تشكل قطرات الماء هياكل نانوية من الجرافين

يدعي الكيميائيون في جامعة إلينوي أن هذا ممكن، حيث أفادوا أن الجرافين يصبح مرنًا في الشكل عند إضافة قطرة نانوية من الماء إليه.

يوفر الجرافين - وهو طبقة أحادية الذرة من الكربون، تشبه تلك الموجودة في رؤوس أقلام الرصاص - إمكانات هائلة لأنواع جديدة من الأجهزة النانوية، إذا تمكنا من إيجاد طريقة لتشكيل المادة في الأشكال التي نريدها.

يدعي الكيميائيون من جامعة إلينوي أن هذا ممكن، حيث أفادوا أن الجرافين يصبح مرنًا في الشكل عند إضافة قطرة نانوية من الماء إليه.

وقال أستاذ الكيمياء بيتر كرال: "حتى الآن، كان العلماء يرون أنه من غير الممكن تصميم هذه الهياكل بطريقة يمكن السيطرة عليها. ومع ذلك، نحن نعرف الآن كيفية تصميم الجرافين باستخدام القوى الضعيفة بين القطرات النانوية بعناية ووضعها بدقة". على طبقات الجرافين." ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Nano Letters.

لقد نجح المهندسون بالفعل في تشكيل الجرافين إلى شرائح ضيقة وأشكال أخرى، مع توسيع عائلة أنظمة الكربون مثل الفوليرين، وأنابيب الكربون النانوية، والألماس النانوي. باستخدام المحاكاة الحاسوبية، أظهر الباحثون أن التفاعلات الجزيئية الضعيفة، والمعروفة باسم "قوى فان دير فالس"، بين قطرات الماء النانوية وطبقات الجرافين يمكن أن تشكلها في العديد من الأشكال، دون ربط الجرافين والماء كيميائيًا.

يوضح الباحث الرئيسي: "اعتمادًا على حجم قطرة الماء وشكل وحجم طبقة الجرافين المستخدمة، نحن قادرون على تشكيل الجرافين في أشكال مختلفة لمجموعة متنوعة من التطبيقات". "هذا مشابه للطريقة التي تطوى بها البروتينات في الخلايا البيولوجية بمساعدة البروتينات المرافقة."

أظهر فريق البحث أنه قادر على استخدام قطرة ماء لدحرجة الجرافين وثنيه وانزلاقه وتشكيله في هياكل معقدة مختلفة مثل اللفات والسندويشات والحلقات والحلقات - وكلها لبنات بناء ممكنة لصنع أجهزة نانوية ذات ميكانيكية وكهربائية وميكانيكية فريدة من نوعها. الخواص البصرية. من خلال استخدام طرق خاصة مثل مجهر القوة الذرية (AFM) والإبر المجهرية الموجهة بعناية، من الممكن وضع العديد من قطرات الماء والمواد الأخرى بدقة فوق الجرافين لتشكيلها في الأشكال المطلوبة.

في مختبر الأبحاث، يتم اختبار الاستخدامات المحتملة للجرافين النانوي، مثل طرق تغليفه بالدهون الفوسفاتية التي ستسمح له بأن يكون جزءًا من أغشية الخلايا البيولوجية، حيث يمكنه أداء وظائف فريدة. كما يقوم الباحثون أيضًا بإعداد صفائح جرافين نانوية المسامية والتي ستمكن من تطوير أغشية فصل جزيئية وأيونية مبتكرة لاستخدامها في تحلية المياه وغيرها من التطبيقات.

وعلى الرغم من أن المواد التي يستخدمها العلماء غير عضوية، فقد حدد الباحث الرئيسي اتجاهًا متزايدًا في تطوير أنظمة هجينة متعددة الوظائف تجمع بين الهياكل النانوية غير العضوية والهياكل البيولوجية الخلوية.

ويقول: "يحاول الباحثون اكتشاف الإشارات التي تنشأ في العالم البيولوجي أو نقل إشارات مختلفة إلى هذا العالم". "في المستقبل، قد يتم تطوير بروتينات يمكنها التفاعل مع الأنظمة غير العضوية. إنها طريقة للتطور لإنشاء واجهة مبتكرة، أو نظام هجين، يعمل معًا لتلقي وظائف مبتكرة."
الخبر من الجامعة