Ultimate magazine theme for WordPress.

مکانیزمی برای بدست آوردن فلز

0

مکانیزمی برای بدست آوردن فلز

 

مکانیزمی برای بدست آوردن فلز
تجسم های سه بعدی (به دست آمده توسط توموگرافی الکترونی) نانوذرات طلا با ویژگی های شبه مارپیچ (دست کای) رشد یافته شیمیایی ، که توانایی عجیب و غریبی برای تعامل با نور دوقطبی دایره ای فراهم می کند. اعتبار: Adrián Pedrazo Tardajos ، دانشگاه آنتورپ.

مکانیزمی برای بدست آوردن فلز به رهبری استاد ایکرباسک ، لوئیز لیز-مارزان ، محققان مرکز تحقیقات تعاونی در مواد زیستی CIC biomaGUNE مکانیزمی را ایجاد کرده اند که در آن اتمهای طلا با استفاده از کاهش شیمیایی بر روی نانومیله های طلا که قبلاً تشکیل شده اند رسوب می کنند. یک ساختار نیمه هلیکوئیدی (ذرات دستکاری می کنند). این هندسه این “نانوساختارها” را قادر می سازد تا با نور قطبی مدور بسیار موثرتر از آنچه با هر جسم شناخته شده دیگری به دست می آید تعامل داشته باشند. این خصوصیات می تواند منجر به تشخیص مولکول های زیستی به روشی بسیار انتخابی و بسیار حساس شود. آنچه ما در اینجا داریم یک مکانیسم همه کاره و قابل تکرار است که برای ساخت نانوذرات با فعالیت نوری قدرتمند کایرال مقیاس پذیر است. این تحقیق در مجله معتبر علمی ساینس منتشر شده است.

دانشکده ها : زمینه های زیادی وجود دارد که در آنها از تعامل بین نور و مواد برای تشخیص مواد استفاده می شود. اصولاً نور به مواد می تابد و بسته به اندازه و هندسه ذره و نوع نور حادثه ، بسیار روشن یا بسیار انتخابی جذب یا منعکس می شود. لیز توضیح داد: این گروه تحقیقاتی به سرپرستی لوئیز لیز-مارزان که در زمینه معروف به نانوپلاسمونیک فعالیت می کند ، از نانو ذرات فلزات نجیب مانند طلا یا نقره استفاده می کند ، “زیرا نور به طور خاصی با ذرات این نوع و اندازه برهم کنش می کند.” -مرزان ، مدیر علمی CIC biomaGUNE. “در این مورد ، ما فعل و انفعال بین این نانوذرات طلا دست دوم و نور قطبی دایره ای را مطالعه کردیم.”

نور به طور معمول قطبی نیست ، به عبارت دیگر ، امواج عملاً در هر جهتی در پرتو نور منبسط می شوند. این محقق اضافه کرد: “وقتی قطبی شود ، موج فقط در یک جهت حرکت می کند ؛ وقتی به صورت دایره ای قطبی شود ، موج می چرخد ​​، چه در جهت عقربه های ساعت و چه در خلاف جهت عقربه های ساعت.” “مواد کایرال تمایل دارند نور را با یک قطبش مدور خاص جذب کنند ، نه اینکه نور را در جهت مخالف قطبی کنند.”

Chirality پدیده ای است که در همه مقیاس ها اتفاق می افتد: یک جسم دست ساز نمی تواند تصویر آینه خود را روی آن قرار دهد. به عنوان مثال ، یک دست تصویر آینه ای دست دیگر است ، آنها یکسان هستند ، اما اگر یکی بر روی دیگری قرار گیرد ، موقعیت انگشتان مطابقت ندارد. همین امر “در برخی از مولکول های زیستی اتفاق می افتد ؛ و این واقعیت که نمی توان یک مولکول را بر روی آن قرار داد تصویر آینه ای باعث ایجاد بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی می شود. به عنوان مثال ، برخی از بیماری ها به دلیل از دست دادن تشخیص یکی از دو شکل ماده کایرال که مسئول یک عمل خاص است ، بوجود می آیند. “

ساخت سه بعدی روی یک جسم نانومتری

همانطور که استاد ایکرباسک توضیح داد ، “آنچه ما انجام داده ایم این است که به دنبال مکانیزمی برای هدایت رسوب کلاس اتمهای طلا بر روی ذرات نانو که از قبل به صورت میله ای ساخته شده اند ، بنابراین این اتم ها طبق یک ساختار عمودی مارپیچی ، نوعی “پیچ نانو” رسوب می کنند. به این ترتیب ذره خود هندسه دستکاری پیدا می کند. این استراتژی جدید مبتنی بر یک مکانیسم شیمیایی فوق مولکولی است ، به عبارت دیگر ، بر ساختارهایی است که از طریق ارتباط مولکول ها با یکدیگر و بدون ایجاد پیوندهای شیمیایی به دست می آیند. “لیز-مارزان ادعا می کند که” این در واقع به معنای توانایی کنترل ساختار مواد بر روی یک مقیاس نانومتری ، اما در داخل یک ذره نانو است. به عبارت دیگر ، این شامل ساخت سه بعدی در بالای یک جسم نانومتری است. در واقع ، این تقریباً مانند تصمیم گیری در مورد محل قرارگیری آنها با اتم توسط اتم برای به دست آوردن ساختاری کاملاً پیچیده است. “

برای رشد این ذرات نانو ، “ذرات استوانه ای توسط مولکولهای صابون توسط یک سورفاکتانت احاطه شده اند. در وسط مولکولهای صابون معمولی ، مواد افزودنی با خاصیت دستکاری مولکولی قرار داده ایم ، به طوری که فعل و انفعالات فوق مولکولی باعث می شود تا آنها بر روی سطح میله فلزی با ساختاری تقریباً هلیکوئیدی ، به نوبه خود رشد فلز را با همان ساختار هدایت می کند که به آن عنصر دستکاری را می بخشد. به عنوان یک نتیجه ، ما عملا می توانیم بیشترین بازدهی را که تاکنون در تشخیص طیف سنجی بدست آورده ایم ، با نور قطبی مدور. “

تجسم سه بعدی متحرک یکی نانوذره طلای دستیار را انتخاب کرد و به دنبال آن تصویری از ذرات مختلفی از این دست که در آب در حال حرکت هستند ، در حضور یک پرتو نور قطبی شده دایره ای وجود دارد. هنگامی که یکی از ذرات در مسیر پرتو قرار می گیرد ، قطبش نور تغییر می کند. اعتبار: پدرو راموس کابرر ، CIC biomaGUNE

لیز-مارزان تأیید کرد که این فرایند را می توان به انواع دیگر مواد تعمیم داد: “ما دیده ایم که وقتی استراتژی مشابه اعمال می شود ، اتم های پلاتین می توانند بر روی نانومیله های طلا با همان ساختار هلیکوئیدی رسوب داده می شود. بنابراین تعداد زیادی از امکانات هم در کاربردهای خواص نوری آنها و هم در زمینه های دیگر در زمینه تجزیه و تحلیل (پلاتین یک کاتالیزور بسیار کارآمد است) ایجاد می شود. در عین حال ، می تواند منجر به یک پیشرفت بزرگ در سنتز مولکول های کایرال شود که از اهمیت بیولوژیکی و درمانی برخوردار باشند. ” این مکانیزم همچنین می تواند برای تکنیک های جدید تصویربرداری زیست پزشکی ، برای ساخت سنسورها و غیره اعمال شود. “ما معتقدیم که این کار دقیقاً به دلیل تعمیم مکانیزمی است که می تواند با بسیاری از افراد استفاده شود ، مسیرهای زیادی را برای محققان دیگر باز می کند. مولکولهای مختلف. کار زیادی در پیش است. “

این تحقیق توسط CIC biomaGUNE انجام و هماهنگ شده است ، اما آنها با همکاری گروه های تحقیقاتی از سازمان های دیگر همکاری داشته اند. اینها شامل دانشگاه Complutense مادرید (محاسبات رایانه ای تشکیل ساختارهای هلیکوئیدی هنگام ترکیب دو نوع سورفاکتانت) ، دانشگاه Vigo و دانشگاه Extremadura (محاسبات نظری خصوصیات نوری ذرات) و دانشگاه آنتورپ (به دست آوردن تصاویر میکروسکوپ الکترونی سه بعدی و بازسازی متحرک ذرات ساخته شده).

نقشه برداری از نانو دستکاری در سه بعد

برای درک رفتار این مجموعه های نانوذره پیچیده ضروری است که از نزدیک ساختار آنها را درک کنیم. هنگام دست زدن به چنین مورفولوژی های پیچیده سه بعدی ، تصویربرداری در دو بعد به سادگی انجام نمی شود. تیم EMAT به سرپرستی پروفسور سارا بالس در دانشگاه آنتورپ گروه میکروسکوپ الکترونی پیشرو در جهان برای تصویربرداری نانوذرات در سه بعد است. با گرفتن یک سری از تصاویر دو بعدی که در بسیاری از زوایای دید جمع شده اند ، می توان آنها را با کد کامپیوتری مخصوص طراحی شده ترکیب کرد و یک نمایش سه بعدی از ذره ایجاد کرد. این روش به اصطلاح روش توموگرافی الکترونی عبوری است که ابزاری اساسی در علوم نانو است و به محققان از سراسر جهان برای تجسم نانوذرات و درک ساختار آنها و نحوه تشکیل آنها کمک می کند.

تیم EMAT یک گام فراتر رفته است تا منشا ویژگیهای دستکاری شده این نانومیله های بی سابقه را درک کند. با توسعه روشی برای مطالعه تناوب سه بعدی ذرات منفرد با استفاده از تبدیل فوریه ۳-D سریع بر روی توموگرافی که قبلاً به دست آمده ، الگوهای تکراری در ساختار کشف شده است. “به نظر می رسد که این نانوذرات دارای ساختار دستکاری دوربرد هستند ، اما چگونه می توانیم این موضوع را به روش معناداری برای درک خصوصیات نانوذره شناسایی کنیم؟” از پروفسور بالس می پرسد. با نقشه برداری از ساختار دوره ای با استفاده از این روش ، یک شکل X مشخص در الگوی FFT 3-D ظاهر شد. دانشمندان این اثر انگشت مشخصه را قبلاً دیده اند. در آزمایش پراش اشعه ایکس انقلابی که منجر به کشف شناخته شده ترین ساختار کایرال – DNA ما می شود.

با استفاده از این الگوی مشخصه به عنوان ورودی ، مناطق در بازسازی با ویژگی های هلیکوئیدی مشخص شدند. علاوه بر این ، پروفسور بالس می گوید: “تکنیک توسعه یافته ما نه تنها به ما امکان شناسایی یک ساختار کایرال را می دهد ، بلکه می تواند میزان دستکاری هر نانوذره را نیز به ما بگوید.”

تهیه و مشخص کردن چنین ویرایشگرهای پیچیده نانوذرات یک مرحله مهم در رسیدن به یک مرحله مهم علمی. زمانی اعتقاد بر این بود که نمی توان پیچیدگی روبناهای بیولوژیکی را به طور مصنوعی تهیه کرد. با این وجود ، با درک بیشتر از طراحی و رشد ساختار نانو ، دانشمندان می توانند مواد طراحی شده اتم به اتم را که برای کاربردهای دلخواه ساخته می شوند ، تهیه کنند و با این کار مرز طراحی مواد را به طور مداوم تحت فشار قرار دهند.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.