Fulleréncsövek

Gubbins és kollegái egyaránt tanulmányoznak már létezô és még nem létezô, de potenciálisan jobb anyagokat. Így például Michael Maddox a gázkeverékek fulleréncsövekben lejátszódó adszorpcióját szimulálja. Ezek az anyagok hosszú, csô alakú molekulákból állnak, a szerkezetük pedig igencsak hasonlít a nemrég felfedezett, de már igen sok lehetséges ipari alkalmazással rendelkezô új szénmódosulathoz, a futball-labdaszerû fullerénhez.

"Míg a fulleréncsövek csô alakba sodort grafitrétegek, addig a fullerénlabdák ugyanilyen rétegek, labda alakúra görgetve. Azért érdeklôdünk a fulleréncsövek iránt, mert úgy tûnik, hogy nagyon egyenletes pórusméret-eloszlással állíthatók elô, így az éppen szükséges feladathoz formázhatók "– mondja Gubbins. A szénatomok igen szelektívek, és így képesek arra, hogy egy gázkeverékbôl csak az egyik összetevôt adszorbeálják. Maddox és Gubbins jelenleg azt vizsgálják, hogyan képes a fulleréncsô az argont – az adszorpciós kísérletek egyik általánosan használt résztvevôjét – adszorbeálni.

Egy 1,05 nanométer belsô átmérôjû fulleréncsô rövid szakaszának számítógépes szimulációja.


Maddox a Pittsburgh Supercomputing Center C90-es gépén végzett szimulációiban azt vizsgálja, hogyan hat kölcsön 1300 argon atom egy 12–15 atom átmérjû fulleréncsôvel. Egy ilyen szimuláció akár 60 órányi gépidôt is igénybe vehet a C90-en. "Minden egyes lépésnél tudni kell, hogyan hatnak kölcsön az egyes atomok ezer vagy akár kétezer atommal. Az elsô pillanatban az argonatomok igen könnyen bejutnak, miközben a csô belsô felületén létrehozzák az elsô réteget. Ezután, ahogy növeljük a nyomást – hogy a gázt a csövekbe kényszerítsük – a megkötött atomok száma hirtelen megnô – azaz elkezd kialakulni a második réteg. Nagyobb fulleréncsövekben ez az ugrás többször is létrejön, ahogy újabb és újabb rétegek keletkeznek, egészen addig, amíg egy telítési ponthoz nem jutunk, amikor a csô már teljesen fel van töltve a kondenzálódott gázzal."

Gubbins szerint a következô lépés a gázelegyek és a fulleréncsövek kölcsönhatásának a vizsgálata. "Abban a reményben kezdtünk el különbözô gázkeverékeket vizsgálni, hogy megtalálhatjuk az egyes összetevôk elválasztásához szükséges optimális csôátmérôt – persze ez némi idôt vesz igénybe. Az eredményeink kísérleti ellenôrzésére ugyancsak várni kell még – jelenleg azok a kísérletek folynak, hogyan lehet ezt az új anyagot, a fulleréncsöveket, tisztán elôállítani, elválasztani. Így még csak bizonyos méretû csövek állnak a rendelkezésünkre. A mi célunk így egyelôre az, hogy rámutassunk, mire lehet majd ezeket az anyagokat felhasználni – ha majd tisztán elô tudják ôket állítani."

Mivel a fulleréncsöveket csak pár éve fedezték fel, így még senki sem végzett olyan kísérletet, amelyben az adszorpciós tulajdonságaikat vizsgálták volna. "Szeretnénk, ha az eredményeink ilyen irányú kísérleteket inspirálnának. Ha valami érdekesnek tûnik a számítógépben, lehet, hogy a kísérletezôk is érdekesnek tartják megvizsgálni" – mondja Maddox.

[Vissza]