تاکنون نتایج نظری و آزمایشگاهی در زمینه تعیین خصوصیات مکانیکی واقعی نانولوله‌های کربنی با یکدیگر هم‌خوانی نداشته‌اند؛ اما اخیراً محققانی از دانشگاهِ نورث‌وسترن برای نخستین بار، به‌منظور تعیین این خصوصیات، اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی‌ای انجام داده‌اند که نتایج آنها تطابق کاملی با پیش‌بینی‌های نظری دارد، همچنین آنها نشان داده‌اند که پرتودهی یک نانولوله کربنی با یک اشعه الکترونی پرشدت، در نانولوله‌ها پیوندهایی کوالانسی ایجاد می‌کند.
اندازه‌گیری خصوصیات واقعی نانولوله‌های کربنی
تاکنون نتایج نظری و آزمایشگاهی در زمینه تعیین خصوصیات مکانیکی واقعی نانولوله‌های کربنی با یکدیگر هم‌خوانی نداشته‌اند؛ اما اخیراً محققانی از دانشگاهِ نورث‌وسترن برای نخستین بار، به‌منظور تعیین این خصوصیات، اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی‌ای انجام داده‌اند که نتایج آنها تطابق کاملی با پیش‌بینی‌های نظری دارد، همچنین آنها نشان داده‌اند که پرتودهی یک نانولوله کربنی با یک اشعه الکترونی پرشدت، در نانولوله‌ها پیوندهایی کوالانسی ایجاد می‌کند.
کوچکی نانولوله‌های کربنی منفرد انجام آزمایش‌ها بر روی آنها را بسیار دشوار ساخته‌است؛ از این رو معمولاً نتایجِ آزمایش‌های تجربی در این زمینه، نسبت به پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی انحراف زیادی دارند.
پروفسور هوراسیو اسپینوزا از دانشکده مهندسی و علوم تجربی دانشگاه نورث‌وسترن در این باره گفت:«تفکیک‌پذیری تصاویر و ابهامات ساختاری اتمی، در اکثر آزمایش‌ها از دقت نتایج می‌کاهد و پیش‌بینی‌های مکانیکی را غیر قابل اعتماد می‌سازد».
اسپینوزا و گروهش از این دانشگاه و آزمایشگاه ملی آرگونه، برای رفع این مشکلات از یک سیستم آزمایشگرِ موادِ نانومقیاس(مبتنی بر فناوری MEMS است) استفاده کرده‌اند. با استفاده از این سیستم می‌توان در حین یک آزمایش، اندازه‌گیری‌های الکترونیکی‌ای را بر روی بار و جاب‌هجایی انجام داد. این اندازه‌گیری‌ها در درون یک میکروسکوپ الکترونی عبوری انجام می‌شوند تا امکانِ تصویربرداری اتمی هم‌زمان فراهم آید.
اسپینوزا افزود:«این روش تمام ابهاماتِ موجود در نتایج آزمایش‌ها را حذف می‌کند. ما می‌توانیم نسبت به صحت تمام کمیت‌های اندازه‌گیری‌شده اطمینان داشته باشیم و این نتایج با پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی تطابق بسیار خوبی دارند».
یکی دیگر از یافته‌های این گروه در خصوص تأثیر تابش الکترونی بر روی نانولوله‌های کربنی است: غالباً فرض می‌شود که چنین تابشی، ساختار اتمی نانولوله را تجزیه می‌کند؛ اما این گروه دریافت که عکس این مطلب صادق است. دکتر بی پنگ یک از دانشجویان اسپینوزا در این باره می‌گوید:«پرتودهی یک نانولوله کربنی چندجداره با استفاده از یک اشعه الکترونی پرشدت، پیوندهایی را در بین پوسته‌های نانولوله ایجاد می‌کند.» پیش از این هم این پدیده به‌صورت نظری پیش‌بینی شده بود. محققان یادشده نشان دادند که می‌توان خصوصیات نانولوله‌های چندجداره را به‌آسانی و به شکلی کنترل‌شده با استفاده از پرتودهی الکترونی تغییر داد.
بنا به اظهارات محققان مذکور، می‌توان از فرایند پرتودهی مشابهی برای اتصال نانولوله‌های منفرد به یکدیگر و ساخت یک توده نانولوله‌ای استفاده کرد و به این ترتیب، ساختارهای نانولوله‌ای بسیار بزرگ‌تری را ساخت. زمانی که نانولوله‌ها به هم فشرده می‌شوند معمولاً اندرکنش‌های ضعیفی بین سطوح آنها صورت می‌گیرد؛ از این رو یک طناب تنیده نانولوله‌ای به اندازه خود نانولوله مقاوم نیست. با این حال، از طریق پرتودهی(که به ایجاد پیوندهای کوالانسی بین نانولوله‌ها منجر می‌شوند) اندرکنش‌های مذکور تقویت می‌شود. طناب‌ها و فیبرهای نانولوله‌ای بزرگ‌مقیاسی که دارای خصوصیات نانولوله‌های منفرد باشند هم برای تمام کاربردهایی که به مقاومت بالا نیازمندند مناسب خواهند بود؛ این کاربردها مواردی چون کابل‌های بزرگ صنعتی، نخ‌های کوچک‌تر برای منسوجات بافتنی سبک، پوشش‌های محافظ و تقویت‌کننده‌های کامپوزیت را دربرمی‌گیرند.
نتایج این تحقیق در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ رسیده‌است.
