برای اولین بار نانولوله‌ها در یک جهت خاص رشد پیدا کردند!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا، پژوهشگران دانشگاه متروپولیتن توکیو برای نخستین بار موفق به تولید نانولوله‌های دی‌سولفید تنگستن شدند که همگی در یک جهت خاص رشد می‌کنند. آنها با استفاده از یک زیرلایه یاقوت و شرایط کنترل‌شده دقیق، موفق به ایجاد آرایه‌ای از نانولوله‌های دی‌سولفید تنگستن شدند که هر کدام از صفحات نانویی رول‌شده تشکیل شده و با استفاده از فرآیند رسوب‌دهی شیمیایی بخار (CVD) تولید شده‌اند.

این روش، مشکل قدیمی جهت‌گیری نامنظم نانولوله‌ها در مقادیر جمع‌آوری‌شده را برطرف می‌کند و نویدبخش کاربرد‌های واقعی برای ویژگی‌های ناهمسانگرد نانولوله‌های منفرد در دستگاه‌ها است.

این مطالعه در مجله Nano Letters منتشر شده است.

نانولوله‌ها از صفحات اتمی رول‌شده‌ای تشکیل می‌شوند که یک ساختار دوبعدی را به یک ساختار یک‌بعدی تبدیل می‌کند. ویژگی‌های نانولوله‌ها به نحوه اتصال دو انتهای صفحه به یکدیگر وابسته است. برای مثال، نانولوله‌های کربنی می‌توانند بسته به وجود «پیچش» در ساختار رول‌شده، هادی یا نیمه‌هادی باشند.

در مقابل، نانولوله‌های دی‌سولفید تنگستن از صفحات نانویی چند بار رول‌شده تشکیل شده‌اند و ساختاری شبیه به «رول سوئیسی» دارند. نکته جالب اینجاست که این نانولوله‌ها بدون توجه به نحوه رول‌شدن، همواره خاصیت نیمه‌هادی دارند و همین ویژگی آنها را به گزینه‌ای مناسب برای کاربرد‌های دستگاه‌های نیمه‌هادی تبدیل می‌کند.

با این حال، علی‌رغم ویژگی‌های مطلوب نانولوله‌های منفرد دی‌سولفید تنگستن، استفاده عملی از این نانولوله‌ها به جمع‌آوری مقادیر زیادی از آنها در یک مکان وابسته است. این موضوع تاکنون با یک مشکل بزرگ همراه بوده است: نانولوله‌ها معمولاً در جهت‌های تصادفی رشد می‌کنند که این امر به ویژگی‌هایی مانند تحرک حامل‌های بار آسیب می‌زند و کاربرد آنها در دستگاه‌ها را محدود می‌کند. علاوه بر این، ویژگی‌های نوری منحصر‌به‌فرد نانولوله‌ها نیز در این شرایط تحت تأثیر قرار گرفته و پنهان می‌شود.

اکنون تیمی به رهبری پروفسور کازوهیرو یاناگی از دانشگاه متروپولیتن توکیو روشی جدید برای حل این مشکل ارائه داده‌اند. آنها از زیرلایه‌ای یاقوتی با صفحه بلوری خاص به عنوان الگوی رشد نانولوله‌ها استفاده کردند.

در این روش، گاز‌های حاوی تنگستن و گوگرد با نرخ‌ها و دما‌های دقیقی به زیرلایه تزریق شدند تا در فرآیند رسوب‌دهی شیمیایی بخار، نانولوله‌های دی‌سولفید تنگستن چند‌لایه روی سطح تشکیل شوند.

تیم پژوهشی مشاهده کرد که در شرایط مناسب، تمامی نانولوله‌ها در یک جهت بلوری خاص رشد می‌کنند. این نخستین بار است که آرایه‌ای از نانولوله‌های دی‌سولفید تنگستن به این شکل تولید می‌شود.

آنها نشان دادند که این آرایه‌های نانولوله‌ای به‌طور جمعی همچنان ویژگی‌های ناهمسانگرد نانولوله‌های منفرد را حفظ می‌کنند؛ به‌ویژه در چگونگی تعامل آنها با نور. پژوهشگران بر این باورند که تکنیک آنها استفاده از نانولوله‌های دی‌سولفید تنگستن در دستگاه‌های واقعی را امکان‌پذیر می‌سازد و از ویژگی‌های الکتریکی و اپتوالکترونیکی منحصر‌به‌فرد این نانوساختار‌ها بهره‌برداری می‌کند.