تمكن فريق من الباحثين من ألمانيا من احتجاز جزيئات تشبه العصا في شبكة ثنائية الأبعاد بطريقة تؤدي إلى تلقي هياكل نانوية.
تمكن فريق من الباحثين من ألمانيا من احتجاز جزيئات تشبه العصا في شبكة ثنائية الأبعاد بطريقة تؤدي إلى تلقي هياكل نانوية.
إن الطبيعة نفسها تزودنا بنموذج يمكن تقليده لمثل هذه الأنظمة ذاتية التنظيم. بهذه الطريقة، تعمل البروتينات على تقريب المواد الكيميائية المتفاعلة بحيث يمكن أن تحدث التفاعلات فيما بينها، وهي تفاعلات تحدث فقط في حالة التقارب الكبير. تُستخدم هذه الخصائص في المحفزات الكيميائية: المواد المتفاعلة الموجودة على السطح الحفاز "تجد" بعضها البعض على سطح السطح الذي يحفز التفاعل فيما بينها. ومع ذلك، فإن رؤية استخدام مثل هذه القدرات ذاتية التنظيم لإنشاء آلات نانوية لا تزال حلمًا للمستقبل.
تعتبر الدوارات المطورة خطوة مهمة في الاتجاه الصحيح. في الخطوة الأولى، قام الباحثون بتركيب شبكة نانومترية واسعة النطاق من خلال تفاعل بين ذرات الكوبالت وجزيئات تشبه القضبان على سطح فضي. وكانت النتيجة التي تم الحصول عليها هي شبكة شعرية مستقرة جدًا على شكل قرص العسل مع انتظام ودورية عالية للغاية. وعلى غرار الجرافين، المادة التي حصل اكتشافها على جائزة نوبل لهذا العام، يبلغ سمك هذه الشبكة ذرة واحدة.
عندما أضاف الباحثون المزيد من جزيئات البناء الأساسية، تجمعت "العصي" بشكل مستقل، غالبًا في مجموعات من ثلاثة، داخل خلية تشبه قرص العسل، بينما ظلت الخلايا المجاورة فارغة. وكان لا بد أن يكون لدى هذه الجزيئات سبب لتنظيم نفسها في مجموعات ثلاثية. وبفضل الطريقة المجهرية (STM)، تمكن العلماء من فهم سبب حدوث ذلك. يتم ترتيب الجزيئات الثلاثة بحيث يتم توجيه كل طرف من أطرافها النيتروجينية نحو ذرة الهيدروجين المرتبطة بحلقة البنزين. هذا الترتيب، وهو نوع من الدوار ثلاثي الشفرات، مفضل بقوة لدرجة أن الجزيئات تحافظ على هذه البنية حتى عندما يتم تسخين النظام وتتسبب الطاقة الزائدة في دورانها.
نظرًا لأن الخلية الشبيهة بقرص العسل ليست مستديرة، ولكنها سداسية، فمن الممكن وجود ترتيبين للدوارات يمكن تنظيمها فيها نتيجة للتفاعلات بين ذرات النيتروجين الخارجية وذرات الهيدروجين لجدران الخلية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن ترتيب الجزيئات الثلاثة في اتجاه عقارب الساعة، أو عكس اتجاه عقارب الساعة. وفي التجارب التي أجريت في درجات حرارة خاضعة للرقابة الصارمة، تمكن العلماء من تجميد الأشكال الأربعة وفحصها بمزيد من التفصيل. وبهذه الطريقة، تمكنوا من تحديد عتبة الطاقة التي تسمح درجة الحرارة فيها بدوران الجزيئات.
يقول البروفيسور يوهانس بارث: "نأمل أن نتمكن في المستقبل من توسيع هذه النماذج الميكانيكية البسيطة لتشمل أجهزة التبديل الضوئية والإلكترونية". "يمكننا تحديد الحجم المطلوب للخلية، ويمكننا إضافة جزيئات أخرى وفحص تفاعلاتها مع السطح وجدار الخلية. هناك إمكانات كبيرة في هذه الهياكل المنظمة بشكل مستقل."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
يبدو أفضل وأكثر عملية مني!
لذا فإن فكرة توليد الكهرباء من ترتيب هيكل المادة لم تعد تبدو وهمية للغاية.. ربما هذا هو المكان الذي سيأتي فيه الحل لهذا والعديد من الأجهزة والمشاكل من مختلف المجالات، ليس هناك ما يمكن الحديث عنه. المستقبل في علم النانو تمامًا كما يتم بناء علم الأحياء على خلايا صغيرة أو خلايا نانوية في شفاهنا!
وفي رأيي أن هذا أيضاً يجعل "الإنسان أقرب إلى الآلة" ولكن في مزيج لم يكن متصوراً أو لم يكن من الممكن التفكير فيه إلا قبل عشرين عاماً... وسيكون مزيجاً من أجزاء نانوية صغيرة داخل الإنسان الجسم لأغراض القوة ولكن لغرض استشعار وتنشيط الأجزاء الخارجية للجسم ولو بشكل تلقائي وأكثر، باختصار، أصبح الأمر أكثر إثارة للاهتمام مع النانو!