[ad_1]

محققان تکنیکی ابداع کرده اند که به موجب آن می توانند قطرات میکروسکوپی امولسیون آب و روغن را به طور خود به خود در یک کره کوچک ساخته شده از کریستال های نمک محصور کنند – چیزی شبیه به یک توپ فوتبال اوریگامی دقیقه ای و پر از مایع. این فرآیند که آنها آن را “اریگامی مویرگی کریستالی” می‌نامند، می‌تواند در زمینه‌های مختلفی از دارورسانی دقیق‌تر تا دستگاه‌های پزشکی در مقیاس نانو استفاده شود. این تکنیک در مقاله‌ای که در مجله منتشر شده است توضیح داده شده است. مقیاس نانو در 21 سپتامبر.

عمل مویرگی یا “کاپیلاریته” برای اکثر مردم آشنا خواهد بود زیرا آب یا مایعات دیگر می توانند به سمت لوله های باریک یا سایر مواد متخلخل به ظاهر بر خلاف گرانش حرکت کنند (به عنوان مثال در سیستم عروقی گیاهان، یا حتی ساده تر. ، کشیدن رنگ بین موهای قلم مو). این اثر به دلیل نیروهای چسبندگی (تمایل به چسبیدن مولکول های مایع به یکدیگر) که منجر به کشش سطحی می شود و چسبندگی (تمایل آنها به چسبیدن به سطح مواد دیگر) است. استحکام مویینگی به شیمی مایع، شیمی مواد متخلخل و نیروهای دیگری که بر هر دو اثر می‌گذارند بستگی دارد. به عنوان مثال، مایعی با کشش سطحی کمتر از آب، قادر به نگه داشتن حشره‌ای که در حال حرکت است، نخواهد بود.

کمتر شناخته شده است یک پدیده مرتبط، الاستو-موئینگی، که از رابطه بین مویینگی و خاصیت ارتجاعی یک ورقه مسطح بسیار ریز از یک ماده جامد بهره می برد. در شرایط خاص، نیروهای مویرگی می توانند بر مقاومت خمشی الاستیک ورق غلبه کنند.

از این رابطه می توان برای ایجاد “اریگامی مویرگی” یا ساختارهای سه بعدی استفاده کرد. هنگامی که یک قطره مایع روی ورق صاف قرار می گیرد، دومی می تواند خود به خود به دلیل کشش سطحی اولی را محصور کند. اوریگامی مویرگی می تواند اشکال دیگری از جمله چروک شدن، کمانش یا تا شدن خود را به اشکال دیگر به خود بگیرد. شکل هندسی خاصی که ساختار اریگامی مویرگی سه بعدی به خود می‌گیرد، هم با شیمی ورق صاف و هم مایع، و با طراحی دقیق شکل و اندازه ورق تعیین می‌شود.

با این حال، یک مشکل بزرگ در مورد این دستگاه های کوچک وجود دارد. Kwangseok Park، محقق اصلی می‌گوید: «این ساختارهای اوریگامی خودسامان‌دهی معمولی نمی‌توانند کاملاً کروی باشند و همیشه دارای مرزهای ناپیوسته یا آنچه ممکن است «لبه‌ها» نامیده شود، در نتیجه شکل دوبعدی اصلی ورق خواهند بود.» روی پروژه وی افزود: «این لبه‌ها می‌توانند عیب‌های آینده با احتمال شکست در مواجهه با افزایش استرس باشند.» ذرات غیر کروی نیز از نظر جذب سلولی مضرتر از ذرات کروی هستند.

پروفسور هیونگسو کیم از دپارتمان مهندسی مکانیک توضیح داد: «به همین دلیل است که محققان مدت‌هاست در جستجوی موادی بوده‌اند که می‌توانند یک ساختار اوریگامی مویرگی کاملاً کروی ایجاد کنند.»

نویسندگان این مطالعه برای اولین بار چنین کره اوریگامی را نشان دادند. آنها نشان دادند که چگونه به جای یک ورقه صاف، رشد کریستال های نمک می تواند عمل اوریگامی مویرگی را به روشی مشابه انجام دهد. چیزی که آنها “اریگامی مویرگی کریستالی” می نامند به طور خود به خود یک کپسول پوسته کروی صاف را از همین اثرات کشش سطحی می سازد، اما اکنون کپسوله شدن خود به خود مایع توسط شرایط الاستو-مویرگی کریستال های در حال رشد تعیین می شود.

در اینجا، اصطلاح “نمک” به ترکیبی از یک یون با بار مثبت و دیگری با بار منفی اشاره دارد. نمک خوراکی یا کلرید سدیم تنها یکی از نمونه‌های نمک است. محققان از چهار نمک دیگر استفاده کردند: پروپیونات کلسیم، سالیسیلات سدیم، تترا هیدرات نیترات کلسیم و بی کربنات سدیم برای پوشاندن امولسیون آب-روغن. به طور معمول، نمکی مانند کلرید سدیم دارای ساختار بلوری مکعبی است، اما این چهار نمک ساختارهای صفحه مانندی را به عنوان کریستالیت ها یا دانه ها (شکل میکروسکوپی که هنگام شروع رشد یک کریستال شکل می گیرد) تشکیل می دهند. این صفحات سپس خود به خود به شکل کره های کامل جمع می شوند.

آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و تجزیه و تحلیل پرتو ایکس، مکانیسم چنین تشکیلی را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که “فشار لاپلاس” است که صفحات کریستالیت را به سمت پوشش سطح امولسیون سوق می دهد. فشار لاپلاس، تفاوت فشار بین داخلی و خارجی یک سطح منحنی را توصیف می‌کند که در اثر کشش سطحی در سطح مشترک بین دو ماده، در این مورد بین آب نمک و روغن ایجاد می‌شود.

محققان امیدوارند که این نانوساختارهای خود مونتاژ شونده بتوانند برای کاربردهای کپسوله‌سازی در طیف وسیعی از بخش‌ها، از صنایع غذایی و آرایشی گرفته تا دارورسانی و حتی دستگاه‌های کوچک پزشکی مورد استفاده قرار گیرند.

[ad_2]