استفاده از نانولوله‌های کربنی به‌عنوان سپر مغناطیسی

درک و کنترل ویژگی‌های مغناطیسی مواد کربنی برای استفاده از این ساختارها در
کاربردهای علوم زیستی و نانو ضروری است. حال محققان اروپایی و آمریکایی با استفاده
از طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته کربن ۱۳ نشان داده‌اند حفرات درونی نانولوله‌های
کربنی ناخالص بالاترین محافظت دیامغناطیسی را در مقایسه با سایر مواد کربنی دارا
هستند. این یافته بدین‌معناست که می‌توان از این نانولوله‌ها به‌عنوان سپر مغناطیسی
در ابزارهای نانوالکترونیکی و همچنین در نانوزیست‌پزشکی برای تصویربرداری و حسگری
بهره برد.

زمانی که یک میدان مغناطیسی به یک ماده اعمال می‌شود، الکترون‌های احاطه‌کننده
هسته شروع به چرخش در جهت عمود بر میدان اعمال شده می‌نمایند. این امر موجب
ایجاد یک میدان مغناطیسی ثانویه به نام میدان مغناطیسی القایی می‌شود که
جهت آن مخالف جهت میدان اعمالی خارجی به هسته است. بدین ترتیب هسته اتم
میدان ضعیف‌تری به نام میدان مغناطیسی موثر را حس می‌کند که در این حالت
گفته می‌شود هسته سپر دیامغناطیسی پیدا کرده است.

سپر دیامغناطیسی بزرگ

حال کریستف گزباک از CNRS در دانشگاه مونت‌پلیه و همکارانش در سوئد،
اسپانیا، و آمریکا بزرگ‌ترین سپر دیامغناطیسی را که تاکنون در آلوتروپ‌های
کربن مشاهده شده است، گزارش کرده‌اند. اثری که این پژوهشگران مشاهده نمودند،
قوی و مستقل از دما بوده و با افزایش شدت میدان مغناطیسی اعمالی، افزایش می‌یابد.

این نتایج که با استفاده از روش‌های طیف‌سنجی حالت جامد NMR با تفکیک‌پذیری
بالا به دست آمده‌اند، نشان می‌دهند که بر خلاف تصورات قبلی، بزرگ‌ترین سپر
قابل حصول درون کره C60 ناخالص نبوده، بلکه باید درون نانولوله‌های کربنی
ناخالص به دنبال آن گشت. به‌علاوه می‌توان این سپر را از طریق وارد کردن
ناخالصی‌ها و عامل‌دار کردن نانولوله‌های کربنی کنترل کرد.

گزباک می‌گوید: «می‌توان از این مواد بالقوه ارزشمند به‌عنوان سپر مغناطیسی
در ابزارهای نانوالکترونیکی و همچنین در مهندسی نانوزیست‌پزشکی بهره برد».
به‌عنوان مثال این سپر می‌تواند قطعات کاشتنی پزشکی را در برابر تابش‌های
با فرکانس بالا محافظت نماید.

گزباک می‌افزاید یکی دیگر از کاربردهای مهم این ماده قرار دادن آنها در
تماس با سلول‌های زنده و ردیابی آنها در مقیاس نانو از طریق اندازه‌گیری
میدان‌های مغناطیسی با استفاده از NMR است.

برنامه بعدی این گروه ادامه بررسی این مواد و توسعه طیف‌سنجی NMR و
تصویربرداری درون‌تنی است.

جزئیات این کار در J. Chem. Phys. منتشر شده است.