نانو لوله های کربنی

نانو لوله های کربنی، لوله هایی هستند که با استفاده از فناوری نانو و برای اهداف خاصی طراحی شده اند. نانو به طور کلی یک میلیاردیم یک واحد است. در این اندازه خواص فیزیکی و شیمیایی ماده نسبت به حالت عادی متفاوت است. نانوتکنولوژی به معنی ساخت مواد با جابجایی اتم ها در ابعاد نانو است. ما می توانیم در یک نانومتر ۵ تا ۱۰ اتم را قرار دهیم و به عبارت دیگر در مکعبی با ابعاد ۲.۵ نانومتر ۱۰۰۰ اتم را شامل می‌شود. این تغییر در ابعاد، انرژی زیادی در مولکول فراهم ‌می‌کند .نانو درگذشته فیزیک اتمی نامیده می‌شد. تحقیقات باعث کاربردی شدن نانوتکنولوژی در زندگی شد و زندگی انسان‌ها را دگرگون کرد.

نانو لوله های کربنی (CNT)

ﻧﺎﻧﻮ ﻟﻮﻟﻪ ﻫﺎي ﮐﺮﺑﻨﯽ ﺑﺴﯿﺎر ﮐﻮﭼﮏ ﻫﺴﺘﻨﺪ. طوری که گاهی قطر آن ها کمتر از ۰.۴ نانومتر است. نانو لوله ها برحسب نحوه رول شدن صفحات گرافیتی سازندشان به صورت رسانا ویا نیمه رسانا در می‌آیند. از آﻧﺠﺎ ﮐﻪ نانولوله ها در سطح مولکولی مانند باریکه های سیم در هم تنیده هستند، اتم های کربن در قالب شش وجهی به هم متصل شده و دیواره های استوانه ای ایجاد می‌کنند که اندازه آن درحد چند نانومتر است.

زاویه پیچش نانو لوله (زاویه بین محور الگوی شش وجهی و محور لوله) رسانا یا نارسانا بودن را تعیین می‌کند. تحقیقات دیگر نشان داده است که تغییر شعاع نیز امکان بستن طول باند و عایق نمودن نانولوله فلزی را فراهم کند.

بررسی های دیگر نشان داده خصوصیات الکتریکی بسته به این که مولکول فلورین (C60) در کجا قرار داده شود از یک هادی به نیمه هادی و یا عایق قابل تغییر می‌باشد. نانولوله ها قادرند جریان الکتریسیته را با انتقال بالستیک الکترون بدون اصطکاک از خود عبور دهند (این جریان ۱۰۰ برابر از جریانی که سیم مسی از خود عبور می‌دهد بشتر است). همچنین قدرت رسانایی گرمای بالایی دارند. این ویژگی باعث شده که آن ها انتخاب مناسبی برای کاربرد های میکروالکترونیک باشند.

درسال ۱۹۹۱ شرکت NEC نانو لوله های کربنی که به ضخامت یک اتم و به شکل یک استوانه تو خالی ساخته می‌شوند، را اختراع کرد. از خواص منحصر به فرد این لوله ها می‌توان به Young high modulus و استحکام کششی خوب آن اشاره کرد. دلیل استفاده از کربن در طراحی نانو لوله ها، سبک و پایدار بودن کربن است. همچنین کربن نسبت به فلزها ارزان تر است و انواع واکنشی ساده تری دارد. این خصوصیات اتم کربن موجب رشد و پیشرفت تکنولوژی در نانو لوله ها شده است.

کاربردهای نانو

امروزه تحقیقات وسیعی پیرامون نانو لوله ها در دنیا انجام می شود. ولی در آینده پیش‌بینی می‌شود که در آینده کاربرد وسیعی در صنعت خواهد داشت. هم اکنون امکان ساخت ابزار های بسیار جالبی وجود دارد اما در مورد تجاری کردن آن باید در آینده قضاوت کرد. از کاربرد نانو لوله ها می توان به ترانزیستور های سریع اشاره کرد که در اتصالات داخلی آن ها استفاده می شود. سیگنال ورودی باید حداقل توان را داشته باشد که بتواند آن را شناسایی کند. همچنین ضریب تحرک (شاخص حساسیت ترانزیستور برای کشف بار) میزان کارکرد و سرعت حرکت بارها را تعیین می‌کند

اهمیت استفاده از نانو لوله ها در تولید ترانزیستورها با ضریب تحرک ۱۰۰ هزار سانتیمتر مربع بر ولت ثانیه مشخص می کند. درحالی که ضریب تحرک برای سیلیکون برابر ۱۵۰۰ هزار سانتیمتر مربع بر ولت ثانیه و برای ایندیم آنتیمونید ۷۷ هزار هزار سانتی متر مربع بر ولت ثانیه است.

اعمال فشار بر نانو لوله باعث تغییر خاصیت الکتریکی آن ها می شود و رسانایی آن ها را افزایش یا کاهش می دهد. این ویژگی امکان ساخت ترانسفورماتورها برپایه نانو لوله ها که نسبت به فشار حساسیت دارد را به دانشمندان می دهد.

همچنین به دلیل ابعاد بسیار کوچک آن ها اگر آن ها بتوانند یک بیت اطلاعات را در خود ذخیره کنند می‌توان حافظه هایی که مقادیر زیادی اطلاعات رادر خود جای می دهند را ساخت. بنابراین رویای ساخت کامپیوتر های سرعت بالا عملی خواهد بود.

منبع