لوله‌های بوكی و رسانایی

به عقیده محققان آمریكایی شكلی از كربن كه از مولكول‌هایی به شكل لوله درست شده است، می‌تواند مانند فلزات رسانای الكتریكی باشد. این مولكول‌ها، كه به لوله‌های بوكی معروف‌اند، مثل صفحات گرافیتی هستند كه خم شده و به صورت لوله‌هایی به طول تقریبی μm1 و قطر تقریبی nm30 درآمده‌اند.
جان مینت مایر و همكارانش در آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی در واشنگتن بر این نظرند كه لوله‌های بوكی الكتریسیته را، مانند فلزات، در امتداد محورشان هدایت می‌كنند. آن‌ها ساختار نوار این لوله‌ها را محاسبه كردند و نتیجه گرفتند كه چگالی حامل‌های بار الكتریكی در یك لوله یك نانومتری بین 1022 و 1023 در هر سانتی‌متر مكعب است. چگالی بار در فلزات معمولی 1022 است. گرافیت هم با 1018 حامل در سانتی‌متر مكعب مانند یك رسانا عمل می‌كند، منتها یك رسانای بد.
مطالعات این گروه نشان داده است كه هر چه قطر لوله‌ها بیشتر باشد، چگالی حامل‌های بار و در نتیجه رسانایی لوله كمتر می‌شود. علاوه بر این ساختار نواری لوله‌های بوكی بیشتر شبیه فلز است تا گرافیت.
لوله‌های بوكی را در سال گذشته سومی آی جیما از آزمایشگاه تحقیقاتی ان ای سی در تاسیو كیو بای ژاپن كشف كرد. این نام از توپ‌های بوكی گرفته شده است كه مولكول‌های كربنی، شبیه توپ فوتبال، با فرمول C60 هستند.
آریش اتم‌ها در لوله، شش گوش یا هگزاگونال است. هر لوله به یك تور سیمی می‌ماند. آی جیما، در یك نمونه بیش از 50 لوله متحدالمركز مشاهده كرده است.
به گفته آی جیما، گروه او هم مثل همین محاسبات را انجام داده‌اند ولی، ساختار مارپیچی را، هم به حساب آورده‌اند. شش گوش‌های كربن ممكن است به شكل مارپیچ در امتداد لوله‌ها قرار بگیرند. نتایج آی جیمانشان می‌دهد كه لوله‌های مارپیچی بوكی نیمرسانا هستند، یعنی موادی كه از لحاظ رسانایی از گرافیت هم ضعیف‌ترند. هیچ كدام این از محاسبات را تاكنون كسی به محك آزمایش نزده است.
سه فیزیك ‌دان فرانسوی و آرژانتینی توانسته‌اند با متراكم كردن توپ‌های بوكی، الماس بسازند. برای این كار مولكول‌های C60 را تحت فشاری در حدود 20 میلیون پاسكال – تقریباً 200000 اتمسفر – قرار داده‌اند. چنانكه قبلاً هم دیده شده است، اگر فشار به طور یكنواخت اعمال شود، این تركیب دوام خواهد آورد. اما فشار اعمال شده در جهت‌های مختلف متفاوت بوده است و در هر دقیقه چیزی در حدود 1 میلیون پاسكال بر آن اضافه می‌شده است. محققین با استفاده از پراش الكترون، قرائنی بر وجود بلور الماس به دست آوردند. نكته‌ای كه آن‌ها به آن اشاره می‌كنند این است كه پیوندهای شیمیایی در توپ‌های بوكی بیشتر شبیه پیوندهای الماس است تا پیوندهای گرافیت (كه البته آن هم در فشارهای زیاد به الماس تبدیل می‌شود).