تطوير مادة مسامية ثلاثية الأبعاد للتخلص من التلوث

باعتماد طريقة سريعة وآمنة

مقطع عرضي من صور المسح المجهري الإلكتروني يُظهر أن التجاويف الكروية متداخلة عبر قنوات نانوية يبلغ قطرها 15 نانومتراً

تُعد شبكة قرص العسل أو «تناظر طحالب الدياتوم» (كائن حي مجهري وحيد الخلية) من ضمن البنى الحية المعقدة التي لطالما ألهمت أنماطُها وأشكالُها المتناسقة العلماء.
وأحد التطبيقات الحديثة لمحاكاة هذه البنى هو تطوير مواد مسامية هرمية صناعية مستقرة، ولكن في الوقت نفسه لديها مساحة سطح كبيرة وقدرة على استخلاص المواد انتقائياً.
وقد تَسبب تعقيد هذه الهياكل وتكرارية أنماطها عبر مقاييس متدرجة من الأجزاء الفردية إلى الهيكل بأكمله في صعوبة بناء مثل هذه الهياكل على نطاق نانوي (النانو هو واحد من المليار).
وقد اقترح فريق من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، بقيادة سوزانا نونيز، طريقة بسيطة يمكنها –في غضون خمس دقائق فحسب- إنتاج غشاء مرن ذي بنية هرمية معقدة وله أنماط متكررة من المسام المترابطة منتظمة الشكل.
وبمساعدة خبراء من المختبر المركزي للتصوير والتوصيف بالجامعة، استخدم الباحثون البوليمر المشترك (تعدد أنواع الوحدات التركيبية في السلسلة) المتكتل المعروف باسم «بوليستيرين-بي» المتعدد (ترت - بيوتيل أكريليت - PS–b–PtBA) لعرض هذه الطريقة. وقاموا باختبار تركيزات مختلفة من الـPS–b–PtBA بمخلوطات مذيبة مختلفة مع صب المحلول الناتج على شريحة زجاجية والتبخير لفترات زمنية مختلفة لتعزيز أول مرحلة في عملية تشكيل بنية جديدة عن طريق التجميع الذاتي أو التنظيم الذاتي أو ما يُعرف باسم التنوِّي. كما تعزز من نمو التجاويف ذات الجدران المترابطة عالية المسامية. وبعد ذلك، جرى غمر الغشاء الناتج في الماء لإزالة المذيبات وإيقاف الانفصال الطوري.
ويوضح ستيفان شيسكا، الباحث الرئيسي، أنه وبواسطة هذه الطريقة، يتم تخليق منصة مهمة لتصميم مواد مسامية صناعية ذات منظومات تكرارية مسامية معقدة، وعالية التنظيم تحاكي ما نراه في الطبيعة، ويضيف: «تلك المواد لها استخدام محتمل في عمليات الفصل وفي الحاملات البيولوجية».