تم اختيار هذا الرسم التوضيحي العلمي للدراسة ، الذي أعده الدكتور تاكاماسا تسوكاموتو من طوكيو تيك ، كصورة غلاف داخلية في Angewandte Chemie International Edition مصدر الصورة: دكتور تسوكاموتو ، طوكيو تك. الائتمان: الدكتور تاكاماسا تسوكاموتو من طوكيو تك
تُستخدم الجسيمات النانوية (التي تتراوح أحجامها بين 3 – 500 نانومتر) والعناقيد النانوية الفرعية (التي يبلغ قطرها حوالي 1 نانومتر) في العديد من المجالات ، بما في ذلك الطب والروبوتات وعلوم المواد والهندسة. يمنحها حجمها الصغير ونسبها الكبيرة من مساحة السطح إلى الحجم خصائص فريدة ، مما يجعلها ذات قيمة في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، بدءًا من التحكم في التلوث إلى التخليق الكيميائي.
في الآونة الأخيرة ، جذبت المواد شبه النانوية ، التي يبلغ حجمها حوالي 1-3 نانومتر ، الانتباه لأن لها طبيعة مزدوجة – يمكن اعتبارها النانوية، وكذلك الجزيئات غير العضوية. من المفهوم أن التحكم في عدد الذرات في مادة شبه متناهية الصغر يمكن أن يكون ذا قيمة كبيرة. ومع ذلك ، فإن توليف مثل هذه الدقة الهياكل الجزيئية يمثل تحديًا تقنيًا ، لكن العلماء في Tokyo Tech كانوا بالتأكيد على استعداد لمواجهة هذا التحدي.
تم اقتراح Dendrons – هياكل جزيئية شديدة التشعب تتكون من imines أساسية – كسلائف للتركيب الدقيق للمواد شبه النانوية مع العدد المطلوب من الذرات. تعمل الإيمينات الموجودة في الشجرة كسقالة يمكن أن تشكل معقدات مع بعض الأملاح المعدنية الحمضية ، وتتراكم المعادن على هيكل الشجرة. هذه ، بدورها ، يمكن اختزالها إلى عناقيد نانوية معدنية فرعية بالعدد المطلوب من الذرات. ومع ذلك ، فإن تخليق التشعبات مع نسبة عالية من الإيمينات هو عملية مكلفة وذات عائد منخفض.
الآن ، في دراسة نشرت في أنجواندت كيمي، يشرح الباحثون كيف قاموا بدمج هياكل متغصنة متعددة لتشكيل كبسولة فوق الجزيئية تتكون من أكثر من 60 إيمينات. يوضح الأستاذ المساعد تاكاماسا تسوكاموتو ، الذي شارك في الدراسة: “تم إنجاز تركيب الجزيئات الضخمة المُجمَّعة من شجر الدرون عن طريق ربط الوحدات الأساسية الداخلية ووحدات الشجرة الخارجية – التي تحدد الهيكل المركزي والفروع النهائية ، على التوالي”. يحتوي الهيكل الداخلي لهذا الجزيء الفائق على نواة سداسية الشوكات مع تريتيليوم حمضي ، بينما احتوت كل وحدة خارجية على شجيرات مع إيمينات. نتج عن التفاعل بين اللب الحمضي والبنية الخارجية الأساسية مركب عضوي ذاتي التجميع.
تتراكم أيونات التريتيليوم وأيونات الروديوم بشكل مشترك مع الإيمينات التي يتم إدخالها في وحدة الشجرة لتشكيل مجمعات عضوية ومجمعات معدنية. في هذه الدراسة ، تم استخدام المركب العضوي لتخليق الكبسولات فوق الجزيئية. الائتمان: الدكتور تسوكاموتو ، طوكيو تك
علاوة على ذلك ، وجد أن الإيمينات تتراكم بشكل مشترك مع أملاح الروديوم بحيث تشكل الإيمينات الأعمق معقدًا مع وحدات تريتيليوم بينما تمتلئ الوحدات الخارجية بأملاح الروديوم. تم تكثيف الجزيء الفائق الناتج ، الذي كان يحتوي على وحدة جوهرية داخلية محاطة بست وحدات شجر خارجية (تحتوي كل منها على 14 أملاحًا من الروديوم في الإيمينات الخارجية) ، بنجاح إلى مجموعات تحتوي على 84 ذرة روديوم بحجم 1.5 نانومتر.
من خلال ربط التشعبات التي تحتوي على imine بنواة حمضية ، أنشأ الباحثون نموذجًا فوق الجزيئي لتخليق المواد شبه النانوية. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن الإيمينات يمكن أن تشكل مجمعات مع مجموعة واسعة من الوحدات الموجبة ، يمكن استخدام الطريقة لتجميع مجموعة متنوعة من الهياكل فوق الجزيئية. نظرًا لتعدد استخداماتها وبساطتها وفعاليتها من حيث التكلفة ، يمكن أن تكون الطريقة حجر الزاوية لتطوير مواد نانوية جديدة. يقول البروفيسور تسوكاموتو: “إن هذا النهج الجديد للحصول على المواد شبه النانوية المحددة بالذرية دون قيود الأساليب التقليدية لديه القدرة على لعب دور مهم في استكشاف الحدود الأخيرة للمواد النانوية”. في الواقع ، قد تكون هذه خطوة “صغيرة” بالنسبة لشركة Tokyo Tech ، لكنها خطوة “عملاقة” لعلم النانو.
تاكاماسا تسوكاموتو وآخرون ، توليف دقيق للغاية للجسيمات النانوية شبه الفرعية بواسطة Dendron – قوالب الجزيئات الضخمة المجمعة ، Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI: 10.1002 / anie.202114353
مقدمة من
معهد طوكيو للتكنولوجيا
الاقتباس: ذرة تلو ذرة: بناء جسيمات نانوية دقيقة مع قوالب (2022 ، 4 مارس) تم استرداده في 6 مارس 2022 من https://phys.org/news/2022-03-atom-precise-smaller-nanoparticles-templates.html
هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.
No comments:
Post a Comment