کربن عنصر شیمیایی منفردی است که اتمهای آن توانایی منحصربه‌فردی در متصل‌‌شدن به یکدیگر و تشکیل انواع گسترده‌ای از مولکول‌های جذاب (از چند اتم کربن گرفته تا زنجیر پیچیده‌ای از اتمهای کربن) دارا هستند. این قابلیت موجب شده‌است تا بتوان مواد و مولکول‌های مختلف جدیدی با کاربردهای متنوع از آنها تولید نمود.
نگاهی گذرا به اشکال کربن در مقیاس نانو
|
کربن عنصر شیمیایی منفردی است که اتمهای آن توانایی منحصربه‌فردی در متصل‌‌شدن به یکدیگر و تشکیل انواع گسترده‌ای از مولکول‌های جذاب (از چند اتم کربن گرفته تا زنجیر پیچیده‌ای از اتمهای کربن) دارا هستند. این قابلیت موجب شده‌است تا بتوان مواد و مولکول‌های مختلف جدیدی با کاربردهای متنوع از آنها تولید نمود. کشف این نکته در دو دهه قبل که کربن علاوه‌برگرافیت و الماس می‌تواند ساختارهای منظم و محکم دیگری را هم تشکیل دهد، دانشمندان سراسر جهان را به تحقیق برای یافتن سایر شکل‌های ساختاری اتم کربن واداشت. به دنبال کشف فولرین در سال ۱۹۸۵ یافته کلیدی دیگری در سال ۱۹۹۰ به‌دست آمد و آن عبارت بود از تولید کربن ۶۰ C با استفاده از روش ساده قوس تبخیری و به دنبال آن تولید نانولوله‌های کربنی چند‌جداره و تک‌جداره با همان روش. همچنین در اوایل دهه ۱۹۹۰ نوع جدیدی از ساختارهای کربنی به شکل کره‌های تو در تو (همانند عروسکهای روسی) پدید آمدکه به‌دلیل لایه لایه بودن، ساختارهای نانوپیازی نام گرفتند. اخیرا سازمان ناسا با توجه به برتری فوق‌العاده خواص روا‌ن‌سازی نانو کربنهای پوسته پیازی نسبت به روان‌کننده‌های معمولی، استفاده از آنها را مجددا در دستور کار خود قرار داده‌است. نانوپیازها تنها بخشی از اشکال متنوع کربنی بوده و به دنبال آن انواع مختلف دیگری از ساختارهای کربنی جدید از قبیل فولرین‌های ایندوهدرال، نانولوله‌های دسته فنجانی، نانوشاخکها، نانوحلقه‌ها، نانومهره‌ها و گرافن پدبد آمدند که همگی شکل‌های جدید و جذابی از کربن با خواص شناخته‌شده فیزیکی و شیمیایی هستند. ا ز این میان فولرین‌های ایندوهدرال (قفس‌های کربنی که اتم‌ها یا مولکول‌هایی را در فضای درونی خود کپسوله کرده‌اند) بیش از بقیه مورد توجه هستند. با تغییر ترکیب گاز خنک‌کننده مورد استفاده در فرآیند قوس احتراقی تولید فولرین، دسته جالب توجهی از ایندوهدرالهای قالب‌دهی شده با نیتریدهای سه فلزی به‌دست می‌آیند. این مواد با داشتن یک خوشه فلزی داخلی انواع متنوعی از قفس‌های کربنی را تولید می‌کنند که در روش‌های دیگر قابل دستیابی نیستند. گرافن‌ها یا لایه‌های تک اتمی کربن، یکی دیگر از اشکال متنوع کربن بوده و از بزرگ‌ترین دستاوردهای سال ۲۰۰۷ به شمار می‌آیند. به کمک این ماده می‌توان حسگرهای دقیقی با قابلیت آشکارسازی حتی یک تک مولکول گاز ساخت. به این ترتیب ساختارهای کربنی نقش مهمی در آینده خواهند داشت. برا ی اطلاعات بیشتر در این باره به مقاله‌ای که در شماره ۱۳ ژوئن ۲۰۰۸ نشریه Materials Chemistry منتشر شده‌است مراجعه نمایید. |
