نحوه رشد کنترل شده مولکول های نانو لوله های کربنی تک لایه و چند لایه (SWCNT و SWCNTs) دکترای نانو _ میکرو الکترونیک
نکته : برای ساخت و رشد کنترل شده نانو لوله های تک لایه و چند لایه(SWCNTوSWCNTs) تجهیزات مولکولی بر پایه ی SWCNTs در جهت ستنز انتخابی میشود تا نانولوله هایی با خواص مشابه به دست آیند. در روش CVDکربن مونوکسید، مشخص شده است که دو Co-MCM-41 و Co-Mo تی کاتالیس سیستم توزیع باریکی از SWCNTs با (m,n ) مشخص ایجاد میکنند اما هنوز حدود 20 نوع نانولوله با (m,n ) متفاوت تولید میشود.
کاتالیست دو فلزی FeRu در روش CVD با متان، توزیع باریکی از SWCNTs با قطر کمتر از (2تاnm.2.1)تولید مینماید. مواردی از نمونه های غنی شده از SWCNT نیمه هادی از طریق رسوبدهی بخار شیمیائی تشدید شده با پلاسما(23 PECVD) نیز وجود دارد. SWCNTs نیمه هادی با خلوص 96 درصد، با استفاده از ترکیب روش های (PECVD) و گرم کردن سریع به دست میآید. به این روش که نمونه غنی شده از SWCNTs فلزی را از طریق پیرولیز یک (همولوگ مونوهیدروکسی) الکل به عنوان منبع کربنی روی یک کاتالیست MgO/Co-Fe رشد می دهند . در این حالت SWCNTs تولیدی حاوی 65 درصد خلوص بیشتر از SWCNTS فلزی است. با این تفاوت که SWCNTs را از نانوکاتالیست های آهن تحت جَو (هلیوم) یا (آرگون) با نسبت های متفاوتی از هیدروژن و آب در دمای بالا تولید میکنند و با توجه به اسپکتروسکوپی رامان (RAMN) و آزمایش های الکتریکی FET به بازده 91 درصدی تولید نانو لوله های فلزی نیز میتوان دست یافت
اغلب روشهای سنتز توانسته اند یک یا دو گونه ی اصلی SWCNT را با فراوانی 30-20 درصدی به همراه بسیاری دیگر از گونه ها با قطر مشابه تولید کنند. روش جالب برای سنتز نانولوله های دارای کایرالیته ی مشابه، استفاده از روشهای سنتز آلی است.به این صورت که کوتاهترین نانو لوله های صندلی راحتی را با ساختاری که نانو لوله ی کربنی حلقوی نامیده میشود میتوان تولید کرد به این صورت که مولکول های SWCNTs را از طریق واکنش های افزایش حلقوی (دیلز- آلدر) تهیه و تولید میکنند، ولی این روشهای صنعتی هیچکدام به معنای واقعی صنعتی نیستند. اگر از SWCNTs با خلوص بالا به عنوان دانه های اولیه و به عنوان قالب برای رشد در حین سنتر استفاده شود، کایرالیته ی محصول نیز مشابه قالب خواهد بود و روش مذکور از نظر اقتصادی هم مقرون بهصرفه میشود و افزایش مقیاس امکانپذیر است.
نتیجه گیری:
این روشهای شیمیائی پس از سنتز، جداسازی SWCNTs براساس قطر، فلزی یا نیمه هادی بودن و فعالیت نوری انجام میگیرد.در مورد روشهای شیمیائی پس از سنتز دو راهبرد اصلی وجود دارد: اول اینکه با استفاده از مواد شیمیائی، واکنشهای انتخابی با گونه های خاصی از SWCNTs انجام شود که به نظر ساده و قابل افزایش مقیاس میرسد. اما خلوص محصول بالا نیست و خواص ذاتی SWCNTs در اثر انجام واکنش شیمیائی تغییر میکند. راهبرد دیگر ، اتصال گروه های عاملی به گونه های خاصی از SWCNTs و SWCNT از طریق برهمکنشهای کوالانسی است. به این روش، بازده مناسبی برای دسته بندی SWCNTs به دست میآید و روشهای بازیابی مناسبی برای کسب محصول با خلوص مناسب وجود دارد. اما این روشها را نمیتوان به راحتی افزایش مقیاس داد، زیرا در مقادیر زیاد انتخابگری در جهت تولید SWCNTs با (m,n ) مشخص مشکل است.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک