توليد نانولوله‌هاي کربني دوجداره با خلوص بيشتر

[Mahdi.D]

يکي از مشکلات روش‌هاي کنوني توليد نانولوله‌هاي کربني دوجداره، همزماني توليد نانولوله‌هاي کربني چندجداره و تک‌جداره با آنهاست. اين دو نوع نانولوله (تک‌جداره و چند‌جداره) خواص جالبي دارند؛ اما نانولوله‌هاي کربني دوجداره با داشتن ترکيبي از اين خواص جالب، توجه بسياري از محققان را به خود جلب کرده‌اند. اکنون محققان دانشگاه نورث وسترن، روشي را براي افزايش خلوص نانولوله‌هاي کربني دوجداره توسعه داده‌اند.


نانولوله‌هاي کربني دوجداره کاربردهاي ويژه‌اي در رساناهاي شفاف، اجزاي مهمي از پيل‌هاي خورشيدي و نمايشگرهاي صفحه‌تخت دارند، زيرا آنها از نظر نوري، شفاف و از نظر الکتريکي، رسانا هستند.
اين محققان براي جداسازي آسان نانولوله‌هاي کربني دوجداره (DWNTS) از نانولوله‌هاي کربني تک‌جداره (SWNTS) و نانولوله‌هاي کربني چندجداره (MWNTS) ، روش التراسانتريفوژ گراديان چگالي را توسعه داده‌اند. اين روش مرتب‌سازي بر اساس اختلاف‌هاي جزئي چگالي‌ نانولوله‌ها به‌عنوان تابعي از اندازه و رفتار الکتريکي‌شان، کار مي‌کند.





نانولوله‌هاي کربني دوجداره، کاربرد ويژه‌اي در رساناهاي شفاف دارند. محققان نورث وسترن روشي را براي غني‌سازي نانولوله‌هاي کربني دوجداره توسعه داده‌اند.


مارک هرسام، استاد مهندسي و علوم مواد دانشگاه نورث وسترن و يکي از اين محققان، گفت: «نانومواد اين ويژگي‌ را دارند که خواصشان وابسته به ابعاد فيزيکي (از قبيل قطر) است؛ البته اين وابستگي به ابعاد، دلالت بر اين نکته دارد که به‌منظور رسيدن به عملکردي يکنواخت و تکرارپذير در افزاره‌ها، بايد ابعاد فيزيکي به دقت کنترل شود. مطالعه‌ي ما اين کنترل را براي نانولوله‌هاي کربني دوجداره‌ فراهم مي‌کند.
با استفاده از روش اين محققان، نانولوله‌هاي کربني ابتدا به‌وسيله‌ي مولکول‌هايي شبه‌صابوني به ‌نام سورفکتانت‌ها در آب کپسوله مي‌شوند، سپس نانولوله‌هاي پوشش داده‌شده با سورفکتانت با سرعت ده‌‌ها هزار دور در دقيقه در يک اُلتراسانتريفوژ مي‌چرخند و بر اساس اختلاف چگالي‌شان مرتب مي‌شوند. قطر و ساختار الکترونيکي هر نانولوله، چگالي شناوري نانولوله را تعيين مي‌کنند، بنابراين با اين روش مي‌توان نانولوله‌هاي دوجداره را از نانولوله‌هاي تک‌جداره و چندجداره جدا کرد.
اين محققان متوجه شدند که نانولوله‌هاي دوجدارۀ به دست‌آمده تقريباً 24 درصد طويل‌تر از نانولوله‌هاي تک‌جداره هستند. اين طول بيشتر باعث مي‌شود که ضريب هدايت الکتريکي رساناهاي شفاف ساخته‌شده از نانولوله، 4/2 برابر بهبود يابد، همچنين نانولوله‌هاي کربني دوجداره به‌عنوان نوک‌هايي براي ميکروسکوپ نيروي اتمي، مي‌توانند در بهبود قدرت تفکيک‌پذيري فضايي و افزايش طول‌ عمر پيمايشگر مؤثر باشند و مي‌توان از آنها در ترانزيستورهاي اثرميداني، زيست‌حسگرها و دارورساني استفاده کرد.
اين محققان نتايج مطالعات خود را تحت عنوان «فراوري و خواص نانولوله‌هاي کربني دوجداره‌ي بسيار خالص‌» در مجله‌‌ي Nature Nanotechnology منتشر کرده‌اند.