دانشمندان مواد دانشگاه رایس پیچش جدیدی در رشد نانولوله‌های کربنی ایجاد کرده‌اند. این محققان دریافتند که این نانومواد بسیار محبوب، همانند پارچه‌های مولکولی کوچک، از نخ‌های تک‌اتمی و به صورت پیچشی بافته می‌شوند.
تعیین نقش کایرالیته در رشد نانولوله‌های کربنی
دانشمندان مواد دانشگاه رایس پیچش جدیدی در رشد نانولوله‌های کربنی ایجاد کرده‌اند. این محققان دریافتند که این نانومواد بسیار محبوب، همانند پارچه‌های مولکولی کوچک، از نخ‌های تک‌اتمی و به صورت پیچشی بافته می‌شوند.
نانولوله‌های کربنی لوله‌های توخالی از اتم‌های کربن خالص هستند که قطر آنها حدود ۱ نانومتر است. این ساختارهای کوچک در دیاگرام‌های مولکولی شبیه شبکه‌های توری فلزی لوله شده به نظر می‌رسند. نانولوله‌ها درست همانند کاغذ کادو می‌توانند در زاویه‌های مختلف پیچیده شده و در انتهای نانولوله بخشی به صورت اضافی بیرون بزند.
با وجودی که مطالعات زیادی روی نانولوله‌ها صورت گرفته است، هنوز نحوه رشد آنها به صورت کامل درک نشده است. آنها تحت شرایط خاص و در حضور کاتالیزورهای مختلف، با استفاده از فرایند خودآرایی از ماده اولیه کربن‌دار گازی، شکل می‌گیرند. این پژوهش جدید که این هفته به صورت آنلاین در Proceedings of the national Academy of Science منتشر شده است، وجود ارتباطی مستقیم میان زاویه کایرال یک نانولوله (مقداری که نانولوله پیچ خورده است) و سرعت رشد آن را نشان می‌دهد.
بوریس یاکوبسون استاد مهندسی مکانیک و علوم مواد و شیمی در دانشگاه رایس می‌گوید: «مطالعات ما نکاتی را درباره این فرایند خودآرایی بیان می‌کند». تئوری جدید بیان می‌دارد که هر نانولوله از تعداد زیادی از نخ‌های پیچنده بافته می‌شود. هر یک از این نخ‌ها به صورت مستقل رشد یافته و اتم جدید کربن به انتهای باز هر یک از این تارهای تک‌اتمی اضافه می‌شوند. هر چه تعداد این تارها بیشتر باشد، کل ساختار پارچه‌مانند نانولوله سریع‌تر بافته می‌شود.
یاکوبسون که رهبری این کار پژوهشی را بر عهده دارد می‌گوید تعدادی از گزارشات آزمایشگاهی پیش‌بینی‌های این تئوری را تأیید می‌کنند. به عنوان مثال این تئوری پیش‌بینی می‌کند که نانولوله‌های دارای زاویه کایرال بزرگ‌تر، رشد سریع‌تری داشته باشند، زیرا تعداد تارهایی که دارای انتهای باز هستند، در این نوع از نانولوله‌ها بیشتر است؛ درستی این امر در آزمایش‌های مختلفی نشان داده شده است.
یاکوبسون می‌گوید: «کایرالیته یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های هر نانولوله است. راهکار ما به صورت کمّی نقش کایرالیته را در رشد نانولوله‌ها آشکار می‌سازد. کسانی که به استفاده از نانولوله‌ها در فناوری‌های جدید امیدوار هستند، از این تئوری استقبال خواهند کرد».
