همانطوري كه دانشمندان و مهندسان در قلمرو نانوتكنولوژي به پيشرفت ادامه ميدهند،ابزارآلات جديدي برای پياده كردن ساختارهاي پيچيده در مقياسهاي كوچك مورد نياز است.الكساندر كاتس از بخش مهندسي شيمي
بركلي   uc چندين تكنيك و روش براي مدل ساختاري كه واكنشهاي شيميايي خاصي را ايجاد نمايندتوسعه میدهد .دامنه پروسه آنها از يك چاقوي آشپزخانه الهام گرفته تا روشهايي كه به طور مستقيم از
طبیعت نشات گرفته شده است.بالاخره موادي كه كاتس و همكارانش كشف كرده اند ميتواند توسعه اجزاي الكترونيكي در مقياس نانو براي كامپيوترهاي آينده و سيستمهاي حافظه مربوط به آنها را تسريع بخشد.الكساندر كاتس و همكارانش در يك us انحصاري در بركلي ،يكي از تكنيكهايشان پيوند دادن گروههاي عامل در سطح مواد ساخته شده با دو روش در حال انجام. به گفته كاتس قلم ليتوگرافي استاندارد كه براي ساختن ريزپردازنده ها استفاده ميشود با خواص مكانيكي ايجاد شده در آن شكل و اندازه دقيق آن را به دست آوريم.همچنانكه اينخواص در آينده ريزتر خواهد شد.آن چيزي كه مهمتر از شكل و اندازه آنهاست ،آرايش قرار گرفتن گروههاي عامل شيميايي است.چگونه ميتوانيم در اين گروهها و محيطهاي پيرامون آنهادرجامدات نظم ايجاد كنيم؟  

ساختارهايي كه گروه تحقيق كاتس به دست آورد به خاطر اندازه كوچكشان ميتواند به عنوان مكانهاي فعال كاتاليستي باشد تا اينكه تغييرات شيميايي صورت گيرد. شيميدانان از كاتاليستها براي تسريع سرعت واكنشهاي شيميايي استفاده ميكنند.رفتار كاتاليستها به اين صورت است كه مسير بين واكنش دهنده ها و محصولات نهايي به گونه اي باشد تا تغييرات اتفاق افتاده به انرژي كمتري احتياج داشته باشد.به خاطر اينكه پيوند در محلهاي كاتس در مقياس نانو ميتواند به يك مولكول واكنش دهنده خاص تاثير گذارد"اين محلها ميتواند باعث واكنش شيميايي با انتخاب پذيري بالا شود.

 

بعضي از محلهاي كاتس ميتوانند واكنشهاي شيميايي را براي يك يا چند مولكول ديگرهدايت نمايند كه بستگي به گروههاي عامل دارد.مثالهاي دقيقي كه چگونه بتوانيم به طور منطقي گروههاي عاملي را انسجام بخشيم تا بتواند نقش كاتاليزوري داشته باشد، ميتواند در خود هر يك از ما وجود داشته باشد.بعد از تثبيت جايگزيني نانو ذرات طلا در سيليس "هسته طلا سوراخ شده و در معرض گروه عامل شيميايي پيوندي در سطح طلا قرار ميگيرد تا به صورت شبكه زنجيري سيليس در آيد.سه شكل رسم شده انقباض هسته كلوييدي طلا(سياه)در مدت زمان كمتر از 24ساعت است.نقش پذيري مولكولي در سيليس براي رسيدن به گروه عاملي منسجم در مقياس نانو توسط كاتس و همكارانش توسعه يافت.

محققان توانستند به يك مولكول خاص و توده سيليس دست يابند. مولكول جدا شد اما گروههاي عامل شيميايي به درون توده متصل شدند. محصول نهايي جامد است واز لحاظ ظاهري شبيه يك تكه بلور معمولي نميباشد كه علت اصلي آن سوراخهاي نقش پذير است. گروههاي عاملي نقشمند كه باعث ارتقاي واكنش شيميايي ميشوند، پيوند مولكولهاي آلي اطراف اين منافذ و شكافها را ايجاد ميكنند.پژوهشگران روشي براي نقش پذيري نمونه هاي توده سيليس با ذرات به بزرگي 15نانومتر بررسي كرده اند.كاتس اينچنين توضيح ميدهد كه در سنتز عناصرتراز نظم بخشيدن يكباره هزاران گروه عامل. اين تصاوير اسلايد شامل محلهاي فعال شبه آلي و آلي فلزي كاتاليستهاي بيولوژيكي و سنتز شده ميباشد .

محدوده محيط اطراف هر دو كاتاليست آلي ،نتيجه آبگريز بودن اين شكل است ، به طور موفقيت آميزي باز آرايي كنند. فرآيند نقش پذيري تك مولكوليها مشابه هم است اما در اين مورد نانو ذرات با يك گروه عاملي در سطح سيليس پيوند ايجاد ميكنند .بعد از اينكه نانو ذرات به درون هسته انتقال داده شد، گروههاي عامل پيوندي به صورت توده در ساختار بر جاي ميماند.درتكنيكي ديگري كه كاتس و همكارانش كشف كرده اند، گروههاي عاملي به شكل توپ است كه به سطح قطعه اي از سيليس پيوند داده شده است.عملكرد گروههاي عامل در اندازه 1 نانومتر طوري است كه فقط اجازه انجام گرفتن واكنشهاي كاتاليستي با احتمال زياد را ميدهند.در اطراف هسته و در سطح سيليس ميتوان تغييراتي داد تا در خاصيت كاتاليست تاثير بگذارد.مكانيزم و انتخاب پذيربودن واكنشهابعلاوه فعاليت كاتاليستي جامدات را ميتوان به وسيله تواناييهايمان در پيوند دادن گروههاي عامل شيميايي تعيين كرد.

كاتس اين چنين ميگويد " كه تمام تلاشمان اين است كه موارد معمولي مانند گروههاي عامل را گرفته و زمانيكه بطور منظم در يك محل در مقياس نانو قرار دهيم كارهاي خارق العاده انجام دهند."


ترجمه : مهندس علیرضا ایزدی
by David Pescovitz

نوشتن دیدگاه

نظراتی که حاوی مطالب خلاف نظام ، شئونات اجتماعی ، توهین یا افترا به کسی می باشند، منتشر نخواهند شد.
لطفا از نوشتن نظرات خود به صورت حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
برای تماس با شما لطفا ایمیل خود را بدرستی وارد کنین تا با شما اگر لازم باشد در تماس باشیم .


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

ما همیشه هستیم