نانو لوله های تک جداره (CNT) و تلاش برای جایگزین کردن آن ها در صنعت نانو الکترونیک ، بر اساس خصوصیات عالی مکانیکی و رسانایی الکتریکی آن ها مانند فلزات (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : نانو لوله های کربنی تک جداره یا CNT میتوانند رسانا یا نیمه رسانای بسیار مناسبی باشند. این هدایت الکتریکی بالا بستگی به هندسه دقیق اتمهای کربن دارد. از نانو لوله های کربنی تک جداره یا CNT به عنوان یک پدیده تک بعدی نام برده میشود.
علت علاقه به این نانولوله های تک جداره (CNT) و تلاش برای جایگزین کردن آن ها در صنعت، بر اساس خصوصیات عالی مکانیکی و رسانایی الکتریکی آن ها مانند فلزات میباشد.البته تولید نانو لوله های تک جداره دارای هزینه بالایی است و تولید به همراه پایدار کردن خصوصیات آن ها در حین فراوری پلیمر نانو لوله مشکل میباشد. هر چند نانو لوله هایی که با استفاده از تکنیکی که شامل حرکاتی افقی و عمودی میباشد تولید شده اند، علاوه بر این که ثابت نگه داشته میشوند از لحاظ ساختاری قابل کنترل میباشند.
یکی از معایب نانو لوله های چند جداره نسبت به تک جداره این است که استحکام دهی آن ها کمتر میباشد زیرا پیوندهای صفحات داخلی ضعیف میباشند. اما از آنجا که در حال حاضر کاربردهای نانو لوله ها ی تک لایه CNT در تقویت ادوات خطوط انتقال جریان الکتریکی باعث بهبود خواص گرمایی و الکتریکی میشود تا بهبود خواص مکانیکی و کاربرد نانولوله های کربنی چند جداره یا CNTs بسیار زیاد میباشد. ازطرفی تکنیک های موجود نیز برای تولید نانو لوله های تک جداره به اندازه کافی بازدهی ندارد و خلوص لازم را نیز به همراه نمی آورد. تخلیص این مواد بسیار زحمت آور است و در نهایت ممکن است به ساختار هدایت پذیر الکترونیکی نانو لوله های کربنی تک جداره CNT صدمه وارد کند.نانو لوله های کربنی CNT بر حسب شکل هندسی شان و نانو لوله های کربنی تک لایه بر حسب نحوه رول شدن صفحات گرافیتی سازندۀ شان به صورت رسانا یا نیمه رسانا در میآیند. به عبارت دیگر از آنجا که نانولوله ها در سطح مولکولی همچون یک باریکه سیمی در هم تنیده به نظر میرسند اتم های کربن در قالب شش وجهی به یکدیگر متصل میشوند و این الگوهای شش وجهی دیواره های استوانهای را تشکیل میدهند که اندازه آن تنها چند نانومتر میباشد. زاویه پیچش نوعی نانو لوله، که به صورت زاویه بین محور الگوی شش وجهی آن و محور لوله تعریف میشود، رسانا یا نارسانا بودن را تعیین میکند. تغییر شعاع نیز امکان بستن طول باند و عایق نمودن نانو لوله فلزی را فراهم میکند. پس میتوان گفت دو پارامتر اساسی که در این بین نقش اساسی بازی میکنند، یکی ساختار نانولوله و دیگری قطر و اندازه آن است.
نتیجه گیری :
در هدایت الکتریکی از یک هادی به یک نیمه هادی و یا یک عایق قابل تغییر الکتریکی نانو لوله ها بسته به ساختار و زاویه کایرال مولکولی آنها میباشد. از آنجایی که نانو لوله های کربنی قادرند جریان الکتریسته را به وسیله انتقال بالستیک الکترون بدون اصطکاک از سطح خود عبور دهند- این جریان صد برابر بیشتر از جریانی است که از سیم مسی عبور میکند- لذا نانو لوله ها انتخاب ایده آلی برای بسیاری از کاربرد های میکرو الکترونیک میباشند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک