کاشان: ساخت نانوساختارهای فولرین به کمک امواج فراصوت

از میان نانومواد می‌توان به تمامی نانوساختارهای کربنی مانند نانوالماس‌ها، فولرین‌ها و نانولوله‌های کربنی اشاره کرد. بعد از کشف فولرین‌ و تولید آزمایشگاهی آن، پژوهش‌های فراوانی در مورد روش‌های تهیه‌ی انواع نانوساختارهای فولرینی و نیز روش‌های شناسایی و اثبات ساختار آن‌ها توسط محققین انجام گرفته است. اهمیت این تحقیقات را می‌توان به کاربرد نانوساختارهایی با پایه‌ی فولرین در علم مواد، شیمی دارویی و وسایل فوتوالکترونیک ارتباط داد.
دکتر جواد صفایی قمی هدف دنبال شده در این طرح پژوهشی را بدین شرح توضیح داد: «ما از امواج فراصوت به عنوان روشی نوین در تهیه‌ی نانوساختارهای با پایه‌ی فولرین استفاده نمودیم. این روش، مبتنی بر اصول شیمی سبز و سازگار با محیط زیست است.»
به گفته‌ی این محقق، طی فرایند تولید با امواج فراصوت، علاوه بر ایمنی کار، اتلاف انرژی کمتر شده و زمان واکنش به نحو چشمگیری کاهش یافته است. افزون بر این، بازده محصولات تا حدود دو برابر افزایش یافته و همچنین محصولات جانبی تولید نخواهد شد.
با توجه به کارایی و عملکرد این نانو مواد در جذب نور و تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی، می‌توان از آن‌ها در کاربردهای الکترونی و نوری ویژه، صنایع فوتوالکترونیک و یا وسایلی از جمله سلول‌ها و باطری‌های خورشیدی استفاده نمود. کاربرد این ترکیبات به طور گسترده در وسایل فوتوولتاییک است.
نانوساختارهای تولید شده با روش‌های طیف سنجی FT-IR، 1H NMR، 13C NMR و Mass مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با توجه به اینکه قطر نانوساختار فولرین توسط روش‌های طیف سنجی حدود 0/7 نانومتر تعیین شده است، می‌توان اندازه‌ی متوسط این نانوساختارها را حدود 0/7 تا 1 نانومتر تخمین زد.
صفایی قمی در ادامه به نحوه‌ی عملکرد روش فراصوت پرداخت و افزود: «امواج فراصوت به ‌عنوان روشی ملایم، مؤثر و سازگار با محیط زیست نسبت به روش‌های معمولی حرارتی، می‌تواند جایگزین آن‌ها شود. تحت امواج فراصوت، دما و فشار بالایی درون حباب‌های موجود در مخلوط واکنش تولید شده و در نتیجه مخلوط واکنش را فعال خواهد کرد. زمانی‌که سطوح این حباب‌ها متلاشی می‌شود، سرعت واکنش افزایش می‌یابد. با انجام واکنش حلقه‌زایی تحت امواج فراصوت که از طریق برخورد مؤثر و کافی بین مواد اولیه اتفاق می‌افتد، سرعت فرایند تسریع می‌شود.»
این تحقیقات از تلاش‌های دکتر جواد صفایی قمی- عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان- و دکتر ریحانه معصومی- دانش‌آموخته‌ی شیمی آلی این دانشگاه- حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Ultrasonics Sonochemistry (جلد 23، شماره 1، سال 2015، صفحات 212 تا 218) منتشر شده است.