تراز کردن نانوسیم‌ها به صورت عمودی و افقی

خواص مغناطیسی نانوسیم‌های فسفید کبالت می‌تواند در تولید ادوات با عملکرد بالا مورد استفاده قرار گیرد. برخلاف مواد توده‌ای، این بلورهای کشیده شده بسیار کوچک، از ساختارهای دامنه‌ای منفرد تشکیل شده که مسئول بروز پدیده ابرمغناطیس در نمونه می‌باشد. ابرمغناطیسیته پدیده‌ای است که در حضور میدان مغناطیسی بروز می کند. برای تولید ماده با ویژگی‌های ابرمغناطیسی، آنها باید واحدهای سازنده این ماده را با دقت بالا در کنار هم قرار دهند. در حال حاضر با همت پژوهشگران موسسه آاستار این کار قابل انجام است و می‌توان ابرمغناطیس‌ها را تولید کرد آنها برای این کار از گرما استفاده کرده نانوسیم‌های منفرد را تراز نموده‌اند.

راهبرد فعلی خودآرایی نانوبلورها مبتنی بر قرار دادن محلول حاوی بلورها روی یک سطح جامد و تبخیر حلال آن است. از نقطه نظر تئوری، تبخیر موجب افزایش نیروی جاذبه میان بلورها شده و در نهایت آنها را وادار به تراز شدن می‌کند. با این حال تراز کردن دقیق این ساختارهای آنیزوتروپیک بسیار دشوار بوده و به‌عنوان چالشی برای محققان محسوب می‌شود. آنیزوتورپیک به خواص فیزیکی گفته می‌شود که به شدت وابسته به جهت است.

مینگ یونگ هان از محققان این پروژه می‌گوید ما از روش تبخیر کند استفاده کردیم. برای این کار محققان از روشی مشابه آنچه که در سنتز‌های شیمیایی استفاده می‌شود بهره گرفتند. این گروه تحقیقاتی مشتقات کبالت را در دمای بالا با تری‌اکتیل‌فسفین واکنش دادند. با این کار سطح نانوسیم‌ها توسط تری‌اکتیل‌فسفین پوشش داده می‌شود. در قدم بعد این محلول در دماهای مختلف نگهداری می‌شود با این کار که نوعی پیر شدن در اثر دما است، نانوبلورهایی با ابرساختارهای از پیش تعیین شده ایجاد می‌شوند.

اگر نانوسیم‌ها را بدون انجام مرحله آخر شستشو دهیم، آنگاه ساختارهایی با جهت‌گیری‌های متفاوت ایجاد می‌شود ( رجوع به تصویر). محققان پس از سرد کردن و پیر کردن این نمونه در دمای اتاق به مدت دو ساعت، ساختارهای نانوسیم عمودی را مشاهده کردند. در این تراز شدن، نانوسیم‌ها به‌صورت الگوهای شش ضلعی قرار گرفته و ساختار لانه زنبوری ایجاد شد. اگر این نمونه تا رسیدن به دمای اتاق سرد شده و دوباره منجمد شود، ساختاریی از نانوسیم به‌صورت پهلو به پهلو و افقی ایجاد می‌شود. این ابرساختارها می‌توانند در مقابل دمای بالا، اولتراسونیک و حلال‌های آلی مقاومت کند.

نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Temperature and chemical bonding-directed self-assembly of cobalt phosphide nanowires in reaction solutions into vertical and horizontal alignments. در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است.