מדענים מאוניברסיטת לידס פיתחו תהליך חדש המאפשר לקבל ננו-חוטים מולקולאריים מתוך רצועות דקיקות של פרודות טבעתיות המשולבות בגבישים נוזליים
מדענים מאוניברסיטת לידס פיתחו תהליך חדש המאפשר לקבל ננו-חוטים מולקולאריים מתוך רצועות דקיקות של פרודות טבעתיות המשולבות בגבישים נוזליים.
הממצאים יוכלו להוות שלב חשוב בפיתוח הדור הבא של התקנים אלקטרוניים, כגון תאים סולאריים, וביו-חיישנים זולים לניטור איכות המים במדינות מתפתחות.
גבישים נוזליים דיסקיים (DLCs) הינם פרודות דמויות דסקות המייצגות את אחד מהחומרים המועמדים המבטיחים ביותר בתחום של התקנים אלקטרוניים אורגניים. אולם, היכולת לשלוט בכיווניות שלהם הפכה לאתגר עבור מדענים ועובדה זו הפכה למחסום עיקרי בשימוש שלהם בתעשיית צגים של גבישים נוזליים ובחוטים מולקולאריים.
“לפרודות אלו יש את הנטייה להיערם אחת על-גביי השנייה, בדומה לערימת מטבעות,” אמר החוקר פרופסור Stephen Evans מאוניברסיטת לידס. אולם, הקושי מתעורר ביכולת לשלוט בכיווניות של ערימות טוריות אלו ביחס למשטח שעליו הן מונחות. מאפיין זה חיוני ליישומיהם העתידיים.
“עד כה, מדענים ניסו לגרום לפרודות אלו להיות מוכוונות פשוט ע”י שפשוף המשטח עליו הן מצויות באמצעות מטלית לשם קבלת חריצים מיקרוניים. שיטה פשוטה זו פועלת כהלכה עבור שטחים מקרוסקופיים, אולם עבור הפיתוח של דור חדש של התקנים אנו צריכים לשלוט במדויק במיקומם של הגבישים הנוזליים עצמם ע”ג המשטח.”
קבוצת המחקר פיתחה שיטה חדשנית לחלוטין לשליטה בררנית בכיווניות הגבישים באמצעות משטחים בעלי תבניות רצויות, דבר שאפשר להם לארגן את הערמות בצורה מסודרת לקבלת “חוטים” מולקולאריים. השיטה כוללת הטבעה של יריעות זהב או צורן עם חד-שכבות שהתקבלו בהתארגנות עצמית, הניתנות להטבעה עם רצועות בעלות אנרגיה גבוהה או נמוכה. כאשר מניחים טיפונת של גביש נוזלי ע”ג משטח מוטבע זה ומחממים אותו, הטיפה מתפשטת ע”ג המשטח באופן עצמאי וע”ג הרצועות עתירות האנרגיה, בהשאירה את השטחים הנמוכים באנרגיה חשופים.
מסביר החוקר הראשי: “בתוך הרצועות גילינו פרודות המסודרות בדומה לעמודות גליליות-למחצה (hemi-cylindrical) באורך של מספר מיקרונים, ואנו מאמינים כי הם מהווים את הגבישים הנוזליים בעלי רמת הבקרה הגבוהה ביותר הידועה עד היום. כמו-כן מצאנו כי ככל שהרצועות צרות יותר, כך העמודות מסודרות יותר.”
החוקרים מקווים כי רמת בקרה גבוהה זו תוכל להוביל לפיתוח של סוגי ביו-חיישנים חדשים, שיוכלו לנטר כל גורם שיביא לשינוי במאפייני המשטח.
ע”י שינוי מאפייני המשטח נוכל לקבל מערכת מיתוג המשתנה בין סידורים שונים – יכולת חשובה ומעניינת עבור התקני חישה,” מציין החוקר הראשי. “רוב הביו-חיישנים הקיימים צריכים אור אחורי בכדי להבחין בשינויים החלים בהם, אולם בגבישים נוזליים קל מאוד לראות מתי חל שינוי בכיוון – אתה פשוט מסתכל עליהם באור.
“עובדה זו סוללת את הדרך לאפשרויות כבירות בפיתוח של ביו-חיישנים פשוטים וזולים שיוכלו לשמש בהיקף נרחב בעולם המתפתח.”
החוקרים בוחנים עתה את המוליכות של חוטים אלו בתקווה שיוכלו לשמש במערכות מולקולאריות להעברת אנרגיה. כמו-כן, הם בוחנים את האפשרויות לפלמר את החוטים הללו על-מנת לחזקם.
