नैनोट्यूब बनाने का एक नया तरीका: अब रंग में

कार्बन नैनोट्यूब आधुनिक तकनीक का एक अभिन्न अंग बन गए हैं। यह उनके यांत्रिक और इलेक्ट्रॉनिक गुणों के साथ-साथ नैनोमीटर के आकार के अनुसार परोसा गया था। इस सामग्री का उपयोग कई क्षेत्रों में किया जाता है: बैटरी से प्रदर्शित करने के लिए। नैनोट्यूब की गुणवत्ता, काफी हद तक, चिरलिटी इंडेक्स (जब दाएं और बाएं पक्षों के बीच कोई समरूपता नहीं है) पर निर्भर करता है। यह सूचक जितना कम होगा, नैनोट्यूब उतना ही बेहतर होगा। नैनोट्यूब बनाने के लिए पहले से ही कई विकल्प हैं, और वे सभी काम करते हैं। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि कुछ उत्साही अपने नए तरीके के साथ आने की कोशिश नहीं करेंगे, जो उनके पूर्ववर्तियों की तुलना में बेहतर होगा। अध्ययन में इस पर चर्चा की जाएगी, जिसमें हम आपसे निपटेंगे। चलो चलते हैं।

प्रागितिहास

संक्षेप में शुरू करने के लिए, याद रखें कि कार्बन नैनोट्यूब है। इसे बस इस सामग्री के नाम से समझा जा सकता है। सबसे पहले, यह ग्रेफाइट विमानों की एक बेलनाकार संरचना (ट्यूब) है, जिसके आयाम कई नैनोमीटर के क्रम पर हो सकते हैं। नैनोट्यूब के दो मुख्य प्रकार हैं: एकल-दीवार वाली और बहु-दीवार वाली (नीचे की छवि)।



आज के अध्ययन में, हम एकल-दीवार के बारे में बात करेंगे। नैनोट्यूब बनाने की नई विधि के साथ तुलना करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कई मौजूदा तरीकों को उदाहरण के रूप में उद्धृत किया है जो कि कम कोरिटैलिटी वितरण प्राप्त कर सकते हैं, जो नैनोट्यूब के लिए बेहद महत्वपूर्ण है। पहली विधि - पोस्ट-सिंथेटिक प्रसंस्करण - अक्सर ऐसी तकनीकों पर आधारित होती है:

• आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी * (IEX) एकल-दीवार वाले नैनोट्यूब डीएनए के रूप में मुड़;
• घनत्व ढाल centrifugation * (DGU);
• आकार अपवर्जन क्रोमैटोग्राफी * ;
• दो चरण जल पृथक्करण * ।

आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी * - अलग अणुओं के आरोपों के आधार पर आयनों और ध्रुवीय अणुओं के पृथक्करण के लिए एक विधि।

घनत्व ग्रेडिएंट सेंट्रीफ्यूजेशन * - घनत्व में ढाल के विभिन्न भागों में उनके वितरण के आधार पर मैक्रोलेक्युलस का पृथक्करण।

आकार अपवर्जन क्रोमैटोग्राफी * - अक्रिय वाहक पर बंधे हुए ठोस चरण (या तरल) के छिद्रों में प्रवेश करने की उनकी उत्कृष्ट क्षमता के कारण अणुओं को अलग करके आकार में बदलना।

दो-चरण जल पृथक्करण * - दो-चरण जल प्रणाली के चरणों के बीच कणों का वितरण।

उपरोक्त सभी तकनीकें किसी न किसी चीज में किसी चीज के विघटन से जुड़ी होती हैं। शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि यह एक बड़ी समस्या है, क्योंकि विघटन के दौरान नमूना दूषित हो सकता है। और यह नकारात्मक रूप से नैनोट्यूब की गुणवत्ता को प्रभावित करेगा, परिणामस्वरूप, और इसके गुण।

दूसरी विधि एकल-दीवार वाले नैनोट्यूब की प्रत्यक्ष वृद्धि है। जो, वैज्ञानिकों के अनुसार, उपरोक्त प्रदूषण की समस्या से रहित है। बढ़ते नैनोट्यूब अपने व्यक्तिगत खंडों, कार्बन आणविक प्रत्यारोपण और उत्प्रेरक का उपयोग करते हैं। बढ़ने का मुख्य नुकसान इस प्रक्रिया की जटिलता और एक छोटा परिणाम है।

नैनोट्यूब बनाने का एक और तरीका है, जो पहली नज़र में, कमियों से मुक्त है, एक अस्थायी उत्प्रेरक (एफसी-सीवीडी) के साथ रासायनिक वाष्प जमाव है। नैनोट्यूब को इस तरह से जल्दी और बड़े संस्करणों में उत्पादित किया जा सकता है, और उनके गुण नकारात्मक परिवर्तनों से प्रभावित नहीं होंगे। इसके अलावा, नैनोट्यूब को एक झिल्ली फिल्टर पर इकट्ठा किया जा सकता है ताकि उपयोग के लिए तैयार पतली फिल्में बनाई जा सकें। यह सब बहुत बुरा लगता है, लेकिन यहाँ एक मुश्किल क्षण है। एक एरोसोल माध्यम में होने के नाते, उत्प्रेरक कम चेरिटी के साथ नैनोट्यूब के चयनात्मक विकास की प्रक्रिया में कठिनाइयों का कारण बन सकते हैं। इस समस्या को एनएच ₃ की एक छोटी मात्रा को पेश करके हल किया जा सकता है, जो कि चिरल वितरण को कम कर सकता है। हालांकि, एन परमाणु उच्च तापमान पर नैनोट्यूब को दूषित कर सकते हैं, जिससे इसके इलेक्ट्रॉनिक गुण बदल जाते हैं।

जिस तरह से विचार नहीं किया जाता है, उसके साथ किसी तरह का अप्रिय नुकसान हमेशा होगा। हालांकि, शोधकर्ताओं ने एक विकल्प प्रस्तावित किया जब आप उपरोक्त समस्याओं से बच सकते हैं।

नमूना निर्माण और परिणाम

वैज्ञानिकों ने नैनोट्यूब बनाने के लिए एक नए तरीके के साथ नहीं आने का फैसला किया, लेकिन एक अस्थायी उत्प्रेरक के साथ मौजूदा एक, अर्थात् रासायनिक वाष्प जमाव में सुधार करने के लिए। सुधार विधि काफी सरल हो गई - सीओ ₂ की एक छोटी राशि को जोड़ना।

और अब क्रम में। एकल-दीवार वाले नैनोट्यूब को सीओ (कार्बन स्रोत) से 350 सेंटीमीटर ³ / मिनट की वाष्पशील प्रवाह दर पर संश्लेषित किया गया था। फर्रोसिन (( ^-5 -C ₅ H ₅ ) ₂ Fe) एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, जिसे CO की धारा द्वारा 50 सेमी ³ / मिनट तक चलाया जाता है।

बढ़ते नैनोट्यूब की प्रक्रिया को 0, 1, 1.5, और 2.0 सेमी ³ / मिनट के वॉल्यूम प्रवाह के साथ रिएक्टर में सीओ _{2 के} विभिन्न संस्करणों को पेश करके समायोजित किया गया था, जो इस तरह के वॉल्यूम अंशों से मेल खाती है: 0, 0.25, 0.37, और 0.50%। तापमान 850 या 880 डिग्री सेल्सियस था।


रिएक्टर ऑपरेशन आरेख

सीओ ₂ की एक अलग मात्रा की शुरूआत ने इस तथ्य को जन्म दिया कि नैनोट्यूब से फिल्मों को अलग-अलग रंगों में प्राप्त किया गया था। यह नीचे दी गई छवि में स्पष्ट रूप से देखा जाता है। इन फिल्मों को 850 ° C के तापमान पर प्राप्त किया गया था।



संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और ऊर्जा फैलाने वाले एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी का संचालन करने के बाद, वैज्ञानिकों ने पाया कि किसी भी तरह से रंग का अंतर नैनोकणों और आकार के समग्र प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करता है। यह भी पता चला था कि नमूनों की उच्च शुद्धता है।


सीओ _{2 के} विभिन्न मात्रा अंशों के साथ तीन नमूनों के ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (ए, बी, सी) और डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी (डी, ई, एफ)।

नैनोट्यूब का औसत व्यास भी सीओ ₂ की एकाग्रता पर सीधे निर्भर करता है। तो 0, 0.25, 0.37 और 0.50 वोल्ट% के लिए, औसत व्यास क्रमशः 1.1, 1.3, 1.8 और 1.9 एनएम था।

इस तथ्य के कारण कि फिल्म का रंग और नैनोट्यूब का व्यास सीओ ₂ की एकाग्रता को दर्शाता है, यह मानना ​​तर्कसंगत है कि यह अशुद्धता एक तरह से या किसी अन्य ने खुद नैनोट्यूब के गुणों को बदल देती है।

हरे रंग के नमूने (0.25 वोल्ट%) में, अवशोषण गुणांक में तेज बदलाव स्पष्ट रूप से 610 एनएम के तरंग दैर्ध्य में, और भूरे रंग के नमूने में (0.37 वोल्ट%) - 760 एनएम पर मनाया जाता है।


सीओ _{2 के} विभिन्न मात्रा अंशों के साथ नमूनों का अवशोषण स्पेक्ट्रम।

लेकिन अन्य छवियां (0 और 0.5 वॉल्यूम%), जिसमें ऐसे कूद नहीं पाए गए थे, उनके पास उज्ज्वल रंग नहीं है, लेकिन ग्रे रहते हैं।

सीओ ₂ की एकाग्रता पर चिरलिटी वितरण (एन, एम) की निर्भरता पर गहराई से विचार करने के लिए नमूने का एक इलेक्ट्रॉनिक विवर्तन विश्लेषण किया गया था।


इलेक्ट्रॉन विवर्तन विश्लेषण

ऊपर की छवि ( ए ) एकल-दीवार वाले नैनोट्यूब की एक विशिष्ट छवि है, और छवि बी इस नैनोट्यूब की इलेक्ट्रॉन विवर्तन (EDP) तस्वीर है। लाइन रिक्ति का विश्लेषण करने के बाद, चैरिटी इंडेक्स स्थापित किया गया था - (16.13)।


नमूना 0 और 0.25 वॉल्यूम% का इलेक्ट्रॉनिक विवर्तन विश्लेषण।

काम कर रहे नमूनों (ऊपर चित्र) के एक ही विश्लेषण को बाहर करने से काफी बेहतर परिणाम सामने आए: (8.7) और (11, 9)।

सीओ ₂ की बढ़ती एकाग्रता के साथ _, नैनोट्यूब का व्यास भी बढ़ता है। 0.25 वॉल्यूम% के सीओ ₂ के वॉल्यूम अंश के साथ, व्यास 1.0 - 1.5 एनएम है। यह संकेतक सीधे नमूने की अवशोषण दर से संबंधित है।

यह पता चला है कि नैनोट्यूब के इष्टतम व्यास और चिरलिटी के वितरण का एक अच्छा संकेतक है, नमूना का एक हरा रंग है। अन्यथा, हम एक ग्रे रंग का निरीक्षण करते हैं। इस टिप्पणी को सीओ ₂ की एकाग्रता के साथ जोड़ा जाना चाहिए, अर्थात, इसका इष्टतम वॉल्यूम।% 0.25 है।

नैनोट्यूब की संरचना का एक और संकेतक चिरलिटी कोण है (तह की दिशा और आस-पास हेक्सागोन्स के बीच का कोण एक आम पक्ष है)।


ट्यूब प्राप्त करने के लिए, अर्थात्, ग्रेफाइट विमान को मोड़ने के लिए, आपको उत्तरार्द्ध को धराशायी लाइनों में कटौती करना होगा और वेक्टर के साथ रोल करना होगा।

विचाराधीन सभी नमूनों (0, 0.25, और 0.50) ने पूरी तरह से संतोषजनक 20 ° -30 ° का संतोषजनक चैरिटी कोण दिखाया।

नैनोट्यूब के बंडल के इलेक्ट्रॉनिक गुणों को सत्यापित करने के लिए इलेक्ट्रॉन विवर्तन विश्लेषण भी किया गया था। जैसा कि यह निकला, बंडल में सभी ट्यूबों में अलग-अलग चिरलिटी कोण थे: 3.1 °, 18.9 °, 26.1 °।


नैनोट्यूब के एक बंडल का इलेक्ट्रॉनिक विवर्तन विश्लेषण।

एक दिलचस्प तथ्य यह भी पता चला है: 0 से 0.50 तक सीओ ₂ की एकाग्रता में वृद्धि के साथ, धातु नैनोट्यूब (विद्युत चालकता) का प्रतिशत 29.8 से बढ़कर 46.3% हो गया। हालांकि, जब एकाग्रता 1.23 वोल्ट% तक पहुंच गई, नैनोट्यूब की गुणवत्ता बहुत कम हो गई।

नैनोट्यूब बनाने की प्रक्रिया में तापमान समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उच्च तापमान पर, सीओ अपघटन (इस अध्ययन में नैनोट्यूब का आधार) की दर को कम करना संभव है। यह कम चिरल वितरण के साथ संश्लेषण प्रक्रिया को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने का अवसर प्रदान करेगा।


नैनोट्यूब के 0.25 (%)% CO ₂ और 880 ° C के तापमान पर (a) और व्यास (b) की चैरिटी में भिन्नताएँ।

इन संकेतकों की तुलना समान लोगों के साथ की जाती है, लेकिन 850 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, यह देखा जा सकता है कि चिरलिटी बहुत कम थी, चारों ओर (11.9) केंद्रित थी। और अधिकांश ट्यूबों का व्यास (98% से अधिक) 1.2-1.5 एनएम की सीमा में भिन्न होता है, जो इस अध्ययन के लिए एक उत्कृष्ट परिणाम है।

वैज्ञानिकों द्वारा उनके शोध के बारे में एक रिपोर्ट यहां उपलब्ध है । और अतिरिक्त सामग्री (रेखांकन, चित्र, टेबल आदि) यहां हैं ।

उपसंहार

वैज्ञानिक ईमानदारी से कहते हैं कि बहुत कुछ सत्यापित किया जाना बाकी है। कुछ संकेतकों के लिए, जैसे कि सीओ _{2 के} बिना और सीओ _{2 के} साथ नमूनों में विद्युत चालकता और व्यास, इतने प्रभावशाली नहीं _हैं कि वे बिना शर्त जीत के 100% सुनिश्चित हैं। हालांकि, एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब बनाने की प्रक्रिया में सीओ ₂ का उपयोग करने का महत्व स्पष्ट रूप से निर्विवाद है। इस तकनीक को और अध्ययन और परिशोधन की आवश्यकता है।

अन्य बातों के अलावा, वैज्ञानिक नैनोट्यूब को सफलतापूर्वक बनाने में सक्षम थे, जिनमें से फिल्में गुणों में अंतर के कारण रंग में भिन्न होती हैं। CO ₂ की एक अलग सांद्रता नैनोट्यूब के व्यास और चिरलिटी सूचकांकों को बदल देती है, जिसके परिणामस्वरूप फिल्मों के लिए कई रंग विकल्प हो सकते हैं: हरा, भूरा और भूरा। इस तरह की सामग्रियों की रंग विविधता उनके आवेदन के नए तरीकों को खोलती है, लेकिन मौजूदा लोगों में भी परिवर्तन होगा।

यह अध्ययन "पुराने" मुद्दे को हल करने के लिए एक असाधारण और अभिनव दृष्टिकोण का एक ज्वलंत उदाहरण है और प्रसिद्ध सत्य का प्रदर्शन "सभी सरल सरल है।"

हमारे साथ बने रहने के लिए धन्यवाद। क्या आप हमारे लेख पसंद करते हैं? अधिक दिलचस्प सामग्री देखना चाहते हैं? एक आदेश रखकर या अपने दोस्तों को इसकी अनुशंसा करके हमें समर्थन दें, एंट्री-लेवल सर्वरों के अनूठे एनालॉग पर हैबर उपयोगकर्ताओं के लिए 30% छूट जो हमने आपके लिए ईजाद की है: VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 कोर) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps से पूरा सच $ 20 या सर्वर को कैसे विभाजित करें? (विकल्प RAID1 और RAID10 के साथ उपलब्ध हैं, 24 कोर तक और 40GB DDR4 तक)।

6 महीने की अवधि के लिए एक नया डेल R630 के लिए भुगतान करते समय मुफ्त में 3 महीने - 2 एक्स इंटेल डेका-कोर एक्सॉन E5-2630 v4 / 128GB DDR4 / 4x1TB HDD या 2x240GB SSD / 1Gbps 10 टीबी - $ 99.33 प्रति माह से , केवल अगस्त के अंत तक, ऑर्डर करें। यहाँ हो सकता है ।

डेल R730xd 2 बार सस्ता? केवल हमारे पास 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 टीवी 249 डॉलर में नीदरलैंड और यूएसए से है! इन्फ्रास्ट्रक्चर Bldg का निर्माण कैसे करें के बारे में पढ़ें । एक पैसा के लिए 9,000 यूरो की लागत डेल R730xd E5-2650 v4 सर्वर का उपयोग कर वर्ग?