اسپکتروسکوپی مولکولی PL فوتولومینسانس در نانو لوله های (CNT و CNTs ) بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک (دکترای آموزشی _ پژوهشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
نکته : در اسپکتروسکوپی فوتولومینسانس در نانو لوله های (CNT و CNTs) عوامل خارجی موثر بر شدت فلورسانس عبارتند از نواقص رشد، طول نانو لوله، مولکولهای موجود در محیط، تخریبهای فیزیکی یا شیمیائی و عاملدار نمودن شیمیائی. بر همکنش بین مولکولهای مهمان به صورت کوالانس و غیرکوالانس با نانولوله های میزبان میتواند منجر به تشدید و یا خاموش سازی شدت های PL گردد.
اسپکتروسکوپی PL اطلاعات مناسبی در مورد نانو لوله های نیمه هادی CNT و CNTs موجود در نمونه ارائه میدهد. از این مسئله میتوان برای مرتب کردن نمونه براساس ساختار و یا سنجش تولید انتخابی یک گونه از نمونه ی حاصله با روشی سریع استفاده نمود. البته عوامل خارجی زیادی وجود دارد که از دقت داده های حاصله میکاهد و محاسبات بیشتر و کالیبراسیون دقیق موجب افزایش دقت کار خواهد شد.
سنجشهای انتقال الکتریکی نانو لوله ها CNT و CNTS
SWCNTs فلزی و نیمه هادی، خواص الکتریکی متفاوتی دارند که در سنجش های هدایت آنها منعکس میشود. در تئوری، نانولوله های فلزی میتوانند چگالی جریان الکتریکی به میزان 109×4 را عبور دهند که 1000 برابر Acm-2 بیش از فلزاتی مانند مس است، در حالی که فلزی بر خلاف SWCNTsنیمه هادی دارای الکترون های DOS در سطح فرمی هستند و سطح فرمی، پتانسیل شیمیائی الکترونها است. در دمای صفر، این سطح حاوی الکترون است ولی در نیمه هادی الکترونها در شکاف انرژی قرار میگیرند که در این ناحیه سطوح انرژی مجاز وجود ندارد. بنابراین الکترونها برای پایدار نمودن کمپلکس انتقالبار تشکیل شده با افزایش واکنشگر به سطح نانو لوله وجود دارند.
swcnts فلزی بهتر میتوانند حالتگذار را پایدار نمایند و به این علت سرعت واکنش بیشتر میشود.حذف انتخابی SWCNTs نیمه هادی مربوط به دوپینگ حفره با هیدروژن پراکسید است. در صورتی که از سورفکتانت استفاده شود، در واکنش تجزیه با هیدروژن پراکسید، جداسازی بر اساس قطر تقویت میشود زیرا SWCNTsکه داخل آنها سورفکتانت وارد شده است با شدت بیشتری نسبت به بقیه واکنش میدهند. اکسیداسیون نانو لوله ها با هوا را با اکسیداسیون نانولوله ها با هیدروژن پراکسید میتوان مقایسه کرد. تحت شرایط اکسیداسیون با هوا، SWCNTs با زاویه ی کایرال بیشتر و قطر کمتر سریعتر واکنش میدهند. بنابراین میتوان SWCNTs با زاویه ی کایرال کم و قطر زیاد را با سوزاندن در هوا با کمک تابش نور جداسازی نمود.
به طور مشابه ازونولیز محلول نشان میدهد که سرعت واکنش وابسته به قطر است زیرا واکنش به صورت هرمی یا غیرخطی روی اوربتیال п انجام میشود که این فرآیند وابسته به قطر است. در حالی که تحت تابش نور در هوا، SWCNTs فلزی در لایه ی نازک نانولوله کربنی میتواند در حضور نوع نیمه هادی به صورت انتخابی تخریب شود. گزارش شده است که یونهای نیترونیوم به طور انتخابی به SWCNTs فلزی با قطر کم حمله میکنند و آنها را به کربن آمورف تبدیل مینمایند. مخلوط های دوتائی سولفونیک اسید نیز برای انحلال SWCNTs از طریق پروتونه کردن مستقیم استفاده میشود. از آنجا که این پروتونه کردن به ژئومتری زنجیر حساس است، این روش باعث انتخابگری براساس قطر میشود.
نتیجه گیری :
واکنش با گاز هیدروژن و فلوئور، با وارد SP3 ،ساختار الکتریکی کردن هیبریداسیون نانو لوله فلزی را به نیمه هادی تبدیل میکند. این واکنشها بعضی اوقات باعث تخریب دیواره های نانولوله ها میشوند و منجر به تشکیل کربن آمورف و یا ساختارهای لایه ای گرافیتی میگردند. هیدروژناسیون نانولوله تک دیواره، طبیعت نیمه هادی SWCNTs را در دمای معمولی افزایش میدهد. پلاسمای قوی و یا انجام واکنش در دمای بالا باعث حکاکی در دیواره نانولوله های فلزی میشود.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )