|
Επιστήμονες βρήκαν πως να συνδέουν μαζί νανοσωλήνες από άνθρακα
όπως τους σωλήνες του νερού, ένας άθλος που μπορεί να οδηγήσει σε μια ολόκληρη νέα ομάδα νανοδομών και συσκευών από το μηδέν.
Ερευνητές, από το Εθνικό Ίδρυμα Προηγμένης Βιομηχανικής Επιστήμης
και Τεχνολογίας της Ιαπωνίας, ήταν σε θέση να "συνδέσουν" μαζί νανοσωλήνες
με παρόμοια ή ίδια διάμετρο χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ανέπτυξαν οι ίδιοι.
Αναμένουν δε ότι η μέθοδός τους θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον για
να ενώσει χωρίς ραφές νανοσωλήνες άνθρακα ανεξάρτητα από τις διαμέτρους τους.
"Η μέθοδός μας θα μπορούσε να επιτρέψει να δημιουργηθούν μακρύτεροι
νανοσωλήνες από άνθρακα και ακόμα νανοσωλήνες με πολλαπλούς κλάδους," λέει
ο ειδικός επιστήμονας Chuanhong Jin. "Τέτοιες δομές θα μπορούσαν να βρουν
πολλές εφαρμογές, όπως τρανζίστορ επίδρασης πεδίου ή σύρματα για ρεύματα."
Δουλεύοντας με το μάτι σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, που τους επέτρεψε να
προσέξουν τις διαδικασίες όταν αυτές εμφανίζονται, ο Jin και οι συνάδελφοι
του έκοψαν έναν απλό νανοσωλήνα από άνθρακα ως εξής: τον συνέδεσαν με δύο
ηλεκτρόδια και ακολούθως εφάρμοσαν ένα υψηλό ρεύμα. Αυτό ανάγκασε το μεσαίο
τμήμα του νανοσωλήνα να γίνει βαθμιαία στενότερο έως ότου χωρίστηκε στο τέλος,
με συνέπεια να γίνουν δύο νανοσωλήνες με ίσες διαμέτρους και κλειστές, ή καλυμμένες
άκρες.
Οι δύο καλυμμένες άκρες κινήθηκαν η μία κοντά στην άλλη και η τάση στα ηλεκτρόδια
αυξήθηκε αργά από το μηδέν. Σε ορισμένες τιμές της τάσης και ρεύματος, οι
δύο νανοσωλήνες ενώθηκαν ξαφνικά πάλι. Αυτή η διαδικασία ήταν τόσο γρήγορη
που ο Jin και οι συνάδελφοί του είναι μέχρι τώρα αβέβαιοι για το πώς εμφανίζεται.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι θα μπορούσαν να επαναλάβουν αυτή τη τη διαδικασία
της διάσπασης/συνένωσης στον ίδιο νανοσωλήνα αρκετές φορές. Μέχρι τώρα, το
κατάφεραν μέχρι και επτά φορές.
Η ομάδα προσπάθησε επίσης να ενώσει νανοσωλήνες με διαφορετικές διαμέτρους,
αλλά δεν το πέτυχε. Σε κάθε περίπτωση, σε ένα ορισμένο κατώτατο όριο της τάσης
και του ρεύματος, εμφανίστηκε μια προφανής παραμόρφωση στο κάλυμμα του μεγαλύτερου νανοσωλήνα. Οι νανοσωλήνες αποσυνδέθηκαν έπειτα, απομακρυνόμενοι ο ένας από
τον άλλο, και οι δομές των καλυμάττων και των δύο νανοσωλήνων φάνηκαν να αλλάζουν,
προκαλώντας έτσι μια συρρίκνωση στο μήκος. Οι προσπάθειες να επανατοποθετηθούν
και να συνδεθούν οι νανοσωλήνες έδωσαν τα ίδια αποτελέσματα.
"Φαίνεται πραγματικά δύσκολο να ενωθούν δύο νανοσωλήνες με διαφορετικές διαμέτρους,"
λέει ο Jin.
Οι δυσκολίες φαίνονται να προκύπτουν από την ασυμμετρία τύπου chirality - αυτή
δηλαδή που
εμφανίζεται στα δύο μας χέρια - στους νανοσωλήνες, όταν τα άτομα του άνθρακα
συνδέονται με αλυσίδες κατά μήκος του σωλήνα ή με αλυσίδες που στρίβουν γύρω
από αυτόν. Δύο νανοσωλήνες που φτιάχνονται από τον ίδιο μητρικό σωλήνα έχουν
την ίδια chirality, αλλά νανοσωλήνες με διαφορετικές διαμέτρους έχουν σπάνια
την ίδια chirality. Αυτή είναι και η αιτία που προκάλεσε τα προβλήματα στο
ατομικό επίπεδο όταν προσπάθησαν οι επιστήμονες να συγχωνεύσουν τους σωλήνες.
Αλλά οι επιστήμονες βρήκαν κάτι για να καταφέρουν τη συγχώνευση
νανοσωλήνων με διαφορετική διάμετρο: η παρεμβολή ατόμων βολφραμίου
μεταξύ των δύο νανοσωλήνων βοήθησε τη διαδικασία της ένωσης. Το βολφράμιο
ήταν γνωστό από καιρό πως βοηθάει τα άτομα του άνθρακα να τακτοποιηθούν σε
διαταγμένες δομές, όπως αυτή που συναντάμε στον γραφίτη (μια μορφή κρυστάλλου
άνθρακα). Έτσι οι νανοσωλήνες ενώνονται χωρίς καμιά ραφή.
|
