Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 23 °C
Az Bulutlu

Araştırmacılar nanotüp sentez tekniğini geliştirdi

Araştırmacılar nanotüp sentez tekniğini geliştirdi

Şu anki karbon nanotüp üretim yöntemi özünde rulo grafen tabakalarının çapları, uzunlukları ve türleri üzerinde tam kontrole izin veremiyor. Bu sorun son zamanlarda üç farklı nanotüp türünden ikisi için çözüldü, ancak ‘zikzak’ nanotüp olarak bilinen üçüncü tür erişilemez durumda kaldı. Japonya Ulusal Doğa Bilimleri Enstitüleri’nden (NINS) araştırmacılar şimdi zikzak çeşidinin nasıl sentezleneceğini buldular.

Karbonun, moleküller oluşturmak için diğer atomlarla bir araya gelme konusundaki benzersiz kapasitesi sayesinde, kendisiyle birleştiğinde, bunu yapısal olarak farklı birçok yolla (elmaslar ve grafit gibi) farklı özelliklerle yapabilir. Son yıllarda, grafen – altıgen bal peteği benzeri bir kafesten oluşan bir atom kalınlığında bir karbon tabakası gibi şekiller üretildi. Üretilebilen bu farklı formlardan bir diğeri veya ‘allotroplar’, nanotüp olarak bilinen içi boş bir grafen silindiridir.

Nanotüpteki altıgen karbonlar bu bal peteği kafesinde bir araya geldiğinde, bir koltuk, zikzak veya kiral bir konfigürasyon oluştururlar. ‘Zikzak’ adı, karbon atomları arasındaki her moleküler bağın ‘yolunun’ önce sola 60 derece, sonra 60 derece sağa, sonra 60 derece sola, sonra tekrar 60 derece yönlendiği konfigürasyon için kullanılır: zikzak Desen. ‘Koltuk’ adı, tekrarlamadan önce iki kez sola, sonra iki kez sağa hareket eden bir yolu tanımlar. Bu patika sözde bir koltuğa benziyor, dolayısıyla adı da buradan geliyor. Üçüncü bir tip, kiral, ayna görüntüsü ile birlikte bu iki form arasında bulunur.

X-ışını kristalografisi ile zikzak karbon nanobelt’in moleküler yapısı.

Bir bıçak alıp bu tüpleri uzunlamasına eksene karşı yatay olarak iki kez dilimleyebilseydi, 12 karbon altıgen halkadan oluşan bir nanotüp ‘kuşak’ üretilebilirdi. Böyle bir kayışa ‘nanobelt’ denir.

Bu nanobeltlerin üretimindeki çabalar, birçok bilimsel araştırmanın konusu olmuştur. Bunun nedeni, ‘yukarıdan aşağı’ olarak adlandırılan şekli alan geleneksel nanotüp üretiminin sınırlamalarıdır. Yukarıdan aşağıya üretim, bir yığın karbon kütlesinin toz haline getirilmesini içerir, ardından nanotüpler kendilerini rastgele üç konfigürasyon türünden birine veya daha fazlasına dönüştürür.

NINS’deki Moleküler Bilimler Enstitüsü’nden Yasutomo Segawa, “Buradaki sorun, hangi konfigürasyon tipinin oluşturulduğunu, çapı ve hatta uzunluğu kontrol edememenizdir,” dedi. “Ama bir nanotüpü aşağıdan yukarıya, bir nanobeltin ‘tohumundan’ oluşturabilirseniz, o zaman tüm bu üç yönü kontrol edersiniz.”

2019’da yapılan önceki araştırmalar, koltuk ve kiral nanobeltler üretebiliyordu, ancak üçüncü tür olan zikzak üretemiyordu.

Araştırmacılar üçüncü ve son 'ısmarlama' nanotüp sentez tekniğini geliştirdiMoleküler Bilimler Enstitüsü Ekipman Geliştirme Merkezi’ndeki bir 3D yazıcı tarafından üretilen zikzak karbon nanobelt’in (50 milyon büyütme ile) bir modeli.

Ve şimdi ilk kez, araştırmacılar zikzak bir nanobelt oluşturmayı başardılar. Nanobelt sentez stratejisinin anahtarı, altıgen halkaların bir oksijen atomu ile köprülenmesiydi (bir oksanorbornadien biriminin eklenmesi). Daha sonra, teorik hesaplamalarla tahmin edilen bu yapının gerçekten de gerçek dünyada oluştuğunu doğrulamak için X-ışını kristalografisini kullanabildiler.

Bu üçüncü nanobelt senteziyle, üç tür nanotüp de koltuk, kiral ve zikzak prensipte artık kullanılabilir. Bu, sipariş üzerine yapılan karbon nanotüplerin aşağıdan yukarıya sentezine doğru büyük bir adımdır.

Bir sonraki adım, bu kavram kanıtını, çekirdek olarak nanobeltlerini kullanarak karbon nanotüplerin sentezini kullanarak, karbon nanotüplerin gerçek yapı seçici aşağıdan yukarıya sentezine götürmektir.


Daha fazla bilgi:
Kwan Yin Cheung et al, Synthesis of a zikzak karbon nanobelt, Doğa Kimyası (2021). DOI: 10.1038 / s41557-020-00627-5

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.