آیا تکنولوژی های نانو به حقیقت می پیوندند؟

نانومواد به طور کل یکی از پرکاربردترین اجزای تکنولوژی های آینده را تشکیل می دهند اما امروزه تولید آنها در مقیاس بزرگ و به طور کنترل شده همچنان یک مشکل بزرگ تلقی می شود. مصارف نانومواد در صورتیکه بتوان ساختار آنها را به نسبت استفاده تغییر داد، بالقوه می تواند تمدن بشری را متحول سازد. نه تنها از نانومواد به عنوان ذرات حامل دارو برای مقابله با سرطان و بیماریهای دیگر می توان استفاده نمود بلکه ساختارهایی از نانومواد می توانند ظرفیت باتری های شارژی را گسترش دهند، کامپیوترهایی با قدرت معادل صدها برابر دستگاه های فعلی ایجاد کنند، در رشد سلول های بنیادین به عنوان داربست نقش ایفا کنند و در نهایت به عنوان سنسورهای بسیار حساس برای کاربردهای مختلف به کار گرفته شوند.

برای اینکه متوجه اندازه ی این ذرات و مشکلات تولید آنها شوید در نظر بگیرید که هر موی انسان به طور میانگین صد هزار نانومتر پهنا دارد. در مقابل نانومواد از چند نانومتر تا چند ده نانومتر هستند. ذراتی با سایز چند صد نانومتر در مقابل مزومواد نامیده می شوند و به نسبت شکل مصارف دیگری می توانند پیدا کنند.

رفتار هر دو گروه از این مواد توسط قوانین کوانتوم تعیین می شوند و بنا بر این ایده، کوچکترین تغییر در انرژی سیستم (انتالپی) هنگام تشکیل این ساختارهای کوچک باعث عوض شدن خواص آنها می شود. در روش های فعلی که برپایه ی انباشت از طریق تبخیر شیمیایی (Chemical Vapor Deposition) هستند، ساختار هر ماده تنوع خود را از پیش ماده هایی به دست می آورد که نه تنها سمی هستند بلکه طبیعت آنها غیر قابل کنترل است و بنابراین تعداد محصول های نهایی از چند نوع ساده تجاوز نمی کند.

در تحقیقی مشترک بین دانشگاه لیون فرانسه و مالایای مالزی با شرکت یک محقق ایرانی بنام مهندس علیرضا یعقوبی، دانشمندان توانسته اند که با استفاده از یک تکنیک جدید موسوم به سنتز توسط پلاسمای نفوذناپذیر (Impermeable Plasma Synthesis) از تنها یک جفت پیش ماده، ده ها ساختار با قابلیت های متفاوت در گروه های نانو و مزو ایجاد کنند.

 در مقاله ای که در ژورنال گزارش های علمی (Scientific Reports) نیچر به چاپ رسیده، علیرضا یعقوبی و پاتریس ملینون دو محققی که این روش را پایه گذاری کردند، گزارش داده اند که در طی ده ثانیه تا دو دقیقه با تغییر پارامترهایی در یک سیستم پر انرژی توانسته اند ساختارهایی از قبیل سیم ها و نقطه های کوانتومی، نانوفیبرهای کربنی، گرافین و نانوکریستال به مقادیر زیاد و با کنترل موازی انباشت تولید کنند.

دمای این سیستم جدید بارها بیشتر از سطح خورشید تخمیم زده می شود و به همین دلیل می توان با استفاده از کنترل مولکول های خنثی مجاور سیستمی شبه پایدار ایجاد کرد که قابلیت تولید هرگونه نانو و مزومواد چه ساده و چه پیچیده را دارد. برای نشان دادن قابلیت های این تکنیک، محققان با استفاده از شرایط خاص ساختارهایی را رشد داده اند که بنابر شکل عجیبشان نانو اختاپوس نامیده می شوند. این ساختارهای غیرارگانیک به حدی پیچیده هستند که تا حدی خواص سیستم های زنده و میکروارگانیسم ها را دنبال می کنند. برای مثال مانند بوته در کنار یکدیگر در شاخه های مختلف رشد می کنند.

دانشمندان امیدوارند با بهینه سازی این روش، مشکل تولید کامپیوترهای سریع را که مدارهای سه بعدی در آنها مانند مغز انسان عمل می کنند تا سال 2020 حل کنند.

جهت مطالعه متن کامل این مقاله در ژورنال علمی نیچر لینک زیر را بررسی نمایید:

http://www.nature.com/srep/2013/130117/srep01083/full/srep01083.html