القوى النانوية 

الأجزاء في الجزيئات يمكنها التصرف مثل المغناطيس، يجذبون أو ينفرون الأجزاء المختلفة من الجزيئات. الصورة بواسطة Pieter Kuiper.

عندما تمسك بمغناطيس في كل يد وتجعل الجزء السفلي منهم يواجه بعضه البعض. تحاول أن تقربهم من بعضهم. عندما تحاول أن تدفعهم ليقتربو تشعر بأن هناك قوة تدفعهم بعيداً عن بعضهم البعض. تلك المغناطيسات لديها ناحيتين مختلفتين، بأقطاب مختلفة.الأقطاب المتشابهة سوف تتنافر، ولكن إذا قلبت مغناطيس منهم بحيث يكون القطب الجنوبي قريب للقطب الشمالي، يتجاذب المغناطيسان ويترابطا.

واحدة من القوى التي تتحكم في ترابط المركبات النانوية مماثلة جداً. القوى الكهروستاتيكية هي القوى المتجاذبة/ متنافرة عندما تتصرف اجزاء من الجزيئات مثل المغناطيسات. العديد من الجزيئات التي يتم استخدامها في التكنولوجيا النانوية الحيوية لها شحنات ( موجبة أو سالبة). تلك الأنواع من الشحنات مهمة عندما تقوم بتصميم مركب.

مثل الزيت والماء

Tالقوى الأخرى المشاركة تسمى القوى النافرة من الماء (hydrophobic) . القوى النافرة من الماء هي الانجذاب بين جزيئين “دهنيين” أو اجزاء من الجزيء. يمكنك تجربة هذا في المنزل: أحضر كوب من الماء، أضف بضع قطرات من الزيت إليه. حرك الماء بلطف وبعد قليل من الوقت، ستجد أن معظم قطرات الزيت تجمعت في قطرة أو قطرتين كبار من الزيت. ماذا يحدث هنا؟

قطرات الزيت تطفو سوياً على الماء. الزيت والماء لا يختلطوا. إضغط للتكبير.

الصورة بواسطة A Different Perspective عن طريق Pixabay.

حسناً، الجزيئات الدهنية لا تحب أن تتفاعل مع الماء. ( هل سبق لك أن سمعت مصطلع “مثل الزيت والماء”؟ لا يختلطان.) لأن الجزيئات الدهنية تريد أن تبتعد عن الماء،  عندما يتلاقون مع جزيئات دهنية أخرى، يتجمعون ليكونو “جيب” دهني.هذا يسمح لجزيئات دهنية أكثر أن تبتعد عن الماء.

القوة أو التأثير النافر من الماء يعتبر واحد من القوى الدافعة الأساسية للتجميع الذاتي. التأثير النافر من الماء يسمح للمركبات المجمعة ذاتياً أن تكون في أكثر حالة مستقرة. أكثر حالة مستقرة للجزيئات الحيوية عادة ما يكون موضع حيث يكون الجزيء في أكثر “استرخاء”. هذا يعني أنه ليس هناك توتر أو ضغط على الروابط الموجودة في الجزيء، تحاول أن تجعله يغير شكله. لذا، يمكنه أن يحافظ على هذه الحالة بسهولة، لتجعله مستقر.

لتبني في مقياس النانو، يجب أن تفهم القوى الهيدروستاتيكية والنافرة للماء بالتفاصيل. بهذه المعرفة، يمكنك أن تتنبأ بالتجميع الذاتي للمركبات بطريقة أفضل.

صورة ابو بريص بواسطة Anrital1705 عن طريق Pixabay