ശ്രദ്ധേയമായ ഗുണങ്ങളിൽ മാറ്റം വരുത്തുന്ന ഹൈബ്രിഡ് മെറ്റീരിയലുകളുള്ള പുതിയ കാർബൺ നാനോട്യൂബ് ഘടനകൾ.

കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ (CNT-കൾ), ഫുള്ളറീനുകൾ, ഗ്രാഫീൻ തുടങ്ങിയ കാർബൺ അധിഷ്ഠിത നാനോമെറ്റീരിയലുകൾ അവയുടെ സവിശേഷമായ ഭൗതിക സവിശേഷതകൾ കാരണം താൽപ്പര്യമുള്ളവയാണ്. ഒരു പുതിയ പഠനം ഹൈബ്രിഡ് നാനോസ്ട്രക്ചറുകളുടെ സാധ്യതകൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും ഗണ്യമായ താപ, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുള്ള ഒരു പുതിയ പോറസ് ഗ്രാഫീൻ CNT ഹൈബ്രിഡ് ഘടന അവതരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

സിഎൻടിയുടെയും ഗ്രാഫീന്റെയും വിവിധ ഫില്ലറുകളുടെയും ആന്തരിക ജ്യാമിതീയ ക്രമീകരണം ചെറുതായി മാറ്റുന്നതിലൂടെ പുതിയ ഗ്രാഫീൻ സിഎൻടി ഹെറ്ററോസ്ട്രക്ചറുകളുടെ പ്രധാന ഗുണങ്ങളെ എങ്ങനെ മാറ്റാമെന്ന് ഈ പഠനം കാണിക്കുന്നു.

ഗ്രാഫീൻ സിഎൻടി ഹൈബ്രിഡ് ഘടനകളിലെ താപ ചാലകതയും മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയും കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കാനുള്ള കഴിവ്, ഭാരവും ശക്തിയും നിർണായകമായ നൂതന എയ്‌റോസ്‌പേസ് നിർമ്മാണത്തിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യമായ ഒരു സ്ഥാനാർത്ഥിയാക്കുന്നു.

കാർബൺ നാനോഘടനകൾ: കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ, ഗ്രാഫീൻ, ഫുള്ളറീനുകൾ

നിരവധി സെൻസിംഗ്, ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക്, ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ, ഊർജ്ജ സംഭരണം, ഇന്ധന സെൽ, പരിസ്ഥിതി മെച്ചപ്പെടുത്തൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ എന്നിവയ്ക്കുള്ള സാധ്യതയുള്ള സ്ഥാനാർത്ഥികളായി കാർബൺ നാനോസ്ട്രക്ചറുകളും ഒന്നിലധികം കാർബൺ നാനോസ്ട്രക്ചറുകളുടെ മിശ്രിതങ്ങളും അടുത്തിടെ അന്വേഷിച്ചിട്ടുണ്ട്.

പഠിച്ച ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട കാർബൺ അധിഷ്ഠിത നാനോസ്ട്രക്ചറുകൾ സിഎൻടികൾ, ഗ്രാഫീൻ, ഫുള്ളറീനുകൾ എന്നിവയാണെന്ന് തോന്നുന്നു. അവയുടെ വളരെ ചെറിയ വലിപ്പം കാരണം, ഈ ഘടനകൾ സവിശേഷമായ താപ, മെക്കാനിക്കൽ, ഇലക്ട്രോണിക്, ജൈവ ഗുണങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.

സബ്-നാനോമീറ്റർ ശ്രേണിയിൽ അളക്കുന്ന ഘടനകൾ ക്വാണ്ടം ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ പ്രത്യേക നിയമങ്ങൾക്കനുസൃതമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അതിനാൽ ക്വാണ്ടം ടണലിംഗ്, ക്വാണ്ടം സൂപ്പർപോസിഷൻ, ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗിൾമെന്റ് തുടങ്ങിയ അവബോധജന്യമല്ലാത്ത പ്രതിഭാസങ്ങളെ ചൂഷണം ചെയ്യാൻ അവ ഉപയോഗിക്കാം.

കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ കാർബൺ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ട്യൂബുകളാണ്, ഏതാനും നാനോമീറ്റർ വ്യാസമേ ഉള്ളൂ. കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ ശ്രദ്ധേയമായ വൈദ്യുതചാലകത കാണിക്കുന്നു, ചിലത് അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുമാണ്.

അവയുടെ നാനോഘടനയും കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ രൂപപ്പെടുന്ന സഹസംയോജക ബോണ്ടുകളുടെ ശക്തിയും കാരണം, കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾക്ക് ഉയർന്ന ടെൻസൈൽ ശക്തിയും താപ ചാലകതയും ഉണ്ട്.

ഇലക്ട്രോണിക്സ്, ഒപ്റ്റിക്സ്, കമ്പോസിറ്റുകൾ എന്നിവയ്ക്ക് വിലപ്പെട്ട വസ്തുക്കളാണ് കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ, അടുത്ത കുറച്ച് വർഷങ്ങളിൽ അവ കാർബൺ നാരുകൾക്ക് പകരമാകാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. നാനോ ടെക്നോളജിയും മെറ്റീരിയൽ സയൻസും അവരുടെ ഗവേഷണങ്ങളിൽ കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഷഡ്ഭുജങ്ങൾ അടങ്ങിയ ദ്വിമാന ലാറ്റിസ് ഘടനയിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്ന കാർബൺ ആറ്റങ്ങളുടെ ഒറ്റ പാളിയുടെ രൂപത്തിലുള്ള ഒരു കാർബൺ ഐസോമറാണ് ഗ്രാഫീൻ. യുകെയിലെ മാഞ്ചസ്റ്റർ സർവകലാശാലയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞരായ ആൻഡ്രൂ ഗെയിം, കോൺസ്റ്റാന്റിൻ നോവോസെലോവ് എന്നിവർ നടത്തിയ ഒരു പയനിയറിംഗ് പരീക്ഷണ പരമ്പരയിൽ 2004 ൽ ആദ്യമായി ഗ്രാഫീൻ ഒറ്റപ്പെട്ടു, ഈ പരീക്ഷണത്തിന് 2010 ൽ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു.

അതിനുശേഷം കഴിഞ്ഞ ദശകങ്ങളിൽ, ഇലക്ട്രോണിക്സ്, സെൻസിംഗ്, മറ്റ് നൂതന സാങ്കേതികവിദ്യകൾ എന്നിവയിലെ വിപുലവും വൈവിധ്യപൂർണ്ണവുമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് വളരെ ഉയർന്ന ടെൻസൈൽ ശക്തി, സുതാര്യത, വൈദ്യുതചാലകത എന്നിവയുള്ള ഉപയോഗപ്രദമായ ഒരു നാനോ മെറ്റീരിയലായി ഗ്രാഫീൻ മാറിയിരിക്കുന്നു.

കുറച്ചുകാലമായി അറിയപ്പെടുന്ന മറ്റൊരു കാർബൺ ഐസോമറാണ് ലെറീൻ. ഇതിന്റെ തന്മാത്രയിൽ കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവ അടഞ്ഞതോ ഭാഗികമായി അടഞ്ഞതോ ആയ ഒരു മെഷിൽ ഒറ്റ, ഇരട്ട ബോണ്ടുകളാൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. മെഷ് അഞ്ച്, ആറ് അല്ലെങ്കിൽ ഏഴ് ആറ്റങ്ങളുടെ ഒരു വളയത്തിലേക്ക് സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഫുള്ളറിൻ തന്മാത്രകൾ പൊള്ളയായ ഗോളങ്ങൾ, ദീർഘവൃത്താകൃതി, ട്യൂബുലാർ അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് പല ആകൃതികളും വലുപ്പങ്ങളും ആകാം. ഗ്രാഫീൻ ഫുള്ളറിൻ കുടുംബത്തിലെ ഒരു തീവ്ര അംഗമായി കണക്കാക്കാം, എന്നിരുന്നാലും അത് സ്വന്തം മെറ്റീരിയൽ ക്ലാസിലെ അംഗമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.

ഹൈബ്രിഡ് നാനോസ്ട്രക്ചറുകൾ

ഈ കാർബൺ നാനോസ്ട്രക്ചറുകളെ വ്യക്തിഗതമായി മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും സ്വഭാവരൂപീകരണത്തിനുമായി നടത്തിയ വിപുലമായ ഗവേഷണത്തിന് പുറമേ, രണ്ടോ അതിലധികമോ നാനോസ്ട്രക്ചർ ചെയ്ത മൂലകങ്ങളെ ഒരു മെറ്റീരിയലിലേക്ക് സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ഹൈബ്രിഡ് നാനോസ്ട്രക്ചറുകളുടെ ഗുണങ്ങളും ശാസ്ത്രജ്ഞർ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നു.

ഉദാഹരണത്തിന്,നുരകൾസാൻഡ്‌വിച്ച് ഘടനകളുടെ രൂപകൽപ്പന, ബയോകോംപാറ്റിബിൾ ഡിസൈനുകൾ, ഉയർന്ന കരുത്തും ഭാരക്കുറവുമുള്ള ഘടനകളുടെ രൂപകൽപ്പന തുടങ്ങിയ പ്രായോഗിക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്ന ക്രമീകരിക്കാവുന്ന ഗുണങ്ങൾ ഇവയ്ക്കുണ്ട്.

അസ്ഥികളുടെ കേടുപാടുകൾ പരിശോധിക്കുന്നതിനും അസ്ഥി കലകൾ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനമായും കാർബൺ അധിഷ്ഠിത നാനോഫോമുകൾ വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിലും ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.

കാർബൺ അധിഷ്ഠിത തേൻകോമ്പ് ഘടനകൾ രാസ നീരാവി നിക്ഷേപം (CVD), ലായനി ചികിത്സ എന്നിവയിലൂടെയാണ് നിർമ്മിക്കുന്നത്. ജൈവ, വൈദ്യശാസ്ത്ര ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ഗ്രാഫീൻ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് സ്പാർക്ക് പ്ലാസ്മ സിന്ററിംഗ് (SPS) രീതികളും നടപ്പിലാക്കിയിട്ടുണ്ട്.

അതിനാൽ, ത്രിമാന കാർബൺ നുരകളുടെ ഘടനകളെ സ്ഥിരതയുള്ളതാക്കാനുള്ള വഴികൾ ശാസ്ത്രജ്ഞർ അന്വേഷിച്ചുവരികയാണ്. വിവിധ തരം ഘടനകൾക്കിടയിൽ (കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ, ഫുള്ളറീനുകൾ, ഗ്രാഫീൻ) സ്ഥിരതയുള്ള കണക്ഷനുകൾ രൂപപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ടെന്ന് ഗവേഷണങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്, അങ്ങനെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഈ മെറ്റീരിയൽ സ്ഥിരതയുള്ളതാക്കാൻ കഴിയും.

ഹൈബ്രിഡ് നാനോസ്ട്രക്ചറുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പുതിയ ഗവേഷണം

തുർക്കിയിലെ ഇസ്താംബുൾ ടെക്നിക്കൽ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ മെക്കാനിക്കൽ എഞ്ചിനീയർമാർ നടത്തിയ പുതിയ ഗവേഷണം, കെമിക്കൽ ബോണ്ടിംഗ് വഴി രൂപപ്പെടുന്ന ഒരു പുതിയ തരം ഹൈബ്രിഡ് നാനോസ്ട്രക്ചർ അവതരിപ്പിക്കുന്നു.

നാനോറിബണുകളിലെ സിഎൻടികൾക്ക് ചുറ്റും ഗ്രാഫീൻ ക്രമീകരിച്ചാണ് പോറസ് ഗ്രാഫീൻ സിഎൻടി ഘടനകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത്. കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ഗ്രാഫീൻ നാനോറിബൺ പാളികളുടെ വ്യത്യസ്ത ജ്യാമിതീയ ക്രമീകരണങ്ങൾ (ചതുരം, ഷഡ്ഭുജം, വജ്രം പാറ്റേണുകൾ) മെറ്റീരിയലിൽ വ്യത്യസ്ത ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, ഇത് പുതിയ ഘടനകളെ മികച്ചതാക്കാൻ ഈ ജ്യാമിതീയ പുനഃക്രമീകരണം ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

ഉദാഹരണത്തിന്, ഫുള്ളറീനുകൾ ചേർത്ത ഘടനകൾ ടെൻസൈൽ ശക്തി നഷ്ടപ്പെടുത്താതെ തന്നെ ഗണ്യമായ കംപ്രസ്സീവ് സ്ഥിരതയും ശക്തിയും പ്രകടിപ്പിക്കുന്നതായി ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി. കാർബൺ നാനോസ്ട്രക്ചറുകളുടെ ജ്യാമിതീയ ക്രമീകരണവും അവയുടെ താപ ഗുണങ്ങളിൽ കാര്യമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തി.

ഈ പുതിയ ഹൈബ്രിഡ് നാനോസ്ട്രക്ചറുകൾ, പ്രത്യേകിച്ച് എയ്‌റോസ്‌പേസ് വ്യവസായത്തിന്, പ്രധാന നേട്ടങ്ങൾ നൽകുന്നുവെന്ന് ഗവേഷകർ പറയുന്നു. ഈ ഹൈബ്രിഡ് ഘടനകളുള്ള നാനോസ്ട്രക്ചറുകൾ ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണത്തിനും നാനോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സിനും ഉപയോഗിക്കാം.