Các nhà nghiên cứu đề xuất một lý thuyết mới để phát triển các ống nano cacbon tinh khiết

Ống nano carbon chiral mới lạ có thể là một chén thánh trong công nghệ nano.
Các nhà nghiên cứu đề xuất một lý thuyết mới để phát triển các ống nano cacbon tinh khiết
Khái niệm ống nano carbon.

Các nhà lý thuyết vật liệu từ Đại học Rice đã công bố một lý thuyết mới trên tạp chí Science Advances để tạo ra các lô ống nano carbon với một độ phẳng mong muốn duy nhất. Phương pháp của họ có thể đơn giản hóa việc tinh chế các ống nano là kim loại hoặc tất cả các chất bán dẫn.

Ống nano carbon (CNTs)
Ống nano carbon (CNTs) được làm từ các tấm nguyên tử carbon một lớp gọi là graphene cuộn thành hình trụ. Kể từ khi được phát hiện cách đây ba thập kỷ, những cấu trúc nano này đã thu hút sự chú ý của giới khoa học trên toàn thế giới do những đặc tính tuyệt vời của chúng.

Các đặc điểm như nhẹ, cấu trúc tiện lợi, độ bền cơ học lớn, độ dẫn nhiệt và điện vượt trội, và độ ổn định đã đưa CNTs lên một bậc so với các lựa chọn thay thế vật liệu khác. Ngày nay, vô số ngành công nghiệp, bao gồm quang học, điện tử, lọc nước và khoa học sinh học, đổi mới ở quy mô chưa từng có với những CNTs này. Nghe có vẻ ấn tượng, nhưng CNTs không dễ phát triển.

ADDAFFI

Chirality có nghĩa là một phân tử không thể được xếp chồng lên hình ảnh phản chiếu của nó, hay nói một cách đơn giản hơn, nó đề cập đến tính đối xứng. Bởi vì tính không đối xứng quyết định tính chất điện của ống nano, nên khả năng phát triển các ống nano cacbon đặc trưng cho bất đối xứng là một chén thánh công nghệ nano. Nó có thể dẫn đến các dây dẫn, không giống như đồng hoặc nhôm, truyền năng lượng mà không bị thất thoát.

Ống nano carbon Chirality đơn
Giờ đây, Giáo sư Boris Yakobson và nhà nghiên cứu Ksenia Bets từ Trường Kỹ thuật George R. Brown của Đại học Rice đã chỉ ra một chiến lược mới để phát triển một loạt các ống nano carbon giống nhau. Các ống nano carbon với các Chirality khác nhau phát triển với tốc độ khác nhau. Có nghĩa là các ống phát triển chậm hơn có thể được tách ra và cuối cùng bị loại bỏ.

Điều này có thể được thực hiện với các vòi phun mà đường ống dẫn nguyên liệu ở dạng khí nóng, gốc cacbon vào một khu vực, cùng với các chất xúc tác để kích thích phản ứng. Nếu những vòi phun và chất xúc tác này chuyển động, thì chỉ những ống phát triển nhanh hơn sẽ hình thành.

Tác giả chính của Bets cho biết: “Các hạt chất xúc tác chuyển động khi các ống nano phát triển và điều đó rất quan trọng".

Giống như một con hươu cao cổ đang vươn mình để lấy lá trên cây cao, các ống nano carbon tìm kiếm thức ăn khi chúng lớn lên
Bài báo đề cập đến hươu cao cổ Lamarck, một lý thuyết từ thế kỷ 19 về cách chúng tiến hóa với chiếc cổ dài như vậy. Giống như một con hươu cao cổ đang vươn mình để lấy lá trên cây cao, các ống nano carbon tìm kiếm thức ăn khi chúng lớn lên.

“Nó hoạt động như một phép ẩn dụ bởi vì bạn di chuyển 'những chiếc lá' của mình đi và những chiếc ống có thể tiếp cận nó sẽ tiếp tục phát triển nhanh chóng và những chiếc ống đó không thể chết đi. Cuối cùng, tất cả các ống nano chỉ chậm một chút sẽ chết.

Các nhà nghiên cứu, tập trung vào lý thuyết, đã không kiểm tra ý tưởng của họ bằng thực nghiệm. Nhưng các phòng thí nghiệm khác đã biến các lý thuyết về Gạo trước đây thành các sản phẩm như quả cầu boron.

ADDAFFI

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng các phòng thí nghiệm khác sẽ kiểm tra lý thuyết này bằng các thí nghiệm. "Về mặt khoa học, việc đưa ra ý tưởng cho đám đông thường có lợi hơn. Bằng cách đó, những người quan tâm có thể thực hiện nó theo 100 biến thể khác nhau và xem cái nào hiệu quả. Một người thử nó có thể mất 100 năm", Bets nói.

"Chúng tôi không muốn trở thành 'chàng trai' đó". Chúng tôi không có nhiều thời gian như vậy", Yakobson nói thêm.

Quốc Huy
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM