يقوم الباحثون بزراعة مواد غير عضوية داخل البوليمرات وبالتالي إنشاء مواد نانوية وبنى نانوية ذات خصائص محسنة
تقول الدكتورة تامار سيجال بيريتس من التخنيون: "تسعى آنت جاهدة لإنتاج مواد وهياكل نانوية محسنة ومُحكمة". "وللقيام بذلك، نقوم بدمج المواد العضوية، وخاصة البوليمرات، التي يسهل العمل بها ويمكن استخدامها لإنتاج الألياف والأسطح، ولكنها تتمتع أيضًا بخصائص ميكانيكية وبصرية تجعل من الصعب ارتداؤها، والمواد غير العضوية، بشكل أساسي أكاسيد المعادن مثل أكسيد الزنك. وبالتالي، فإن المواد غير العضوية تعطي المواد العضوية خصائص إضافية ومحسنة - مما يزيد من قوتها الميكانيكية أو يحسن مقاومتها للظروف البيئية الخارجية."
ما هو السؤال؟ كيف يتم إنتاج الألياف النانوية التي يمكن استخدامها لتجميع مجموعة متنوعة من الأجهزة، على سبيل المثال تلك التي توصل الكهرباء وتعزل في نفس الوقت؟
تقوم الدكتورة سيجال بيرتس وأعضاء مجموعتها بزراعة المواد غير العضوية داخل البوليمرات للتحكم في البنية الداخلية النانومترية للمادة الجديدة المتكاملة التي يصنعونها. وهكذا، تستقبل هذه المادة خواصها من كلا العالمين - العضوية وغير العضوية - بما في ذلك الخصائص البصرية، والقوة الميكانيكية، والتركيب الجزيئي الذي يزيد من مقاومة الظروف البيئية مثل أشعة الشمس والمذيبات المختلفة. "نحن نحول البوليمرات إلى هياكل نانوية غير عضوية أو هجينة بتقنيات بسيطة. في مجموعة متنوعة من الأجهزة، مثل الأقطاب الكهربائية للبطاريات والأغشية للمياه. تتم العملية الحاسمة داخل هذه الهياكل النانوية. لذلك، إذا قمت بالتحكم فيها من الناحية الكيميائية، فإنك تتحكم في وظيفة هذه الأجهزة"، يوضح الدكتور سيغال بيرتس. فريق البحث.
وفي دراسة سابقة، سعى الباحثون إلى إنتاج هياكل نانوية ثلاثية الأبعاد لاستخدامها كمكونات في أجهزة مثل رقائق الكمبيوتر. ولهذا الغرض، استخدموا بوليمرًا ذو بنية نانوية تعمل كقالب لزراعة المواد غير العضوية. لقد قاموا بزراعة مادتين من هذه المواد في نفس الوقت - مادة واحدة في الأعلى والأخرى في الأسفل. أصبح نمو المادتين في نفس الوقت ممكنًا من خلال التحكم في انتشار (نبض) سلائفهما (مركب يشارك في تفاعل كيميائي لتكوين مركب آخر) في البوليمر. بعد ذلك، قاموا بإزالة البوليمر - الذي يعمل فقط كقالب - وبالتالي حصلوا على هياكل نانوية ثلاثية الأبعاد.
وفي دراستهم الأخيرة، التي حصلت على منحة من مؤسسة العلوم الوطنية، والتي تعد استمرارًا للدراسة السابقة، استخدم الباحثون البوليمرات، وأنتجوا منها أليافًا نانوية (باستخدام تقنية الغزل الكهربائي - وهي طريقة لإنتاج الألياف تستخدم الطاقة الكهربائية)، وقاموا بتنمية مواد غير عضوية. وبداخلها مادة واحدة على السطح الخارجي للألياف ومادة ثانية في باطنها. هنا أيضًا، أصبح نمو المادتين في نفس الوقت ممكنًا من خلال التحكم في انتشار (نبض) سلائفهما في البوليمرات. وبهذه الطريقة تمكنوا من التحكم بموقع المواد غير العضوية في الألياف وكميتها.
ويواصل الباحثون اختبار المواد غير العضوية الأخرى التي يمكن زراعتها باستخدام طرق مماثلة، بحيث سيتم استخدامها في المكونات الموصلة كهربائيًا والعازلة والمغناطيسية والبصرية.
وفقا للدكتور سيجال بيريتس، "بهذه الطريقة أنتجنا ألياف نانوية معقدة وفريدة من نوعها يمكن استخدامها لمجموعة متنوعة من التطبيقات، على سبيل المثال الأجهزة التي من ناحية (في الداخل) موصلة للكهرباء ومن ناحية أخرى (في الخارج) ) هي العوازل. أو مكونات بصرية ذات انعكاسين ضوئيين - أحدهما بداخلها (داخلي) والآخر خارجها (خارجي). إنها في الواقع طريقة نانوية جديدة لإنتاج ألياف/هياكل مجوفة خاصة، ذات خصائص متغيرة وجزء داخلي وخارجي، والتي يمكن استخدامها لمرور الجزيئات والأيونات وبالتالي لمجموعة متنوعة من الأجهزة."
ويواصل الباحثون اختبار المواد غير العضوية الأخرى التي يمكن زراعتها باستخدام طرق مماثلة، بحيث سيتم استخدامها في المكونات الموصلة كهربائيًا والعازلة والمغناطيسية والبصرية. ويمكن دمج هذه المكونات في أجهزة محسنة، مثل أغشية الماء الأكثر مقاومة للظروف البيئية من تلك الموجودة، أو الأقطاب الكهربائية المحصنة ضد عمليات الشحن والتفريغ الكهربائية.
الحياة نفسها:
د. تمار سيجال بيرتس، 43 عامًا، متزوجة ولها ثلاثة أبناء (15,15، 11، XNUMX عامًا)، تسكن في كريات طبعون. تحب في أوقات فراغها السفر والعزف على البيانو والقراءة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
