یکشنبه, ۳ خرداد ۱۳۸۸

تولید کنترل‌شده نانولوله‌های کربنی تک‌جداره با همسان‌سازی

نانولوله‌های کربنی که با روش‌های کنونی تولید می‌شوند، دارای قطر، کایرالیتی و خواص الکترونیکی مختلفی بوده و همراه آنها مقداری کربن بی‌شکل نیز تولید می‌شود. هم‌اکنون دانشمندان در چین با استفاده از مفهوم همسان‌سازی یک روش مؤثر برای تولید نانولوله‌های کربنی تک‌جداره با هر اندیس (n,m) معین، توسعه داده‌اند.

جین زانگ از آزمایشگاه ملی پکن و یکی از این محققان می‌گوید: ما متوجه شدیم که رشد یک نانولوله کربنی تک‌جداره‌ی انتها باز که به عنوان دانه استفاده می‌شود، می‌تواند بواسطه یک مکانیسم رشد انتها باز ادامه یابد. این نانولوله‌های کربنی همسان‌ساز شده‌ی جدید و نانولوله‌های مادر (دانه‌ها) کایرالیتی یکسانی دارند.

یافته‌های این محققان نه‌تنها برای درک مکانیزم تشکیل نانولوله‌های کربنی تک‌جداره‌ مفید خواهند بود بلکه رشد قابل کنترل نانولوله‌های تک‌جداره با کایرالیتی یکسان، را ممکن می‌سازند. علاوه بر این، این مکانیزم رشد ممکن است یک روش مؤثر برای همسان‌سازی گرافن از صفحه‌های گرافنی کوچک باشد.

این محققان در روش‌ خود، ابتدا نانولوله‌های تک‌جداره‌ی بسیار بلندی (چندین ده میکرومتر) روی بستر SiO2/Si رشد دادند. سپس این نانولوله‌های طویل را با لیتوگرافی پرتوی الکترونی (EBL)، پلاسمای اکسیژن و اِچینگ یونی کوتاه کرده و از روی بستر جدا کردند. این نانولوله‌های کوتاه‌ی جداشده می‌توانند برای رشد نانولوله‌های تک‌جداره ثانویه به‌عنوان کاتالیست یا دانه استفاده شوند.

در مرحله سوم، با قرار دادن این دانه‌های انتها باز در یک کوره‌ی ترسیب بخار شیمیایی (CVD) و ورود منابع کربنیCH4 و C2H2 به کوره، همسان‌سازی نانولوله‌های کربنی تک‌جداره از نانولوله‌های تک‌جداره‌ی مادرِ انتها باز شروع شد. حذف گروه‌های عامل -COOH و -OH موجود در انتهای باز نانولوله‌های کربنی مادر، قبل از شروع مرحله سوم، می‌تواند به رشد نانولوله‌های کربنی ثانویه کمک کند.

طبق گفته این محققان این کاتالیست (دانه) نانولوله کربنی تک‌جداره‌ی انتها باز از دیگر کاتالیست‌های گزارش شده برای رشد نانولوله‌های تک‌جداره، مناسب‌تر است.

نتایج این تحقیق در مجله‌یNano Letters منتشر شده است.