ساخت ساختارهای نانولوله‌ای جدید

اخیراً دکتر ارنستو جوسلویچ از گروه مواد و سطوح مشترکِ مؤسسه ویزمن(Weizmann)، به کمک دو تن از دانشجویان این مؤسسه روش‌های جدیدی برای تولید ساختارهای منظم از نانولوله‌های کربنی‌ای که به‌صورت خود‌به‌خود ترتیب‌دهی می‌‌شوند، ابداع کرده‌اند. از ساختارهای نانولوله‌ای جدید ـ که شکلی مارپیچ دارند ـ در آینده می‌توان به‌عنوان المنت‌های سردساز نانویی و یا دینام‌های تک‌مولکولی استفاده کرد.

اخیراً دکتر ارنستو جوسلویچ از گروه مواد و سطوح مشترکِ مؤسسه ویزمن(Weizmann)، به
کمک دو تن از دانشجویان این مؤسسه روش‌های جدیدی برای تولید ساختارهای منظم از
نانولوله‌های کربنی‌ای که به‌صورت خود‌به‌خود ترتیب‌دهی می‌‌شوند، ابداع
کرده‌اند. از ساختارهای نانولوله‌ای جدید ـ که شکلی مارپیچ دارند ـ در آینده
می‌توان به‌عنوان المنت‌های سردساز نانویی و یا دینام‌های تک‌مولکولی استفاده
کرد.

با توجه به روند کوچک‌سازی اجزا در فناوری‌های مختلف، نانولوله‌های کربنی یکی
از گزینه‌های اصلی برای استفاده به‌عنوان اجزای سازنده در الکترونیک نانومقیاس
و ابزارهای مکانیکی به شمار می‌روند؛ اما مشکلاتی چون ابعاد بسیار کوچک آنها و
تمایل آنها به چسبیدن به یکدیگر، کارکردن با این مواد را برای دانشمندان دشوار
نموده‌است.

در تحقیقی که اخیراً انجام گرفته، دکتر جوسلویچ با همکاری یکی از دانشجوایان
دکتری این مؤسسه به نام آریل ایسماچ و یکی از دانشجوایان کارشناسی ارشد این
مؤسسه به نام نوم گبلینگر، ساختارهای منظمی از نانولوله‌های کربنی ـ که به‌صورت
خود‌به‌خود ترتیب‌دهی می‌شدند ـ تولید کردند. آنها نانولوله‌ها را وادار
می‌سازند تا به‌صورت خودبه‌خود، این فرایندِ دشوارِ ترتیب‌دهی را اجرا کنند.

بر خلاف انتظارات عمومی، اصل جهانی «نظم در خلال بی‌نظمی(order through
chaos)
»، این امکان را به وجود آورده‌است تا این گروه در آخرین پروژه تحقیقاتی
خود به نانولوله‌هایی دست یابند که بیشتر از گونه‌های دیگر نانولوله‌ها، منظم و
پیچیده‌اند. این دانشمندان به‌دلیل اینکه نانولوله‌های مذکور به‌صورت خودبه‌خود
در اشکال مارمانند یا حلقه‌ای با یکدیگر ترکیب می‌شوند نام «مارپیچ» را برای
آنها انتخاب نموده‌اند.

جوسلویچ گفت:«ممکن است ایجاد نظم در خلال بی‌نظمی، متناقض به نظر برسد؛ اما
حقیقت این است که این پدیده در مقیاس بزرگ‌ امری عادی به شمار می‌رود.
سیستم‌هایی که تحت نیروهای نوسانی قرار دارند، تمایل دارند تا به‌صورت
خودبه‌خود در ساختارهایی قرار گیرند که دارای نظم پیچیده‌تری هستند؛ به نحوی که
ساختارهای ثانویه از ساختارهای موجود در زمان نبود نیرو، منظم‌تر باشند. ما این
اصل را در مقیاس نانو به کار گرفتیم و مشاهده کردیم که اصل مذکور در این سطح
نیز صادق است.»

از ساختارهای مارپیچی در بسیاری از سیستم‌های بزرگ‌مقیاس؛ همانند آنتن‌ها،
رادیاتورها و المنت‌های سردساز استفاده می‌شود؛ البته مارپیچ‌های نانولوله‌ای
در انواع مختلفی از نانوابزارها؛ همانند المنت‌های سردساز برای مدارهای
الکترونیکی، ابزارهای نوری الکترونیکی و تولید توان و دینام‌های تک‌مولکولی در
نانومقیاس نیز قابل استفاده هستند. جوسلویچ می‌گوید:«اما آن چیزی که بیش از همه
تحسین من را برانگیخته‌است، زیبایی آنهاست!»

نتایج این تحقیق در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ رسیده‌است.