ساختار ژئومتری (SWCNT) در تهیه ی یک نانو لوله ی کربنی با پیچش بخشی از صفحه ی گرافن (مربع_مستطیل نمایانگر یک سلول واحد لوله نشده) و بردار انتقال Ch (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته: ساختار ژئومتری (SWCNT) در تهیه ی یک نانو لوله ی کربنی با پیچش بخشی از صفحه ی گرافن. (مربع_مستطیل نمایانگر یک سلول واحد لوله نشده) است که با بردار انتقال Ch مشخص میشود.
نانو لوله های SWCNTs با خواص یکسان به دو روش میتواند به دست آید:
1_ سنتز کنترل شده. 2_ جداسازی شیمیائی
پس از نوع سنتزی که در دو روش مذکور انجام شده است. اگرچه تلاشهایی در جهت کنترل خواص و کیفیت CNTs در فرآیند CVD انجام گرفته است ولی هیچکدام از این روش ها نمیتواند تعداد زیادی SWCNTS مشابه و یکسان ایجاد نماید و تک گونه ایجاد نمیگردد. در حال حاضر به نظر میرسد که نسبت به روشهای کنترل در حین سنتز، روشهای جداسازی پس از سنتز را بهتر بتوان تجاری سازی نمود. البته اگر روشهای جداسازی در حین سنتز منجر به تولید تک گونه به میزان زیاد گردد، ارزان قیمت تر خواهد بود. روشهای جداسازی ، از دی الکترو فورز با جریان متناوب و اکسیداسیون ناشی از جریان الکتریکی جهت غنی سازی نانو لوله های فلزی پیشرفته یا نیمه هادی، استفاده نموده اند. در جداسازی SWCNTs بر اساس اختلاف ساختاری و هدایت آنها از طریق روشهای مختلف شیمیائی انجام شده است، روشهای مختلف برای ایجاد گونه های مختلف SWCNTs بحث میشود و روشهای جداسازی بعد و حین سنتز در یک گروه قرار میگیرند ولی تمرکز روی روشهای جداسازی شیمیائی است.
ساختار و ساختمان نانو لوله های (SWCNT) و CNTs
تفاوتهای ساختاری موجود بین CNTs وCNT را میتوان به صورت صفحات گرافیتی با شبکه ی هگزا گونه لایه ای تصور نمود که به صورت استوانه لوله شده اند. نانو لوله ها با تعداد لایه هایی که دیواره های استوانه ای آنها را میسازند مشخص میشوند؛ نانو لوله های کربنی تک دیواره (SWCNTs) و نانو لوله های کربنی چند دیواره (MWCNTs) وSWCNT از یک صفحه ی گرافن با اندازه مشخص به دست آمده است. با توجه به تقارن استوانه ای، براساس شکل استوانه ای (تنها میتوانیم آن را در یک جهت لوله کنیم تا 2 اتم در امتداد هم قرار گیرند. برای توصیف ساختار SWCNT ،دو پارامتر به کار برده میشوند. یکی Ch است که از اتم اصلی شروع بردار کایرال شده به سمت اتم بعدی جهت گیری مینماید و به آن بردار لوله شدن نیز گفته میشود و طول آن معادل محیط دایره ی نانو لوله است. SWCNTs کایرال از لحاظ نوری فعال هستند و میتوانند دو جهتگیری غیر معادل مارپیچی داشته باشند. فرآیند لوله شدن میتواند هم از بالا و هم از زیر صفحه ی گرافن انجام شود. این دو لوله تصاویر آینه ای یکدیگر خواهند بود و در این حالت، صفحه ی گرافن صفحه ی آینه است. این دو حالت، ایزومر های چپ گرد (M) و راستگرد (P) را ایجاد می نمایند. در مورد نانولوله های کایرال، این صفحه ها، صفحه ی انعکاس نامیده میشود و دو نانو لوله معادل هم هستند.
نتیجه گیری :
میتوان نتیجه گرفت که وقتی (3/m-n) عدد صحیح باشد، SWCNT از نوع فلزی و در سایر موارد نیمه هادی است. این مسئله کاملاً وابسته به ژئومتری است، یک سوم از SWCNTs فلزی و دو سوم آنها نیمه هادی هستند. نانولوله های تک دیواره ترکیباتی استثنائی هستند زیرا میتوانند به صورت فلزی یا نیمه هادی باشند در حالی که هیچ تفاوتی بین آنها و در پیوند شیمیائی بین اتمهای کربن داخل لوله ها وجود ندارد و ناخالصی و یا حضور مواد خارجی اضافه شده نیز مشاهده نمیشود.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک