سنتز نانولوله‌های کربنی در دمای پایین و فشار اتمسفری

محققان با استفاده از پلاسما و زیرلایه شیشه موفق به سنتز نانولوله‌های کربنی در دمای پایین‌تر از روش‌های مرسوم شدند. در این روش نیاز به فشار بالا نبوده و هزینه کار به شدت کاهش می‌یابد. همچنین اثر کاتالیزور در محصول نهایی دیده نمی‌شود.

به گزارش ایسنا، یک روش جدید برای سنتز مستقیم نانولوله‌های کربنی (CNT) روی بستر شیشه در دمای ۷۵۰ درجه سانتیگراد می‌تواند به تحقیقات حوزه انرژی، زیست‌پزشکی و نوری کمک کند.

نانولوله‌های کربنی در فناوری مدرن نقش محوری دارند، از آنها در بخش‌هایی از جمله باتری‌های قابل شارژ، الکترونیک انعطاف‌پذیر، هوافضا، الکترودهای شفاف، صفحه‌های لمسی، ابررسانا و دارو استفاده می‌شود. با این حال، روش‌های سنتز نانولوله‌های کربنی به دمای بالا (۱۰۰۰ درجه سانتیگراد) و کاتالیزورهای فلزی (Fe ، Co و Ni) نیاز دارند. این کاتالیزورها نگرانی‌های زیست سازگاری را برای کاربردهای زیست‌پزشکی ایجاد می‌کنند. چالش حذف این کاتالیزورها از نانولوله‌های کربنی هزینه قابل توجهی را به کار اضافه می‌کند. از این رو، روش‌های سنتز جدید نانولوله‌های کربنی مورد نیاز است.

محققان انستیتوی مطالعه پیشرفته در علوم و فناوری (IASST) در هند، روش جدیدی برای سنتز مستقیم نانولوله‌های کربنی روی بسترهای شیشه در دمای ۷۵۰ درجه توسعه داده‌اند که در آن از روش رسوب بخار شیمیایی تقویت‌شده با پلاسما (PECVD) استفاده می‌شود. در این روش، از یک منبع کاتد توخالی با مارپیچ خاص استفاده می‌شود. این فرایند نوآورانه نیاز به درجه حرارت بالا ندارد و به کاتالیزور فلزی نیز نیاز ندارد. علاوه بر این، این سنتز در شرایط فشار معمولی انجام می‌شود و از این رو مقرون به صرفه است.

عوامل مختلفی از جمله خصوصیات پلاسما، ترکیب بستر، دمای بستر و اعمال پلاسما روی بستر قبل از شروع کار، به طور قابل توجهی بر رشد نانولوله‌های کربنی تأثیر می‌گذارد. اعمال پلاسما روی سطح شیشه در دمای بالا باعث افزایش مساحت سطحی بستر شده و همچنین مقادیر قابل توجهی از عناصر شیشه را به سطح آورده و برای انجام واکنش در دسترس قرار می‌دهد.

به نقل از ستاد نانو، در بین تمام عناصر موجود در شیشه، سدیم (Na) به عنوان کاتالیزور اصلی برای شروع رشد نانولوله‌های کربنی اثر مهمی در فرآیند دارد. از سوی دیگر سدیم پس از رشد نانولوله‌های کربنی به راحتی با شستن از محصول جدا می‌شود.