طوّر باحثون في جامعة نيويورك طريقة لتوجيه تجميع الجسيمات المجهرية إلى بلورات باستخدام الضوء. تسمح هذه التقنية، التي تفصّل في مجلة Chem، بالتحكم في الوقت الفعلي في نمو البلورات وحلّها. يمكن لهذا النهج تمكين مواد استجابية جديدة لتطبيقات في البصريات والفوتونيات.
تشكّل البلورات أساس العديد من الهياكل الطبيعية والتكنولوجية، من رقائق الثلج إلى السيليكون في الإلكترونيات. ومع ذلك، كان التحكم الدقيق في تكوّنها تحديًا، حيث تتجمّع الجسيمات عادةً وفق شروطها الخاصة. nnمعالج فريق بقيادة Stefano Sacanna، أستاذ الكيمياء في NYU، هذا الأمر بإدخال جزيئات حساسة للضوء تُدعى حموض فوتوية إلى سائل معلّق من الجسيمات الكولويدية. هذه الكرات الصغيرة تحاكي ترتيبات الذرات في البلورات وتُستخدم في الحساسات والليزر. عندما يصيب الضوء الحموض الفوتوية، تصبح أكثر حمضية، مما يُغيّر شحنات سطح الجسيمات وبالتالي جذبها أو نفورها. nn«باختصار، استخدمنا الضوء كجهاز تحكم عن بعد لبرمجة كيفية تنظيم المادة على المستوى الدقيق»، قال Sacanna. nnأظهرت التجارب والمحاكاة أن تغيير شدة الضوء أو مدّته أو نمطه يمكّن من التلاعب الدقيق. استطاع الباحثون إثارة تكوّن البلورات، وإذابة الموجودة، وإعادة تشكيل الهياكل، أو إنشاء تجميعات أكبر موحّدة. Steven van Kesteren، باحث ما بعد الدكتوراه السابق في مختبر Sacanna والآن في ETH Zürich، قال: «مجرد رفع أو خفض الضوء قليلاً كان الفرق بين التصاق الجسيمة تمامًا أو حريتها التامة». nnيعمل الطريقة في إعداد «وعاء واحد» («one-pot») واحد، يجمع ويفكّ تجميع الجسيمات بشكل عكسي دون تغيير الشروط الأخرى. تنبع هذه البساطة من سهولة التحكم في الضوء، مما يسمح بسلوكيات معقّدة مثل إذابة مناطق بلورية محدّدة بشكل انتقائي. nnالعمل، المدعوم من US Army Research Office، وSwiss National Science Foundation، وSimons Center في NYU، يشير إلى مواد قابلة للبرمجة بالضوء. Glen Hocky، أستاذ مشارك في الكيمياء في NYU، قال: «نهجنا يقرّبنا من مواد كولويدية ديناميكية وقابلة للبرمجة يمكن إعادة تهيئتها عند الطلب». nnيشمل المؤلّفون الإضافيّون Nicole Smina، وShihao Zang، وCheuk Wai Leung، جميعهم من NYU.
