NATURE | ملخصات الأبحاث

التبلور مرتفع الحرارة للبلورات النانوية إلى شبيكات فائقة ثلاثية الأبعاد

L Wu et al

Nature (2017) doi:10.1038/nature23308 | Published online | English article

إن تبلور البلورات الغروية النانوية إلى شبيكات فائقة، يمثل عملية تصاعدية، يتم فيها صنع مواد خارقة مرتبة، ذات وظائف ناشئة. تم إنتاج شبيكات بلورية نانوية فائقة، أحادية متعددة، ومتعددة المكوِّنات، وذلك من خلال التحكم الدقيق في الحجم والشكل والتركيب الخاص بالبلورات النانوية المفردة، بحيث يمكن بدقة هندسة البِنَى الشبيكية، والمكونات الكيميائية الخاصة بها. عادةً ما يتم إعداد الشبيكات البلورية النانوية الفائقة عبر التحكم بعناية في عملية التجميع، من خلال تبخير المذيب، أو الإخلال بتوازنه، أو عبر التبلور المُوَجَّه بالحمض النووي DNA. يُعَدّ التبخير البطيء للمذيب، أو تبريد المحاليل البلورية النانوية (لمدة ساعات أو أيام) هو العنصر الرئيس لعمليات التبلور الناجحة. ويفيد الباحثون بحدوث نمو سريع (خلال ثوان) لشبيكات بلورية نانوية فائقة، ثلاثية الأبعاد، ذات بنية مكعبة مركزية الأوجه، وحجم ميكرومتري، وذلك في أثناء التوليف الغروي عند درجات حرارة مرتفعة (أكثر من 230 درجة مئوية). ويرصد الباحثون - باستخدام تبعثر الأشعة السينية بزاوية صغيرة في الموضع الأصلي - نموًّا مستمرًّا للبلورات النانوية المفردة داخل الشبيكات، ينتج عنه تمدُّد شبيكي آني، وتحكُّم دقيق في حجم البلورة النانوية، بفعل القوالب الشبيكية الفائقة. تبرهن النماذج الديناميكية الحرارية على أن التفاعلات بين الجسيمية التجاذبية والتنافرية المتزنة التي تمليها التغطية الربيطية على السطوح البلورية النانوية، وعلى الحجم الفعلي للُّبِّ البلورة النانوية، مسؤولة عن عملية التبلور. ويمكن أيضًا التحكم في التفاعلات بين الجسيمية، بهدف تشكيل بِنى شبيكية فائقة مختلفة، مثل الشبيكات سداسية الأوجه ذات التعبئة المتراصة شديدة التكدس. وهكذا، فإن التجمع المنطقي لمختلف المنظومات البلورية النانوية في مواد جديدة ميسور لكل من البحوث الأساسية، والتطبيقات العملية في مجالات المغناطيسية، والإلكترونيات، والحفز الكيميائي.