فرآیند خود آرایی

خود آرایی از دیدگاه علمی و فناوری جذاب و مهم می باشد. یکی از مفاهیم مهم در شیمی ابرمولکول خودآرایی مولکولی (Self-assembly) است. در واقع به زبان ساده می توان گفت خودآرایی یک  روش ساخت است که در آن  اجزا مختلف به صورت خود به خودی برروی یکدیگر جمع شده و سیستم های منظمی را ایجاد می کنند. به عبارت دیگر خودآرایی مولکولی فرآیندی است سازمان یافته و برگشت پذیر که در آن مولکول ها در یک محیط مناسب از طریق برهمکنش های غیر کوالانسی به یکدیگر متصل می شوند. این فرایند باعث ایجاد مولکول های بزرگتر خواهد شد. خودآرایی هنگامی رخ می دهد که محیط مناسب باشد یعنی محیطی که امکان حرکت را به اجزا می دهد، مثلا در یک محیط محلول و همچنین زمانیکه مولکول ها به تعادلی در بین نیروهای جاذبه و دافعه مولکولی می رسند که این نیروها ضعیف و از نوع غیر کووالانسی (مانند نیروهای آبگریزی)هستند.

سلول ها به طرز حیرت آوری از مواد پیچیده ای نظیر بافتهای چربی، پروتئین ها، ساختارهای اسیدی و بسیاری موارد دیگر که توسط خودآرایی ساخته می شوند تشکیل یافته اند. تشکیل پروتئین مثالی از فرآیند خودآرایی است که در همه دستگاه های زنده رخ می دهد، پروتئین ها مولکول های بزرگی هستند که وزن مولکولی آنها دهها هزار است، در همه بافت ها و سلول های بدن یافت می شوند و برای حیات ضروری اند. پروتئین ها با اضافه شدن صد ها اسید آمینه شکل می گیرند هریک از اسیدهای آمینه به ترتیبی که توسط یک مولکول RNA پیام رسان تعیین شده است توسط یک مولکول RNA ناقل به جایگاه اتصالشان آورده می شوند، هنگامی که هر اسید آمینه به محل می رسد بلافاصله به اسید آمینه قبلی متصل می شود بنابر این توالی اسیدهای آمینه که به صورت یک زنجیره پلی پیتیدی گرد می آیند و طول آنها به طور پیوسته افزایش می یابد منجر به تولید یک پروتئین می شود. آنچه که گفته شد شباهتی به علم نانو دارد.

به نظر می آید این روش یکی از پرکاربردترین روشهای ساخت در مقیاس نانو است. البته این روش تنها در مقیاس نانو کاربرد ندارد بلکه در مقیاس های بزرگتر و ساده تر در اطراف خودمان نمونه های زیادی از خود آرایی می بینیم، به عنوان مثال آهنربا های دایره ای را در نظر بگیرد که در روی صفحه ای قرار دارند با یک تکان صفحه به هم می چسبند و سیستم منظمی را بوجود می آورند و یا استفاده از نیروهای الکترواستاتیک برای تحریک به خودآرایی است. آزمایش شانه و خرده کاغذ که در زیر شانه زنجیره های کاغذی ایجاد می شود.
روش خودآرایی برای ساخت موادی با ساختارهای منظم نظیر کریستال های مولکولی، کلوئیدها، مایعات دولایه ای و تک لایه های خودآرا بسیار پر کاربرداست.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیمی زاده

تنظیم: مرجان سلیمانیان