نانولوله‌هاي بور، رقيبي براي نانولوله‌هاي کربني
کربن ممکن است اهميت خود را در دنياي نانو از دست بدهد. طبق تازه‌ترين محاسبات محققان چيني، نانولوله‌هاي ساخته‌شده از عنصر بور مي‌توانند تعداد زيادي از همان خواص نانولوله‌هاي کربني که در دنياي نانو اهميت زيادي دارند، را داشته باشند و براي بعضي از کاربردهاي الکترونيکي، آنها حتي مي‌توانند بهتر از کربن باشند.
نانولوله‌هاي بور نسبت به شش‌ضلعي‌هاي متصل به‌هم سادة نانولوله‌هاي کربني، شكل پيچيده‌تري را خواهند داشت؛ چون شيمي بور اجازه چنين الگوهايي را نداده و چنين ساختارهايي از بور ناپايدار خواهند بود. اولين نانولوله‌هاي بوري که در سال 2004 ساخته شده‌اند، از يک شبکه مثلثي خميده‌شده تشکيل شده بودند.
اما به گفته زيا اُباو يانگ، يي دينگ و جون ني از دانشگاه تسينگ‌هوا در پکن، در اين حالت بهترين پيکربندي براي بور، ايجاد شبکه‌اي شش‌ضلعي ناپايدار، و افزودن يک اتم اضافي به مرکز بعضي از اين شش ضلعي‌ها است(شکل را ببينيد). آنها محاسبه کردند که اين پايدارترين ساختار تئوري شناخته‌شده براي يک نانولوله بور است.
همچنين شبيه‌سازي آنها نشان مي‌دهد که با اين الگو، نانولوله‌هاي بور مي‌بايد خواص الکتريکي متغيري داشته باشند: نانولوله‌هاي پهن‌تر، هادي الکتريسيته خواهند بود؛ اما نانولوله‌هاي باريک‌تر نيمه‌هادي خواهند بود. ني مي‌گويد كه در اين صورت ممکن است در نانوافزاره‌هايي مشابه ديودها و ترانزيستورهايي ـ که قبلاً از نانولوله‌هاي کربني ساخته شده‌اند ـ بتوان از نانولوله‌هاي بور استفاده كرد.
اين براي ديگر محققان که انتظار دارند همه نانولوله‌هاي بور فلزي باشند، تعجب‌آور است. سهراب اسماعيل‌بيگي، از دانشگاه يال در نيوهاون، که اخيراً در يک کار تحقيقاتي نشان داده‌است که همان ساختار، صفحات مسطح پايداري از بور خواهند ساخت؛ مي‌گويد:" اگر اين درست باشد، بسيار جالب خواهد بود."
اسماعيل‌بيگي گمان مي‌کند که براي ساخت نانولوله‌هاي بور نيمه‌هادي مشکلاتي وجود خواهد داشت. کار تحقيقاتي او نشان مي‌دهد که تعداد زيادي ساختار متفاوت وجود دارد که تقريباً به پايداري اين ساختار هستند؛ بنابراين نانولوله‌هاي واقعي براي داشتن سطوح متغير مستعد هستند. اسماعيل‌بيگي مي‌گويد: "من فرض خواهم کرد که اين ساختار فلزي‌ترين نانولوله‌ها را خواهد ساخت."
نانولوله‌هاي بور فلزي نيز مفيد خواهند بود وا بايد از کربن هادي‌تر باشند. بنا بر نظر اسماعيل‌بيگي آنها حتي ممکن است در دماهاي بالاتر خاصيت ابررسانايي داشته باشند؛ بنابراين اگر در آينده يک نانورايانه ابررسانا ساخته شود، ممکن است داراي سيم‌کشي بوري باشد.
براي ساختن واقعي نانولوله‌هاي بور، ني روش ترسيب بخار شيميايي را پيشنهاد مي‌کند. فرايند ترسيب بخار شيميايي، همينك براي رشد نانولوله‌هاي کربني استفاده مي‌شود. اين روش به يک کاتاليست اختصاصي از قبيل نانوذرات نيکل نياز دارد. اين کاتاليست به‌عنوان يک قالب و بستر براي رشد نانولوله عمل کرده و نانولوله روي آن رشد مي‌کند. ني مي‌گويد: "نکته مهم و کليدي براي رشد نانولوله‌هاي بور، پيدا کردن کاتاليست‌هاي مؤثر است."
نتايج اين تحقيق در مجله Physical Review B منتشر شده‌است.
منبع: http://technology.newscientist.com
نانولوله‌هاي بور نسبت به شش‌ضلعي‌هاي متصل به‌هم سادة نانولوله‌هاي کربني، شكل پيچيده‌تري را خواهند داشت؛ چون شيمي بور اجازه چنين الگوهايي را نداده و چنين ساختارهايي از بور ناپايدار خواهند بود. اولين نانولوله‌هاي بوري که در سال 2004 ساخته شده‌اند، از يک شبکه مثلثي خميده‌شده تشکيل شده بودند.
اما به گفته زيا اُباو يانگ، يي دينگ و جون ني از دانشگاه تسينگ‌هوا در پکن، در اين حالت بهترين پيکربندي براي بور، ايجاد شبکه‌اي شش‌ضلعي ناپايدار، و افزودن يک اتم اضافي به مرکز بعضي از اين شش ضلعي‌ها است(شکل را ببينيد). آنها محاسبه کردند که اين پايدارترين ساختار تئوري شناخته‌شده براي يک نانولوله بور است.
همچنين شبيه‌سازي آنها نشان مي‌دهد که با اين الگو، نانولوله‌هاي بور مي‌بايد خواص الکتريکي متغيري داشته باشند: نانولوله‌هاي پهن‌تر، هادي الکتريسيته خواهند بود؛ اما نانولوله‌هاي باريک‌تر نيمه‌هادي خواهند بود. ني مي‌گويد كه در اين صورت ممکن است در نانوافزاره‌هايي مشابه ديودها و ترانزيستورهايي ـ که قبلاً از نانولوله‌هاي کربني ساخته شده‌اند ـ بتوان از نانولوله‌هاي بور استفاده كرد.
اين براي ديگر محققان که انتظار دارند همه نانولوله‌هاي بور فلزي باشند، تعجب‌آور است. سهراب اسماعيل‌بيگي، از دانشگاه يال در نيوهاون، که اخيراً در يک کار تحقيقاتي نشان داده‌است که همان ساختار، صفحات مسطح پايداري از بور خواهند ساخت؛ مي‌گويد:" اگر اين درست باشد، بسيار جالب خواهد بود."
اسماعيل‌بيگي گمان مي‌کند که براي ساخت نانولوله‌هاي بور نيمه‌هادي مشکلاتي وجود خواهد داشت. کار تحقيقاتي او نشان مي‌دهد که تعداد زيادي ساختار متفاوت وجود دارد که تقريباً به پايداري اين ساختار هستند؛ بنابراين نانولوله‌هاي واقعي براي داشتن سطوح متغير مستعد هستند. اسماعيل‌بيگي مي‌گويد: "من فرض خواهم کرد که اين ساختار فلزي‌ترين نانولوله‌ها را خواهد ساخت."
نانولوله‌هاي بور فلزي نيز مفيد خواهند بود وا بايد از کربن هادي‌تر باشند. بنا بر نظر اسماعيل‌بيگي آنها حتي ممکن است در دماهاي بالاتر خاصيت ابررسانايي داشته باشند؛ بنابراين اگر در آينده يک نانورايانه ابررسانا ساخته شود، ممکن است داراي سيم‌کشي بوري باشد.
براي ساختن واقعي نانولوله‌هاي بور، ني روش ترسيب بخار شيميايي را پيشنهاد مي‌کند. فرايند ترسيب بخار شيميايي، همينك براي رشد نانولوله‌هاي کربني استفاده مي‌شود. اين روش به يک کاتاليست اختصاصي از قبيل نانوذرات نيکل نياز دارد. اين کاتاليست به‌عنوان يک قالب و بستر براي رشد نانولوله عمل کرده و نانولوله روي آن رشد مي‌کند. ني مي‌گويد: "نکته مهم و کليدي براي رشد نانولوله‌هاي بور، پيدا کردن کاتاليست‌هاي مؤثر است."
نتايج اين تحقيق در مجله Physical Review B منتشر شده‌است.
منبع: http://technology.newscientist.com
