شناسایی قطبیت نانولوله‌های کربنی با میکروسکوپ نوری

تقارن نانولوله‌های کربنی تاثیر زیادی روی خواص الکترونیکی آن دارد. مشکل اصلی در استفاده از نانولوله‌های کربنی آن است که تشخیص نوع تقارن نانولوله‌ها بسیار دشوار است. محققان دانشگاه کالیفرنیا روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان انواع نانولوله‌ها را از یکدیگر تشخیص داد. این کار با استفاده از میکروسکوپ نوری پلاریزه انجام می‌شود.

نانولوله‌های کربنی تک جداره از لوله‌ای شدن یک ورق گرافنی به‌دست می‌آید. اتم در ورق گرافنی به‌صورت شش وجهی کنار هم قرار می‌گیرند، این که ورق گرافنی از چه جهتی لوله‌ای شود، تعیین کننده نوع تقارن نانولوله کربنی بوده و فلز یا نیمه‌هادی بودن نانولوله را مشخص می‌کند.
نانولوله‌های کربنی تک جداره کاربردهای متعددی در حوزه حسگری و ترانزیستور دارد که دلیل این امر، مساحت سطحی بالا و سرعت بالای حرکت الکترون در این ماده است. در حال حاضر روش‌های تولید نانولوله‌های کربنی تک جداره به شکلی است که در نهایت مخلوطی از نانولوله نیمه‌هادی و فلزی به‌دست می‌آید.
کایهای لیو از دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید: ما موفق شدیم با استفاده از میکروسکوپ نوری و طیف‌سنجی نوری مبتنی بر پلاریزاسیون نانولوله‌هایی با تقارن مختلف را از هم تفکیک کنیم. هر چند که نور پلاریزه به شدت به آنیزوتروپ نوری حساس است اما مشکل موجود در مسیر شناسایی نانولوله‌های کربنی در آن است که نانولوله‌ها در اثر برخورد نور پلاریزه سیگنال بسیار کوچکی ایجاد می‌کند. از آنجایی که نویزهای محیطی زیاد هستند، بنابراین شناسایی سیگنال‌ها بسیار دشوار خواهد بود.
در میکروسکوپ‌های نوری تعداد زیادی روزنه شیئی وجود دارد که برای بررسی و شناسایی اجسام وجود آنها ضروری است. زمانی که نور پلاریزه از میان این روزنه‌ها عبور می‌کند به شدت غیرقطبی می‌شود. فنگ وانگ رهبر این تیم تحقیقاتی با جدا کردن نور تابیده شده به نمونه و رصد نور توسط میکروسکوپ بر این مشکل فائق آمده است.
وانگ می‌گوید: ما از یک روزنه بزرگ برای رصد نور استفاده کردیم اما برای تابیدن نور به نمونه از یک روزنه کوچک بهره گرفتیم. با این کار می‌توانیم مطمئن شویم که نور کاملا پلاریزه باقی می‌ماند.
از سوی دیگر محققان به جای نور معمولی، از یک لیزر برای این کار استفاده کردند تا پرتو بسیار کوچکی برای تابش به نمونه ایجاد کنند. با این کار می‌توان قطبیت صدها نانولوله‌کربنی را رصد کرد.
نتایج این پژوهش در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ رسیده است.