سایت شیمی کاربردی دانشگاه گلستان

محققان چيني با استفاده از شبيه‌سازي مونت کارلو به بررسي نحوه‌ي شکل‌گيري نانوذرات اکسيد روي پرداختند. آنها از اين ويژگي نانوذرات اكسيد روي كه تحت شرايط خاصي به شکل دانه‌هاي برف درمي‌آيند، استفاده کرده، نتايج کار خود را به تشکيل دانه‌ي برف تعميم دادند.

مدل‌سازي تشکيل نانوذرات اکسيد روي مي‌تواند اطلاعاتي دربار‌ه‌ي نحوه‌ي شکل‌گيري دانه‌ها برف به ما بدهد. دانه‌هاي برف از طريق فرايند بسيار پيچيده‌اي در اتمسفر ايجاد مي‌شوند که جزئيات آن به‌صورت رازي باقي مانده‌است. رازگشايي اين فرايند از جهاتي مي‌تواند براي محققان بسيار مفيد باشد، زيرا با شناخت ساز و كار فرايند تشکيل برف، دانشمندان به اطلاعاتي درباره‌ي ديناميک رشد بلورها و تشکيل الگوها در حين متبلور شدن، خواهند رسيد که اين اطلاعات براي استفاده در سيستم‌هاي خودآراي نانومقياس مفيد خواهد بود.

 

    محققان آکادمي علوم چين به رهبري هونگ جو گاوو دريافتند که اگر شرايط خاصي را در سنتز نانوذرات اکسيد روي اعمال کنند، نانوذراتي به شکل دانه‌هاي برف ايجاد مي‌شود. اين يافته براي بررسي نحوه‌ي تشکيل دانه‌ي برف بسيار ايده‌آل بود.

اين گروه تحقيقاتي با استفاده از شبيه‌ساز مونت کارلو، ساز و كار تشکيل نانوذرات را شبيه‌سازي کردند که احتمالاً قابل تعميم به فرايند تشکيل دانه‌هاي برف نيز مي‌باشد. نتايج نشان داد که شکل الگوي تشکيل‌شده وابسته به سطح نانوذرات است؛ زماني که سطح نانوذرات کم باشد شاخه‌هاي اصلي روي بدنه سريع رشد مي‌کنند و دانه‌ي برف شکل ستاره‌اي به خود مي‌گيرد كه در اين حالت شاخه‌هاي فرعي موجود روي شاخه‌هاي اصلي به‌دليل کم بودن فضاي ناشي از کوچک بودن دانه و سطح، رشد قابل ملاحظه‌اي ندارد. اگر سطح نانوذرات زياد باشد، اين بار شاخه‌هاي فرعي با سرعت بيشتري نسبت به شاخه‌هاي اصلي رشد مي‌کنند که اين فرايند منجر به دانه‌هايي شبيه برگ درخت مي‌شود.

هونگ جو گاوو مي‌گويد كه با استفاده از نتايج اين پروژه مي‌توان از اکسيژن و روي به‌عنوان واحدهاي سازنده‌اي براي رسيدن به مورفولوژي‌هاي متعدد استفاده کرد.

مارک آندره از دانشگاه مک گيل کانادا به‌عنوان يکي از متخصصان علم مواد، مي‌گويد:«من از تلاش اين گروه براي رسيدن به اين مدل تئوريک بسيار تحت تأثير قرار گرفتم. اين پروژه پيشرفت جالب توجهي محسوب مي‌شود. آنها پا را از مرزهاي گمان فراتر گذاشته، پلي به‌سوي درک فرايند تشکيل دانه‌هاي برف ايجاد کردند.»

هرچند اين گروه به بررسي چگونگي ارتباط موجود ميان اين مواد و طبيعت مي‌پردازند؛ اما در کنار اين آن به دنبال راه‌هاي استفادة احتمالي از اين مواد در صنعت الکترونيک نيز هستند.

منبع:http://rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2010/09/Zincoxidesnowflakes.asp