یک گروه تحقیقاتی در موسسه آاستار نشان دادند که نانولوله‌های کربنی کوتاه که انتهای آن بسته شده باشد، می‌تواند به‌عنوان نوک در میکروسکوپ برای بررسی گرافن با قدرت تفکیک اتمی مورد استفاده قرار گیرد.

مطالعه برهمکنش‌های میکروسکوپی در مقیاس بسیار کوچک برای درک اصطکاک و روانی سطوح در مقیاس نانو بسیار مهم است. دستگاه‌هایی که با استفاده از نوک حاوی نانولوله‌کربنی سطوح را پیمایش می‌کنند می‌توانند برای این مطالعات مورد استفاده قرار گیرند. پینگ لیو و یانگ وی ژانگ از موسسه آاستار این موضوع را با استفاده از مطالعات تئوریک به اثبات رساندند. این گروه تحقیقاتی نشان دادند که نانولوله‌های کربنی کوتاه که انتهای آن بسته شده باشد می‌تواند برای بررسی گرافن با قدرت تفکیک اتمی مورد استفاده قرار گیرد.

 

لیو می‌گوید برای ساخت یک نوک ایده‌آل، ابعاد آن باید تا حد امکان کوچک باشد، اما در عین حال سختی آن باید بالا باشد. شکل این نوک باید کامل از پیش تعیین شده و از نظر شیمیایی خنثی باشد. اگر این ویژگی‌ها در نوک مورد نظر وجود داشته باشد، آنگاه امکان بررسی سطوح با قدرت تفکیک اتمی وجود خواهد داشت. همچنین می‌توان مطمئن بود که چنین نوکی از لحاظ شیمیایی، فیزیکی و هندسی پایداری لازمه را داراست.

نانولوله‌های کربنی، به‌ویژه آنهایی که دارای طول کوتاهی هستند، به‌دلیل داشتن استحکام پیوندی کربن-کربن دارای پتانسیل‌های کاربردی متعددی هستند. این نانولوله‌ها قادرند تا به‌دلیل چنین استحکامی خم شده، تغییر شکل دهند و در نهایت دوباره به حالت اولیه خود بازگردند. لوله‌های در بسته در مقابل لوله‌های در باز، از استحکام و پایداری بیشتری برخوردار هستند. این موضوعات موجب می‌شود تا بتوان روی نانولوله‌های کربنی تک جداره دربسته به‌عنوان نوک برای تصویربرداری حساب کرد.

هر چند هنوز از این نوک‌ها در آزمایشات استفاده نشده است اما برای تست این موضوع به‌صورت نظری، لیو و ژانگ اقدام به شبیه سازی اتمی کرده‌اند که روی برهمکنش میان نوک نانولوله کربنی و سطح گرافن متمرکز است. لیو می‌گوید به‌دلیل پیشرفت در حوزه شبیه سازی‌های اتمی، الگوریتم‌های محاسباتی و پتانسیل‌های اتمی دقیق ما می‌توانیم ویژگی‌های پیمایشی چنین نوک‌ها را مشخص کنیم. همچین قادر هستیم تا آسیب‌ها و اصطکاک موجود در سطح گرافن را با قدرت تفکیک اتمی مورد مطالعه قرار دهیم.

با این شبیه سازی می‌توان ارتباط میان اصطکاک، نیروی میانگین نرمال روی فاصله سطح به نوک و لایه‌های گرافن را به‌دست آورد. محققان به بررسی و تفسیر ویژگی‌های مشاهده شده برحسب انواع مختلف حرکت نوک روی سطح شدند. همچنین مکانیسم پخش شدن انرژی میان نوک و لایه‌های گرافن را نیز با این شبیه سازی می‌توان به‌دست آورد.

به نقل از : ستاد ويژه توسعه فناوري نانو

کلیه حقوق این سایت ، متعلق به پرتال علمی دانشجویان ایران می باشد و استفاده از مطالب با ذکر نام منبع و درج لینک بلامانع است .