ساخت مواد هوشمندی که بر اساس دستور تغییر ظاهر می‌دهند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از IE، بر اساس پژوهش جدید دانشگاه میشیگان و دانشگاه ایندیا، محققان توانسته اند از یک میکروسکوپ الکترونی، یک نگهدارنده نمونه کوچک با کانال‌های میکروسکوپی و شبیه سازی‌های رایانه‌ای استفاده کنند تا ببینند چگونه واحد‌های سازنده در مقیاس نانو می‌توانند بر اساس دستوری که به آنها داده می‌شود خود را دوباره سازماندهی کنند.

این رویکرد می‌تواند مواد و پوشش‌های هوشمندی را ایجاد کند که قادر به انتقال بین خواص نوری، مکانیکی و الکترونیکی هستند.

«توبیاس دوایر» «Tobias Dwyer» دانشجوی دکترای مهندسی شیمی دانشگاه علوم پزشکی و نویسنده این مطالعه می‌گوید برای ساخت این مواد هوشمند از آفتاب پرست الهام گرفته است.

وی افزود: «آفتاب پرست‌ها با تغییر فاصله بین نانوکریستال‌های موجود در پوستشان، رنگ خود را تغییر می‌دهند. کمال مطلوب، طراحی یک سیستم پویا و چند منظوره است که می‌تواند به خوبی برخی از نمونه‌های موجود در طبیعت و زیست شناسی باشند.»

این روش تصویربرداری به محققان اجازه می‌دهد تا مشاهده کنند نانوذرات چگونه به تغییرات محیط خود به طور بلادرنگ واکنش نشان داده و از این رو به بینش بی نظیری در مورد رفتار مونتاژ آنها دست می‌یابند.

در این تحقیق، پژوهشگران ابتدا نانوذرات (طبقه‌ای از مواد کوچک‌تر از سلول‌های باکتریایی متوسط) را در کانال‌های مایع ریز روی یک سلول جریان میکروسیال معلق کردند. این دستگاه به آنها کمک کرد تا در زمان مشاهده مخلوط زیر میکروسکوپ الکترونی خود، مایعات مختلفی را به سلول وارد کنند.

این ابزار به اندازه کافی دافعه الکترواستاتیکی را فراهم می‌کرد تا نانوذرات را از هم جدا کند و به آنها اجازه داد تا با وجود جاذبه طبیعی خود به یکدیگر، چیدمان دستور داده شده را ایجاد کنند.

نانوذرات طلا که به شکل مکعب هستند، یا به طور منظم در یک راستا قرار داشتند یا به شکلی آشفته‌تر چیده شده بودند. آرایش نهایی مواد به خواص مایعی که واحد‌ها در آن معلق بودند بستگی داشت. ریختن مایعات جدید به سلول جریان باعث شد که نانوواحد‌ها بین دو آرایش، جابجا شوند. این آزمایش به عنوان اثبات مفهومی برای هدایت نانوذرات به ساختار‌های خاص عمل کرد.

نانوذرات برای دستکاری دستی بسیار کوچک هستند، اما این رویکرد می‌تواند به مهندسان کمک کند تا با تغییر محیط، نانوذرات دیگر را پیکربندی مجدد کنند. 

مجریان این طرح می‌گویند شاید پیش از این امکان انتقال ذرات به مایعات جدید وجود داشت، اما نمی‌شد نحوه واکنش آنها به محیط جدید خود را به طور بلادرنگ مشاهده کرد. اکنون می‌توانیم از این ابزار برای تصویربرداری از بسیاری از انواع اجسام در مقیاس نانو، مانند زنجیره‌ای از مولکول ها، ویروس ها، لیپید‌ها و ذرات مرکب استفاده کنیم.

شرکت‌های داروسازی می‌توانند از این روش برای شناخت نحوه تعامل ویروس‌ها با سلول‌ها در بیماری‌های شرایط مختلف استفاده کنند که می‌تواند بر توسعه دارو تأثیر بگذارد.

نتایج این تحقیقات در نشریه Nature Chemical Engineering منتشر شده است.