روش جدیدی برای سنتز نانولوله‌ها و نانوحفره‌های مصنوعی

پژوهشگران موفق شدند بر یکی از مشکلات کلیدی در سر راه استفاده از نانوحفره‌ها و نانولوله‌ها فائق آیند. آنها نانولوله‌های هوشمندی طراحی کردند که می‌تواند به‌صورت انتخابی مواد را از خود عبور دهد. از این فناوری می‌توان در حوزه‌های مختلف از جمله تصفیه آب و جداسازی مواد شیمیایی استفاده کرد.

پژوهشگران موفق شدند بر یکی از مشکلات کلیدی در سر راه استفاده از نانوحفره‌ها
و نانولوله‌ها فائق آیند. آنها نانولوله‌های هوشمندی طراحی کردند که می‌تواند
به‌صورت انتخابی مواد را از خود عبور دهد. از این فناوری می‌توان در حوزه‌های
مختلف از جمله تصفیه آب و جداسازی مواد شیمیایی استفاده کرد.

نانوحفره‌ها و نانولوله‌ها ساختارهایی هستند که اتم‌ها در آن به‌صورت شش
ضلعی قرار گرفته و کانالی نانومقیاس ایجاد می‌کنند. از این نانوساختارها می‌توان
برای عبور انتخابی مواد جهت تصفیه آب و رساندن ماده‌ای به‌درون سلول
استفاده کرد. مشکلی که در این میان وجود دارد آن است که گاهی در اثر
فرآیندهای شیمیایی محصولات جانبی تولید می‌شود که مطلوب نیست.

 
 
بنابراین اگر بتوان نانولوله‌ها را از مواد مختلف سنتز کرد، تا حدی این مشکل حل
می‌شود. پیش از این گزارش‌هایی در این باره به چاپ رسیده است اما پاشنه آشیل
نانولوله‌ها این بوده که در آب از بین می‌رفتند. تولید کنترل شده حفره‌هایی از جنس
کربن که در برابر آب مقاوم باشد کاری دشوار است از همه مهمتر این که نمی‌توان این
حفره‌ها را درون فیلترها قرار داد.

یک تیم تحقیقات بین المللی با کمک آزمایشگاه ملی آرگونه موفق شدند بر این مشکل فائق
آیند. برای این کار آنها از واحدهایی استفاده کردند که خودآرایی داده و به شکل
نانوحفره در می‌آیند. با این کار می‌توان نانولوله‌هایی با کارایی ویژه طراحی کرد
به‌طوری که قادر باشند برخی مولکول‌ها و یون‌ها را بلوک کنند.

در این پروژه محققان از ماکروسیکل‌ها استفاده کردند که دارای هسته هگزا هنیلین
اتینیلین مسطح به‌همراه شش زنجیره آمیدی است. این ترکیب می‌تواند خودآرایی داده و
به‌صورت اتم به اتم روی یکدیگر قرار گیرند. وجود پیوند هیدروژنی میان گروه‌های
آمیدی موجب می‌شود این لایه‌ها روی یکدیگر قرار گیرند. با این کار نانوحفره‌هایی
یکنواخت ایجاد می‌شود که می‌تواند به حالت نانولوله نیز در آیند. با تغییر اندکی در
نحوه تراز شدن اتم، اندازه حفره تغییر کرده و عملکرد نانولوله نهایی نیز دستخوش
تغییر می‌گردد.

یکی از محققان این پروژه از دانشگاه نبراسکا لینکولن می‌گوید اولین نانولوله‌های که
با این روش تولید شد دارای قطر بسیار یکنواختی بود. با تغییر ابعاد ماکروسیکل
می‌توان اندازه حفره را تغییر داد و در نهایت عبور انتخابی یون‌ها و مولکول‌ها را
کنترل کرد. یکی از مزایای این ساختار این است که در برابر آب پایدار بوده و آب از
آن عبور می‌کند.