نانو لوله های SWCNT و SWCNTs کاربرد بردار کایرال (بردار لوله شدن) بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک (دکترای آموزشی _ پژوهشی)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )

نکته : 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 نانولوله است.

صورت صفحات گرافیتی با شبکه ی چند ضلعی 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, SWCNT) از یک صفحه ی گرافن با اندازه مشخص به دست آمده است. با توجه به تقارن استوانه ای، بر اساس 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. 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 و با رابطه زیر تعریف میشود:

 Ch=na1+ma2≡ (n,m)1)

بردارهای شبکه ی گرافن و در اینجا و عددهای صحیح هستند.دیگری زاویه ی کایرال ،زاویه ی بین بردار  در شبکه ی گرافن است. Ch و جهت کایرال به طور مشابه اعداد صحیح (m,n) نانو لوله و زاویه ی کایرال میتواند بر حسب قطر  میتواند  نشان داده شود.قطر  نانو لوله بر اساس اندیس های ساختاری (m,n ) میباشد.

فاصله ی بین دو اتم در این معادله مجاور هم است در گرافیت و زاویه ی کایرال با معادله ی زیر بیان میگردد

  (θ= tan-1]√3m/(m + 2n)]  

بنابراین یک نانو لوله میتواند یا با اندیسهای پیوسته مشخص شود. کایرال از لحاظ نوری فعال هستند و میتوانند دو جهت گیری 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، ایزومرهای چپ گرد و راست گرد را ایجاد مینمایند. مورد نانو لوله های کایرال، این صفحه، صفحه ی انعکاس نامیده میشود و دو نانو لوله معادل هم هستند.

نتیجه گیری: 

میتوان نتیجه گرفت که وقتی 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. نانو لوله های تک دیواره ترکیباتی استثنائی هستند زیرا میتوانند به صورت فلزی یا نیمه هادی باشند در حالی که هیچ تفاوتی بین آنها در پیوند الکتروشیمیائی 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 )