محققان در گامی به سوی توسعه پوشش‌های هوشمندی که می‌توانند رنگ یا سایر خواص خود را فوری تغییر دهند، موفق شدند نانوذرات را برای پیکربندی مجدد، دستکاری کنند.
به گزارش تکناک، بر اساس مطالعه محققان دانشگاه میشیگان و دانشگاه ایندیانا، اکنون می‌توانند از یک میکروسکوپ الکترونی، یک نگهدارنده نمونه کوچک با کانال‌های میکروسکوپی و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری استفاده نمایند تا ببینند چگونه واحد‌های سازنده در مقیاس نانو بر اساس دستوری که به آنها داده می‌شود خود را دوباره پیکربندی می‌کنند.
این رویکرد می‌تواند مواد و پوشش‌های هوشمندی را ایجاد کند که قادر به انتقال بین خواص نوری، مکانیکی و الکترونیکی هستند.
این فناوری جدید امکان تصویربرداری دقیق‌تر و کارآمدتر از نمونه‌های زیستی را فراهم می‌کند و می‌تواند باعث پیشرفت‌های قابل توجهی در زمینه‌های علمی و پزشکی شود.
فهرست مطالب
تکنیک تصویربرداری
توبیاس دوایر، نویسنده اول این مطالعه که در مجله Nature Chemical Engineering منتشر شده است، گفت: «یکی از نمونه‌های مورد علاقه من از این پدیده در طبیعت، آفتاب‌پرست‌ها هستند.»
وی تصریح کرد: «آفتاب‌پرست‌ها با تغییر فاصله بین نانوکریستال‌ها در پوست، رنگ خود را تغییر می‌دهند.»
هدف محققان طراحی یک سیستم پویا و چند منظوره است که بتواند به خوبی برخی از نمونه‌هایی که در زیست‌شناسی می‌بینیم را تداعی کند.
تکنیک تصویربرداری به محققان اجازه می‌دهد تا مشاهده کنند که نانوذرات چگونه به تغییرات محیط خود در زمان واقعی واکنش نشان می‌دهند و بینش بی‌نظیری در مورد رفتار مونتاژ آنها ارائه می‌کند.
در این مطالعه، محققان ابتدا نانوذرات را در کانال‌های مایع ریز روی یک سلول جریان میکروسیال معلق کردند.
این دستگاه محققان را قادر می‌سازد 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 کرد تا نانوذرات را از هم جدا کند و به آنها اجازه داد تا علی‌رغم جاذبه طبیعی خود به یکدیگر، ترتیبات منظمی را ایجاد نمایند.
نانوذرات طلا
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 بلوک‌ها در آن معلق بودند بستگی داشت.
ریختن مایعات جدید به سلول جریان، باعث شد که نانوبلوک‌ها بین دو آرایش جابه‌جا شوند.
این آزمایش به عنوان اثبات مفهومی برای هدایت نانوذرات به ساختارهای خاص عمل کرد.
نانوذرات برای دستکاری بسیار کوچک هستند، اما این رویکرد می‌تواند به مهندسان کمک نماید تا با تغییر محیط زیست، نانوذرات دیگر را مجدد پیکربندی کنند.
ژینگچن یه که این ماده را توسعه داده است، عنوان کرد: «شاید در گذشته می‌شد ذرات را به مایعات جدید منتقل کرد، اما امکان نداشت شیوه واکنش آنها به محیط جدید را در زمان واقعی دید.»
وی در این باره توضیح داد: «ما می‌توانیم از این ابزار برای تصویربرداری بسیاری از انواع اجسام در مقیاس نانو، مانند: زنجیره‌ای از مولکول‌ها، ویروس‌ها، لیپیدها و ذرات مرکب استفاده کنیم.»
یه تصریح کرد: «شرکت‌های داروسازی می‌توانند از این تکنیک برای یادگیری شیوه تعامل ویروس‌ها با سلول‌ها در شرایط مختلف استفاده کنند، که می‌تواند بر توسعه دارو تأثیر بگذارد.»
استفاده از میکروسکوپ
محققان اظهار داشتند که میکروسکوپ الکترونی برای فعال کردن ذرات موجود در مواد قابل شکل‌پذیری، عملی غیر ضروری است. تغییر در نور و pH نیز می‌تواند این هدف را انجام دهد.
محققان باید بدانند که چگونه مایعات و تنظیمات میکروسکوپ را برای دستکاری ذرات تنظیم نمایند تا این تکنیک را برای انواع مختلف نانوذرات اعمال کنند.
محققان شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای انجام دادند و نیروهای مسئول برهم‌کنش ذرات و کنار هم قرار گرفتن آنها را شناسایی و زمینه را برای تحقیقات آینده فراهم کردند.
تیم مور، یکی از اولین نویسنده‌های این مقاله گفت: «ما فکر می‌کنیم اکنون درک کافی از تمام قوانین فیزیکی موجود داریم تا پیش‌بینی کنیم که اگر از ذرات با شکل یا ماده متفاوت استفاده شود، چه اتفاقی رخ می‌دهد.»
