پژوهشگران برای اولین بار با استفاده از نانولوله‌های کربنی، کاتد تولید کننده الکترون ساخته و آن را مورد آزمایش قرار دادند. این کاتدها نسبت به کاتدهای لیزری ارزان‌تر و از پیچیدگی‌های کمتری برخوردار هستند. همچنین مقدار الکترون تولید شده توسط آن‌ها هزار تا یک میلیون برابر بیشتر از همتایان لیزری خود است.
ساخت اولین “کاتد تولید الکترون” با استفاده از نانولوله کربنی
محققان یک گام دیگر به ساخت منبع تولید الکترون قوی بدون نیاز به لیزر نزدیک شدند. یک گروه تحقیقاتی به رهبری لوئیجی فایلانس، از آزمایشگاه شتابدهنده ملی فرمی، اقدام به استفاده از نانولوله‌های کربنی به عنوان کاتد برای تولید الکترون کردند. این کاتد کوچکتر از یک سکه است و می‌تواند نیاز به استفاده از لیزرهای بسیار بزرگ را برای این فرآیند مرتفع کند. آزمایش‌های انجام شده در این پروژه نشان داد که نانولوله‌های کربنی می‌توانند جریانی یک هزار تا یک میلیون برابر بزرگتر از جریان تولید شده توسط لیزرهای بزرگ و گرانقیمت را ایجاد کنند.
از آنجایی که پرتوهای الکترونی بخش اصلی تجهیزات تولید کننده اشعه ایکس در تجهیزات پزشکی و امنیتی هستند، این فناوری جدید می‌تواند کاربردهای متعددی داشته باشد.
البته پیش از این، مطالعات زیادی در دانشگاه‌ها روی کاتدهای نانولوله کربنی انجام شده بود اما این اولین‌باری است که این فناوری در مقیاس بزرگ ساخته و مورد آزمایش قرار می‌گیرد.
فیلیپ پیوت از دانشگاه ایلینویز شمالی می‌گوید: «سال‌هاست که محققان درباره این کاتدها صحبت می‌کنند اما همیشه یک حلقه گمشده برای مشارکت میان دانشگاه و صنعت وجود داشته تا این فناوری به بازار نزدیک‌تر شود.»
این پروژه در راستای حمایت از تحقیقات نوآور کسب و کار کوچک، توسط سازمان انرژی آمریکا مورد حمایت قرار گرفته است و محققان این پروژه با بهره‌مندی از این حمایت موفق به ساخت نمونه‌ای از کاتد الکترونی مبتنی بر نانولوله‌کربنی شدند.
این کاتد در ظاهر شبیه یک تکه میله سیاه صاف است اما در مقیاس نانومتری، متشکل از میلیون‌ها میله نانوساختار تامین کننده الکترون است. زمانی که میدان الکتریکی قوی به این کاتد اعمال می‌شود، جریان الکتریکی قوی از آن خارج می‌شود. به دلیل استحکام ساختاری نانولوله‌های کربنی، تولید الکترون در این کاتد موجب از بین رفتن آن نمی‌شود.
عموماً لیزر را برای تحریک کاتد به کار می‌برند اما در این پروژه از میدان مغناطیسی و الکتریکی برای خارج کردن الکترون‌ها از نانولوله کربنی استفاده شده است.
