اكتشف الباحثون طريقة لجعل الأنابيب النانوية تجمّع نفسها ذاتياً

إن الأنابيب النانوية جزء هام من تكنولوجيا الجيل القادم، حيث تم استخدام الأنابيب المفرغة والتي يبلغ قطرها بضعة أجزاء من المليار من المتر فقط، أو ما يعرف بالأنابيب النانوية، لصنع وتحسين كل شيء بدءاً بالشبكيات الاصطناعية إلى الترانزيستورات.

ولكن بسبب حجمها الصغير، عليك صناعة كمية هائلة منها، ونتحدث هنا عن ملايين، وتشكّل صناعة ملايين الأنابيب النانوية بالقطر ذاته تماماً تحدياً ضخماً، على الاقل حتى الآن.

أعلن باحثون من مختبر لورنس بيركلي الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (مختبر بيركلي) مؤخراً أنهم اكتشفوا عائلة من البولميرات المستوحاة من الطبيعية والتي عند وضعها في الماء تتجمّع بشكل ذاتي على شكل أنابيب نانوية بلورية مفرغة. والأكثر من ذلك أنه يمكن التحكم بقطر هذه الأنابيب، حيث يمكن إنتاج أنابيب نانوية بقطر يتراوح بين خمسة إلى عشرة نانومترات، ويعتمد ذلك على طول سلسلة البولمير المستخدمة.

والجدير بالملاحظة أنه يمكن استخدام هذه البنى الجديدة لتوصيل الأدوية المضادة للسرطان إلى داخل الخلايا، أو لتحلية مياه البحر.

مبدأ جديد في التصميم

لا يعكس هذا التقدم العلمي اكتشاف البولميرات فحسب وإنما المبادئ الجديدة في التصميم حول كيفية تشكّل هذه الأشياء.

ركّزت الدراسة على نمط معين من البولميرات، الببتيدات، وتحديداً diblock copolypeptoid. يتكّون هذا الببتيد من كتلتين من الببتيدات، أحدها كارهة للماء والأخرى محبّة له، وعند التقائها في الماء تتبلور وتشكلّل حلقات.

أظهرت المعاينة القريبة لهذه الأنابيب بمساعدة التصوير المجهري الالكتروني البارد، أن هيكلية الأنبوب النانوي مركبة من تراكب هذه الحلقات فوق بعضها، مشكّلةً نمطاً مخططاً.

تجمّع الببتيدات نفسها في نمط مشابه لطوب البناء، حيث تصطف الكتل الكارهة للماء فوق كتل أخرى كارهة للماء، والأمر ذاته بالنسبة للكتل المحبّة للماء.

إن الكتلتين الببتيديتين متمايزتين كيميائياً إلا أن لهما الحجم ذاته تقريباً، الأمر الذي يسمح لهذه السلاسل أن تتجمّع بشكل منتظم جداً. يسمح ذلك للأنابيب النانوية أن تجمّع نفسها دون المساعدة في البناء النانوية، مثل التفاعلات الكهربائية الساكنة وشبكات الروابط الهيدروجينية.

يقول رون زوكرمان، مدير منشأة البنى النانوية البيولوجية حيث تم إجراء معظم البحث، "إن استطعت التحكم بقطر الأنابيب النانوية، والمجموعات الكيميائية التي تظهر في الداخل، يمكنك عندئذ، على سبيل المثال لا الحصر، التحكم بما يعبر هذه الأنابيب - الأمر الذي قد يقود إلى تقنيات ترشيح وتحلية مياه جديدة."