تولید نسل جدید تجهیزات بی‌سیم

دکتر وسلین شانوف، دانشیار علوم مهندسی از دپارتمان مهندسی مواد و شیمی در دانشگاه سینسیناتی در گفتگوی اختصاصی با سیب پرده از جزییات این دستاورد ارزشمند برداشته است. آنچه در تحقیقات اخیر وی و تیم همراهش بخوبی آشکار است باز شدن فاز جدید و جذابی از تحقیقات مرتبط با عرصه نانو است.

شما در این تکنیک نوین روی تاباندن نانولوله‌ها کار کرده‌اید، اما در گذشته نیز این کار از سوی محققان دیگری انجام شده بود. نقطه تمایز اصلی کار شما در چه چیزی بوده است؟

همان‌طور که گفتید در سال‌های اخیر کارهای مختلفی روی نانولوله‌های کربنی و ایجاد کاربردهای گوناگون و متنوع برای آنها صورت گرفته که در این میان تاباندن نانولوله‌ها از جمله آنها بوده است. در حقیقت در این تکنیک از همان تکنیک‌های سنتی بافت پارچه استفاده می‌شود. با این حال در کاری که ما ارائه کرده‌ایم، تلاش شده است فیبرهایی که با استفاده از این نانولوله‌‌ها و تاباندن آنها ارائه می‌شود، ضریب استحکام و قدرت بسیار بالایی داشته باشد. توجه کنید هرچه استحکام این رشته‌ها بیشتر باشد، دانشمندان و مهندسان می‌توانند کاربردهای متنوع‌تری را برای آنها متصور شوند.

مهم‌ترین کاربردی که برای این نوع نانولوله‌ها متصور هستید، چه چیزی است؟

درباره کاربردهای نانولوله تحقیقات بسیار زیادی انجام شده است. زمانی که با دنیای ریزساختارها سروکار داریم و می‌توانیم ساختارهای اولیه سازنده یک ماده را دستکاری کنیم، پس می‌توان به ارائه مستحکم‌ترین سازه‌ها نیز امیدوار بود. ما بر این باور هستیم که می‌توان از فیبرهای نانویی تابیده شده در ساختار فضاپیماها و زیردریایی‌ها استفاده کرد. حال می‌توانید براحتی حدس بزنید در میان این دو نوع سازه چه طیف گسترده‌ای از سازه‌های مختلف صنعتی وجود دارند.

زمانی که نانولوله‌ها تابیده می‌شوند، ضخامت آنها کمتر شده و در عین حال به نظر می‌رسد تغییرات ساختاری در آنها ایجاد شود؟

دقیقا همین گونه است. برای درک بهتر این موضوع می‌توانید این‌گونه متصور شوید که یک تکه پلاستیک را با استفاده از دستگاهی مخصوص کشیده‌اید. بی‌شک در حالت دوم پلاستیک نازک‌تر شده و از آن جالب‌تر تغییر رنگی است که در آن به وجود آمده است به طوری‌که به بی‌رنگی و شفافیت متمایل می‌شود. این قضیه در دنیای نانولوله‌های کربنی با شدت بیشتری همراه می‌شود. زمانی که ما آنها را برای تابیده شدن به نوعی می‌کشیم، ماده‌ای با شفافیت بیشتر به دست می‌آوریم که البته در صورت ترکیب شمار قابل توجهی از آنها با یکدیگر، به ماده‌ای بسیار مستحکم دست پیدا می‌کنیم.

فکر می‌کنید مهم‌ترین چالش در زمینه توسعه دانش نانو و ارائه محصولات کاربردی‌تر در این زمینه چه چیزی باشد؟

سال‌های اخیر در کنار انجام تحقیقات کاربردی گوناگون در زمینه ساختارهای مختلف نانویی، تلاش شده است ابزارهای لازم نیز برای دستکاری نانولوله‌ها ارائه شود. در حقیقت مشکل اساسی این است که هم اکنون دستکاری ساختارهای نانویی با مشکلات زیادی همراه است اما فکر می‌کنیم کمتر از یک دهه آینده بخش زیادی از این محدودیت‌ها از میان برداشته شود.

در برخی گزارش‌ها از امکان استفاده از این نانولوله‌ها در رادیوها و ارسال امواج رادیویی یاد شده است؟

البته تحقیق و بررسی درباره ساختارنانولوله‌ها و تاباندن آنها از بخش‌های تحقیقاتی مجزایی تشکیل شده است با این حال ما تلاش کرده‌ایم با استفاده از نانولوله‌های تابیده شده به فناوری کاربردی در زمینه ارسال امواج اف ام و ای ام دست یابیم. البته هنوز این بخش از تحقیقات ما در مراحل ابتدایی خود قرار دارد. ما تاکنون کار روی این جنبه را در محیط آزمایشگاهی دنبال کرده‌ایم و به سبب مواجه شدن با نتایج درخشان و امیدوارکننده بزودی ابعاد آزمایشی آن را توسعه خواهیم داد.

کمی دقیق‌تر در این زمینه صحبت کنید.

یکی از مهم‌ترین برنامه‌های ما در زمینه توسعه دانش نانو و تکنیک تاباندن نانولوله‌های کربنی راه‌اندازی یک ایستگاه رادیویی محلی است که با استفاده از ریزآنتن‌های ساخته شده از این مواد بتوان امواج رادیویی را ارسال و دریافت کرد. بی‌شک این کار در نوع خود جذاب است، اما به سبب ناقص بودن دانش فعلی در زمینه مرزهای ناشناخته فناوری نانو، مجبوریم با زمان به جلو حرکت کنیم. در اینجا زمان نقش مهمی را ایفا می‌کند.

استفاده از این آنتن‌ها در تلفن‌های همراه می‌تواند گزینه جالب توجهی باشد. آیا در این زمینه نیز تلاشی کرده‌اید؟

در مجموع می‌توانم بگویم درباره طیف گسترده از سازه‌های الکترونیکی و رادیویی که به نوعی با آنتن‌های فرستنده و گیرنده امواج رادیویی سروکار دارند می‌توان کار کرد. در بخشی از تحقیقات اخیر و البته در محیط آزمایشگاهی آنتن معمولی تلفن همراه را با نمونه پیش ساخته آنتن نانویی جایگزین کردیم و در کمال حیرت شاهد افزایش کارکرد این دستگاه بودیم. از این رو تشویق شده‌ایم تا این کار را روی طیف وسیع‌تری از سازه‌های رادیویی تکرار کنیم.

چه برنامه‌هایی برای آینده دارید؟

در کنار تکمیل پروژه‌های فعلی در نظر داریم تحقیقاتی را در زمینه ساختارهایی نانویی آغاز کنیم که با استفاده از نانولوله‌های چند جداره ساخته می‌شوند. این ساختارها پیچیدگی بیشتری دارند؛ با این حال در صورت تحقق آن می‌توان به خلق ابرساختارهایی امیدوار بود که بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی را دگرگون خواهند کرد. از آن گذشته ما هم‌اکنون تمرکز خود را روی حذف تدریجی مس به عنوان رسانای اصلی در بسیاری از صنایع الکترونیکی معطوف کرده‌ایم. استفاده از مس با هزینه‌های سنگینی همراه است و از آن گذشته کیفیت سازه‌های الکترونیکی که با استفاده از آنها ساخته می‌شوند چندان قابل توجه و پاسخگوی نیازهای فعلی نیست اما می‌توانیم با استفاده از نانولوله‌های کربنی و استفاده از آنها به جای مس به عنوان رسانایی بسیار قوی، از قابلیت‌های تک اتم‌ها در سطح این لوله‌ها استفاده‌های زیادی داشته باشیم.

دکتر وسلین شانوف در یک نگاه

دکتر شانوف از دپارتمان مهندسی مواد و شیمی دانشگاه سینسیناتی از جمله محققان برجسته و علاقه‌مند در دنیای نانو به حساب می‌آید که در سال‌های اخیر بیشتر روی کشف کاربردهای جدید و موثر برای نانولوله‌ها کار کرده است.

وی که یکی از چهرههای برجسته علمی کشور بلغارستان است، مدرک کارشناسی خود را در سال 1970در رشته الکترونیک از دانشگاه صنعتی صوفیه بلغارستان و دکترای خود را در رشته شیمی از دانشگاه روزنبرگ آلمان اخذ کرده است.شانوف هم اکنون به عنوان یکی از اساتید برجسته اروپایی در زمینه سنتز نانولولههای کربنی، فناوری نانو فیلمها وراهاندازی تاءسیسات ماکرو‌امواج پلا‌سمایی محسوب میشود.

مهدی پیرگزی