بهترین و پربار ترین مطالب روز

يك گروه تحقيقاتي در موسسه آاستار نشان دادند كه نانولوله‌هاي كربني كوتاه كه انتهاي آن بسته شده باشد، مي‌تواند به‌عنوان نوك در ميكروسكوپ براي بررسي گرافن با قدرت تفكيك اتمي مورد استفاده قرار گيرد.

مطالعه برهمكنش‌هاي ميكروسكوپي در مقياس بسيار كوچك براي درك اصطكاك و رواني سطوح در مقياس نانو بسيار مهم است. دستگاه‌هايي كه با استفاده از نوك حاوي نانولوله‌كربني سطوح را پيمايش مي‌كنند مي‌توانند براي اين مطالعات مورد استفاده قرار گيرند. پينگ ليو و يانگ وي ژانگ از موسسه آاستار اين موضوع را با استفاده از مطالعات تئوريك به اثبات رساندند. اين گروه تحقيقاتي نشان دادند كه نانولوله‌هاي كربني كوتاه كه انتهاي آن بسته شده باشد مي‌تواند براي بررسي گرافن با قدرت تفكيك اتمي مورد استفاده قرار گيرد.

ليو مي‌گويد براي ساخت يك نوك ايده‌آل، ابعاد آن بايد تا حد امكان كوچك باشد، اما در عين حال سختي آن بايد بالا باشد. شكل اين نوك بايد كامل از پيش تعيين شده و از نظر شيميايي خنثي باشد. اگر اين ويژگي‌ها در نوك مورد نظر وجود داشته باشد، آنگاه امكان بررسي سطوح با قدرت تفكيك اتمي وجود خواهد داشت. همچنين مي‌توان مطمئن بود كه چنين نوكي از لحاظ شيميايي، فيزيكي و هندسي پايداري لازمه را داراست.

نانولوله‌هاي كربني، به‌ويژه آنهايي كه داراي طول كوتاهي هستند، به‌دليل داشتن استحكام پيوندي كربن-كربن داراي پتانسيل‌هاي كاربردي متعددي هستند. اين نانولوله‌ها قادرند تا به‌دليل چنين استحكامي خم شده، تغيير شكل دهند و در نهايت دوباره به حالت اوليه خود بازگردند. لوله‌هاي در بسته در مقابل لوله‌هاي در باز، از استحكام و پايداري بيشتري برخوردار هستند. اين موضوعات موجب مي‌شود تا بتوان روي نانولوله‌هاي كربني تك جداره دربسته به‌عنوان نوك براي تصويربرداري حساب كرد.

هر چند هنوز از اين نوك‌ها در آزمايشات استفاده نشده است اما براي تست اين موضوع به‌صورت نظري، ليو و ژانگ اقدام به شبيه سازي اتمي كرده‌اند كه روي برهمكنش ميان نوك نانولوله كربني و سطح گرافن متمركز است. ليو مي‌گويد به‌دليل پيشرفت در حوزه شبيه سازي‌هاي اتمي، الگوريتم‌هاي محاسباتي و پتانسيل‌هاي اتمي دقيق ما مي‌توانيم ويژگي‌هاي پيمايشي چنين نوك‌ها را مشخص كنيم. همچين قادر هستيم تا آسيب‌ها و اصطكاك موجود در سطح گرافن را با قدرت تفكيك اتمي مورد مطالعه قرار دهيم.

با اين شبيه سازي مي‌توان ارتباط ميان اصطكاك، نيروي ميانگين نرمال روي فاصله سطح به نوك و لايه‌هاي گرافن را به‌دست آورد. محققان به بررسي و تفسير ويژگي‌هاي مشاهده شده برحسب انواع مختلف حركت نوك روي سطح شدند. همچنين مكانيسم پخش شدن انرژي ميان نوك و لايه‌هاي گرافن را نيز با اين شبيه سازي مي‌توان به‌دست آورد.

منبع: ستاد توسعه فناوري نانو
ادامه مطلب