گروهي از محققان IBM ، دانشگاه كلمبيا و دانشگاه ميشيگان موفق شده‌اند 10 ماده ابرشبكه‌يي نانوذره‌يي دوتايي بسازند. با استفاده از ابرشبكه‌هايي شامل دو نوع از نانوذرات مي‌توان موادي جديد با خواص فيزيكي ارزشمند توليد كرد.

Dmitri Talapin  از اعضاء سابق IBM  كه هم اكنون در آزمايشگاه ملي Lawrence.

(Lawrence lab members)  بركلي كار مي‌كند اظهار داشت: ما در سال 2003 توانستيم اولين ابرشبكه پاييري تشكيل شده از نانوذرات نيمه‌رسانا (PbSe)  و مغناطيسي (3 O2Fe)  را توليد كنيم. از آن به بعد دريافتيم كه چگونه مي‌توان بيست ساختار ابرشبكه‌يي دوتايي را با استفاده از تمام تركيب‌هاي ممكن از پانزده ماده مختلف بسازيم.

اين گروه با قرار دادان يك ماده پايه در محلول كلوئيدي حاوي دو نوع نانوذره مختلف توانستند اين ابرشبكه‌ها را بسازند. با تبخير ماده حلال در يك اتاقك كم فشار امكان خودآرايي نانوذره‌ها به صورت ساختارهاي مورد نظر فراهم شد. اين ابرشبكه‌ها شامل نانوذرات طلا، سلنيد سرب (PbSe) ، پالاديم، سولفيد سرب، اكسيد آهن، نقره و نيز نانوصفحه‌هاي مثلثي از جنس فلوئوريد لانتانيوم بودند و ابرشبكه به دست آمده در محدودة ساختارهاي بلوري قرار داشت.

دانشمندان فرآيند خودآرايي را با تنظيم حالت بار نانوذرات، و با افزودن اسيدهاي كربوكسيليك، تري- ان- اكتيل فسفين اكسيد (TOPO)  يا دودسيل‌آمين به محلول نانوذرات انجام دادند. به عنوان مثال افزودن اسيد اولئيك به نانوبلورهاي PbSe، برخي از اين نانوبلورهاي خنثي و يا داراي بار منفي را به نانوبلورهايي با بار مثبت تبديل كرد.

افزودن TOPO  جمعيت بارهاي منفي از نوع نانوبلورهاي PbSe  را افزايش داد و افزودن اسيداولئيك به نانوذرات طلا، باعث شد اغلب اين نانوذرات داراي بار منفي شوند.

با انجام ملايم فرآيند خودآرايي، اين محققان توانستند دسته بزرگي از مواد جديد و تركيب‌هاي متغيري از بلوك‌هاي سازنده و بسته‌بندي آنها به صورت ساختارهاي گوناگون را توليد كنند. يكي از چالش‌هاي كليد علم و فناوري نانو توليد مواد جديد و ايجاد خواص جديد با طراحي تركيب مواد در مقياس نانو با بكارگيري پديده‌هاي خود‌آرايي طبيعي مي‌باشد.

همچنين دانشمندان توانستند تا خود‌آرايي شبكه‌ها را با ايجاد شكل مورد نظر از نانوذرات و بكارگيري خواص مختلف محيط‌هاي دونانوذره‌اي كنترل كنند.

به نظر اين دانشمندان، تركيب دو ماده يا بيشتر، در يك ابرشبكه، امكان بكارگيري روش مدولار در طراحي مواد را فراهم مي‌كند اين شبه‌مواد مي‌توانند با تركيب ويژگي‌هاي مفيد بلوك‌هاي سازنده خواص كاملاً جديدي را كه نتيجه تركيب داخلي اجزاء تشكيل دهنده آن مي‌باشد، ايجاد كنند. از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، Talapin  مي‌گويد: در ابرشبكه دوتايي، مي‌توان نيمه‌رسانا‌هاي فلزي، مواد مغناطيسي، فروالكتريك، دي‌الكتريك و ديگر مواد را با هم تركيب كنيم.

به عنوان نمونه ابرشبكه‌هاي دوتايي نانوذرات نيمه‌رسانا و مغناطيسي را در آينده مي‌توان در ابزارهاي اسپينترونيك مورد استفاده در ذخيره‌سازي داده‌هاي نوري- مغناطيسي به كار برد و يا ابرشبكه‌هاي ساخته شده از دو نوع نيمه‌رساناي مختلف را در نسل جديدي از پيل‌هاي خورشيدي و ابزارهاي ترموالكتريكي بكار برد.

بالاخره آن كه، ابرشبكه‌هاي دوتايي را مي‌توان ابزاري براي طراحي كاتاليزورهاي كارآمد جديد با آرايش دقيقي از مراكز كاتاليزوري دانست.

هم‌اكنون، Talapin  و همكارانش روي كاتاليزورهاي نوري، الكترونيكي و ترموالكتريكي و ديگر خواص فيزيكي و شيميايي ابرشبكه‌هاي نانوذره‌يي دوتايي تحقيق مي‌كنند. آنها همچنين در نظر دارند تا خانواده اين ابرشبكه‌ها را با ايجاد ساختارهاي جديد و تركيب مواد مختلف گسترش دهند. همچنين آنها در حال تحقيق روي سامانه‌هايي هستند كه از سه بخش نانويي و يا بيشتر تشكيل شده باشد