ماده ای که با نور کنترل می شود
بازار مقاله: در آینده احتمالاً موادی ساخته می شوند که می توانند بر حسب تقاضا پیکربندی خودرا تغییر دهند و ساختار و خاصیت هایشان را مانند موجودات زنده سازگار کنند.
به گزارش بازار مقاله به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، تعدادی از پژوهشگران ژاپنی یک سیستم پلیمری ابر مولکولی ابداع نموده اند که با تنظیم شدت نور به ساختارهای یک، دو یا سه بعدی تبدیل می شود. پژوهشگران دانشگاه چیبا باور دارند این تحول به توسعه نسل جدیدی از مواد هوشمند با قابلیت سازگاری بالا منجر می شود. مواد فعلی در مجموع بعد از شکل گیری، ثابت می مانند. در این پژوهش یک سیستم غیر زیستی نمایش داده شده که ساختار یا وضعیت خودرا بر طبق مقدار انرژی دریافت و تغییر می دهد که مشابه ارگانیسم های زنده است. پژوهش مذکور چالش اصلی در علم مواد یعنی ایجاد مونتاژهای مولکولی خارج از تعادل یا به عبارت دقیق تر ساختارهایی که خارج از حالت پایدار ترمودینامیکی خود وجود دارند را هدف گرفته است. هرچند پژوهش های پیشین با استفاده از انرژی خارجی به چنین وضعیت هایی رسیدند، سیستم های اندکی می توانستند بطور تطبیقی به میزان انرژی وارد شده، پاسخ دهند. پروفسور شیکی یاگای در این زمینه می گوید: پژوهشگران ما از مدت ها قبل تحقیقی منحصر به فرد با هدف کنترل شکل ها و ساختارهای مونتاژهای مولکولی در مقیاس نانو تا مزوسکال با استفاده از نور دنبال می کنند. اما تاکنون متوجه سیستم خارج از تعادلی که بسیار شبیه ارگانیسم های زنده هستند و ساختار یا وضعیت شأن برحسب مقدار انرژی دریافتی تغییر می کند، نشده بودیم. این نوآوری در یک مولکول با طراحی ویژه نهفته است که یک واحد «آزوبنزن» حساس به نور را با یک هسته «مروسیانین مبتنی بر اسید باربیتوریک» ترکیب می کند. این ترکیب یگانه سبب می شود مواد چند شکلی فرامولکولی (supramolecular polymorphism) که همان توانایی در تشکیل ساختارهای مونتاژی مختلف است را از خود نشان دهند که با نور فعال و کنترل می شود. در ابتدا مولکول های سنتزی بطور خودکار در حالت نانوفیبرهای یک بعدی مارپیچی شکل می گیرند. هنگامیکه آنها تحت نور محیطی و بدون دستکاری قرار گیرند، بطور طبیعی به ورقه های نانو دو بعدی که از نظر ترمودینامیکی با ثبات تر هستند، تغییر وضعیت می دهند. در این نقطه جادوی شدت نور شروع می شود. هنگامیکه نانوورقه های دو بعدی در معرض نور فرا بنفش قرار گرفتند، پژوهشگران شاهد یک معکوس سازی شدید بودند. در این وضعیت ماده به حالت نانوفیبر خطی یک بعدی برگشت. میکروسکوپ پرسرعت نیرو اتمی (HS-AFM) نشان داد این تغییر به علت ایزومراسیون نوری واحد آزوبنزن رخداده که به نوبه خود پیوندهای هیدروژنی که ورقه های دو بعدی را کنار هم نگه می داشت، مختل کرد. جالب آن که این تغییرات درحالی رخ داد که برخی وجوه خاص از نانو کریستال ها بیشتر در معرض نور قرار گرفتند. نکته جالب تر آن که وقتی آنها در معرض نور فرابنفش ضعیف قرار گرفتند، سیستم مسیری بطورکامل متفاوت را در پیش گرفت. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و AFM نشان داد نانوورقه های کوچک تر از هم جدا شدند، در حالیکه نانوورقه های بزرگ تر آغاز به رشد عمودی کردند و نانوبلورهای سه بعدی پیچیده ای را تشکیل دادند. این پژوهش فرصت هایی برای تولید نسل جدید مواد هوشمند از سطوح خود ترمیم شونده گرفته تا سنسورهای دینامیک و سیستم های انتقال دارو سازگار و فناوری های برداشت انرژی که می توانند به محیط شأن واکنش نشان دهند، فراهم می آورد.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان بازارمقاله در مورد این مطلب