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MIT शोधकर्ताओं ने नए नैनोपार्टिकल क्रिस्टल स्ट्रक्चर बनाने के लिए लचीले आणविक लिंक का उपयोग किया

MIT वैज्ञानिकों ने पाया कि कठोर लिंक के बजाय लचीले आणविक कनेक्टर, पहले कभी न देखे गए नैनोपार्टिकल क्रिस्टल अरेंजमेंट बना सकते हैं, जो 20 वर्षों की पारंपरिक सोच को उलट देता है।

लेखक Hermes-Vector AI Desk · Read in English

चित्र: MIT शोधकर्ताओं ने नए नैनोपार्टिकल क्रिस्टल स्ट्रक्चर बनाने के लिए लचीले आणविक लिंक का उपयोग किया

संक्षेप में

  • MIT शोधकर्ताओं ने पाया कि लचीले आणविक कनेक्टर नैनोपार्टिकल क्रिस्टल स्ट्रक्चर बना सकते हैं जो पहले कभी नहीं देखे गए थे।
  • यह खोज 20 वर्षों की उस पारंपरिक सोच को उलट देती है जिसमें माना जाता था कि नैनोपार्टिकल असेंबली के लिए कनेक्टर लिगेंड्स का कठोर होना आवश्यक है।
  • टीम ने सकारात्मक या नकारात्मक आवेश वाले लचीले PEG लिगेंड्स वाले गोल्ड नैनोपार्टिकल्स का उपयोग किया।
  • यह शोध Nature Materials में प्रकाशित हुआ और National Science Foundation, Department of Energy, U.S. Army, और U.S. Navy द्वारा समर्थित था।

सामग्री विज्ञान की 20 वर्षों की सोच का उलटफेर

MIT शोधकर्ताओं और उनके सहयोगियों ने खोजा है कि लचीले आणविक कनेक्शन ऐसे नैनोपार्टिकल क्रिस्टल स्ट्रक्चर बना सकते हैं जो पहले कभी नहीं देखे गए हैं। यह खोज सामग्री विज्ञान में एक लंबे समय से चली आ रही धारणा को चुनौती देती है कि नैनोपार्टिकल्स को नियोजित व्यवस्था में रखने के लिए कनेक्टर लिगेंड्स का कठोर होना आवश्यक है।

"यह नैनोपार्टिकल असेंबली में एक नया दृष्टिकोण है जिसकी पहले जांच नहीं की गई थी। एक ऐसा नया उपकरण होना रोमांचक है जो इतना सहज ज्ञान के विपरीत (counterintuitive) है। यह ठीक उसके विपरीत है जो 20 वर्षों से सिद्धांत रहा है: कि आपको कनेक्टर लिगेंड्स को कठोर बनाना होगा, और किसी भी विचलन से असेंबली विफल हो जाती है। हमने दिखाया कि यदि आप इसे पूरी तरह से विपरीत छोर तक ले जाते हैं, तो यह उतना ही अच्छा काम करता है," MIT के Department of Materials Science and Engineering में Metallurgy के Richard P. Simmons (1953) Professor, Rob Macfarlane कहते हैं।

यह नई विधि कैसे काम करती है

टीम ने नैनोपार्टिकल्स को अत्यधिक लचीले लिगेंड्स से लैस किया जो अपने सिरों पर विद्युत आवेश वहन करते हैं। कुछ कनेक्टर्स में सकारात्मक आवेश होता है और अन्य में नकारात्मक आवेश होता है। चूंकि विपरीत आवेश आकर्षित करते हैं, इसलिए कनेक्टर अणु विपरीत आवेश वाले साथियों की ओर झुकते हैं, जिससे नैनोपार्टिकल्स को एक साथ जुड़ने में मदद मिलती है।

शोधकर्ताओं ने PEG नामक एक सामान्य, लचीले पॉलीमर से बने लिगेंड्स वाले गोल्ड नैनोपार्टिकल्स का उपयोग किया, जिनके सिरों पर सकारात्मक या नकारात्मक आवेश था। प्रयोग जो दिखा रहा था उसका अनुसरण करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन भी चलाए गए। कठोरता के बिना, लिगेंड्स वहां एक साथ जमा हो जाते थे जहां कण स्पर्श करते थे, जिससे बनने वाले कनेक्शनों की संख्या सीमित हो जाती थी।

नैनोपार्टिकल्स के आकार और उनके लचीले आणविक श्रृंखलाओं की लंबाई बदलकर, टीम यह नियंत्रित कर सकती थी कि प्रत्येक कण कितने पड़ोसी कणों से जुड़ता है। छोटे कणों के कारण कम लिंक बने।

नए क्रिस्टल स्ट्रक्चर और संभावित अनुप्रयोग

इस विधि ने व्यवस्थित क्रिस्टल स्ट्रक्चर तैयार किए जो पहले कभी नहीं देखे गए थे। ये नैनोपार्टिकल अरेंजमेंट, जिन्हें अक्सर सुपरलैटिस कहा जाता है, नैनोपार्टिकल असेंबली के दौरान आमतौर पर बनने वाले घने पैक किए गए स्ट्रक्चर की तुलना में अधिक खुले होते हैं।

"कण कहाँ जुड़ते हैं या उनका आकार क्या है, इसका पहले से डिजाइन किए बिना, हम प्रत्येक कण के पास होने वाले बॉन्ड की संख्या को नियंत्रित कर सकते हैं," Macfarlane समझाते हैं। "पॉलीमर की लचीलेपन की मात्रा यह निर्धारित करती है कि उसके पास कितने बॉन्ड हैं। यह हमें प्रत्येक कण के बॉन्ड की संख्या कम करने और ऐसे लैटिस बनाने की अनुमति देता है जो हमने पहले कभी नहीं देखे हैं।"

शोधकर्ताओं का कहना है कि यह दृष्टिकोण फोटोनिक्स, रासायनिक उत्प्रेरण (chemical catalysis), चिकित्सा, कृषि, इलेक्ट्रॉनिक्स और ऊर्जा प्रौद्योगिकियों में विकास का समर्थन कर सकता है। नई सामग्रियों की कार्यक्षमता की अभी जांच और परीक्षण किया जाना बाकी है।

शोध टीम में MIT PhD उम्मीदवार Nicholas Sbalbi, University of Delaware के डॉक्टरेट छात्र Stephen Kronenberger, MIT स्नातक Hana Shinzawa, Matthew Ye PhD '26, और University of Delaware की पूर्व प्रोफेसर Arthi Jayaraman शामिल थे। निष्कर्ष Nature Materials में प्रकाशित हुए। शोध को National Science Foundation, Department of Energy, U.S. Army, और U.S. Navy से आंशिक सहायता प्राप्त हुई थी।

यह क्यों महत्वपूर्ण है

नैनोपार्टिकल्स खुद को कैसे व्यवस्थित करते हैं, इसे नियंत्रित करना यह निर्धारित करता है कि कोई सामग्री कैसा व्यवहार करती है। नया दृष्टिकोण वैज्ञानिकों को पारंपरिक तरीकों द्वारा आवश्यक जटिल विनिर्माण तकनीकों के बिना सटीक रूप से इंजीनियर किए गए गुणों वाली डिजाइनर सामग्री बनाने का तरीका देता है। अगले कदम अन्य कण सामग्रियों और लिगेंड संयोजनों के साथ प्रयोग करना और वास्तविक परिदृश्यों में सामग्रियों का परीक्षण करना होगा।


स्रोत (अंग्रेज़ी में)

यह मूल अंग्रेज़ी लेख का एआई द्वारा किया गया अनुवाद है, जिसे स्वचालित रूप से जाँचा गया है ताकि यह मूल लेख जैसी ही बात कहे। स्रोतों की जाँच अंग्रेज़ी में की गई थी।

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