درک آرایش ملکولی مواد در فهم نحوه کارکرد آنها و به کار گیری آن در موارد دیگر کمک خواهد کرد. اما این فهم نیازمند درک دقیق فیزیکی و ریاضی از چینش ذرات در یک ساختار ملکولی است که به آن ساختار بلوری میگویند.
ساختار بلوری به ساختار و جهت گیری اتمها، یونها، و یا مولکولهای داخل بلور جامد یا مایع گفته میشود. کاربرد این اصطلاح در علم بلور شناسی و کانی شناسی میباشد. ساختار به شدت مرتب بلورها از طبیعت به متقارن اجزاء تشکیل دهنده آن نشات میگیرد.ساختار بلوری نقش اساسی در بسیار از خواص فیزیکی ایفا میکنند. از جمله این نقشها میتوان به رخ، نوارهای الکترونی، و شفافیت بصری اشاره کرد. یکی از این آرایشها قرار گفتن اتمها در مرکز صفحات وجهی یک مکعب است که به Face Centered Cubic مشهوراست. حالا محققانی به سرپرستی یک محقق ایرانی کشف کرده است که این ساختار در انباشت اتمها و ذرات کروی پدید میآید، کشفی که در زمینههای مختلف کاربرد خواهد داشت.
مطالعه جدید دانشمندان به رهبری دکتر محمد سعادتفر میتواند راهکار جدیدی برای بستهبندی بهینه مواد مختلف مانند غلات و داروها و حتی ساخت آسمانخراش روی شنها ارائه کند. تیم تحقیقاتی دانشگاه ملی استرالیا مدعیاند مطالعه آنها میتواند در ساخت آسمانخراشها روی ماسه، درک چگونگی ذخیرهسازی غلات در سیلوها و همچنین بستهبندی داروها و تحویل آنها به اهداف خاص در بدن انسان کارآمد باشد. سعادتفر گفت: ماسه یکی از معمولترین مواد ساختمانی در دنیاست و داروها هم معمولا در شکل قرص بستهبندی میشوند (pack) اما تا پیش از این درک درستی از چگونگی بستهبندی غلات یا قرصها نداشتیم.
تیم بینالمللی این محقق ایرانی که متشکل از فیزیکدانان و ریاضیدانان بود، از سی تی اسکنهای با تفکیکپذیری بالا برای آشکارسازی این موضوع استفاده کرد که چگونه ذرات کروی در آرایشی به هم ریخته سر و سامان میگیرند و خود را در الگوهای منظم آرایش میکنند.دکتر سعادتفر عنوان کرد: ما معتقدیم مکانیسمهایی را شناسایی کردهایم که در پس تغییر حالت ذرات کروی از بستهبندی نامنظم به ساختارهای منظم قرار دارد.وی ادامه داد: بر اساس مطالعات انجام شده، زمانی که کرههایی مانند اتمها در یک فضا انباشت میشوند، کارآمدترین انباشت آنها به شکلی منظم صورت میگیرد که face-centred cubic خوانده میشود. اتمهای سدیم و کلراید هم به همین شکل آرایش میشوند.
سعادتفر اضافه کرد: در تحقیق انحام شده، زمانی که کرهها به این صورت آرایش شدند، فاصله بین آنها حداقل بود و فقط 74 درصد فضا را اشغال کردند. با این حال، زمانی که کرهها به سرعت آرایش میشوند، طبیعی است که چنین آرایشی به خود نمیگیرند.وی گفت: دانشمندان مدتها تصور میکردند انباشت (packing) کارآمدتر کرهها به صورت طبیعی امکانپذیر نیست و مشاهده این امر در آزمایشگاه بینهایت دشوار است. دلیل این موضوع آن است که آرایش یافتن در ساختار کاملا منظم دشوار است و این کار نیازمند شکستن الگوهای نامنظم است که به طور طبیعی شکل میگیرند و از لحاظ مکانیکی قوی هستند.
تیم علمی در این مطالعه از یکی از رشتههای جدید ریاضی موسوم به هومولوژی برای تفسیر تصاویر میکروسکوپی سه بعدی پرتو ایکس و همچنین شبیهسازیهای رایانهای در مقیاس بزرگ استفاده کرد
منبع:خبرگزاری سینا
