مدل سازی خواص الکتریکی پیوند شاتکی نانو لوله های کربنی MWNT و SWNT (بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک) (دکترای آموزشی_ پژوهشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : نانو لوله ها به دو دسته تک جداره (SWNT) و چند جداره (MWNT )تقسیم میشوند، نانو لوله های تک جداره نیز بر حسب آرایش اتم های کربنی مقطع لوله به سه دسته مهم دسته صندلی (Armchair )و (کایرال) (chiral ) که دارای خاصیت فلزی هستند و زیگزاگ (Zigzag )که خاصیت نیمه رسانایی دارد، تقسیم میشوند.
نانولوله های کربنی تک جداره فقط از کربن و یک ساختار ساده ورقه ای از شش ضلعی های منظم تشکیل شده اند. برخی تک جداره ها میتوانند رسانا یا نیمه رسانا باشند. این هدایت الکتریکی بالا بستگی به هندسه دقیق اتمهای کربن دارد. از آغاز کار روی تک جداره ها از آن ها به عنوان یک پدیده تک بعدی نام برده میشود .علت علاقه به این نانولوله های تک جداره و تلاش برای جایگزین کردن آن ها در صنعت، بر اساس محاسبات نظری و تأثیرات آزمایشگاهی، بر خصوصیات عالی مکانیکی و رسانایی الکتریکی آن ها مانند فلزات میباشد.تولید نانو لوله های تک جداره دارای هزینه بالایی است و تولید به همراه پایدار کردن خصوصیات آن ها در حین فراوری نانو لوله مشکل میباشد. از آنجا که در حال حاضر استفاده از نانولوله ها در تقویت پلیمرها، باعث بهبود خواص گرمایی و الکتریکی می شود ، تا بهبود خواص مکانیکی، کاربرد نانو لوله های کربنی چند جداره بسیار زیاد شده است. از طرفی تکنیک های موجود نیز برای تولید نانو لوله های تک جداره به اندازه ی کافی بازدهی ندارد و خلوص لازم را به همراه نمی آورد. تخلیص این مواد بسیار زحمت آور است و در نهایت ممکن است به ساختار نانو لوله صدمه بزند
سطح جداره صاف نانولوله ها باعث میشود که میزان عبور گاز از درون آن ها به مراتب بیشتر از غشاهای میکرو حفره ای معمولی که در جداسازی گاز ها مورد استفاده قرار میگیرند باشد. لذا میتوان گاز هایی مانند هیدروژن و دیاکسید کربن را با هدایت در نانو لوله از هم جدا کرد. اعمال فشار بر یک نانو لوله میتواند ویژگی های الکتریکی آن را تغییر دهد که بسته به نوع کشش یک نانو لوله میتوان رسانایی آن را افزایش یا کاهش داد. این امر به دلیل تغییر ساختار کوانتومی الکترونها صورت میگیرد. لذا این امکان داده میشود که ترانسفورماتور یا دستگاه های انتقال دهنده بر پایه نانو لوله ها ساخت که حساسیت زیادی به اعمال نیروهای بسیار کوچک دارند. همچنین توانایی نانو لوله ها در احساس تغییرات بسیار کوچک فشار و باز تبدیل این فشار به صورت یک علامت الکتریکی میتواند در ساخت سوئیچ های نانو لوله ای حساس به تغییرات بسیار کوچک فشار را بدهد.
نتیجه گیری:
نانو لوله های MWNT و SWNT در دمای اتاق دارای بالاترین ضریب تحرک الکتریسته نسبت به هر ماده شناخته شده دیگری هستند.با قرار دادن یک نانو لوله در زیر لایه مغناطیسی یا با افزودن الکترون یا حفره به نانولوله میتوان خاصیت مغناطیسی در نانو لوله ایجاد کرد .این خاصیت باعث میشود که بتوان ساخت وسایلی را پیشبینی کرد که در آن ها اتصالات مغناطیسی و الکتریکی از هم جدا شده اند. اتصال مغناطیسی را میتوان برای قطبی کردن مغناطیسی نانولوله ها- دستکاری در اسپینها- به کار برد و از اتصال های غیر مغناطیسی برای الکترود های ولتاژ- جریان استفاده کرد. همچنین توان مغناطیسی آن ها نیز قابل اندازه گیری است.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)