الانابيب النانوية الكاربونية الفوليرنية  Fullerene Carbon Nanotubes

تمكن الباحث Smalley وجماعته من جامعة Rice في عام 1985 من اكتشاف نوع جديد من انواع الكاربون اطلق عليه BuckminsterFullerene او C₆₀ ، وبسبب هذا العمل المذهل حصل كل من " Smally " و " Kroto" و " Curl  " على جائزة نوبل في الكيمياء للعام 1996 .

يمكن تحضير جزيئات الفوليرين Fullerene من هذا النوع C₆₀ باستخدام طريقة الباحث Lijima  (1991) ويمكن تحضيره بطرق اخرى ، يوضح الشكل (1) هذا النمط من الانابيب النانوية والذي قد يكون احادي الجدار او متعدد الجدران وقطر هذه الانابيب يتراوح بين 1 الى 10 (عشرة) نانوميتر اما اطوالها فتبلغ من ما يكرون واحد الى 100 مايكرون او أكثر .

شكل (1) يبين صورة بالمجهر الالكتروني النافذ للأنابيب الكاربونية النانوية ، الاجسام المتقاربة الثلاثة تتمثل بحزمة صغيرة او " حبل " من انابيب كاربون سداسية المقطع متقاربة الجدار ومرزمة . وهذه الحبال هي اكبر بقليل من 10 نانوميتر في القطر والتي تضم ما بين 50 – 100 انبوب نانوي ، وكل انبوبة ذات قطر تقريبي يبلغ 1.35 نانوميتر . المصدر : البروفسور Andrew R inzler جامعة فلوريدا عن : 2005Kohli and Martin , . 

تمكن الباحثون من تطوير طرائق متعددة الاشكال بتعدد وظيفي ايضا ومنها الانابيب المخلقة بالطبعة او الختم Template- synthesized nanotubes ويمثل مقاربة عامة لتحضير المواد النانوية وفي تموضع او تخليق المادة المرغوبة ضمن الانبوبة الاسطوانية او في الغشاء المثقب او اي مادة صلبة اخرى (الشكل A2) كذلك تم الحصول على تراكيب نانوية اسطوانية ذات اقطار انتشار وتوزيع احادية من قبل مارتن Martin (1994) واعتماداً على طبيعة الغشاء وعلى نوع التقنية المستخدمة في التخليق ، انابيب السليكا النانوية الموضحة في (الشكل B2) تملك جميعها سمكا واحدا ونفس الطول . اضافة الى الخصائص المهمة التي تمتلكها هذه التقنية من حيث جاهزيتها للتعليق في المحاليل المائية وسهولة تحضيرها واستخدامها . كذلك تم تطوير اسلوب بسيط لتطبيق مجاميع وظيفية فعالة مختلفة للارتباط بالسطوح الداخلية او الخارجية للأنبوب النانوي (الشكل A 3) يمثل مقطعاً عرضيا في غشاء الـطبعة المكون من الالومينا Alumina . ويبين (الشكل B 3) الغشاء بعد تخليق الـ sologel لأنابيب السلكا النانوية .  لاحظ ان سطوح الغشاء مغطاة او مطلية بطبقة او قلم رقيق من السليكا والتي يمكن ازالتها بالتلميع الميكانيكي والسطوح الداخلية للأنبوب النانوي يمكن ان تتفاعل مع المحلول الملحي (السلاين) وهي لا تزال مغمورة في ثقوب غشاء الطبعة ولابد من الاشارة الى ان المحلول الملحي يحوي على المجاميع الوظيفية والتي سوف ترتبط وتكون بتماس مع السطوح الداخلية (الشكل C-3) وهذا المحلول الملحي لا يمكنه ربط المجاميع الوظيفية الى السطوح الخارجية للغشاء وذلك لأن هذه السطوح تكون مرتبطة ومتصلة بجدار الثقوب وبذلك تكون مقنعة masked وغير حرة للارتباط تذاب او تحل الطبعة template بعد ذلك لكي تتحرر الانابيب النانوية وبذلك يزال القناع المغطى للسطوح الخارجية (الشكل D-3) تتعرض الانابيب النانوية المتحررة الى المحلول الملحي الحاوي على المجاميع الوظيفية للمرة الثانية ، حيث ترتبط وتتصل بالسطوح الخارجية (الشكل E-3) من هذا يتضح مدى سهولة وبساطة تخليق الانابيب النانوية .

شكل (2) :يمثل مقاطع مصورة بالمجهر الالكتروني الماسح " SE " ، حيث يمثل الشكل (a) السطح لمقطع عرضي لثقب صغروي " نانوي " من الالومينا alumina لغشاء الطبعة template membrane ، أما الشكل (b) فيمثل غشاء السلكا silica المكون للأنبوب الصغروي المحضر بطريقة تخليق الطبعة ، حيث يتم اذابة الطبعة او الختم وجمع الانابيب الصغروية بالترشيح . عن : (Kohli and Martin.,2005)

شكل (3) : مخطط للأسلوب المستخدم للارتباط وتماس مجاميع كيميائية مختلفة للسطح الداخلي مقابل الخارجي للأنابيب الصغروية (النانوية) ، حيث يمثل الشكل (a) مقطع عرضي في غشاء الطبعة او الختم . B – الغشاء بعد تخليق الطبعة او الختم لأنبوب صغروي ضمن الثقوب . C – بعد الاتصال للمجموعة الوظيفية الاولى بالسطح الداخلي للأنبوب الصغروي النانوي . D – تحرر الانابيب الصغروية النانوية بعد ذوبان غشاء الطبعة . E – بعد اتصال المجموعة الوظيفة .

مواضيع ذات صلة

طب نانوي Nanomedicine

التطبيقات المستقبلية للتقنيات النانوية في الطب

خلاصة التقدم الحالي في التقانة النانوية

الزجاج الذكي والزجاج ذاتي التنظيف Smart and Self cleaning glasses

أجهزة الكترونية – بصرية جديدة Novel optoelectronic device

أجهزة أو أدوات لأشباه موصلات جديدة Novel semiconductor device

الترشيح Filtration

التحفيز Catalysis

الكيمياء والبيئة Chemistry and environment

هندسة الانسجة Tissue engineering

التشخيص Diagnostics

النانو في مجال الطب Medicine