ملخصات الأبحاث

التحكم في البِنْية فوق الجزيئية عن طريق طاقة المحتوى الحراري للماء

.N. Zee1 et al
  • Published online:

يعمل الماء على توجيه التجميع الذاتي لكل من الجزيئات الطبيعية والاصطناعية؛ لتكوين بِنًى محكمة، وديناميكية في الوقت نفسه. ومع ذلك، فإن فهْمنا – على المستوى الجزيئي – لدور الماء في مثل تلك الأنظمة غير مكتمل، وهو ما يمثل أحد المعوقات الأساسية أمام تطوير مواد فوق جزيئية، لاستخدامها في المواد الحيوية، والإلكترونيات النانوية، والحفز. وتحديدًا، بالرغم من الاستخدام الواسع للألكانات كمذيبات في الكيمياء فوق الجزيئية، فإن دور الماء في تكوين المجاميع في الزيوت ليس واضحًا، ربما لأن الماء نادرًا ما يكون قابلًا للامتزاج في هذه المذيبات؛ فالألكانات النموذجية تحتوي على أقل من 0.01 في المائة من وزنها ماء عند درجة حرارة الغرفة. إحدى الخواص المهمة وغير المُستَغَلة للماء هي كونه أحادي المكوِّن (monomeric) في الأساس. وكان قد ثبت في وقت سابق أن فقدان الطاقة الحرة في تكوين تجويف في الألكانات، والذي يكون على درجة من الاتساع تكفي لجزيء ماء، لا يمكن التعويض عنه إلا من خلال تفاعل الجزئ مع باطن التجويف؛ وبالتالي، فإن هذا الفقدان في الطاقة كبير بدرجة لا يمكن معها للتجويف استيعاب عناقيد من الماء. ومن ثَم، تمتلك جزيئات الماء في الألكانات طاقة محتوى حراري محتملة، وذلك على هيئة روابط هيدروجينية غير محققة.

في هذا البحث، يوضح الباحثون أن هذه الطاقة هي قوة دفع ديناميكية حرارية، تحفز تفاعل جزيئات الماء مع المجاميع المعتمدة على الروابط الهيدروجينية والذائبة معًا في الزيوت. وباستخدام مزيج من أساليب التحليل الطيفي، والقياس الحراري، وتشتيت الضوء، وأيضًا الأساليب النظرية، يدلل الباحثون على إمكانية استغلال هذا التفاعل لتعديل بِنْية البوليمرات فوق الجزيئية أحادية البعد.