یک ماده هیبریدی نانولوله-گرافن که توسط محققان دانشگاه رایس ساخته شده است؛ ممکن است بهترین ماده رابط الکترودی برای بسیاری از کاربردهای الکترونیکی و ذخیره انرژی باشد.
ساخت یک ماده هیبریدی نانولوله-گرافن
یک ماده هیبریدی نانولوله-گرافن که توسط محققان دانشگاه رایس ساخته شده است؛ ممکن است بهترین ماده رابط الکترودی برای بسیاری از کاربردهای الکترونیکی و ذخیره انرژی باشد. این‌گروه به رهبری جیمز تور بصورت موفقیت‌آمیزی جنگل‌هایی از نانولوله‌های کربنی رشد‌داده که به سرعت از صفحه‌های گرافن با طول‌های حیرت‌آور بیش از ۱۲۰ میکرون، بیرون می‌‌آیند.
در این ماده هیبریدی، گرافن دوبعدی با نانولوله‌ها ترکیب شده و یک ساختار سه‌بعدی یکپارچه ایجاد شده است. پیوند‌های بین آنها کوالانسی است که بدین معنی است که اتم‌های کربن مجاور الکترون‌های خود را در یک پیکربندی بسیار پایدار به اشتراک می‌گذارند. این نانولوله‌ها فقط روی صفحه گرافن نمی‌نشینند، بلکه جزئی از آن می‌شوند.
تور گفت: «تعداد زیادی از محققان سعی کرده‌اند که نانولوله‌ها را به یک الکترود فلزی متصل کنند، ولی این کار هرگز به خوبی انجام نشده است. زیرا آنها با یک مانع الکترونیکی کوچک در فصل‌مشترک برخورد می‌کنند. با رشد گرافن روی فلز (در این حالت مس) و سپس رشد نانولوله‌ها از این گرافن، تماس الکتریکی بین نانولوله‌ها و الکترود فلزی اهمی می‌شود، این بدین معنی است که الکترون‌ها هیچ مقاومتی احساس نمی‌کنند زیرا این ماده هیبریدی یکپارچه است.»
تور اضافه کرد: «این ماده هیبریدی به ما یک سطح ویژه بسیار بزرگ، بیش از ۲۰۰۰ متر مربع بر هر گرم از این ماده، می‌دهد. دلیل طبیعت هیبریدی این ماده حلقه‌های هفت‌عضوی در انتقال از گرافن به نانولوله است؛ ساختاری که بطور تئوری برای چنین ماده‌ای پیش‌بینی شده بود و اکنون با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی با دقت زیرنانومتری تایید شده است.»
حلقه‌های هفت‌اتمی(قرمز رنگ) در محل اتصال نانولوله‌ها و گرافن(انتقال از گرافن به نانولوله).
روبرت هاوج، یکی از این محققان، با استفاده از سوسپانسیونی از ورقه‌های غنی از کاتالیست، راهی برای ساخت فرش‌های بسیار فشرده‌ای از نانولوله‌ها روی یک بستر کربنی در یک کوره کشف کرد. این کاتالیست، موقعی که گرم می‌شود، نانولوله‌هایی از بستر شروع به رشد کرده و مانند آسمان‌خراش‌ها به سمت بالا حرکت می‌کنند.
این گروه در کار جدید خود، یک odako ویژه رشد داد که کاتالیست آهن و بافر اکسید آلومینیوم را روی لایه‌ای از گرافن رشد داده شده بصورت جداگانه روی یک بستر مسی، باقی نگه‌داشته بود. مس باقی‌مانده بعنوان یک جمع‌کننده جریان عالی برای هیبریدهای سه‌بعدی عمل می‌کرد که در عرض چند دقیقه با طول‌های قابل کنترل بیش از ۱۲۰ میکرون رشد می‌یافتند.
تصاویر میکروسکوپ الکترونی، نانولوله‌های کربنی یک، دو و سه جداره‌ای را نشان می‌دادند که روی گرافن رشد کرده بودند. همچنین اندازه‌گیری‌های الکتریکی نشان دادند که در محل اتصال نانولوله‌ها و گرافن هیچ مقاومتی در برابر جریان الکتریکی وجود ندارد.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Communications منتشر کرده‌اند.
