خالص سازی نانولوله ها با سانتریفیوژ های بسیار سریع

محققان دانشگاه رایس در دو مقاله ی اخیرشان، ثابت کردند که می توان از سانتریفیوژ
های بسیار سریع در خالص سازی گونه های مختلف نانولوله های کربنی استفاده کرد. آنها
در این کار از سیالی حاوی محلول هایی با دانسیته ی مختلف استفاده کردند.

یک گروه تحقیقاتی به رهبری جونیچیرو کونو از دانشگاه رایس، موفق شدند گامی مؤثر در
مسیر تحقق رؤیای ساخت گرید الکتریکی با کارایی بالا بردارند. این گریدها به نانوسیم
های کوانتومی با هدایت بالا وابسته هستند. آنها برای تهیه ی نانولوله های نیمه هادی
با ساختاری مشخص، از سانتریفیوژهای بسیار سریع استفاده کردند. از این نانولوله ها
می توان در پزشکی و الکترونیک استفاده کرد. سانتریفیوژهای بسیار سریع، نوعی از
سانتریفیوژها هستند که در جداسازی سلول های خونی از پلاسما در آزمایشگاه های پزشکی
کاربرد دارند.

برای جداسازی نانولوله های کربنی تک جداره، مخلوطی از آنها را درون یک سیال حاوی
محلول هایی با دانسیته ی مختلف می ریزند و سانتریفیوژ را با سرعتی بالا به حرکت
درمی آورند؛ به طوری که نیروی اعمالی آن به ۲۵۰ هزار برابرِ نیروی گرانش زمین برسد،
در این حالت نانولوله ها به درون سیال مهاجرت کرده، در جایی متناسب با دانسیته ی
ویژه ی خود می ایستند، پس از چند ساعت سانتریفیوژ کردن، لوله ی آزمایش به صورت یک
طیف رنگی درمی آید که هر رنگ مؤید گونه ای از نانولوله های کربنی خالص با خواص
منحصربه فرد است. هر رنگ دارای ویژگی های نوری و الکترونیکی ویژه ای بوده، مصارف
مختلفی دارد.

ساختار محلول گرادیان مورد استفاده در این پروژه، ترکیبی از مواد مختلف است که یکی
از آنها سورفاکتانتی به نام چلات سدیم با ساختاری شبیه به نانولوله است. این ماده
به نانولوله های کربنی با ساختار صندلی بهتر از نانولوله های کربنی با ساختار
زیگزاگی می چسبد.

نبود نانولوله های کربنی با ویژگی خاص به صورت خالص در ۲۰ سال اخیر، یکی از مشکلات
واقعی بر سر راه دانشمندان بوده است، هر چند استفاده از سانتریفیوژهای بسیار سریع
روش جدیدی محسوب نمی شود، این گروه تحقیقاتی با استفاده از ساختار گرادیان بسیار
دقیق، توانستند ۱۰ گونه ی مختلف از نانولوله های کربنی تهیه شده از روش HiPco را
استخراج کنند. این روش باعث می شود که شناخت دانشمندان درباره ی گونه های مختلف
نانولوله های کربنی بیشتر شود.

از آنجا که نانولوله های کربنی تک جداره با ساختار صندلی به دلیل هدایت بالای خود
برای تولید نانوسیم های کوآنتومی ایده آل است، با این روش می توان آنها را خالص
سازی کرد.

گفتنی است نتایج این تحقیق در نشریه ی Nature Nanotechnology و ACS Nano به چاپ
رسیده است.