مكانیزم جدید رشد نانو ذرات

از آنجا كه خواص ریز ذرات تا حد زیادی به اندازه آنها وابسته است، این روزها دستیابی به روش هایی برای كنترل این ساختارهای بسیار كوچك مورد توجه محققان ودانشمندان قرار گرفته است.
از آنجا كه خواص ریز ذرات تا حد زیادی به اندازه آنها وابسته است، این روزها دستیابی به روش هایی برای كنترل این ساختارهای بسیار كوچك مورد توجه محققان ودانشمندان قرار گرفته است.
بتازگی تیمی تحقیقاتی از انستیتو فن آوری جورجیا و دانشگاه دركسل، مكانیزم عجیبی را كشف كرده اند كه نانوكمپوزیت ها به وسیله آن رشد ذرات را كنترل می كنند. با استفاده از این روش می توان به ابزار جدیدی برای كنترل شكل گیری ذرات دست یافت.
در حال حاضر رشد دادن ذرات در ساختارهای پلیمری، روشی فراگیر برای كنترل ریزذرات است. پس از این كار پوشش ذرات از روی آنها برداشته می شود یا به صورت كمپوزیت از آنها استفاده می شود.یك تیم تحقیقاتی كه در این زمینه كار كرده است طی یكسری آزمایش های متعدد متوجه شد كه بین واكنش های شیمیایی پلیمرها و اندازه و شكل نانو ذرات بدست آمده، رابطه ای بسیار قوی وجود دارد.رینا تاننبوم استاد مدرسه علوم و مهندسی مواد جورجیا در این مورد چنین عنوان می كند: ما روی واكنش های پلیمری و اینكه چگونه روند رشد ذرات را تسریع می دهند تمركز كردیم.
خانم تاننبوم و همكارانش درچندین آزمایش متفاوت با استفاده از فیلم های پلیمری گوناگونی از قبیل پلی تیرن، پلی تیل متاكریلات، پلی وینی دیلین دی فلوئوراید و پلی سولفون ریز ذرات اكسید آهن تولیدكردند. سپس ماتریكس پلیمری با استفاده از حرارت از ذرات جدا شده تا ذرات با استفاده از انتقال میكروسكوپی الكترون شكل بگیرند.خانم تاننبوم در این مورد می گوید: پلیمرها از گونه های متفاوتی كه از لحاظ ساختاری با هم تفاوت هایی داشتند، انتخاب شده بود. ما در طول آزمایش های متفاوت متوجه شدیم با افزایش قدرت واكنش پلیمرها با ذرات اكسیدآهن، اندازه آنها كوچك شد. پس از انجام آزمایش ها مشخص شد كه ذرات اكسید آهنی كه واكنش بین آنها و پلیمرها قوی بوده است، كوچك( ۱۰تا۲۰ نانومتر قطر) و هرمی شكل هستند، اما ذراتی كه واكنش بین آنها و پلیمرها ضعیف بود بزرگتر (۴۰ تا۶۰ نانو متر قطر) و كروی هستند. محققان همچنین متوجه شدند كه طول زنجیره پلیمری، تاثیر كمی بر رشد ذرات دارد. این بدان معناست كه محققان حتی با استفاده از مولكول های كوچكتری هم می توانند به نتایج مورد نظر دست یابند. نتایج تحقیقات خانم تاننبوم و همكارش نیلی دن از دانشكده مهندسی شیمی دانشگاه دركسل می تواند راهنمای بسیار خوبی برای دیگر محققانی كه می خواهند با استفاده از واكنش های پلیمری، نانو ذرات متفاوتی را رشد دهند، باشد.تاننبوم و همكارش خانم دن در واقع با این كار نحوه فعالیت لایه های پلیمری را هنگامی كه یك نانو ذره در حال رشد است، تئوریزه می كنند. این نحوه فعالیت لایه های پلیمری احتمالا به انرژی آزادشده لایه های پلیمری جذب شده مربوط می شود. در این سری آزمایش های فقط اكسید آهن تولید شده است، اما به گفته محققان دست اندركار این پروژه، دیگر نانو ذرات را هم به وسیله همین مكانیزم می توان رشد داد.قدم بعدی در این راه، بررسی نحوه كار پلیمرها در محلول هاست كه كمی پیچیده تر است و متغیرهای بیشتری را در بر می گیرد. تاننبوم در این مورد می گوید: در محلول ها موقعیت، بسیار پیچیده تر است. زنجیره های پلیمری بسیار ناپایدار هستند و مواد حل كننده، آنها را برای جدا شدن تحریك می كنند. در این حالت زنجیره برای اینكه جذب سطح نانو ذره شود، با مشكل روبه رو می شود و به همین خاطر نانو ذراتی كه در این روش به دست می آیند، بزرگتر از نمونه هایی هستند كه در روش ذوب حاصل می شوند. در محلول، وزن مولكولی حلقه پلیمر كم خواهد شد. این پروژه قسمتی از پروژه ای بزرگتر است كه رفتار نانو ذرات را هنگامی كه با پلیمرها مواجه می شوند مورد بررسی قرار می دهد، بخصوص برخورد نانو ذرات با زنجیره پلیمری.خانم تاننبوم در این مورد می گوید: این برخورد خواص اساسی زیادی دارد. هنگامی كه نانو كمپوزیت ها را مورد بررسی قرار می دهید، محدوده مشترك ذرات، بخش بسیار بزرگی از كل ساختار است. شما نمی توانید یك كمپوزیت را به دو بخش یا دو نوع ماده تقسیم كنید، بلكه محل مشترك برخورد، بخش سوم است .نانو كمپوزیت ها علاوه بر نقش فعالی كه در رشد دادن نانو ذرات دارند، كارایی های متنوع دیگری هم دارند كه از میان آنها می توان به صنایع اپتیكی اشاره كرد.
[/right]