پتانسیل‌های نانولوله کربنی صاف شده

پژوهشگران دانشگاه رایس معتقدند که در صورت ضربه زدن به نانولوله‌های کربنی می‌توان آنها را تغییر شکل داد. با این کار فرصت‌های جدیدی برای به‌کارگیری این مواد ایجاد می‌شود.

پژوهشگران دانشگاه رایس معتقدند که در صورت
ضربه زدن به نانولوله‌های کربنی می‌توان آنها را تغییر شکل داد. با این کار
فرصت‌های جدیدی برای به‌کارگیری این مواد ایجاد می‌شود.

محققان دانشگاه رایس شواهدی در دست دارند که نشان می‌دهد امکان تغییر
ساختار نانولوله‌های کربنی در حین فرآیند رشد وجود دارد. ماحصل این تغییر
ساختار، ورقه‌هایی است که هم خواص گرافن و هم نانوروبان‌ها را داراست. چیزی
که پژوهشگران آن را نانوروبان‌های گرافنی لبه بسته می‌نامند می‌تواند
کاربردهای وسیعی در الکترونیک و علم مواد داشته باشد.

این پروژه به رهبری رابرت هوگ از دانشکده شیمی این دانشگاه انجام شده است
که نتایج آن در قالب مقاله‌ای در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.

هوگ می‌گوید اگر به وسط نانولوله صاف شده نگاه کنیم شباهت زیادی به گرافن
دارد اما در کناره‌ها شباهت بسیاری به فولرین دارد. این بدان معناست که
شیمی گرافن در وسط این ساختار و شیمی فولرین در کنارهای آن وجود دارد. با
اعمال گروه‌های عاملی در دو سوی این ساختار می‌توان لایه بالایی و پایینی
آن را از هم جدا کرد. اگر لبه‌های این ساختار به‌صورت عایق در آید، ارتباط
الکترونیکی لایه بالایی با پایینی قطع می‌شود در نتیجه تنها از طریق
برهمکنش واندروالس این دولایه باهم ارتباط خواهند داشت. این کار موجب فراهم
شدن ویژگی‌های جدیدی می‌شود.

با استفاده از این روش می‌توان نانوروبان‌های گرافنی دو یا چهار لایه تهیه
کرد که دارای لبه‌های کاملی هستند. تولید چنین محصولی پیش از این بسیار
دشوار بود. محققان در تمام دنیا به‌دنبال راه‌هایی برای تولید روبان‌هایی
با ویژگی‌ از پیش تعیین شده هستند.

 

 
ایده انجام این پروژه زمانی شکل گرفت که
مقاله‌ای درباره تغییر شکل دادن نانولوله‌های کربنی چاپ شد. هوگ می گوید من
به‌دنبال تولید نانولوله‌های کربنی با قطر بزرگ‌تر بودم که این کار با
استفاده از کاتالیست‌هایی با ابعاد بزرگتر امکان پذیر بود، سپس به این
اندیشیدم که این نانولوله‌ها را صاف کرده و نتیجه کار را مطالعه کنم.

در این پروژه نانولوله‌ها را تا کرده و به‌صورت‌های مختلف خم کردند سپس با
استفاده از میکروسکوپ الکترونی آنها را مشاهده کرده و با میکروسکوپ نیروی
اتمی مقدار تغییر شکل آنها را مطالعه کردند. برای بررسی این که چگونه انرژی
ذاتی اتم‌ها در گرافن موجب چنین تغییر شکلی می‌شود، هوگ از بوریس یاکوپسان
کمک گرفت که متخصص در زمینه فیزیک نظری است.