ابداع یک میکروسکوپی نوری برای بهبود آنالیز نانولوله‌های کربنی

گروهی از محققان آلمانی یک روش تصویربرداری نوری آسان و ارزان برای آنالیز نانولوله‌های کربنی ابداع کرده‌اند که می‌تواند اطلاعات حاصل از روش‌های میکروسکوپی و طیف‌سنجی را به هم ارتباط دهد.

با وجودی که قابلیت‌های وسیع نانولوله‌های
کربنی تک دیواره (SWCNT) کمی پس از کشف آنها در سال ۱۹۹۱ آشکار گشت، اما
پیشرفت در زمینه فناوری‌های مبتنی بر این نانوساختارها به کندی صورت گرفته
است. مهم‌ترین مانعی که در این زمینه وجود دارد، تعیین مشخصات نانولوله‌های
کربنی تک‌دیواره عامل‌دار است. از آنجایی که این نانوساختارها در آب یا
حلال‌های آلی حل نمی‌شوند، باید سطح آنها را توسط پیوندهای کووالانسی یا
غیرکووالانسی عامل‌دار کرد تا امکان فراوری آنها بهبود یابد. به همین دلیل
باید با استفاده از روش‌های مختلف طیف‌سنجی و میکروسکوپی، تولید موفقیت‌آمیز
مشتقات این نانولوله‌ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.

روش‌های آنالیزی مختلفی وجود دارند که می‌توانند برای تعیین مشخصات
نانولوله‌ها به کار روند. همین تنوع زیاد موجب ایجاد چالش شده است، زیرا
هنوز هیچ فرایند استانداردی برای آنالیز دقیق این ساختارها توسعه نیافته
است. هر یک از این روش‌ها دارای محدودیت‌هایی هستند و آنالیز دقیق این
نانوساختارها تنها با ترکیب اطلاعات به دست آمده از روش‌های مختلف امکان‌پذیر
است.
 

میکروگراف‌های نوری نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره.
اخیراً گروهی از محققان دانشگاه Erlangen-Nuremberg
در آلمان گام مهمی در حل این مشکل برداشته‌اند. آنها یک روش تصویربرداری
نوری آسان و ارزان ابداع کرده‌اند که می‌تواند اطلاعات حاصل از روش‌های
میکروسکوپی و طیف‌سنجی را به هم ارتباط دهد. با استفاده از این روش،
نانوساختارهای یک‌بعدی مثل نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره با یک لایه SiO2
به ضخامت ۳۰۰ نانومتر روی بستری از جنس Si/SiO2 رسوب داده شده و از آنها به
صورت اُپتیکی تصویربرداری می‌شود.

در این روش نانولوله‌های کربنی توسط امواج ماورای صوت پخش شده و با استفاده
ازروش‌های مختلفی همچون روکش‌دهی چرخشی روی بستر جادویی Si/SiO2 رسوب داده
می‌شوند. زمانی که این ساختار در یک میکروسکوپ نوری تجاری در معرض تابش نور
سفید قرار می‌گیرد، توده‌های نانولوله‌ای به شکل کنتراست سطح تماس ظاهر می‌شوند
(شکل a). سپس می‌توان با استفاده از تصویر به دست‌آمده، دقیقاً همان
ناحیه از نمونه را توسط روش‌های دیگری همچون میکروسکوپی نیروی اتمی (شکل
d)، میکروسکوپی روبشی الکترونی (شکل b) وطیف‌سنجی رامان مورد
بررسی قرار داد. بدین ترتیب می‌توان اطلاعات میکروسکوپی را به اطلاعات طیف‌سنجی
ارتباط داد که این امر اهمیت بسیار زیادی برای طیف‌سنجی رامان دارد، زیرا
سیگنال‌های رامان حاصل از نانولوله‌های کربنی تک دیواره به شدت به
مورفولوژی نمونه بستگی دارند.

جزئیات این تحقیق در مجله Chem. Eur. J. منتشر شده است.