تولید نانوساختارهای شبه فولرین غیرآلی با کمک نور خورشید

دانشمندان پس از تولید ساختارهای فولرین و نانولوله کربنی، متوجه شدند که باید ساختارهای غیرآلی مشابه با آنها به صورت وسیع وجود داشته باشد. مجموعه وسیعی از نانوساختارهای IF (ساختارهای شبه فولرین غیرآلی و یا به اختصار IF)، تاکنون ساخته شده و در تریبولوژی، فوتونیک، باتری‌ها و کاتالیز، مصارف گسترده‌ای پیدا کرده‌اند. در بین چنین مولکول‌های غیرآلی‌ای که می‌توانند نانوساختارهایی شبیه فولرین داشته ‌باشند، اکسید سزیم می‌تواند بسیار مفید باشد و به طور مؤثری در سیستم‌های نشرکننده نوری به کار آید.

دانشمندان به‌تازگی در روشی جدید، برای تولید پربازده و نسبتاً
غیرپیچیده IFهای اکسید سزیم پایدار، از تشعشع خورشیدی با شدت بالا (نور غیرهمدوس
بسیار روشن) استفاده کرده‌اند که روشی ساده و مقرون به صرفه است. دانشمندان پس از
تولید ساختارهای فولرین و نانولوله کربنی، متوجه شدند که باید ساختارهای غیرآلی
مشابه با آنها به‌صورت وسیع وجود داشته باشد. مجموعه وسیعی از نانوساختارهای IF (ساختارهای
شبه فولرین غیرآلی)، تاکنون ساخته شده و کاربردهای گسترده ای در تریبولوژی، فوتونیک،
باتری‌ها و کاتالیست پیدا کرده‌اند. در بین چنین مولکول‌های غیرآلی‌ای که می‌توانند
نانوساختارهایی شبیه فولرین داشته ‌باشند، اکسید سزیم می‌تواند بسیار مفید باشد و
به طور مؤثری در سیستم‌های نشرکننده نوری به کار آید.

دانشمندان به‌تازگی در روشی جدید، برای تولید پربازده و نسبتاً
غیرپیچیده IFهای اکسید سزیم پایدار، از تشعشع خورشیدی با شدت بالا (نور غیرهمدوس
بسیار روشن) استفاده کرده‌اند که روشی ساده و مقرون به صرفه است. دانشمندان پس از
تولید ساختارهای فولرین و نانولوله کربنی، متوجه شدند که باید ساختارهای غیرآلی
مشابه با آنها به‌صورت وسیع وجود داشته باشد. مجموعه وسیعی از نانوساختارهای IF (ساختارهای
شبه فولرین غیرآلی)، تاکنون ساخته شده و کاربردهای گسترده ای در تریبولوژی، فوتونیک،
باتری‌ها و کاتالیست پیدا کرده‌اند. در بین چنین مولکول‌های غیرآلی‌ای که می‌توانند
نانوساختارهایی شبیه فولرین داشته ‌باشند، اکسید سزیم می‌تواند بسیار مفید باشد و
به طور مؤثری در سیستم‌های نشرکننده نوری به کار آید. متأسفانه، این ساختار در محیط
اتمسفر بسیار واکنش‌پذیر است و به همین دلیل برای تولید و انتقال آن، به خلأ بالا و
شرایط کاملاً بی اثر نیاز است. این امر موجب می‌گردد تا تولید و انتقال آن گران و
مخاطره‌آمیز باشد. بنابراین برای استفاده صنعتی از این ساختار، مشکلات و محدودیت‌هایی
وجود دارد. در حال حاضر، روش‌های تجربی موفق برای ساخت مولکول‌های اکسید سزیم شبه
فولرین، انگشت شمارند، اما به‌تازگی، گروهی از دانشمندان در آلمان و رژیم اشغالگر
قدس نشان دادند که می‌توان مولکول‌های مذکور را با استفاده از نور خورشید بسیار
متمرکز، تولید کرد. این روش مقرون به صرفه‌تر از روش‌های قبلی است. پروفسور جفری
گوردون، از دپارتمان انرژی خورشیدی و فیزیک محیطی دانشگاه بن‌گورین (Ben Garion)،
در این زمینه می‌گوید:” تاکنون، تنها راه ممکن برای تولید نانوذرات IF-Cs2O پایدار،
روش بسیار گرانِ تبخیر لیزری (laser ablation) بوده است. گروه ما برای اولین بار
توانست نانوذراتی از این دست را به وسیله انرژی خورشیدی و بدون استفاده از هیچ گونه
لیزری تولید کند”. فرایند تولید IF-Cs2O، مستقیماً درون آمپول‌های توخالی کوارتز
حاوی کریستالیت‌های ۳R-Cs2O انجام می گیرد ۳R نشان‌دهنده یک سلول است که از سه لایه
مولکولی تشکیل یافته و دارای تقارن رمبوهدرال است. به این منظور آمپول‌ها تحت تابش
خورشیدی پیوسته‌ای با توان خورشیدی متمرکز ۰/۲-۷/۷ وات و دوره تناوب ۳۰- ۸۴۰ ثانیه
قرار می‌گیرند. نور خورشیدی که دارای شار بالایی است به وسیله فیبری نوری از دیش
متمرکزکننده کوچکی که در فضای آزاد قرار گرفته به روی میز آزمایشگاه منتقل می‌گردد.
آزمایش‌های متفاوتی که با آمپول ثابت و چرخان انجام گرفت نشان داد که برای به دست
آوردن بهترین نتیجه، باید آمپول‌های کوارتز حاوی ماده سازنده ۳R-Cs2O در نقطه‌ای
ثابت و بی‌حرکت باشند. به عبارت دیگر فاصله این مواد تا نوک آمپول باید ثابت باشد.
گوردون گفت: “در این فرایند نوعی تبخیر، آنلینگ و افت دمایی به وجود می‌آید که منجر
به شکل‌گیری مواد IF-Cs2O می‌گردد. این مواد در نواحی سردتر آمپول که تحت تابش قرار
نگرفته‌اند، رسوب می‌کنند. توان خورشیدی ورودی باید بیشتر از شش وات باشد. زمان
پرتودهی، تأثیر قابل توجهی برکمیت و کیفیت نانوذرات IF-Cs2O ندارد”. هم‌اکنون
گوردون و همکارانش به بهبود و گسترش این فرایند و افزایش حجم تولیدات آن مشغول
هستند تا این روش را مقرون به صرفه و تجاری سازند. گوردون ادامه داد: “همچنین ما به
ساخت نانولوله‌های اکسید سزیم می‌اندیشیم. تاکنون، این نوع نانولوله ساخته نشده است.
نانولوله‌های اکسید سزیم خواص فیزیکی منحصر به فرد و ممتازی خواهند داشت”. نتایج
این تحقیق در مجله Advanced Materials به چاپ رسیده است.