• Nano Magazine Article
• چگونه استفاده از فیلم های نازک پلیمری می تواند به درمان سرطان منجر شود؟

 

نانو "دوربین" ساخته شده با استفاده از چسب مولکولی امکان نظارت آنی بر واکنش های شیمیایی را فراهم می کند.

محققان یک دوربین کوچک با چسب مولکولی ساخته اند که به آنها اجازه می دهد واکنش های شیمیایی را در لحظه مشاهده کنند.

 

این دستگاه که توسط تیمی از دانشگاه کمبریج ساخته شده است ، ترکیبی از نانوکریستال های نیمه رسانای کوچک به نام نقاط کوانتومی و نانوذرات طلا با استفاده از چسب مولکولی به نام cucurbituril (CB) است. هنگامی که مولکول مورد مطالعه به آب اضافه می شود ، اجزاء در عرض چند ثانیه خود را به یک ابزار پایدار و قدرتمند مونتاژ می کنند که امکان نظارت در لحظه بر واکنش های شیمیایی را فراهم می کند.

 

دوربین نور را در نیمه هادی ها جمع آوری می کند و فرآیندهای انتقال الکترون مانند آنچه در فتوسنتز اتفاق می افتد را القا می کند ، که می تواند با استفاده از حسگرهای نانوذرات طلا و تکنیک های طیف سنجی کنترل شود. آنها توانستند از دوربین برای مشاهده گونه های شیمیایی که قبلاً نظریه پردازی شده بودند اما مستقیماً مشاهده نشده بودند ، استفاده کنند.

 

این پلت فرم می تواند برای مطالعه طیف وسیعی از مولکولها برای انواع برنامه های کاربردی بالقوه مانند بهبود فوتوکاتالیز و فوتوولتائیک برای انرژی های تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد. نتایج آن در مجله Nature Nanotechnology گزارش شده است.

 

طبیعت مجموعه های ساختارهای پیچیده را در مقیاس مولکولی از طریق فرایندهای خود محدود کننده کنترل می کند. با این حال ، تقلید از این فرآیندها در آزمایشگاه معمولاً زمان بر ، گران و متکی به روشهای پیچیده است.

 

پروفسور اورن شرمن از گروه شیمی یوسف حمید کمبریج ، که این تحقیقات را رهبری می کند ، می گوید: "به منظور توسعه مواد جدید با خواص برتر ، ما اغلب گونه های شیمیایی مختلف را با هم ترکیب می کنیم تا به یک ماده ترکیبی برسیم که خواص مورد نظر ما را دارد." اما ساخت این نانوساختارهای ترکیبی دشوار است و شما اغلب با رشد بی رویه یا موادی ناپایدار مواجه می شوید. "

 

در روش جدیدی که شرمن و همکارانش از آزمایشگاه کاوندیش کمبریج و دانشگاه کالج لندن آن را توسعه داده اند ، از cucurbituril - چسب مولکولی که به شدت با نقاط کوانتومی نیمه هادی و نانوذرات طلا تعامل قوی دارد ، استفاده می شود. محققان از نانوکریستال های نیمه هادی کوچک برای کنترل مجموعه نانوذرات بزرگتر از طریق فرایندی که آنها تجمع خود محدود کننده سطحی را ابداع کردند ، استفاده کردند. این فرآیند منجر به مواد ترکیبی نفوذپذیر و پایدار می شود که با نور تعامل دارند. از این دوربین برای مشاهده فوتوکاتالیز و ردیابی انتقال الکترون ناشی از نور استفاده شد.

دکتر کامیل سوکوفوسکی ، نویسنده این بخش از گروه شیمی ، همچنین گفت: "ما تعجب کردیم که این ابزار جدید چقدر قدرتمند است ، زیرا مونتاژ آن بسیار ساده است."

 

این گروه برای ساخت دوربین نانو خود ، اجزای فردی را به همراه مولکولی که می خواستند مشاهده کنند ، به آب در دمای اتاق اضافه کردند. قبلاً ، هنگامی که نانوذرات طلا در غیاب نقاط کوانتومی با چسب مولکولی مخلوط می شد ، اجزاء تجمع نامحدودی پیدا می کردند و از محلول خارج می شدند. با این حال ، با استراتژی توسعه یافته توسط محققان ، نقاط کوانتومی واسطه مونتاژ این نانوساختارها هستند تا هیبریدهای نیمه رسانا-فلز اندازه و شکل خود را کنترل کرده و محدود کنند. علاوه بر این ، این ساختارها هفته ها ثابت می مانند.

 

دکتر جید مک کان ، از گروه شیمی ، همچنین می گوید: "این خاصیت خود محدود کننده شگفت انگیز بود ، این چیزی نبود که انتظار داشتیم ببینیم." "ما دریافتیم که تجمع یک جزء نانوذرات را می توان با افزودن یک جزء نانوذره دیگر کنترل کرد."

 

وقتی محققان اجزاء را با هم مخلوط کردند ، تیم از طیف سنجی برای مشاهده واکنش های شیمیایی در لحظه استفاده کرد. با استفاده از دوربین ، آنها توانستند شکل گیری گونه های رادیکال-مولکولی با الکترون جفت نشده-و محصولاتی از مجموعه آنها مانند گونه های viologen sigma dimeric را مشاهده کنند ، جایی که دو رادیکال یک پیوند برگشت پذیر کربن-کربن را تشکیل می دهند. گونه های اخیر نظریه پردازی شده بود اما هرگز مشاهده نشد.

 

شرمن ، مدیر آزمایشگاه ملویل ، می گوید: "مردم تمام مشاغل خود را صرف جمع آوری قطعات ماده به صورت کنترل شده کرده اند." "این پلت فرم طیف وسیعی از فرایندها را باز می کند ، از جمله بسیاری از مواد و مواد شیمیایی که برای فناوری های پایدار مهم هستند. هم اکنون می توان پتانسیل کامل نانوکریستال های نیمه رسانا و پلاسمونی را مورد بررسی قرار داد و فرصتی برای ایجاد و مشاهده همزمان واکنش های فتوشیمیایی فراهم کرد."

 

"این پلتفرم با توجه به تعداد بلوک های ساختاری فلزی و نیمه هادی که اکنون می توانند با استفاده از این ترکیب ترکیب شوند ، یک جعبه ابزار بسیار بزرگ است - بسیاری از امکانات جدید را برای تصویربرداری از واکنش های شیمیایی و حس کردن از طریق عکسبرداری از سیستم های شیمیایی تحت نظارت ایجاد می کند." "سادگی راه اندازی به این معنی است که محققان دیگر نیازی به روشهای پیچیده و گران قیمت برای به دست آوردن نتایج مشابه ندارند."

 

محققان آزمایشگاه Scherman در حال حاضر برای توسعه بیشتر این هیبریدها به سمت سیستمهای فتوسنتز مصنوعی و کاتالیز (عکس) که در آن فرآیندهای انتقال الکترون را می توان مستقیماً در لحظه مشاهده کرد ، کار می کنند. این تیم همچنین در حال بررسی مکانیسم های تشکیل پیوند کربن-کربن و همچنین واسط الکترود برای کاربردهای باتری است.