تمیز کردن نانولوله‌ها به کمک نور لیزر

تعداد زیادی از کاربردهای نانولوله‌ها، نیازمند نانولوله‌های کربنی خالص و بدون نقص
هستند؛ اما خالص‌سازی این نانومواد بسیار مشکل است. اخیراً محققان مؤسسه پلی‌تکنیک
ویرجینیا یک روش تمیزکننده ساده، غیرشیمیایی و سریع را توسعه داده‌اند که در آن یک
پرتو لیزر به نانولوله‌ها تابیده می‌شود و لایه کربن بی‌شکل آلودکننده را حذف می‌کند.

اگرچه نانولوله‌ها دارای ناخالصی‌هایی هستند که معمول‌ترین آنها یک لایه کربن بی‌شکل
است که در امتداد طول نانولوله روی آن می‌چسبد، نانولوله‌های کربنی به‌دلیل ساختار
بلوری بی‌نظریشان خواص مکانیکی و الکتریکی استثنایی‌ای دارند. این لایه بی‌شکل از
کربن، یا ناشی از فرایند رشد است و یا از آلودگی‌های هیدروکربنی در طول فرایند ناشی
می‌شود و می‌تواند به‌شدت خواص این ماده را تحت تأثیر قرار دهد.
اگر چه روش‌های زیادی برای خالص‌سازی نانولوله‌های کربنی وجود دارد؛ اما بیشتر آنها
به مواد شیمیایی تخریب‌کننده‌ای مثل اسیدها و حلال‌ها، آنیل کردن خلأ دما بالا و
اکسیداسیون گرمایی نیاز دارند. این روش‌ها می‌توانند به نانولوله آسیب رسانده، منجر
به از بین رفتن مقداری از این ماده شوند.
اکنون، لمن و همکارانش مؤسسه پلی‌تکنیک ویرجینیا روشی را توسعه داده‌اند که در آن
از نور ماورای بنفشی با طول موج ۲۴۸ نانومتر از یک لیزر excimer استفاده می‌شود.
این لیزر نوعی از لیزر شیمیایی UV است که معمولاً در جراحی چشم و ساخت نیمه‌هادی
استفاده می‌شود. این نور به‌صورت انتخاب‌پذیری پوشش‌های کربن بی‌شکل روی یک
نانولوله چند‌جداره را بدون صدمه زدن به نانولوله حذف و از آن جدا می‌کند. این
محققان به‌طور اتقاقی، هنگامی که قصد کالیبره‌کردن پاسخ ‌شناساگرهای پوشش داده‌شده
‌با نانولوله‌ها را داشتند، به این روش تمیزکننده دست یافتند.
یکی از این محققان می‌گوید: «این روش نه تنها هیچ صدمه‌ای به نانولوله‌ها نمی‌زند،
بلکه انتظار می‌رود در مقایسه با دیگر روش‌های خالص‌سازی بازده بالاتری را هم داشته
باشد. به علاوه، زمان این فرایند که کمتر از سه دقیقه ‌است، از زمان روش‌های خالص‌سازی
اسیدی و گرمایی که می‌توانند از چند ساعت تا چند روز طول بکشند، خیلی کمتر است.
این محققان نتایج کار‌شان را با مقایسه تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نانولوله‌های
منفرد، قبل و بعد از قرار گرفتن در معرض لیزر، به ‌دست آوردند (شکل را ببینید).
این محققان در ادامه، تحقیقات بیشتری را در زمینۀ اثر نور UV بر این پوشش‌ها و
نانولوله‌ها انجام خواهند داد. آنها همچنین این آزمایش‌ها را در یک محیط بدون
اکسیژن انجام خواهند داد. یکی از این محققان توضیح می‌دهد: «این آزمایش‌‌ها به روشن‌‌
‌شدن دلیل جدا ‌‌‌شدن این لایه بی‌شکل از دیوارۀ نانولوله‌ها، کمک خواهند کرد. هم‌اکنون
مشخص نیست که آیا این جدا ‌‌‌شدن به‌دلیل رزنانس (پلاسمون – pi) القاشده با فوتون‌های
۲۴۸ نانومتری (که اکسیداسیون ناخالصی‌های کربنی را آسان می‌کند) است یا به
اکسیداسیون پوشش‌های کربنی در نتیجه تشکیل ازن از این لیزر، مربوط می‌شود».
این محققان نتایج کار خود را در مجله Appl. Phys. Lett منتشر کرده‌اند.