جداسازی نانولوله های کربنی فلزی از نبمرسانا به روش دی الکتروفورسیس

نانولوله کربنی یکی از آلوتروپ ها ی کربن است. این ماده در واقع یک نانوساختار تک بعدی می باشد که به علت دارا بودن خواص الکتریکی، مکانیکی و حرارتی منحصر به فرد، کاربردهای متنوعی در فناوری نانو دارد. می توان گفت نانولوله کربنی ماده استراتژیک فناوری نانو بوده و حتی در بسیاری از موارد، فناوری نانو با این ماده شناخته می شود. نانولوله کربنی، ورقه گرافیت پیچانده شده ای است که قطر آن چند نانومتر و طول آن چند میکرومتر می باشد. ورقه های گرافیت تک لایه، نانولوله های کربنی تک دیواره را ایجاد می کنند و ورقه های گرافیت چند لایه منتهی به تشکیل نانولوله های کربنی چند دیواره می شوند. روش های مختلفی برای رشد نانولوله های کربنی وجود دارد که هر کدام مزایا و معایبی دارند. نانولوله ها وابسته به زاویه پیچش ورقه گرافیتی به سه نوع زیگزاگ، آرمچیر و کایرال تقسیم بندی می شوند. مشخصه ای از نانولوله های کربنی که در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است، خاصیت رسانایی الکتریکی آن ها می باشد. نانولوله های کربنی از لحاظ الکتریکی دارای دو نوع فلزی و نیمرسانا می باشند. این خاصیت از نوع پیچش نانولوله های کربنی و قطر آن ها که منجر به تفاوت گاف نواری آن ها می شود، حاصل می شود. اما نانولوله های کربنی در هنگام رشد با رسانایی های مختلف سنتز می شوند. یعنی نانولوله کربنی بعد از فرایند رشد هر دو نوع فلزی و نیمه هادی را به صورت مخلوط دارد. لزوم جداسازی این دو نوع نانولوله کربنی زمانی آشکار می شود که کاربرد هریک از این انواع در فناوری و صنعت به طور کاملا جداگانه مطرح شود. در نتیجه خلوص بیشتر در هر کدام منجر به افزایش بازدهی محصول تولید شده از آن ها می شود. روش های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی برای جداسازی نانولوله های کربنی فلزی و نیمرسانا بعد از رشد ارائه شده است. این روش ها از خواصی همچون خواص الکتریکی، مغناطیسی و اندازه ذرات نانولوله های کربنی بهره گرفته اند. روشی که در این پایان نامه به طور مبسوط به آن پرداخته شده و نتایج آن مورد بررسی قرار گرفته است، بر پایه خواص الکتریکی نانولوله های کربنی تحت تاثیر میدان الکتریکی غیر یکنواخت می باشد. روش دی الکتروفورسیس، روشی است که در علوم و فناوری های مختلف از جمله علوم زیستی و فناوری نانو مورد استفاده قرار می گیرد. در این کار به کمک این روش توانسته ایم نانولوله های کربنی فلزی را از نیمرسانا جدا نماییم. مبانی این روش، ابزار لازم و دستورالعمل به کار گرفته در این پایان نامه به تفصیل تشریح شده است. طیف نگاری رامان، طیف نگاری جذبی (uv-vis-nir) و میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مشخصه یابی محصولات این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته اند.