அடுக்குகளில் உள்ள மூலக்கூறுகளை சக இணைப்பு அல்லாத பிணைப்புகளால் இணைத்தல்

சர்வதேச ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு ஒன்று 2D நானோஷீட்களை உருவாக்குவதற்கான புதிய வழியைக் கண்டு பிடித்துள்ளது. இதில் அடுக்குகளில் உள்ள மூலக்கூறுகள் பலவீனமான, சக இணைப்பு அல்லாத பிணைப்புகளால் மட்டுமே பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. நேச்சர் இதழில் வெளியிடப்பட்ட  ஆய்வறிக்கையில், இக்குகுழுவின் செயல்முறை மற்றும் அதற்கான சாத்தியமான பயன்பாடுகளை விவரித்துள்ளது.

அணுக்களை தாள்களாகப் பிணைப்பதன் மூலம் ஆராய்ச்சியாளர்கள் பல்வேறு இரு பரிமாண (2D) நானோ பொருட்களை உருவாக்கியுள்ளனர். அத்தகைய தாள்களை உருவாக்க பொதுவாக படிகங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தாள்களில் உள்ள அணுக்களுக்கு இடையே வலுவான சக இணைப்பு, பிணைப்பு மற்றும் அடுக்குகளுக்கு இடையே உள்ள பலவீனமான பிணைப்புகள் எளிதில் பிரிக்க அனுமதிக்கும் என்பதால் இந்த செயல்முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. பலவீனமாக பிணைக்கப்பட்ட அணு பிணைப்புகளுடன் தாள்களை உருவாக்குவது சாத்தியமற்றது என்று பலஆண்டுகலாக விஞ்ஞானிகளால்  நம்பப்பட்டது. ஏனெனில், அவை ஒன்றாக இருக்க மிகவும் பலவீனமாக இருக்கும். 2D பொருட்களை உருவாக்குவது சாத்தியம் என்பதை அவர்கள் கண்டுபிடித்தனர். அதில் மூலக்கூறுகள் பலவீனமான, குறிப்பிடப்படாத தொடர்புகளுடன் மட்டுமே பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. அதே நேரத்தில் தாள்கள் எந்த சக இணைப்பு பிணைப்புகளும் இல்லாமல் ஒன்றாகப் பிடிக்கும் அளவுக்கு வலுவாக இருந்தன. அத்தகைய தாள்களை உருவாக்குவதற்கான ரகசியம் பல புள்ளிகளில் பிணைப்பை அனுமதிக்கும் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதாகும், இது அவற்றை வலிமையாக்கியது.

இந்த வேலை பெரு மூலக்கூறு ஒருங்கிணைப்பு சேர்மங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இதில் தசைநார்கள் (எலக்ட்ரான் நன்கொடையாளர்) மற்றும் எதிர்அயனிகள் (ஏற்றுக்கொள்ளுபவை) இருப்பதால் இரசாயன பிணைப்புகளின் வலையமைப்புகள் உருவாக்கப்படலாம். ஆராய்ச்சியாளர்கள் நட்சத்திர வடிவங்களாக உருவான இத்தகைய பண்புகளுடன் மூலக்கூறுகளை உருவாக்கினர். இந்த மூலக்கூறுகள் மூலம், ஒவ்வொரு நட்சத்திரமும் அதைச் சுற்றியுள்ள நட்சத்திரங்களுடன் பன்னிரண்டு-புள்ளி, இரட்டை பலவீனமான தொடர்புகளை உருவாக்க முடிந்தது. அதிக எண்ணிக்கையிலான பிணைப்பு தளங்கள் சக இணைப்பு பிணைப்புகள் இல்லாவிட்டாலும் மூலக்கூறுகளை பிணைக்க அனுமதித்தன. நட்சத்திர வடிவம் நறுமண சேர்மங்களை இணைக்க அனுமதித்தது, அவை மூலக்கூறுகளை ஒன்றாக இணைக்கின்றன.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு திரவத்தில் படிகத்தை இடைநீக்கம் செய்து அதன் மூலம் தாள்களை உருவாக்கினர். பின்னர் அவற்றை மீயொலிக்கு உட்படுத்தினர். இதன் விளைவாக தாள்களின் அடுக்காக இருந்தது, ஒவ்வொரு தாளும் இணைக்கப்பட்ட நட்சத்திரங்களின் ஒற்றை அடுக்கில் இருந்து தயாரிக்கப்பட்டது. அடுக்குகளுக்கு இடையிலான பிணைப்பு, சக இணைப்பு பிணைப்புகளால் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்ட அடுக்குகளைப் போலவே, அடுக்குகளை ஒன்றாக வைத்திருப்பதை விட பலவீனமாக இருந்தது, இதனால் அவை நீக்கப்படுவதை சாத்தியமாக்கியது.

References:

• Zhan, J., Lei, Z., & Zhang, Y. (2022). Non-covalent interactions of graphene surface: Mechanisms and applications. Chem.
• Azadmanjiri, J., Kumar, P., Srivastava, V. K., & Sofer, Z. (2020). Surface functionalization of 2D transition metal oxides and dichalcogenides via covalent and non-covalent bonding for sustainable energy and biomedical applications. ACS Applied Nano Materials, 3(4), 3116-3143.
• Cai, S. L., Zhang, W. G., Zuckermann, R. N., Li, Z. T., Zhao, X., & Liu, Y. (2015). The organic flatland—Recent advances in synthetic 2D organic layers. Advanced Materials, 27(38), 5762-5770.
• Boott, C. E., Nazemi, A., & Manners, I. (2015). Synthetic covalent and non‐covalent 2D materials. Angewandte Chemie International Edition, 54(47), 13876-13894.