انحلال نانولوله‌های کربنی با استفاده از کمپلکس‌های فلزی

گروهی از محققان دانشگاه رایس روشی برای انحلال نانولوله‌ها در عین حفظ ویژگی‌های منحصربه‌فرد آنها ابداع کرده‌اند. با استفاده از این روش حتی می‌توان ویژگی‌های دیگری نیز به این نانوساختارها اضافه کرد.

نتایج همایش نهایی پروژه NanoCap

گروهی از محققان دانشگاه رایس روشی برای انحلال
نانولوله‌ها در عین حفظ ویژگی‌های منحصربه‌فرد آنها ابداع کرده‌اند. با
استفاده از این روش حتی می‌توان ویژگی‌های دیگری نیز به این نانوساختارها
اضافه کرد.

در این روش جدید کمپلکس‌های فلزی معدنی با عملکردهای مختلف در تماس نزدیک
با نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره قرار گرفته و آنها را درون محلول از هم
جدا نگه می‌دارند. این جدایی نانولوله‌ها برای تولیدکنندگانی که می‌خواهند
با روش ریسندگی، الیاف نانولوله‌ای تولید کنند یا برای کسانی که از این
ساختارها برای تقویت کامپوزیت‌ها یا بهره‌گیری از ویژگی‌های الکتریکی آنها
استفاده می‌کنند، بسیار ضروری است. جالب این است که با استفاده از این روش
در نهایت می‌توان توده‌ای از نانولوله‌های کربنی را به‌صورت پخش شده درون
آب تا هفته‌ها نگهداری کرد.

مدت‌هاست دانشمندانی که روی کاربرد نانولوله‌های کربنی کار می‌کنند، در
تلاش هستند تا از توده‌ای شدن این ساختارها در محلول‌های آبی جلوگیری کرده
و بتوانند با ترکیب کردن آنها با مولکول‌های مختلف، ویژگی‌های جدیدی به
آنها بیافزایند. پژوهشگران مختلفی مولکول‌های آلی را به سطح این
نانوساختارها افزوده و بدین طریق تلاش کرده‌اند تا ضمن انحلال آنها،
عملکردهای تازه‌ای در نانولوله‌ها ایجاد کنند. با وجودی که این روش در جدا
کردن نانولوله‌ها از یکدیگر موثر است، اما موجب قربانی شدن ویژگی‌های
الکتریکی، حرارتی و مکانیکی آنها می‌شود.

حال آنجل ماتری، استادیار شیمی دانشگاه رایس به‌همراه دانشجویانش نشان
داده‌اند که کمپلکس‌های پلی‌پیریدیل روتنیوم می‌توانند نانولوله‌ها را به
شکلی موثر و بلند مدت در آب پخش نمایند.

کلید اصلی این کار استفاده از مولکول مناسب است. ماتری و گروهش با ترکیب
کردن روتنیوم با لیگاندها، کمپلکس‌هایی از این عنصر را تولید کردند. بخشی
از مولکول به دست آمده(لیگاندها)، آبگریز و بخشی دیگر از آن (روتنیوم)
آبدوست است. لیگاندها به شدت به نانولوله‌ها متصل شده و مولکول‌های روتنیوم
با آب برهمکنش داشته و موجب جدا ماندن این نانوساختارها از یکدیگر می‌شوند.

در حقیقت هدف ابتدایی این گروه پژوهشی حل مشکل قدیمی شیمی‌دان‌ها نبود.
آنها می‌خواستند از کمپلکس‌های روتنیوم برای ردیابی رسوبات آمیلوئید که
مربوط به بیماری آلزایمر است، استفاده کنند. ماتری می‌گوید: «در مسیر
تحقیقات خود کنجکاو شدیم که اگر این کمپلکس‌های فلزی را به‌نحوی تغییر دهیم
که به نانولوله‌های کربنی متصل شوند، چه اتفاقی می‌افتد».

آنها پس از چندین آزمایش بالاخره توانستند کارایی این کمپلکس‌ها را در
انحلال نانولوله های کربنی ثابت کنند. جزئیات این تحقیق در مجله Chemical
Communications منتشر شده است.