استفاده از نانومواد برای بالا بردن فرش پرنده

در مقاله‌ای که اخیراً به چاپ رسیده‌است، گروه هاج روش جدیدی را برای ساخت «اوداکو» ابداع کرده‌اند. اوداکوها دسته‌هایی از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره (SWNT) هستند که به‌دلیل شباهت ظاهری به نام بادبادک‌های سنتی ژاپنی نامیده می‌شوند.

باب هاج (شیمی‌دان برجسته‌ی مؤسسه‌ی ریچارد اسمالی دانشگاه رایس) به کمک محصولات متفاوتی همچون فرش‌ها و حتی بادبادک‌ها، در حال اداره‌ی یک فروشگاه بزرگ است. آنچه او انجام می‌دهد در حقیقت انقلابی در دنیای فناوری نانوی کربنی است.

در مقاله‌ای که اخیراً به چاپ رسیده‌است، گروه هاج روش جدیدی را برای ساخت «اوداکو» ابداع کرده‌اند. اوداکوها دسته‌هایی از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره (SWNT) هستند که به‌دلیل شباهت ظاهری به نام بادبادک‌های سنتی ژاپنی نامیده می‌شوند. این کشف ممکن است به راهی برای تولید رشته‌های نانولوله‌ای بینجامد که طولی در حدود متر دارد که حتی از یک قطعه DNA نیز عریض‌تر نیستند. هاج به همراه همکارانش (کری پینت و نئو آلوارز که از دانشجویان کارشناسی ارشد هستند) توضیح دادند که اوداکوها بادبادک‌های بسیار بزرگی هستند که برای هوا کردن آنها نیازمند چندین نفر هستیم و به همین دلیل چندین طناب از آنها آویزان است.

در این تحقیق طناب‌ها، نانولوله‌ها بوده و هر یک هزاران بار کوچک‌تر از یک سلول زنده هستند؛ اما روش جدید هاج منج ربه تولی دسته‌هایی از SWNT می‌شود که گاهی اوقات ابعاد آنها به سانتی‌متر می‌رسد. به عقیده وی این روش می‌تواند نهایتاً به تولید لوله‌هایی با طول نامحدود منجر گردد.

تولید بزرگ‌مقیاس طناب‌ها و کابل‌های نانولوله‌ای نعمت بزرگی برای مهندسان اکثر رشته‌ها به شمار می‌رود. از این ابزارها به‌عنوان مثال می‌توان در خطوط انتقال نیروی ابرکارامد سبک برای نسل‌ بعدی شبکه‌های الکتریکی و در اشکال فوق ‌قوی و مقاوم در برابر نور مواد کربنی فیبری موجود در هواپیماها استفاده کرد. هاج افزود دسته‌های نانولوله‌ی کربنی می‌توانند در باتری‌ها، پیل‌‌های خورشیدی و میکروالکترونیک نیز سودمند واقع گردند.

سال گذشته هاج و همکارانش دریافتند که می‌توانند با بهره‌گیری از ماشین‌آلات نشان‌گذاری بر روی پول، دسته‌های فشرده‌ای از نانولوله‌ها را تولید کنند. هاج و گروه قبلی‌اش با بهره‌گیری از این فرایند چاپ، لایه‌های نازکی از آهن و اکسید‌ آلومینیوم را بر روی یک غلطک میلار ایجاد کردند، آنها سپس لایه‌ها را برداشته و بر روی ورقه‌های کوچک جای دادند.

در یک قفس توری‌شکل که بر روی یک کوره قرار داده شده‌است، ورقه‌های فلزی مذکور بالا رفته و در یک بخار شیمیایی دمیده‌شده «پرواز می‌کنند». با پرواز آنها، آرایه‌هایی از نانولوله‌ها از ذرات آهن به‌صورت فشرده و عمودی رشد می‌کنند. پس از اتمام حرارت‌دهی و مشاهده‌ی زیر میکروسکوپ، دسته‌های مذکور به میزان زیادی شبیه یک تکه از یک فرش هستند. روش هاج میزان رشد SWNTها (نسبت نانولوله‌ها بر مواد زیرلایه) را از میزان ۵/۰ درصد (برای سایر روش‌ها) به ۴۰۰ درصد ارتقا می‌دهد.

در تحقیق اخیر این گروه، میلار را با کربن خالص جایگزین کردند. با این کار با رشد بیشتر دسته‌های نانولوله‌ای، کاتالیست مورد نظر به شکل یک بادبادک درآمده، در میان جریانات دمیده‌شده‌ی هیدروژن و استیلین موجود در محفظه‌ی تولید به پرواز درمی‌آید. اگر یک کاتالیست از بین نرود به کوره امکان می‌دهد تا سریعاً طناب‌های ممتدی از مواد را تولید کند.

هاج در مورد آینده‌ی این تحقیق گفت: «چنانچه بتوان به چنین رشدی دست یافت، آنگاه می‌توانیم موادی با طول متری تولید کرده، حتی آنها را ببافیم.»

نتایج این تحقیق در نشریه‌ی Nano Research به چاپ رسیده‌است.