روش ارزانی برای جداسازی نانولوله‌های کربنی تک ‌جداره

هنگامی که نانولوله‌های کربنی تک‌جداره تولید می‌شوند، مخلوطی از نانولوله‌های نیمه‌رسانا و فلزی هستند. در هر کاربردی معمولا به یکی از این دو نوع نانولوله نیاز است؛ بنابراین آنها باید جداسازی شوند. متاسفانه تلاش‌ها برای انجام این کار، تاکنون بواسطه گرانی بسیار زیاد روش‌های جداسازی با مشکل برخورد کرده‌اند. اکنون گروهی از فیزیکدانان در بریتانیا روش جدیدی ارائه کرده است که امکان جداسازی ارزان نانولوله‌های کربنی تک‌جداره را فراهم می‌کند.

هنگامی که نانولوله‌های کربنی تک‌جداره تولید می‌شوند، مخلوطی از نانولوله‌های
نیمه‌رسانا و فلزی هستند. در هر کاربردی معمولا به یکی از این دو نوع
نانولوله نیاز است؛ بنابراین آنها باید جداسازی شوند. متاسفانه تلاش‌ها
برای انجام این کار، تاکنون بواسطه گرانی بسیار زیاد روش‌های جداسازی با
مشکل برخورد کرده‌اند. اکنون گروهی از فیزیکدانان در بریتانیا روش جدیدی
ارائه کرده است که امکان جداسازی ارزان نانولوله‌های کربنی تک‌جداره را
فراهم می‌کند.

این روش جداسازی با یک مشاهده بوسیله میلو شافر و همکارانش از کالج امپریال
لندن شروع شد. آنها کشف کردند که فولرین باردارشده می‌تواند به خوبی در
آمونیاک حل شود.

 
مراحل مختلف این روش جداسازی.
این فرآیند بدینسان است که ابتدا نانولوله‌های کربنی برای خالص‌سازی و مجزا شدن از
همدیگر در یک محلول آمونیاک و سدیم پراکنده می‌شوند؛ این کار منجر به تولید محلولی
می‌شود که این محققان آن را محلول نانوتیوباید (nanotubide) نامیده‌اند. سپس
آمونیاک حذف می‌شود. نتیجه یک پودر خشک نانوتیوباید و نمک است. این محققان در مرحله
بعد دی‌متیل‌فرمامید به این پودر اضافه می‌کنند که سبب حل شدن بخشی از این
نانوتیوباید مملو از نمک می‌شود. آنها متوجه شدند که با استفاده از غلظت مناسب سدیم
در محلول اولیه، می‌توانند موادی که اغلب نانولوله‌های کربنی تک‌جداره هستند، را از
نمک حل شده بازیافت کنند.

این گروه با توجه به مقدار سدیم موجود در محلول آمونیاک – سدیم و بنابراین تعداد
الکترون‌های در دسترس نانولوله‌ها، نشان داده است که نمک نانوتیوباید – سدیم که
بطور خود‌به‌خود در دی‌متیل‌فرمامید حل می‌شود، اغلب نانولوله‌های کربنی تک‌جداره
فلزی هستند. این موضوع نشان می‌دهد که جداسازی را می‌توان با فقط مشخصه‌های
الکترونیکی متفاوت نانولوله‌های کربنی مدیریت کرد.

این فرآیند جدید، علاوه بر فراهم کردن امکان جداسازی ارزان نانولوله‌های تک‌جداره،
نیاز به استفاده از سانتریفوژ و التراسونیک را حذف می‌کند. سانتریفوژ و التراسونیک
بخشی از فرآیند استفاده شده در روش‌های موجود هستند و بعضی از اوقات باعث آسیب به
محصول نهایی می‌شوند.

کارل کولمان، یک متخصص فناوری‌نانو در دانشگاه دورهام در انگلیس، می‌گوید: “با توجه
به اینکه جداسازی نانولوله‌های تک‌جداره نیمه‌رسانا و فلزی برای استفاده
نانولوله‌ها در گستره وسیعی از کاربردها حسگری و الکترونیکی ضروری است، این روش
جداسازی بسیار جالب است. روش‌های گزارش شده‌ی مختلف بسیاری وجود دارند که می‌توانند
جداسازی را انجام دهند، اما مزیت بزرگ روش این محققان مقیاس‌پذیری آن است.”

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ACS Nano منتشر کرده‌اند.