راهی ساده و بی‌نیاز از لیتوگرافی برای رشد جنگلی نانولوله‌های کربنی ارائه شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان استرالیایی و چینی راهی ارزان و آسان برای سازمان‌دهی گروه‌های بزرگ نانولوله‌های کربنی یافته‌اند که به‌طور بالقوه راه‌های جدیدی را برای استفاده از آن‌ها باز می‌کند. نانولوله‌های کربنی معمولاً روی سطح یک ماده با استفاده از فرآیند شیمیایی شامل منبع کربن و کاتالیزور‌های فلزی در مقیاس نانو مانند آهن، نیکل و کبالت رشد می‌کنند. از پلاسما برای رشد نانولوله‌ها به‌صورت عمودی و آزاد برای تشکیل یک جنگل نانوسکوپی استفاده می‌شود.

ایجاد الگو‌های از پیش تعریف شده نانولوله‌ای نیازمند الگوی کاتالیزوری خاصی است. لازمه ایجاد چنین الگو‌هایی یک فرآیند گران‌قیمت و پیچیده به نام لیتوگرافی است. لیتوگرافی در صنایع بسیار پیچیده مانند میکروالکترونیک قابل توجیه است، اما جایگزین‌های مقرون به صرفه‌تری برای کاربرد‌ها در مقیاس بزرگ مورد نیاز است.

در این پروژه محققان جایگزینی را برای مونتاژ و تراز کردن مجموعه‌هایی از نانولوله‌های کربنی بدون نیاز به لیتوگرافی نشان داده‌اند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان “سنتز بدون لیتوگرافی آرایه‌های نانولوله کربنی دوره‌ای، عمودی و چند جداره” در نشریه Nanotechnology منتشر شده است. دکتر ایسر آکین اوغلو گفت: «ما می‌خواهیم از نانولوله‌های کربنی برای پوشش‌دهی ایمپلنت‌های پزشکی و تقلید از خواص ضدباکتریایی بال حشرات استفاده کنیم، تا ساختاری داشته باشیم که می‌تواند باکتری‌ها را از بین ببرد و در عین حال رشد سلول‌های استخوانی (استئوبلاست‌ها) را تقویت کند.»

ایده اصلی تقلید ساختار‌های روی بال‌های حشرات است که باکتری‌ها را از طریق عملکرد مکانیکی، بدون هیچ گونه مواد شیمیایی آنتی‌بیوتیکی از بین می‌برند. محققان برای سازماندهی ذرات کاتالیزور نیکل از فرآیند ویژه‌ای به‌نام «خیس‌زدایی» استفاده کردند. خیس‌زدایی زمانی اتفاق می‌افتد که سیال، در این مورد یک فلز مذاب، از سطحی جمع شود.

زمانی که گرما به یک لایه نازک فلزی موجود روی لایه‌ای که روی نانوکره‌های سیلیکا قرار دارد، اعمال می‌شود، جزایر فلزی تشکیل می‌شوند که به عنوان یک الگو برای ایجاد آرایش دقیق جزایر نیکل در مقیاس نانو عمل می‌کند.

قطر ذرات سیلیس، آرایش شش ضلعی نانولوله را تعیین می‌کند، در حالی که ضخامت لایه فلزی روی قطر جزایر نیکل تأثیر می‌گذارد، که به نوبه خود تعیین می‌کند که نانولوله‌های کربنی نهایی چقدر پهنا داشته باشند. درنهایت، طول نانولوله‌ها به سادگی بر اساس مدت زمانی که اجازه رشد دارند تعیین می‌شود. با در نظر گرفتن این رویکرد می‌توان تمامی پارامتر‌های هندسی نانولوله‌ها را بدون نیاز به لیتوگرافی گران قیمت انتخاب کرد.

اکنون محققان تلاش خواهند کرد تا کشف کنند آیا آرایه‌های نانولوله‌های کربنی واقعاً می‌توانند باکتری‌هایی را که ایمپلنت‌های پزشکی را تهدید می‌کنند، از بین ببرند.