روش ساده برای جداسازی نانولوله‌های فلزی و نیمه‌رسانا

محققان در مؤسسه‌ علوم و فناوری پیشرفته‌ صنعتی(AIST) به روشی ساده برای جداسازی
کامل نانولوله‌های کربنی تک‌جداره‌ی فلزی و نیمه‌رسانا رست‌یافته‌اند. در این روش
از یک ستون پرشده با ژل آگاروز (agarose) استفاده می‌‌شود. به‌دلیل خودکار‌بودن این
فرآیند جداسازی و امکان استفاده مجدد از این ژل، هزینه این روش جداسازی کم است و
کاربرد صنعتی آن امکان‌پذیر است.

 

 

آگاروز یک پلی‌ساکارید بدست آمده از خزه دریایی است. این محققان قبلاً نشان
داده بودند که الکتروفورزیس با استفاده از ژل آگاروز حاوی نانولوله کربنی
تک‌جداره، می‌تواند به طور موثری نانولوله‌های کربنی فلزی و نیمه‌رسانا را
از همدیگر جدا کند. همچنین این دو نوع نانولوله کربنی می‌توانند بدون
بکارگیری یک میدان الکتریکی از این ژل آگاروزِ حاوی نانولوله کربنی تک‌جداره،
جدا شوند.

این محققان اکنون برای رسیدن به یک روش جداسازی عالی، این روش را توسعه
داده‌اند. در روش‌های جداسازی قبلی مبتنی بر ژل آگاروز، جداسازی و بازیافت
نانولوله‌های نیمه‌رسانای جذب‌شده روی این ژل، شامل ذوب‌کردن این ژل، بود.
بعلاوه خلوص نانولوله‌های کربنی جداسازی‌شده با این روش‌ها، چندان رضایت‌بخش
نبود.

این دانشمندان برای غلبه بر این ضعف‌ها، در این روش جداسازی مبتنی بر ژل،
از ستون کروماتوگرافی استفاده کردند. موقعی که به یک ستون پرشده با دانه‌های‌
ژل آگاروز، محلولی از نانوله‌های کربنی تک‌جداره‌ی پراکنده‌شده، تزریق شد و
یک محلول برای جداسازی از سرتاسر این ستون عبور داده‌شد؛ نانولوله‌های فلزی
همراه با این محلولِ جداسازی جمع شدند، در حالی که نانولوله‌های نیمه‌رسانا
روی ژل جذب شدند (شکل را ببینید).

بعد از شستن نانولوله‌های فلزی باقی‌مانده در ستون، نانولوله‌های کربنی
نیمه‌رسانای جذب‌شده روی ژل با یک محلول حاوی مواد فعال سطحی مناسب رقیق
شدند. این ستون پرشده با ژل آگاروز بعد از تعادل می‌تواند دوباره استفاده
شود. علاوه بر این عملکرد جداسازی این ستون با استفاده مجدد بدتر نمی‌شود.

در مقایسه با نمونه‌های جداسازی‌شده با استفاده از روش‌های الکتروفورزیس
قبلی و سانتریفوژ مرسوم، خلوص نانولوله های کربنی تک‌جداره‌ی نیمه‌رسانا و
فلزی جداسازی‌شده با استفاده از روش جدید این محققان به ترتیب از 95 و 70
درصد به 95 و 90 درصد بهبود یافته است.

نتایج این تحقیق در مجله‌ی Applied Physics Express منتشر شده‌است.