ارایه‌ی راهی برای آب‌دوست نمودن نانولوله‌ی کربنی

از آنجایی که نانولوله‌ی کربنی یک سوپرمولکول آب‌گریز است، تلاش‌های زیادی برای
محلول کردن آنها در آب انجام شده‌است. بررسی‌های تجربی نشان داده که استخلاف‌دار
کردن به روش تجربی یک انتخاب مناسب در بهبود حلالیت نانولوله‌ها در آب است. روش‌های
زیادی برای استخلاف‌دار کردن نانولوله‌های کربنی به کار می‌رود که می‌توان به ایجاد
نقص و استخلاف‌دار کردن به روش کووالانس به دیواره‌های نانولوله اشاره کرد.

خانم مهشاد مشاری، کارشناس ارشد شیمی فیزیک، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه‌ی
توسعه‌ی فناوری نانو گفت: «رفتار نانولوله‌ی استخلاف‌دار شده با دو گروه گلوتامین و
کربوکسیل در محیط آبی را در قالب پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد خود بررسی نموده‌ام».

خانم مشاری در رابطه با نحوه‌ی انجام این پژوهش گفت: «این تحقیق به روش شبیه‌سازی
مولکولی به کمک نرم‌افزار Tinker انجام شده‌است. به این صورت که شش سیستم از
نانولوله‌ی کربنی ساده و نانولوله‌ی کربنی استخلاف‌دار شده به وسیله‌ی دو گروه
استخلافی گلوتامین (استخلافی با طول زنجیره‌ی بلند) و کربوکسیل (استخلافی با طول
زنجیره‌ی کوتاه) ساخته شد. در چهار سیستم، از هر کدام از استخلاف‌ها چهار استخلاف
از یک گروه قرار داده شد و در دو سیستمی که نوع استخلاف آنها یکی بود، مکان
قرارگیری آنها متفاوت در نظر گرفته شد. سپس با اعمال شرایط شبیه‌سازی، برهمکنش‌های
انرژی، نمودارهای تابع توزیع شعاعی و ضرایب نفوذ تحلیل شد».

وی ابراز داشت: «نتایج بررسی‌ها نشان داد که تمایل تجمع مولکول‌های آب در اطراف
گروه‌های آب‌دوست، در انتهای استخلاف گلوتامین بیشتر از گروه‌های آب‌دوست در نزدیکی
نانولوله‌ی کربنی است، همچنین تعداد مولکول‌های آب بیشتری در اطراف نانولوله‌های
استخلاف‌دار شده با گلوتامین نسبت به نانولوله‌های استخلاف‌دار شده با کربوکسیل
تجمع می‌یابند».

محقق پژوهش افزود: «بررسی‌ها روی نانولوله‌ی کربنی با شانزده عدد گروه کربوکسیل
حاکی از آن است که تعداد زیاد استخلاف، مانع نزدیک شدن مولکول‌های آب به گروه‌های
آب‌دوست شده و بهتر است که از استخلاف با تعداد کم و طول زنجیره‌ی بلند استفاده شود».

جزئیات این تحقیق -که با راهنمایی خانم دکتر معصومه فروتن در آزمایشگاه تحقیقاتی
شیمی‌فیزیک دانشکده‌ی شیمی دانشگاه تهران انجام شده‌- در مجله‌ی Physica E (جلد ۴۳،
صفحات ۳۶۵-۳۵۹، سال ۲۰۱۰) منتشر شده‌است.