زیپ های نانویی برای غشاء

در کاربرد مذکور، جای‌گیری نانوذرات Janus در حفره، همانند بسته ‌شدن زیبی است که امکان باز ‌شدن یا بسته‌ شدن یک درز را در مواقع لازم فراهم می‌آورد. دکتر آنا بالازـ که یک پروفسور مهندسی شیمی است ـ در این خصوص می‌گوید:«ما از مدل‌سازی رایانه‌ای (شبیه‌سازیDPD ) استفاده کرده، نشان دادیم که این نانوذرات در محلول، بر روی لبه‌های حفره‌های موجود در غشای دولایه چربی قرار خواهند گرفت. نانوذراتِ Janus، محل و اندازة حفره را تثبیت می‌کنند و به این ترتیب، این ماده می‌تواند رفتاری قابل ‌اعتماد و تکرارپذیر داشته باشد».

وی و پروفسور لافت از دانشگاه پیتزبورگ، اظهار داشتند چنین گودال‌هایی برای اهدافی چون رسانش مواد مختلف شیمیایی(رنگ‌ها، محصولات بهداشتی و دارویی و...) ایده‌آل است.

در این تحقیق، دانشمندان نشان دادند هنگامی که یک غشای دولایه چربی تحت یک کشش خارجی شکافته می‌شود، نانوذراتِ Janus ـ که به محلول اطراف غشا افزوده شده‌اند ـ بر روی لبه‌های حفرة ایجادشده قرار می‌گیرند و به این ترتیب، حفره‌ا‌ی پایدار(از لحاظ محل، اندازه و شکل) به وجود می‌آورند. با حذف نیروی کششی خارجی، بلافاصله حفره مثل زیپی بسته خواهد شد. از سوی دیگر افزایش کوچکی در کشش غشا به باز شدن مجدد حفره می‌انجامد و علاوه بر اعمال یک کشش خارجی، می‌توان افزایش کشش مذکور را با اعمال شرایط محیطی متفاوت نیز به دست آورد؛ بنابراین، می‌توان از این ترکیب نانوذره- دولایه در رسانش هدف‌دار مواد استفاده کرد؛ در این فرایند، با رسیدن شرایط محیطی غشا به یک حد بحرانی، حفره‌ها باز شده، محموله تحویل داده می‌شود.

یکی دیگر از کاربردهای چنین ترکیبی، حسگرها هستند. می‌توان حفره‌های مذکور را در اندازه‌های خاص تولید کرد تا مولکول‌هایی با اندازة دلخواه از این کانال‌های مصنوعی رد شده، آشکارسازی گردند. پیشرفت‌های اخیر در زمینة شیمی مصنوعی، ساخت ذراتِ Janus با اندازه و شکل مختلف را ممکن ساخته‌است. از این رو به‌راحتی می‌توان نتایج این شبیه‌سازی رایانه‌ای را در آزمایشگاه، اعتبارسنجی نمود.

نتایج این تحقیق در نشریة ACS Nano به چاپ رسیده‌است.