخدم العلماء جزيئات لاصقة، ولكن هذه المرة من أجل ربط القضبان النانوية بجزيئات فائقة من كتلة البوليمرات المشتركة. الجزيء الفائق عبارة عن مجموعة من الجزيئات التي تتصرف كجزيء واحد قادر على أداء مجموعة محددة من الوظائف.
يشير الباحث الرئيسي إلى أن "الجزيئات الفائقة لكتلة البوليمر المشترك تنتظم بشكل مستقل وتخلق مجموعة واسعة من الأشكال التشكلية بأحجام تصل إلى عشرات أو بضعة نانومترات". "بفضل هذا، توفر هذه الجزيئات إطارًا هيكليًا مثاليًا للتنظيم الجماعي للخلايا النانوية."
قام الباحثون بخلط الأنابيب النانوية في محاليل من الجزيئات الفائقة من البوليمر المشترك والتي تشكل مناطق مجهرية كروية واسطوانية وطبقية.
يقول الباحث: "يمكننا بسهولة إنتاج مكتبة من مصفوفات النانورود التي تتضمن مصفوفات من القضبان النانوية المقابلة لكتلة البوليمرات المشتركة، وشبكات النانورود المستمرة، ومجموعات النانورود". "نظرًا لأنه يمكن تحقيق الاتجاه العياني للمصفوفات الدقيقة من البوليمرات المشتركة في المحلول الخام وكذلك في الطبقات الرقيقة من خلال تطبيق مجالات خارجية، فإن طريقتنا يمكن أن تفتح نافذة على مسار فعال لتشغيل صفائف النانورود."
يمكن أن تساعد هذه الطريقة الجديدة في إنتاج صفائف مرتبة من الأعواد النانوية الموجهة بشكل مجهري مع مسافات قابلة للتعديل بين الأعواد النانوية الفردية - وهي مورفولوجيا يمكن أن تساعد في تطوير مكونات البلازمونيات، وهي مواد ذات إمكانات هائلة في تطوير أجهزة الكمبيوتر فائقة السرعة والمجاهر الضوئية القوية جدًا وحتى تطوير الأقمشة غير المرئية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه المصفوفات أن تزيد من الخصائص العيانية للمواد النانوية، مثل التوصيل الكهربائي وقوة المواد.
يقوم فريق العلماء الآن بدراسة التجميع الذاتي لبلورات أشباه الموصلات النانوية في شكل مكعبات وهياكل رباعية الأرجل، وهما شكلان لهما إمكانات تطبيقية مهمة لتطوير الأجهزة الكهروضوئية وغيرها من التقنيات.
أخبار الدراسة
