تصویر‌برداری از حرکت مولکول‌های آلی درون یک نانو‌لوله

محققان در ژاپن برای اولین بار موفق به مشاهدة یک زنجیر&#1728 طولانی از هیدروکربنی شدند که در حال حرکت در سرتاسر یک حفرة نانو‌متری داخل دیوارة یک نانو‌لولة کربنی بود. در انتهای این زنجیره یک مولکول فولرین متصل بود. این محققان معتقدند که نتایج تحقیقشان می‌تواند کاربردهایی در میدان‌های کلیدی فناوری‌نانو از قبیل نانو‌پزشکی یا پیل‌های سوختی پیدا کنند.

محققان در ژاپن برای
اولین بار موفق به مشاهدة یک زنجیرۀ طولانی از هیدروکربنی شدند که در حال حرکت در
سرتاسر یک حفرة نانو‌متری داخل دیوارة یک نانو‌لولة کربنی بود. در انتهای این
زنجیره یک مولکول فولرین متصل بود. این محققان معتقدند که نتایج تحقیقشان می‌تواند
کاربردهایی در میدان‌های کلیدی فناوری‌نانو از قبیل نانو‌پزشکی یا پیل‌های سوختی
پیدا کنند.

 دکتر ایچی ناکامورا از دانشگاه توکیو و یکی از این محققان گفت:«ما برای
مشاهدة ساختار و جهت‌گیری یک زنجیرۀ هیدروکربنی هنگام عبور از سرتاسر نقایص
نانومقیاس در دیوارۀ یک نانو‌لولۀ‌کربنی تک‌جداره و مطالعة برهم‌کنش بین این زنجیره
و نانو‌حفره، از تصویربرداری با یک میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده کردیم. ما
زنجیرۀ هیدروکربنی نازک و طولانی را به یک مولکول فولرینی متصل کردیم که کمی بزرگ‌تر
از اندازۀ مولکولی‌اش به‌عنوان یک نشانگر بود؛ به‌طوری که قسمت دیگر زنجیره می‌توانست
آزادانه حرکت کند. سپس این مولکول را داخل نانو‌لوله محصور کردیم. ما توانایی تصویر‌برداری
از حرکت این مولکول شبه‌رشته‌ای در شکل‌های متنوع فضای داخل نانولوله بودیم، همچنین
موفق به مشاهدة پدیدۀ عبور این مولکول در سرتاسر یک حفره در دیوارة یک نانو‌لولة
کربنی، شدیم.»
این محققان نشان دادند که امکان مشاهدۀ برهم‌کنش یک مولکول آلی ‌تکی‌ ـ در این حالت
زنجیره‌های آلکیل و آلکنیل ـ با دیگر مواد امکان‌پذیر است. این حرکتِ مولکول‌های
مشاهده‌‌شده به‌وسیلة یک میکروسکوپ در دمای اتاق، به‌طور جالبی خیلی آهسته‌تر از آن
چیزی است که انتظار می‌رفت. دلیل اینکه مشاهدۀ حرکت مولکول‌ها در دمای اتاق خیلی
مشکل به نظر می‌رسد، سرعت بسیار بالای این حرکت در مقیاس زمانی یک تریلیونیوم یک
ثانیه یا کمتر، است.
شاید مهم‌ترین نتیجة این کار، یافتن منشأ انرژی است که سبب حرکت مولکولی این زنجیرۀ
هیدروکربنی می‌شود. ناکامورا گفت:«بعد از مشاهدۀ صدها مولکول، ما متوجه شدیم که
انرژی پرتوی ‌الکترونی استفاده‌‌شده برای مشاهده، منشأ انرژی این حرکت مولکولی است،
همچنین پی ‌بردیم که سرعت حرکت و عمر مولکول‌های مشاهده‌‌شده خیلی متفاوت نیستند؛
خواه داخل خواه خارج این نانو‌لوله‌کربنی باشند.»
ناکامورا پیش‌بینی می‌کند که دانشمندان به‌زودی قادر به مشاهدۀ آسان مولکول به
مولکول و حرکت‌های مولکول‌های مختلف از قبیل پروتئین‌ها و ‌DNAهای تثبیت‌شده روی
نانو‌لوله‌ها شوند. یکی از کاربردهای عملی این کار، مطالعة ساز و کار جذب و جداسازی
گاز با استفاده از نانو‌لوله‌های کربنی یا مواد گرافیتی است . از دیگر کاربردهای آن
می‌توان به‌کارگیری فضاهای داخل و خارج نانو‌لوله‌های کربنی به‌عنوان روش جدیدی در
تحقیقات آکادمی روی واکنش‌های شیمیایی و برهم‌کنش‌های زیست‌مولکول‌ها اشاره کرد.
نتایج این تحقیق در مجلة Nature Nanotechnology منتشر شده‌است.