رسوب و رشد نانو لوله های کربنی Carbon Nanotube در کاتالیزور فوق اشباع (بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک) دکترای آموزشی _ پژوهشی
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : وقتی اتم کربن در کاتالیزور به مقدار فوق اشباع رسید، رسوب و رشد نانو لوله های کربنی آغاز می شود. اگر تعامل کاتالیزور با بستر ضعیف باشد )فلز با بستر دارای زاویه تماس حاد باشد(، نانولوله در پایین کاتالیزور (tipgrowth) و اگر تعامل کاتالیزور با بستر قوی باشد فلز با بستر دارای زاویه تماس باز باشد.
نانو لوله در بالای کاتالیزور رشد می کند (growth base) در حالت اول امکان تولید نانو لوله با یک سر باز وجود دارد. شکل فیزیکی کربن رسوب کرده نانو لوله کربنی تک دیواره، چند دیواره، آمورف و الیه گرافیتی پوشش دهنده نانو ذرات کاتالیست( به عوامل زیادی مانند اندازه ذرات کاتالیستی، نرخ رسوب بستگی دارد. وقتی نرخ رسوب برابر و یا کمتر از نرخ نفوذ کربن است، الیه گرافیتی اطراف نانو ذرات کاتالیستی تشکیل می شود. وقتی نرخ رسوب بیشتر از نرخ نفوذ کربن است، نانو لوله کربنی شکل می گیرد. اندازه نانو ذرات کاتالیستی نقش مهمی را در رشد نانو لوله ها ایفا می کند عموما نانو ذرات کاتالیستی با اندازه کوچک )کمتر از 01 نانومتر( برای هسته زایی و رشد نانو لوله کربنی فعال هستند.اگر اندازه ذرات در حد یک نانومتر باشد، نانو لوله تک دیواره شکل می گیرد. نانو ذرات کاتالیستی با اندازه 01 تا 51 نانومتر منجر به رشد نانو لوله چند دیواره می شوند. همچنین نانو ذرات کاتالیستی با اندازه بزرگتر از 51 نانومتر با ورقه های آمورف گرافیتی پوشش داده می شوند. و ساخت چیپ ها و نانو ترانزیستور ها نمایی از تاثیر ساختار کریستالی کاتالیست را بر شکل و ساختار نانو رشته کربنی میباشد.
تعریف های مختلفی از تغییر در ساختار مواد برای تولید چیپ ها و اِلمان های الکترونیکی علم نانو (nanoscience )ارائه شده است. علم نانو الکترونیک مطالعه پدیده ها و دستکاری مواد در مقیاسهایی در ابعاد اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی است که منجر به تغییر شدید (خواص نانو مواد ) نسبت به مواد در ابعاد بزرگ میشود.در علوم نانو و نانو الکترونیک ساختار محاسبات مواد، چقرمگی شکست یا تافنس شکست خاصیتی است که مقاومتی را که اجسام دارای شکاف در برابر شکست نشان میدهند توصیف میکند. این پارامتر برای همه کاربرد های طراحی جامدات، مهم است و با KIc نشان داده میشود. چقرمگی شکست یک روش محاسباتی برای شکست ترد است در زمانی که در ماده ترک وجود داشته باشد. اگر چقرمگی شکست یک ماده کم باشد، آن ماده به صورت ترد می شکند و هرچه چقرمگی شکست بالاتر رود احتمال شکست نرم افزایش می یابد.
نتیجه گیری :
وقتی اتم کربن در کاتالیزور به مقدار فوق اشباع رسید، رسوب و رشد نانو لوله های کربنی آغاز می شود. اگر تعامل کاتالیزور با بستر ضعیف باشد )فلز با بستر دارای زاویه تماس حاد باشد(، نانولوله در پایین کاتالیزور (tipgrowth) و اگر تعامل کاتالیزور با بستر قوی باشد فلز با بستر دارای زاویه تماس باز باشد.
نویسنده: دکتر (افشین رشید )