چگونه با خودآرایی، نانوکامپوزیت‌های کاربردی بسازیم؟

پژوهشگران نشان دادند که می‌توان با استفاده از خودآرایی، نانوکامپوزیت‌هایی ساخت که کاربرد‌های متنوع و متعددی داشته باشد.

کد خبر: ۹۰۳۴۴۰

پنجشنبه - ۱۸ دی ۱۳۹۹ / January 07, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران نشان دادند که می‌توان با استفاده از خودآرایی، نانوکامپوزیت‌هایی ساخت که کاربرد‌های متنوع و متعددی داشته باشد.

دنیایی را تصور کنید که در آن یک ماده خود را به شکلی متناسب با کاربرد مورد نظر در آورد؛ به‌عنوان مثال، یک کاتالیزور که سطح خود را برای بهبود کارایی به حداکثر می‌رساند یا یک میکروربات که برای گرفتن اشیاء مجاور بازو ایجاد می‌کند.

تمامی این‌ها به خودآرایی مربوط می‌شوند، فرآیندی که در آن مواد پیچیده و کاربردی با تغییر شکل ساخته می‌شوند. با این وجود، به‌نظر نمی‌رسد همه مواردی که قابلیت خودآرایی دارند، عملکرد مفیدی در شکل نهایی خود داشته باشند. محققان گروه مواد خودآرا به تازگی دریافتند که تبادل یونی به آن‌ها اجازه می‌دهد فرآیند خودآرایی را از مواد حاصل جدا کنند. یافته‌های آن‌ها در نشریه Advanced Material به چاپ رسیده است.

نانوکامپوزیت‌های مورد مطالعه توسط گروه مواد خودآرا با شکل‌های زیبا، پیچیده و کاملاً چشمگیر به نظر می‌رسند. با این حال، هانس هندریکسه و آرنو فاندر وایدن چیزی بیش از ساختار‌های زیبا می‌خواستند؛ آن‌ها به دنبال عملکردی جالب توجه در نانوکامپوزیت‌های خود بودند. آن‌ها با همکاری محققان دانشگاه آمستردام، ARNCL، دانشگاه لایدن و ویرجینیا تک، روی این نانوکامپوزیت‌ها به تحقیق پرداختند.

محققان کار خود را با نانوکامپوزیت‌هایی که شامل نانوبلور‌های کربنات باریم (BaCO ۳) در یک ماتریس سیلیس (SiO ۲) جاسازی شده بودند، آغاز نموده و آن‌ها را به سولفید کادمیوم (CdS) تبدیل کردند. در ابتدا، آن‌ها ضمن بررسی خواص نانوکامپوزیت‌ها در هنگام تبادل یونی، مسیری را برای تبدیل مجدد نانوکامپوزیت‌ها به این ماده نهایی ایجاد کردند. از طریق تجزیه و تحلیل توسط میکروسکوپ الکترونی و پراش اشعه ایکس، این تیم تحقیقاتی نکته جالبی را آموخت، اندازه کوچک نانوبلور BaCO ۳ آن‌ها را در برابر واکنش‌های تبادل یونی مستعد می‌کند، در حالی‌که ماتریس SiO ۲ اطراف آن، موجب پایداری مکانیکی برای حفظ شکل اولیه نانوکامپوزیت هنگام تبدیل می‌شود. هانس هندریکسه می‌گوید: «آنچه که ما شاهد آن بودیم مانند این است که ساختار کلی یک خانه را دست نخورده نگه داریم در حالی که برخی از آجر‌های خانه را تغییر دهیم.»

براساس این مشاهدات، محققان تحقیقات خود را به مواد جدیدی گسترش دادند و مسیر‌های جدیدی برای تغییر ترکیب نانوکامپوزیت به نمک‌های مختلف کادمیوم، آهن، نیکل و منگنز ارائه شد. علاوه‌بر این، نانوکامپوزیت اصلی را می‌توان در یک انتخاب وسیع از اشکال از پیش تعیین شده، شکل داد. بنابراین، تبدیل نانوکامپوزیت‌ها نه تنها امکان‌پذیر است، بلکه انواع مختلفی از مواد و اشکال برای انتخاب به جای یکدیگر وجود دارد.

محققان در ادامه به کاربرد‌های این نانوکامپوزیت‌ها پرداختند. برای مثال، آن‌ها دریافتند که نانوکامپوزیت‌های حاوی نیکل می‌توانند به‌عنوان کاتالیزور استفاده شوند.