تیم پروفسور تاکاهیرو مارویاما در دانشگاه میجو رویکرد جدیدی برای استفاده از کاتالیزورهای نانوذرات کبالت (Co) و ایریدیوم (Ir) در فرآیند سنتز فاز مایع ایجاد کرده‌اند. این روش جدید پاسخی مناسب به مشکلات طولانی مدت کارایی تولید و مقیاس‌پذیری ارائه می‌دهد.

نانولوله‌های کربنی تک‌جداره (SWCNT) به دلیل ویژگی‌های خارق‌العاده‌ای که دارند، در جامعه علمی به خوبی شناخته شده‌اند و در فناوری‌های مختلفی قابل استفاده هستند. با این حال، تولید مستمر، مؤثر و مقیاس‌پذیر این نانولوله‌ها دشوار بوده است.

تاکاهیرو مارویاما، استاد دانشگاه میجو می‌گوید: هدف اصلی ما توسعه روشی بود که نه تنها نانولوله‌های کربنی تک‌جداره با کیفیت بالا را تولید کند، بلکه به طور مؤثر برای کاربردهای صنعتی مقیاس‌پذیر باشد. کاتالیزورهای نانوذرات Co و Ir در دستیابی به این اهداف بسیار مؤثر بوده‌اند.

مطالعه حاضر نشان می‌دهد که کاتالیزور Co به طور قابل توجهی عملکرد و یکپارچگی ساختاری نانولوله‌های کربنی تک‌جداره را در طول فرآیند سنتز فاز مایع افزایش می‌دهد. برخلاف رویکردهای کلاسیک فاز گاز، این رویکرد فاز مایع کنترل بیشتری بر محیط واکنش فراهم می‌کند.

این روش نوآورانه منجر به نتایج سازگارتر و فرآیند مقیاس‌پذیرتر می‌شود. این مطالعه همچنین نشان داد که کاتالیزورهای Co و Ir پس از چرخه‌های استفاده متعدد مؤثر باقی می‌مانند و پایداری فرآیند تولید را افزایش می‌دهند. در نتیجه، این رویکرد جدید پتانسیل کاهش هزینه‌های تولید را دارد و نانولوله‌های کربنی تک‌جداره را در بازارهای مختلف رقابتی‌تر می‌کند.

علاوه بر این، استفاده از کاتالیزورهای Ir امکان کنترل دقیق بر روی قطر و کایرالیته نانولوله‌ها را فراهم می‌کند که برای تنظیم خواص الکترونیکی و مکانیکی آنها بسیار مهم است. این تنظیم دقیق می‌تواند به پیشرفت‌های قابل توجهی در کاربردهایی مانند ترانزیستورهای با کارایی بالا و حسگرهای حساس منجر شود.

این مطالعه همچنین تجزیه و تحلیل دقیقی را ارائه می‌کند که نشان می‌دهد نانولوله‌های کربنی تک‌جداره تولید شده با استفاده از این روش، عیوب کمتری نسبت به آنهایی که از طریق روش‌های مرسوم ساخته می‌شوند، دارند که انتظار می‌رود عملکرد آنها را در طیف وسیعی از کاربردها بهبود بخشد.

مارویاما افزود: این پیشرفت می‌تواند طیف وسیع‌تری از استفاده از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره را در زمینه‌هایی مانند الکترونیک و ذخیره‌سازی انرژی، به لطف فرآیند تولید پیشرفته، امکان‌پذیر کند.

به نقل از ستاد نانو، علاوه بر این، تولید نانولوله‌های کربنی تک‌جداره با ناخالصی‌های کمتر ممکن است منجر به فناوری‌های کارآمدتر و قابل اعتمادتر شود. افزایش کیفیت نانولوله‌ها باعث افزایش کاربرد آنها در دستگاه‌های مختلف از جمله صفحه نمایش‌های انعطاف‌پذیر و باتری‌های پیشرفته می‌شود.