افزایش انحلال پذیری نانولوله های کربنی در محلول های قطبی به کمک مایکروویو

نانولوله های کربنی دارای خواص گرمایی، الکتریکی و مکانیکی منحصربفردی هستند و می توانند به عنوان مواد امیدبخشی برای کاربردهای گوناگون ایفای نقش کنند. از جمله کاربردهای اصلی نانولوله های کربنی ساخت کامپوزیت ها، سنسورها و پیل های سوختی را می توان نام برد. متاسفانه بسیاری از این کاربردها به واسطه وجود نیروی واندروالس قوی بین لایه های نانولوله های کربنی، کاربردی نمی گردد. نیروی واندروالس باعث عدم انحلال پذیری و واکنش پذیری کم نانولوله های کربنی با سایر مواد می گردد. برای افزایش انحلال پذیری و برهم کنش نانولوله ها، عامل دار کردن پیشنهاد گردیده است و گروه های عاملی توسط دانشمندان مختلف به نانولوله ها متصل شده اند. اما اکثر روش های گزارش شده سخت، زمانبر، چندمرحله ای و دارای بازدهی کم می باشند. در این مطالعه برای حل این مشکلات سعی شد با استفاده از یک آمینواسید زیستی به نام آرژنین نانولوله ها را عامل دار نمود. آرژنین به دلیل داشتن یک سر اسیدی و یک سر بازی، با سه گروه آمین گزینه ای مناسب برای افزایش انحلال پذیری نانولوله در نظر گرفته شد. به دلیل وجود دو گروه آمینی در ساختار آرژنین نیز روش تولید یون دیازونیوم که مکانیزمی بسیار سریع می باشد، به عنوان مکانیزم عامل دار شدن استفاده شد. علاوه بر این، روش مایکروویو نیز به عنوان روشی سریع و شناخته شده برای فعال کردن سطوح نانولوله در مدت زمان کم پیشنهاد گردید. لذا در این مطالعه، آرژنین به کمک تولید یون دیازونیوم و تحت امواج مایکروویو به سطوح نانوله اضافه گردید. این واکنش به صورت تک مرحله ای و با سرعت بالا انجام شد. همچنین برای بررسی میزان تاثیر امواج مایکروویو بر روی عامل دار کردن، نانولوله ها در توان های متفاوت عامل دار شدند. گروه های عاملی موجود بر روی نانولوله ها به کمک طیف سنجی مادون قرمز، طیف سنجی مرئی-فرابنفش و دستگاه گرما وزن سنج بررسی شد. تغییرات ساختاری نانولوله های کربنی نیز بعد از عامل دار کردن به کمک طیف سنج رامان تعیین شد. برای بررسی مورفولوژی نیز از دو دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری استفاده شد. دستگاه های مذکور، اتصال گروه های عاملی آرژنین را به سطوح نانولوله تائید نمودند. از جمله مزایای اصلی این مکانیسم می توان تک مرحله ای بودن، درجه عاملی بالا، فرایند تولید ساده و ساخت سوسپانسیون های پایدار را نام برد. به دلیل ویژگی زیستی آرژنین نیز می توان از نانولوله عامل دار شده در فعالیت های پزشکی و بیوشیمیایی استفاده نمود. علاوه بر این مشخص شد که با افزایش توان مایکروویو، میزان نشستن گروه های عاملی بر روی سطوح نانولوله نیز افزایش یافته است. بیشترین میزان عامل دار شدن برابر با 03/1 میلی گرم بر میلی لیتر برای نانولوله عامل دار شده در 900 وات بدست آمد. از سوی دیگر نانولوله های عامل دار شده، شدت انحلال های متفاوتی را در حلال های مختلف نشان دادند که بیشترین انحلال در آب و کمترین انحلال در استون بدست آمد.