تولید مواد شبه پلیمری با نانوذرات

محققان آمریکایی طبقه جدیدی از مواد به نام نانوپلیمرها درست کرده‌اند که اولین هم ارزهای نانومقیاس پلیمرها به شمار می‌روند. این کار توسط Francesco Stellacci و همکارانش در پژوهشگاه فناوری ماساچوست (MIT) انجام شد. آنها ابتدا نقایصی در دو ناحیه روبروی هم روی سطح نانوذرات کروی شکل ایجاد کردند. سپس ذرات دو ظرفیتی حاصل به صورت یک فیلم ساده به هم متصل ‌شدند. نانوذرات می‌توانند به عنوان واحدهای سازنده برای ساخت گونه‌های مختلف مواد نظیر ابربلورها یا مایعات یونی به کار روند ولی قادر نیستند مانند اتم‌ها و مولکول‌ها در جهت‌های ویژه به هم متصل شوند. به این دلیل است که نانوذرات عموماً به منظور جلوگیری از رشد بیشتر و خوشه‌ای شدن توسط یک لایه پوشانده می‌شوند. سطح خارجی یکنواخت آنها سبب می‌شود تا آنها نتوانند در جهات ویژه و کنترل شده بهم متصل شوند. شکل 1- شمایی از یک زنجیره ذرات طلای پوشیده شده با حلقه‌هایی از مولکول‌های ترکیب متناوبی، که مولکول‌های اتصال‌دهنده در قطب‌ها قرار گرفته‌اند.

Stellacci و همکارانش روشی برای غلبه بر این مشکل ابداع کردند. این پژوهشگران تقارن نانوذرات کروی را با اتصال دولیگاند متفاوت نظیر تیول، به دو قطب آنها از بین بردند. لیگاندهای یک نانوذره برای اتصال به لیگاندهای نانوذره دیگر آزادند و می‌توانند به طور زنجیروار بهم متصل ‌شوند و هم ارزهای نانومقیاس پلیمرها را تشکیل دهند (شکل‌های 1 و 2) این واکنش زنجیری که تنها چند ساعت طول می‌کشد بسیار شبیه روشی است که طی آن مونومرهای نایلون به صورت یک زنجیر پلیمری درمی‌آیند. شکل 2- از ذرات موج‌دار تا زنجیر‌های نانوپلیمری. (A) یک دید از کنار (B) یک دید از بالای ذره موج‌دار که نشان می‌دهد دو نقص قطبی برای تناوب حلقه‌های هم‌مرکز لازم هستند. (C) توصیف شماتیکی از واکنش تشکیل زنجیر.

این دانشمندان نتایج خود را با گرفتن تصاویر TEM از زنجیرهای نانوذره‌ای اثبات کردند. تعداد نانوذرات در هر زنجیر به طور گسترده‌ای متفاوت است و بیشترین مقدار شمارش شده 50000 نانوذره در طول یک زنجیر است. برخی زنجیرها حتی یک فیلم پیوسته به مساحت یک سانتیمتر مربع و ضخامت 60 میکرون تولید کردند. کاربرد اصلی این تحقیق در تولید گروه جدیدی از مواد به نام نانوپلیمر با خواص جدید نظیر تخلخل کنترل شده در مقیاس نانومتر است. این پلیمرها همچنین امکان بررسی بنیادی خواص مواد را فراهم می‌کنند. این محققان نتایج کار خود را در مجله Science منتشر کرده‌اند.

تولید چسب نانوییمحققان موفق به ساخت چسب نانویی شدند.محققان موفق به ساخت چسب نانویی شدند.
این چسب نانویی از سوی دانشمندان انستیتو پلی تکنیک رنسلر در نیویورک ساخته شده که به هنگام قرار گرفتن در بین سطوح مختلف به عنوان عامل چسبنده، تنها یک نانومتر ضخامت دارد.
به گفته دانشمندان این پروژه، ارزان بودن و مقاومت قابل توجه در برابر دماهای بالا از جمله ویژگی های این چسب نانویی به حساب می آید.
چسب های فعلی در مقایسه با چسب نانویی ساخته شده به هنگام قرار گرفتن در بین دو سطح ضخامتی هزار برابر دارند. دانشمندان این انستیتو به رهبری پروفسور رامانات در جریان ساخت این چسب دریافتند که همزمان با بالا رفتن دما تا ??? درجه سلسیوس، استحکام چسب تولید شده بیشتر خواهد شد.
بر اساس گزارش آی.تی.وایر، این چسب با استفاده از زنجیره های کربن، هیدروژن، سیلیکن و سولفور ساخته شده است. این نانوپلیمر در ادامه میان فیلم نازکی از مس و سیلیکا قرار می گیرد.
چنین ترکیبی موجب می شود تا مولکولهای داخلی چسب از حرارت در امان بوده و در عین حال با افزایش دما تا درجه خاصی بر استحکام آن افزود

فناوری نانونتایج مدلسازی مولکولی یا محاسبات، در بخش شیمی تحلیلی کاملا جا افتاده است. مدلسازیهای چند مقیاسی نیز با دقت بالاتر ومحاسبات سنگین تر پیگیری می شود.نتایج مدلسازی مولکولی یا محاسبات، در بخش شیمی تحلیلی کاملا جا افتاده است. مدلسازیهای چند مقیاسی نیز با دقت بالاتر ومحاسبات سنگین تر پیگیری می شود. تئوریهای مولکولی و مدلسازیها، شامل تئوری ساختار الکترونی ومدلسازی به عنوان یک زبان بین المللی علمی در اغلب شاخه های علوم ومهندسی پذیرفته شده است. شیمی، فیزیک، بیولوژی بر مبنای مشاهدات، و دستکاریهایی در حوزه انسانی، به مدلسازی مولکلوی وابسته شده اند. علوم مهندسی این علوم محض را با یکدیگر ترکیب کرده و با ملاحظات اقتصادی و مولفه های کمی فیزیک آن را به حوزه تجارت می رسانند. فیزیک محیطهای پیوسته و تفکر عمیق در طبیعت رفتاری الکترونها در اتم در سالهای ???? میلادی خبر از توسعه مکانیک آماری و مکانیک محیطهای پیوسته می داد. ظهور دانش شیمی- فیزیک و اساس ساختارهای مولکولی دراواخر ???? میلادی حاکی از درک پیوندهای شیمیایی می داد که در نهایت در سالهای ???? توسعه یافت و روشهای شیمی کوانتوم که در سالهای ???? توسعه یافتند. مدلسازی مولکولی یک روش مرکزی است که با درک رفتار کوانتائی مواد، حتی از دیدگاه پیش گویی به موفقیتهایی رسیده است. توسعه تولیدات و عوض شدن پروسه های ساخت وتولید با ظهور مدلسازی مولکولی واثر آن دستخوش دگرگونی شده است مدلسازی مولکولی می تواند به عنوان یک زیر ساخت نامرئی در توسعه علم و فناوری مورد توجه قرار گیرد. پیشرفتهائی در قدرت سخت افزاری کامپیوترها، مسبب پیشرفتهائی در نرم افزارهای شبیه سازی شده است که تغییراتی رویایی را در مدلسازی پدید آورده است و بسیاری از مسائل پیچیده را حل کرده است و حتی در نگرشهای بنیادین علوم، تغییراتی را بوجود آورده است. آیا دانش هوش مصنوعی دنیا را دگرگون خواهد کرد؟
ارزش نتایج محاسباتی، سریعا افزایش خواهد یافت در صورتیکه فورا گسترش و رشد یابد. اما آنها زمانی گرانبها خواهند شد که معنی این نتایج به سمت مهندسی یا نیازهای توسعه، هدایت شود. پیشرفتهایی در قدرت محاسباتی، درک و قابلیتهای ما را در کاربردی کردن فیزیک و شیمی محاسباتی توسعه خواهد داد. همانگونه که پیشرفتهایی بزرگ در تکنولوژی اغلب منشعب از نتایج و مشاهدات آزمایشگاهی است، مدلسازی مولکولی با افزایش دقت در حل پیچیدگیهای مدل به گونه ای که منجر به نتایج سودمند کاربردی شود، در رشد تکنولوژی مفید است. البته نباید از نظر دور داشت که ??% مسائل در ذهن ساخته و پرداخته می شود وابزارهای محاسباتی تنها راهی برای آزمایش، روشهای مختلف حل هستند. مدلسازی موثر و مدیریت نتایج آن، به برداشت کارشناسی و موفقیت آمیز از کدهای مدلسازی مولکولی وابسته است البته، انتخاب روشهای تئوری بر پایه مجموعه شیمی کوانتوم یا پتانسیلهای بر هم کنشی (شبیه سازی مولکولی) حداقل نقش و سطح را در تصمیم سازی ایفاد می کنند. کدام ترکیب برای متعادل کردن زمان و دقت مورد نیاز است؟ بهترین تنظیمات برای بهترین نتایج صنعتی کدامند؟ یک Interface مناسب می تواند در خواست ها را ارزیابی کند و پیشنهاداتی را در جهت برآورد زمان محاسبات و سایر منابع مورد نیاز، به استفاده کننده نشان دهد. همچنین با نشان دادن نتایج و تصویر سازی نتایج محاسبه شده راههایی را برای ارزیابی نشان می دهد

از خورشید پرسیدم این نور چیست ؟
او گفت که هزاران سال است که
در عشق ماه میسوزم و هر طلوع به خودم قول میدهم
که دیگر امشب غروب نمی کنم تا
عشقم را به ماه پیشکش کنم .
اما صد افسوس !
هر شب ماه دیر تر می آید