توليد نانوساختارهاي شبه فولرين غيرآلي با كمك نور خورشيد

دانشمندان پس از توليد ساختارهاي فولرين و نانولوله كربني، متوجه شدند كه بايد ساختارهاي غيرآلي مشابه با آنها به صورت وسيع وجود داشته باشد.

به گزارش سرويس «فنآوري» خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، مجموعه وسيعي از نانوساختارهاي IF (ساختارهاي شبه فولرين غيرآلي)، تاكنون ساخته شده و در تريبولوژي، فتونيك، باتريها و كاتاليز، مصارف گستردهاي پيدا كردهاند.

در بين چنين مولكولهاي غيرآلياي كه ميتوانند نانوساختارهايي شبيه فولرين داشته باشند، اكسيد سزيم ميتواند بسيار مفيد باشد و به طور مؤثري در سيستمهاي نشركننده نوري به كار آيد.

متأسفانه، اين ساختار در اتمسفر محيط بسيار واكنشپذير است و به همين دليل براي توليد و انتقال آن به خلأ بالا و شرايط كاملاً بي اثر نياز ميباشد. اين امر موجب ميشود كه توليد و انتقال آن گران و مخاطرهآميز باشد؛ بنابراين براي استفاده صنعتي از اين ساختار، مشكلات و محدوديتهايي وجود دارد.

به تازگي دانشمندان در روشي جديد، براي توليد پربازده و نسبتاً غيرپيچيده IFهاي اكسيد سزيم پايدار، از تشعشع خورشيدي با شدت بالا (نور غيرهمدوس بسيار روشن) استفاده كردهاند. اين روش ساده و مقرون به صرفه است.

در حال حاضر، روشهاي تجربي موفق براي ساخت تعداد زيادي از مولكولهاي اكسيد سزيم شبه فولرين، انگشت شمار ميباشند.

اين مولكولها (مانند اكسيد سزيم) ميتوانند به طور گسترده در صنعت فوتونيك براي ساخت ابزازهاي منتشركننده نور و آشكارسازهاي نوري مورد استفاده قرار گيرند.

به تازگي، گروهي از دانشمندان در آلمان و فلسطين اشغالي نشان دادند كه ميتوان مولكولهاي مزبور را با استفاده از نور خورشيد بسيار متمركز، توليد كرد. اين روش مقرون به صرفهتر از روشهاي قبلي ميباشد.

پروفسور جفري گوردون در اين زمينه ميگويد: نانوفيلمهاي ساخته شده از IFهاي اكسيد سزيم (IF-Cs2O) ميتوانند به طور گسترده در سيستمهاي منتشركننده نوري مورد استفاده قرار گيرند. به عنوان نمونه در ساخت فتوكاتدها، ابزارهاي الكتروني، تقويتكنندههاي تصوير، لامپهاي تخليه الكتريكي، دوربينهاي تلويزيوني، ليزرها و مبدلهاي كاتاليستي، كاربرد خواهند داشت.

تاكنون، تنها راه ممكن براي توليد نانوذرات IF-Cs2O پايدار، روش بسيار گرانِ تبخير ليزر (laser ablation) بوده است. گروه ما براي اولين بار توانست نانوذراتي از اين دست را به وسيله انرژي خورشيدي و بدون استفاده از هيچ گونه ليزري، توليد كند.

فرآيند توليد IF-Cs2O، مستقيماً درون آمپولهاي توخالي كوارتزي كه حاوي كريستاليتهاي ٣R-Cs2O (٣R نشان دهنده يك سلول واحد ميباشد كه از سه لايه مولكولي تشكيل يافته و داراي تقارن رمبوهدرال است.) ميباشند، انجام ميپذيرد. به اين منظور آمپولها تحت تابش خورشيدي پيوستهاي با توان خورشيدي متمركز ٢/٠-7/٧ وات و دوره تناوب ٣٠- ٨٤٠ ثانيه قرار ميگيرند.

نور خورشيدي كه داراي شار بالايي است توسط فيبري نوري از ديش متمركزكننده كوچكي كه در فضاي آزاد قرار گرفته به روي ميز آزمايشگاه منتقل ميگردد.

آزمايشهاي متفاوتي كه انجام شد نشان داد كه براي به دست آوردن بهترين نتيجه، آمپولهاي كوارتزي حاوي ماده سازنده ٣R-Cs2O بايد در نقطهاي ثابت و بيحركت باشند. به عبارت ديگر فاصله اين مواد تا نوك آمپول بايد ثابت باشد. در تعدادي از اين آزمايشات اين فاصله ثابت نگه داشته شد و در تعدادي ديگر آمپول حول محور خود ميچرخيد تا مواد در تمام فواصل ممكن قرار گيرند.

گوردون گفت: در اين فرآيند نوعي تبخير، آنلينگ و افت دمايي به وجود ميآيد كه منجر به شكلگيري مواد IF-Cs2O ميگردد. اين مواد در نواحي سردتر آمپول كه تحت تابش قرار نگرفتهاند، رسوب ميكنند. توان خورشيدي ورودي بايد بيشتر از ٦ وات باشد. زمان پرتودهي، تأثير قابل توجهي بركميت و كيفيت نانوذرات IF-Cs2O ندارد.

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فنآوري نانو، هماكنون گوردون و همكارانش به بهبود و گسترش اين فرآيند و افزايش مرتبه بزرگي حجم توليدات آن مشغول ميباشند تا به اين وسيله، اين روش را مقرون به صرفه و تجاري سازند.

گوردون ادامه داد: همچنين ما به ساخت نانولولههاي اكسيد سزيم ميانديشيم. تاكنون، اين نوع نانولوله ساخته نشده است. نانولولههاي اكسيد سزيم خواص فيزيكي منحصر به فرد و ممتازي خواهند داشت.

نتايج اين تحقيق در مجله Advanced Materials به چاپ رسيده است.