محققان نشان دادند
به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، دانشمندان دانشگاه رایس دریافتند که نیروی «ضعیف» فراگیر طبیعت برای ایجاد تورفتگی در صفحات نانو سفت و سخت کافی است و از آن‌ها می‌توان برای توسعه سامانه‌های نوری و کاتالیستی در مقیاس نانو استفاده کرد.
مت جونز، استادیار شیمی می‌گوید: «تغییر شکل ذرات در مقیاس نانو ویژگی‌های الکترومغناطیسی آن‌ها را تغییر می‌دهد. این باعث می‌شود که این پدیده ارزش مطالعه بیشتر را داشته باشد.»
جونز می‌افزاید: «مردم به شکل ذرات اهمیت می‌دهند، زیرا شکل ذرات ویژگی‌های نوری آن‌ها را تغییر می‌دهد. استفاده از این نیرو‌های طبیعی یک روش کاملاً جدید برای تغییر شکل یک ذره است.»
واندروالس یک نیروی ضعیف است که به مولکول‌های خنثی اجازه می‌دهد ذرات یکدیگر را جذب کنند. جونز گفت: «نیرو‌های واندروالس همه جا هستند و اساساً در مقیاس نانو همه چیز چسبنده است. وقتی ذره‌ای بزرگ و مسطح را روی یک سطح بزرگ و مسطح قرار می‌دهید، سطح تماس زیادی بین آن‌ها وجود دارد و این سطح، انرژی کافی فراهم می‌کند تا ذره‌ای که واقعا نازک و انعطاف‌پذیر است تغییر شکل دهد.»
در این مطالعه جدید، تیم تحقیقاتی دانشگاه رایس تصمیم گرفتند ببینند که آیا می‌توان از این نیرو برای دستکاری ورق‌های نقره شکل‌پذیر به ضخامت ۸ نانومتر استفاده کرد یا خیر.
بعد از اینکه با کمک یک مدل ریاضی دریافتند که این کار امکان‌پذیر است، محققان نانوکره‌های اکسید آهن به عرض ۱۵ نانومتر را روی یک سطح قرار دادند و نانو ورقه‌هایی به شکل منشور را روی آن‌ها قرار دادند.
این گروه بدون استفاده از نیروی دیگری، از طریق میکروسکوپ الکترونی عبوری، دریافتند که این نانوورق‌ها دچار فرورفتگی‌هایی شدند. اعوجاج‌ها حدود ۱۰ برابر بزرگتر از پهنای کره‌ها بودند.
فرورفتگی‌ها خیلی عمیق نبودند، اما شبیه‌سازی‌ها تأیید کردند که جاذبه واندروالس بین نانوورق و بستر اطراف کره‌ها برای تأثیر بر انعطاف‌پذیری شبکه اتمی بلوری نقره کافی بود.
نتایج همچنین نشان داد که همین اثر در نانوذرات دی‌اکسید سیلیسیم و سلنید کادمیوم و برخی ترکیبات دیگر نیز رخ خواهد داد.
جونز گفت: «ما در تلاش بودیم که نانوساختار‌هایی از جنس نقره، اما بسیار نازک و بزرگ بسازیم و هنگامی که شروع به تصویربرداری کردیم، کرنش عجیبی در این نانوساختار را مشاهده کردیم. این نتیجه منطقی نبود، اما سرانجام فهمیدیم که این یک گلوله کوچک روی صفحه فشار وارد کرده است. ما فکر نمی‌کردیم کسی در این باره تحقیق کرده باشد، بنابراین تصمیم گرفتیم نگاهی بیندازیم.»
جونز گفت: «به این نتیجه رسیدیم که وقتی ذره‌ای را واقعاً نازک می‌کنید، انعطاف‌پذیر می‌شود، حتی اگر این یک فلز سخت باشد.»
مت جونز، استادیار شیمی می‌گوید: «تغییر شکل ذرات در مقیاس نانو ویژگی‌های الکترومغناطیسی آن‌ها را تغییر می‌دهد. این باعث می‌شود که این پدیده ارزش مطالعه بیشتر را داشته باشد.»
جونز می‌افزاید: «مردم به شکل ذرات اهمیت می‌دهند، زیرا شکل ذرات ویژگی‌های نوری آن‌ها را تغییر می‌دهد. استفاده از این نیرو‌های طبیعی یک روش کاملاً جدید برای تغییر شکل یک ذره است.»
واندروالس یک نیروی ضعیف است که به مولکول‌های خنثی اجازه می‌دهد ذرات یکدیگر را جذب کنند. جونز گفت: «نیرو‌های واندروالس همه جا هستند و اساساً در مقیاس نانو همه چیز چسبنده است. وقتی ذره‌ای بزرگ و مسطح را روی یک سطح بزرگ و مسطح قرار می‌دهید، سطح تماس زیادی بین آن‌ها وجود دارد و این سطح، انرژی کافی فراهم می‌کند تا ذره‌ای که واقعا نازک و انعطاف‌پذیر است تغییر شکل دهد.»
در این مطالعه جدید، تیم تحقیقاتی دانشگاه رایس تصمیم گرفتند ببینند که آیا می‌توان از این نیرو برای دستکاری ورق‌های نقره شکل‌پذیر به ضخامت ۸ نانومتر استفاده کرد یا خیر.
بعد از اینکه با کمک یک مدل ریاضی دریافتند که این کار امکان‌پذیر است، محققان نانوکره‌های اکسید آهن به عرض ۱۵ نانومتر را روی یک سطح قرار دادند و نانو ورقه‌هایی به شکل منشور را روی آن‌ها قرار دادند.
این گروه بدون استفاده از نیروی دیگری، از طریق میکروسکوپ الکترونی عبوری، دریافتند که این نانوورق‌ها دچار فرورفتگی‌هایی شدند. اعوجاج‌ها حدود ۱۰ برابر بزرگتر از پهنای کره‌ها بودند.
فرورفتگی‌ها خیلی عمیق نبودند، اما شبیه‌سازی‌ها تأیید کردند که جاذبه واندروالس بین نانوورق و بستر اطراف کره‌ها برای تأثیر بر انعطاف‌پذیری شبکه اتمی بلوری نقره کافی بود.
نتایج همچنین نشان داد که همین اثر در نانوذرات دی‌اکسید سیلیسیم و سلنید کادمیوم و برخی ترکیبات دیگر نیز رخ خواهد داد.
جونز گفت: «ما در تلاش بودیم که نانوساختار‌هایی از جنس نقره، اما بسیار نازک و بزرگ بسازیم و هنگامی که شروع به تصویربرداری کردیم، کرنش عجیبی در این نانوساختار را مشاهده کردیم. این نتیجه منطقی نبود، اما سرانجام فهمیدیم که این یک گلوله کوچک روی صفحه فشار وارد کرده است. ما فکر نمی‌کردیم کسی در این باره تحقیق کرده باشد، بنابراین تصمیم گرفتیم نگاهی بیندازیم.»
جونز گفت: «به این نتیجه رسیدیم که وقتی ذره‌ای را واقعاً نازک می‌کنید، انعطاف‌پذیر می‌شود، حتی اگر این یک فلز سخت باشد.»
ارسال نظرات