برای مردمان ویسکونزین، واژه‌هایی مانند جنگل، قندیل یخ و پولک‌های برف، به‌ویژه در یک صبح زمستانی بسیار آشناست، ولی ساختارهای یخ‌گونه‌ای که دانشمندان دانشگاه ویسکونزین– مادیسون، آمریکا ساخته‌‌اند نیازی به هوای سرد ندارد، آنها «صنوبرهای» نانوسیمی هستند که با استفاده از رسوب بخار شیمیایی(CVD) سولفید روی در دماهای بالاتر از oC650 رشد یافته‌اند.
پیچش اِشِلبی در صنوبرهای نانوسیمی
برای مردمان ویسکونزین، واژه‌هایی مانند جنگل، قندیل یخ و پولک‌های برف، به‌ویژه در
یک صبح زمستانی بسیار آشناست، ولی ساختارهای یخ‌گونه‌ای که دانشمندان دانشگاه
ویسکونزین– مادیسون، آمریکا ساخته‌‌اند نیازی به هوای سرد ندارد، آنها «صنوبرهای»
نانوسیمی هستند که با استفاده از رسوب بخار شیمیایی(CVD) سولفید روی در دماهای
بالاتر از ۶۵۰oCرشد یافته‌اند.
CVD اغلب برای رشد نانوسیم‌‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، ولی معمولاً برای شروع
تشکیل ساختار نیاز به «دانه» کاتالیزوری نانوذره‌ای دارد. سونگ جین و همکارانش پی
برده‌اند که با تغییر شار هیدروژن در روش CVD، می‌توان بدون نیاز به دانه
کاتالیزوری، نانوسیم تولید کرد.
در این فرایند، رشد نانوسیم‌‌ها با نوع خاصی از نقص بلوری معروف به نقص پیچشی، آغاز
می‌شود، این نقص باعث ایجاد یک پله مارپیچی برای قرار گرفتن اتم‌ها می‌شود. هنگامی
که محققان مشغول انجام CVD با یک روش رسوبی دیگر به نام رشد بخار– مایع– جامد بودند،
متوجه شدند که با رشد افقی نانوسیم‌‌ها در پله‌های مذکور، ساختارهای درخت‌گونه‌ای
شکل می‌گیرند.
اگرچه گروه جین قبلاً نیز نانوسیم‌‌های شاخه‌ای رشد داده بودند؛ این اولین باری است
که موفق به ساخت چنین ساختارهای پیچیده‌ای می‌شوند. در حقیقت، به نظر آنها این
صنوبرهای نانوسیمی آنقدر پیچیده هستند که می‌توانند بهترین شاهد موجود برای یک
نظریه از نقایص به نام پیچش اشلبی(Eshelby) قلمداد شوند.
این نظریه ـ که ۵۵ سال پیش از سوی یک دانشمند مواد به نام جان اشلبی عنوان شد و پس
از آن در دانشگاه ایلینویز واقع در اوربانا مورد مطالعه قرار گرفت ـ بیان می‌دارد
که تنشی که به‌دلیل یک دررفتگی ایجاد می‌شود، می‌تواند باعث تولید گشتاور در دو سر
یک استوانه و پیچش آن شود.
پیچش‌های اشلبی قبلاً نیز در طبیعت مشاهده شده‌بودند، ولی شاخک‌های افقی در
صنوبرهای نانوسیمی می‌توانند بیانگر وسعت گستره این پیچش باشند. گروه جین معتقد است
که نظریه اشلبی می‌تواند در فهم طرح‌بندی شاخک‌های صنوبرهای نانوسیمی به آنها کمک
کند و از این راه «واضح‌ترین نمایش» از اعتبار این نظریه را به اجرا درآورد.
جین می‌گوید: «در زیر این نانوساختارهای زیبا، یک علم زیبا و بنیادی قرار گرفته‌است
که تا عمق نظریه رشد بلور ادامه دارد».
نتایج این تحقیق تحت عنوان “رشد نانوسیم در نتیجه نقص، و پیچش اشلبی” در مجله
Science منتشر شده‌است.
