חוקרים ב-POSTECH יצרו בהצלחה את מבנה "סיוט השרברבות" המורכב בקופולימרים בלוק, הישג פורץ דרך שסולל את הדרך ליישומים חדשים בננו-טכנולוגיה ובמדעי החומר. גילוי זה מדגים את הפוטנציאל ליצירת ננו-מבנים פולימריים מגוונים עם תכונות מותאמות. (קונספט האמן). קרדיט: twoday.co.il
מבנה הסיוט של השרברב מציג את עצמו כמכלול שבו כל היציאות כאילו מתכנסות פנימה – סיוט של שרברב אך ייחוד צפוי לחוקרים, המצביע על תכונות ייחודיות החורגות מחומרים מסורתיים. אף על פי כן, התצורה המורכבת הזו נחשבה בלתי ניתנת להשגה, על גבול הבלתי אפשרי.
לאחרונה, צוות מחקר באוניברסיטת פוהאנג למדע וטכנולוגיה (POSTECH) חשף רמזים מקצוות זעירים מוזנחים, והפך את החלום הזה למציאות. כתב העת הבינלאומי היוקרתי מַדָע לא רק פרסם את המחקר הזה אלא גם האיר אותו כמאמר, שעורר עניין רב בחוגים אקדמיים.
פריצת דרך בחקר ננו-מבנים
פרופסור מון ג'ונג פארק והמועמד לדוקטורט Hojun Lee מהמחלקה לכימיה של POSTECH הביאו לחיים ננו-מבנים של קופולימרים בלוק (להלן BCPs), שקודם לכן רק נבחנו. מחקר זה פורסם לאחרונה בכתב העת מַדָע.
BCPs מייצגים פולימרים שנבנו על ידי קישור בלוקים של מונומר אחד עם בלוקים של אחר. מסוגל להרכבה עצמית, מלאכת BCP מגוונת ננומטרי מבנים, מציאת יישומים נרחבים בתחומים המכסים מוליכים למחצה ורפואה. מחקרים אחרונים בחנו במרץ השוואות במאפיינים אופטיים ומכניים המבוססים על מבנה BCP. עם זאת, ככל שמבנים מסתבכים יותר, היציבות התרמודינמית שלהם פוחתת, מה שמציב אתגרים ניכרים בייצורם.
ויזואליזציה של ננו-מבנים שמומשה באמצעות BCPs עם פונקציונליות דו-קצה. קרדיט: POSTECH
סיוט השרברב התגשם
בין המבנים הללו, הסיוט של השרברב, המציג אריזה מדיאלית של קצוות שרשרת פולימריים, עומד כמבנה מורכב ומיוחד להפליא. בעוד שמופעים אמיתיים של ביטויו נעדרו, ההשערה הייתה שיש לו תכונות אופטיות ומכאניות ייחודיות בשל מבנה הערוץ הייחודי שלו, המבדיל אותו מננו-מבנים אחרים.
במחקר פורץ דרך זה, הצוות התנגד לציפיות בכך שהפך את הבלתי אפשרי לאפשרי. בעוד שרוב המחקר התמקד בשרשרות הפולימרים העיקריות המהוות BCPs, החוקרים מעבירים את המיקוד שלהם לקצוות השרשרת הלא בולטים, פחות מאחוז אחד. הם יצרו BCPs עם פונקציונליות דו-קצה על ידי קישור מולקולות שונות לכל קצה של שרשרת הפולימר. כתוצאה מכך, קצוות שרשרת הפולימר הפגינו משיכה הדדית חזקה, וגרמה לכל זנבות הפולימר להתלכד פנימה, מה שסימן את המימוש המוצלח של הצוות של מבנה הסיוט של השרברב, הישג ראשון בעולם.
הרחבת התחום של מבני BCP
יתר על כן, הצוות ייצר בהצלחה מגוון של מבני BCP שנשארו עד כה חידתיים, כולל מבני גירואידים ויהלומים. הישג זה בהתממשות מבני BCP שהוגבלו בעבר לתחומי הדמיון והתיאוריה עומד על הישג משמעותי.
יש לציין במיוחד, המשמעות של מחקר זה טמונה במסקנה שניתן לממש מבנים מורכבים ביציבות כאשר קיימים כוחות חזקים בקצוות, למרות התאמות מגוונות שנעשו בהרכב הפולימר BCP ובתכונות הכימיות של השרשרת הראשית. זה מרמז על הישימות האוניברסלית ויכולת הסתגלות של מחקר זה למחקרים עתידיים המתמקדים בפיתוח ננו-מבנים פולימריים מגוונים במבנה מרוכב.
פרופסור Alisyn J. Nedoma מאוניברסיטת שפילד, מומחה בתחום ה-BCP, העיר ב- מַדָע פרשנות, "זה מניח את הבסיס לתכנון ננו-מבנים חדשים של BCP", הערכת העלות-תועלת הפוטנציאלית ביצירת ננו-מבנים בעלי מאפיינים רצויים.
מוביל המחקר, פרופסור מון ג'ונג פארק הסביר, "מחקר זה אפשר לנו לבסס שיטה לפיתוח מבני רשת מותאמים ב-BCP פולימריים. הוא ישמש כפלטפורמה ליצירת BCPs פולימריים בעלי תכונות מגוונות ביישומי ננו-טכנולוגיה."
עבודה זו נערכה עם תמיכה מהתוכניות הבאות במסגרת קרן המחקר הלאומית של קוריאה: תוכנית חוקרים באמצע הקריירה, תוכנית גילוי חומרים יצירתיים ותוכנית מרכז המחקר המדע.
