نانولوله‌های مسطح

از زمانی که نانولوله‌های کربنی کشف شدند، علاقه و پیشرفت زیادی در توسعه
نانولوله‌های جدید مبتنی بر اکسیدهای فلزی، سولفیدها، نیتریدها، انواع
عنصری و موارد دیگر به وجود آمده است. ویژگی مشترک تمام این ساختارهای لوله‌ای
مورفولوژی توخالی آنهاست که می‌تواند مقطع عرضی دایره‌ای، مربعی یا شش‌ضلعی
داشته باشد. در یک ساختار لوله‌ای استاندارد یک حفره در مرکز قرار داشته و
در کل طول لوله گسترده شده است، به نحوی که حفره و دیواره لوله محور تقارنی
یکسانی دارند. ساختارهایی که در آنها حفره داخلی انحراف زیادی از مرکز
تقارنی داشته باشد، بسیار نادر هستند.

حال محققان نانولوله‌های غیرعادی جدیدی سنتز کرده‌اند که با انواع قبلی
نانو یا میکرولوله‌ها کاملاً متفاوت هستند. این نانولوله‌ها مسطح بوده و
مورفولوژی کمربندی شکل یا تسمه‌مانند دارند. این نانولوله‌ها می‌توانند
نشان‌دهنده پدیده رشد جدید و جالبی برای ساختارهای بلور لوله‌ای باشند.

دکتر جونکینگ هو توضیح می‌دهد: «ما لوله‌های جدید و غیرمعمول β-Ga2O3 را با
استفاده از یک فرایند بستر نانوسیمی قلع و از طریق تجزیه حرارتی و
اکسیداسیون مخلوط پودری قلع و نیترید گالیوم سنتز کردیم. لوله‌های
غیراستاندارد ما به صورت کامل یا جزئی با نانوسیم‌های قلع پر شده‌اند و
بنابراین هتروساختارهای نانوسیمی فلز-نیمه‌هادی Sn/ Ga2O3 را ایجاد کرده‌اند.
عرض هر لوله نواری‌شکل یک تا دو میکرومتر، طول آن ده‌ها میکرومتر، و ضخامت
آن ۱۰۰ تا ۱۵۰ نانومتر است. قطر داخلی کانال‌ها و در نتیجه نانوسیم‌های
قلعی که آنها را پر کرده‌اند، ۱۰ تا ۲۰ نانومتر بوده و کاملاً با ابعاد
میکرونی کل ساختار متفاوت است».

این محققان نه تنها لوله‌های غیرمعمول β-Ga2O3 را مشاهده کردند، بلکه
کانالی را دیدند که به میزان قابل توجهی از مرکز تقارن نانوساختار فاصله
گرفته است. هو اشاره می‌کند که این کانال‌ها می‌توانند نشان‌دهنده پدیده
رشد جدید و جالبی برای ساختارهای بلور لوله‌ای باشند.

تئوری این محققان این است که تشکیل نانوسیم‌های قلع در اثر یک فرایند
خودکاتالیستی بخار-مایع-جامد صورت می گیرد. هو توضیح می‌دهد: «قلعی که تازه
شکل گرفته است، به عنوان دانه‌های اولیه نانوسیم عمل کرده و در ادامه در
حضور بخار قلع نانوسیم‌های قلع شکل می گیرند. با رسیدن دمای واکنش به ۱۲۰۰
درجه سانتی‌گراد، پودرهای نیترید گالیوم نیز تجزیه شده و به صورت خوشه‌های
کوچک و چگال گالیوم و نیتروژن در‌می‌آیند. به دلیل وجود غیرقابل‌احتراز
مقادیر بسیار کمی اکسیژن در محیط واکنش، خوشه‌های اکسید گالیوم می‌توانند
ایجاد شده و روی سطح نانوسیم‌های قلع رسوب نمایند».

او می‌افزاید معقول است پیشنهاد کنیم که نانوسیم‌های قلع به عنوان بستری
برای رسوب خوشه‌های Ga2O3 عمل می‌کنند. با ادامه فرایند رسوبدهی اکسید
گالیوم، خوشه‌های جدید روی هسته‌های تشکیل شده اولیه رسوب می‌کنند و به
تدریج تشکیل سطوحی با انرژی پایین (همانند سطوح جانبی) آغاز می‌شود. بدین
ساختارهای مسطح ایجاد می‌شوند.