سنتز نانولوله‌های کربنی با گزینش ۹۰ درصدی محقق شد

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان مرکز مواد کربنی چند بعدی در موسسه علوم پایه کره‌جنوبی به رهبری هنگ دیدگ موفق به سنتز نوعی نانولوله کربنی با انتخاب‌گری ۹۰ درصد شدند و نظریه جدیدی را برای توضیح این سنتز گزینشی ارائه کردند. 

نانولوله‌های کربنی تولید شده نسبت به کربن از استحکام بالاتر و وزن کمتری برخوردار هستند. این محصول هدایت الکتریکی و گرمایی قابل توجهی داشته و برای استفاده در صنعت الکترونیک مناسب است.

در حالی که نانولوله‌های کربنی به‌عنوان ماده‌ای جذاب برای آینده درنظر گرفته شده است، اما سنتز کنترل شده آن‌ها هنوز چالشی بزرگ برای محققان محسوب می‌شود. شکل نانولوله‌ها را می‌توان به لوله‌ای کاغذی تشبیه کرد که با چرخاندن کاغذ می‌توان چیدمان اتم‌ها را در نانولوله تغییر داد، این چرخش روی خواص نانولوله اثرگذار است.

در روشی مشابه، می‌توان با رول کردن ورق کاغذ در جهت‌های مختلف نسبت به محور کاغذ اقدام به تولید نانولوله‌ها کرد.

رسوب شیمیایی از فاز بخار (CVD) یکی از روش‌های تولید نانولوله‌های کربنی است که در آن از ترکیبات نانوذرات فلزی به همراه پیش‌ماده حاوی کربن در کوره استفاده می‌شود. نانوذرات به‌عنوان کاتالیست منجر به تسریع رشد نانولوله‌های کربنی می‌شود.

در این پروژه محققان از رشد پایدار نانولوله‌های کربنی با پشتیبانی اکسید منیزیم و نانوذرات کبالت استفاده کردند که در دمای ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام شد. تعجب‌آور بود که میزان رشد نانولوله‌ها به اندازه ذرات کاتالیزور بستگی داشت که این موضوع با درک پیشین آن‌ها درباره رشد نانولوله‌های کربنی همخوانی نداشت.

اتم‌های کربنی که روی سطح کاتالیست نشست کرده‌اند یا توسط عوامل اچ‌کننده نظیر دی‌اکسیدکربن و آب زدوده و یا به سایت فعال نانولوله کربنی متصل می‌شوند. پژوهشگران دریافتند که سرعت رشد به قطر لوله‌ها و نسبت مساحت سطحی کاتالیست بستگی دارد.

این گروه به عوامل قبلی، سه عامل دیگر را در رشد نانولوله‌ها اضافه کردند: نرخ لایه‌نشانی پیش‌ماده، نرخ زدایش کربن توسط عوامل اچ کننده و نرخ وارد شدن کربن به دیواره نانولوله‌های کربنی.