به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، مورفوژنز روشی است که طبیعت برای ساختن ساختارها و عملکردهای متنوع از مجموعهای ثابت از اجزا تشکیل میدهد. در حالی که طبیعت سرشار از نمونههای مورفوژنز است، برای مثال، تمایز سلولی، رشد جنینی و تشکیل اسکلت سلولی، تحقیقات در مورد این پدیده در مواد مصنوعی کم است. محققان دانشگاه ایلینویز با استفاده از توموگرافی الکترونی، نظریههای دینامیک سیالات و یادگیری ماشینی به بررسی مورفوژنز در پلیمرهای نرم پرداختند.
این مطالعه جدید به رهبری کیان چن، استاد علم و مهندسی مواد؛ جی فنگ، استاد علوم و مهندسی مکانیک؛ و شیائو سو، استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی انجام شده است. کیان چن اولین کسی است که مورفوژنز در مقیاس نانو را در یک ماده مصنوعی نشان داد. نتایج این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
هیوسانگ آن، محقق سابق پسا دکتری ایلینوی، نویسنده ارشد این مطالعه، میگوید: «شما ممکن است فیلترها را در سیستمهای تصفیه آب خانه خود به عنوان غشاهای ساده حفرهدار ببینید، اما زمانی که با استفاده از توموگرافی به حال ابزار لازم برای دیدن آنها را نداشتیم.»
سو که مطالعات جداسازی غشا را رهبری میکرد، گفت: «تأثیر فراتر از درک مکانیکی است. یکی از معماهای قدیمی علم جداسازی، چگونگی ارتباط مورفولوژی و عملکرد غشا بوده است. مطالعه ما درک دقیق مورفولوژی در مقیاس نانو را با آزمایش فیلتراسیون غشا ترکیب میکند و پیامدهای مهمی برای زمینههای جداسازی مختلف ارائه میدهد.»
محققان طیف وسیعی از کاربردهای این یافته را در نظر دارند که ممکن است عملکرد نانومواد نرم مانند پلیمرها، وزیکولها، میکروژلها و کامپوزیتها را از طریق مورفوژنز گسترش دهد.
چن گفت: «با ریختهگری نانومورفولوژی سهبعدی در طی واکنشهای شیمیایی شکلدهنده، این پیشرفت برای طراحی مواد از مورفولوژیهای پیچیده سهبعدی مفید خواهد بود. فنآوریهای پشت دستگاههایی مانند نانوماشینها و سایر مواد الهامگرفته شده زیستی با مورفولوژی دقیق سهبعدی سطحی که شکلهای آنها میتواند بر تعاملات زیستی تأثیر بگذارد، ممکن است با یافتههای ما پیشرفت کنند.»