درک بهتر نانوسامانه‌های تک‌بعدی

گروهی از دانشمندان اروپایی-آمریکایی دریافته‌اند که فولرین‌های کپسوله شده درون
نانولوله‌ها در دماهای بسیار پایین دچار یک انتقال فاز غیرمنتظره می‌شوند. این
یافته‌ها می‌توانند به درک بهتر این ساختارها به منظور استفاده از آنها در
نانوالکترونیک و پزشکی کمک کنند.

ساختارهای هیبریدی متشکل از بلورهای یک‌بعدی فولرین درون نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره
(SWNTs) در زیر 25 کلوین منجمد می‌شوند؛ یعنی اینکه در این دما نمی‌توانند به صورت
آزادنه بچرخند و در طول محور نانولوله‌ها به صورت سفت و سخت نظم می‌یابند. این
پدیده با غنی کردن مولکول‌های C60 با کربن 13 و ردیابی حرکت آنها با استفاده از
تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) مشاهده گردید (از دمای اتاق تا 4 کلوین).

تاکنون از این روش‌های NMR برای مطالعه نانوساختارها استفاده نشده است، زیرا نمونه‌های
مورد مطالعه بسیار ناخالص بوده‌اند. در مقابل، هیبرید مطالعه شده توسط گروه پژوهشی
فرانسوی از CNRS/Montpellier University به لطف روش‌های خالص‌سازی مغناطیسی که توسط
همین گروه و در طول ده سال توسعه یافته است، از خلوص بسیار بالایی برخوردار بودند.

نتایج به دست آمده از این مطالعه بینش جدیدی در مورد این ساختارها ایجاد کرده و
امکان مدلسازی بیشتر ویژگی‌های این نوع از مواد را برای دانشمندان فراهم می‌کند.
این بینش جدید در نهایت به آنها کمک خواهد کرد چگونگی استفاده از این ساختارها را
در کاربردهای مختلفی همچون حافظه‌های رایانه‌ای، ذخیره‌سازی انرژی، نانوپزشکی و
دارورسانی درک نمایند.

کریستوف گزباک از دانشگاه مونت پلیه می‌گوید در اینجا دینامیک موضعی مولکول‌های
کپسوله شده نقش بسیار مهمی دارند. او می‌افزاید: «به دست آوردن اطلاعات بیشتر در
مورد فیزیک مولکول‌های محدود شده یک‌بعدی به طور کلی بسیار جذاب است، زیرا محدود
شدن، ویژگی‌های یک ماده را تا حد بسیار زیادی عوض می‌کند».

ترکیب نخودفرنگی مانندِ C60-نانولوله کربنی نوع جدیدی از مواد نانوساختاری هیبریدی
بخ شمار می‌آید و این گروه پژوهشی در حال بررسی ویژگی‌های مغناطیسی و الکترونیکی و
همچنین کاربرد آنها در NMR هستند.

گزباک توضیح می‌دهد: «این کار تنها از طریق مبادله افراد، دانش و مواد میان دانشگاه
مونت پلیه فرانسه (طیف‌سنجی NMR)، برکلی و فیلادلفیا ی آمریکا و Umea سوئد (علوم
مواد) و سن سباستین اسپانیا (بخش تئوری قضیه) امکان‌پذیر شده است. فناوری نانو یک
عرصه میان‌رشته‌ای است و به چنین همکاری‌هایی نیاز دارد».

جزئیات این کار در مجله ACS Nano منتشر شده است.