نظریهپردازان دانشگاه رایس معتقدند؛ «رژیم غذایی» سفت و سخت، میتواند منجر به تولید نانولولههای کربنی تک تقارنی شود.
دهها نوع نانولوله وجود دارد که هر کدام دارای قطر مشخصه و پیچش ساختاری یا زاویه کایرال هستند.
نانولولههای کربنی بر روی ذرات کاتالیزوری با استفاده از روشهای تولید دستهای رشد میکنند که طیف وسیعی از انواع تقارن را تولید میکند، اما دانشمندان دانشگاه رایس راهبرد جدیدی برای ساخت دستههایی با یک کایرالیته دلخواه ارائه کردهاند.
مقاله آنها در Science Advances راهبرد جالب توجهی را تشریح میکند که در آن با محدود کردن مواد اولیه کربنی در یک کوره میتواند به کنترل رشد نانولولهها کمک کند.
در این روش، نانولوله شروع به تشکیل روی کاتالیزور فلزی بروی یک بستر میکند، اما محققان کاتالیزور را در حین رشد بالا میبرد، این موضوع چیزی شبیه حرکت بادبادک روی یک نخ است.
دیوارههای نانولولههای کربنی اساساً گرافن هستند و شبکه شش ضلعی آن از اتمها در یک لوله قرار گرفته است.
کایرالیته به نحوه زاویهدهی شش ضلعیها در داخل شبکه، بین ۰ تا ۳۰ درجه اشاره دارد. این امر تعیین میکند که نانولولهها، فلزی یا نیمههادی هستند. بهعنوان مثال، توانایی رشد نانولولههای بلند در یک کایرالیتی میتواند تولید الیاف نانولولهای با رسانایی بالا یا کانالهای نیمهرسانای ترانزیستورها را امکانپذیر کند.
به طور معمول، نانولولهها به صورت تصادفی با دیوارههای تک و چندگانه و کایرالهای مختلف رشد میکنند. این موضوع برای برخی کاربردها خوب است، اما بسیاری از کاربردها به دستههای تصفیهشده نیاز دارند که برای جدا کردن نانولولهها به سانتریفیوژ یا سایر راهبردهای پرهزینه نیاز دارند.
محققان پیشنهاد کردند که گاز کربن داغی که از طریق نازلهای متحرک تغذیه میشود، میتواند تا زمانی که کاتالیزور فعال باقی میماند، نانولولهها را برای رشد هدایت کند. از آنجایی که لولههایی با کایرالیتههای مختلف با سرعتهای متفاوتی رشد میکنند، میتوان آنها را از نظر طول جدا کرد.
آنها مشخص کردند که یک مرحله اضافی که شامل حکاکی کردن برخی از نانولولهها میشود، میتواند امکان برداشت کایرالهای خاص را فراهم کند.
سرپرست تیم تحقیق و پژوهشگر گروه یاکوبسون گفت: ذرات کاتالیزور با رشد نانولولهها در حال حرکت هستند و این اساساً مهم است.