✔ ساخت دستگاه‌هایی با استفاده از نانولوله‌های کربنی متقارن

[sevda_sj]

نانولوله‌های کربنی تک‌جداره حاوی گونه‌هایی با تقارن‌های متفاوتند که خواص الکترونیکی مختلفی دارند؛ اما برای استفاده از آنها در یک دستگاه، وجود تقارن یکسان ضروری است. برای دستیابی به چنین نانولوله‌هایی، محققان آلمانی از روش «پیچیدن پلیمری» استفاده کردند که در آن آرایه‌های نانولوله‌های کربنی در مسیر یکسانی قرار می‌گیرند. از این نانولوله‌ها می‌توانن در صنعت الکترونیک، حسگری و یا NEMS استفاده کرد.

نانولوله‌های کربنی تک‌جداره از یک ورقه‌ی اتمی به ضخامت یک اتم تشکیل شده‌اند که به‌صورت رولی با قطر 1 نانومتر درآمده‌اند. اتم‌ها در این نانولوله‌ها به‌صورت شش‌وجهی قرار دارند که نسبت به محور لوله دارای تقارن هستند. این تقارن معین فلز بودن یا نیمه‌هادی بودن نانولوله است. به‌دلیل خاصیت انتقال بار بالا و سطح بسیار بالای آن، از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره در حسگرها و ترانزیستور استفاده می‌شود؛ اما برای این کار باید نانولوله‌های دارای تقارن یکسانی باشند که این امر بسیار هزینه‌بر و دشوار است.

رالف کروپک از مؤسسه‌ی فناوری کارلسروهه، با استفاده از پلیمر (پلی (9،9-دی-ان-اکتیل فلرونیل-2،7-دیل)) که می‌تواند نانولوله‌های کربنی تک‌جداره خاصی را دیسپرس کند، به نانولوله‌هایی با تقارنی مشخص دست یافت. نانولوله‌های مرتب‌شده با کمک دی‌الکتروفوریز در قالب آرایه‌هایی تجمع می‌یابند. حال با اعمال نیروی الکتریکی غیر یکنواخت می‌توان نیرویی را به ذرات دی‌الکتریک وارد کرد.

ساخت دستگاه

کروپک و همکارانش یک قطره از محلول حاوی نانوذرات مرتب‌شده را روی یک تراشه ریخته، به آن میدان الکتریکی متناوبی اعمال می‌کنند. این روش که کوپلینگ خازنی نام دارد، می‌تواند میدان بایاسی را روی آرایه‌ی وسیعی از الکترودها اعمال کند بدون اینکه نیازی به تماس با آن باشد. با اعمال میدان، نیروی الکتروفوریز می‌تواند نانولوله‌های مرتب‌شده را جذب کند؛ به طوری که میان الکترود قرار گیرد و در این حال پلی درون دستگاه ایجاد می‌گردد.

آرایه‌ها حاوی نانولوله‌هایی هستند که 90 درصدشان یک نوع تقارن دارند. اگر فرایند خالص‌سازی نانولوله‌های مرتب‌شده بهبود یابد، مقدار نانولوله‌های داری یک تقارن مشخص، به 100 درصد می‌رسد.

نتایج طیف‌سنجی رامان و فتولومینسانس، نشان می‌دهد که تمام نانولوله‌های یک آرایه از نظر خواص فیزیکی و الکترونیکی شبیه هم هستند.

محققان هم‌اکنون به دنبال مرتب کردن نانولوله‌ها با استفاده از روش‌های دیگر هستند.

گفتنی است که نتایج این تحقیق در نشریه‌ی ACS Nano paper به چاپ رسیده‌است.

منبع