Αναπτύσσοντας τους μικρότερους νανοσωλήνες από άνθρακα.

Από σελίδα του BBC, Nature, University Hong Kong 6-Νοεμβρίου-2000

Επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Hong Hong και της εταιρείας NEC στην Ιαπωνία, ανεξάρτητα η μια από την άλλη, δημιούργησαν καθώς λένε τους στενώτερους, σταθερούς, νανοσωλήνες από άτομα του άνθρακα με διάμετρο μόλις 0.4 nm. Η δομή τους μοιάζει με μπάλα ποδοσφαίρου και ονομάστηκε buckminsterfullerene από το όνομα του αρχιτέκτονα Buckminster Fuller που είχε κατασκευάσει παρόμοιες δομές.

Οι νανοσωλήνες αυτοί έχουν προκαλέσει τρομερή έξαψη για τις πολύ ενδιαφέρουσες ηλεκτρικές και μηχανικές τους ιδιότητες. Συγκεκριμμένα είναι χημικά αδρανείς και πολύ ανθεκτικοί ενώ οι επιστήμονες πιστεύουν πως οι δομές αυτές μπορούν να σφυρηλατηθούν σε λεπτά σύρματα για δημιουργία άκρως μικρών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, micro-computers και άκρως λεπτές τηλεοράσεις.

Ανάμεσα στις πολυάριθμες πιθανές εφαρμογές των δομών αυτών, οι ερευνητές ξεχωρίζουν τη δημιουργία δεξαμενών για την αποθήκευση υδρογόνου. Το αέριο αυτό, που στο μέλλον θα χρησιμεύει όλο πιο συχνά ως καύσιμο, καταλαμβάνει μεγάλο όγκο και η συμπίεσή του είναι πρακτικά δύσκολη και ακριβή. Τα μόρια του υδρογόνου μπορούν να απορροφηθούν μέσα στους νανοσωλήνες, και έτσι να συμπυκνωθούν σε μεγάλο βαθμό. Ο Dr Zikang Tang του τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Hong Kong είπε "Η διάμετρος των σωλήνων είναι όμοια με την διάμετρο του ατόμου του υδρογόνου. Ετσι το υδρογόνο μπορεί να απορροφάται στο εσωτερικό του νανοσωλήνα σε πολύ υψηλές πυκνότητες".

Θεωρητικά όρια

Οι ερευνητές ανακοίνωσαν πως η διάμετρος τους είναι μικρότερη από το νήμα του DNA, φέρνοντας έτσι την τεχνολογία κατασκευής τους στα θεωρητικά της όρια.  Της NEC οι νανοσωλήνες ήταν οι μικρότερες, ενώ οι επιστήμονες του Hong Kong ακολούθησαν διαφορετικό δρόμο. Συγκεκριμμένα χρησιμοποίησαν τα αυλάκια στην επιφάνεια του ζεόλιθου σαν καλούπι μέσα στο οποίο δημιουργήθηκαν οι νανοσωλήνες, που έχουν περίπου τη διάμετρο ενός ατόμου υδρογόνου.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι διαστάσεις αυτές δεν είναι δυνατόν να ξεπεραστούν, καθώς η μείωσή τους θα προκαλούσε αύξηση της ενέργειας του συστήματος και θα το καθιστούσε ιδιαίτερα ασταθές.

Οι εν λόγω δομές σχηματίζονται όταν εφαρμόζεται υψηλή τάση σε ράβδους από γραφίτη που έχουν τοποθετηθεί σε ένα θάλαμο που περιέχει ήλιο ή υδρογόνο. Το πλάσμα (ιονισμένο αέριο υψηλής θερμοκρασίας) που δημιουργείται οδηγεί στο σχηματισμό νέων δεσμών ανάμεσα στα άτομα του άνθρακα.

Τα νανο-υλικά αυτά, πρόκειται να αποτελέσουν τα πλέον επαναστατικά υλικά του 21ο αιώνα και οι σωλήνες από άνθρακα είναι μακρείς λεπτοί κύλινδροι από άνθρακα που σχηματίζονται τυλίγοντας μονο-ατομική στρώση γραφίτη σε ένα κύλινδρο.Είναι εξαιρετικώς μικρά σε μέγεθος και μια δέσμη από 1.000.000 νανοσωλήνες άνθρακα είναι σαν μια τρίχα. Η ανακάλυψη τους το 1991, πυροδότησε μεγάλες και ταχύτατες έρευνες σε όλο τον κόσμο για πρακτικές εφαρμογές.

Αυτοί οι νανοσωλήνες δεν υπάρχουν στη φύση και σχηματίζονται κάτω από ειδικές συνθήκες. Ενώ με τις παραδοσιακές τεχνικές κατασκευής είναι συνήθως μεγάλοι σε μέγεθος, με τις νέες πρωτοποριακές τεχνικές οι επιστήμονες έφτασαν στο θεωρητικό όριο του μεγέθους ενός ατόμου.

Δείτε και τα σχετικά άρθρα

• Φουλερένια και νανοσωλήνες