פריצת דרך לחוקרי הטכניון במחקר לפיתוח ננו-חוטים מצינוריות פחמן זעירות

פריצת דרך עולמית
חוקרי הטכניון הוכיחו אפשרות פיזור צינוריות פחמן זעירות ב"סופר-חומצה"

לראשונה הוכח כי ניתן לעשות זאת כשלב ראשון בטוויית ננו-חוטים מצינוריות פחמן זעירות

חוקרי הטכניון הצליחו לראשונה להוכיח כי יש אפשרות פיזור של צינוריות פחמן זעירות ב"סופר-חומצה". זוהי פריצת דרך שתוביל לפיתוחים מהפכניים במדעי החומר ובננו-אלקטרוניקה, ועשויה להוות שלב ראשון בטוויית ננו-חוטים מצינוריות פחמן זעירות. כך מדווח במאמר שהתפרסם בכתב העת המדעי היוקרתי "נייצ'ר ננוטכנולוג'י" (Nature Nanotechnology).

"אחד החומרים המעניינים בננוטכנולוגיה הן צינוריות זעירות של פחמן", מסביר פרופסור ישעיהו טלמון מהפקולטה להנדסה כימית בטכניון. "האתגר הניצב בפני חוקרים ברחבי העולם הוא – איך הופכים צינורית כזו, שקוטרה 1-2 ננו מטר (אחד חלקי מיליארד של המטר), למשהו שימושי בקנה מידה גדול, כגון כבלים יעילים להולכת חשמלית או חומרי בניה חזקים וקלים. שכן בייצור מגיעות הצינוריות החזקות והזעירות הללו כשהן מעורבבות, מעין 'ספגטי', והאתגר הוא לפזרן ולהפרידן לצינוריות בודדות, ואחר כך לטוות מהן חוטים שבהם הצינוריות מסודרות היטב".

קבוצת חוקרים מאוניברסיטת "רייס" ביוסטון, טקסס, בראשות פרופסור מתאו פסקואלי, עמיתיהם של החוקרים הישראלים, פרופסור ישעיהו טלמון ופרופסור יכין כהן, הציעה לפזר את הצינוריות הזעירות בחומצה כלורו-סולפונית ("סופר-חומצה"). זו חומצה חזקה מאוד, העלולה לפגוע קשה בבני אדם ובציוד בשימוש לא זהיר. כמו כן יש לשמור שאדי מים מהאוויר לא יבואו במגע איתה. האתגר שניצב בפני חוקרי הטכניון היה להכין דגמים של החומצה הזו ולהכניסם למיקרוסקופ אלקטרונים. בעקבות תהליך פיתוח הם הצליחו להכין בצורה בטוחה דגמים ששימרו את מבנה הצינוריות בחומצה. "הצלחנו לפתח שיטה בה ייצרנו דגמים כאלה,  למיקרוסקופית אלקטרונים חודרת בטמפרטורות נמוכות

 (cryo-TEM) , ולמיקרוסקופית אלקטרונים סורקת בטמפרטורות נמוכות

 (cryo-SEM), וכך הראינו שאכן הצינוריות מפוזרות בצורה יפה בחומצה", אומר פרופסור טלמון. "זו הפעם הראשונה שהוכח כי בסופר-חומצה הזו ניתן להמיס את הננו-צינוריות הללו. יתירה מכך, הוכח כי יש סיכוי טוב לטוות חוטים המבוססים על צינוריות פחמן זעירות".

"פרופסור טלמון ועמיתיו בטכניון תרמו תרומה חיונית הנדרשת להוכחה שננו-שפופרות נמסות באופן ספונטני בחומצה כלורו-סולפונית," אמר פרופסור פסקואלי. "לשם כך היה עליהם לפתח שיטות ניסוייות חדשות."

מדענים מקווים כי בעתיד יוכלו להשתמש בסיבים הנטווים מצינוריות פחמן זעירות להולכת חשמל יעילה למרחקים גדולים וליצירת חמרי בניה חזקים מאד וקלים יותר מחומרים קונבנציונאליים.