پژوهشگران دانشگاه کاشان در تحقیقات خود از روشی ساده، مؤثر و سریع جهت ساخت نانوساختارهای فولرین استفاده نمودند. این روش، میزان اتلاف انرژی را کاهش داده و بدون ایجاد محصولات جانبی، بازده محصول را به میزان زیادی افزایش می‌دهد.
کاشان: ساخت نانوساختارهای فولرین به کمک امواج فراصوت
از میان نانومواد می‌توان به تمامی نانوساختارهای کربنی مانند نانوالماس‌ها، فولرین‌ها و نانولوله‌های کربنی اشاره کرد. بعد از کشف فولرین و تولید آزمایشگاهی آن، پژوهش‌های فراوانی در مورد روش‌های تهیه‌ی انواع نانوساختارهای فولرینی و نیز روش‌های شناسایی و اثبات ساختار آن‌ها توسط محققین انجام گرفته است. اهمیت این تحقیقات را می‌توان به کاربرد نانوساختارهایی با پایه‌ی فولرین در علم مواد، شیمی دارویی و وسایل فوتوالکترونیک ارتباط داد.
دکتر جواد صفایی قمی هدف دنبال شده در این طرح پژوهشی را بدین شرح توضیح داد: «ما از امواج فراصوت به عنوان روشی نوین در تهیه‌ی نانوساختارهای با پایه‌ی فولرین استفاده نمودیم. این روش، مبتنی بر اصول شیمی سبز و سازگار با محیط زیست است.»
به گفته‌ی این محقق، طی فرایند تولید با امواج فراصوت، علاوه بر ایمنی کار، اتلاف انرژی کمتر شده و زمان واکنش به نحو چشمگیری کاهش یافته است. افزون بر این، بازده محصولات تا حدود دو برابر افزایش یافته و همچنین محصولات جانبی تولید نخواهد شد.
با توجه به کارایی و عملکرد این نانو مواد در جذب نور و تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی، می‌توان از آن‌ها در کاربردهای الکترونی و نوری ویژه، صنایع فوتوالکترونیک و یا وسایلی از جمله سلول‌ها و باطری‌های خورشیدی استفاده نمود. کاربرد این ترکیبات به طور گسترده در وسایل فوتوولتاییک است.
نانوساختارهای تولید شده با روش‌های طیف سنجی FT-IR، ۱H NMR، ۱۳C NMR و Mass مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با توجه به اینکه قطر نانوساختار فولرین توسط روش‌های طیف سنجی حدود ۰/۷ نانومتر تعیین شده است، می‌توان اندازه‌ی متوسط این نانوساختارها را حدود ۰/۷ تا ۱ نانومتر تخمین زد.
صفایی قمی در ادامه به نحوه‌ی عملکرد روش فراصوت پرداخت و افزود: «امواج فراصوت به عنوان روشی ملایم، مؤثر و سازگار با محیط زیست نسبت به روش‌های معمولی حرارتی، می‌تواند جایگزین آن‌ها شود. تحت امواج فراصوت، دما و فشار بالایی درون حباب‌های موجود در مخلوط واکنش تولید شده و در نتیجه مخلوط واکنش را فعال خواهد کرد. زمانی‌که سطوح این حباب‌ها متلاشی می‌شود، سرعت واکنش افزایش می‌یابد. با انجام واکنش حلقه‌زایی تحت امواج فراصوت که از طریق برخورد مؤثر و کافی بین مواد اولیه اتفاق می‌افتد، سرعت فرایند تسریع می‌شود.»
این تحقیقات از تلاش‌های دکتر جواد صفایی قمی- عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان- و دکتر ریحانه معصومی- دانش‌آموخته‌ی شیمی آلی این دانشگاه- حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Ultrasonics Sonochemistry (جلد ۲۳، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۲۱۲ تا ۲۱۸) منتشر شده است.
دکتر جواد صفایی قمی هدف دنبال شده در این طرح پژوهشی را بدین شرح توضیح داد: «ما از امواج فراصوت به عنوان روشی نوین در تهیه‌ی نانوساختارهای با پایه‌ی فولرین استفاده نمودیم. این روش، مبتنی بر اصول شیمی سبز و سازگار با محیط زیست است.»
به گفته‌ی این محقق، طی فرایند تولید با امواج فراصوت، علاوه بر ایمنی کار، اتلاف انرژی کمتر شده و زمان واکنش به نحو چشمگیری کاهش یافته است. افزون بر این، بازده محصولات تا حدود دو برابر افزایش یافته و همچنین محصولات جانبی تولید نخواهد شد.
با توجه به کارایی و عملکرد این نانو مواد در جذب نور و تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی، می‌توان از آن‌ها در کاربردهای الکترونی و نوری ویژه، صنایع فوتوالکترونیک و یا وسایلی از جمله سلول‌ها و باطری‌های خورشیدی استفاده نمود. کاربرد این ترکیبات به طور گسترده در وسایل فوتوولتاییک است.
نانوساختارهای تولید شده با روش‌های طیف سنجی FT-IR، ۱H NMR، ۱۳C NMR و Mass مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با توجه به اینکه قطر نانوساختار فولرین توسط روش‌های طیف سنجی حدود ۰/۷ نانومتر تعیین شده است، می‌توان اندازه‌ی متوسط این نانوساختارها را حدود ۰/۷ تا ۱ نانومتر تخمین زد.
صفایی قمی در ادامه به نحوه‌ی عملکرد روش فراصوت پرداخت و افزود: «امواج فراصوت به عنوان روشی ملایم، مؤثر و سازگار با محیط زیست نسبت به روش‌های معمولی حرارتی، می‌تواند جایگزین آن‌ها شود. تحت امواج فراصوت، دما و فشار بالایی درون حباب‌های موجود در مخلوط واکنش تولید شده و در نتیجه مخلوط واکنش را فعال خواهد کرد. زمانی‌که سطوح این حباب‌ها متلاشی می‌شود، سرعت واکنش افزایش می‌یابد. با انجام واکنش حلقه‌زایی تحت امواج فراصوت که از طریق برخورد مؤثر و کافی بین مواد اولیه اتفاق می‌افتد، سرعت فرایند تسریع می‌شود.»
این تحقیقات از تلاش‌های دکتر جواد صفایی قمی- عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان- و دکتر ریحانه معصومی- دانش‌آموخته‌ی شیمی آلی این دانشگاه- حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Ultrasonics Sonochemistry (جلد ۲۳، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۲۱۲ تا ۲۱۸) منتشر شده است.
