छोटे कांच के कणों से बनी सिंथेटिक सामग्री

डेल्फ़्ट यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी (टीयू डेल्फ़्ट) में, शोधकर्ता लौरा रॉसी और उनकी टीम ने कांच के छोटे कणों – कोलाइड्स से सिंथेटिक सामग्री को डिजाइन करने के लिए एक नया दृष्टिकोण विकसित किया है।

कांच से बने चार घन कोलॉइड। इमेज क्रेडिट: डेल्फ़्ट यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी।

क्वीन्स यूनिवर्सिटी और एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय के अपने सहयोगियों के साथ एक संयुक्त साझेदारी में, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि वे नई सामग्री के लिए दिलचस्प बिल्डिंग ब्लॉक्स बनाने के लिए ऐसे कोलाइड्स के आकार का उपयोग करते हैं। यह कोलाइडल कणों के अन्य गुणों के बावजूद है।

रॉसी ने कहा, “यह हड़ताली है, क्योंकि यह सामग्री डिजाइन के बारे में सोचने का एक बिल्कुल नया तरीका खोलता है। “

अध्ययन हाल ही में रिपोर्ट किया गया है विज्ञान अग्रिम पत्रिका.

कोलाइड छोटे कण होते हैं, जिनका आकार कुछ नैनोमीटर से लेकर कुछ माइक्रोन तक होता है। उनमें अणुओं का एक संग्रह शामिल होता है और वे जिस सामग्री से बने होते हैं, उसके आधार पर उनके पास विभिन्न गुण हो सकते हैं।

कुछ परिस्थितियों में कोलाइड परमाणुओं और अणुओं की तरह व्यवहार कर सकते हैं, लेकिन उनकी बातचीत कम मजबूत होती है. यह उन्हें नई सामग्रियों के लिए आशाजनक बिल्डिंग ब्लॉक बनाता है, उदाहरण के लिए इंटरैक्टिव सामग्री के लिए जो उनके गुणों को उनके पर्यावरण के अनुकूल बना सकते हैं.

लौरा रॉसी, शोधकर्ता, डेल्फ़्ट प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय

सामग्री डिजाइन का नया तरीका

कांच से बने घन के आकार के कोलाइड्स में अकेले छोड़े जाने पर मुड़ हेक्सागोनल और क्यूबिक जाली जैसी सरल संरचनाओं में आत्म-संयोजन करने की क्षमता होती है।

हालांकि, तुरंत बिल्डिंग ब्लॉक से अंतिम संरचना तक जाने के बजाय, वैज्ञानिकों ने कोलाइड्स के छोटे समूहों को लिया और उन्हें बड़े बिल्डिंग ब्लॉक्स में एकीकृत कर दिया। जबकि कोलॉइड के इन समूहों को इकट्ठा किया जा रहा है, प्राप्त परिणाम एक अलग अंतिम संरचना थी जिसमें स्व-इकट्ठे संरचना की तुलना में विविध भौतिक गुण थे।

रसायन विज्ञान के दृष्टिकोण से, हम हमेशा इस बात पर ध्यान केंद्रित करते हैं कि हम एक निश्चित प्रकार के कोलाइड का उत्पादन कैसे कर सकते हैं. इस अध्ययन में, हमने अपना ध्यान इस ओर स्थानांतरित कर दिया है: हम उन कोलाइड्स का उपयोग कैसे कर सकते हैं जो दिलचस्प बिल्डिंग ब्लॉक्स बनाने के लिए पहले से उपलब्ध हैं?

लौरा रॉसी, शोधकर्ता, डेल्फ़्ट प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय

एक कदम आगे

रॉसी और उनके सहयोगी ग्रेग वैन एंडर्स को लगता है कि उनके शोध समुदाय का एक प्राथमिक उद्देश्य अनुरोध पर जटिल कोलाइडल संरचनाओं को तैयार करना है।

रॉसी ने कहा, “हमने यहां जो पाया वह बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि संभावित अनुप्रयोगों के लिए, हमें ऐसी प्रक्रियाओं की आवश्यकता है जिन्हें बढ़ाया जा सके, जो कि कुछ ऐसा है जो वर्तमान में उपलब्ध दृष्टिकोणों के साथ हासिल करना मुश्किल होगा। “

वैन एंडर्स ने कहा, “विभिन्न बिल्डिंग ब्लॉक्स से समान टुकड़ों को पूर्व-इकट्ठा करने की मूल क्षमता, और उन्हें एक ही संरचना बनाने के लिए, या एक ही बिल्डिंग ब्लॉक लेने के लिए और विभिन्न संरचनाओं को बनाने वाले विभिन्न टुकड़ों को पूर्व-इकट्ठा करना, वास्तव में बुनियादी ‘शतरंज चाल’ इंजीनियरिंग के लिए हैं जटिल संरचनाएं। “

भले ही रॉसी सामग्री डिजाइन के अनुप्रयोगों के बजाय बुनियादी अवधारणाओं का अध्ययन करती है, लेकिन उसके पास इस विशेष कार्य के लिए अंतिम अनुप्रयोगों की कल्पना करने की क्षमता है।

रॉसी ने कहा, “हमने पाया कि हमने जो संरचना तैयार की थी उसका घनत्व उस संरचना के घनत्व से बहुत कम था जिसे आप शुरुआती बिल्डिंग ब्लॉक्स का उपयोग करके प्राप्त करेंगे। तो आप परिवहन के लिए मजबूत लेकिन हल्की सामग्री के बारे में सोच सकते हैं। “

हाथ मिलाने

जैसे ही रॉसी की टीम द्वारा प्रयोगशाला में कोलॉइड के समूह बनाए गए, उन्होंने कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ पूर्व-इकट्ठे समूहों से अंतिम संरचना का निर्माण करने के लिए क्वीन्स यूनिवर्सिटी की टीम पर भरोसा किया।

इस प्रकार की परियोजनाओं के साथ, सिमुलेशन चलाने वाले अन्य लोगों के साथ टीम बनाने में सक्षम होना बहुत अच्छा है, न केवल यह समझने के लिए कि गहराई में क्या हो रहा है, बल्कि यह भी परीक्षण करने के लिए कि एक सफल प्रयोगशाला प्रयोग की संभावना कितनी बड़ी होगी. और इस मामले में, हमें बहुत ठोस परिणाम मिले कि हम डिजाइन प्रक्रिया को अच्छी तरह से समझ रहे थे और यह कि परिणामी सामग्री उपयोगी हो सकती है.

लौरा रॉसी, शोधकर्ता, डेल्फ़्ट प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय

अगला कदम प्रयोगशाला में कोलाइड्स के समूहों से बनी अंतिम संरचना का निर्माण करना होगा।

रॉसी ने कहा, “इन परिणामों को देखने के बाद, मुझे विश्वास है कि यह किया जा सकता है. इस सामग्री का भौतिक संस्करण होना और इसे मेरे हाथ में पकड़ना बहुत अच्छा होगा। “

जर्नल संदर्भ:

बाल्डौफ, एल., और अन्य. (2022) कोलाइडल प्री-असेंबली के लिए आकार और अंतःक्रिया विच्छेदन। विज्ञान अग्रिम. doi.org/10.1126/sciadv.abm0548.

स्रोत: https://www.tudelft.nl/

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