يُظهر مقطع فيديو جديد نمو أنابيب الكربون النانوية، ذرة بعد ذرة، ويكشف أنها تدور أثناء نموها.
تقدم دراسة أجراها باحثون من جامعة ليون في فرنسا وجامعة ريس في هيوستن، تكساس، ونشرت على الإنترنت في المجلة العلمية Nano Letters هذا الشهر، أول دليل تجريبي على الإطلاق على العملية التي تتم من خلالها إضافة ذرات الكربون الفردية واحدة تلو الأخرى. واحد لزراعة الأنابيب النانوية.
يقول قائد فريق البحث ستيفن بورسيل من جامعة ليون: "إن السمة الرئيسية في استغلال قدرة أنابيب الكربون النانوية كانت دائمًا التحكم بشكل أفضل في نموها". "توفر النتائج التي توصلنا إليها رؤى جديدة لتحسين القياس والتصوير والتحكم في نمو الأنابيب النانوية."
أنابيب الكربون النانوية عبارة عن أسطوانات مجوفة ممدودة من الكربون النقي. وهي تشبه في شكلها شعرة الإنسان، لكنها أصغر بمئة ألف مرة. بالإضافة إلى ذلك، فهي أيضًا أقوى بست مرات من الفولاذ، وتوصّل الكهرباء مثل النحاس، وتكاد تكون مقاومة تمامًا للإشعاع أو الضرر الكيميائي. ونتيجة لهذه الخصائص، فإن العلماء حريصون على استخدامها في مواد "ذكية" قوية للغاية، ولكن يجب عليهم أن يفهموا بشكل أفضل كيفية صنعها.
يوضح أحد شركاء البحث: "تظهر صور الفيديو الخاصة بالدراسة التجميع الذاتي لذرة بعد ذرة للحصول على الأنبوب النانوي". "يقدم الفيلم أدلة دامغة على الحركة الدورانية المصاحبة لنمو الأنابيب النانوية. وتذكرنا هذه الظاهرة بمقولة غاليليو الشهيرة: "ومع ذلك، فإن الحركة ستتحرك".
في فبراير من هذا العام، قدم الباحث ياكوبسون نظرية جديدة تقترح أن الأنابيب النانوية تنمو مثل الأقمشة المنسوجة الصغيرة، مع ربط الذرات الجديدة في خيوط ذرية ملتوية. ويبدو أن الفيديو الجديد يدعم هذه النظرية، مما يشير إلى أن الذرات تضاف في أزواج أثناء دوران الأنبوب ونموه.
للحصول على الصور، استخدم فريق البحث مجهر الانبعاث الميداني (FEM). تم وضع بضع ذرات من محفز معدني على طرف كاشف المجهر الذي يشبه الإبرة، ثم نمت الأنابيب النانوية فوق المحفز المعدني. تم تمرير تيار كهربائي على طول الكاشف والأنبوب النانوي، ثم ينبعث كصور مشرقة، من أعلى إلى أسفل، للأنبوب النانوي على شاشة مشعة. تم التقاط النقاط المضيئة باستخدام كاميرا فيديو اكتشفت دوران الأنبوب النانوي أثناء نموه.
في إحدى الحالات، دار أنبوب نانوي حوالي مائة وثمانين مرة خلال نموه الذي دام إحدى عشرة دقيقة. كشف فحص فيلم الفيديو صورة تلو الأخرى أن الدوران يتقدم في خطوات منفصلة - تشبه إلى حد كبير عقرب الثواني في الساعة الميكانيكية - حيث تتكون كل دورة كاملة من أربع وعشرين خطوة.
وأوضح الباحث أن "النتائج تدعم توقعاتنا فيما يتعلق بطريقة نمو الأنابيب النانوية".
