تغییر نشر فلورسانس نانولوله‌های کربنی با اتصال ذره‌ی خارجی

پیشرفت‌های فناورانه در بیشتر مواقع با توسعه‌ی علم مواد پیوند می‌خورد. در واقع تولید ادوات پیشرفته نیازمند مواد هوشمندی است که خواص و ویژگی‌های مختلفی دارند. نانولوله‌های کربنی یکی از مواد مورد استفاده در فرآیند ساخت ادوات پیشرفته است. این نانومواد دارای هدایت الکتریکی و گرمایی و استحکام ساختاری قابل توجهی است. همچنین این نانولوله‌ها می‌توانند نشر فلورسانس داشته باشند؛ هر چند ساز و کار این نشر نور برای دانشمندان چندان شفاف نیست.
نشر مادون قرمز نانولوله‌ها درصورت اتصال مولکول‌های آلی به آن تغییر می‌کند. بنابراین می‌توان فرکانس نشر نور را با استفاده از اتصال مولکول‌های خارجی به نانولوله‌ها تنظیم کرد.
اخیراً محققان دانشگاه کیوشوی ژاپن به درک بهتری از فرآیند تغییر فرکانس نشر نور در نانولوله‌ها دست یافتند. نتایج این پروژه قالب مقاله‌ای با عنوان Substituent effects on the redox states of locally functionalized single-walled carbon nanotubes revealed by in situ photoluminescence spectroelectrochemistry در نشریه Nanoscale به چاپ رسیده است. این گروه با استفاده از اسپکتروالکتروشیمی پتانسیل الکتریکی را به ماده فلورسانس اعمال کرده و نتایج مربوط به نشر نور را اندازه‌گیری کردند.
نویسنده‌ی این مقاله می‌گوید: «فرکانس فلورسانس نانولوله‌ها به فاصله‌ی میان سطوح انرژی آن بستگی دارد. این فاصله به عناصر خارجی چسبیده به نانولوله ارتباط پیدا می‌کند. ما دریافتیم که در میان دو نوع نانولوله که در یکی از آن‌ها برم و در دیگری به جای برم هیدروژن قرار دارد، آن نانولوله‌هایی که حاوی برم هستند سطوح انرژی نزدیک به همی دارند.»
تغییرات اندازه‌گیری شده در حالت‌های الکترونیک با شیفت فلورسانس نانولوله‌ها مرتبط است. این ارتباط نشان می‌دهد که سطوح انرژی کلید اصلی برای تنظیم فرکانس نشر فلورسانس هستند. بنابراین محققان می‌توانند از پایداری الکترون‌های برانگیخته نیز برای توضیح نشر نور در نانولوله‌ها استفاده کنند.
به‌نظر می‌رسد که این اثر از میدان الکتریکی یا دوقطبی نشأت گرفته است که به دلیل اتصال یک مولکول خارجی به نانولوله ایجاد می‌شود. این میدان نیز به توانایی این مولکول‌های خارجی در جذب الکترون‌ها از نانولوله کربنی بستگی دارد.
نانولوله‌های کربنی فلورسانت نقش مهمی در زیست‌پزشکی دارند. این پروژه داده‌های مفیدی در اختیار محققان قرار می‌دهد تا از نانولوله‌های کربنی در پزشکی استفاده کنند.