حسین اسلامی

ذرات وصلهدار دسته جدیدی از ذرات کلوئیدی با برهمکنشهای ناهمگون هستند. این ذرات با تشکیل ابرشبکههای باز، کاربردهای امیدوارکنندهای در دارورسانی هدفمند، کاتالیزگری، ساخت بلورهای فوتونی و حسگرهای شیمیایی، ذخیرهسازی اطالعات و ساخت مواد نو دارند. بطور خاص ذرات کلوئیدی وصلهدار به عنوان واحدهای سازنده استفاده میشوند. تعداد، پهنا و موقعیتهای متفاوت وصلهها در تعیین ساختار نهایی نقش موثر دارند. تا اکنون پژوهشهای فراوانی در زمینه سنتز این ذرات انجام شده است. اما به دلیل محدودیتهای تجربی، کمتر به مکانیسم خودتجمعی ذرات کلوئیدی وصلهدار پرداخته شده است. در مقابل، شبیه سازی رایانهای ابزار قدرتمندی در درک مکانیسم فرایند خودتجمعی، تبلور و شناخت نقش واحدهای سازنده در معماری سازههای حاصل از خودتجمعی است. در این پژوهش با توسعه یک مدل دقیق )شامل بستر، حالل، جزئیات شیمیایی نانوذره و بارهای سطحی( به درک مکانیسم خودتجمعی ذرات وصلهدار پرداختهایم. یافتههای ما نشان میدهند که عالوه بر هسته زایی چندگانه در سیستم، هسته زایی شبکه خودتجمعی یافته )کاگوم در ذرات دو وصلهای( از مکانیسم دو مرحلهای پیروی میکند. در ادامه با رشد هستهها، وجوه همتراز و ناهمتراز در مرز دانهها پدیدار میشوند. عدم همترازی صفحههای تقارنی هستههای همسایه مانع از رشد هستههای کوچکتر میشود. هستههای کوچکتر با ذوب و سپس هستهزایی مجدد میتوانند در سطح مشترک به هستههای بزرگتر بپیوندند. عالوه بر این ما شاهد شماری هستههای پسابحرانی در سیستمهای بزرگتر بودیم. چنین مکانیسم هستهزایی/ رشد ناقص با آزمایشهای تجربی اخیر مطابقت کامل دارد. همچنین مشخص شد که انتقال فاز جامد ـ جامد )هگزاگونال به کاگوم( در فوق گرمایش های مالیم، یک مکانیسم دو مرحلهای را دنبال میکند. ابتدا یک مرحله آهسته )تشکیل یک قطره مایع( و به دنبال آن یک مرحله سریعتر )هستهزایی کاگوم از قطره مایع( رخ میدهد. اگر چه این مدل دقیق جزئیات فرایند خودتجمعی را به خوبی نشان میدهد، اما هزینه محاسباتی باالیی دارد. بنابراین در بخش دیگری از کار به توسعه یک مدل دانهبندی درشت )بر اساس مدل مفصل( پرداختهایم. از این مدل برای شبیهسازی ذرات سه و چهار وصلهای استفاده شده است. یافتههای ما نشان میدهند که گستره پایداری فاز مایع، به پهنا و تعداد وصلهها بستگی دارد. اگرچه نسبت به ذرات همگون با برهمکنشهای دوربرد، گست