رشد نانولوله‌های کربنی تک جداره بلند روی پلاتین

محققان مرکز EMPA و مؤسسه ماکس پلانک موفق شدند برای اولین بار نانولوله‌های کربنی تک جداره را با استفاده از الگویی منفرد رشد دهند. براساس مقاله‌ای که این گروه در نشریه Nature منتشر کردند، نانولوله‌های منفرد روی سطح پلاتین رشد کرده‌اند.

در طول بیست سال گذشته تحقیقات گسترده‌ای برای تولید و کاربرد نانولوله‌های کربنی انجام شده‌است. این نانولوله‌ها دارای خواص الکترونیکی، گرمایی و مکانیکی ویژه‌ای هستند. از آن‌ها می‌توان در تولید نسل جدید ادوات نوری- الکترونیکی استفاده کرد.
نانولوله‌های کربنی تک جداره دارای قطری در حدود 1 نانومتر هستند به‌طوری که می‌توان ساختاری کوانتومی برای آن‌ها متصور بود. کوچکترین تغییر ساختاری مثل تغییر در قطر یا تراز شدن شبکه اتمی می‌تواند تغییرات فراوانی در خواص نانولوله‌ها ایجاد کند.
یک گروه تحقیقاتی ضمن بررسی این موضوع به دنبال این است که چگونه بتواند مولکول‌ها را به یکدیگر متصل کرده و در نهایت نانوساختاری پیچیده روی سطح ایجاد کند. برای مثال با راهبرد پایین به بالا، این گروه موفق به تولید نانوساختاری ویژه به شکل توپ فوتبال شدند. اولین چالش، یافتن مولکولی آغازگر بود تا بتوان هسته‌زایی را از آن آغاز کرد. برای حل این مشکل، محققان مؤسسه ماکس پلانک در اشتوتگارت، مولکول آغازگر مناسبی را طراحی و تولید کردند که یک هیدروکربنی با تقریباً 150 اتم بود.
این مولکول روی سطح پلاتیم با ساختار (111) به کار برده شد. پلاتین به صورت یک کاتالیزور عمل کرده و پیوند‌های کربن-کربن را از هم زدوده و پیوندهای جدیدی در محل‌های از پیش تعیین شده ایجاد می‌کند. پیوند جدید، تا خورده و لبه‌ای ایجاد می‌کند که رشد نانولوله کربنی می‌تواند روی آن انجام شود. از تجزیه اتیلن، کربن‌های جدیدی ایجاد شده که روی این لبه نشست می‌کنند؛ با تداوم این روند، نانولوله به آرامی رشد می‌کند. پس از پایان فرآیند رشد، محققان با استفاده از دستگاه STM به تصویربرداری از این محصول پرداختند. تصاویر دقیق‌تری از میکروسکوپ روبشی یون هلیم (SHIM) بدست آمده که نشان می‌دهد طول این نانولوله به بیش از 300 نانومتر می‌رسد.
پژوهشگران نشان دادند که با این روش می‌توان نانولوله‌های بلندی تولید کرد. همچنین محققان معتقداند که با این روش می‌توان نانولوله‌های مارپیچ ساخت.