تغییر ساختار نانولوله‌های کربنی از داخل

کد خبر: ۶۰۱۰۷۲

گروهی از محققان دانشگاه ناتینگهام برای اولین بار نشان دادند واکنش شیمیایی در سطح نانو می‌تواند ساختار نانولوله کربنی را از داخل تغییر دهد. این واکنش با حمله موادی به سطح داخلی نانولوله کربنی آغاز می‌شود.

این کشف، تفکرات علمی پیشین مبنی بر اینکه سطح داخلی نانوساختارهای توخالی واکنش‌پذیر نیستند را با چالش مواجه می‌کند.

تحقیقات این تیم که در مجله Nature Chemistry منتشر شده است، نشان می‌دهد نانولوله‌های کربنی که ساختارشان تغییر کرده است، مواد جدید و مهیجی هستند که می‌توانند در توسعه فناوری‌های جدید در حسگرهای گازی، حسگرهای شیمیایی و بخش الکترونیکی ابزارهایی چون ترانزیستور بسیار مفید واقع شوند.

دکتر آنده خلوبیستو (Andrei Khlobystov) رهبر این تیم در ناتینگهام می‌گوید: «تاکنون در جهان این‌گونه پذیرفته شده بود که سطح داخلی نانولوله‌های کربنی (یا سمت مقعر آن) از نظر شیمیایی واکنش‌پذیر نیست، اما ما موفق شدیم از نانولوله‎های کربنی به‌عنوان نانورآکتور استفاده کنیم.»

او این‌چنین ادامه می‌دهد: «در این دوره از تحقیقات جدید، ما کشف اتفاقی داشتیم. در این تحقیقات دریافتیم در صورت حضور فلزات واسطه فعال در داخل حفره نانولوله کربنی، خود نانولوله می‌تواند به‌طور غیرمنتظره در واکنش شرکت کند.»

نانولوله‌های کربنی نانوساختارهایی جالب توجه با قطری حدود ۱-۲ نانومتر هستند یعنی چیزی حدود ۸۰ هزار برابر کوچک‌تر از تار موی انسان. دکتر خلوبیستو و همکارانش اخیرا در کشفیات‌شان متوجه شده‌اند (در مجله Nature Materials چاپ شده است) که نانولوله‌ها می‌توانند  به‌عنوان کاتالیزور برای تولید nanoribbons استفاده شوند. همچنین این مواد می‌توانند به‌عنوان مواد جدید در کامپیوترهای نسل بعدی و ابزارهای ذخیره‌سازی اطلاعات که سریع‌تر، کوچک‌تر و بسیار قوی‌تر هستند، مورد استفاده قرار گیرد.

 

.در آخرین تحقیقات، پژوهشگران دریافتند تک اتم فلز رنیوم (Rhenium) واکنش شیمیایی را برای تغییر در دیوار داخلی نانولوله ایجاد می‌کند. در ابتدا حمله‌ای توسط رنیوم صورت می‌گیرد که نقص کوچکی را در دیوار نانولوله پدید می‌آورد، سپس با خوردن اتم‌های کربن اضافی به یک برآمدگی در ابعاد نانو توسعه پیدا می‌کند.

برآمدگی سپس به‌سرعت از نظر اندازه بزرگ شده و خودش را می‌بندد و تشکیل یک ساختار کربنی منحصربه‌فرد به نام نانو جوانه (NanoBud) می‌دهد. به این دلیل که همچون رشد جوانه روی ساقه نانولوله است، این نام را بر آن نهاده‌اند.

پیش از این، باور بر این بود که نانوجوانه‌ها خارج از نانولوله طی واکنشی در سطح خارجی نانولوله با مولکول‌های کربن که فلورین نام دارند، تشکیل می‌شوند. تحقیقات جدید برای اولین بار نشان داد آنها می‌توانند از داخل ایجاد شوند، به شرطی که یک اتم فلز واسطه با فعالیت کاتالیزوی مناسب در داخل نانولوله حاضر باشد.

در همکاری با گروه میکروسکوپ الکترونی علم مواد در دانشگاه Ulm در آلمان، دانشمندان توانسته‌اند با دوربین، واکنش شیمیایی عبور اتم فلزی با نانولوله کربنی را به‌صورت ریل تایم در سطح اتمی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری با دقت بالا (AC-HRTEM) مشاهده کنند. آنها نشان دادند نانولوله‌ها با قطری حدود ۱.۵نانومتر، نانوجوانه‌هایی به عرض ۱ نانومتر ایجاد خواهد کرد.

منبع:

https://phys.org/news/2011-08-carbon-nanotube.html#nRlv

More from مرضیه احمدی خامسی

روشن کردن لامپ با مولکول‌های دی‌ان‌ای

کد خبر: ۵۱۲۰۴۲ تیمی در دانشگاه آریزونا، اولین کلید قابل کنترل بر...
مشاهده مطلب

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *