סרט וידאו חדש מראה את הצמיחה של ננו-צינוריות פחמן, אטום אחרי אטום, ומגלה כי הן מסתובבות במהלך צמיחתן.
מחקר שבוצע ע”י חוקרים מאוניברסיטת ליון בצרפת ואוניברסיטת ריס ביוסטון, טקסס, ופורסם ברשת בכתב-העת המדעי Nano Letters החודש, מספק את הראיה הניסיונית הראשונה אי-פעם לתהליך שבו אטומי פחמן פרטניים מוספים אחד אחר השני לננו-צינוריות צומחות.
“המאפיין העיקרי בניצול היכולת של ננו-צינוריות פחמן היה מאז ומתמיד שליטה טובה יותר של צמיחתן,” אומר ראש צוות המחקר Stephen Purcellמאוניברסיטת ליון. “הממצאים שלנו מספקים תובנות חדשות למדידה, הדמיה ובקרה משופרות יותר של צמיחת ננו-צינורית.”
ננו-צינוריות פחמן הינן גלילים חלולים ומאורכים של פחמן טהור. בצורתן הן דומות לשערת אדם, אולם הן קטנות יותר פי מאה אלף. בנוסף, הן גם חזקות מפלדה פי שישה יותר, מוליכות חשמל כמו נחושת וכמעט עמידות לחלוטין בפני נזקים קרינתיים או כימיים. כתוצאה מתכונותיהן אלו, מדענים משתוקקים להשתמש בהן בחומרים “חכמים” חזקים ביותר, אולם עליהם להבין טוב יותר כיצד לייצרם.
“תמונות סרט הווידיאו של המחקר מראות את ההתגודדות העצמית של אטום אחרי אטום לקבלת ננו-הצינורית,” מסביר אחד מהשותפים למחקר. “הסרט מציג ראיה משכנעת לתנועה הסיבובית הנלווית לצמיחת ננו-הצינורית. התופעה מזכירה את הציטוט הידוע של גלילאו: “ואף על פי כן, נוע תנוע.”
בחודש פברואר השנה, החוקר Yakobson הציג תיאוריה חדשה שהציעה כי ננו-הצינוריות צומחות בדומה לאריגים נטווים זעירים, כאשר האטומים החדשים מתחברים לגדילים אטומיים מתפתלים. נראה כי סרט הווידיאו החדש מחזק את התיאוריה הזו, בהצביעו על כך שהאטומים מוספים בזוגות בעוד הצינורית מסתובבת וצומחת.
לשם קבלת התמונות צוות המחקר השתמש במיקרוסקופ של פליטה משטח (field emission microscope , FEM). אטומים אחדים של זרז מתכתי מוקמו על חודו של גלאי המיקרוסקופ דמוי המחט, ואז ננו-צינוריות צמחו מעל הזרז המתכתי. זרם חשמלי הועבר לאורך הגלאי וננו-הצינורית, ואז הוא נפלט כתמונות בהירות, מלמעלה למטה, של ננו-הצינורית על-גבי צג קורן. הנקודות הבהירות צולמו באמצעות מצלמת וידאו שגילתה את ההסתובבות של ננו-הצינורית במהלך צמיחתה.
במקרה אחד, ננו-צינורית הסתובבה כמאה ושמונים פעמים במהלך צמיחתה שארכה אחת-עשרה דקות. בחינת תמונה אחר תמונה של סרט הווידיאו גילתה כי ההסתובבות מתקדמת בשלבים בדידים – מאוד דומה למחוג השניות בשעון מכאני – כאשר כל סיבוב מלא מורכב מעשרים וארבעה צעדים.
“התוצאות תומכות בתחזיות שלנו בדבר אופן הצמיחה של ננו-הצינוריות,” הסביר החוקר.
