خاصيت لومينسانس نانولوله ها

ستاد ويژه توسعه فناورى نانو: نانولوله ها از خود نورى با خواص جالب توجه توليد مى كنند. در نتيجه محققان كاربردهاى نورى مختلفى براى اين مواد پيشنهاد داده اند. يكى از جالب توجه ترين كاربردهاى نانولوله ها استفاده از آنها به عنوان برچسب هاى فلوئورسانت جهت مطالعه سيستم هاى زيستى است. (نقشى كه ابتدا به وسيله پروتئين هاى فلوئورسانت ايفا مى شد) اما مشكل عمده اى كه وجود دارد، اين است كه نانولوله ها خاصيت فسفرسانس كمى دارند به طورى كه به ازاى هر فوتونى كه منتشر مى كنند هزار فوتون جذب مى كنند (به اين نسبت راندمان كوآنتومى گويند). اما تحقيقات اخير در زمينه لومينسانس نانولوله ها نشان مى دهد كه زمينه خوبى براى افزايش كارايى اين منابع نور خيلى كوچك وجود دارد. در اين بررسى ها تغييرات بسيار زياد و غيرمنتظره اى بين راندمان هاى كوآنتومى ۱۵ نانولوله منفرد مشاهده شده است. «توبياس هرتل» استاديار فيزيك دانشگاه واندربيلت مى گويد: «ما انتظار داشتيم درصد جزيى تغييرات را مشاهده كنيم، به همين دليل وقتى مشاهده كرديم، كه بعضى نانولوله ها ۱۰۰ درصد مؤثرتر از بقيه هستند متعجب شديم.» چندين روش براى ساخت نانولوله هاى نيمه رسانا كه از خود نور توليد مى كنند ابداع و گسترش يافته است. فرآيند تخليه قوس الكتريكى تهيه نانولوله ها يك فرآيند قوى الكتريكى است. در اين روش جريان زيادى بين دو الكترود گرافيت در يك محفظه پرشده از گاز هليم با فشار بالا برقرار مى شود. وقتى دو ميله گرافيتى به يكديگر نزديك مى شوند جرقه الكتريكى به وجود مى آيد و كربن ميله كوچك تر به ساختار لوله اى تغيير شكل پيدا مى كند. در اين روش مخلوطى از انواع نانولوله ها به وجود مى آيد كه شامل نانولوله هاى تك جداره، چندجداره و گونه هاى نيمه هادى و فلزى در حالت توده اى و پودرى است. فرآيند جديد تهيه نانولوله هاى كربنى استفاده از ليزر براى تبخير كربن يك ورقه صاف از مخلوط گرافيت و فلز است. نانولوله هاى حاصل از اين روش بيشتر تك جداره هستند. فرآيند رسوب دهى بخار نيز براى ساخت نانولوله ها در مقادير صنعتى مورد استفاده قرار مى گيرد. «هرتل» مى گويد: «نتايج تحقيقات ما نقص هاى ساختارى نانولوله ها كه عامل اصلى هدر رفتن انرژى هستند را نشان مى دهد. بستن و از بين بردن اين نقص ها، باعث بهبود راندمان كوآنتومى آنها (در حدود ۵ برابر) مى شود.» وى همچنين مى گويد صد گروه تحقيقاتى در سرتاسر جهان به صورت تمام وقت در زمينه بهبود سنتز نانولوله ها فعاليت مى كنند. اگرچه بهبود راندمان كوآنتومى نانولوله ها خيلى مشكل است ولى روش هايى براى اين كار وجود دارد. براى مثال يك روش براى درخشان كردن نانولوله ها، تهيه آنها به شكل هاى طولانى تر است (روشى كه فيزيكدانان به آن اشاره دارند)، گروه هاى ديگرى نيز مشغول آزمايشاتى در زمينه مطالعه سيستم هاى زيستى هستند و از نانولوله ها به عنوان يك جايگزين براى پروتئين هاى فلورسانت استفاده مى كنند. در اين كاربرد، آنها با نقاط كوآنتومى كه اغلب از سلنيد كادميم هستند، رقابت مى كنند. به گفته «هرتل»، نانولوله ها مزاياى منحصر به فردى نسبت به نقاط كوآنتومى در اين كاربرد دارند، برخلاف كادميم موجود در نقاط كوآنتومى، نانولوله ها براى سلول هاى زنده سميت ندارند. نانولوله ها باريكه مشخص از نور را حاصل مى آورند كه آشكارسازى آنها را آسان تر مى كند، همچنين اين تركيبات توليدكننده نور، نسبت به نقاط كوآنتومى پايدارتر هستند. نتايج اين تحقيقات براى اندازه گيرى خاصيت لومينسانس نانولوله ها در مجله Physical Review Letters به چاپ رسيده است.