تصویربرداری از نانوساختارهای تقویت شده کربنی

پژوهشگران دانشگاه آلتو با استفاده از میکروسکوپ الکترونی موفق به
تصویربرداری اتم به اتم از نانولوله‌های کربنی و گرافن تقویت شده با
نیتروژن شدند. نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای در نشریه ACS Nano به چاپ
رسیده است. در این مقاله اطلاعات دقیق و جامعی از آسیب‌های وارد شده بر این
ساختارهای ارزشمند به‌دست می‌آید آسیب‌هایی که در اثر تابش پرتو الکترونی
ایجاد می‌شود توسط روش‌های پیشرفته کامپیوتری و همچنین انجام تست‌های
میکروسکوپی مشخص می‌شود.

توما سوزی محقق پسادکتری دانشگاه آلتو کار روی این پروژه را در سال ۲۰۱۰ با
همکاری جانی کوتاکوسکی از دانشگاه وین آغاز کرد. سوزی می‌گوید آشنایی ما
برای شروع کار روی این پروژه به‌صورت تصادفی در یک کارگاه اتفاق افتاد که
در بخش ارائه پوستر من با جانی آشنا شدم. من چند سوال از او پرسیدم که او
با مدل‌سازی کامپیوتری جواب سوالات من را داد. پس از این ملاقات، روند
آشنایی ما به پروژه‌ای ختم شد که در آن ۱۱ نویسنده از ۵ کشور اروپایی نقش
داشتند.

سوزی و همکارانش به‌دنبال این حقیقت بودند که پرتوهای الکترونی قدرتمند در
میکروسکوپ TEM چه تاثیری روی نانومواد کربنی تقویت شده با نیتروژن دارد.

این میکروسکوپ‌ها با همان مکانیسمی کار می‌کنند که میکروسکوپ‌های نوری عمل
می‌کنند فقط با این تفاوت که به‌جای نور از امواج الکترونی در آنها استفاده
می‌شود. مواد مورد استفاده در این پروژه، گرافن و نانولوله کربنی، مواد
بسیار جالبی هستند زیرا از آنها می‌توان در نانوالکترونیک، حسگرهای گازی و
الکتروکاتالیست‌های عاری از فلز استفاده کرد.

پیوند ایجاد شده توسط مولکول تقویت کننده به‌شدت می‌تواند روی نتایج اصلاح
ماده اصلی تاثیر گذار باشد. پیشرفت‌هایی که اخیر حاصل شده این امکان را
فراهم کرده که بتوان به‌صورت اتم به اتم سطح را آنالیز کرد و حتی به‌صورت
مستقیم از سایت‌های نیتروژن در گرافن تصویربرداری کرد. با این حال، ممنتوم
حاصل از الکترون برخورد غیرالاستیک موجب خارج شدن اتم‌ها از ماده هدف شده و
در نهایت منجر به شناسایی غلط ساختارهای اصلاح نشده می‌شود.

سوزی می‌گوید با این روشی که ما ارائه کردیم می‌توان از اتم کربن در حال
خروج از ساختار گرافن تصویربرداری کرد اتم کربنی که در مجاورت مولکول تقویت
کننده قرار دارد. نتایج این تصویربرداری دقیقا با شبیه‌سازی انجام شده
هم‌خوانی دارد.

نتایج این پژوهش هم موجب بهبود درک ما از پایداری تابشی این ساختارها
می‌شود و هم تغییرات ساختاری بوجود آمده در اثر تابش الکترون‌های پر انرژی
را نشان می‌دهد.