جنرال لواء

"المكتبة الضخمة" المبتكرة تمنح مهندسي المواد أملًا جديدًا


أظهرت أداة مبتكرة لاكتشاف مواد جديدة واعدة لمهندسي المواد.

عبر التاريخ ، عرفت الحضارات بالأدوات التي خلقتها وتركتها وراءها. لإنشاء هذه الأدوات ، كان على المهندسين في كل عصر الوصول إلى المواد لتحقيق أهدافهم. في العصر الحديث ، أدى ذلك غالبًا إلى قيام المبتكرين بصياغة موادهم الفريدة.

أوضحت دراسة من Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) كيف يمكن لأداة واحدة أن تجعل هذه المهمة أسهل للمهندسين المعاصرين. ابتكر فريق من جامعة نورث وسترن طريقة لاختبار بلايين الجسيمات النانوية بسرعة لاستخدام معين.

قال تشاد ميركين من نورث وسترن: "عند استخدام الأساليب التقليدية لتحديد المواد الجديدة ، فإننا بالكاد نكون قد خدشنا سطح ما هو ممكن". عمل ميركين كمؤلف المقابلة للدراسة ، وهو مرجع عالمي في أبحاث تكنولوجيا النانو وتطبيقاتها. "يوفر هذا البحث إثباتًا للمفهوم - أن هذا النهج القوي لعلم الاكتشاف يعمل."

تصبح أصغر وليس أكبر

تستخدم الأداة الجديدة مكتبة ضخمة من الجسيمات النانوية. وأوضح الباحثون أن تلك المكتبات الضخمة تعمل كمجموعة من الهياكل المتنوعة المشفرة في مواقع محددة على السطح.

باستخدام تقنية طورها Mirkin ، وضعت المكتبات مئات الآلاف من النصائح الهرمية على نقاط بوليمر فردية. يتم تحميل هذه "النقاط" بمجموعة متنوعة من الأملاح المعدنية. بمجرد أن يقوم الباحثون بتسخين النقاط ، فإنها تختزل إلى ذرات معدنية تشكل جسيمًا نانويًا واحدًا بتكوين وحجم مميزين وثابتين.

بدلاً من "التفكير بشكل كبير" باستخدام المواد - كما فعلت فرق الباحثين الآخرين - قال ميركين إن العمل على نطاق صغير أعطى فريق نورث وسترن ميزة واضحة.

قال ميركين: "من خلال العمل على نطاق صغير ، نخلق ميزتين في اكتشاف المواد عالية الإنتاجية".

"أولاً ، يمكننا تجميع ملايين الميزات في مناطق تبلغ مساحتها سنتيمترًا مربعًا ، وإنشاء مسار لإنشاء أكبر وأكثر المكتبات تعقيدًا ، حتى الآن. ثانيًا ، من خلال العمل بمقياس طول أقل من 100 نانومتر ، يمكن أن يصبح الحجم معيارًا للمكتبة ، وكثير من العمل ، على سبيل المثال ، في مجال الحفز ، يتم على مقياس الطول هذا ".

كيف يمكن استخدام المكتبة الضخمة

لقد حظي Northwestern بالفعل ببعض الحظ في وضع هذه المكتبة الضخمة على المحك. لقد دخلوا في شراكة مع مختبر أبحاث القوات الجوية الأمريكية ، وهو جزء من مركز التميز للقوات الجوية الأمريكية للمواد النانوية المتقدمة القابلة للبرمجة الحيوية في نورث وسترن.

ساعدت المكتبة الضخمة وتقنية الفحص القائمة على التحليل الطيفي لرامان في الموقع والتي تسمى ARES الباحثين في تحديد محفز جديد من الذهب والنحاس. يمكن استخدامه كمحفز لتركيب الأنابيب النانوية أحادية الجدار المصنوعة من الكربون.

ارتفعت شعبية الأنابيب النانوية الكربونية في مجال تكنولوجيا النانو وهندسة النانو. إنها خفيفة ومرنة وقوية بشكل لا يصدق. لقد تم استخدامها في كل شيء من توصيل الأدوية إلى المواد المضافة في البلاستيك.

قال بنجي ماروياما ، مؤلف مشارك في الدراسة من مختبر أبحاث القوات الجوية: "لقد تمكنا من التركيز بسرعة على التركيبة المثلى التي أنتجت أعلى إنتاجية من الأنابيب النانوية أسرع بكثير من استخدام الأساليب التقليدية".

"تشير النتائج إلى أنه قد يكون لدينا أداة الاكتشاف النهائية - وهي أداة تغيير محتملة للعبة في اكتشاف المواد"


شاهد الفيديو: افضل مشروع صناعي ارباح كبيرة مكينة صناعة الاغطية (شهر اكتوبر 2021).