ایجاد گره 20 نانومتری با استفاده از رشته های مولکولی برای اولین بار در جهان
محققان انگلیسی موفق شدند با استفاده از رشته‌های مولکولی، پیچیده‌ترین و محکم‌ترین گره تاریخ علم و فناوری را ایجاد کنند. این گره ۲۰ نانومتری می‌تواند برای تولید مواد پیشرفته مورد استفاده قرار گیرد. جلیقه‌های ضدگلوله از جمله محصولاتی هستند که این گره‌ها می‌توانند در آنها به کار روند.محققان دانشگاه منچستر موفق به تولید محکم‌ترین گره فیزیکی شدند که احتمالاً بتوان از آن برای تولید نسل جدید مواد پیشرفته استفاده کرد.
دوید لایت و همکارانش از دانشکده شیمی این دانشگاه با استفاده از رشته‌های مولکولی تقویت شده، اقدام به ایجاد یک گره پیچیده و بسیار سخت کردند که نسبت به تمام گره‌هایی که پیش از این زده شده، استحکام بالاتری دارد.
در این گره، از ۸ تقاطع در یک لوپ بسته ۱۹۲ اتمی استفاده شده است که طولی در حد ۲۰ نانومتر دارد. این که محققان این امکان را دارند که انواع مختلفی از گره‌های مولکولی را ایجاد کنند به این معناست که آنها باید بتوانند چگونگی تأثیر گره‌زدن بر استحکام و انعطاف‌پذیری ماده را ارزیابی کنند. بنابراین نتایج این کار می‌تواند به آنها کمک کند تا رشته‌های پلیمر را به گونه‌ای ببافند که نسل جدیدی از مواد ساخته شود.
تصویر اشعه ایکس از ساختار بلوری گره ۲۰ نانومتری که در آن یون‌های آهن به رنگ بنفش، اتم‌های اکسیژن به رنگ قرمز، اتم‌های نیتروژن به رنگ آبی تیره، اتم‌های کربن به رنگ خاکستری و یون کلراید به رنگ سبز است.
دیوید لایت می‌گوید: «گره زدن شباهت زیادی به بافتن دارد؛ بنابراین می‌توان از تکنیک بخش گره زدن مولکول ها ، برای بافتن رشته‌های مولکولی استفاده کرد. برای مثال در ساخت جلیقه‌های ضدگلوله که از چلوار تولید می‌شود، رشته‌های پلیمر را می‌توان به گونه‌ای وارد ساختار پارچه کرد که استحکام بالاتری پیدا کرده و وزن آن کاهش یابد و در عین حال انعطاف‌پذیری محصول نهایی افزایش یابد. برخی پلیمرها نظیر ابریشم، استحکام بیشتری نسبت به فولاد دارند؛ بنابراین می‌توان از آنها برای تولید نسل جدیدی از مواد استفاده کرد.»
او در ادامه چنین توضیح می‌دهد که: « ما برای ایجاد این گره از خودآرایی مولکولی استفاده کردیم، به طوری که رشته‌های مولکولی اطراف یون‌های فلزی بافته شدند.»
با ایجاد تقاطع‌هایی در این رشته‌ها، محققان موفق به ایجاد گره شدند. انتهای رشته‌ها با استفاده از کاتالیست‌های شیمیایی به یکدیگر متصل شد تا در نهایت یک لوپ بسته ایجاد شده و گره کامل می‌شود.
گره مولکولی ۸ تقاطعی، پیچیده‌ترین بافت منظم مولکولی است که تا کنون دانشمندان موفق به ایجاد آن شده‌اند.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Braiding a molecular knot with eight crossings در نشریه Science منتشر شده است
منبع: ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
