روشي جديد براي دستهبندي نانولولهها بر حسب طول
اخيراً محققاني از مؤسسة ملي استانداردها و فناوري(NIST)، روش جديدي براي دستهبندي نانولولههاي کربني بر حسب طول ابداع کردهاند که در آن از سانتريفوژهاي بسيار سريع استفاده ميشود. گفته ميشود که مهمترين مزيت اين روش قابليت ارتقاي حجم توليد نانولولههاي باکيفيت و سهولت در رسيدن به توليد انبوه است.
متأسفانه، همواره روشهاي ساخت نانولولههاي کربني درصد زيادي نانوآشغال در مخلوط مورد استفاده(تودههايي از کربن، دودهي معمولي، ذرات فلزي مورد استفاده بهعنوان يک کاتاليست) توليد ميکنند و نانولولههاي ساختهشده داراي طيف بسيار گستردهاي از اندازه(طول چند ده يا چند صد و يا چند هزار نانومتر) هستند.
در اکثر موارد، پالايش محصولات توليدي امري ضروري است و براي بسياري از کاربردهاي بالقوه بايد نانولولهها را بر حسب طول جداسازي کرد؛ مثلاً، در کاربردهاي زيستپزشکي نشان داده شدهاست که پذيرش نانولولهها از سوي سلولها ضرورتاً به طول آنها بستگي دارد، همچنين نانولولههايي که بهعنوان اجزا در ميکرومدارهاي آينده استفاده ميشوند بايد با محل کاري خود متناسب باشند. در کاربردهاي نوري نيز طول نانولوله ميزان جذب يا تابش نور را تعيين ميکند.
در سال ۲۰۰۶، محققان دريافتند که ميتوان نانولولهها را از طريق چرخش آنها در يک سيال چگال بهوسيلة يک سانتريفوژ بسيار سريع بر حسب کايراليتي(chirality)، جداسازي و دستهبندي کرد. در تحقيق اخير، يک گروه از محققان NIST، نشان دادند که شکل ديگري از فرايند مذکور ميتواند نانولولهها را بر حسب طول دستهبندي کند. نانولولهها در حال چرخش در لولة سانتريفوژ بهسمت يک نقطة تعادل ـ که با خاصيت شناوري آنها تعيين ميشود ـ حرکت ميکنند. محققان NIST نشان دادهاند که بهدليل وجود اصطکاک، نانولولهها با سرعتهاي مختلفي ـ که به طولشان بستگي دارد ـ بهسمت نقطة تعادل ميروند.
جفري فاگن(Jeffrey Fagan)، يکي از اعضاي اين گروه تحقيقاتي، در اين باره ميگويد:«با به چرخش درآوردن سانتريفوژ، مشاهده ميکنيم که نانولولههاي بلندتر، حرکت سريعتري دارند. ما به نوعي به برگزاري مسابقه در بين نانولولهها اقدام کرديم و ديديم که نانولولههاي بلندتر در زمانهاي مساوي، مسافتهاي بيشتري را طي ميکنند. سرانجام، اين نانولولهها به اندازهاي از بقية نانولولهها فاصله گرفتند که ما توانستيم بهدقت لايهها را بيرون کشيده، طولهاي مختلف را جداسازي کنيم».
بنا به اظهارات اين محققان، نکتة قابل توجه در اين روش اين است که برخلاف ساير روشهاي جداسازي نانولولهها بر حسب طول، روش مذکور تنها روشي است که قابليت بهکارگيري در توليد انبوه و تجاري را دارد، همچنين اين روش بسياري از آشغالهاي نامطلوب، بهويژه ذرات فلزي را از مخلوط حذف ميکند.
نتايج اين تحقيق در نشرية Advanced Materials به چاپ رسيدهاست.
متأسفانه، همواره روشهاي ساخت نانولولههاي کربني درصد زيادي نانوآشغال در مخلوط مورد استفاده(تودههايي از کربن، دودهي معمولي، ذرات فلزي مورد استفاده بهعنوان يک کاتاليست) توليد ميکنند و نانولولههاي ساختهشده داراي طيف بسيار گستردهاي از اندازه(طول چند ده يا چند صد و يا چند هزار نانومتر) هستند.
در اکثر موارد، پالايش محصولات توليدي امري ضروري است و براي بسياري از کاربردهاي بالقوه بايد نانولولهها را بر حسب طول جداسازي کرد؛ مثلاً، در کاربردهاي زيستپزشکي نشان داده شدهاست که پذيرش نانولولهها از سوي سلولها ضرورتاً به طول آنها بستگي دارد، همچنين نانولولههايي که بهعنوان اجزا در ميکرومدارهاي آينده استفاده ميشوند بايد با محل کاري خود متناسب باشند. در کاربردهاي نوري نيز طول نانولوله ميزان جذب يا تابش نور را تعيين ميکند.
در سال ۲۰۰۶، محققان دريافتند که ميتوان نانولولهها را از طريق چرخش آنها در يک سيال چگال بهوسيلة يک سانتريفوژ بسيار سريع بر حسب کايراليتي(chirality)، جداسازي و دستهبندي کرد. در تحقيق اخير، يک گروه از محققان NIST، نشان دادند که شکل ديگري از فرايند مذکور ميتواند نانولولهها را بر حسب طول دستهبندي کند. نانولولهها در حال چرخش در لولة سانتريفوژ بهسمت يک نقطة تعادل ـ که با خاصيت شناوري آنها تعيين ميشود ـ حرکت ميکنند. محققان NIST نشان دادهاند که بهدليل وجود اصطکاک، نانولولهها با سرعتهاي مختلفي ـ که به طولشان بستگي دارد ـ بهسمت نقطة تعادل ميروند.
جفري فاگن(Jeffrey Fagan)، يکي از اعضاي اين گروه تحقيقاتي، در اين باره ميگويد:«با به چرخش درآوردن سانتريفوژ، مشاهده ميکنيم که نانولولههاي بلندتر، حرکت سريعتري دارند. ما به نوعي به برگزاري مسابقه در بين نانولولهها اقدام کرديم و ديديم که نانولولههاي بلندتر در زمانهاي مساوي، مسافتهاي بيشتري را طي ميکنند. سرانجام، اين نانولولهها به اندازهاي از بقية نانولولهها فاصله گرفتند که ما توانستيم بهدقت لايهها را بيرون کشيده، طولهاي مختلف را جداسازي کنيم».
بنا به اظهارات اين محققان، نکتة قابل توجه در اين روش اين است که برخلاف ساير روشهاي جداسازي نانولولهها بر حسب طول، روش مذکور تنها روشي است که قابليت بهکارگيري در توليد انبوه و تجاري را دارد، همچنين اين روش بسياري از آشغالهاي نامطلوب، بهويژه ذرات فلزي را از مخلوط حذف ميکند.
نتايج اين تحقيق در نشرية Advanced Materials به چاپ رسيدهاست.
+ نوشته شده در سه شنبه پنجم شهریور ۱۳۸۷ ساعت 12:2 توسط محمد میرزایی
|
سلام و درود فراوان بر بازدید کنندگان محترم .