நானோ அளவிலான மீசோகிரிஸ்டல்களின் பயன்பாடுகள்

KTH ராயல் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜி மற்றும் மேக்ஸ் பிளாங்க் இன்ஸ்டிடியூட் ஃபார் கொலாய்ட்ஸ் அண்ட் இன்டர்ஃபேஸ்ஸின் ஆராய்ச்சியாளர்கள், சீரியம் ஆக்சைடு மீசோகிரிஸ்டல்கள் உருவாவதைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான ஒரு புதிய ஆய்வை மேற்கொண்டுள்ளனர். சூரிய மின்கலங்கள், எரிபொருள் வினையூக்கிகள் மற்றும் மருத்துவம் உட்பட பல்வேறு நோக்கங்களுக்காகப் பயன்படுத்தக்கூடிய நானோ அளவிலான பொருட்களை சரிசெய்வதில் இந்த ஆராய்ச்சி முக்கியமானதாகும்.

மீசோகிரிஸ்டல்கள் ஒரே மாதிரியான அளவு, வடிவம் மற்றும் படிக நோக்குநிலை கொண்ட சிறிய துகள்கள் ஆகும். இவை தனிப்பயனாக்கப்பட்ட ஒளியியல், காந்தம் அல்லது மின்னணு பண்புகளுடன் செயற்கை நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட பொருட்களை உருவாக்க கட்டுமானத் தொகுதிகளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த முப்பரிமாண கட்டமைப்புகள் பொதுவாக பவளம், கடல் ஓடுகள் மற்றும் கால்சைட் பாலைவன ரோஜாக்களில் காணப்படுகின்றன. சீரியம் ஆக்சைடு மீசோகிரிஸ்டல்கள் அல்லது நானோசெரியா, வினையூக்கிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவை மருத்துவ வளர்ச்சியில் பயன்படுத்தக்கூடிய ஆக்ஸிஜனேற்ற பண்புகளையும் கொண்டுள்ளன.

“CeO₂ மீசோகிரிஸ்டல்கள் உருவாவதைக் கட்டுப்படுத்த, ஒருவர் முதலில் மெசோபோரஸ் மட்பாண்டங்களின் உருவாக்கப் பொறிமுறையைப் புரிந்து கொள்ள வேண்டும்” என்று ஆராய்ச்சியாளர் இன்னா சொரோகா கூறுகிறார். கதிர்வீச்சு வேதியியலைப் பயன்படுத்தி சீரியம் மீசோகிரிஸ்டல் உருவாக்கும் பொறிமுறையை குழு முதன்முறையாக வெளிப்படுத்தியதாக அவர் கூறுகிறார்.

அவற்றின் சிக்கலான தன்மையாலும், சாதாரண படிகங்கள் செல்லும் அதே பாதையை அவை பின்பற்றாததாலும், மீசோகிரிஸ்டல்கள் சாதாரண படிகங்களைப் போல் உருவாகவில்லை. மாறாக, சிறிய துகள்கள் கரைந்து பெரியவற்றில் படிகின்றன.

ஜெல் போன்ற உருவமற்ற கட்டம் ஒரு அணியை உருவாக்குகிறது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டுபிடித்தனர். இதில் முதன்மை நானோ துகள்கள், சுமார் 3 nm விட்டம், ஒன்றுடன் ஒன்று சீரமைக்கப்படுகின்றன. சுமார் 30 nm விட்டம் கொண்ட மீசோகிரிஸ்டல்களில் சுய இயக்கம் அடைகின்றன.

“மீசோகிரிஸ்டல் ஒரு வீடாக இருந்தால், இந்த அமார்ஃபியஸ் கட்டம் சுவரில் சீரமைக்கப்பட்ட செங்கற்களை இணைக்கும் சிமெண்டின் பாத்திரத்தை வகிக்கும்.” என்று சொரோகா கூறுகிறார்.

இந்த படிகங்களை மேலும் பெரிய கட்டமைப்புகளாக ஒழுங்கமைக்க முடியும் என்பதையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். அவற்றை வெற்றுக் கண்ணால் பார்க்க முடியும்.

சூப்பர் கிரிஸ்டலின் பாலிமர்களின் இந்த பல படிநிலை அமைப்பு புதிய பொருட்களை வடிவமைப்பதற்கான ஒரு சுவாரஸ்யமான கருத்தாகும் என்று ஆராய்ச்சியாளர் கூறுகிறார். இயற்கையில் காணப்படும் பல்வேறு மற்றும் சிக்கலான கட்டமைப்புகளால் மக்கள் ஈர்க்கப்படுகிறார்கள். பவளம் மற்றும் படிகங்கள் எவ்வாறு உருவாகின்றன என்பதில் விஞ்ஞானிகள் ஆர்வமாக உள்ளனர். “எங்கள் வேலை எங்கள் புரிதலுக்கு ஒரு பங்களிப்பாகும்.”

இந்த ஆராய்ச்சி Angewandte Chemie இன்டர்நேஷனல் பதிப்பில் வெளியிடப்பட்டது.

References:

• Jenewein, C., Avaro, J., Appel, C., Liebi, M., & Cölfen, H. (2022). 3D Binary Mesocrystals from Anisotropic Nanoparticles. Angewandte Chemie International Edition, 61(2), e202112461.
• Xie, N., Liu, M., Deng, H., Li, W., Qiu, F., & Shi, A. C. (2014). Macromolecular metallurgy of binary mesocrystals via designed multiblock terpolymers. Journal of the American Chemical Society, 136(8), 2974-2977.
• Fang, J., Ding, B., & Gleiter, H. (2011). Mesocrystals: Syntheses in metals and applications. Chemical Society Reviews, 40(11), 5347-5360.
• Bergstrom, L., Sturm, E. V., Salazar-Alvarez, G., & Cölfen, H. (2015). Mesocrystals in biominerals and colloidal arrays. Accounts of chemical research, 48(5), 1391-1402.
• Newcomb, C. J., Moyer, T. J., Lee, S. S., & Stupp, S. I. (2012). Advances in cryogenic transmission electron microscopy for the characterization of dynamic self-assembling nanostructures. Current opinion in colloid & interface science, 17(6), 350-359.