அரிய அண்ட நிகழ்வுகளைக் கவனித்த ஆராய்ச்சியாளர்கள், தொழில்துறை மற்றும் பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய நமது பார்வை இரண்டையும் மறுவடிவமைக்கக்கூடிய வழிமுறைகளைக் கண்டறிந்துள்ளனர்.
அறிவியலில் முன்னேற்றங்கள் பெரும்பாலும் ஒரு எளிய கேள்வி மற்றும் பல வருட அயராத ஆய்வுடன் தொடங்குகின்றன. சிறிய மூலக்கூறுகள் நுண்ணிய துளைகள் வழியாக நழுவும் விதம் முதல் அண்ட ஒருமைப்பாடுகளுக்கு அருகிலுள்ள பொருளின் அதிர்ச்சியூட்டும் நடத்தை வரை , ஒவ்வொரு புதிய நுண்ணறிவும் நிஜ உலக தாக்கத்துடன் கண்டுபிடிப்புகளுக்கான கதவுகளைத் திறக்கிறது.
இரண்டு சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் – ஒன்று நானோ அளவிலான வேதியியலிலும் மற்றொன்று வானியற்பியலிலும் – அலைகளை உருவாக்குகின்றன. நுண்துளைப் பொருட்களில் மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தை ஆய்வு செய்யும் விஞ்ஞானிகளும், அரிய அண்ட நிகழ்வுகளைக் கவனிக்கும் ஆராய்ச்சியாளர்களும், தொழில் மற்றும் பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய நமது பார்வை இரண்டையும் மறுவடிவமைக்கக்கூடிய வழிமுறைகளைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர்.
மூலக்கூறு பரவலின் வாக்குறுதி
பொருள் அறிவியலில் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய துறைகளில் ஒன்று மூலக்கூறு பரவலை மையமாகக் கொண்டது. மூலக்கூறுகள் சிறிய, வரையறுக்கப்பட்ட இடைவெளிகளில் நகரும் விதம் இதுதான் – வாயு பிரிப்பு, வினையூக்கம் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு போன்ற தொழில்நுட்பங்களுக்குப் பின்னால் உள்ள ஒரு முக்கிய செயல்முறை. உலோக-கரிம கட்டமைப்புகளின் சுருக்கமான MOFகள் எனப்படும் பொருட்கள், அவற்றின் நெகிழ்வான அமைப்பு மற்றும் சரிசெய்யக்கூடிய வேதியியல் காரணமாக சக்திவாய்ந்த கருவிகளாக உருவெடுத்துள்ளன.
இருப்பினும், இந்த கட்டமைப்புகளுக்குள் மூலக்கூறுகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைக் கணிப்பது எளிதல்ல. துளை அளவு, வடிவம், வேதியியல் வினைத்திறன் மற்றும் பொருள் எவ்வாறு வளைகிறது என்பது கூட ஒரு பங்கை வகிக்கிறது. இந்தக் காரணிகளை ஒவ்வொன்றாகப் படிப்பது சமாளிக்கக்கூடியதாக உள்ளது. ஆனால் மூலக்கூறு ஓட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்த அவை எவ்வாறு இணைந்து செயல்படுகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது பொருள் வடிவமைப்பாளர்களுக்கு ஒரு பெரிய தடையாக உள்ளது.
இதை நிவர்த்தி செய்ய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் லூப்ரிகண்டுகள், பூச்சிக்கொல்லிகள் மற்றும் பிளாஸ்டிக்குகள் தயாரிப்பதில் பயன்படுத்தப்படும் இரசாயனங்களின் குழுவை நோக்கி திரும்பினர். 1-புரோமோபுரோபேன் (1BP) மற்றும் 2-புரோமோபுரோபேன் (2BP) ஆகிய இரண்டு ஒத்த மூலக்கூறுகள் ஒரு MOF வழியாக எவ்வாறு பயணிக்கின்றன என்பதைப் பார்ப்பதன் மூலம், பரவல் நடத்தையை எவ்வாறு கட்டுப்படுத்துவது மற்றும் தலைகீழாக மாற்றுவது என்பதை டிகோட் செய்வதை அவர்கள் நோக்கமாகக் கொண்டிருந்தனர். இந்த நுண்ணறிவுகள் சிறந்த தொழில்துறை பிரிப்பு செயல்முறைகளுக்கு வழிவகுக்கும்.
உலோக-கரிம கட்டமைப்புகளை உருவாக்குதல்
நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸில் வெளியிடப்பட்ட முடிவுகள் , ஒரு ஆச்சரியமான விளைவை வெளிப்படுத்தின. விஞ்ஞானிகள் கவனமாக வடிவமைக்கப்பட்ட MOF மெல்லிய படலத்தைப் பயன்படுத்தி, ஒரு ஐசோமரின் இயற்கையான விருப்பத்தை மற்றொன்றை விட புரட்டுவது சாத்தியம் என்பதை நிரூபித்தனர். கட்டமைப்பிற்குள் மூலக்கூறுகள் தொடர்பு கொள்ளும் விதத்தை சரிசெய்வதன் மூலம் பரவல் தேர்ந்தெடுப்பில் இந்த தலைகீழ் மாற்றம் அடையப்பட்டது.
அவற்றின் MOF, bdc மற்றும் azbpy ஆகிய இரண்டு கரிம மூலக்கூறுகளால் இணைக்கப்பட்ட செம்பு அடிப்படையிலான துடுப்பு-சக்கர முனைகளுடன் கட்டமைக்கப்பட்டது. இது இரண்டு தனித்துவமான துளை ஜன்னல்களுடன் ஒரு தூண்-அடுக்கு அமைப்பை உருவாக்கியது: ஒன்று வெறும் 7.3 க்கு 4.3 ஆங்ஸ்ட்ரோம்கள் மற்றும் மற்றொன்று 9.7 க்கு 6.9 ஆங்ஸ்ட்ரோம்கள் அளவிடும். இந்த பரிமாணங்கள் ஐசோமர்களை அதிக துல்லியத்துடன் பிரிக்க நன்றாக-டியூன் செய்யப்பட்டன.
MOF இன் சேனல்கள் சரியாக வரிசையாக இருப்பதை உறுதி செய்வதற்காக, குழு அடுக்கு-க்கு-அடுக்கு எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி எனப்படும் ஒரு முறையைப் பயன்படுத்தியது. பின்னர் இறுதி அமைப்பு எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு விலகல் மற்றும் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி போன்ற கருவிகளைப் பயன்படுத்தி சரிபார்க்கப்பட்டது. இந்த இமேஜிங் நுட்பங்கள் பொருளின் வடிவமைப்பு மற்றும் அதன் துளைகளின் சீரமைப்பை உறுதிப்படுத்தின, இது அதன் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட செயல்திறனுக்கு முக்கியமாகும்.
மூலக்கூறு உருவகப்படுத்துதல்களை இயக்கவியல் சோதனைகளுடன் இணைப்பது, அட்ஸார்பேட் (ஐசோமர்கள்) மற்றும் MOF கட்டமைப்பிற்கு இடையிலான வேதியியல் தொடர்புகள் பரவல் விகிதங்களை மாற்றியமைக்கக்கூடும் என்பதை வெளிப்படுத்தியது.
நானோ சேனல்களின் நோக்குநிலை மற்றும் துளை மேற்பரப்புகளில் உள்ள வேதியியல் செயல்பாடு ஆகியவை மூலக்கூறு இயக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்த ஒருங்கிணைந்த முறையில் செயல்படுவதாக ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். டைனமிக் இடைவினைகள் குழு 1BP மற்றும் 2BP இன் பரவல் தேர்வை மாற்றியமைக்க அனுமதித்தன, அணு அளவில் மூலக்கூறு பாதைகளை எவ்வாறு கையாள முடியும் என்பதை நிரூபித்தன.
