يُمَثِلُ التجميع الذاتي الفائق ( supramolecular assembly) أو "الجزيئات الضخمة" ( supermolecule) مركباً محدد جيداً من الجزيئات المعقودة معاً بواسطة الروابط النانوية المتكافئة (noncovalent bond). ففي حين أنه من الممكن أن يتركب التجميع الجزيئي الفائق ببساطة من جزيئين (على سبيل المثال، لولبيات الحمض النووي المزدوجة (DNA double helix) أو مركب تضمين (inclusion compound))، إلا أنه غالباً ما يُسْتَخْدَمُ للإشارة إلى مركبات الجزيئات الأكبر حجماً والتي تُشَكِلُ أصنافاً كروية، قضيبية، أو صفائحية الشكل. هذا وتتراوح أبعاد التجميعات الجزيئية الفائقة من النانومترات إلى الميكرومترات. ومن ثم فهي تسمح بالولوج إلى العناصر النانوية باستخدام منهجية أسفل –أعلى (bottom-up) في الخطوات الأكثر بُعداً عن الجزيء الواحد المفرد ذا الأبعاد الشبيهة.
ويطلق على العمية التي يتم من خلالها تكوين التجميعات الجزيئية الفائقة عملية التجميع الذاتي الجزيئي. في حين يحاول البعض تمييز عملية التجميع الذاتي (self-assembly) على أنها عملية تُشَكِّلُ فيها الجزيئات المفردة مصفوفةً محددةً. ومن ثم، فإن التنظيم الذاتي (Self-organization) هو عبارة عن عمليةٍ تشكل فيها تلك المصفوفات المُجَمَّعة هياكلٍ وبناياتٍ أعلى ترتيباً. وقد تُمَثِّلُ مثل تلك العملية أهميةً ما في حالة التحدث عن البلورة السائلة (liquid crystal) وكتل مبلمرات التساهمية (block copolymer).
التطبيقات
تخضع التجميعات الجزيئية الفائقة للبحث والاستقصاء كموادٍ جديدةٍ في العديد من المجالات المتنوعة. فعلى سبيل المثال، أظهر Samuel Stupp ومعاونيه في جامعة الشمال الغربي (Northwestern University) أنه يمكن استخدام تجميع أمفيفيل الببتيد (peptide amphiphiles) الجزيئي الفائق على شكل الألياف النانوية لتحفيز نمو الخلايا العصبية (العصبونات). مما يجعل من مزايا منهجية التجميع الذاتي الفائق تلك العظيمة أن الألياف النانوية ستعود متراجعةً إلى جزيئات الببتيد المفردة والتي يستطيع الجسم تكسيرها.[1]
ومن الأمثلة الأخرى على تطبيقات التجميع الذاتي الفائق في واجة علم الأحياء / علم المواد التفاعلية ذلك المرتبط بالتجميع الذاتي لثننائيات الببتيدات الشجيرية (self-assembling dendritic dipeptides)، والتي تسفر عن تشكيل تجميعاتٍ جزيئيةٍ فائقةٍ اسطوانيةٍ مجوفة من الداخل، سواءً في المحاليل أو الكتلة. وتتسم تلك التجميعات الأسطوانية بـأن لها ترتيباً نظامياً حلزونياً داخلياً بالإضافة إلى أنها منظمة ذاتياً إلى شباكٍ بلوريةٍ سائلةٍ عموديةٍ. هذه وتتوسط التجميعات الأسطوانية المسامية نقل البروتونات عبر الغشاء عندما يتم حقنها أو دمجها داخل الأغشية الوعائية.[2]
كما اِسْتُخْدِمَت كذلك الأغصان ذاتية التجميع لتشكيل مصفوفات الأسلاك النانوية.[3] حيث تتألف مركبات متبرع- مستقبل الإلكترون على محور التجميعات الجزيئية الفائقة، والتي تنتظم ذاتياً إلى ما هو ابعد من ذلك، إلى شباكٍ عموديةٍ بلوريةٍ سائلةٍ ثنائية الأبعاد. وهنا يقوم كل تجمع من التجمعات الجزيئية الفائقة الأسطوانية بوظيفة السلك المفرد. وهنا اُكْتُسِبَت تنقلات حامل الشحنة العالية للثقوب والإلكترونات.
انظر أيضاً
|
- تجميع ذاتي جزيئي
- Helicate
- كيمياء ضيف-مضيف (Host-guest chemistry)
- كيمياء الجزيئات الضخمة
- هندسة بلورية (Crystal engineering)
مصادر
- Selective Differentiation of Neural Progenitor Cells by High-Epitope Density Nanofibers Gabriel A. Silva, Catherine Czeisler, Krista L. Niece, Elia Beniash, Daniel A. Harrington, John A. Kessler, Samuel I. Stupp Science Volume 303, Issue 5662, Pages 1352-1355 2004 Abstract - تصفح: نسخة محفوظة 07 أغسطس 2010 على موقع واي باك مشين.
- "Self-assembly of Amphiphilic Dendritic Dipeptides into Helical Pores" Virgil Percec, Andrés E. Dulcey, Vekatachalapathy S. K. Balagarusamy, Yoshiko Miura, Jan Smidrkal, Mihai Peterca, Sami Nummelin, Ulrica Edlund, Steven D. Hudson, Paul A. Heiney, Hu Duan, Sergei N. Magonov & Sergei A. Vinogradov Nature 2004, 430(7001), 764-768 Abstract - تصفح: نسخة محفوظة 29 أبريل 2017 على موقع واي باك مشين.
- "Self-organization of Supramolecular Helical Dendrimers into Complex Electronic Materials" V. Percec, M. Glodde, T. K. Bera, I. Shiyanovskaya, K. D. Singer, V. S. K. Balagarusamy, P. A. Heiney, I. Schnell, A. Rapp, H.-W. Spiess, S. D. Hudson & H. Duan Nature 2002, 419(6905), 384-387.
قراءات إضافية
- مقال استعراضي: "التحديات والأفكار الابتكارية في مجال الأبحاث الحديثة حول التجميع الذاتي" Sci. Technol. Adv. Mater. 9 No 1(2008) 014109 (96 pages) تحميل مجاني
- مقال استعراضي: "وحدات جزيئية ضخمة فلزية كنموذجٍ لعلم المواد" Sci. Technol. Adv. Mater. 9 No 1(2008) 014103 (25 pages) تحميل مجاني
- مقال استعراضي: "كيمياء وتطبيق تنسيق المبلمرات المسامية اللينة" Sci. Technol. Adv. Mater. 9 No 1(2008) 014108 (12 pages) تحميل مجاني