اثر هیدروژن بر رشد نانولوله‌های کربنی

پژوهشگران دانشگاه مینسوتا موفق به بررسی اثر جریان گاز هیدروژن بر رشد نانولوله‌های کربنی شدند.

پژوهشگران دانشگاه مینسوتا موفق به بررسی اثر جریان گاز هیدروژن بر رشد نانولوله‌های کربنی شدند. نانولوله‌های کربنی، استوانه‌های بلند و توخالی‌ای از کربن، با قطر یک میلیاردم مترهستند که توانایی‌های بسیاری برای استفاده در زمینه‌ی فناوری نانو، نور، الکترونیک و… دارند. خواص اصلی آنها به ساختارشان بستگی دارد و دانشمندان فقط کنترل کمّی بر ساختار آنها دارند.

اری آیدیل، دانشمند مواد و مهندسی شیمی دانشگاه مینسوتا، می‌گوید:«ما دقیقاً نمی‌دانیم که نانولوله‌ها چگونه رشد می‌کنند».

اوچنین شرح می‌دهد کهنانولوله‌های کربنی از یک ذره‌ی کاتالیزوری فلزی که در گازی مانند متان غوطه‌ور شده‌است، رشد می‌کنند. گاهی به این فرایند گاز هیدروژن نیز اضافه می‌شود که ثابت شده‌است وجود مقدار کمی از آن به رشد نانولوله‌های کربنی با دیواره‌های صاف و کم نقص، کمک می‌کند. به هر حال، زیاد بودن هیدروژن، منجر به ایجاد فیبرهایی با دیوارهای ضخیم می‌شود و یا اصلاً نانولوله‌ای رشد نمی‌کند.

برای فهم دلیل این امر، آیدیل و همکارانش از میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) و دیگر روش‌ها استفاده کردند تا با روشی معین، از افزایش غلظت هیدروژن تصویر بگیرند و اثرات آن را مشخص کنند. آیدیل می‌گوید: «کاتالیزور فلز آهن در اثر واکنش با گاز متان به کاربید آهن تبدیل می‌شود. کاربید آهن ماده‌ی سختی است که به‌راحتی تغییر شکل نمی‌دهد و نانولوله‌های کربنی که دارای دیواره‌های خیلی صافی هستند با وجود چنین کاتالیزورهایی رشد می‌کنند».

وی ادامه می‌دهد:«با اضافه‌ کردن بیش از حد هیدروژن به مخلوط، کاربید آهن به آهن تبدیل می‌شود که بسیار شکل‌پذیر و چکش‌خوار است و موجب می‌شود به‌ جای نانولوله‌های کربنی توخالی، ساختارهای فیبری‌شکل، ایجاد شود».

جزئیات این تحقیق در مجله‌ی Journal of Applied Physics منتشر شده‌است.