ابرنانولوله‌های کربنی

کربن در طبیعت با ساختارهای مختلفییافت می‌شود، از این میان گرافیت، الماس، فولرین‌ها و نانولوله‌های کربنی بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند.یک نانولوله کربنی تک دیواره از …

کربن در طبیعت با ساختارهای مختلفییافت می‌شود، از این میان گرافیت، الماس، فولرین‌ها و نانولوله‌های کربنی بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند.یک نانولوله کربنی تک دیواره از لوله‌ای شدن صفحات گرافینی به وجود می‌آید.

این ترکیبات به واسطه خصوصیات مکانیکی و حرارتی فوق العاده ناشی از پیوندهای کربن - کربن و خصوصیات الکتریکی جالب توجه حاصل از ساختار بسته کوانتومی، نقش مهمی را در توسعه فناوری‌نانو ایفا می‌کند.

نانولوله‌های کربنی تحت تابش پرتو الکترونی در دمای بالا به هم جوش خورده، اتصالاتی به فرم T , Y , X تشکیل می‌دهند. کولوسی (Coluci) و همکارانش در دانشگاه کامپیناس برزیل (Universidade Estadual de Campinas)، با توجه به این خصوصیت، ساختار جدیدی از نانولوله‌ها موسوم به ابرنانولوله‌ها (Super-Carbon Nanotube) را معرفی کرده اند. این ساختار، از بهم پیوستن (Y- شکل) نانولوله‌های کربنی تک دیواره و تشکیل صفحات ابرگرافیتی (همانند گرافین در نانولوله‌های کربنی) به وجود می آید که در نهایت با لوله‌ای شدن این صفحات، ساختاری سیلندر-مانند موسوم به ابرنانولوله‌های کربنی حاصل می‌گردد. شکل، نحوه تشکیل نانولوله‌های کربنی و ابر نانولوله‌های کربنی را نشان می‌دهد.

این نوع ساختار منحصر به نانولوله‌های کربنی نیست و ساختارهای نانولوله‌ای دیگر نظیر نیترید بور نیز می‌تواند از طریق ایجاد پیوندهای T , X- شکل، چنین ابرنانولوله‌ای را تشکیل دهد.

از سوی دیگر، به‌واسطه اندازه و خصوصیات فیزیکی این ابرنانولوله‌ها، مثل سطح ویژه بالا، استحکام و انعطاف‌پذیری فوق‌العاده، رفتار فلزی و شبه‌فلزی (نیمه رسانایی) جالب توجه، برای آنها کاربردهای متنوعی نظیر بسترهای فعال کاتالیستی (واکنش مولکول‌های زیستی) ، تهیه کامپوزیت‌ها و کاربرد‌های الکتروشیمیایی پیش‌بینی می‌شود.

از خصوصیات بارز دیگر ابرنانولوله‌ها، می‌توان به وجود منافذ بزرگ روی دیواره آنها اشاره کرد که از نظر اندازه با اندازه طبیعی پروتئین‌ها (حدود پنج تا۲۰ نانومتر) قابل مقایسه است؛ این خاصیت موجب می‌گردد تا از این اَبَرنانولوله‌ها برای شیمی میزبان-مهمان (host-guest)یا پروتئین‌رسانی (protein delivery) استفاده کرد. همچنین این خاصیت، امکان کریستالوگرافی از مولکول‌های زیستی را که توانایی کریستاله شدن ندارند، فراهم می‌آورد.