روشی جدید برای تولید کامپوزیت های نانو مقیاس

[soheiiil 24251]

کامپوزیت‌ها ترکیبی از مواد هستند که ویژگی‌هایی را ایجاد می‌کنند که با هیچ تک‌ماده دیگری قابل دسترس نیستند. یک مثال قدیمی از کامپوزیت‌ها فایبرگلاس است، الیاف پلاستیکی بافته شده با شیشه برای افزایش استحکام چوب‌های هاکی یا بدنه قایق‌ها. بر خلاف روش‌های جاافتاده‌ای که برای تولید فایبرگلاس و کامپوزیت‌های ماکرومقیاس دیگر وجود دارند، سیستم‌های عمومی برای ایجاد کامپوزیت‌های نانومقیاس در دسترس نیستند.

 

 

تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از a) آرایه اولیه از نانومیله‌های سولفید کادمیوم b) کامپوزیت ساخته شده از سولفید کادمیوم و کالکوژنید سولفید مس. در این کامپوزیت، نظم نانوذرات حفظ شده ولی فاصله میان آنها کاهش یافته است.

محققان ریخته‌گری مولکولی آزمایشگاه برکلی به همراه محققان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی نشان داده‌اند که چگونه می‌توان نانوکامپوزیت‌هایی با ویژگی‌های مورد نظر طراحی و تولید کرد. مرحله اول این کار گردهم‌آوری نانوبلورها و نانومیله‌های پوشیده شده با مولکول‌های ‌آلی کوچک به نام لیگاندها است. سپس این لیگاندها با خوشه‌هایی از کالکوژنیدهای فلزی همچون سولفید مس جایگزین می‌شوند. در نتیجه این خوشه‌ها به واحدهای ساختمانی نانوبلوری یا نانومیله‌ای متصل شده و به ایجاد یک نانوکامپوزیت پایدار کمک می‌کنند. این گروه تحقیقاتی روش ذکر شده را روی بیش از 20 ترکیب مختلف از مواد اعمال نمودند که از جمله آنها می‌توان به کره‌های نانوبلوری به‌هم‌فشرده برای تولید مواد ترموالکتریک و نانومیله‌های مرتب شده به صورت عمودی برای تولید پیل‌های خورشیدی اشاره کرد.

 

دلیا میلیرون مدیر بخش نانوساختارهای معدنی در ریخته‌گری مولکولی می‌گوید: «ما تازه داریم می‌فهمیم که چگونه ترکیب مواد در مقیاس نانو می‌تواند قابلیت‌های جدیدی برای فناوری‌های الکترونیکی و انرژی ایجاد نماید. این فرایند جدید برای ساخت نانوکامپوزیت‌های معدنی، به ما توانایی بی‌سابقه‌ای در تنظیم ترکیب مواد و کنترل مورفولوژی آنها می‌دهد».

 

این محققان پیش‌بینی می‌کنند که این فرایند سنتزی جدید مورد توجه کاربران قرار گیرد، زیرا می‌توان از این راهکارِ تولید نانوکامپوزیت‌ها در محدوده وسیعی از کاربردها همچون تولید مواد مورد استفاده در کاربردهای عمومی مانند الکترودهای باتری‌ها، مواد فتوولتائیک و ذخیره‌سازی الکترونیکی اطلاعات بهره برد.

 

راویسوبهاش تانگیرالا، یکی از همکاران میلیرون می‌گوید: «زیبایی کار ما تنها در انعطاف‌پذیری ترکیباتی که می‌توان با این روش به دست آورد نیست، بلکه راحتی انجام این کار نیز هست. هیچ تجهیزات ویژه‌ای برای انجام این کار مورد نیاز نیست، از بسترهای مختلفی می‌توان استفاده کرد و این فرایند مقیاس‌پذیر است».