تولید ساختار نانولوله‌ای با استفاده از بنزن

برای اولین بار محققان از بنزن برای تولید نانولوله‌های مولکولی استفاده کردند. محققان دانشگاه توکیو که در حوزه شیمی تخصص دارند نشان دادند که می‌توان ساختارهای لوله‌ای شکل جدیدی ایجاد کرد. این نانولوله‌های فنینی (pNT) از تقارن و سادگی برخوردار هستند. در کل سنتز شیمیایی نانولوله‌ها، اگر بخواهید کنترل زیادی روی ساختار و خواص منحصربه‌فرد آن داشته باشید، دشوار بوده و چالش‌برانگیز است.

نانولوله‌های کربنی شناخته‌شده‌ترین نانولوله‌ها بوده که طول و قطر مختلف دارند. این گروه قصد داشتند یک نوع نانولوله جدید بسازند که نقص ساختاری در آن کنترل‌شده باشد تا بتوان به آن مولکول‌های مختلفی متصل کرد تا در نهایت خواص جدیدی داشته باشند.

برای این کار محققان از بنزن استفاده کردند که دارای یک حلقه کربنی حاوی شش اتم کربن است. آنها از واکنش‌های مختلفی برای ترکیب‌کردن این بنزن‌ها استفاده کرده و در نهایت حلقه‌های هگزاگونالی موسوم به سیکلومتافنیلن (CMP) ساختند. اتم‌های پلاتین به این فرآیند اضافه شد تا چهار CMP تشکیل یک مکعب با انتهای باز دهد. با حذف پلاتین، مکعب به‌صورت دایره درآمده و پل‌های مولکولی ایجاد می‌شود که این موضوع موجب تشکیل ساختار لوله‌ای شکل می‌شود.

به نظر پیچیده می‌رسد، اما این گروه موفق شدند بنزن‌ها را تا کارایی 90 درصد در محل مورد نظر قرار دهند. کلید موفقیت در این پروژه، تقارن مولکول است که موجب شده تا فرآیند خودآرایی ساده شده و حتی بتوان 40 بنزن را نیز مورد استفاده قرار داد. این بنزن‌ها که به فنین نیز شهرت دارند به‌عنوان پنل برای ایجاد سیلندرهای نانومقیاس استفاده می‌شوند و در نهایت ساختارهای نانولوله‌ها با نقص‌های دوره‌ای به‌وجود می‌آید.

مولکول‌های pNT تراز شده و در یک شبکه غنی از حفره قرار می‌گیرند. این نانوحفره‌ها می‌توانند مواد مختلف را در خود جای دهند، بنابراین این مواد پتانسیل بالایی برای استفاده در صنعت الکترونیک دارند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Finite phenine nanotubes with periodic vacancy defects  در نشریه Science به چاپ رسیده است.