142
olmasına baxmayaraq, davamlı və möhkəmdir. Poladdan 50‐
100 dəfə möhkəm, həm də sıxlığı poladınkindən altı dəfə
kiçikdir. Nanoborucuqlar möhkəm rezin boruları xatırladır.
Xarici mexaniki gərginlikdən borucuq qırılmır, sınmır, sadəcə
onun təşkil olunduğu atomlar öz yerini dəyişir. Onların
elektrik, maqnit və optik xassələri də fərqlidir.
Qeyri‐adi elektrik xassələrinə malik olan nanoborucuqlar
nanoelektronika üçün yaxşı materialdır. Onların kompüterlər‐
də tətbiqi işçi elementlərin sayını bir neçə tərtib ixtisar etməyə
imkan verir.
Nanohissəciklərin alınma üsulları.
Nanohissəciklərin
alınması müxtəlif üsullarla həyata keçirilir. İndiyədək məlum
olan üsulları iki qrupa bölmək olar:
−
disperqasiya üsulu, yəni adi makro‐nümunəni kiçik his‐
sələrə bölmək;
−
kondensasiya üsulu, yəni müxtəlif atomlardan nanohis‐
səciyin yetişdirilməsi.
Kondensasiya üsulunda makrocisim əvvəlcə buxarlandırı‐
lır, sonra isə lazım olan ölçü alınana qədər buxar konden‐
sasiya edilir. Nəticədə sıx düzülüşlü maddə ultradispers mad‐
dəyə çevrilir. Nanohissəciklərin bütün alınma üsullarında
güclü xarici mənbəyə ehtiyac vardır. Çünki nanohissəciklər
atomların tarazlıqda olmayan metastabil halında alınır. Xarici
enerji mənbəyinin təsiri kəsilən kimi sistem tarazlıq halına
qayıdır və nanohissəciyin alınma prosesi pozulur. Məsələn,
monokristal əvvəlcə qızdırılaraq əridilir, sonra isə buxarlan‐
dırılır. Yaranan buxar kəskin soyudulur. Soyuma prosesində
hissəciklər nizamlı şəkildə nanohissəciklər şəkilində birləşir.
Tədricən nanohissəciklər mikrokristallara çevrilir və prosesi
davam etdirdikdə kiçik mikrokristallar buxarlanır, nisbətən iri
143
kristallar isə böyüyərək ilkin kristalı əmələ gətirir. Deməli,
nanohissəciyi almaq üçün sistemi nanohalda saxlamaq
vacibdir.
Disperqasiya üsulunda xarici mexaniki enerji kifayət qədər
olduqda monokristalın bölündüyü fraqmentlərin ölçüləri
kiçilir. Mexaniki enerji böyük olduqca fraqmentlərin ölçüləri
nanometrlərə çatır və sistem nanohala keçir. Mexaniki gər‐
ginlik azalan kimi, nano fraqmentlər böyüməyə başlayır.
Proses ilkin monokristal alınana qədər davam edir.
Bu arzuolunmayan effektin qarşısını almaq üçün, sistemə
zülalların, polimerlərin və ya səthi aktiv maddələrin molekul‐
yar məhlullarından ibarət müəyyən stabilləşdirici maddələr
əlavə edilir. Prosesin müəyyən anında stabilləşdirici maddə
sistemə daxil edildikdə, bu maddənin molekulları böyümək‐
də olan nanohissəciyi hər tərəfdən əhatə edərək, onun böyü‐
məsinin qarşısını alır. Stabilləşdirici maddənin tərkibini və
konsentrasiyasını müəyyən edib, ixtiyari diametrli nanohis‐
səcik almaq mümkündür.
Qrafitin elektrik qövsü vasitəsi ilə tozlandırılması
. Bu
üsul Kreçmer tərəfindən ha‐
zırlanmış və nanoborucuqla‐
rın, eləcə də füllerenlərin alın‐
masında geniş tətbiq olunur.
Bu üsuldan istifadə edərək ya‐
pon alimi S.İidzima 1991‐ci
ildə nanoborucuq aldı. Üsu‐
lun mahiyyəti ondan ibarətdir
ki, içi boş silindrin içərisinə
təsirsiz qaz doldurulur və ora‐
da iki qrafit elektrod (katod və
anod
katod
Generator
Təsirsiz qaz
Soyuq su Nasosa
Şəkil 5.4. Nanoborucuq və fulleren‐
lərin alınması üçün istifadə olunan
Kreçmer qurğusunun sxemi
144
anod) yerləşdirilir (şəkil 5.4). Katod və silindrin gövdəsi su və
ya maye azotla soyudulur.
Qövs boşalmasında cərəyanın şiddəti 100 A, qazın təzyiqi
atmosfer təzyiqindən bir neçə dəfə kiçik, elektrodlardakı
gərginlik isə 25‐35 V olduqda elektrodlar arasında yaranan
plazmanın temperaturu 4000 K‐ə çatır. Belə bir temperaturda
qrafit anodun səthi intensiv buxarlanır. Buxarlanan karbon
atomları, silindrdəki kəskin temperatur fərqi hesabına, isti
oblastdan nisbətən soyuq oblasta doğru hərəkət edərək,
katodun və silindrin soyuq daxili divarında kondensasiya
edir.
Çöküntüyə elektron mikroskopu altında baxdıqda yeni
quruluş – fulleren və nanoborucuq müşahidə olunur. Bu
halda tərkibində qrafit, qarışıq və fulleren olan çöküntü soyuq
divarın, tərkibində qrafit və nanoborucuq olan çöküntü isə
katodun üzərində yaranır.
Lazer şüalarının təsiri ilə qrafitin buxarlandırılması.
Bu
üsulda lazer şüalarının təsiri ilə buxarlanan qrafit soyuq
kollektorda kondensə edir. Uzun kvars boru daxilində qrafit
hədəf 1000
0
C‐ə qədər qızdırılan silindr daxilində yerləşdirilir
(şəkil 5.5).
Borunun oxu istiqa‐
mətində təsirsiz (helium
və ya arqon) qaz müəy‐
yən sürətlə püskürülür.
Hədəf, enerjisi 140 mC
olan lazer şüaları ilə şüa‐
landırılır. İmpulsun da‐
vametmə müddəti 8
nsan, diametri isə 1,6
Lazer şüası
Hədəf
Qrafit
Soyuq
kollektor
Şəkil 5.5. Lazer şüalarının təsiri ilə qra‐
fitin buxarlanması üsulu əsasında ful‐
leren və nanoborucuqların alınması üçün
istifadə edilən qurğunun sxemi
145
mm qəbul edilir. Termik yolla tozlanan karbon atomları isti
oblastdan soyuq oblasta doğru hərəkət edərək kollektorda
toplanır. Toplanan çöküntüdə qrafitin nanohissəciklərindən
başqa fullerenlər və nanoborucuqlar da alınır.
Lazer üsulunun başlıca xüsusiyyətlərindən biri də sintez
olunan nanoborucuğun lazer şüalarının parametrlərinə mü‐
əyyən qədər həssas olmasıdır. Xüsusi halda, nanoborucuğun
diametri birbaşa şüanın gücündən asılı olduğuna görə müəy‐
yən parametrli quruluşları almaq mümkündür. Bu üsulun
çatışmazlığı məhsuldarlığının az və kütləviləşdirilməsinin çə‐
tinliyidir.
Bütün bunlara baxmayaraq, az miqdarda nanoborucuq‐
ların alınması adi haldır. Lakin nanoborucuqların istehsal də‐
yərinin aşağı salınması və sənayedə kütləvi istehsal edilməsi
hələ də əsas problem olaraq qalmaqdadır.
Buxarın kimyəvi çökdürülməsi.
Bu üsul daha asan və
kütləvidir. Burada karbon nanoborucuqlarının alınması kar‐
bon tərkibli qazın isti metal katalizator səthində çökdürülmə‐
sinə əsaslanır. Ona görə də bu üsul bəzən karbohidrogenin
katalitik parçalanması kimi də adlandırılır.
Karbon tərkibli qaz adətən C
2
H
2
asetilinin və ya CH
4
metanın azotla qarışığı 700‐1000C qədər qızdırılan sobanın
içərisində yerləşən kvars borudan buraxılır (şəkil 5.6).
Borunun daxilində isə içərisində katalizator – metal toz olan
saxsı tiqel yerləşdirilir. Qaz atomlarının metal atomlar ilə
kimyəvi qarşılıqlı təsiri nəticəsində karbon parçalanır, katali‐
zatorun səthində fillerenlər və daxili diametri 10 nm, uzunlu‐
ğu isə bir neçə on mkrometr olan nanoborucuqlar əmələ gəlir.
Nanoborucuğun həndəsi ölçüləri prosesin baş vermə para‐
metrlərindən – davametmə müddətindən, temperaturdan,